由低碳钢制成的轴承单元制造技术

一种轴承单元(10)，具有：静止的径向外圈(31)，设置有滚道(31')；径向内圈(33)，能够绕着轴承单元(10)的中心旋转轴线(X)旋转并设置有滚道(33')；成列的滚动元件(32)，介于径向外圈(31)与径向内圈(33)之间；至少一个密封装置(35)，通过干涉安装在径向外圈(31)上并与径向内圈(33)滑动接触，其中，径向外圈(31)和径向内圈(33)两者均由碳的最小重量百分比等于0.42％的低碳钢制成，并且径向外圈(31)的沿着滚道(31')定位的中心部分(31a)和径向内圈(33)的沿着滚道(33')定位的中心部分(33a)是通过感应淬火进行热处理的。通过感应淬火进行热处理的。通过感应淬火进行热处理的。

【技术实现步骤摘要】
由低碳钢制成的轴承单元


[0001]本专利技术涉及一种由通过感应淬火(/感应硬化)(induction hardening)而局部淬火的低碳钢制成的轴承单元。这种轴承单元由于其生产简单且便宜而适用于制造工业，特别地适用于农业工业(agricultural industry)。
[0002]特别地，根据本专利技术的轴承单元设置有均由低碳钢制成的径向内圈和径向外圈。特定的感应淬火热处理与轴承单元的两个圈组合。

技术介绍

[0003]设置有滚动元件的轴承单元和用于将所述单元紧固在旋转轴上的系统是已知的。
[0004]轴承单元用于允许组件或组相对于另一组件或组的相对运动。轴承单元通常具有固定到第一组件(例如，旋转轴)的第一组件(例如，径向内圈)以及固定到第二组件(例如，静止座(/壳体)(housing))的第二组件(例如，径向外圈)。通常，如在上述示例中，径向内圈是可旋转的，而径向外圈是静止的，但是在许多应用中，外部元件旋转并且内部元件是静止的。在任何情况下，在滚动轴承单元中，一个圈相对于另一个圈的旋转由多个滚动元件所允许，所述多个滚动元件位于组件的圆柱形表面与第二组件的圆柱形表面之间，通常称为滚道。滚动元件可以是球、圆柱形滚子(/圆柱滚子)或圆锥形滚子(/圆锥滚子)、滚针滚子(needle rollers)或类似的滚动元件。
[0005]还已知的是设置有用于将径向内圈固定到旋转轴的紧固元件(通常是螺丝)的轴承单元。
[0006]通常，用于已知类型的轴承单元的材料是具有高碳含量的钢，例如称为100Cr6钢的钢。使用这种材料，与完全淬火热处理组合，可以容易地获得轴承单元的正确运行所必需的硬度水平(通常为58HRC至62HRC)。特别地，必须承受由滚动元件传递的载荷的滚道需要高硬度。事实上，轴承单元的圈与滚动元件(球、滚子等)之间的赫兹接触需要足够硬化的表面，使得它们不会产生变形以及随之发生的振动和噪声。使用高质量材料(诸如，100Cr6钢)以及随后的完全淬火热处理导致轴承单元的生产成本相对较高。
[0007]因此，需要限定一种由不同材料制成的轴承单元，轴承单元从机械的角度来看是可靠的，确保轴承单元的所需性能特征，不会引起过多的噪声和/或振动，并且从成本的角度来看是可持续的(sustainable)。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种由具有低碳含量的新型材料(例如，C45钢或C48钢)制成的轴承单元，轴承单元可以应用于径向外圈和径向内圈两者。在任何情况下，新型材料必须具有不低于0.42％的百分比碳含量，并且必须与感应淬火热处理组合，所述感应淬火热处理是在轴承单元的沿着滚道定位的圈的部分上进行的。以这种方式，轴承单元将没有上述缺点，特别是，在产品和制造周期两者的方面将更加经济。
[0009]优选的是，感应淬火热处理必须确保从相应的滚道的表面开始的、针对径向内圈
treatment)。以这种方式，仅在轴承单元的正确运行所需的区域中获得正确的硬度。特别地，滚道上和滚道下面的圈的一部分中所确保的硬度必须在55HRC和62HRC之间。
[0027]为了使感应淬火处理有效地实现确保分别在径向外圈31的滚道31'和径向内圈33的滚道33'的区域中的必要表面硬度的目标，有利的是，通过指定径向内圈33的不同区域中的一些几何参数和硬度来执行热处理。
[0028]更特别地，径向外圈31的沿着滚道31'定位并且具有经受感应淬火热处理的轴向长度T的中心部分31a必须确保在滚动元件32的直径SΦ的10％与20％之间的深度SEmin上的在55HRC与62HRC之间的硬度。
[0029]类似地，径向内圈33的沿着滚道33'定位并且具有经受感应淬火热处理的轴向长度R的中心部分33a必须确保在滚动元件32的直径SΦ的10％与20％之间的深度SImin上的在55HRC与62HRC之间的硬度。
[0030]有利的是，径向外圈31的中心部分31a的轴向长度T和径向内圈33的中心部分33a的轴向长度R相同。
[0031]优选的是，关于径向内圈33，可以识别在中心部分33a的外围(/外周)(peripheral)并且位于中心部分33a的相对侧的第二部分33b。这些部分与密封装置35相对地定位，并且它们还需要(也在55HRC和62HRC之间的)高硬度，从而避免由密封装置35的唇的滑动接触而引起的磨损。必须保证这种硬度值的这些第二部分的深度等于至少0.1mm。这些第二部分33b的轴向长度L必须等于
[0032]L＝(Kmin
‑
R)/2，其中，Kmin＝K1+1mm
[0033]其中，除了已知的符号之外：
[0034]Kmin是径向内圈33的中心部分33a和第二部分33b的总轴向长度，
[0035]K1是径向外圈31的轴向长度。
[0036]最后，仍然参考径向内圈33，在第二部分33b的外围并且位于第二部分33b的相对侧的部分可以被限定为第三部分或端部33c。在这些第三部分中，特别是在径向外表面上，必须确保50HRC和62HRC之间的硬度。
[0037]总之，下面示出了显示以上述不同部分所需的HRC表示的硬度值的表。
[0038]表1
[0039][0040]对于相同的性能特征，所描述的解决方案的主要优点在于与已知钢(例如，100Cr6钢)的成本相比降低了钢的成本。此外，利用所示出的解决方案，还可以实现生产成本的节省，特别地与感应淬火热处理相关的成本的节省，利用必须经历淬火的表面区域仅限于滚
道，在滚道处(如果必要，也在与密封装置发生滑动接触的区域中)滚动元件与轴承单元的圈接触。因此，就上述两个方面而言，降低了整个轴承单元的成本，使得轴承单元在市场上更加具有竞争力。
[0041]除了如上所述的本专利技术的实施方式之外，应当理解的是，存在许多另外的变型。还必须理解的是，所述实施方式仅是示例，并且既不限制本专利技术的范围，也不限制其应用，也不限制其可能的构造。相反，尽管上面提供的描述使得本领域技术人员能够至少在其构造的示例中的一个中实现本专利技术，但是必须理解的是，所描述的组件的许多变型是可行的，而不脱离如所附权利要求中限定的、字面上解释的和/或根据其法律等同物解释的本专利技术的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承单元(10)，包括：
‑
径向外圈(31)，静止并且设置有滚道(31')，
‑
径向内圈(33)，能够绕着所述轴承单元(10)的中心旋转轴线(X)旋转并且设置有滚道(33')，
‑
成列的滚动元件(32)，介于所述径向外圈(31)与所述径向内圈(33)之间，
‑
至少一个密封装置(35)，通过干涉安装在所述径向外圈(31)上并与所述径向内圈(33)滑动接触，所述轴承单元(10)的特征在于：
‑
所述径向外圈(31)和所述径向内圈(33)两者均由碳的最小重量百分比等于0.42％的低碳钢制成，并且特征在于
‑
所述径向外圈(31)的沿着所述滚道(31')定位的中心部分(31a)和所述径向内圈(33)的沿着所述滚道(33')定位的中心部分(33a)是通过感应淬火进行热处理的。2.根据权利要求1所述的轴承单元(10)，其特征在于，所述低碳钢是碳的重量百分比在0.42％
‑
0.45％的范围内的C45钢。3.根据权利要求1所述的轴承单元(10)，其特征在于，所述低碳钢是碳的重量百分比在0.45％
‑
0.52％的范围内的C48钢。4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承单元(10)，其特征在于，所述径向外圈(31)的中心部分(31a)在所述滚动元件(32)的直径(SΦ)的10％与20％之间的深度(SEmi...

【专利技术属性】
技术研发人员：福斯托，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：