WO2011151118A1 - Method for producing bearing rings, and a bearing ring produced using said method for an angular contact ball bearing - Google Patents

Method for producing bearing rings, and a bearing ring produced using said method for an angular contact ball bearing Download PDF

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WO2011151118A1
WO2011151118A1 PCT/EP2011/056900 EP2011056900W WO2011151118A1 WO 2011151118 A1 WO2011151118 A1 WO 2011151118A1 EP 2011056900 W EP2011056900 W EP 2011056900W WO 2011151118 A1 WO2011151118 A1 WO 2011151118A1
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WO
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bearing
bearing ring
angular contact
rings
contact ball
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/056900
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German (de)
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Inventor
Alexander Zernickel
Gerhard Meyer
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/10—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture

Definitions

  • the invention relates to a method for producing bearing rings of an angular contact ball bearing, in which a first bearing ring of the angular contact ball bearing and a second bearing ring, each with at least one Wälzlaufbahn for rolling elements of the angular contact ball bearing initially made together in one piece and then separated and a bearing ring produced by the method and an angular contact ball bearing with at least one bearing ring produced by this method.
  • Angular contact ball bearings are ball bearings in which the pressure lines, which are also referred to as contact lines, run inclined at a certain angle deviating from the right angle to the axis of rotation or to the radial plane of the rolling bearing.
  • the angular contact ball bearings have balls as rolling elements.
  • the rolling elements are in contact with Wälzlaufbahnen.
  • the contact centers of the contacts between balls and Wälzlaufbahnen in angular contact ball bearings are opposite to the respective ball. Therefore, in angular contact ball bearings in each case one pressure line passes through both contact centers and through the center of the ball.
  • Angular contact ball bearings are designed as predominantly radially acting bearings or as predominantly axially acting bearings.
  • Axial directions are understood to mean the directions aligned with the axis of rotation or pivot axis.
  • Radial directions are directed in perpendicular radial planes pierced by the rotation axis to the rotation axes toward or away from the rotation axes.
  • Predominantly radially acting angular contact ball bearings are bearings that can absorb a relatively high proportion of axial forces compared to radial bearings.
  • Predominantly axially acting bearings are bearings that can absorb a relatively high proportion of radial forces compared to thrust bearings.
  • US 2005 / 0008276A1 shows a designed as strut bearing axial-acting angular contact ball bearings, which is provided for the pivotable mounting of a coil spring to a vehicle body.
  • the strut bearing has a lower bearing ring and an upper bearing ring, both of which have arisen from a common formed by forming Umformrohling on which they were initially formed together in one piece.
  • the rotationally symmetrical Umformrohling is by forming, for example by deep drawing from a plate cup-shaped. The floor is being punched. In the manufacture of such a method, waste is produced when the sheet is cut and punched.
  • Both bearing rings have the finished molded Wälzlaufbahn on the Umformrohling. On a bearing ring, this is on the inner circumference with the surface and on the other bearing ring it is formed with the outer peripheral surface.
  • the Wälzlaufbahn lying on Umformrohling inside peripheral side is formed by the surface of the punch and the outer peripheral side Wälzlaufbahn is formed on a die.
  • the material on the surface of the drawn part is stretched in forming the inner peripheral side rolling raceway and calibrated by the punch with sufficient quality.
  • the material during the forming partially concentrated so that even after calibrating the forming a so-called orange peel skin may remain on the surface of Wälzlaufbahn. This must then be machined by machining, which adversely affects the cost of producing the rolling bearing.
  • the Umformrohling according to US 2005 / 0008276A1 is divided at an imaginary separation point in the two einmaterialig remaining areas, which adjoin one another in the axial direction. Each of the areas has the final shape of one of the bearing rings.
  • the inner ring with the smaller diameter connects axially to the larger diameter outer ring.
  • At the imaginary separation point of a bearing ring has a largest outer diameter, which corresponds to the smallest inner diameter of the other bearing ring.
  • the forming blank with the fully formed rolling raceways is separated so that the upper and lower bearing rings are formed. After separation, each type of rings is separately treated by, for example, hardening and grinding.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for the production of bearing rings and bearing rings, in whose manufacture or with which the aforementioned deficiencies are eliminated.
  • a forming blank which has both bearing rings concentrically in one piece is shaped such that the first bearing ring adjoins the second bearing ring radially on the inner circumference side, as a result of which the first bearing ring is surrounded by the second bearing ring on the outer peripheral side.
  • the advantage of the invention is that other semi-finished products, other tools and other processing steps than the tools necessary for thermoforming can be selected for the production of the bearing rings.
  • the ring is made, for example, from a wire, which is first cut to length, then bent on a mandrel to a circular ring and finally connected to its bending ends. This ring is then embossed, with the result that both rolling raceways at the same time as well as notches for the separation point are introduced by means of a punch. There is no waste by cutting or punching, since the wire can be cut with the length of the wire ring corresponding length of continuous material.
  • An embodiment of the invention provides that both Wälzlaufbahnen are formed on the same side of the Unformrohlings.
  • the Wälzlaufbahnen are therefore preferably with one and the same punch for both races, for example, with an embossing die, deepened in the axial direction introduced into the surface of the Umformrohlings so that the surface is made in equal quality and no longer needs to be machined.
  • a further embodiment of the invention provides at least one separation point AM Umformrohling radially between the bearing rings.
  • the material of the Umformrohlings is notched or otherwise weakened to form the separation point by at least one Umformgang.
  • the separation point is introduced between the mutually at least partially opposed Wälzlaufbahnen in the material, wherein the bearing rings are materially connected to one another at the separation point. This creates a predetermined breaking point at which the bearing rings can be separated from one another more easily.
  • An embodiment of the invention provides that the Umformrohling first heat treated and then the bearing rings are separated from each other.
  • the advantage of the invention is that the bearing rings remain at least until after the heat treatment in each case as a part of the Umformrohling each other and are cured as such together.
  • the cost of logistics and heat treatment can be reduced to that of a part instead of two bearing rings.
  • the invention has a particularly advantageous effect if the forming blanks are guided to a mounting station for mounting the angular contact bearing.
  • the Umformrohling is divided only shortly before mounting the angular contact bearing in the two bearing rings.
  • the bearing rings are then mounted on the same station with other bearing elements, such as the heaters, cages and caps and covers, to the angular contact ball bearing.
  • the loss of bearing rings of one type or another until assembly is advantageously excluded.
  • the proportion of time for curing in the overall production time is high, especially in case of use or diffusion hardening. Accordingly, efforts are made to cure as many parts as possible in one pass.
  • the size of the workpieces to be hardened is therefore decisive for the throughput times.
  • the separation point is a predetermined breaking point, which breaks due to the smaller material thickness when dividing the Umformrohlings.
  • the bearing rings then have in the assembled bearings on annular fracture zones.
  • the at least partially hard fracture zone resulting from a fracture is left unprocessed on the surface after fracture. Since the usually ring-shaped fracture zone is outside the Wälzlaufbahnen, this is harmless.
  • the fracture is created by dividing the forming blank by splitting, shearing, breaking or breaking.
  • Unprocessed means that the fracture zone after dividing the Umformrohlings both non-cutting machining such as upsetting or embossing, as well as non-cutting reworking such as turning or grinding is subjected. Unprocessed also excludes changes in the fracture pattern due to subsequent heat treatments. However, coating or greasing after breakage is possible.
  • the fracture zone (s) of one bearing ring correspond to the fracture zone (s) of the other bearing ring because these fracture zones originate from a common fracture with which the bearing rings were separated.
  • the fracture pattern is that of a violent fracture and can be partially ductile properties such as transcrystalline or brittle fractures such as intergranular Have structures.
  • trans-crystalline fractures no grain boundaries or fracture transitions in the microstructure of the material can be seen on the surface of the fracture zones, which suggests elastic material.
  • intergranular fractures the grain boundaries are very visible, as the fracture passes through the grains, suggesting brittle material.
  • the fracture extends at least partially through broken heat-treated steel because the still connected to the Umformrohling bearing ring were heat treated before breaking. Accordingly, the fracture zone also has an at least partially heat-treated surface or continuously heat-treated surface resulting from the fracture.
  • the fracture zone may be a circumferentially formed annular surface or the like or is alternatively formed by at least two or more circumferentially radially and / or axially spaced fracture zones on the bearing rings.
  • At least one circumferential or partial constriction or notch of the wall is introduced from both sides into the wall or only on one side, for example by embossing, cutting (shearing) or punching.
  • the indentations could also pass through the wall and form circumferentially adjacent slots or holes in the wall.
  • the ranges differ by the radial dimensions of each other.
  • the one area essentially has the radial dimensions of one bearing ring, the other essentially the dimensions of the other bearing ring.
  • At least one Wälzlaufbahn is introduced into each of the bearing rings, between which radially the separation point is formed with the predetermined breaking points.
  • Heat treatment is to be understood primarily as quenching, ie hardening followed by tempering, such as through hardening, case hardening, carbonitriding, and other processes familiar to the person skilled in the art, including washing and drying.
  • low-carbon steels which, for example, can be formed particularly well, are provided with a carbon-containing surface layer.
  • carbonitriding in addition to carbon, nitrogen is also introduced into the surface layer.
  • Case hardening is the carburizing, hardening and tempering of a steel workpiece.
  • the aim of case hardening is a soft and tough core with at the same time hard surface of the material, which is particularly important for thin-walled drawn from sheet metal bearing rings of the bearing according to the invention.
  • the surface layer of the workpiece is carbon enriched in a suitable carburizing medium. Due to the diffusion of the carbon from the enriched boundary layer in the direction of the core, a carbon content sets in, which typically decreases as the edge distance from the core increases. Following carburization, curing is performed to achieve surface hardness and case hardening depth. Depending on the carbon content, a course of the hardening depth with the characteristics edge hardness and case hardening depth is obtained when quenching from the surface.
  • the surface hardness of case hardened steel is largely determined by the marginal carbon content.
  • the carburizing depth set during carburization, the hardness of the steel used and the quenching intensity of the quench medium used influence the case hardening depth.
  • annealing is started as soon as possible in order to make the initially brittle hard martensite structure of the carburized surface layer more ductile again.
  • the Umformrohlings this is preferably completely, but at least provided on the Wälzlaufbahnen with the necessary for the rolling contact with the rolling elements finished surface hardness.
  • the separation point so also the predetermined breaking point is cured simultaneously.
  • the forming blank is then divided into the two bearing rings, in which acts on the predetermined breaking point and force caused by the constriction (s) or notch (s) weakened (s) and brittle by hardening breaking point (s) break , Since at the Umformrohling the separation point was heat treated with the predetermined breaking point before separation, the respective bearing ring has at least one fracture zone which extends at least partially through broken heat treated material of the bearing ring and the one resulting from the fracture and finished after the fracture and at least partially hard surface.
  • the surface hardness of the fracture zone material may harden from the center to the edge of the fracture zone. This requires that after tempering of the bearing ring this at least under the Wälzlaufbahnen a soft core, for example, with a core hardness of 400 HV, and an edge edge and the Wälzlaufbahn increasingly hard edge layer, e.g. having a surface hardness of at least 580 HV measured by the Vickers hardness measurement method.
  • the rupture zone at the surface from its center to the edge has the same or an approximately comparable hardness profile, as the other areas of the bearing ring.
  • the hardness increases from the soft core or the soft middle of the fracture zone to the edge and has the surface hardness at the edge.
  • the breaking point usually means a reduction of the wall thickness to one third of the remaining wall thickness and because the Einhärteiefe of a surface in the wall in approximately this value corresponds, the predetermined breaking point is usually through-hardened and accordingly be brittle.
  • the middle of the fracture zone is then at least harder on the surface than the core.
  • a correspondingly by notches weak or thin designed and thus almost or fully cured brittle separation point has the advantage that can be easily separated from each other the bearing rings.
  • the invention also provides an angular contact ball bearing with the bearing rings according to the invention and a method for producing the angular contact bearing.
  • the bearing rings are then usually installed, which were initially connected to a common heat-treated forming blank according to the invention, which are concentrically nested radially and which were then heat treated and finally only in the Montagestation for the angular contact ball bearings before introducing the rolling elements be separated from each other.
  • the fracture zones of the rings with respect to roughness and surface structure correspond to each other so that the fracture zones fit together or into each other.
  • the invention is particularly suitable for angular contact bearings in the execution of suspension strut bearings and steering bearings and for their production, because they are exposed during operation only pivotal movements or low speeds. It is not necessary to rework the Wälzlaufbahnen such as grinding or finishing, because they have sufficiently fine Wälzlaufbahn2011en by molding on one side of the Umformrohlings.
  • Figure 3 shows an angular contact ball bearing 1 in a longitudinal section along its axis of rotation 9, which is designed as a thrust bearing, for example, as a strut bearing 1 a.
  • the suspension strut bearing 1a has two bearing rings 7 and 8 and rolling elements 2.
  • the rolling elements 2 are balls.
  • the bearing rings 7 and 8 have Wälzlaufbahnen 5 and 6 on.
  • the Wälzlaufbahnen 5 and 6 are opposite to pressure lines 3.
  • the printing lines 3 extend through the contacts 2a and 2b of the balls with the Wälzlaufbahnen 5 and 6 and are inclined to the rotation axis 9 and to a radial plane.
  • the bearing rings 7 and 8 each have a fracture zone 12 and 13, respectively.
  • the fracture zone 12 is formed on the outer circumference of the bearing ring 7.
  • FIG. 1 shows a forming blank 10 in a longitudinal section along the axis of symmetry 10a of the forming blank.
  • the forming blank 10 is for example embossed from a strip material or a steel wire.
  • the strip material for example, is rolled, bent into a ring around the axis of symmetry 10a in a circular shape, wherein the bending ends are bent towards one another and connected to one another by welding.
  • the Umformrohlings 10 is then embossed or rolled so that it has the Wälzlaufbahnen 5 and 6 completely and is divided by a separation point 11 in two areas 7a and 8a.
  • the area 7a has the Wälzlaufbahn 5 and the area 8a the Wälzlaufbahn 6.
  • the Wälzlaufbahnen 5 and 6 are axially introduced at a in the axial direction of the Umformroh- lings 10 and immediately adjacent to each other and like the areas 7 a and 8 a to each other concentrically.
  • the inner bearing ring 7 or its area 7a is surrounded on the circumferential side by the outer bearing ring 8 or by its area 8a.
  • the separation point 11 is formed at a constriction by two concentric annular notches 11 a and 1 1 b, which face each other in the axial direction and thus rotate radially with the same radius about the axis of symmetry 10 a.
  • the annular notches 1 1a and 11b have different Liehe radii to the axis of symmetry 10a and are therefore offset from each other.
  • the Umformrohling 10 is tempered.
  • the structure is through hardened into the core 14 of the bearing rings 7 and 8. Since the structure of the bearing rings 7 and 8 is hardened into the core 14, the separation point is also cured axially.
  • FIG 2 shows the bearing rings 7 and 8 after the violent separation after tempering of the Umformrohlings 10 of Figure 1 at the separation point 11.
  • Each of the bearing rings 7 and 8 has a fracture zone 12 and 13, respectively.
  • the rupture zone 12 is formed on the outer circumference of the bearing ring 7 and formed as the largest outer diameter DA of the bearing ring 7 largely as an annular surface and directed radially outward.
  • the rupture zone 13 is formed on the inner periphery of the bearing ring 8 and formed at the smallest inner diameter DI of the bearing ring 8 largely as an annular surface and directed radially inwardly to the axis of symmetry 10a.
  • the fracture zones 12 and 13 are formed by breaking the predetermined breaking points at the separation point 1 1 of the previously annealed forming blank 10, these correspond in terms of their hardness, texture and the texture of the surface and in terms of dimensions.
  • the hardness of the fracture zones 12 and 13 corresponds to the hardness of the surfaces of the Wälzlaufbahnen 5 and 6.
  • Figure 7 shows an angular contact ball bearing 20 in a longitudinal section along its axis of rotation 16, which is designed as an axial thrust bearing, for example, as a suspension strut bearing.
  • Figure 8 shows the detail Z of Figure 7 enlarged and not to scale.
  • Angular contact ball bearing 20 has two bearing rings 17 and 18 and rolling elements 2.
  • the rolling elements 2 are balls.
  • the bearing rings 17 and 18 have Wälzlaufbahnen 15 and 19.
  • the Wälzlaufbahnen 15 and 19 are located opposite pressure lines 3.
  • the printing lines 3 extend through the contacts 2 a and 2 b and are inclined by a pressure angle ⁇ to a parallel of the axis of rotation and thus to the axis of rotation 16.
  • the bearing rings 17 and 18 have each an annular surface-shaped fracture zone 25 and 26, which is left unprocessed after the break. As can be seen from FIG. 4, the bearing rings 17 and 18 were connected to one another in one piece on a rotationally symmetrical forming blank 22 made of steel.
  • FIG. 4 shows a forming blank 22 in a longitudinal section along the axis of symmetry 22a of the forming blank.
  • Figure 5 shows the detail Y of Figure 4 enlarged and not to scale.
  • the forming blank 22 is e.g. made of sheet metal or flat ribbon.
  • the ribbon is embossed or pulled so that it is divided by a separation point 21 into two areas 17a and 18a.
  • the area 17a has the Wälzlaufbahn 15 and the area 18a the Wälzlaufbahn 19.
  • the separation point 21 is formed at a constriction by two concentric annular notches 21a and 21b, which face each other in the axial direction and thus rotate radially on with the same radius about the axis of symmetry 22a.
  • At least part of the curved Wälzlaufbahn 15 another part of the curved Wälzlaufbahn 19 radially facing, the raceways 15 and 19 and their regions 17a and 18a to each other to the symmetry axis 22a are concentric so that they together by the raceways corresponding negative mold of a stamping die or a roll can be introduced.
  • the inner bearing ring 17 or its region 17a is peripherally surrounded by the outer bearing ring 18 or by its region 18a.
  • the ring notch 21a is compared with the annular notch 2b and is so deep in the axial direction that due to the constriction of the wall by the notches 21 a and 21b a residual wall thickness S connects the areas 17a and 18a, which is at most one third of the wall thickness of the areas corresponds to the Wälzlaufbahnen 15 and 19 respectively.
  • the Umformrohling 22 is case hardened.
  • the microstructure of both regions 17a and 18a has a soft core 24 and a hardened edge layer 23.
  • the hardness of the peripheral layer 23 increases toward the surface of the regions 17a and 18a. Since the structure of the finished bearing rings 17 and 18 shown in Figure 6 has a hardened surface layer whose thickness is about one third of 4
  • the separation point 21 is provided axially with the hardness and the hardness profile of the edge layer.
  • FIG 6 shows the bearing rings 17 and 18 after the violent separation of the Umformrohlings 22 of Figure 4 at the separation point 21 after tempering.
  • Each of the bearing rings has a fracture zone 25 and 26, respectively.
  • the fracture zone 25 is formed on the outer circumference of the bearing ring 17 and largely formed on the largest outer diameter of the bearing ring 17 as a circumferential surface and directed radially outward.
  • the fracture zone 26 is formed on the inner periphery of the bearing ring 18 and formed at the smallest inner diameter of the bearing ring 18 largely as a circumferential surface and directed radially inwardly to the axis of symmetry 20a.
  • the fracture zones 25 and 26 are formed by the breaking of the predetermined breaking point at the separation point 21 of the Umformrohlings 22, these correspond in terms of their hardness, texture and the texture of the surface and in terms of dimensions.
  • the hardness of the fracture zones 25 and 26 at the edge corresponds to the hardness of the surfaces of the Wälzlaufmaschineen 15 and 19th
  • FIG. 10 shows an angular contact ball bearing 30, which is designed as a radial angular contact bearing and can be used to mount steering columns, in a longitudinal section along the axis of rotation 30a.
  • the angular contact ball bearing 30 has two bearing rings 27 and 28 and rolling elements 2.
  • the bearing ring 27 is an inner ring.
  • the bearing ring 28 is an outer ring.
  • the rolling elements 2 are balls.
  • the bearing rings 27 and 28 have Wälzlaufbahnen 32 and 33.
  • the Wälzlaufbahnen 32 and 33 are located opposite pressure lines 3.
  • the printing lines 3 extend through the contacts 2a and 2b and are inclined by a contact angle ⁇ to the axis of rotation 30a.
  • Bearing rings 27 and 28 each have an annular surface-shaped breaking zone 34 or 35, which is left unprocessed after the breakage. As can be seen from FIG. 9, the bearing rings 27 and 28 were joined to one another in one piece on a rotationally symmetrical forming blank 29 made of steel.
  • FIG. 9 shows the deformation of the raw material 29 in a longitudinal section along the axis of symmetry 29a of the forming blank.
  • the Umformrohling 29 is drawn for example from a metal sheet.
  • the sheet is drawn so that it has a separation point 31 at the bottom and is divided by the separation point 31 into two regions 27a and 28a, whose shape corresponds to the bearing rings 27 and 28, which are arranged concentrically to each other so that the region 27a knew damagesssei - Tig is surrounded by the area 29 a, and are connected einmaterialig by the separation point.
  • the area 27a has the Wälzlaufbahn 32 and the area 28a the Wälzlaufbahn 33.
  • the separation point 31 is formed by a constriction due to at least one annular notch 31 a.
  • the Wälzlaufbahnen 32 and 33 have the same radius, which corresponds to the radius of a strigkugel 4 and are located on Umformrohling 29 facing each other.
  • the Umform- blank 29 is case hardened.
  • the separation point 31 is provided with the hardness and the hardness profile of the edge layer.
  • FIG. 11 shows a forming blank 36 for two bearing rings in an overall view.
  • the Umformrohling 36 is made for example of a flat material.
  • the sheet is, for example, a rolled strip that has been circularly bent into a ring around the axis of symmetry 41, bending ends 42 and 43 being bent toward each other and joined together at a weld 37 by welding.
  • the ring is then embossed or rolled so that it has the Wälzlaufbahnen 39 and 40 completely and is divided by a separation point 11 in two areas 44 and 45.
  • the area 44 has the Wälzlaufbahn 39 and the area 45, the Wälzlaufbahn 40.
  • a welding bead 46 remains at the weld 37.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing bearing rings of an angular contact ball bearing (1, 20, 30), in which a first bearing ring (7, 17, 27) of an angular contact ball bearing (1, 20, 30) and a second bearing ring (8, 18, 28) are initially produced together in one piece and then separated, each bearing ring having at least one roller raceway (5, 6, 15, 19, 32, 33) for roller elements (2) of the angular contact ball bearing (1, 20, 30).

Description

Bezeichnung der Erfindung  Name of the invention
Verfahren zur Herstellung von Lagerringen und mit dem Verfahren hergestellter Method for producing bearing rings and produced by the method
Lagerring für ein Schrägkugellager  Bearing ring for an angular contact ball bearing
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lagerringen eines Schrägkugellagers, bei welchem ein erster Lagerring des Schrägkugellagers und ein zweiter Lagerring jeder mit wenigstens einer Wälzlaufbahn für Wälzkörper des Schrägkugellagers zunächst gemeinsam an einem Stück hergestellt und dann getrennt werden und einen mit dem Verfahren hergestellten Lagerring sowie ein Schrägkugellager mit wenigstens einem mit diesem Verfah- ren hergestellten Lagerring. The invention relates to a method for producing bearing rings of an angular contact ball bearing, in which a first bearing ring of the angular contact ball bearing and a second bearing ring, each with at least one Wälzlaufbahn for rolling elements of the angular contact ball bearing initially made together in one piece and then separated and a bearing ring produced by the method and an angular contact ball bearing with at least one bearing ring produced by this method.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Schrägkugellager sind Kugellager, in denen die auch als Kontaktlinien bezeich- neten Drucklinien unter einem bestimmten vom rechten Winkel abweichenden Druckwinkel zur Rotationsachse bzw. zur Radialebene des Wälzlagers geneigt verlaufen. Die Schrägkugellager weisen Kugeln als Wälzkörper auf. Die Wälzkörper stehen im Kontakt mit Wälzlaufbahnen. Die Kontaktzentren der Kontakte zwischen Kugeln und Wälzlaufbahnen in Schrägkugellagern liegen sich an der jeweiligen Kugel gegenüber. Deshalb verläuft in Schrägkugellagern jeweils eine Drucklinie durch beide Kontaktzentren und durch die Kugelmitte. Angular contact ball bearings are ball bearings in which the pressure lines, which are also referred to as contact lines, run inclined at a certain angle deviating from the right angle to the axis of rotation or to the radial plane of the rolling bearing. The angular contact ball bearings have balls as rolling elements. The rolling elements are in contact with Wälzlaufbahnen. The contact centers of the contacts between balls and Wälzlaufbahnen in angular contact ball bearings are opposite to the respective ball. Therefore, in angular contact ball bearings in each case one pressure line passes through both contact centers and through the center of the ball.
Schrägkugellager sind als vorwiegen radial wirkende Lager oder als vorwiegend axial wirkende Lager ausgelegt. Unter axialer Richtungen sind die mit der Rota- tionsachse bzw. Schwenkachse gleichgerichteten Richtungen zu verstehen. Radiale Richtungen sind in senkrechten von der Rotations- bzw. Schwenkachse durchstoßenen Radialebenen auf die Rotations- bzw. Schwenkachsen zu oder von diesen weg gerichtet. Vorwiegend radial wirkende Schrägkugellager sind Lager, die vergleichsweise zu Radiallagern auch einen relativ hohen Anteil an axialen Kräften aufnehmen können. Vorwiegen axial wirkende Lager sind Lager, die vergleichsweise zu Axiallagern auch einen relativ hohen Anteil an radialen Kräften aufnehmen können. Angular contact ball bearings are designed as predominantly radially acting bearings or as predominantly axially acting bearings. Axial directions are understood to mean the directions aligned with the axis of rotation or pivot axis. Radial directions are directed in perpendicular radial planes pierced by the rotation axis to the rotation axes toward or away from the rotation axes. Predominantly radially acting angular contact ball bearings are bearings that can absorb a relatively high proportion of axial forces compared to radial bearings. Predominantly axially acting bearings are bearings that can absorb a relatively high proportion of radial forces compared to thrust bearings.
US 2005/0008276A1 zeigt ein als Federbeinlager ausgeführtes axial wirkendes- Schrägkugellager, das zur schwenkbaren Lagerung einer Schraubenfeder an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist. Das Federbeinlager weist einen unteren Lagerring und einen oberen Lagerring auf, die beide aus einem gemeinsamen durch Umformen entstandenen Umformrohling hervorgegangen sind, an dem sie zunächst gemeinsam einstückig ausgebildet waren. Der rotationssymmetrische Umformrohling ist durch Umformen, beispielsweise durch Tiefziehen aus einem Blech napfförmig. Der Boden wird gelocht. Bei der Her- Stellung mit einem derartigen Verfahren entsteht beim Zuschnitt des Blechs und durch das Lochen Abfall. US 2005 / 0008276A1 shows a designed as strut bearing axial-acting angular contact ball bearings, which is provided for the pivotable mounting of a coil spring to a vehicle body. The strut bearing has a lower bearing ring and an upper bearing ring, both of which have arisen from a common formed by forming Umformrohling on which they were initially formed together in one piece. The rotationally symmetrical Umformrohling is by forming, for example by deep drawing from a plate cup-shaped. The floor is being punched. In the manufacture of such a method, waste is produced when the sheet is cut and punched.
Beide Lagerringe weisen an dem Umformrohling die fertig geformte Wälzlaufbahn auf. An einem Lagerring ist diese mit der Oberfläche innenumfangsseitig und an dem anderen Lagerring ist diese mit der Oberfläche außenumfangssei- tig ausgebildet. Both bearing rings have the finished molded Wälzlaufbahn on the Umformrohling. On a bearing ring, this is on the inner circumference with the surface and on the other bearing ring it is formed with the outer peripheral surface.
Es wird angestrebt, die Wälzlaufbahnen der Lagerringe für diese Gattung der Federbeinlager oder Lenkungslager nach dem Ziehen möglichst nicht durch Schleifen oder Honen nachzuarbeiten. Die durch Ziehen und Prägen erzeugte Qualität der Oberfläche der Wälzlaufbahnen ist an sich für Federbeinlager und Lenkungslager ausreichend, da die Lager diesen Typs nur Schwenkbewegungen um die Schwenkachse zwischen Federbein und Karosserie oder vergleichsweise langsamen Drehbewegungen zwischen Lenkspindel und Gehäuse um die Rotationsachse ausgesetzt sind. Spanabhebende Nacharbeit der Wälzlaufbahnen würde die Kostenvorteile der spanlosen Fertigung größerer Mengen gegenüber aus spanabhebender Fertigung gleicher Mengen zumindest zum Teil wieder aufheben. Die am Umformrohling innenumfangseitig liegende Wälzlaufbahn wird durch die Oberfläche des Stempels und die außenumfangsseitig liegende Wälzlaufbahn wird an einer Matrize geformt. Das Material an der Oberfläche des Ziehteils wird beim Formen der innenumfangsseitigen Wälzlaufbahn gestreckt und durch den Stempel mit ausreichender Qualität kalibriert. An der Oberfläche der außenumfangsseitigen Wälzlaufbahn dagegen konzentriert sich das Material beim Umformen teilweise so, dass auch nach dem Kalibrieren des Umformteils eine sogenannte Orangenhaut an der Oberfläche der Wälzlaufbahn verbleiben kann. Diese muss anschließend spanabhebend nachgearbeitet werden, was sich ungünstig auf die Kosten zur Herstellung des Wälzlagers auswirkt. It is desirable not to rework the Wälzlaufbahnen of the bearing rings for this genus of strut bearings or steering bearings after pulling as possible by grinding or honing. The quality of the surface of the Wälzlaufbahnen generated by pulling and embossing is sufficient for strut bearings and steering bearings, since the bearings of this type are only pivotal movements about the pivot axis between strut and body or relatively slow rotational movements between the steering shaft and housing are exposed to the axis of rotation. Machining the Wälzlaufbahnen would at least partially cancel out the cost advantages of chipless production of larger quantities compared to the same quantities from machining production. The Wälzlaufbahn lying on Umformrohling inside peripheral side is formed by the surface of the punch and the outer peripheral side Wälzlaufbahn is formed on a die. The material on the surface of the drawn part is stretched in forming the inner peripheral side rolling raceway and calibrated by the punch with sufficient quality. On the surface of the outer peripheral side Wälzlaufbahn contrast, the material during the forming partially concentrated so that even after calibrating the forming a so-called orange peel skin may remain on the surface of Wälzlaufbahn. This must then be machined by machining, which adversely affects the cost of producing the rolling bearing.
Der Umformrohling nach US 2005/0008276A1 ist an einer imaginären Trennstelle in die zwei einmaterialig aneinander verbleibende Bereiche eingeteilt, die sich in axialer Richtung aneinander anschließen. Jeder der Bereiche weist die Endform eines der Lagerringe auf. Der Innenring mit dem kleineren Durchmesser schließt sich axial an den im Durchmesser größeren Außenring an. An der imaginären Trennstelle weist der eine Lagerring einen größten Außendurchmesser auf, der dem kleinsten Innendurchmesser des anderen Lagerrings entspricht. Der Umformrohling mit den fertig geformten Wälzlaufbahnen wird ge- trennt, so dass oberer und unterer Lagerring entstehen. Nach dem Trennen wird jeder Typ der Ringe für sich gesondert beispielsweise durch Härten und Schleifen weiterbehandelt. The Umformrohling according to US 2005 / 0008276A1 is divided at an imaginary separation point in the two einmaterialig remaining areas, which adjoin one another in the axial direction. Each of the areas has the final shape of one of the bearing rings. The inner ring with the smaller diameter connects axially to the larger diameter outer ring. At the imaginary separation point of a bearing ring has a largest outer diameter, which corresponds to the smallest inner diameter of the other bearing ring. The forming blank with the fully formed rolling raceways is separated so that the upper and lower bearing rings are formed. After separation, each type of rings is separately treated by, for example, hardening and grinding.
Eine derartige Fertigung der Innen- und Außenringe bzw. der oberen und unte- ren Lagerringe von Schräglagem soll kostengünstig sein, da die Umformwerk- zeuge und die Umformgänge für Innenring und Außenring bzw. unterer Lagerring und oberer Lagerring vereint sind. Dieser Vorteil wird jedoch durch den erhöhten logistischen Aufwand für die Weiterbehandlung der Ringe nach dem Trennen vom Umformrohling teilweise wieder zunichte gemacht. Einer der Gründe liegt darin, dass immer wieder einige Ringe während des weiteren Transports und der Weiterbearbeitung, insbesondere beim Härten und anschließenden Waschen, verloren gehen können oder aufgrund von Mängeln vor der Montage aussortiert werden. So ist es möglich, dass dadurch an der Montagestation des Schrägkugellagers die Anzahl der Lagerringe des einen Typs nicht mit der Anzahl der Lagerringe des anderen Typs übereinstimmt und somit Lagerringe des einen Typs übrig bleiben. Diese müssen entweder aufwändig wieder in den Montageprozess zurückgeführt werden oder werden zu Ausschuss. Such a production of the inner and outer rings or of the upper and lower bearing rings of oblique bearings should be cost-effective, since the forming tools and the forming passages for inner ring and outer ring or lower bearing ring and upper bearing ring are united. However, this advantage is partially offset by the increased logistical effort for the further treatment of the rings after separation from Umformrohling partially. One of the reasons is that again and again some rings may be lost during further transportation and further processing, especially during curing and subsequent washing, or may be rejected due to defects prior to assembly. So it is possible that thereby at the assembly station of the angular contact ball bearing, the number of bearing rings of a Type does not match the number of bearing rings of the other type and thus remain storage rings of one type. These either have to be laboriously returned to the assembly process or become rejects.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Lagerringen und Lagerringe zu schaffen, bei deren Herstellung bzw. mit denen die zuvor genannten Mängel beseitigt werden. The object of the invention is therefore to provide a method for the production of bearing rings and bearing rings, in whose manufacture or with which the aforementioned deficiencies are eliminated.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved by the subject matter of claim 1.
Ein Umformrohling, der beide Lagerringe konzentrisch an einem Stück auf- weist, wird so geformt dass sich erste Lagerring radial innenumfangsseitig dem zweiten Lagerring anschließt, wodurch der erste Lagerring von dem zweiten Lagerring außenumfangsseitig umgeben ist. Mit dem neuen Verfahren wird also kein Topf aus zwei axial einmaterialig verbundenen Lagerringen gezogen, sondern der eine Lagerring ist in radialer Richtung am Umformrohling konzen- trisch in dem anderen Lagerring angeordnet und einmaterialig miteinander verbunden. A forming blank which has both bearing rings concentrically in one piece is shaped such that the first bearing ring adjoins the second bearing ring radially on the inner circumference side, as a result of which the first bearing ring is surrounded by the second bearing ring on the outer peripheral side. With the new method, therefore, no pot is pulled out of two bearing rings axially connected in one material, but the one bearing ring is arranged concentrically in the radial direction on the forming blank in the other bearing ring and connected to one another in one material.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass zur Herstellung der Lagerringe auch andere Halbzeuge, andere Werkzeuge und andere Bearbeitungsschritte als die für Tiefziehen notwendigen Werkzeuge gewählt werden können. So ist es denkbar den Umformrohling aus einem Ring durch Prägen herzustellen. Der Ring wird beispielsweise aus einem Draht hergestellt, der zunächst auf Länge geschnitten, dann auf einem Dorn zu einem Kreisring gebogen und schließlich an seinen Biegeenden verbunden wird. Dieser Ring wird danach geprägt, wo- durch mit einem Stempel beide Wälzlaufbahnen zugleich und auch Kerben für die Trennstelle eingebracht werden. Es fällt kein Abfall durch Zuschnitt oder Lochen an, da der Draht mit der dem Umfang des Drahtrings entsprechenden Länge von Endlosmaterial abgeschnitten werden kann. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass beide Wälzlaufbahnen an der gleichen Seite des Unformrohlings ausgebildet werden. Die Wälzlaufbahnen sind demnach vorzugsweise mit ein und demselben Stempel für beide Laufbahnen, beispielsweise mit einem Prägestempel, in axialer Richtung vertieft in die Oberfläche des Umformrohlings eingebracht, so dass deren Oberfläche in gleich guter Qualität hergestellt ist und nicht mehr spanabhebend nachgebessert werden muss. The advantage of the invention is that other semi-finished products, other tools and other processing steps than the tools necessary for thermoforming can be selected for the production of the bearing rings. Thus, it is conceivable to produce the Umformrohling from a ring by embossing. The ring is made, for example, from a wire, which is first cut to length, then bent on a mandrel to a circular ring and finally connected to its bending ends. This ring is then embossed, with the result that both rolling raceways at the same time as well as notches for the separation point are introduced by means of a punch. There is no waste by cutting or punching, since the wire can be cut with the length of the wire ring corresponding length of continuous material. An embodiment of the invention provides that both Wälzlaufbahnen are formed on the same side of the Unformrohlings. The Wälzlaufbahnen are therefore preferably with one and the same punch for both races, for example, with an embossing die, deepened in the axial direction introduced into the surface of the Umformrohlings so that the surface is made in equal quality and no longer needs to be machined.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens eine Trennstelle AM Umformrohling radial zwischen den Lagerringen vor. Das Material des Umformrohlings ist zur Bildung der Trennstelle durch wenigstens einen Umformgang eingekerbt oder anderweitig geschwächt. Die Trennstelle wird zwischen die sich einander zumindest teilweise gegenüber liegenden Wälzlaufbahnen in das Material eingebracht, wobei die Lagerringe an der Trennstelle einmaterialig miteinander verbunden sind. Damit wird eine Sollbruchstelle geschaffen, an der sich die Lagerringe einfacher voneinander trennen lassen. A further embodiment of the invention provides at least one separation point AM Umformrohling radially between the bearing rings. The material of the Umformrohlings is notched or otherwise weakened to form the separation point by at least one Umformgang. The separation point is introduced between the mutually at least partially opposed Wälzlaufbahnen in the material, wherein the bearing rings are materially connected to one another at the separation point. This creates a predetermined breaking point at which the bearing rings can be separated from one another more easily.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Umformrohling erst wärmebehandelt und danach die Lagerringe voneinander getrennt werden. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, das die Lagerringe zumindest bis nach der Wärmebehandlung jeweils als ein Teil an dem Umformrohling aneinander bleiben und als solche gemeinsam gehärtet werden. Somit kann der Aufwand für die Logistik und die Wärmebehandlung auf den eines Teiles anstelle von zwei Lagerringen reduziert werden. An embodiment of the invention provides that the Umformrohling first heat treated and then the bearing rings are separated from each other. The advantage of the invention is that the bearing rings remain at least until after the heat treatment in each case as a part of the Umformrohling each other and are cured as such together. Thus, the cost of logistics and heat treatment can be reduced to that of a part instead of two bearing rings.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn die Umformrohlinge zu einer Montagestation zur Montage des Schräglagers geführt werden. Der Umformrohling wird erst kurz vor der Montage des Schräglagers in die beiden Lagerringe zerteilt. Die Lagerringe werden dann an der gleichen Station mit weite- ren Lagerelementen, wie den Wäizkörpern, Käfigen und Kappen und Deckel zu dem Schrägkugellager montiert. In einem solchen Fall ist der Verlust von Lageringen des einen oder anderen Typs bis zur Montage hin vorteilhaft ausgeschlossen. Der Anteil der Zeit fürs Härten an der Herstellungszeit insgesamt ist insbesondere beim Einsatz- oder Diffusionshärten hoch. Entsprechend ist man bemüht, in einem Durchlauf möglichst viele Teile auf einmal zu härten. Die Größe der zu härtenden Werkstücke ist demnach für die Durchlaufzeiten entscheidend. Je kleiner das Volumen der Teile ist, desto mehr Teile können in einem Los mitgenommen und gehärtet werden. Da die Lagerringe erfindungsgemäß am Umformring konzentrisch ineinander angeordnet sind, beansprucht jeder gemäß Erfindung fertige Umformrohling axial und radial in etwa nur den Platz wie für den größten Lagerring. Die Kapazitäten für die Härtung der inneren Lagerringe müssen nicht mehr berücksichtigt werden, da diese radial und axial weitestgehend in den äußeren großen stecken. Dadurch werden fürs Härten nahezu halbiert. The invention has a particularly advantageous effect if the forming blanks are guided to a mounting station for mounting the angular contact bearing. The Umformrohling is divided only shortly before mounting the angular contact bearing in the two bearing rings. The bearing rings are then mounted on the same station with other bearing elements, such as the heaters, cages and caps and covers, to the angular contact ball bearing. In such a case, the loss of bearing rings of one type or another until assembly is advantageously excluded. The proportion of time for curing in the overall production time is high, especially in case of use or diffusion hardening. Accordingly, efforts are made to cure as many parts as possible in one pass. The size of the workpieces to be hardened is therefore decisive for the throughput times. The smaller the volume of the parts, the more parts can be taken in one lot and hardened. Since the bearing rings according to the invention on the forming ring are arranged concentrically with each other, claimed according to the invention finished Umformrohling axially and radially in about only the place as for the largest bearing ring. The capacities for the hardening of the inner bearing rings no longer have to be taken into account, since they are located radially and axially as far as possible in the outer large ones. This almost halves for curing.
Die Trennstelle ist eine Sollbruchstelle, die aufgrund der geringeren Materialdi- cke beim Teilen des Umformrohlings bricht. Die Lagerringe weisen dann im montierten Wälzlager ringförmige Bruchzonen auf. Die durch einen Bruch entstandene zumindest teilweise harte Bruchzone ist an der Oberfläche nach dem Bruch unbearbeitet belassen. Da die zumeist ringförmig ausgebildete Bruchzone außerhalb der Wälzlaufbahnen liegt, ist dies unbedenklich. The separation point is a predetermined breaking point, which breaks due to the smaller material thickness when dividing the Umformrohlings. The bearing rings then have in the assembled bearings on annular fracture zones. The at least partially hard fracture zone resulting from a fracture is left unprocessed on the surface after fracture. Since the usually ring-shaped fracture zone is outside the Wälzlaufbahnen, this is harmless.
Der Bruch entsteht durch Teilen des Umformrohlings mittels Spalten, Abscheren, Abschlagen oder Brechen. Unbearbeitet heißt, dass die Bruchzone nach dem Teilen des Umformrohlings sowohl nicht spanloser Bearbeitung wie Stauchen oder Prägen, als auch nicht spanabhebender Nacharbeitung wie Drehen oder Schleifen unterzogen wird. Unbearbeitet schließt auch Veränderungen des Bruchbilds durch nachträgliche Wärmebehandlungen aus. Beschichten oder Schmieren nach dem Bruch ist jedoch möglich. The fracture is created by dividing the forming blank by splitting, shearing, breaking or breaking. Unprocessed means that the fracture zone after dividing the Umformrohlings both non-cutting machining such as upsetting or embossing, as well as non-cutting reworking such as turning or grinding is subjected. Unprocessed also excludes changes in the fracture pattern due to subsequent heat treatments. However, coating or greasing after breakage is possible.
Die Bruchzone(n) des einen Lagerrings korrespondiert mit der/den Bruchzo- ne(n) des anderen Lagerrings, weil diese Bruchzonen aus einem gemeinsamen Bruch stammen, mit dem die Lagerringe voneinander getrennt wurden. The fracture zone (s) of one bearing ring correspond to the fracture zone (s) of the other bearing ring because these fracture zones originate from a common fracture with which the bearing rings were separated.
Das Bruchbild ist das eines Gewaltbruchs und kann teilweise duktile Eigenschaften wie transkristalline oder die von Sprödbrüchen wie interkristalline Strukturen aufweisen. Bei transkristallinen Brüchen sind keinerlei Korngrenzen oder Bruchübergänge in der Mikrostruktur des Materials an der Oberfläche der Bruchzonen zu erkennen, was auf elastisches Material schließen lässt. Bei interkristallinen Brüchen sind die Korngrenzen sehr gut zu sehen, da der Bruch durch die Körner durchgeht, was auf sprödes Material schließen lässt. Der Bruch erstreckt sich zumindest teilweise durch gebrochenen wärmebehandelten Stahl weil die noch am Umformrohling miteinander verbundenen Lagerring vor dem Brechen wärmebehandelt wurden. Demnach weist auch die Bruchzone eine durch den Bruch entstandene zumindest teilweise wärmebehandelte Oberfläche oder durchgängig wärmebehandelte Oberfläche auf. The fracture pattern is that of a violent fracture and can be partially ductile properties such as transcrystalline or brittle fractures such as intergranular Have structures. In the case of trans-crystalline fractures, no grain boundaries or fracture transitions in the microstructure of the material can be seen on the surface of the fracture zones, which suggests elastic material. For intergranular fractures, the grain boundaries are very visible, as the fracture passes through the grains, suggesting brittle material. The fracture extends at least partially through broken heat-treated steel because the still connected to the Umformrohling bearing ring were heat treated before breaking. Accordingly, the fracture zone also has an at least partially heat-treated surface or continuously heat-treated surface resulting from the fracture.
Die Bruchzone kann eine umfangseitig ausgebildete Ringfläche oder ähnliches sein oder ist alternativ durch wenigstens zwei oder mehr umfangsseitig radial und/oder axial zueinander beabstandete Bruchzonen an den Lagerringen ge- bildet. The fracture zone may be a circumferentially formed annular surface or the like or is alternatively formed by at least two or more circumferentially radially and / or axially spaced fracture zones on the bearing rings.
Als Trennstelle wird wenigstens eine umfangsseitige oder partielle Einschnürung oder Einkerbung der Wand von beiden Seiten in die Wand oder nur an einer Seite durch beispielsweise durch Prägen, Anschneiden (Scheren) oder Stanzen eingebracht. Die Einkerbungen könne auch durch die Wand hindurch gehen und umfangsseitig benachbarte Schlitze oder Löcher in der Wand ausbilden. Durch diese mindestens eine Einschnürung und/oder mindestens eine Kerbe in seiner Wand wird der Umformrohling in zwei Bereiche eingeteilt, die an der Sollbruchstelle noch einmaterialig durch Werkstoff des Umformrohlings miteinander verbunden sind. As a separation point, at least one circumferential or partial constriction or notch of the wall is introduced from both sides into the wall or only on one side, for example by embossing, cutting (shearing) or punching. The indentations could also pass through the wall and form circumferentially adjacent slots or holes in the wall. By this at least one constriction and / or at least one notch in its wall of Umformrohling is divided into two areas, which are still einmaterialig connected by material of the Umformrohlings at the predetermined breaking point.
Die Bereiche unterscheiden sich durch die radialen Abmessungen voneinander. Der eine Bereich weist im Wesentlichen die radialen Abmessungen des einen Lagerrings, der andere im Wesentlichen die Abmessungen des anderen Lager- rings auf. In jeden der Lagerringe ist jeweils mindestens eine Wälzlaufbahn eingebracht, zwischen denen radial die Trennstelle mit den Sollbruchstellen ausgebildet ist. Unter Wärmebehandlung ist vorwiegend Vergüten, also Härten mit anschließendem Anlassen zu verstehen wie Durchhärten, Einsatzhärten, Carbonitrie- ren, und weiterer dem Fachmann geläufiger Verfahren inklusive Waschen und Trocknen. The ranges differ by the radial dimensions of each other. The one area essentially has the radial dimensions of one bearing ring, the other essentially the dimensions of the other bearing ring. At least one Wälzlaufbahn is introduced into each of the bearing rings, between which radially the separation point is formed with the predetermined breaking points. Heat treatment is to be understood primarily as quenching, ie hardening followed by tempering, such as through hardening, case hardening, carbonitriding, and other processes familiar to the person skilled in the art, including washing and drying.
Beim Durchhärten werden geeignete kohlenstoffhaltige Bauteile aus Stahl bis in den Kern des Werkstücks hinein gehärtet. By curing, suitable carbonaceous steel components are hardened into the core of the workpiece.
Beim Einsatzhärten werden kohlenstoffarme Stähle, die sich beispielsweise besonders gut umformen lassen, mit einer kohlenstoffhaltigen Randschicht versehen. Beim Carbonitrieren wird neben Kohlenstoff auch Stickstoff in die Randschicht eingebracht. In case hardening, low-carbon steels, which, for example, can be formed particularly well, are provided with a carbon-containing surface layer. In carbonitriding, in addition to carbon, nitrogen is also introduced into the surface layer.
Unter Einsatzhärten versteht man das Aufkohlen, Härten und Anlassen eines Werkstücks aus Stahl. Ziel des Einsatzhärtens ist ein weicher und zäher Kern bei gleichzeitig harter Oberfläche des Werkstoffs, was insbesondere für dünnwandige aus Blech gezogene Lagerringe der erfindungsgemäßen Lager wichtig ist. Die Randschicht des Werkstücks wird in einem geeigneten Aufkohlungs- medium mit Kohlenstoff angereichert. Durch die Diffusion des Kohlenstoffs von der angereicherten Randschicht in Richtung Kern stellt sich ein Kohlenstoffgehalt ein, der typischerweise mit zunehmendem Randabstand zum Kern hin abnimmt. Im Anschluss an die Aufkohlung wird das Härten durchgeführt, wobei die Oberflächenhärte und Einsatzhärtungstiefe erzielt wird. In Abhängigkeit des Kohlenstoffgehalts ergibt sich beim Abschrecken von der Oberfläche aus ein Verlauf der Härtetiefe mit den charakteristischen Merkmalen Randhärte und Einsatzhärtungstiefe. Die Randhärte eines einsatzgehärteten Stahls wird maßgeblich vom Randkohlenstoffgehalt bestimmt. Die bei der Aufkohlung eingestellte Aufkohlungstiefe, das Härteverh alten des verwendeten Stahls und die Abschreckintensität des verwendeten Abschreckmediums beeinflussen die Einsatzhärtungstiefe. Im Anschluss an das Härten der Bauteile wird möglichst zeitnah angelassen, um das zunächst spröd harte Martensitgefüge der aufgekohlten Randschicht wieder duktiler zu gestalten. Beim Härten des Umformrohlings wird dieser vorzugsweise ganz, jedoch zumindest an den Wälzlaufbahnen mit der für den Wälzkontakt mit den Wälzkörpern notwendigen fertigen Oberflächenhärte versehen. Darüber hinaus wird vorzugsweise gleichzeitig auch die Trennstelle also auch die Sollbruchstelle gehärtet. Nach dem Härten und Waschen wird dann der Umformrohling in die zwei Lagerringe geteilt, in dem auf die Sollbruchstelle Gewalt einwirkt und die durch die Einschnürung(en) bzw. Kerbe(n) geschwächte(n) sowie durchs Härten spröden Sollbruchstelle(n) brechen lässt. Da an dem Umformrohling auch die Trennstelle mit der Sollbruchstelle vor dem Trennen wärmebehandelt wurde, weist der jeweilige Lagerring wenigstens eine Bruchzone auf, die sich zumindest teilweise durch gebrochenes wärmebehandeltes Material des Lagerrings erstreckt und die eine durch den Bruch entstandene und nach dem Bruch fertige sowie zumindest teilweise harte Oberfläche aufweist. Case hardening is the carburizing, hardening and tempering of a steel workpiece. The aim of case hardening is a soft and tough core with at the same time hard surface of the material, which is particularly important for thin-walled drawn from sheet metal bearing rings of the bearing according to the invention. The surface layer of the workpiece is carbon enriched in a suitable carburizing medium. Due to the diffusion of the carbon from the enriched boundary layer in the direction of the core, a carbon content sets in, which typically decreases as the edge distance from the core increases. Following carburization, curing is performed to achieve surface hardness and case hardening depth. Depending on the carbon content, a course of the hardening depth with the characteristics edge hardness and case hardening depth is obtained when quenching from the surface. The surface hardness of case hardened steel is largely determined by the marginal carbon content. The carburizing depth set during carburization, the hardness of the steel used and the quenching intensity of the quench medium used influence the case hardening depth. Following the hardening of the components, annealing is started as soon as possible in order to make the initially brittle hard martensite structure of the carburized surface layer more ductile again. When hardening the Umformrohlings this is preferably completely, but at least provided on the Wälzlaufbahnen with the necessary for the rolling contact with the rolling elements finished surface hardness. In addition, preferably also the separation point so also the predetermined breaking point is cured simultaneously. After hardening and washing, the forming blank is then divided into the two bearing rings, in which acts on the predetermined breaking point and force caused by the constriction (s) or notch (s) weakened (s) and brittle by hardening breaking point (s) break , Since at the Umformrohling the separation point was heat treated with the predetermined breaking point before separation, the respective bearing ring has at least one fracture zone which extends at least partially through broken heat treated material of the bearing ring and the one resulting from the fracture and finished after the fracture and at least partially hard surface.
Im Fall von Einsatzhärtung oder anderer Randschichthärtung kann die Oberflächenhärte des Materials der Bruchzone von der der Mitte aus bis hin zum Rand der Bruchzone härter werden. Das setzt voraus, dass nach dem Vergüten des Lagerrings dieser zumindest unter den Wälzlaufbahnen einen weichen Kern, beispielsweise mit einer Kernhärte von 400 HV, und eine zum Rand und zur Wälzlaufbahn hin zunehmend harte Randschicht, z.B. mit einer Oberflächenhärte von mindestens 580HV gemessen nach dem Vickers - Härtemeßverfahren, aufweist. In the case of case hardening or other surface hardening, the surface hardness of the fracture zone material may harden from the center to the edge of the fracture zone. This requires that after tempering of the bearing ring this at least under the Wälzlaufbahnen a soft core, for example, with a core hardness of 400 HV, and an edge edge and the Wälzlaufbahn increasingly hard edge layer, e.g. having a surface hardness of at least 580 HV measured by the Vickers hardness measurement method.
Da die Trennstelle ebenfalls vor dem Trennen einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, ist es denkbar, dass die Bruchzone an der Oberfläche von ihrer Mitte aus zum Rand hin den gleichen oder einen annähernd vergleichbaren Härteverlauf aufweist, wie die übrigen Bereiche des Lagerrings. Die Härte nimmt ausgehend vom weichen Kern bzw. der weichen Mitte der Bruchzone zum Rand hin zu und weist am Rand die Oberflächenhärte auf. Since the separation point has also been subjected to a heat treatment before separation, it is conceivable that the rupture zone at the surface from its center to the edge has the same or an approximately comparable hardness profile, as the other areas of the bearing ring. The hardness increases from the soft core or the soft middle of the fracture zone to the edge and has the surface hardness at the edge.
Da die Sollbruchstelle in der Regel jedoch eine Verringerung der Wandstärke auf ein Drittel der übrigen Wandstärke bedeutet und da die Einhärtetiefe von eines Oberfläche in die Wand hinein in etwa auch diesem Wert entspricht, wird die Sollbruchstelle in der Regel durchgehärtet und dementsprechend spröde sein. Die Mitte der Bruchzone ist dann an der Oberfläche zumindest härter als der Kern. Eine dementsprechend durch Kerben schwach bzw. dünn ausgelegte und damit nahezu oder vollständig durchgehärtete spröde Trennstelle hat den Vorteil, dass sich die Lagerringe einfacher voneinander trennen lassen. As the breaking point usually means a reduction of the wall thickness to one third of the remaining wall thickness and because the Einhärteiefe of a surface in the wall in approximately this value corresponds, the predetermined breaking point is usually through-hardened and accordingly be brittle. The middle of the fracture zone is then at least harder on the surface than the core. A correspondingly by notches weak or thin designed and thus almost or fully cured brittle separation point has the advantage that can be easily separated from each other the bearing rings.
Denkbar ist auch ein Kombination von vorwiegend spröden Rändern und duktilem Kern der Bruchzone. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, die Abmessungen der Bruchzone an der Oberfläche an schmälster Stelle höchstens dem dreifachen der Dicke der Randschicht entsprechen. Also conceivable is a combination of predominantly brittle edges and ductile core of the fracture zone. This is the case in particular when, as an embodiment of the invention provides, the dimensions of the fracture zone at the surface at the narrowest point correspond at most to three times the thickness of the boundary layer.
Die Erfindung sieht auch ein Schrägkugellager mit den erfindungsgemäß ges- talteten Lagerringen und ein Verfahren zur Herstellung des Schräglagers vor. In einem Wälzlager sind dann in der Regel die Lagerringe verbaut, die zunächst an einem gemeinsamen erfindungsgemäßen wärmebehandelten Umformrohling miteinander verbunden waren, die konzentrisch radial geschachtelt sind und die dann wärmebehandelt wurden und schließlich erst in der Montagestati- on für die Schrägkugellager vor dem Einbringen der Wälzkörper voneinander getrennt werden. Dementsprechend korrespondieren die Bruchzonen der Ringe hinsichtlich Rauheit und Oberflächenstruktur so miteinander, das die Bruchzonen aneinander bzw. ineinander passen. Die Erfindung ist insbesondere für Schräglager in der Ausführung von Federbeinlagern und Lenkungslagern und für deren Herstellung geeignet, weil diese im Betrieb nur Schwenkbewegungen oder geringen Drehzahlen ausgesetzt sind. Nachbearbeitungen der Wälzlaufbahnen wie Schleifen oder Finishen sind nicht nötig, da diese durchs Ausformen an einer Seite des Umformrohlings aus- reichend feine Wälzlaufbahnqualitäten aufweisen. The invention also provides an angular contact ball bearing with the bearing rings according to the invention and a method for producing the angular contact bearing. In a rolling bearing, the bearing rings are then usually installed, which were initially connected to a common heat-treated forming blank according to the invention, which are concentrically nested radially and which were then heat treated and finally only in the Montagestation for the angular contact ball bearings before introducing the rolling elements be separated from each other. Accordingly, the fracture zones of the rings with respect to roughness and surface structure correspond to each other so that the fracture zones fit together or into each other. The invention is particularly suitable for angular contact bearings in the execution of suspension strut bearings and steering bearings and for their production, because they are exposed during operation only pivotal movements or low speeds. It is not necessary to rework the Wälzlaufbahnen such as grinding or finishing, because they have sufficiently fine Wälzlaufbahnqualitäten by molding on one side of the Umformrohlings.
Beschreibung der Zeichnungen Figur 3 zeigt ein Schrägkugellager 1 in einem Längsschnitt entlang seiner Rotationsachse 9, das als Axialschräglager beispielsweise als ein Federbeinlager 1 a ausgeführt ist. Das Federbeinlager 1a weist zwei Lagerringe 7 und 8 und Wälzkörper 2 auf. Die Wälzkörper 2 sind Kugeln. Die Lagerringe 7 und 8 wei- sen Wälzlaufbahnen 5 und 6 auf. Die Wälzlaufbahnen 5 und 6 liegen sich an Drucklinien 3 gegenüber. Die Drucklinien 3 verlaufen durch die Kontakte 2a und 2b der Kugeln mit den Wälzlaufbahnen 5 und 6 und sind zur Rotationsachse 9 bzw. zu einer Radialebene geneigt. Die Lagerringe 7 und 8 weisen jeweils eine Bruchzone 12 bzw. 13 auf. Die Bruchzone 12 ist an dem Lagerring 7 außenum- fangsseitig ausgebildet. Die Bruchzone 13 ist an dem Lagerring 8 innenum- fangsseitig ausgebildet. Wie aus Figur 1 hervorgeht, waren die Lagerringe 7 und 8 an einem rotationssymmetrischen Umformrohling 10 aus Stahl miteinander einmaterialig an einem Stück verbunden. Figur 1 zeigt einen Umformrohling 10 in einem Längsschnitt entlang der Symmetrieachse 10a des Umformrohlings. Der Umformrohling 10 ist z.B. aus einem Bandmaterial oder einem Stahldraht geprägt. Das Bandmaterial ist beispielsweise gewalzt, zu einem Ring um die Symmetrieachse 10a kreisrund gebogen, wobei die Biegeenden aufeinander zu gebogen und miteinander durch Schwei- ßen verbunden sind. Der Umformrohlings 10 wird anschließend so geprägt bzw. so rolliert, dass dieser die Wälzlaufbahnen 5 und 6 komplett aufweist und durch eine Trennstelle 11 in zwei Bereiche 7a und 8a geteilt ist. Der Bereich 7a weist dabei die Wälzlaufbahn 5 und der Bereich 8a die Wälzlaufbahn 6 auf. Die Wälzlaufbahnen 5 und 6 sind axial an einer in axiale Richtung des Umformroh- lings 10 eingebracht und unmittelbar zueinander benachbart und wie die Bereiche 7a und 8a zueinander konzentrisch. Dabei ist zumindest ein Teil der gekrümmten Wälzlaufbahn 5 einem anderen Teil der gekrümmten Wälzlaufbahn 6 radial zugewandt, so dass diese gemeinsam durch die den Laufbahnen entsprechende Negativform eines Prägestempels oder einer Rolle eingebracht werden können. Der innere Lagerring 7 bzw. dessen Bereich 7a ist dabei um- fangsseitig von dem äußeren Lagerring 8 bzw. von dessen Bereich 8a umgeben. Die Trennstelle 11 ist an einer Einschnürung durch zwei konzentrische Ringkerben 11 a und 1 1 b gebildet, die sich in axialer Richtung einander gegenüberliegen und damit radial mit gleichem Radius um die Symmetrieachse 10a umlaufen. Alternativ ist es denkbar, dass die Ringkerben 1 1a und 11b unterschied- liehe Radien zur Symmetrieachse 10a aufweisen und deshalb zueinander versetzt sind. Der Umformrohling 10 ist vergütet. Dabei ist das Gefüge bis in den Kern 14 der Lagerringe 7 und 8 durchgehärtet. Da das Gefüge der Lagerringe 7 und 8 bis in den Kern 14 gehärtet ist, ist die Trennstelle auch axial durchgehärtet. Description of the drawings Figure 3 shows an angular contact ball bearing 1 in a longitudinal section along its axis of rotation 9, which is designed as a thrust bearing, for example, as a strut bearing 1 a. The suspension strut bearing 1a has two bearing rings 7 and 8 and rolling elements 2. The rolling elements 2 are balls. The bearing rings 7 and 8 have Wälzlaufbahnen 5 and 6 on. The Wälzlaufbahnen 5 and 6 are opposite to pressure lines 3. The printing lines 3 extend through the contacts 2a and 2b of the balls with the Wälzlaufbahnen 5 and 6 and are inclined to the rotation axis 9 and to a radial plane. The bearing rings 7 and 8 each have a fracture zone 12 and 13, respectively. The fracture zone 12 is formed on the outer circumference of the bearing ring 7. The fracture zone 13 is formed on the inner side of the bearing ring 8. As can be seen from FIG. 1, the bearing rings 7 and 8 were connected to one another in one piece on a rotationally symmetrical forming blank 10 made of steel. FIG. 1 shows a forming blank 10 in a longitudinal section along the axis of symmetry 10a of the forming blank. The forming blank 10 is for example embossed from a strip material or a steel wire. The strip material, for example, is rolled, bent into a ring around the axis of symmetry 10a in a circular shape, wherein the bending ends are bent towards one another and connected to one another by welding. The Umformrohlings 10 is then embossed or rolled so that it has the Wälzlaufbahnen 5 and 6 completely and is divided by a separation point 11 in two areas 7a and 8a. The area 7a has the Wälzlaufbahn 5 and the area 8a the Wälzlaufbahn 6. The Wälzlaufbahnen 5 and 6 are axially introduced at a in the axial direction of the Umformroh- lings 10 and immediately adjacent to each other and like the areas 7 a and 8 a to each other concentrically. In this case, at least part of the curved Wälzlaufbahn 5 radially facing another part of the curved Wälzlaufbahn 6, so that they can be introduced jointly by the raceways corresponding negative mold of a stamping die or a roll. The inner bearing ring 7 or its area 7a is surrounded on the circumferential side by the outer bearing ring 8 or by its area 8a. The separation point 11 is formed at a constriction by two concentric annular notches 11 a and 1 1 b, which face each other in the axial direction and thus rotate radially with the same radius about the axis of symmetry 10 a. Alternatively, it is conceivable that the annular notches 1 1a and 11b have different Liehe radii to the axis of symmetry 10a and are therefore offset from each other. The Umformrohling 10 is tempered. The structure is through hardened into the core 14 of the bearing rings 7 and 8. Since the structure of the bearing rings 7 and 8 is hardened into the core 14, the separation point is also cured axially.
Figur 2 zeigt die Lagerringe 7 und 8 nach dem gewaltsamen Trennen nach dem Vergüten des Umformrohlings 10 aus Figur 1 an der Trennstelle 11. Jeder der Lagerringe 7 und 8 weist eine Bruchzone 12 bzw. 13 auf. Die Bruchzone 12 ist am Außenumfang des Lagerrings 7 ausgebildet und am größten Außendurch- messer DA des Lagerrings 7 weitestgehend als Ringfläche ausgebildet und radial nach außen gerichtet. Die Bruchzone 13 ist am Innenumfang des Lagerrings 8 ausgebildet und am kleinsten Innendurchmesser DI des Lagerrings 8 weitestgehend als Ringfläche ausgebildet und radial nach innen zur Symmetrieachse 10a gerichtet. Da die Bruchzonen 12 und 13 durch das Brechen der Sollbruchstellen an der Trennstelle 1 1 des vorher vergüteten Umformrohlings 10 entstanden sind, korrespondieren diese hinsichtlich ihrer Härte, Textur und des Gefüges der Oberfläche sowie hinsichtlich der Abmessungen. Die Härte der Bruchzonen 12 und 13 entspricht der Härte der Oberflächen der Wälzlaufbahnen 5 und 6. Figure 2 shows the bearing rings 7 and 8 after the violent separation after tempering of the Umformrohlings 10 of Figure 1 at the separation point 11. Each of the bearing rings 7 and 8 has a fracture zone 12 and 13, respectively. The rupture zone 12 is formed on the outer circumference of the bearing ring 7 and formed as the largest outer diameter DA of the bearing ring 7 largely as an annular surface and directed radially outward. The rupture zone 13 is formed on the inner periphery of the bearing ring 8 and formed at the smallest inner diameter DI of the bearing ring 8 largely as an annular surface and directed radially inwardly to the axis of symmetry 10a. Since the fracture zones 12 and 13 are formed by breaking the predetermined breaking points at the separation point 1 1 of the previously annealed forming blank 10, these correspond in terms of their hardness, texture and the texture of the surface and in terms of dimensions. The hardness of the fracture zones 12 and 13 corresponds to the hardness of the surfaces of the Wälzlaufbahnen 5 and 6.
Figur 7 zeigt ein Schrägkugellager 20 in einem Längsschnitt entlang seiner Rotationsachse 16, das als Axialschräglager beispielsweise als ein Federbeinlager ausgeführt ist. Figur 8 zeigt das Detail Z aus Figur 7 vergrößert und nicht maßstäblich. Das Schrägkugellager 20 weist zwei Lagerringe 17 und 18 und Wälz- körper 2 auf. Die Wälzkörper 2 sind Kugeln. Die Lagerringe 17 und 18 weisen Wälzlaufbahnen 15 und 19 auf. Die Wälzlaufbahnen 15 und 19 liegen sich an Drucklinien 3 gegenüber. Die Drucklinien 3 verlaufen durch die Kontakte 2a und 2b und sind um einen Druckwinkel α zu einer Parallelen der Rotationsachse und damit zur Rotationsachse 16 geneigt. Die Lagerringe 17 und 18 weisen jeweils eine ringflächenförmige Bruchzone 25 bzw. 26 auf, die nach dem Bruch unbearbeitet gelassen ist. Wie aus Figur 4 hervorgeht, waren die Lagerringe 17 und 18 an einem rotationssymmetrischen Umformrohling 22 aus Stahl miteinander einmaterialig an einem Stück verbunden. Figure 7 shows an angular contact ball bearing 20 in a longitudinal section along its axis of rotation 16, which is designed as an axial thrust bearing, for example, as a suspension strut bearing. Figure 8 shows the detail Z of Figure 7 enlarged and not to scale. Angular contact ball bearing 20 has two bearing rings 17 and 18 and rolling elements 2. The rolling elements 2 are balls. The bearing rings 17 and 18 have Wälzlaufbahnen 15 and 19. The Wälzlaufbahnen 15 and 19 are located opposite pressure lines 3. The printing lines 3 extend through the contacts 2 a and 2 b and are inclined by a pressure angle α to a parallel of the axis of rotation and thus to the axis of rotation 16. The bearing rings 17 and 18 have each an annular surface-shaped fracture zone 25 and 26, which is left unprocessed after the break. As can be seen from FIG. 4, the bearing rings 17 and 18 were connected to one another in one piece on a rotationally symmetrical forming blank 22 made of steel.
Figur 4 zeigt einen Umformrohling 22 in einem Längsschnitt entlang der Symmetrieachse 22a des Umformrohlings. Figur 5 zeigt das Detail Y aus Figur 4 vergrößert und nicht maßstäblich. Der Umformrohling 22 ist z.B. aus einem Blech oder einem Flachband gefertigt. Das Flachband wird so geprägt bzw. oder gezogen, dass dieser durch eine Trennstelle 21 in zwei Bereiche 17a und 18a geteilt ist. Der Bereich 17a weist dabei die Wälzlaufbahn 15 und der Bereich 18a die Wälzlaufbahn 19 auf. Die Trennstelle 21 ist an einer Einschnürung durch zwei konzentrische Ringkerben 21a und 21 b gebildet, die sich in axialer Richtung einander gegenüberliegen und damit radial auf mit gleichem Radius um die Symmetrieachse 22a umlaufen. Dabei ist zumindest ein Teil der gekrümmten Wälzlaufbahn 15 einem anderen Teil der gekrümmten Wälzlaufbahn 19 radial zugewandt, wobei die Laufbahnen 15 und 19 und deren Bereiche 17a und 18a zueinander zur Symmetrieachse 22a konzentrisch sind, so dass diese gemeinsam durch die den Laufbahnen entsprechende Negativform eines Prägestempels oder einer Rolle eingebracht werden können. Der innere Lagerring 17 bzw. dessen Bereich 17a ist dabei umfangsseitig von dem äußeren Lagerring 18 bzw. von dessen Bereich 18a umgeben. FIG. 4 shows a forming blank 22 in a longitudinal section along the axis of symmetry 22a of the forming blank. Figure 5 shows the detail Y of Figure 4 enlarged and not to scale. The forming blank 22 is e.g. made of sheet metal or flat ribbon. The ribbon is embossed or pulled so that it is divided by a separation point 21 into two areas 17a and 18a. The area 17a has the Wälzlaufbahn 15 and the area 18a the Wälzlaufbahn 19. The separation point 21 is formed at a constriction by two concentric annular notches 21a and 21b, which face each other in the axial direction and thus rotate radially on with the same radius about the axis of symmetry 22a. In this case, at least part of the curved Wälzlaufbahn 15 another part of the curved Wälzlaufbahn 19 radially facing, the raceways 15 and 19 and their regions 17a and 18a to each other to the symmetry axis 22a are concentric so that they together by the raceways corresponding negative mold of a stamping die or a roll can be introduced. The inner bearing ring 17 or its region 17a is peripherally surrounded by the outer bearing ring 18 or by its region 18a.
Die Ringkerbe 21a ist verglichen mit der Ringkerbe 2 b groß und ist in axialer Richtung so tief, dass aufgrund der Einschnürung der Wand durch die Ringkerben 21 a und 21b eine Restwandstärke S die Bereiche 17a und 18a verbindet, die höchstens einem Drittel der Wandstärke der Bereiche an den Wälzlaufbahnen 15 bzw. 19 entspricht. Der Umformrohling 22 ist einsatzgehärtet. Dabei weist das Gefüge beider Bereiche 17a und 18a einen weichen Kern 24 und eine gehärtete Randschicht 23 auf. Die Härte der Randschicht 23 nimmt zur Oberfläche der Bereiche 17a und 18a hin zu. Da das Gefüge der in Figur 6 dargestellten fertigen Lagerringe 17 und 18 eine gehärtete Randschicht aufweist, deren Dicke ca. einem Drittel der 4 The ring notch 21a is compared with the annular notch 2b and is so deep in the axial direction that due to the constriction of the wall by the notches 21 a and 21b a residual wall thickness S connects the areas 17a and 18a, which is at most one third of the wall thickness of the areas corresponds to the Wälzlaufbahnen 15 and 19 respectively. The Umformrohling 22 is case hardened. In this case, the microstructure of both regions 17a and 18a has a soft core 24 and a hardened edge layer 23. The hardness of the peripheral layer 23 increases toward the surface of the regions 17a and 18a. Since the structure of the finished bearing rings 17 and 18 shown in Figure 6 has a hardened surface layer whose thickness is about one third of 4
gesamten Wanddicke der Bereiche 17a und 18a entspricht und da die Restwandstärke an der Trennstelle höchstens einem Drittel der Wandstärke der Bereiche 17a und 18a ist, ist die Trennstelle 21 axial mit der Härte und dem Härteverlauf der Randschicht versehen. total wall thickness of the regions 17a and 18a and since the residual wall thickness at the separation point is at most one third of the wall thickness of the regions 17a and 18a, the separation point 21 is provided axially with the hardness and the hardness profile of the edge layer.
Figur 6 zeigt die Lagerringe 17 und 18 nach dem gewaltsamen Trennen des Umformrohlings 22 aus Figur 4 an der Trennstelle 21 nach dem Vergüten. Jeder der Lagerringe weist eine Bruchzone 25 bzw. 26 auf. Die Bruchzone 25 ist am Außenumfang des Lagerrings 17 ausgebildet und am größten Außen- durchmesser des Lagerrings 17 weitestgehend als umlaufende Fläche ausgebildet und radial nach außen gerichtet. Die Bruchzone 26 ist am Innenumfang des Lagerrings 18 ausgebildet und am kleinsten Innendurchmesser des Lagerrings 18 weitestgehend als umlaufende Fläche ausgebildet und radial nach innen zur Symmetrieachse 20a gerichtet. Da die Bruchzonen 25 und 26 durch das Brechen der Sollbruchstelle an der Trennstelle 21 des Umformrohlings 22 entstanden sind, korrespondieren diese hinsichtlich ihrer Härte, Textur und des Gefüges der Oberfläche sowie hinsichtlich der Abmessungen. Die Härte der Bruchzonen 25 und 26 am Rand entspricht der Härte der Oberflächen der Wälzlaufbahnen 15 und 19. Figure 6 shows the bearing rings 17 and 18 after the violent separation of the Umformrohlings 22 of Figure 4 at the separation point 21 after tempering. Each of the bearing rings has a fracture zone 25 and 26, respectively. The fracture zone 25 is formed on the outer circumference of the bearing ring 17 and largely formed on the largest outer diameter of the bearing ring 17 as a circumferential surface and directed radially outward. The fracture zone 26 is formed on the inner periphery of the bearing ring 18 and formed at the smallest inner diameter of the bearing ring 18 largely as a circumferential surface and directed radially inwardly to the axis of symmetry 20a. Since the fracture zones 25 and 26 are formed by the breaking of the predetermined breaking point at the separation point 21 of the Umformrohlings 22, these correspond in terms of their hardness, texture and the texture of the surface and in terms of dimensions. The hardness of the fracture zones 25 and 26 at the edge corresponds to the hardness of the surfaces of the Wälzlaufbahnen 15 and 19th
Figur 10 zeigt ein Schrägkugellager 30, das als Radialschräglager ausgeführt ist und zur Lagerung von Lenksäulen eingesetzt werden kann, in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse 30a. Das Schrägkugellager 30 weist zwei Lagerringe 27 und 28 und Wälzkörper 2 auf. Der Lagerring 27 ist ein Innenring. Der Lagerring 28 ist ein Außenring. Die Wälzkörper 2 sind Kugeln. Die Lagerringe 27 und 28 weisen Wälzlaufbahnen 32 und 33 auf. Die Wälzlaufbahnen 32 und 33 liegen sich an Drucklinien 3 gegenüber. Die Drucklinien 3 verlaufen durch die Kontakte 2a und 2b und sind um einen Druckwinkel α zur Rotationsachse 30a geneigt. Lagerringe 27 und 28 weisen jeweils eine ringflächenförmi- ge Bruchzone 34 bzw. 35 auf, die nach dem Bruch unbearbeitet gelassen ist. Wie aus Figur 9 hervorgeht, waren die Lagerringe 27 und 28 an einem rotationssymmetrischen Umformrohling 29 aus Stahl miteinander einmaterialig an einem Stück verbunden. Figur 9 zeigt den Umform roh Ii ng 29 in einem Längsschnitt entlang der Symmetrieachse 29a des Umformrohlings. Der Umformrohling 29 ist z.B. aus einem Blech gezogen. Das Blech wird so gezogen, dass es am Boden eine Trennstelle 31 aufweist und durch die Trennstelle 31 in zwei Bereiche 27a und 28a aufgeteilt ist, deren Form der Lagerringe 27 bzw. 28 entspricht, die konzentrisch so zueinander angeordnet sind, dass der Bereich 27a außenumfangssei- tig vom Bereich 29a umgeben ist, und die durch die Trennstelle einmaterialig miteinander verbunden sind. Dabei ist zumindest ein Teil der gekrümmten Wälzlaufbahn 32 einem anderen Teil der gekrümmten Wälzlaufbahn 33 radial zugewandt, so dass diese gemeinsam durch die den Laufbahnen entsprechende Negativform eines Prägestempels oder einer Rolle eingebracht werden können. Der Bereich 27a weist dabei die Wälzlaufbahn 32 und der Bereich 28a die Wälzlaufbahn 33 auf. Die Trennstelle 31 ist durch eine Einschnürung aufgrund wenigstens einer Ringkerbe 31 a gebildet. Die Wälzlaufbahnen 32 und 33 weisen den gleichen Radius auf, der dem Radius einer Prüfkugel 4 entspricht und liegen sich am Umformrohling 29 einander zugewandt gegenüber. Der Umform- rohling 29 ist einsatzgehärtet. Die Trennstelle 31 ist mit der Härte und dem Härteverlauf der Randschicht versehen. FIG. 10 shows an angular contact ball bearing 30, which is designed as a radial angular contact bearing and can be used to mount steering columns, in a longitudinal section along the axis of rotation 30a. The angular contact ball bearing 30 has two bearing rings 27 and 28 and rolling elements 2. The bearing ring 27 is an inner ring. The bearing ring 28 is an outer ring. The rolling elements 2 are balls. The bearing rings 27 and 28 have Wälzlaufbahnen 32 and 33. The Wälzlaufbahnen 32 and 33 are located opposite pressure lines 3. The printing lines 3 extend through the contacts 2a and 2b and are inclined by a contact angle α to the axis of rotation 30a. Bearing rings 27 and 28 each have an annular surface-shaped breaking zone 34 or 35, which is left unprocessed after the breakage. As can be seen from FIG. 9, the bearing rings 27 and 28 were joined to one another in one piece on a rotationally symmetrical forming blank 29 made of steel. FIG. 9 shows the deformation of the raw material 29 in a longitudinal section along the axis of symmetry 29a of the forming blank. The Umformrohling 29 is drawn for example from a metal sheet. The sheet is drawn so that it has a separation point 31 at the bottom and is divided by the separation point 31 into two regions 27a and 28a, whose shape corresponds to the bearing rings 27 and 28, which are arranged concentrically to each other so that the region 27a außenumfangssei - Tig is surrounded by the area 29 a, and are connected einmaterialig by the separation point. In this case, at least part of the curved Wälzlaufbahn 32 to another part of the curved Wälzlaufbahn 33 radially facing, so that they can be introduced jointly by the raceways corresponding negative mold of a stamping die or a roll. The area 27a has the Wälzlaufbahn 32 and the area 28a the Wälzlaufbahn 33. The separation point 31 is formed by a constriction due to at least one annular notch 31 a. The Wälzlaufbahnen 32 and 33 have the same radius, which corresponds to the radius of a Prüfkugel 4 and are located on Umformrohling 29 facing each other. The Umform- blank 29 is case hardened. The separation point 31 is provided with the hardness and the hardness profile of the edge layer.
Figur 11 zeigt einen Umformrohling 36 für zwei Lagerringe in einer Gesamtansicht. Der Umformrohling 36 ist z.B. aus einem Flachmaterial gefertigt. Das Flachmaterial ist beispielsweise ein gewalztes Band, das zu einem Ring um die Symmetrieachse 41 kreisrund gebogen wurde, wobei die Biegeenden 42 und 43 aufeinander zu gebogen und an einer Schweißstelle 37 miteinander durch Schweißen verbunden sind. Der Ring wird anschließend so geprägt bzw. so rolliert, dass dieser die Wälzlaufbahnen 39 und 40 komplett aufweist und durch eine Trennstelle 11 in zwei Bereiche 44 und 45 geteilt ist. Der Bereich 44 weist dabei die Wälzlaufbahn 39 und der Bereich 45 die Wälzlaufbahn 40 auf. Innen- umfangsseitig und ggf. auch außenumfangsseitig bleibt an der Schweißstelle 37 ein Schweißwulst 46. Bezugszeichen FIG. 11 shows a forming blank 36 for two bearing rings in an overall view. The Umformrohling 36 is made for example of a flat material. The sheet is, for example, a rolled strip that has been circularly bent into a ring around the axis of symmetry 41, bending ends 42 and 43 being bent toward each other and joined together at a weld 37 by welding. The ring is then embossed or rolled so that it has the Wälzlaufbahnen 39 and 40 completely and is divided by a separation point 11 in two areas 44 and 45. The area 44 has the Wälzlaufbahn 39 and the area 45, the Wälzlaufbahn 40. On the inner circumference side and possibly also on the outer peripheral side, a welding bead 46 remains at the weld 37. reference numeral
Schrägkugellager 21 Trennstellea Federbeinlager 21a Ring kerbe  Angular contact ball bearings 21 Trennstellea strut bearing 21a ring notch
Wälzkörper 21 b Ringkerbea Kontakt 22 Umformrohlingb Kontakt 22a Symmetrieachse Rolling element 21 b Ring core Contact 22 Forming blank b Contact 22a Symmetrical axis
Drucklinie 23 Randschicht nicht vergeben 24 Kern Pressure line 23 edge layer not assigned 24 core
Wälzlaufbahn 25 Bruchzone Wälzlaufbahn 25 Fracture zone
Wälzlaufbahn 26 BruchzoneWälzlaufbahn 26 fracture zone
Lagerring 27 Lagerringa Bereich 28 Lagerring Bearing ring 27 Lagerringa Section 28 Bearing ring
Lagerring 29 Umformrohlinga Bereich 30 Schrägkugellager Bearing ring 29 Forming blank Area 30 Angular contact ball bearings
Rotationsachse 30a Rotationsachse0 Umformrohling 31 Trennstelle0a Symmetrieachse 31 a Ringkerbe1 Trennstelle 32 Wälzlaufbahn1a Ringkerbe 33 Wälzlaufbahn1 b Ringkerbe 34 Bruchzone2 Bruchzone 35 Bruchzone3 Bruchzone 36 Umformrohling4 Kern 37 Schweißstelle5 Wälzlaufbahn 38 WulstRotation axis 30a Rotation axis0 Forming blank 31 Separation point0a Symmetrical axis 31 a Ring notch1 Separation point 32 Wälzlaufbahn1a Ring notch 33 Wälzlaufbahn1 b Ring notch 34 Fracture zone2 Fracture zone 35 Fracture zone3 Fracture zone 36 Umformrohling4 Kern 37 Welding point5 Wälzlaufbahn 38 Wulst
6 Rotationsachse 39 Wälzlaufbahn7 Lagerring 40 Wälzlaufbahn7a Bereich 41 Symmetrieachse8 Lagerring 42 Biegeende8a Lagerring 43 Biegeende9 Wälzlaufbahn 44 Bereich6 Rotation axis 39 Wälzlaufbahn7 bearing ring 40 Wälzlaufbahn7a range 41 symmetry axis 8 bearing ring 42 bending end 8a bearing ring 43 bending end9 Wälzlaufbahn 44 range
0 Schrägkugellager 45 Bereich0 angular contact ball bearings 45 range
0a Symmetrieachse 46 Schweißwulst 0a symmetry axis 46 welding bead

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung von Lagerringen eines Schrägkugellagers (1 , 20, 30), bei welchem ein erster Lagerring (7, 17, 27) eines Schrägkugellagers (1 , 20, 30) und ein zweiter Lagerring (8, 18, 28) jeder mit wenigstens einer Wälzlaufbahn (5, 6, 15, 19, 32, 33) für Wälzkörper (2) des Schrägkugellagers (1 , 20, 30) zunächst gemeinsam an einem Stück hergestellt und dann getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformrohling (10, 22, 29, 36) geformt wird, der beide Lagerringe (7, 8, 17, 18, 28) konzentrisch an einem Stück aufweist und an welchem der erste Lagerring (7, 17, 27) sich radial innenumfangsseitig dem zweiten Lagerring (8, 18, 28) anschließt, wodurch der erste Lagerring (7, 17, 27) von dem zweiten Lagerring (8, 18, 28) außenumfangsseitig umgeben und mit diesem einmaterialig an dem Umformrohling (10, 22, 29) verbunden ist. A method for producing bearing rings of an angular contact ball bearing (1, 20, 30), wherein a first bearing ring (7, 17, 27) of an angular contact ball bearing (1, 20, 30) and a second bearing ring (8, 18, 28) each with at least a Wälzlaufbahn (5, 6, 15, 19, 32, 33) for rolling elements (2) of the angular contact ball bearing (1, 20, 30) initially produced together in one piece and then separated, characterized in that a Umformrohling (10, 22 , 29, 36) is formed, which concentrically has both bearing rings (7, 8, 17, 18, 28) in one piece and on which the first bearing ring (7, 17, 27) extends radially inwards on the second bearing ring (8, 18 , 28) adjoins, whereby the first bearing ring (7, 17, 27) of the second bearing ring (8, 18, 28) surrounded the outer peripheral side and with this einmaterialig to the Umformrohling (10, 22, 29) is connected.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beide Wälzlaufbahnen (5, 6, 5, 19, 32, 33) an der gleichen Seite des Unform- rohlings (10, 22, 29) ausgebildet werden. A method according to claim 1, characterized in that both Wälzlaufbahnen (5, 6, 5, 19, 32, 33) on the same side of the blank blank (10, 22, 29) are formed.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, durch Einbringen wenigstens einer Trennstelle (1 1 , 21 , 31) radial zwischen den Lagerringen (7, 8, 17, 18, 28), wobei das Material des Umformrohlings (10, 22, 29) zur Bildung der Trennstelle (11 , 21 , 31) durch wenigstens einen Umformgang geschwächt wird, und wobei die Lagerringe (7, 8, 17, 18, 28) an der Trennstelle (1 1 , 21 , 31) einmaterialig miteinander verbunden sind. A method according to claim 1, characterized by introducing at least one separation point (1 1, 21, 31) radially between the bearing rings (7, 8, 17, 18, 28), wherein the material of the Umformrohlings (10, 22, 29) for Forming of the separation point (11, 21, 31) is weakened by at least one forming operation, and wherein the bearing rings (7, 8, 17, 18, 28) at the separation point (1 1, 21, 31) are materially interconnected.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (1 1 , 21 , 31 ) zwischen die sich einander zumindest teilweise gegenüber liegend ausgebildeten Wälzlaufbahnen (5, 6, 15, 19, 32, 33, 39, 40) in das Material eingebracht wird. 2 A method according to claim 3, characterized in that the separation point (1 1, 21, 31) between the at least partially oppositely arranged Wälzlaufbahnen (5, 6, 15, 19, 32, 33, 39, 40) introduced into the material becomes. 2
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Umformrohling (10, 22, 29,36) wärmebehandelt und danach die Lagerringe (7, 8, 17, 18, 28) voneinander getrennt werden. A method according to claim 1, characterized in that the Umformrohling (10, 22, 29, 36) heat-treated and then the bearing rings (7, 8, 17, 18, 28) are separated from each other.
Lagerring aus Stahl hergestellt nach Anspruch 1 für ein Schrägkugellager (1 , 20, 30), welcher wärmebehandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (7, 8, 17, 18, 28) wenigstens eine Bruchzone (12, 13, 25, 26, 34, 35) aufweist, die sich zumindest teilweise durch gebrochenes wärmebehandeltes Material des Lagerrings (7, 8, 17, 18, 27, 28) erstreckt und die eine durch den Bruch entstandene und nach dem Bruch fertige sowie zumindest teilweise harte Oberfläche aufweist. A bearing ring made of steel according to claim 1 for an angular contact ball bearing (1, 20, 30), which is heat-treated, characterized in that the bearing ring (7, 8, 17, 18, 28) at least one fracture zone (12, 13, 25, 26 , 34, 35), which at least partially by broken heat-treated material of the bearing ring (7, 8, 17, 18, 27, 28) extends and has a resulting from the fracture and finished after the fracture and at least partially hard surface.
Lagerring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenhärte des Materials der Bruchzone (25, 26, 34, 35) hin zum Rand der Bruchzone (25, 26, 34, 35) hin härter wird. Bearing ring according to claim 6, characterized in that the surface hardness of the material of the fracture zone (25, 26, 34, 35) towards the edge of the fracture zone (25, 26, 34, 35) towards harder.
Lagerring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Bruchzone (25, 26, 34, 35) an der Oberfläche an schmälster Stelle höchstens dem dreifachen der Dicke der Randschicht entsprechen. Bearing ring according to claim 7, characterized in that the dimensions of the fracture zone (25, 26, 34, 35) at the surface at the narrowest point at most equal to three times the thickness of the surface layer.
Lagerring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das der Lagerring wenigstens eine Schweißstelle (37) aufweist, an der das Material des Lagerringes zumindest an einer Stelle tangential - umfangsseitig des Umformrohlings (36) verbunden ist. Bearing ring according to claim 6, characterized in that the bearing ring has at least one weld (37) to which the material of the bearing ring at least at one point tangentially - the peripheral side of the Umformrohlings (36) is connected.
10. Verfahren zur Herstellung eines Schrägkugellagers (1 , 20, 30) zumindest aus zwei Lagerringen (7, 8, 17, 18, 28) und aus Wälzkörpern (2), bei dem die Lagerringe (7, 8, 17, 18, 28) zunächst an einem Stück umgeformt und danach getrennt werden sowie die Lagerringe (7, 8, 17, 18, 28) wärmebehandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (7, 8, 17, 18, 28) zunächst gemeinsam einmaterialig an einem 18 3 10. A method for producing an angular contact ball bearing (1, 20, 30) at least two bearing rings (7, 8, 17, 18, 28) and rolling elements (2), wherein the bearing rings (7, 8, 17, 18, 28 ) are first formed in one piece and then separated and the bearing rings (7, 8, 17, 18, 28) are heat treated, characterized in that the bearing rings (7, 8, 17, 18, 28) initially together einmaterialig on a 18 3
Umformrohling (10, 22, 29) nach Anspruch 1 hergestellt, dann wärmebehandelt und danach vor dem Montieren der Wälzkörper (2) voneinander getrennt werden. Forming blank (10, 22, 29) prepared according to claim 1, then heat-treated and then separated from each other before mounting the rolling elements (2).
11. Schrägkugellager (1 , 20, 30), mit wenigstens einem Lagerring (7, 8, 17, 18, 28) aus Stahl für ein Schrägkugellager (1 , 20, 30), hergestellt nach Anspruch 1 , welcher wärmebehandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (7, 8, 17, 18, 27, 28) wenigstens eine Bruchzone (12, 13, 25, 26, 34, 35) aufweist, die sich zumindest teilweise durch gebro- chenes wärmebehandeltes Material des Lagerrings (7, 8, 17, 18, 27, 28) erstreckt und die eine durch den Bruch entstandene und nach dem Bruch fertige sowie zumindest teilweise harte Oberfläche aufweist. Angular contact ball bearing (1, 20, 30), comprising at least one bearing ring (7, 8, 17, 18, 28) made of steel for an angular contact ball bearing (1, 20, 30), produced according to claim 1, which is heat-treated, characterized in that the bearing ring (7, 8, 17, 18, 27, 28) has at least one rupture zone (12, 13, 25, 26, 34, 35) which is at least partly formed by broken heat-treated material of the bearing ring (7, 8, 17, 18, 27, 28) and which has a surface formed by the fracture and finished after the fracture and at least partially hard.
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