DD139012B1 - METHOD FOR PRODUCING LARGE BALL BEARING RINGS, ESPECIALLY FOR STEERING CRANKS OF VEHICLE EQUIPMENT - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING LARGE BALL BEARING RINGS, ESPECIALLY FOR STEERING CRANKS OF VEHICLE EQUIPMENT Download PDF

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Rudolf Weise
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Rudolf Weise
Richard Sagan
Fritz Guenther
Wolfgang Weise
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Otto Barth
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Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur Herstellung großer Kugellagerringe, insbesondere für Lenkkränze von Pahrzeuganhängern.Method for producing large ball bearing rings, in particular for steering rings of vehicle trailers.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung großer Kugellagerringe, insbesondere für Lenkkränze von Fahrzeuganhängern.The invention relates to a method for producing large ball bearing rings, in particular for steering rings of vehicle trailers.

Das Verfahren ist vorrangig in der metallurgischen Walzindustrie bei der Herstellung vorprofilierter Halbzeuge, sowie im Bereich der spanlosen Fertigformung, etwa durch Biegen, sowie der spanlosen Fertigprofilierung, etwa durch Rollen, realisierbar.The method is primarily in the metallurgical rolling industry in the production of pre-profiled semi-finished products, as well as in the field of chipless finish molding, such as by bending, as well as the chipless finished profiling, such as by rolling, feasible.

Die vom Verfahren betroffenen Erzeugnisse finden vorrangig im Anhängerbau der Fahrzeugindustrie Anwendung.The products concerned by the process are primarily used in trailer construction in the vehicle industry.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Gemäß dem DDR-Wirtschaftspatent 29 375, sindAccording to the GDR commercial patent 29 375, are

Kugellenkkränze für Anhänger bekannt, die handelsübliches Winkelprofil, dessen Kugelbahnprofil nach dem Rundbiegen, Richten und Schweißen kaltprofiliert wird, als Ausgangsmaterial einsetzen. Es wird damit erreicht, daß relativ wenig Aufwand in die Herstellung des Halbzeuges investiert wird und die notwendige Verformungsarbeit erst beim oder nach dem Rundbiegen, also im Bereich der Anwendungsstufe des Ausgangsmaterials, vorgenommen wird. Diese unbestrittenen ökonomischen Vorteile bei der Herstellung des Halbzeuges haben jedoch wesentliche technischeKugellenkkränze known for trailers, the commercial angle profile, the ball track profile is cold-profiled after the round bending, straightening and welding, used as starting material. It is thus achieved that relatively little effort is invested in the production of the semifinished product and the necessary deformation work only during or after the round bending, ie in the application stage of the starting material is made. However, these undisputed economic advantages in the production of semi-finished products have essential technical

Mängel bei der Kaltprofilierung, zum Beispiel dem Rollen des Kugelbahnprofils, zur Folge.Defects in the cold profiling, for example, the rolling of the ball track profile, the result.

Durch die große Kaltverformung sind nur Materialgüten einsetzbar, die eine optimale Grenznutzungsdauer des Kugelbahnprofils nicht gewährleisten.Due to the large cold deformation only material grades can be used, which does not guarantee an optimal service life of the ball track profile.

Zusätzlich sind konstruktive Kompromisse an den belastbaren Umschlingungswinkel des Kugelbahnprofils erforderlich, da die Übergänge vom Krümmungsradius zur Teilungsebene der Kugelbahnprofile technologisch bedingte große Radien besitzen.In addition, constructive compromises to the load bearing wrap angle of the ball raceway profile are required because the transitions from the radius of curvature to the dividing plane of the ball raceway profiles have technologically related large radii.

Aufgrund der zusätzlichen Belastung der Kugell5en£kränze durch Kippmomente und Massenkräfte, insbesondere auch durch vertikale Kraftkomponenten bei der Übertragung der formschlüssigen Sicherungskräfte zwischen Lenkkranz-Oberring und Lenkkranz-TJnterring, ist jedoch eine spielfreie Lagerung in jeder Belastungsebene notwendig, die vom Stand der Technik des DDR-Patents 29 375 deshalb ebenfalls nicht zufriedenstellend erzielt werden kann.Due to the additional load on the Kugell 5 en £ wreaths by tilting moments and inertia forces, in particular by vertical force components in the transmission of interlocking security forces between the upper ring ring and Wreath T-ring, however, a backlash-free storage in each load level is necessary, from the prior art of the GDR patent 29,375 therefore also can not be achieved satisfactorily.

Weiterhin beansprucht das DDR-Ausschließungspatent 25 095,Furthermore claims the DDR exclusion patent 25 095,

ein Verfahren, mit dem ein stählerner Rohling durch Rundbiegen und Schweißen zu einem end-a process by which a steel blank is bent to a final shape by bending and welding

4-5 losen Ring umgeformt wird; anschließend zwischen zwei planen, in ihrer Ebene ein Gleiten des Ringes gestattende Druckflächen eingespannt und in dieser Einspannung durch die Einwirkung radialer Kräfte auf dem ganzen Umfang tangential bis über die Fließgrenze beansprucht und dabei zu einem genau ebenen und im Durchmesser kalibrierten, spannungsIosen Ring fertiggeformt wird.4-5 loose ring is reshaped; then clamped between two plan, in their plane sliding of the ring gestattende pressure surfaces and claimed in this clamping by the action of radial forces on the entire circumference tangentially to above the yield point and thereby finished to form a precisely flat and calibrated in diameter, stress-free ring.

Diese vorgenannte technische Lösung befaßt sich jedoch ausschließlich mit einer Vorrichtung zum Strecken des fertigprofilierten Ringes, während sie zur Profilierung des Ausgangsmaterials rait Ausnahme verbaler Hinweise auf "Ziehen11 oder "Formen der Kugellaufbahnen nach dem Rundbiegen" keinen konkreten Beitrag enthält.However, this aforementioned technical solution is concerned exclusively with a device for stretching the finished profiled ring, while it contains no concrete contribution to the profiling of the starting material with the exception of verbal references to "pulling 11 or" forming the ball tracks after round bending ".

Das durch die vorgenannte Patentschrift betroffene Verfahren zum Spreizen und Kalibrieren eines fertigprofilierten Ringes ist deshalb nicht Gegenstand der nachstehend beschriebenen Erfindung.The method concerned by the aforementioned patent for spreading and calibrating a finished profiled ring is therefore not the subject of the invention described below.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung großer Kugellagerringe, insbesondere für Lenkkränze von Fahrzeuganhängern, mit dem eine spanlose Formgebung ohne die genannten Nachteile möglich ist, relativ hohe Materialgüten zum Einsatz kommen können und hohe Formgenauigkeit des gesamten Profilquerschnitts erreicht wird, ohne daß auch nur annähernd so viel Aufwand wie etwa beim Ziehen des Ausgangsmaterials oder bei der spanabhebenden Herstellung nötig ist.The object of the invention is to provide a method for producing large ball bearing rings, in particular for steering rings of vehicle trailers, with a chipless shaping without the disadvantages mentioned is possible, relatively high material grades can be used and high dimensional accuracy of the entire profile cross-section is achieved without Only approximately as much effort as when pulling the starting material or in the machining production is necessary.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch spanlose Formgebung, vorzugsweise durch Warmwalzen, das das Kugelbahnprofil enthaltende Ausgangsprofil des Lenkkranz-Oberrings und Lenkkranz-Unterrings so weit vor- bzw. fertigzuverformen und vor- bzw. fertigzuprofliieren, daß durch die nachfolgenden spanlosen Prozesse wie Rundbiegen, Schweißen, Rollen, Strecken und Richten keine nennenswerten Querschnittsänderungen des Profils erforderlich sind, sondern gleichzeitig mit dem Rundbiegen des Kugellenkkranz-Oberrings und Kugellenkkranz-Unterrings lediglich eine Restverformung der Lage der Schenkel der Kugellagerringe zueinander erfolgt.The object of the invention is by non-cutting shaping, preferably by hot rolling, the Kugelbahnprofil containing initial profile of the upper ring ring and turntable lower ring so far forward or fertigzuverrofliieren and pre-or vollzuprofliieren that through the subsequent non-cutting processes such as round bending Welding, rolling, stretching and straightening no significant cross-sectional changes of the profile are required, but at the same time with the round bending of the upper ring crown and ball race lower ring only a residual deformation of the position of the legs of the ball bearing rings to each other.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner darin, durch spanlose Vorprofilierung den Querschnitt des Kugelbahnprofils derart zu gestalten, daß konstruktiT bestimmbare Traglinien des Kugellagers entstehen, zwischen denen Freiräume, beispielsweise Schmiertaschen, angeordnet sind, die von außen für die Schmierung des Kugellagers zugängig sein sollen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die freien Enden der beiden Schenkel der vorzugsweise v/armgewalzten Profilstücke zunächst in einer Ebene koaxial angeordnet sind und die Schenkel gegenüber dem innenseitigen Radius einen gemeinsamen, etwa einen Rechten Winkel einschließenden Schnittpunkt aufweisen, so daß durch lediglich geringfügige Restverformung des gekrümmten Schenkels in die Gestalt eines ungekrümmten Querschnitts, die gleichseitig mit oder nach dem Rund-The object of the invention is further to make by non-cutting pre-profiling the cross section of the ball raceway so that constructively determinable support lines of the ball bearing arise, between which free spaces, such as lubrication pockets are arranged, which should be accessible from the outside for the lubrication of the ball bearing. According to the invention the object is achieved in that the free ends of the two legs of the preferably v / arm-rolled profile pieces are initially arranged coaxially in a plane and the legs relative to the inside radius have a common, about a right angle enclosing intersection, so that by only minor Residual deformation of the curved leg into the shape of an un-curved cross-section, the equilateral with or after the round

biegen erfolgt, ein durch zwei senkrecht zueinander verlaufende Schenkel gebildeter Lenkkranz-Oberring und Lenkkranz-Unterring herstellbar ist.bend takes place, a formed by two perpendicular to each other leg formed ring gear top ring and turntable lower ring is produced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner dadurch gelöst, daß vor, während oder nach dem Rundbiegen der Profilstücke in das Kugelbahnprofil des Lenkkranz-Ober- und Lenkkranz-Unterrings Traglinien, vorzugsweise durch Warmwalzen oder Rollen, eingebracht v/erden, wodurch zwischen zwei Traglinien jeweils ein Freiraum, etwa eine Schmiertasche, entsteht, der über einen Schmierkopf von außen zugängig ist.According to the invention, the object is further solved in that before, during or after the round bending of the profile pieces in the ball track profile of the upper ring and ring gear lower ring carrying lines, preferably by hot rolling or rollers, introduced v / ground, whereby between two carrying lines in each case a free space , such as a lubricating pocket, is created, which is accessible via a lubricating head from the outside.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe schließlich noch dadurch gelöst, daß die durch die Traglinien gekennzeichneten Kugelbahnprofile nach dem Rundbiegen der Profilstücke, beispielsweiseAccording to the invention, the object is finally still achieved in that the marked by the support lines ball track profiles after the round bending of the profile pieces, for example

HO durch Rollen, fertigprofiliert und geglättet werden.HO by rolling, ready profiled and smoothed.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in Fig. 1: einen Kugellenkkranz mit Ober- und Unterring gleichen Profils (Z-Form)The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawings show in FIG. 1: a ball and socket ring with upper and lower ring of the same profile (Z-shape)

Fig. 2: einen Kugellenkkranz mit Ober- und Unterring ungleicher Profile (U-Form)2: a ball and socket ring with upper and lower ring unequal profiles (U-shape)

Fig. 3: den Querschnitt eines warmgewalzten Profilstücks gemäß Fig. 13 shows the cross section of a hot-rolled profile piece according to FIG. 1

Fig. 4: den Querschnitt eines warmgewalzten Profilstücks für den Unerring gemäß Fig. 24 shows the cross section of a hot-rolled profile piece for the Unerring of FIG. 2nd

Fig. 5: den U-förmigen Querschnitt des Kugellenkkranzes nach dem Rundbiegen der ProfilstückeFig. 5: the U-shaped cross-section of the Kugellenkkranzes after the round bending of the profile pieces

Fig. 6: den Z-förmigen Querschnitt, des Kugellenkkranzes nach dem Rundbiegen der Profilstücke Fig. 7/ den Querschnitt des Kugelbahnprofils nach dem Rollen der TraglinienFig. 6: the Z-shaped cross-section, the Kugellenkkranzes after the round bending of the profile pieces Fig. 7 / the cross section of the ball track profile after rolling the support lines

Die bevorzugte Ausführungsform in Z-Profil gemäß Fig. 1 besteht aus zwei gleichen Profilstücken gemäß Fig. 3· Der Lenkkranz-Oberring 1 wie auch der Lenkkranz-Unterring 2 besitzen somit den gleichen Querschnitt 13 des Ausgangsprofils und werden deshalb in entgegengesetzter Richtung gemäß Fig. rundgebogen. Dieses Rundbiegen erfolgt derart, daß der unprofilierte Querschnitt 13 des Lenkkranz-Unterrings 2 zum Mittel-The preferred embodiment in Z-profile according to FIG. 1 consists of two identical profile pieces according to FIG. 3. The upper ring ring 1 as well as the lower ring 2 thus have the same cross-section 13 of the starting profile and are therefore in the opposite direction according to FIG. bent round. This round bending takes place in such a way that the non-profiled cross-section 13 of the turntable lower ring 2 for the center

punkt des Lenkkranzes zeigt, während der unprofilierte Querschnitt 13 des Lenkkranz-Ob erring s 1 vom Mittelpunkt des Lenkkranzes weg zeigt.point of the turntable shows, while the unprofiled cross section 13 of the turntable ob erring s 1 points away from the center of the turntable.

Sine nicht bevorzugte Ausführungsform in U-Profil besteht aus zwei ungleichen Profilstücken gemäß Fig. 3 und Fig. 4; und zwar derart, daß der unprofilierte Querschnitt. 13 des Lenkkranz-Oberrings 1', wie auch der unprofilierte Querschnitt 12 des Lenkkranz-Unterrings 21, vom Mittelpunkt des Lenkkranzes abgewandt sind.Not preferred embodiment in U-profile consists of two unequal profile pieces according to FIG. 3 and FIG. 4; in such a way that the unprofiled cross section. 13 of the turntable upper ring 1 ', as well as the non-profiled cross section 12 of the turntable lower ring 2 1 , facing away from the center of the turntable.

Bei der bevorzugten Ausführungsform in Z-Profil werden die Profilstücke durch Warmwalzen profiliert und von Stange auf Länge geschnitten. Durch Biegen der Profilstücke, beispielsweise durch eine Drei-Walzen-Biegemaschine, wird anschließend ein offener Ring hergestellt, dessen beide Enden durch Schweißen zu einem geschlossenen Ring unlösbar verbunden werden. Durch anschließendes Profilieren, beispielsweise Rollen, werden die in der Walzlage befindlichen unprofilierten Schenkel 5 in die Funktionslage 9 gebracht, so daß der gesamte unprofilierte Schenkel 5 gegenüber dem innenseitigen Radius 6 zusammen mit dem profilierten Schenkel 7 einen einen Rechten T/inkel 16 einschliei3enden Querschnitt bildet. Gleichzeitig wird erforderlichenfalls das warmgewalzte Kugelbahnprofil 8 fertigprofiliert.In the preferred embodiment in Z-profile, the profile pieces are profiled by hot rolling and cut from bar to length. By bending the profile pieces, for example by a three-roll bending machine, an open ring is then produced, the two ends are connected by welding to a closed ring inextricably. By subsequent profiling, for example, rollers, located in the rolling position unprofiled legs 5 are brought into the functional position 9, so that the entire unprofiled leg 5 relative to the inside radius 6 together with the profiled leg 7 a right T / 16 inkel einsiei3enden cross-section forms , At the same time, if necessary, the hot-rolled ball track profile 8 is finished profiled.

Bei einer nicht bevorzugten Ausführungsform in U-Profil gemäß Fig. 2 besteht der Lenkkraaz-Oberring 1. · aus einem Profilstück gemäß Fig. 3 und der Lenkkranz-Unterring 21 aus einem Profilstück gemäß Fig. 4« Nach dem Rundbiegen und Schweißen ist hierbei der unprofilierte Schenkel 5' in die Funktionslage 10 und der profilierte Schenkel 7' in die Funktionslage 11, ebenfalls durch Rollen, zu bringen. Bei dem so erzielten Lenkkranz-Unterring 21 sind somit beide Schenkel des Profilstücks gemäß Fig. nach dem Rundbiegen restzuverformen, während beim Lenkkranz-Oberring 1', ebenfalls wie beim Lenkkranz-Oberring 1, lediglich der Schenkel 5 restzuverformen ist.In a non-preferred embodiment in the U-profile of FIG. 2, the Lenkkraaz upper ring is 1. · From a profile piece of FIG. 3 and the lower ring ring 2 1 of a profile piece of FIG. 4 «After the round bending and welding is here the unprofiled leg 5 'in the functional position 10 and the profiled leg 7' in the functional position 11, also by rolling to bring. In the thus obtained turntable sub-ring 2 1 thus both legs of the profile piece according to FIG restzuverformen after round bending, while the turntable upper ring 1 ', also as in the upper ring ring 1, only the leg 5 is restzuverformen.

Bei einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung werden durch Warmwalzen in das Kugelbahnprofil 8 Traglinien 14 und 14· eingebracht, wodurch neben diesen Traglinien Freiräume 15 und 15· entstehen, die mittels Schmierköpfen 4 von außen mit Fett versehen werden können. Auch diese Traglinien, werdenIn a particularly favorable embodiment of the invention, carrying lines 14 and 14 are introduced by hot rolling into the ball track profile 8, whereby free spaces 15 and 15 are created in addition to these carrying lines, which can be provided with grease from the outside by means of lubricating heads 4. Also these carrying lines, will be

durch, das beschriebene Profilieren erforderlichenfalls fertigprofiliert und geglättet.through, the profiling described if necessary finished profiled and smoothed.

Die so geschaffenen Kugellenkkranzringe werden anschließend mittels bekannter Streck- und Spreizvorrichtungen gedehnt und dabei das endgültige Maß spannungsfrei fixiertThe ball-and-cage rings thus created are subsequently stretched by means of known stretching and spreading devices, thereby fixing the final dimension stress-free

In üblicher Weise werden der Lenkkranz-Oberring 1 und der Lenkkranz-Oberring 2 abschließend mit der Kugelreihe 3 formschlüssig miteinander verbunden, verschlossen und gesichert. In the usual way, the upper ring ring 1 and the upper ring ring 2 are finally connected to the row of balls 3 form-fitting manner, closed and secured.

Claims (3)

Erfind ungsansprucheInquiry 1. Verfahren zur Herstellung großer Kugellagerringe, insbesondere für Lenkkränze von Fahrzeuganhängern, dessen einteilige, vorzugsweise aus Stabstahl warmgewalzte Profilstücke zu einem Lenkkranz-Ober- und einem Lankkranz-Unterring gebogen und geschweißt sind, jeweils eine eine einreihige Kugelkette aufnehmende Kugelbahn, die spanlos vorprofiliert ist und über die Kugelkette den Lenkkranz-Ober- und Lenkkranz-Unterring formschlüssig verbindet, besitzen, dadurch gekennzeichnet,daß die freien Enden der beiden Schenkel (5, 7) zunächst in einer Ebene koaxial angeordnet sind und die Schenkel gegenüber deni innenseitigen Radius (6) einen gemeinsamen, etwa einen Rechten Winkel (16) einschließenden Schnittpunkt aufweisen, so daß durch lediglich geringe EestVerformung des gekrümmten Schenkels (5) in die Gestalt eines ungekrümmten Querschnitts, die nach dem Rundbiegen erfolgt, ein durch zwei senkrecht verlaufende Schenkel (9, 7) gebildeter Lenkkranz-Oberring (1) und Lenkkranz-ünterring (2) herstellbar ist.1. A method for producing large ball bearing rings, in particular for steering rings of vehicle trailers, the one-piece, preferably made of bar hot rolled profile pieces are bent and welded to a upper ring and a Lankkranz lower ring, each a single-row ball chain receiving ball track, which is pre-profiled without cutting and via the ball chain the upper ring and turntable ring lower ring form-fitting connects, have, characterized in that the free ends of the two legs (5, 7) are arranged coaxially in a first plane and the legs against deni inside radius (6) have a common, approximately a right angle (16) enclosing point of intersection, so that by only small EestVerformung of the curved leg (5) in the shape of an unbent cross section, which takes place after the round bending, by a two vertically extending legs (9, 7) formed upper ring gear ring (1) and turntable lower ring (2) can be produced. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor, während oder nach dem Rundbiegen der Profilstücke (12, 13) in das Kugelbahnprofil (8) des Lenkkranz- Ober- und Lenkkranz-Unterrings (1, 2) Traglinien (14-, 14-')» vorzugsweise durch V/armwalzen oder Rollen, eingebracht wsrden, wodurch zwischen zwei Traglinien (14-, 14') jeweils ein Freiraum, etwa eine Schmiertasche (15> 15') entsteht, der über einen Schinierkopf (4) von außen zugängig ist.2. The method according to item 1, characterized in that before, during or after the round bending of the profile pieces (12, 13) in the ball track profile (8) of the steering wheel top and ring gear lower ring (1, 2) carrying lines (14-, 14- ') »preferably by V / armwalzen or rollers, were introduced, whereby between two carrying lines (14-, 14') in each case a free space, such as a lubricating pocket (15> 15 ') is formed via a Schinierkopf (4) of outside is accessible. 3. Verfahren nach Punkt ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Traglinien (14, 14') des Kugelbahnprofils (8) nach dem Rundbiegen der Profilstücke (12, 13) vorzugsweise durch Rollen fertigprofiliert und geglättet werden.3. The method according to point ι and 2, characterized in that the support lines (14, 14 ') of the ball track profile (8) after the round bending of the profile pieces (12, 13) are preferably finished profiled and smoothed by rolling. Hierzu. JLSeiten ZeichnungenFor this. JLside drawings
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