具有保持凸缘的轴承圈的制作方法

一般来说，滚动轴承的轴承内圈和轴承外圈分别具有用于布置滚动体的滚道面而且，轴承圈可具有径向布置的凸缘(Bord)，即所谓的保持凸缘(Haltebord)和/或引导凸缘(Führungsbord)，其中保持凸缘在安装轴承时和/或在运输时用于支撑滚动体，而引导凸缘(特别是在轴承工作期间)作为轴向的滚动体引导装置。因此，该保持凸缘和/或引导凸缘被布置成在轴向上靠近轴承圈的滚道面，并且限制了滚道面的轴向延伸。对于圆柱滚子轴承而言，滚动体构造成圆柱形的滚动体，而对于圆锥滚子轴承而言，滚动体构造成截头圆锥型的滚动体。此处，保持凸缘和/或引导凸缘被用于对滚动体进行轴向支撑，而滚动体能够以其轴向的端面支撑朝向该端面的凸缘。本发明还涉及轴承圈，该轴承圈关于其整个周长被一件式地构造。

根据现有技术已知的是，使轴承圈的滚道面感应淬火，以便使其相对于例如由拉力或压力所导致的形变而产生的机械应力有足够的硬度和强度。并且，感应淬火(其作为用来设置特定的边缘层特性的方法)是基于通过根据材料属性进行特定的热处理所导致的结构转化，并且通常分为在奥氏体化温度(Austenitisierungstemperatur)以上进行加热以及根据需要在马氏体-初始温度(Martensit-Starttemperatur)以下进行淬火。由此，在外层中(例如在轴承圈的滚道面中)转换成奥氏体结构，而同时在内部区域则保持开始的最初结构。由于该加工仅仅是针对部分表面，并且由于能够对硬化值和硬化过程进行良好的控制，因此感应淬火越来越多地得到了使用。

然而其缺点在于，在使用感应淬火处理期间材料会发生热膨胀，该热膨胀在保持凸缘的区域中很关键，原因就在于保持凸缘和/或与保持凸缘相邻的轴承圈轴肩在通常情况下不被硬化，并且相应地也不被加热，从而使得在该区域中会出现非常大的张力(Spannung)，该张力可能导致不期望出现的龟裂。特别地，对于圆锥滚子轴承的轴承圈而言，其具有在纬度(Breite)上存在明显差别的截面，这种明显差别是相对于材料强度而言的，通过感应淬火处理对所述轴承圈实施存在明显差别的加热，这可能导致形成龟裂。滚道面相对于旋转轴形成的角度越大，则在轴承圈的这一纬度上的材料强度就变得越大。

因此，本发明的任务在于，提出一种轴承圈，对于该轴承圈有可能的是，使得轴承圈的滚道面能够无问题地承受感应淬火过程，以及提出一种具有此类轴承圈的滚动轴承。

该任务通过根据权利要求1所述的轴承圈以及通过根据权利要求10所述的滚动轴承来解决。

在下文中，将介绍一种滚动轴承的轴承圈，该轴承圈具有：滚道面，其用于滚动体；以及，至少一个凸缘，该至少一个凸缘过渡到轴承圈轴肩，并且该至少一个凸缘以高度H超出滚道面。并且，该凸缘优选涉及保持凸缘。这是因为，保持凸缘仅用于安装目的和/或作为运输安全装置，所以保持凸缘一般保持不被硬化。然而，尽管对于保持凸缘是优选的，但是所有在下文中介绍的特征同样也适用于引导凸缘。对于滚动轴承而言，其优选地涉及圆锥滚子轴承，其中滚道面相对于轴承的旋转轴具有介于10度到60度之间的角度，并且轴承圈轴肩被构造成基本上绕旋转轴的圆柱形。因此，在轴承圈轴肩与滚道面之间形成了介于100度到150度之间的角度。对于滚动轴承而言，其最优选是涉及呈O形布置的双行圆锥滚子轴承，其中根据本发明的轴承圈形成为内圈。

为了预防在进行感应淬火期间形成龟裂(其由特别是在未经过感应淬火处理的凸缘的区域内的热张力所导致)而提出的是，在轴承圈轴肩与凸缘之间形成一开放空间(Freiraum)，该开放空间被设计成，使得凸缘被构造成在其整个高度H上是独立的(freistehen)。通过根据本发明的独立的凸缘有可能实现的是，该独立的凸缘在感应淬火时能够发生热膨胀，由此防止形成龟裂。此处，开放空间优选构造成凹槽，选择其深度T使得凸缘被构造成在其整个高度H上是独立的。此处，将具有以下特征的凸缘定义为独立的凸缘，即在其位于背离滚道的凸缘侧面上所具有的高度至少要与位于朝向滚道面的凸缘侧面上所具有的高度一样大。这些高度是各自垂直于滚道面测量得到的，或者是在远离滚道面一侧上垂直于滚道面的假象延长线测量得到的。

用于实现独立的凸缘的凹槽从原理上能够按照两种不同的方式来实现。其中一种方式是，凹槽能够通过位于轴承圈轴肩与凸缘之间的圆形螺母来实现。因此，有可能将轴承圈轴肩的圆柱形外周面的半径R1确定为与滚道面的半径无关。此处，轴承圈轴肩的半径R1能够等于或者甚至是大于滚道面在其直径最小处相对于旋转轴的半径。另一种方式是，用于实现根据本发明的独立的凸缘的凹槽还可通过选择轴承圈轴肩的圆柱形外周面的直径R1使得其基本上小于或者等于在独立的凸缘的位于背离滚道面一侧上的根部位置处的半径R2来实现。因此，凹槽在轴承圈轴肩的整个纬度上延伸。由此实现了独立的凸缘，而无需在轴承圈轴肩与凸缘之间设置额外的螺母。将限制滚道面的圆周凸缘定义为独立的凸缘，其在背离滚道面一侧所具有的高度至少与其在朝向滚道面一侧的凸缘高度H一样大。高度在此处分别是垂直于滚道面测量得到的，或者是从滚道面的假象延长线直到凸缘相对于滚道面平面的最高点测量得到的。平行于滚道面测量的凸缘的宽度，其在此处是基本上恒定的，但也能够随着高度增加而减小。

在作为螺母的凹槽的设计方式中，凹槽不仅仅是形成为压力平衡槽(Freistich)，而是优选地延伸到明显位于滚道面和轴承圈轴肩以下的区域中，从而使得轴承圈轴肩具有到轴承圈的旋转轴的第一径向距离，并且凹槽具有一深度位置，该深度位置具有到旋转轴的第二径向距离，其中在第一径向距离与第二径向距离之间的差大于凸缘的高度H。因此，在将轴承圈构造为轴承内圈的情况下，第二径向距离小于第一径向距离，而在将轴承圈构造为轴承外圈的情况下，第二径向距离大于第一径向距离。此外还有利的是，垂直于滚道面从凹槽的最深位置直至凸缘的最大高度H测量得到的深度T大于高度H的1.5倍，优选为大于高度H的两倍。可选择地，提出一种特别有利的螺母设计，即螺母的最深位置位于滚道面的一平行线上，该平行线的位置比滚道的边缘层硬化深度更深。此处，将边缘层硬化深度定义为，在滚道面表面以下的这一深度处的硬度仍具有滚道面表面80％的硬度。由此有可能实现凸缘的特别好的热膨胀。

根据另一个优选的实施例，凹槽基本上垂直于轴承圈的滚道面延伸。由此，能够特别有效地降低在使用感应方法时产生的热张力，这是因为凹槽使得能够在轴承圈轴肩的方向上发生凸缘的热膨胀。

在另一个有利的实施例中，凹槽具有被形成为彼此基本平行的第一凹槽壁和第二凹槽壁。由此允许以简单的方法，例如借助于车削，将凹槽加入到轴承圈中。一般来说，该第一凹槽壁和第二凹槽壁也可被形成为彼此不平行，而是具有例如锥形形状。

根据另一个有利的实施例，凹槽构造成完整的螺母。由此允许以简单的方法将凹槽加入到轴承圈中。

可选择地或额外地，如前所述，除了保持凸缘之外，还能够在轴承圈上设置引导凸缘。代替保持凸缘或者除保持凸缘之外，引导凸缘也可如上所述被构造成是独立的。由此能够使用仅仅硬化轴承圈的滚道面的感应器。

在一个特别有利的实施例中提出的是，将轴承圈构造成圆锥滚子轴承的内圈，使得凸缘为保持凸缘，并且轴承圈轴肩与滚道面形成介于100度与150度之间的角度，此处特别有利的是，滚道面与轴承圈轴肩形成介于130度与140度之间的角度。如前面所实现的，材料在轴承圈的截面上的分布越不对称，则独立的保持凸缘就越有利。

根据一个最有利的实施例提出的是，轴承圈具有另一个凸缘，其构造成用于圆锥滚子的引导凸缘并且轴承圈的滚道面与引导凸缘具有被感应淬火的表面。由此实现的是，仅仅在滚动轴承工作时与滚动体直接接触的轴承圈区域具有被感应淬火的表面。优选地，轴承圈轴肩未被感应淬火。保持凸缘也有可能能够在处理条件下被连带着感应淬火。

本发明的另一方面涉及具有至少两个轴承圈的圆锥滚子轴承，其中轴承圈构造为内圈并且以端面抵靠其轴承圈轴肩。由此能够特别有利地实现呈O形布置的双行轴承排布，其中在轴承圈轴肩的纬度上能够确定两行滚动体的距离。

其它的优点和有利的实施方式在从属权利要求、说明书和附图中给出。其中，对说明书中的以及附图中的特征的组合纯粹是示例性的，并且对于本领域中的技术人员而言很明显的是这些特征并不强制必须按照给出的组合存在，而是能够将单个的或其它的特征彼此组合，而不会超出本发明的范围。

在下文中，将根据在附图中示出的实施例来详细地描述本发明的原理。其中，这些实施例是纯粹示例性的并且不应限制本发明的范围。其特别适用于组合实现的特征，并且其在本发明的范围中也能够实现为单独的特征。本申请的保护范围仅通过所附权利要求来限定。

在附图中示出的是：

图1为通过根据本发明的第一实施方式的轴承圈的示意性截面图。

图2为通过根据本发明的第二实施方式的轴承圈的示意性截面图。

在下文中，相同的或相同类型的元件用相同的附图标记来标识。

图1示出了根据本发明的轴承圈2的示意性截面视图，该轴承圈2具有滚道面4，在该滚道面4上能够布置滚动体(未示出)。此外，轴承圈2具有引导凸缘10和过渡到轴承圈轴肩6的保持凸缘8，其中特别地，保持凸缘8比轴承圈2的滚道面4高出H高度。其中，轴承圈轴肩6与保持凸缘8是轴承圈2无需硬化的边缘区域，而滚道面4和引导凸缘10优选要被感应淬火。

如图1进一步示出的，保持凸缘8被构造成是独立的，并且在轴肩6与保持凸缘8之间具有开放空间11，该开放空间11在此处优选被构造为凹槽12，其被构造为完整的螺母并具有深度T和宽度B。其中，凹槽12的深度T是依据垂直于滚道面从最大高度H直至凹槽12的最深位置来确定的，并且如图1所示，其尺寸被确定为延伸到明显位于滚道面4和轴承圈轴肩6以下的区域中。其中特别优选的是，选择深度T使得其大约为高度H的两倍。由于通过以上方式产生的独立设计方式，保持凸缘8能够在使用感应方法期间发生热膨胀，从而使得在该区域中的张力能够被降低并且能够避免形成龟裂。因此有可能将滚道面4和/或引导凸缘10感应淬火，并且利用通过感应方法实现的优点。

图1进一步示出的是，轴承圈轴肩6具有第一径向距离R1，并且凹槽12具有到轴承圈2的旋转轴D的第二径向距离R2，其中优选地，在第一径向距离R1与第二径向距离R2之间的差X大于保持凸缘8的高度H，从而使得能够实现特别消除对保持凸缘的膨胀限制，并由此能够实现特别有效的热膨胀。

图1进一步示出的是，凹槽12基本上垂直于轴承圈2的滚道面4延伸。由此还能够特别有效地降低在使用感应方法时产生的张力。

如图1中进一步示出的，凹槽12具有基本上被构造成彼此平行的第一凹槽壁14和第二凹槽壁16。由此允许以简单的方法，例如借助于车削，将凹槽加入轴承圈2中。然而一般来说，凹槽壁14、16也有可能彼此形成例如锥形。

可选择地或额外地，代替保持凸缘8，引导凸缘10也可具有上面实现的特征。由此能够使用仅仅硬化轴承圈2的滚道面4的感应器。

总的来说，由于在轴承圈轴肩与凸缘(特别是保持凸缘)之间形成凹槽，提供一种用于滚动轴承的轴承圈，其具有相对于轴承圈轴肩独立的凸缘。由此，有可能在使用感应方法期间发生凸缘的热膨胀，从而使得能够降低在该区域中的张力，以及避免由张力所导致的形成龟裂。

在图2中示出了通过另一个根据本发明的轴承圈2的示意性截面图。此处，在图1和图2中的轴承圈的相同部分使用同一附图标记来标识。图2的轴承圈在轴肩6与保持凸缘8之间具有开放空间11，该开放空间11在此处被构造成在轴承圈轴肩的整个纬度上延伸的凹槽。在图2中，选择凹槽的深度T，使得其大约等于保持凸缘8的高度H。由于通过以上方式产生的独立设计方式，保持凸缘8能够在使用感应方法期间发生热膨胀，从而使得在该区域中的张力能够被降低并且能够避免形成龟裂。因此有可能将滚道面4和/或引导凸缘10感应淬火，并且利用通过感应方法实现的优点。

在图2中，轴承圈轴肩6具有第一径向距离R1，并且凹槽12具有到轴承圈2的旋转轴D的第二径向距离R2，其中与图1的区别在于，这两个距离R1和R2是相同的，从而使得不需要在轴承圈轴肩6与保持凸缘8之间额外的螺母。可选择地或额外地，在保持凸缘8的根部处，在一侧或两侧上设置退刀槽(Einstich)，由此从滚道到保持凸缘8的过渡区域和/或从轴承圈轴肩6到保持凸缘8的过渡区域能够被形成为是无张力的。在这种情况下，距离R1与R2之差为退刀槽的深度，但其相对于高度H是可忽略不计的。

虽然在图1中，形成为圆柱形的轴承圈轴肩6具有半径R1，其大小基本上与滚道面4的最小半径相等，但是在图2中，轴承圈的轴承圈轴肩的半径R1可小于滚道面4的最小半径。

在两个附图，即图1和图2中，保持凸缘8通过开放空间11被构造成为在其整个高度H上独立的保持凸缘。根据本发明，轴承圈轴肩6不被硬化，而滚道面4和引导凸缘10的受到压力的表面被感应淬火。通过对滚道面4的感应淬火处理，在从滚道面4到保持凸缘8的过渡区域中，能够有目的地使保持凸缘8被至少部分地连带着感应淬火，以便在整个区域上均匀地形成滚道面4的边缘层硬化。因此，能够在保持凸缘8的与滚道面4相对的一侧上得到从被感应淬火的表面到未被感应淬火的表面的过渡区域。

附图标记列表

2 轴承圈

4 滚道面

6 轴承圈轴肩

8 保持凸缘

10 引导凸缘

12 凹槽

11 开放空间

14、16 凹槽壁

T 凹槽的深度

H 保持凸缘的高度

D 旋转轴

R1、R2 径向距离

X 径向距离之间的差异

B 轴承圈轴肩-凸缘的距离