CN107850118A - 用于制造圆锥滚子构件组的方法以及圆锥滚子构件组和圆锥滚子轴承 - Google Patents

用于制造圆锥滚子构件组的方法以及圆锥滚子构件组和圆锥滚子轴承 Download PDF

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Abstract

圆锥滚子轴承在许多的构造方式中具有内圈、外圈以及多个在内圈和外圈之间滚动式地布置的圆锥滚子。本发明的任务是，建议一种用于制造圆锥滚子构件组的方法，这种圆锥滚子构件组能够特别简单地装配。为此建议了一种用于制造带有内圈(3)和滚子及保持架组件(12)的圆锥滚子构件组(1)的方法，其中，该方法包括以下步骤：a)提供内圈(3)，其中，内圈(3)具有卷边装配边缘(10)，它在卷边预备阶段的范畴内通过翻卷内圈(3)的边沿区域(6)来制造；b)将滚子及保持架组件(12)装配到内圈(3)上，其中，将滚子及保持架组件(12)经过卷边装配边缘(10)套装到内圈(3)上；c)将卷边装配边缘(10)翻卷成卷边边缘(15)，其中，卷边边缘(15)作为保持边缘防脱落地保持住滚子及保持架组件(12)；以及d)在步骤b)或者步骤c)之前对卷边装配边缘(10)进行热处理，其中，使卷边装配边缘(10)的硬度相对于内圈(3)的滚道(5)的硬度降低。此外还建议了一种利用这种圆锥滚子构件组(1)形成的圆锥滚子轴承(20)。

Description

用于制造圆锥滚子构件组的方法以及圆锥滚子构件组和圆锥 滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种用于制造圆锥滚子构件组的方法，其中，该方法包括以下步骤：提供内圈，其中，内圈具有卷边装配边缘；将滚子及保持架组件装配到内圈上，其中，将滚子及保持架组件经过卷边装配边缘套装到内圈上；并且让卷边装配边缘翻卷成卷边边缘，其中，卷边边缘作为保持边缘防脱落地保持住滚子及保持架组件。此外，本发明还涉及一种通过该方法制造的圆锥滚子构件组，以及涉及一种利用该圆锥滚子构件组形成的圆锥滚子轴承。
背景技术
圆锥滚子轴承在许多的构造形式中具有内圈、外圈以及多个滚动式布置在内圈和外圈之间的圆锥滚子。这些圆锥滚子经常在保持架中受引导。内圈和外圈的制造例如可以通过切削加工的方式实现，其中，内圈以从一个半成品中分离出来的方式加工而成。其他的可能性设想的是，用改型技术制造这些圈。
于是，公开文本DE 102011005326 A1公开了一种用于制作轴承圈的、尤其是圆锥滚子轴承圈的方法，其中，从圆环形的盘体出发，通过改型法尤其是通过挤压在一个唯一的工作步骤中进行基本上为圆柱体的轴承圈的构造和轴承圈的滚道的制作。
DE 1014795 B公开了一种滚针轴承，其具有通过经硬化的轴承圈实现的、从两侧对滚针及保持架组件的轴向引导，该轴承圈具有在两侧上模制成形的边缘。边缘中的一个在将保持架和轴承圈轴向地结合到一起以后模制成形，其中，该边缘的区域中的材料处于柔软的状态，并且在改型以后才硬化。轴承圈在装配了保持架以后所形成的边缘的区域中具有减小的壁厚。
JP 2015-025503A描述了一种圆锥滚子轴承以及一种用于制作它的方法，其中，提供一个具有小法兰和大法兰的内圈。进行滚子及保持架组件在内圈上的装配，其中，将滚子及保持架组件经过软退火的小法兰套装到内圈上，并且紧接着将小法兰改型，以便作为保持边缘将滚子及保持架组件防脱落地保持住。在此，小法兰在改型步骤中朝着圆锥滚子的方向翻转，其中达到高的改型程度。在此，已经存在的表面缺陷在变形最强的区域中再进一步强化。而且在那里还会在内圈的材料中出现额外的缺陷，像是裂缝或者褶皱，它们会导致已翻卷的小法兰的进一步弱化。
发明内容
本发明的任务是，建议一种用于制造圆锥滚子构件组的方法，圆锥滚子构件组能够特别简单并且可靠地装配。该任务通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求10的特征的圆锥滚子构件组来解决。此外本发明的任务是，提供一种具有这种圆锥滚子构件组的圆锥滚子轴承。本发明的优选的或有利的实施方式由从属权利要求中、以下的说明中以及附图中得出。
该任务针对用于制造具有内圈和滚子及保持架组件的圆锥滚子构件组的方法得以解决，其中，该方法包括以下步骤：
a)准备内圈，其中，内圈具有卷边装配边缘，该卷边装配边缘在卷边预备阶段的范畴中通过内圈的边沿区域的翻卷来制造；
b)将滚子及保持架组件装配到内圈上，其中，将滚子及保持架组件经过卷边装配边缘套装到内圈上；
c)将卷边装配边缘翻卷成卷边边缘，其中，卷边边缘作为保持边缘防脱落地保持住滚子及保持架组件；
d)在步骤b)或步骤c)之前对卷边装配边缘进行热处理，其中，使卷边装配边缘的硬度相对于内圈的滚道的硬度降低。
本发明的主题是一种用于制造圆锥滚子构件组的方法。该圆锥滚子构件组具有内圈以及外圈。滚子及保持架组件包括多个圆锥滚子以及其中保持着圆锥滚子的保持架。优选地设置的是，内圈和保持架防脱落地在径向方向上保持住圆锥滚子。于是，圆锥滚子径向朝内地通过内圈支撑住并且径向朝外地通过保持架防脱落地拦住。内圈具有卷边边缘和滚道，圆锥滚子在这个滚道上滚动。可选地，内圈还具有固定边缘。滚道在轴向方向上布置在卷边边缘和固定边缘之间。滚道优选地具有截锥体形式的或者锥体形式的表面。优选地，内圈由钢、尤其是由可硬化的钢来制造。在内周面上，内圈优选地构造成直的、空心圆柱体形式。滚子及保持架组件布置在卷边边缘和固定边缘之间，尤其是以如下方式，即，让滚子及保持架组件在两个轴向方向上形状锁合(formschlüssig)地被拦住。尤其是圆锥滚子构件组构造成包括内圈和滚子及保持架组件的、自保持式的构件组，它能够简单地运输和/或装配，这是因为这种圆锥滚子构件组的任何组成部分都不会丢失。
该方法包括至少以下步骤：
首先在卷边预备阶段准备内圈，其中，内圈具有卷边装配边缘并且可选补充地还具有固定边缘。卷边装配边缘和固定边缘布置在内圈的轴向相对置的端部上。在卷边装配边缘和固定边缘之间布置了用于圆锥滚子的滚道。卷边装配边缘优选地构造成内圈的轴向端部区段，它相对于内圈的、尤其是假想的圆柱形的延长部径向朝外地扩展。在沿着内圈的转动轴线穿过内圈的纵剖面中，卷边装配边缘从内圈的滚道的过渡部分开始径向朝外地延伸。在径向内侧和/或外侧，卷边装配边缘例如圆锥形地或者锥体形地构造。
在下一个的装配阶段的步骤中，滚子及保持架组件被装配到内圈上，其中，将滚子及保持架组件经过卷边装配边缘套装到内圈上。滚子及保持架组件优选地构造成预装配的滚子及保持架组件，其中，已经将所有的圆锥滚子布置在了保持架中。圆锥滚子通过保持架被可靠地保证不在径向方向上朝外掉落。换句话说，圆锥滚子在保持架中就径向朝外而言被拦住。从而让包括保持架和圆锥滚子、尤其是所有的圆锥滚子的滚子及保持架组件经过卷边装配边缘套装到内圈上。尤其设想的是，滚子及保持架组件的保持架在套装时不鼓起或者有其他的变形，而是如下地设定带有圆锥滚子的保持架从而设定滚子及保持架组件的尺寸，即，使得它带有余量地经过卷边装配边缘优选不变形地套装到内圈上。
在下一个的卷边结束阶段的步骤中，进行对卷边装配边缘的翻卷，从而形成卷边边缘。卷边边缘构造成保持边缘，它尤其是在轴向方向上防脱落地和/或形状锁合地保持住滚子及保持架组件。尤其是卷边装配边缘进一步地向滚道的方向翻转，使得滚子及保持架组件被拦在内圈中或内圈上。
在这里，本发明的优点是，卷边边缘在两个步骤中形成，其中，首先制造卷边装配边缘，紧接着装配滚子及保持架组件并且然后才进行到卷边边缘的改型。以这种方式可以简单地装配出圆锥滚子构件组，而不必让滚子及保持架组件的保持架鼓起或者有其他的变形。尽管如此，在该方法流程结束后，滚子及保持架组件防脱落地保持在内圈中或内圈上，从而能够运输和装配圆锥滚子构件组，而不存在圆锥滚子构件组的部件或零件丢失的风险。
根据本发明，对卷边装配边缘尤其是局部地进行热处理，以便为了翻卷成卷边边缘而降低卷边装配边缘的硬度。尤其是内圈仅仅在卷边装配边缘的区域中、尤其是在卷边结束阶段的弯折区域中、局部地进行热处理。相反地，热处理优选地如下实施，即，让滚道的硬度保持不变。特别优选地通过热处理让卷边装配边缘的硬度、尤其是在卷边结束阶段在翻卷的形状变化区域内的硬度、相比内圈的滚道更低地构造。基于在两个卷边过程之间的两阶段式的翻卷和热处理，内圈的边沿区域的材料固性在卷边结束阶段下降，使得内圈的这个区域中材料受损的风险、尤其是形成裂缝或褶皱的风险最小化。由此使得在装配根据本发明的圆锥滚子构件组时(其中内圈被套装到轴上)，在卷边边缘的区域中不会出现卷边边缘上的损伤，这是因为它基于两阶段式的过程具有足够充分的剩余可延展性，以便弹性地屈服于压紧在其上的装配工具。此外以有利的方式，基于较少的、预卷起的卷边装配边缘还须进一步改型的行程，减少了卷边结束阶段的装配时间。
在没有局部热处理的情况下内圈的基本硬度可以一方面通过内圈的制作决定。于是例如在改型技术制作中如在优选的冷挤压中出现应力，这导致材料固化。作为替选或者作为补充，内圈也可以在它的整体上硬化，其中，通过局部的热处理局部地将硬度再次降低。也有可能的是，内圈的基本材料具有基本硬度，这个基本硬度通过尤其是局部的热处理减低。
热处理可以有选择地在装配滚子及保持架组件之前或者在装配滚子及保持架组件之后实施。然而优选的是，在装配滚子及保持架组件之前实施热处理，从而避免可接触性方面的问题，这是因为滚子及保持架组件有可能成为进行热处理的干扰轮廓。
热处理、尤其是局部的热处理的优点在于，一方面简化了卷边装配边缘到卷边边缘的翻卷工作，这是因为弯折区域硬度较低。此外以这种方式避免了在卷边装配边缘或卷边边缘的弯折区域的范围中出现破裂。特别优选的是热处理构造成高频热处理。
根据本发明，卷边装配边缘在卷边预备阶段的范畴中通过翻卷内圈的边沿区域来制造。如果在制造过程中观察内圈，那么首先存在内圈的边沿区域，这个边沿区域例如以空心圆柱体的形式在轴向方向上延展。在卷边预备阶段，边沿区域被翻卷并且朝着滚道的方向翻转，从而可以进行对滚子及保持架组件的紧接着的装配工作。
在此优选的是，卷边装配边缘在卷边预备阶段以如下方式构造，即，它与内圈的滚道夹成在90°到180°范围中的角。
在进行了滚子及保持架组件的装配以后进行卷边结束阶段，其中，卷边装配边缘进一步地朝着滚道的方向翻转，以形成卷边边缘。这个卷边边缘在此尤其是以如下方式构造，即，它与内圈的滚道夹成在90°以下的范围中的角。
从制造技术的角度来看优选的是，在卷边预备阶段经由能沿轴向方向行驶的卷边冲具实施翻卷，卷边冲具向内圈的边沿区域施加轴向力，以使它变形为卷边装配边缘。
特别优选的是，内圈连同边沿区域借助冷挤压来制造。特别优选地，为了进行冷挤压使用改型装置。在此特别优选的是，冷挤压的内圈尤其是在它的滚道的区域中没有受材料分离过程影响的表面。
在方法的一种优选的改进方案中，当内圈连同边沿区域还置入在改型装置中时，进行在卷边预备阶段的翻卷。在这个位置上，内圈是位置限定的，从而边沿区域能够以足够高的准确度改型为卷边装配边缘。
特别优选地，改型装置具有至少一个至少塑造出滚道的工具部件以及改型冲具，其中，使改型冲具沿轴向方向运动。在此特别优选的是，使卷边冲具朝反方向运动。
特别优选地，内圈连同边沿区域由圆环盘、尤其是平的圆环盘来制造，它利用改型装置通过冷挤压改型为内圈。
本发明的另一个主题涉及一种按照根据本发明的方法制造的圆锥滚子构件组。由该方法造成的内圈连同卷边边缘(正如其安装圆锥滚子构件组中那样)中的硬度变化是特征性的，并且可以证明根据本发明的方法的使用。
在此，当尤其是冷挤压的内圈在滚道的区域中具有6mm的最大厚度时，对于圆锥滚子构件组是优选的。此外，尤其是冷挤压的内圈在边沿区域中优选地具有至少等于滚道的最大厚度的25％的厚度。
该任务此外还针对一种包括根据本发明的圆锥滚子构件组以及外圈的圆锥滚子轴承得以解决。针对根据本发明的圆锥滚子构件组的同样的优点对于圆锥滚子轴承同样成立，正如其已经在上面指出的那样。
圆锥滚子轴承的外圈尤其是冷挤压的外圈。
特别优选地，内圈和外圈通过冷挤压制作的圆锥滚子轴承尤其是在内圈的滚道和外圈的滚道的区域中没有受材料分离过程影响的表面。这样的轴承能够特别快速并且节约成本地制作，并且具有出色的可装配性和持久性。
附图说明
本发明的其他特征、优点和效果由下面对本发明的优选实施例的说明中以及由附图中得出。其中：
图1示出带有用于制造圆锥滚子构件组的方法的多个步骤的流程图；
图2用高度简化的示意图示出了用于制造圆锥滚子构件组的内圈的改型装置的半剖面图；以及
图3用半剖面图示出了根据本发明的圆锥滚子轴承。
具体实施方式
图1在右侧示出了带有用于制造圆锥滚子构件组1的多个步骤的流程图。在左侧上示意性地示出了用于制造圆锥滚子构件组1的初始产品或中间产品的半剖面图。
该方法示例性地可以从由优选可硬化的钢材来制造的圆环盘2出发。圆环盘2构造成平的盘体并且例如可以从圆片坯料中分离出来。在设计为改型阶段的步骤100中，圆环盘2通过冷挤压改型为内圈3，其中，内圈3具有固定边缘4、锥形延伸的滚道5以及沿轴向方向延伸的边沿区域6。边沿区域6构造成内圈3的空心圆柱体形式的端部区段。
例如，内圈3可以在步骤100之后的状态下在改型装置7中制造，正如其在图2中示意性地用半剖面图示出的那样。改型装置7具有两个工具部件8a、8b，其中，工具部件8a构造内圈3的滚道5并且工具部件8b构造内圈3在固定边缘4处的端侧。在工具部件8a和8b之间置入圆环盘2并且将其借助中央的改型冲具9通过冷挤压改型为内圈3的造型。在此，边沿区域6通过工具部件8a和改型冲具9之间的环形间隙构成。
在设计成卷边预备阶段的步骤200中，边沿区域6朝着滚道5的方向翻转或卷起。在此形成卷边装配边缘10，其在径向内侧上和径向外侧上分别具有一个锥形的环绕的面。边沿区域6通过改型在卷边预备阶段在步骤200中从空心圆柱体的造型出发改型为漏斗造型。
在图2中示出了步骤200的一种可能的实施方式。一旦制造出内圈3连同边沿区域6，卷边冲具11就沿着轴向方向进给，从而让边沿区域6以所描述的方式改型为卷边装配边缘10。卷边冲具11的进给方向与改型冲具9的进给方向相反，通过分别借助卷边冲具11和改型冲具9施加的且反向作用的力F示出。
在设计成热处理阶段的步骤300中，进行对卷边装配边缘10的局部的热处理，更确切地说尤其是在与滚道5的连接区域16中进行。局部的热处理例如可以通过高频热处理进行。通过局部的热处理让卷边装配边缘10的连接区域16变得例如比滚道5更软，从而简化了对卷边装配边缘10的进一步翻卷工作。此外还避免了在进一步的翻卷过程中出现断开和裂缝。
在设计为装配阶段的步骤400中，进行对滚子及保持架组件12的装配，其中，滚子及保持架组件12包括多个圆锥滚子13以及一个保持架14，圆锥滚子13布置在该保持架中。保持架14如下地构成，即，使圆锥滚子13防脱落地保持在保持架14和滚道5之间。尤其是圆锥滚子13不会沿径向方向朝外从保持架14离开。按如下方式选择卷边装配边缘10的几何形状，即，使得由卷边装配边缘10形成的干扰轮廓直径小于滚子及保持架组件12的自由直径，从而让滚子及保持架组件12能够在保持架14不变形的情况下套装到或装配到内圈3上。尤其是通过选择合适的尺寸大小避免在装配阶段对保持架14造成损坏。
在设计成卷边结束阶段的步骤500中，卷边装配边缘10进一步弯折或卷起成卷边边缘15。于是，边沿区域6在两个步骤中朝着滚道5的方向翻转。卷边边缘15构造成保持边缘，该保持边缘防脱落地保持住包括圆锥滚子13和保持架14的滚子及保持架组件12。由此使得最终产品、也就是圆锥滚子构件组1构造成自保持的构件组，它能够简单地运输和装配。
图3用半剖面图示出了圆锥滚子轴承20，其具有根据图1的、步骤500的、在卷边结束阶段之后的圆锥滚子构件组1。可以看出包括保持架14和圆锥滚子13的滚子及保持架组件12，以及还有带有固定边缘4和卷边边缘15的内圈3。此外还设置了具有滚道18的外圈17。在将圆锥滚子轴承20装配到轴上时(其中内圈3被套装到轴上)，装配工具在卷边边缘15的区域内在轴向上以力F对着内圈3按压。在卷边边缘的区域中，不会由此出现损坏，因为它基于两阶段式的方法以及随之而来的、在卷边结束阶段减少的材料固化而仍然具有充足的剩余可延展性，以便弹性地屈服于在其上压紧的装配工具。
附图标记列表
1 圆锥滚子构件组
2 圆环盘
3 内圈
4 固定边缘
5 滚道
6 边沿区域
7 改型装置
8a、b 工具部件
9 改型冲具
10 卷边装配边缘
11 卷边冲具
12 滚子及保持架组件
13 圆锥滚子
14 保持架
15 卷边边缘
16 连接区域
17 外圈
18 滚道
20 圆锥滚子轴承
F 力

Claims (15)

1.用于制造具有内圈(3)和滚子及保持架组件(12)的圆锥滚子构件组(1)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
e)提供内圈(3)，其中，所述内圈(3)具有卷边装配边缘(10)，所述卷边装配边缘在卷边预备阶段的范畴中通过翻卷所述内圈(3)的边沿区域(6)来制造；
f)将所述滚子及保持架组件(12)装配到所述内圈(3)上，其中，将所述滚子及保持架组件(12)经过所述卷边装配边缘(10)套装到所述内圈(3)上；
g)将所述卷边装配边缘(10)翻卷成卷边边缘(15)，其中，所述卷边边缘(15)作为保持边缘防脱落地保持住所述滚子及保持架组件(12)，
h)在步骤b)或者步骤c)之前对所述卷边装配边缘(10)进行热处理，其中，使所述卷边装配边缘(10)的硬度相对于所述内圈(3)的滚道(5)的硬度降低。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述卷边装配边缘(10)在所述卷边预备阶段中以如下方式构造，即，使所述卷边装配边缘与所述内圈(3)的滚道(6)夹成在90°到180°的范围中的角。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，使所述卷边边缘(15)以如下方式构造，即，使所述卷边边缘与所述内圈(3)的滚道(6)夹成在小于90°范围中的角。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述热处理被实施为高频热处理。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，使用冷挤压的内圈(3)作为内圈(3)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述冷挤压的内圈(3)，尤其是在所述滚道(5)的区域中，没有受材料分离过程影响的表面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述卷边装配边缘(10)在所述卷边预备阶段的翻卷经由沿轴向方向运动的卷边冲具(11)实施。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述内圈(3)的冷挤压通过改型装置(7)利用至少一个工具部件(8a)进行，所述至少一个工具部件至少塑造出所述滚道(5)，其中，所述改型装置(7)具有改型冲具(9)，其中，使所述改型冲具(9)沿轴向方向运动。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使所述卷边冲具(11)和所述改型冲具(9)相向行驶。
10.圆锥滚子构件组(1)，其特征在于，所述圆锥滚子构件组(1)按照根据前述权利要求中的至少一项所述的方法来制造。
11.根据权利要求10所述的圆锥滚子构件组，其中，内圈(3)在滚道(5)的区域中具有6mm的最大厚度。
12.根据权利要求11所述的圆锥滚子构件组，其中，所述内圈(3)在边沿区域(6)中具有相当于所述滚道(5)的最大厚度的至少25％的厚度。
13.圆锥滚子轴承(20)，所述圆锥滚子轴承包括根据权利要求10至12中任一项所述的圆锥滚子构件组(1)以及外圈(17)。
14.根据权利要求13所述的圆锥滚子轴承(20)，其中，所述外圈(17)是冷挤压的外圈(17)。
15.根据权利要求13所述的圆锥滚子轴承(20)，其中，所述内圈(3)和所述外圈(17)通过冷挤压来制作，并且所述内圈和所述外圈尤其是在所述内圈(3)的滚道(5)的区域和所述外圈(17)的滚道(18)的区域中没有受材料分离过程影响的表面。
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