DE19711389A1

DE19711389A1 - Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE19711389A1
Application number: DE19711389A
Authority: DE
Inventors: Richard Bucklisch; Helmut Geinzer; Guenter Traeg; Wilfried Soyka; Michael Knebel; Reinhard Ammon; Manfred Jansen; Alfons Gmelch; Leo Muentnich; Wolfgang Dipl Ing Steinberger
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-09-24

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers, wobei Wälzlagerelemente wie Wälzkörper, Käfig, Laufringe oder Laufscheiben einem Härteprozeß unterworfen sind und durch formschlüssiges Hintergreifen der Wälzlagerelemente eine unverlierbare Baueinheit in ihrer endgültigen Form gebildet ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Nadellagers ist aus der DE-PS 10 14 795 vorbekannt. Dabei wird zunächst ein zylindrischer Außenring hergestellt und auf einer Seite im weichen Zustand mit einem Bord versehen. Nachdem der so geformte Außenring bis auf den zur Bildung des zweiten Bordes dienenden Teil gehärtet ist, wird ein Käfig mit Nadeln in diesen Außen ring eingesetzt. Durch Umlegen des zweiten, nicht gehärteten Bordes entsteht ein komplettes Lagerelement, in welchem der Käfig mit den Nadeln in beiden Richtungen geführt und gehalten ist. Dieses an sich fertige Elemente wird nun in eine geeignete Vorrichtung eingesetzt und durch eine Hochfrequenzspule, von der eine Windung an der Stirnseite und eine Windung radial innerhalb des Bordes liegt, auf die gewünschte Härtetemperatur erwärmt. Durch anschließen des Abschrecken wird die Wärme dann so schnell abgeführt, daß nur der Bord gehärtet wird, während die übrigen Lagerteile unbeeinflußt bleiben.

Nachteilig dabei ist, daß bei dieser Verfahrensweise die Nadeln bzw. der Außenring des komplett zusammengefügten Lagers keiner Wärmebehandlung unterzogen werden dürfen, um ihre Härte bzw. ihre präzise zylindrische Form nicht zu beeinträchtigen. Die Wärmebehandlung erfolgte daher nur durch eine sehr schnelle Hochfrequenzerwärmung und anschließendes Abschrecken des nicht gehärteten Bordes. Eine solche Verfahrensweise ist allerdings recht um ständlich und teuer.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Herstellung eines gehärteten Wälzlagers wesentlich zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Wälzlagerelemente spanlos aus einem durchhärtbaren Werkstoff gefertigt sind und das Wälzlager nach dem Zusam menbau einer Gesamthärtung unterworfen ist.

Unter Durchhärtung ist dabei in bekannter Weise die Erzielung eines gleichmä ßigen martensitischen Gefüges über den gesamten Querschnitt zu verstehen. Dies hat den Vorteil, daß auch über den gesamten Querschnitt des Bauteiles die gleiche Härte vorhanden ist. Durch die Härtung des Lagers in seiner Gesamtheit erfahren alle Lagerkomponenten eine gleiche Behandlung, so daß Verzüge aufgrund dieser gleichartigen Behandlung minimiert werden können. Durch die Bildung einer unverlierbaren Baueinheit vor der Wärmebehandlung, beispiels weise durch Verbördelung, entfällt auch ein Verschnappen der einzelnen Wälzlagerelemente aneinander nach der Wärmebehandlung. Ein solches Ver schnappen kann nach einer Wärmebehandlung aufgrund der erzeugten Härte verzüge problematisch bzw. überhaupt nicht mehr möglich sein.

Aus Anspruch 2 geht hervor, daß die Wälzlagerelemente aus dem gleichen Werkstoff gefertigt sein sollen. Dies hat den Vorteil, daß aufgrund der chemi schen Gleichartigkeit aller Komponenten der Verzug, bedingt durch Gefügeum wandlungen, in ganz geringen Grenzen gehalten werden kann.

Nach Anspruch 3 sollen als durchhärtbare Werkstoffe Stähle der Marken Ck 67, C 75, 100 Cr 2, 100 Cr 6,100 Cr Mn 6 oder 100 Cr Mo 7 eingesetzt werden. Diese durchhärtbaren Wälzlagerstähle sind bereits seit langem bekannt und haben sich bestens bewährt. Die zusätzlichen Legierungsanteile gewährleisten eine gleichmäßige Durchhärtung auch mit wachsendem Querschnitt. Für dünn wandige Bauteile, z. B. gestanzte Laufscheibe für Axial-Nadelkränze werden auch unlegierte Kohlenstoffstähle wie Ck 67 oder C 75 eingesetzt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, daß die Gesamthärtung mit einer Karbidanreicherung verbunden ist.

Durch diese Karbidanreicherung wird in bekannter Weise die Verschleißfestig keit des Wälzlagers erhöht. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn im praktischen Betrieb das Wälzlager durch Mangelschmierung oder Verunreini gungen besonders stark beansprucht ist. Unter Karbiden sind dabei die Karbide des Eisens bzw. die Mischkarbide des Eisens mit den Legierungselementen wie beispielsweise Chrom oder Mangan zu verstehen.

Zur Herstellung eines Hülsenlagers ist nach Anspruch 5 vorgesehen, daß zu nächst eine zylindrische Hülse hergestellt wird, die anschließend auf einer Seite mit einem Bord versehen wird, in die so geformte Hülse ein Käfig mit Wälzkör pern axial eingeschoben wird, anschließend ein zweiter Bord angeformt wird, bevor das Lager einer Gesamthärtung unterworfen wird.

Nach Anspruch 6 kann ein Axialwälzlager derart hergestellt werden, daß eine Laufscheibe an einer peripheren Kante mit einem axial sich erstreckenden Kragen versehen wird, in diese Laufscheibe ein mit Wälzkörpern bestückter Käfig eingesetzt ist, so daß der axial sich erstreckende Kragen den Käfig an dessen Außenumfang oder in seiner Bohrung übergreift, anschließend vom Kragen Haltevorsprünge angeformt werden, so daß sie den Käfig radial um greifen, bevor das Lager einer Gesamthärtung unterworfen wird.

Natürlich ist diese Verfahrensweise nicht auf Axiallager mit nur einer Lauf scheibe beschränkt. Unter den Erfindungsgedanken fallen auch Axiallager mit zwei Laufscheiben, die aneinander durch Verbördelungen gehalten sind.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Axiallagerbaueinheit, beste hend aus einem Käfig und zwei Laufscheiben,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 das Ausgangsrohr für ein Nadellager im Längsschnitt,

Fig. 4 den einseitig gebördelten Außenring mit eingesetztem Käfig im Längsschnitt und

Fig. 5 ein Nadellager mit beidseitig umgebördeltem Bord im Längs schnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Axialwälzlager besteht aus den beiden Laufscheiben 1 und 2, die zwischen ihren einander zugewandten Laufbahnen in einem Käfig 3 geführte Zylinderrollen 4 aufnehmen. Beide Laufscheiben 1 und 2 weisen an ihrem Außenumfang je einen axial verlaufenden Kragen 5 und 6 auf, die einander entgegengerichtet sind. Der Kragen 5 der Laufscheibe 1 ist mit einem in radialer Richtung nach außen weisenden Vorsprung 7 versehen, der wiederum in radialer Richtung von einer Haltezunge 8 überdeckt ist. Die Haltezunge 8 ist an mehreren Umfangsstellen durch Ausstanzungen 9 gebildet und bogenförmig radial nach innen verformt. Auf diese Weise ist ein sicherer Zusammenhalt der aus den beiden Laufscheiben 1 und 2 und aus den in einem Käfig 3 geführten Wälzkörpern 4 bestehenden Baueinheit gewährleistet.

Ein solches Axiallager ist aus einem durchhärteten Standardstahl der Marke 100 Cr 6 d. h. einem Stahl mit 1% Kohlenstoff und 1,5% Chrom durch einen spanlosen Formgebungsvorgang hergestellt. Nach seinem Komplettzusammen bau wird es in seiner endgültigen Form in bekannter Weise einem Gesamt härten unterworfen, d. h. es wird zunächst auf Austenitisierungstemperatur er wärmt und anschließend zur Umwandlung in Martensit abgeschreckt. Dabei wurde für alle Lagerbestandteile eine Härte von 60 HRC über den gesamten Querschnitt realisiert.

Die in Fig. 3 gezeigte zylindrische Hülse 10 wird durch einen spanlosen Formgebungsvorgang in bekannter Weise hergestellt und wie Fig. 4, zeigt auf einer Seite im weichen Zustand mit einem Bord 11 versehen. In die so umge formte Hülse 10 wird anschließend ein Käfig 12 mit Nadeln 13 eingeschoben. Durch Umlegen des rechten Teils der Hülse 10 entsteht der zweite Bord 14, und wie aus Fig. 5 entnehmbar, auf diese Weise ein komplettes Lagerelement, in dem der Käfig 12 mit den Nadeln 13 in beiden Richtungen axial geführt und gehalten ist.

Dieses spanlos gefertigte komplette Hülsenlager aus Ck 67 wird nun in bekann ter Weise im Austenitgebiet erwärmt und anschließend abgekühlt bzw. abge schreckt. Dabei werden das Austenitisieren und das Abkühlen so eingestellt, daß eine Durchhärtung des gesamten Lagers eintritt, d. h. die einzelnen Lager komponenten weisen an jeder Stelle ihres Querschnitts einen gleichen Härte wert auf.

Bezugszeichenliste

1

Laufscheibe

2

Laufscheibe

3

Käfig

4

Zylinderrolle

5

Kragen

6

Kragen

7

Vorsprung

8

Haltezunge

9

Ausstanzung

10

Hülse

11

Bord

12

Käfig

13

Nadel

14

Bord

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers, wobei Wälzlagerelemente wie Wälzkörper (4, 13), Käfig (3, 12), Laufringe (10) oder Laufscheiben (1, 2) einem Härteprozeß unterworfen sind und durch formschlüssiges Hintergreifen der Wälzlagerelemente (1, 2, 3, 4, 10, 12, 13) eine unverlierbare Baueinheit in ihrer endgültigen Form gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager elemente (1, 2, 3, 4, 10, 12, 13) spanlos aus einem durchhärtbaren Werkstoff gefertigt sind und das Wälzlager nach dem Zusammenbau einer Gesamthärtung unterworfen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager elemente (1, 2, 3, 4, 10, 12, 13) aus dem gleichen Werkstoff gefertigt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stähle der Marken Ck 67, C 75, 100 Cr 2, 100 Cr 6,100 Cr Mn 6 und 100 Cr Mo 7 eingesetzt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthär tung mit einer Karbidanreicherung verbunden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Hülse (10) hergestellt wird, die anschließend auf einer Seite mit einem Bord (11) versehen wird, in die so geformte Hülse (10) ein Käfig (12) mit Wälzkör pern (13) axial eingeschoben wird, anschließend ein zweiter Bord (14) ange formt wird, bevor das Lager einer Gesamthärtung unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laufscheibe (2) an einer peripheren Kante mit einem axial sich erstreckenden Kragen (6) versehen wird, in diese Laufscheibe (2) ein mit Wälzkörpern (4) bestückter Käfig (3) eingesetzt wird, so daß der axial sich erstreckende Kragen (6) den Käfig (3) an dessen Außenumfang oder in seiner Bohrung übergreift, anschließend vom Kragen (6) Haltevorsprünge (8) an geformt werden, so daß sie den Käfig (3) radial umgreifen, bevor das Axiallager einer Gesamthärtung unterworfen wird.