技术领域
[0001] 本
发明涉及一种圆柱滚子轴承，其具有内环、外环和多个圆柱滚子，其中，圆柱滚子布置在内环与外环之间。外环具有针对圆柱滚子的内
滚道、固定侧缘区段和折边侧缘区段，内环具有针对圆柱滚子的外滚道。此外，本发明还涉及一种用于制造圆柱滚子轴承的方法。
背景技术
[0002] 圆柱滚子轴承具有圆柱滚子作为
滚动体。圆柱滚子轴承可以构造为向心滚子轴承，并在该结构形式中传递径向
载荷。圆柱滚子轴承的滚道构造为相对圆柱滚子轴承的各自的转动轴线同轴且同心的圆柱周侧面。通常，针对圆柱滚子轴承的轴承环作为实心环制成，也就是说，从实心的半成品开始借助分离、除去和尤其是切削的加工来塑造出来。这种圆柱滚子轴承形成最接近的
现有技术。
[0003] 除了实心环之外，已经公知有用
变形技术来生产针对轴承的环。因此，文献US 2,267,229公开了从圆环形盘开始借助改形步骤来制造环。
发明内容
[0004] 本发明的任务是提出一种圆柱滚子轴承及其制造方法，从而能够低成本且具有足够高
质量地制造圆柱滚子轴承。
[0005] 该任务通过具有
权利要求1的特征的圆柱滚子轴承和具有权利要求9的特征的方法来解决。本发明的优选的或有利的实施方式由
从属权利要求、以下的描述和所附的
附图得到。
[0006] 因此，本发明的主题是如下圆柱滚子轴承，其尤其构造为向心滚柱轴承，特别是具有0度的
压力角。圆柱滚子轴承具有内环和外环，其中，内环和外环彼此间并且相对圆柱滚子轴承的主转动轴线同轴和/或地同心地布置。此外，圆柱滚子轴承包括多个圆柱滚子，其中，圆柱滚子能滚动地布置在内环与外环之间。
[0007] 内环和外环分别包括滚道区段，其中，滚道区段具有优选大于两毫米的且尤其大于三毫米的材料厚度。特别优选地，内环和/或外环厚壁式地构造。圆柱滚子优选以大于1:10，优选大于1:5的直径/长度比例构造。圆柱滚子具有环绕固有的转动轴线的圆柱周侧面以及两个闭合圆柱滚子的端侧。
[0008] 分别针对圆柱滚子地，外环尤其是在滚道区段的区域内具有内滚道，内环尤其是在滚道区段的区域内具有外滚道。在圆柱滚子轴承运行中，圆柱滚子在内滚道或外滚道上滚过或滚动。
[0009] 此外，外环具有固定侧缘区段和折边侧缘区段，其中，这两个区段沿相对
主轴线的轴向方向引导圆柱滚子或圆柱滚子的可选的
保持架。为此，固定侧缘区段具有圆环形的固定侧缘止推面，并且折边侧缘区段具有折边侧缘止推区域。内环以及外环由金属制成，特别是由
钢制成。
[0010] 在本发明的范围内提出的是，外滚道和/或内滚道通过
挤压成形为最终轮廓。在该情况下，在挤压时，在
工件中的
温度在内环中或在外环中低于工件的
基础材料的再结晶温度。尤其地，在挤压时，内环坯料或外环坯料在
环境温度或室温下，优选在<50度的温度下被改形。然而，在改形期间可能的是，基于改形做功而在工件中出现较高的温度，但是其中，该较高的温度也低于基础材料的再结晶温度。有利的是，通过挤压，在内环中或在外环中，在各自的滚道的区域中产生表面
应力，这导致性能提升。此外有利的是，挤压的制造方法即使在多件数的情况下也能够非常低成本地执行。总之，内环或外环并且进而圆柱滚子轴承能低成本地生产并具有良好的功能特性。通过根据本发明的方法，经由挤压而成形内滚道或外滚道，由此能够实现对特别是内滚道或外滚道的最终轮廓或最终形状制造(英文：net-shape-manufacturing，中文：净形制造)。此外取消了附加的工作步骤，如例如对在热改形时可能发生的生成
氧化皮进行清洁。
[0011] 特别优选的是，外滚道和/或内滚道在沿着圆柱滚子轴承的主转动轴线的纵向截面中具有凸状的拱曲部，尤其是隆起部。尤其地，凸状的拱曲部相对在各自的滚道的轴向中心的径向平面镜像对称。替选或补充地，凸状的拱曲部在纵向截面中可以被描述为圆弧段，其中，圆弧段的中间点位于中间平面中。尤其地，(关于与主转动轴线的径向间距)针对内滚道的滚道最大部是居中的并且/或者滚道最小部相对外滚道是居中的。替选地或补充地，外滚道和/或内滚道凸球状地构造。
[0012] 这种凸状的拱曲部导致的是，在圆柱滚子不受载的情况下，圆柱滚子仅与外滚道或内滚道具有小的
接触区域。由于接触面小而减少了摩擦，从而使圆柱滚子轴承能够以低摩擦运转。而如果圆柱滚子在外滚道或内滚道上滚过，则基于赫兹挤压力使外滚道或内滚道变形，从而圆柱滚子与各自的滚道具有线状的或椭圆线状的接触区域。在该状态下，载荷可以经由大的接触面被导出。
[0013] 如果将外滚道的和/或内滚道的凸状的拱曲部与直的圆柱周侧面相比较，其中，圆柱周侧面施加在外滚道的或内滚道的边缘侧的、尤其是局部的极端部上，则最大偏差为至少两微米，优选至少五微米。该较小的偏差足以减小摩擦。而优选的是，最大偏差小于二十微米，优选小于十微米。偏差的限制导致的是，圆柱滚子轴承的按规定受载荷的情况下，外滚道或内滚道会发生形变，从而使圆柱滚子线状地贴靠到滚道上。
[0014] 在本发明的优选的改进方案中，圆柱滚子在沿其自身的转动轴线的纵向横截面中在圆柱滚子轨道上同样具有凸状的拱曲部。因此，圆柱滚子的凸状的拱曲部在圆柱滚子轴承的滚道的凸状的拱曲部上滚过。
[0015] 用于减小在圆柱滚子轴承中的摩擦的另外的可能的措施是，固定侧缘区段构造有针对圆柱滚子的环面凸球状的固定侧缘止推面。环面凸球状的固定侧缘止推面的特征在于，该固定侧缘止推面呈圆环形地构造，但是像多纳圈(Donut)或环面那样凸状拱曲地实现。该形状也可以被称为救生圈、轮胎或具有孔的凸缘状地成形的面。如果观察穿过外环的纵向截面，则止推面相对垂直于外环的主转动轴线取向的径向平面相同定向地在圆环区域上延伸。在该圆环形区域内部，环面凸球状的固定侧缘止推面具有凸状的拱曲部、尤其是隆起部。
[0016] 优选的是，环面凸球状的固定侧缘止推面借助挤压制成。特别优选地设置的是，圆柱滚子同样具有用于贴靠到环面凸球状的固定侧缘区段的固定侧缘止推面上的环面凸球状的贴靠面或端侧。通过该改进方案，使圆柱滚子与固定侧缘区段之间的接触面特别小，从而使在圆柱滚子轴承中的摩擦进一步最小化。
[0017] 通过环面凸球状的固定侧缘止推面，必要时还通过圆柱滚子的端侧的环面凸球状的设计方案实现的是，减小了圆柱滚子的端侧与固定侧缘区段之间的接触面。
[0018] 另外优选的是，折边侧缘区段构造有环绕的接触线作为折边侧缘止推区域。为此设置的是，折边侧缘区段(同样在纵向截面中观察地)具有自由的端部区段或轮缘，其相对于垂直于主转动轴线的径向平面有角度地取向，从而使折边侧缘止推区域由自由的端部区域，尤其是自由的侧边的角部区域形成。
[0019] 在本发明的可能的改进方案中，固定侧缘区段在轴向的外侧上具有形式为保障沟槽的保障轮廓，其相对主转动轴线环绕地构造。保障轮廓借助挤压引入到固定侧缘区段中。在本发明的可能的改进方案中，固定侧缘区段具有环绕的分离棱边，其形成外环的贯通开口。
[0020] 本发明的另外的主题涉及用于制造根据本发明的圆柱滚子轴承的方法。在该方法的范围内，通过在主改形步骤中挤压成最终轮廓，使得内环的外滚道由内坯料制成并且/或者外环的内滚道由外环坯料制成。尤其地，在主改形步骤中，通过挤压成最终轮廓来实现针对内滚道和/或针对外滚道的造型。
[0021] 根据本发明的方法可以可选地通过以下步骤中的一个、一些或全部步骤得到补充：
[0022] 在第一可能的步骤中，外环坯料由金属圆坯挤压。尤其地，外环坯料在此构造为具有环绕的壁和底部的碗状物。
[0023] 在随后的主改形步骤中，将外环坯料挤压成外环中间产品，其中，在主改形步骤中成形内滚道。设置的是，在主改形步骤中保留外环坯料的底部或至少一个底部边缘区域。
[0024] 在随后的可选的步骤中，将底部从外环中间产品分离出，尤其是
冲压出，以便形成内环。
[0025] 可选地可以设置的是，被分离出的底部形成针对内环的预先产品。内环借助从圆环盘开始的主改形步骤制成。圆环形盘可以通过底部构造成，或由其他的半成品制成。
[0026] 在挤压外环和内环时制成滚道，该滚道作为圆柱周侧面相对圆柱滚子的主转动轴线同轴和/或同心地取向。在此强调的是，滚道通过制造而自动地呈现前述的凸状的拱曲部。因此，用于成形滚道的工具的作用面可以构造为直的圆柱周侧面，并且尽管如此仍产生以所描述的方式具有凸状的拱曲部的滚道。尤其地，以该方式提供了原则上构造为关于轴向的脱模方向的侧凹轮廓的滚道。
[0027] 而环面凸球状的固定侧缘止推面以改形技术来借助承载有环面凸球状的固定侧缘止推面的负轮廓的工具引入到外环中。保障沟槽在对外环坯料进行改形技术制造时已经一起被引入，对此替选地，保障沟槽在主改形步骤中引入。
附图说明
[0028] 本发明另外的特征、优点和作用由本发明的优选的
实施例的以下描述以及所附的附图得到。其中：
[0029] 图1a、1b、1c示出了作为本发明的实施例的圆柱滚子轴承的外环、内环和滚动体；
[0030] 图2示出根据本发明的用于制造具有根据图1a、1b、1c的构件的圆柱滚子轴承的方法的图解。
具体实施方式
[0031] 图1a以示意性的纵截面示出了圆柱滚子轴承(参见图2)的形式为外环的第一部件。在图1b中以示意性的纵截面示出了作为圆柱滚子轴承1的另外的部件的内环3。在图1c中非常示意性地示出了作为圆柱滚子轴承1的另外的部件的形式为圆柱滚子4的滚动体。这三个部件分别在沿着圆柱滚子轴承1的主转动轴线H的示意性的纵向截面中示出。
[0032] 根据图1a的外环2具有内滚道区段5，其在径向内部的面上承载有内滚道6。内滚道6相对主转动轴线H同轴和/或同心地取向，并且在大致形状中实现为圆柱周侧面。
[0033] 在轴向的端部上，在内滚道区段5上一体式地成形有固定侧缘区段7，其在所示的纵截面中成直角地从内滚道区段5突出。固定侧缘区段7提供了针对圆柱滚子4的固定侧缘止推面8。
[0034] 在对置的轴向的侧上，外环2具有折边侧缘区段9，其同样大致成直角地从内滚道区段5折弯。折边侧缘区段9承载有折边侧缘止推区域12。为了装配，外环2具有环绕的、外部呈圆柱周侧形的贴靠面。
[0035] 内环3构造为直的空心圆柱体，其相对主转动轴线H同轴和/或同心地取向。内环3在其径向外侧上承载有外滚道10。外滚道10大致呈圆柱周侧形地构造。此外，内环3具有用于容纳承载结构(例如机轴或轴)的贯通开口11。
[0036] 圆柱滚子4布置在外滚道10与内滚道6之间并在该外滚道和内滚道上运转或滚动。在轴向方向上，圆柱滚子4通过固定侧缘区段7和折边侧缘区段9或相应的固定侧缘止推面8和折边侧缘止推区域12引导。
[0037] 在更仔细观察这些部件时在形状方面能够看出以下细节：
[0038] 根据图1a的在基本形状方面呈圆柱周侧形的内滚道6，在所示的纵截面中凸状地向内拱曲。在图1a中，内滚道6的凸状的拱曲部13夸张描绘地用虚线示出。与未拱曲的内滚道相比，内滚道6的凸状的拱曲部13具有大约十微米的高度h。内滚道6的凸状的拱曲部13相对内滚道6居中地布置，从而内滚道6的凸状的拱曲部13的极端部处于内滚道6的中间。凸状的拱曲部13也可以被称为部分圆形的拱曲部。
[0039] 在固定侧缘区段7上，固定侧缘止推面8具有固定侧缘止推面8的凸状的拱曲部14，其在所示的纵截面中形成环面凸球状地构造。
[0040] 折边侧缘区段9在所示的纵截面中具有自由的端部侧边15，其大致垂直于内滚道区段5地取向。与垂直于主转动轴线H的径向平面R相比，端部侧边15向内朝内滚道区段5倾斜。以该方式，在纵向截面中只得到点状的区域作为针对圆柱滚子4的止推面或整体上观察得到环绕的线状的区域作为折边侧缘止推区域12。
[0041] 根据图1b的内环3的外滚道10同样具有凸状的拱曲部17(夸大描绘地用虚线示出)，其相对于直的滚道占据了大约10微米的高度h。
[0042] 如图1c中明显夸大用虚线所示地，圆柱滚子4的滚道面也具有滚道面的凸状的拱曲部18。可选补充地，圆柱滚子4在端侧19上分别具有环面凸球状的、环绕的结构16(夸大描绘地用虚线示出)。
[0043] 要强调的是，凸状的拱曲部13、14、18和/或环面凸球状的结构16在附图中非常夸张地示出并且在高度h方面小于20微米。
[0044] 通过所述的细节，明显减少了在由外环2、内环3和多个圆柱滚子4形成的圆柱滚子轴承1(参见图2)中的摩擦。具体而言，得到了以下改进：通过具有凸状的拱曲部13的内滚道6与可选地具有凸状的拱曲部18的圆柱滚子4的滚道面之间的共同作用进一步减少了圆柱滚子轴承1中的摩擦。通过具有凸状的拱曲部17的外滚道10与可选地具有凸状的拱曲部18的圆柱滚子4的滚道面之间的共同作用进一步减少了圆柱滚子轴承1中的摩擦。通过固定侧缘止推面8的凸状的拱曲部14与圆柱滚子4的端侧19上的环面凸球状的结构16之间的共同作用进一步减少了圆柱滚子轴承1中的摩擦。通过折边侧缘止推区域12与圆柱滚子4的端侧
19上的环面凸球状的结构16之间的共同作用进一步减少了圆柱滚子轴承1中的摩擦。
[0045] 图2中示意性地示出了作为本发明的实施例的用于制造圆柱滚子轴承1的方法。
[0046] 从金属圆坯20开始，在根据步骤I的预成形阶段中生产外环坯料21。外环坯料21具有底部22以及环绕的壁23，并在局部截面中示出。改形例如可以构造为深冲。能看出的是，在预成形步骤中，环绕的保障轮廓24已经被引入在底部22的区域中。
[0047] 在随后的步骤II中，将外环坯料21转变成外环中间产品25，其在纵截面中示出。步骤II也被称为主改形步骤。底部22沿着分离棱边27被分离，尤其是冲出。
[0048] 在此以截面示出的根据步骤II冲出的底部22或其它的圆环形盘26形成针对内环3的预先产品。该内环根据步骤III由冲出的底部22或圆环形盘26借助翻折和扩展来形成，如这在图2的下面行中示出。在步骤III下，在上面行中已经示出了穿过在根据步骤IV形成折边侧缘区段9之后的外环2的纵截面，但该折边侧缘区段只有在完成装配的圆柱滚子轴承1中才存在。
[0049] 在最后的步骤IV中，外环2(如在步骤II中示出)和内环3(如在步骤III中示出)与圆柱滚子4一起进行装配并将外环2上的折边侧缘区段9弯曲。由此，使圆柱滚子4固定地布置在外环2中。在截面图中示出了完成了的圆柱滚子轴承1。
[0050] 内滚道6的凸状的拱曲部13和外滚道10的凸状的拱曲部17通过以根据本发明的方法进行的挤压来得到。尤其地，用于成形内滚道6和外滚道10的工具的作用面构造为直的圆柱周侧面。而固定侧缘止推面8的凸状的拱曲部14通过具有与之互补的作用面的工具来压印(参见图1a)。
[0051] 附图标记列表
[0052] 1 圆柱滚子轴承
[0053] 2 外环
[0054] 3 内环
[0055] 4 圆柱滚子
[0056] 5 内滚道区段
[0057] 6 内滚道
[0058] 7 固定侧缘区段
[0059] 8 固定侧缘止推面
[0060] 9 折边侧缘区段
[0061] 10 外滚道
[0062] 11 贯通开口
[0063] 12 折边侧缘止推区域
[0064] 13 内滚道的凸状的拱曲部
[0065] 14 固定侧缘止推面的凸状的拱曲部
[0066] 15 端部侧边
[0067] 16 环面凸球状的结构
[0068] 17 外滚道的凸状的拱曲部
[0069] 18 圆柱滚子的滚道面的凸状的拱曲部
[0070] 19 端侧
[0071] 20 金属圆坯
[0072] 21 外环坯料
[0073] 22 底部
[0074] 23 环绕的壁
[0075] 24 保障轮廓
[0076] 25 外环中间产品
[0077] 26 圆环形盘
[0078] 27 分离棱边
[0079] H 主转动轴线
[0080] R 径向平面
[0081] h 高度(最大偏差)
