Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers sowie Wälzlager

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers, welches einen radial äußeren Laufbahnring und eine konzentrisch d zu angeordneten radial inneren Laufbahnring aufweist, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei mindestens ein Laufbahnring wenigstens ein Führungsbord zur axia- ien Führung der Wäizkörper aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein gemäß dem Verfahren hergestefif.es Wälzlager,

Wälzlager, wie beispielsweise Zylinderrolienlager und Kegelrollenlager, finden auf allen Gebieten des Maschinenbaus verbreitet Verwendung. Um auf das Wälzla- ger wirkende Axtaikräfie weiterleiten zu können, weisen im Betrieb derart beiastete W lzlager sieh radial erstreckende Führungsbord a wenigstens einem der Laufbahnringe auf, an denen sich die Wälzkörper des Wälzlagers axial abstützen können. Üblicherweise sind die Führungsborde einstückig a den Laufbahnrin- ge der Wälzlager ausgebiidet und durch einen spanenden oder umformenden Arbeltsgang hergestellt, Es ist aber auch bekannt geworden, die Führungsborde getrennt vo Laufbahnringen herzustellen un anschließend mit diesen Laufbahnringen durch eine Verklebung fest zu verbinden.

So ist aus der DE 41 33 442 A1 ist ein Zylshderrölfenlager mit axial an den Lauf- bahnringen angeklebten Führungsbörden bekannt. Di Führungsborde sind an beiden axiale Stirnseiten eines Lagerau enringes angeklebt, und zwar an stim- seitig radial innen ausgebildeten, axial vorstehenden ringförmige Vorsprüngen. Diese Vorsprünge erstrecken sich nicht vollständig bis zum radial Süßeren Ende des Lageraußenrängs, so dass bei an de Lagerau&enring angesetzten Füh~ rungsborden zwischen diesen jeweils ein ringförmiger Spalt zur Aufnahm eines genau festgelegten Kiebstoffvoiumens ausgebildet ist. Diese Klebstoff verbindet den Lägeraußenring mit den zugeordneten Führungsborden. Der Lagerinnenring dieses Zyiinderrollenlagers weist nur einen einzigen Füiirungsbörd auf, weicher einstöckig i an dem Lagerinnenring ausgebildet ist.

Weiterhin ist es aus der DE 10 2006 QQ3 014 B3 und der Druckschrift „Vorteile des induktiven schlupflosen Härtens an Groiwälziagern", Dirk , Schibisch, Otto Garsen, elektrowärme international, Heft 3/2010, S. 2 1-215 bekannt, Laufbahnen von GroSwälzlagem mit Hilfe eines so genannten induktiven schlupflosen Härteverfahrens zu härten. Vor diesem Hintergrund Hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren: zur Herstellung von Wälzlager im Allgemeinen und insbesondere für ZylfnderrolSenlager oder Kegelrcllenlager vorzustellen. Ferner ist an die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Axialkräfte weiterleitendes Wälzlager mit besonderen Eigenschaften zu beschreiben.

Die Lösung dieser Aufgaben ist in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche definiert, während die zugeordneten Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildunge nennen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass mehrteilig ausgebildete Komponenten eine Wälzlagers mit Doppelf unktionalität einfacher einer fertigungstechnisch differenzierten Behandlung unterzogen werden können als ein einstückiges, doppeltfunktionales Bauteil, wie zum Beispiel ein Lagerring mit wenigstens einem Führungsbord.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ist ein Wälzlager herstellbar, welches einen radial äuEeren Laufbahnring und einen konzenirisch dazu angeordneten radial inneren Laufbahnrin aufweist, zwischen denen Wälzkörpe angeordnet sind, wobei mindestens ein Laufbahnfing wenigstens einen Führungsbord zur axialen Führung der Wälzkörper aufweist. Das Herstellverfahren sieht folgende Verfahrensschritte vor: Gesondertes Herstellen der Laufoähnringe des Wälzlagers durch spanen d Bearbeitung oder durch Umformen eines metallischen ^' Werkstücks. Gesondertes Herstellen mindestens eines Führungsbordes durch spanende Bearbeitung oder durch Umformen eines metallischen Werkstücks. - Gesondertes Härten der Laufbahnringe.

Gesondertes Härten des mindestens einen Führungsbordes.

Zumindest abschnittsweises Verkleben de mindestens einen Führungs- bordes mit einem Laufbahnring, Mittels der vorgeschlagenen Vorgehensweise können für di zunächst einzel herzustellenden Bauteile des Wälzlagers die am besten geeigneten Fertig unga- verfahren ausgewählt und angewendet werden, um bei vorgegebenen Qualstäts-, Festigkeits- und VerschleiBanforderungeh de Herstellungsäufwand sowie damit einhergehend die roduktionskosten z minimieren. Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass zum Härten der zunächst als Einzelteile vorliegenden Laufbahnringe und Führungsborde nur noch eine verminderte Anzahl von an die Geometrie der La ^ahn ringe und: der Führungsborde unterschiedlicher Wälzlagertypen und Baugrößen angepasster Induktoren notwendig ist. Im Fall des induktiven schlupflosen Härtens von Großwälzlagern kommt diesem Faktum eine besonder Bedeutung zu, da das induktive Schlup lose Härten im Allgemeinen den Einsatz von mindestens zwei Induktoren zur Vermeidung von Weichzonen, also von am Ende des Härteprozesses nic t gehärteten Zonen der Lagerkompönenten , erfordert; Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Lauffciahnnnge und das mindestens eine Führungsbord unterschiedlich gehärtet werden. Hierdurch können zum Beispiel die Führungsborde so gehärtet werden, dass diese im Vergleich zu den stärker beanspruchten Laufflächen der Läufbahnringe einen geringeren Härtegrad aufweisen. Dies ermöglicht unter än- derem die Beschleunigung des Fertigungsprozesses bei eine Verringerung des insbesonder zum Härte notwendigen Energieesnsatzes, Darüber hinaus können die Laufbahnringe und das mindestens eine Führungsbord aus unterschied- liehen Werkstoffen hergestellt werden, wie zum Beispiel Metallen, Metalilegierungen und/oder Kunsistoffrnateriaiien, um die unterschiedlichen Eigenschaften weiter der Lagerringbauteile weiter zu differenzieren. Insbesondere bei Großwäizla- gern werden lediglich di Laufbahnen der Laufbahnringe sowie die mi de Wälx- körpem in Kontakt tretenden Führungsflächen der Führungsborde induktiv gehärtet, um den Energieeinsatz beim Herstellprözess gering zu halten.

Entsprechend einer anderen günstigen Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Harten des mindestens einen Fuhrungsbörds und/oder mindestens eines Lauf- bahnrings vorzugsweis durch induktives Härten, insbesondere durch schlupffreies induktives Härten, Das induktiv Hirten erlaubt eine schnelle, e ergseeffs- ziehte sowie lokal pr zise definierte Härtung mit einer genau einstellbaren Ein- dringtiefe, welches insbesondere bei QroSwälzlagern von größer Bedeutung ist. Durch das so genannte schlupflose induktiv Härten werden darüber hinaus un- zureichend gehärtete Weichzonen innerhalb der zu härtenden Flächen eines Werkstücks vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das mindestens eine Führungsbord mit einer Stirnfläch eines Laufbahnrings verklebt. Hierdurch ist eine pro zesstechnisch einfach handhabbare und vor allem großflächige Verklebung realisierbar.

Das Verkleben des mindestens einen Führüngsbords mit dern Laufbahnring erfolgt vorzugsweis mittels eines Zweikomponenten-Klebstoffs, Hierdurch ist bei vergleichsweise kleinem Herstellaufwand ein mechanisch stark belastbare Verbindung zwischen dem jeweiligen Laufring sowie dem zugeordneten mindestens einen Führungsbord gegeben.

Gemäß einer anderen günstigen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Zusammenbau des Wälzlager vor oder nach dem Verkleben der Führungsborde mit wenjgsterts einem Laufbahnring erfolgt, Durch diese Wahlmöglichkeit kann der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens flexibler an unter- schiediiche Anforderungen, w e zum Beispiel die Bauart des Wälzlagers, ange- passi we d n.

Abweichend von der bisher vorgestellten Verbindungsweise Wittels einer Klebung kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine FOhrungsbord mit einem laufb hnring verscbratt i wird. Hierzu weist der betroffene Laufbahnring stirnseitig Ober seinen Umfang verteil angeordnete Ge ihdebohrungen und der Führungs- bord zugeordnete Durchgangsbohrungen auf, durch welche In die Qewindebolv rupgen einschraubbare Schraube hindurchführbar sind. Auch eine Kombination von Verschraubung und Verklebung kann sich als sinnvoll erweisen.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auc durch ein Wälzlager, insbesondere durch ein ZySinderrollenlager oder durch ein Kegefroüenläger gelöst, welches nach dem erfind ungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Ein gemäß dem geschilderten Verfahren hergestelltes Wälzlager kann demnach a gleichen Lagerring ünterscS iedliche Eigenschaften aufweisen, etwa unterschiedlich Verschleiß- und Zähigkeitseigenschaften am Führungsbord im Vergleich zu dem zugeordneten Lauföa nring. Zum bessere Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnun beigefugt, in dieser zeigt die einzige Figur in einer Teils^hnittansicht ein mittels des erfindungsgemäien Verfahrens hergestellten Zylinderrollenlager, Das in der Figur da rgestelSte Wälzlager 10 ist hier lediglich beispielhaft als ein Zylinderfol- lenlager 10 ausgebildet, wenngleich es beispielsweise auch als Kegeirollenlage oder als ein anderes, axiale Führungsborde aufweisendes Wälzlager ausgebildet seih kann,

Das Wälzlager I Q weist einen radial äußeren Laufbähnring 12 und einen zu diesem äußere Laufbähnring 12 konzentrisch angeordneten radial inneren Lauf- bahnring 14 auf. Zwischen den beiden Laufbahnringen 12. 14 ist eine Mehrzahl von zylindrischen Wälzkömem 16 angeordnet, von denen hier lediglich ein Wälzkörper 16 dargestellt ist. Die zylindrischen Wälzkörper 6 rollen bei diesem Wälz- Säger 10 auf einer Laufbahnf lache 18 des radial äußeren L uflaahnrlngs 12 und auf eine Laufbahnf lache 20 des radial inneren Laufbahnrings 14 ab.

Der äußere Laufbahnring 12 verfügt über eine näherungsweise hohizylindrische geometrische Geometrie, An den ^■ voneinander weggerienteten axialen Stsrnfiä- eben 22, 24 des äußeren Laufbahnrings 12 äst jeweils ein kleiner, ringtorrnige axialer Vorsprung 28, 28 ausgebildet an dene jeweils ein ringsförmiger Füh- rungsborcl 30, 32 anliegt. Die beiden Fuhruhgsborde 30, 32 weisen im darge- stellten halben Längsschnitt jeweils eine näherungsweise reehteckförmige Geo- metrie auf.

Die beiden axialen Vorsprünge 26, 28 bilden in diesem Ausführungsbeispiel eine beidseitige axiale Verlängerung der Lauffläche 18 des äußeren Laufbähnririgs 12, wobei zwischen den Stirnflächen 22, 24 des äußeren Lauibabnrings 12 und den Führuhgsbordeh 3£>, 32 aufgrund der axialen Vorsprünge 26, 28 jeweils i ein sehmaSer, ringförmiger Spalt 3 , 36 rait einem genau festgelegten Volumen zur Aufnahme einer definierten Menge eines nicht dargestellten Klebern Ittels beziehungsweise Klebstoffe verbleibt. Die Spalte 34, 36 sind nach radial außen jeweils offen. Hierdurch wird unter anderem eine unkontrollierte Verteilung des Klebehift- teis beim Verkleben der Führühgsborde 30, 32 mit den Stirnflächen 22, 2 des äußeren Laufbahnrings 12 vermieden. Darüber hinaus lässt sich durch die Ausbildung der Spalte 34, 38 die axiale Breite 38 des Wälzlagers 10 parallel zur Längsmittenachse 40 des Zylinderroilen Sagers 10 mit hoher Genauigkeit einhalten.

Der innere Laufbahnring 14 weist i halben Längsschnitt gesehen abweichend vom äußeren Laufbahnring 12 über ein näherungsweise L-förmig Geometrie mit einem radiaS kurzen Sehen keS 42 und einem axial längen Sehenkel 44 auf. Dabei ist an dem langen Schenkel 44 die radial innere Lauffläche 20 zum Abrol- len der Wälzkörper 18 ausbildet und der kurz radiale Schenkel 42 ist als Füh- rungsbord 46 zur einseitig axialen Bewegungsbegrenzung der Wälzkörper 16 wirksam. Eine am anderen axialen Ende des innere Laufbahnrings 14 ausgebsi- dete Ansehrägung 48 in Fortsetzung der Lauffläche 20 des inneren Laufbahnrings 14 dient zur Vereinfachung der Montage des Wälzlagers 10.

Die axiale Führung der Wälzkörper 16 erfolgt über stirnseitig kreisri gförmige Führungsflächen SO, 52 an de Führungsborden 30, 32, an denen die jeweils zugeordneten Stirnseiten der Wälzkörper 16 radial bereichsweise axial anliegen.

Alternativ zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel kann der konstruktive Aufbau des inneren Laufbahhrings 4 dem des äußeren Laufbahn rihgs 12 gleichen, wo- bei eine oder beide Stirnlächen de inneren Laufbahnrings 14 dann auch ml einem als separates laute}! ausgebildeten Führungsbord verklebt wäre. Der innere Laufbahnring 14 weist dann im halben Längsschnitt gesehen entsprechend zu dem äußeren Laufbahnring 12 eine gleichfalls ungefähr rechteckförmäge Schnittfläche auf.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens werden beispielsweise zunächst Rohlinge für di näherungsweise jeweils ringförmigen Fü ^ rungsbord 30, 32 sowie für die Laufbahnringe 12, 14 durch Abschneiden von einem rohrförmigeh Halbzeug hergestellt. Gegebenenfalls können diese auch durch Ausstanzen oder Ausschneiden aus hasenförmigen Halbzeugen gefertigt werden. Außerdem können Rohtinge für die Führungsböfde 30, 32 sowie für die Laufbahnringe 12, 14 beispielsweise durch das Biegen von Abschnitten strang- förmiger Halbzeuge mit einer rechteckförmigen Querschristtsgeometrie gewonnen werden, wobei beide Strangenden der in die Kreisform gebogenen Stränge in geeigneter Weise unlösba zusammengefügt werden, etwa durch verschweißen oder durch verlöten. Die jeweils als Aüsgarigsmateräal dienenden Halbzeuge sind in der Regel aus metallischen Werkstoffen oder aus Metalllegierungen gebildet. Im Anschluss hieran können weitere Nachbearbeitungsschritte, wie zum Beispiel Schleifen, Polieren und/oder Reinigen der Rohlinge erfolgen

Danach werden bevorzugt die jeweiligen Lauffläche 18, 20 der Laufbahnringe 12, 14 sowie die Führungsflächen 50, 52 der Führungsbord 30, 32 gehärtet. Das Härten erfolgt im FaSi von größeren. Wälzlagern aus Energiesparg runden vorzugsweise durch induktives Härten. Besonders bevorzugt kommt in diesem Fall das induktive schlupffreie Härten zum Einsatz, welches eine Ausbildung von durchgängig definiert gehärteten Laufflächen 18, 20 sowie Führungsfiächen 50, 52 ohne Weichzonen bei einem zugleich minimalen Energieeinsatz ermöglicht. Hierbei lässt sich eine geome risch exakt definiert und von ungehärteten Bereichen freie Härtezone mit einer genau festgelegten tiefenerstreckung erzeugen.

Beim induktiven schlupffreien Härten bietet das erfindungsgemäß Verfahren zunächst den Vorteil, dass lediglich ein begrenzte Anzahl von Induktoren vorgehalten werde muss, um verschiedenste Bayformen und Baugröße des Zyün- derrolienlagers 10 beziehungsweise anderer Wälzlager kostenoptimal und mit kurzer Prozesszeit effektiv zu härten. Darüber hinaus lasse sich di Führungsflächen 50, 52 der Führungsbörd 30, 32 so härten, dass diese im Vergleich zu den Laufflächen 18, 20 einen geringeren Härtegrad aufweisen. Hierdurch !asst sich der beim induktiven schlupffreie Härten ohnehin schon vergleichsweise gering notwendige elektrische Energieeinsatz sowie die Prozesszeit des Härtens, insbesondere im Fall von Graßwälz- lagern, weiter reduzieren.

Erst nach dem vollständigen Abschluss des Härtungsprozesses an den Laufringe 12, 1 sowie an den Führungsbprden 30, 32 erfolgen di abschließenden Hersie!! ungs- beziehungsweise Fertigstellung des ylinder- roS!eniagers 10, wobei die Wäizkörper 8 zwischen di Lauföahnringe 2, 14 eingebracht und die Führungsborde 30 _s 32 mit dem äußeren Lauftahnring 12 verklebt werden.

Alternativ dazu kann auch mindestens ei Führungsbord ^■■ 30, 32 vor dem Zu« sammenbau von älzWrpe 16 und der Laufbahnringe 12, 14 zum fertige Wälzlager 10 mit einem der beiden Laufbahnringe 2, 14 verklebt werden, sofern das mindestens eine mit den Laufbahnring 12, 14 verklebte Führungsbord 30, 32 das späiere Einsetzen der Wätzkörper 16 nicht behindert, SegebenenfäSls kann noch ein Wälzkörperkäfig aus einem metallischen Mate ial und/oder einem Kunststaffmaterial zur gleichmäßigen umfangsseitigen Beabstandung der Wälzkörper" zueinander vorgesehen sein.

Ais Klebemittei komrrien verfahrensgemäß bevorzugt mittels Wärme oder UV- Licht aushärtbare Zwefkomponenten-Kieber zum Einsatz. Alternativ dazu könne auch hinreichend las tragfähige Ei komppnenten- leber Verwendung finden, Die Reihenfolge der Montageschritte zur Herstellung des Zy!snderrolienlagers 10 kann hiervon abweichen, wenn beispielsweise der konstruktive Aufbau des inneren Laufbahnrings 14 mit dem des ä ßeren Laufbahrtrings 12 korrespondiert, das heißt, wenn de inner Laufbahnring 14 gleichfalls mit einem seitlichen Führungsbord verklebt ist

Bezugszeiche

10 Wälzlager, Zyiinderrollenlager

12 Äußerer Laufbahnring

14 I nnerer Laufbah n ring

16 Wälzkörper

18 Lauffläche arn äußeren Laufbahn ring

20 Lauffläche am inneren Laufbahnring

22 Erste Stirnfläche am äußeren Laufbahnring 24 Zweite Stirnfläche am äußeren Laufbahnräng

28 Erster VQrsprung am äußeren LaufbähnrSng

28 Zweiter Vorsprung am ι äußeren Layfbahnring

30 Erster Fuhrungsborcl am äußeren Laufbahnring

32 Zweiter Führungsbord am äußerer Laufbahnring 34 Spalt

36 Spalt

38 Breite des Zylinderrolleniagers

40 Längsmittenachse

42 Kurzer Schenkel des inneren Laufbahnrings 44 Langer Schenkel des inneren Laufbahnrings

46 Führungsbord des inneren Laufbahnrings

48 Anschrägung am inneren Laufbahnräng

50 Führungsfläche am Führungsbord 30

52 FühruRgs äche am Führuhgsbord 32