DE102008013285A1 - Bauelement einer Wälzlagerung - Google Patents

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Abstract

Ein Bauelement einer Wälzlagerung, das im Kontakt mit wenigstens einem Wälzkörper vorgesehen ist, umfasst ein Metall, wobei das Metall eine Kornstruktur aufweist und eine überwiegende Mehrzahl der Körner gemäß einer vorgebbaren Ebene im Raum sich plättchenartig erstreckend ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauelement einer Wälzlagerung, das in Kontakt mit wenigstens einem Wälzkörper vorgesehen ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind Wälzlager bekannt, wobei die überwiegende Mehrzahl von Wälzlagern aus einem Innenring und einem Außenring, sowie dazwischen gegebenenfalls in einem Käfig angeordneten Wälzkörpern bestehen. Falls bei einem der Ringe aus Wälzlagerstahl beispielsweise ein radial auskragender rohrartiger Fortsatz vorgesehen sein soll, so kann bei geforderter Materialeinheitlichkeit und Einstückigkeit von Fortsatz und eigentlichem Ring der Fortsatz durch ein Herausschmieden des Fortsatzes aus einem ringförmigen Grundkörper erzeugt sein, was vergleichsweise aufwändig ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dabei, ein verbessertes Bauelement einer Wälzlagerung zu schaffen, so dass unter anderem auch vergleichsweise komplexe, von der Rotationssymmetrie abweichende Strukturen einfach und damit auch kostengünstig herstellbar sind.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Gemäß Anspruch 1 umfasst ein Bauelement einer Wälzlagerung, das im Kontakt mit wenigstens einem Wälzkörper vorgesehen ist, ein Metall, wobei das Metall eine Kornstruktur aufweist und eine überwiegende Mehrzahl der Körner gemäß einer vorgebbaren Ebene im Raum sich plättchenartig erstreckend ausgebildet ist.
  • Dabei kann die Korneigenschaft, dass eine überwiegende Mehrzahl der Körner gemäß einer vorgebbaren Ebene im Raum sich plättchenartig erstreckend ausgebildet ist, auch wie folgt dadurch beschrieben werden, dass die Kornstruktur einen schichtartigen Aufbau aufweist und eine überwiegende Mehrzahl der Körner entlang einer gemeinsamen Raumachse länglich ausgebildet ist.
  • Die vorausgehende Kornstruktur wird dabei mit besonderem Vorteil durch ein Strahlschmelzverfahren, beispielsweise ein Laserstrahlschmelzverfahren erzeugt, was auch unter dem Begriff Selective Laser Melting bekannt ist. Grundlegend bei diesen Verfahren ist dabei, dass das herzustellende Bauelement Schicht für Schicht aus einem zu verschmelzenden Pulver aufgebaut wird. Gegenüber bekannten Lasersinterverfahren unterscheiden sich aber die Strahlschmelzverfahren dadurch, dass sozusagen durch das Aufschmelzen der Pulvers weit höhere Dichten und weitaus geringere Porositäten als beim Lasersintern erzielbar sind, so dass sich die Strahlschmelzverfahren gemäß einer Erkenntnis der Erfindung sehr viel besser zum Erzeugen von insbesondere wälzbeanspruchten Bauelementen eignen als die Lasersinterverfahren. Dabei entsteht durch besagtes Verfahren ein einheitliches, homogenes, materialfaserverlauffreies Gefüge.
  • Für Abrollflächenelemente von Wälzlagerungen kommt dabei Stahlpulver mit einem geeigneten Kohlenstoffanteil, beispielsweise 50CrMo4 oder auch der allgemeine Stahl Böhler S390 in Frage. Bei den Nichtstahlmaterialien kann beispielsweise auf den Werkstoff TiAl6V4 zurückgegriffen werden.
  • Bei Herstellung eines Bauelements mit dem besagten Verfahren ergeben sich folgende Vorteile: Auch nicht rotationssymmetrische Bauelemente, wie auch komplexe Geometrien, sind damit vergleichsweise einfach und unaufwändig herstellbar. Auch nicht linear verlaufende, insbesondere bogenartige Höhlungen, wie auch fachwerk- oder wabenartige Strukturen sind erzeugbar.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Bauelement als ein Außenring eines Wälzlagers ausgebildet sein, von dessen Außenmantel beispielsweise zwei zueinander im Wesentlichen parallele rohrartige Fortsätze vorspringen. Dabei sind die Höhlungen der beiden Fortsätze mit einer ringartig im Inneren des Außenrings umlaufenden Höhlung verbunden, wobei die ringartige Höhlung mit radial nach innen hin den Außenring durchdringenden Öffnungen ausgebildet ist. Die beiden Fortsätze erlauben dabei ein Zu- und Abführen eines Kühl- und/oder Schmiermittels. Mit konventioneller Technik ist ein derartiges Bauelement mit derartigen Höhlungen, die von der Öffnung der Höhlung aus gesehen wenigstens einen Hinterschnitt aufweisen bzw. bogen- oder ringförmig ausgebildet sind, nicht einstückig und gleichzeitig materialeinheitlich herstellbar.
  • In anderen Ausführungsformen ist das vorausgehend für einen Außenring eines Wälzlagers Beschriebene natürlich auch auf ein inneres Laufbahnelement einer Wälzlagerung und/oder auf ein wenigstens in Teilbereichen nicht ringartig ausgebildetes äußeres Laufbahnelement entsprechend anwendbar.
  • In einer anderen Ausführungsform ist ein Laufbahnelement eines Wälzlagers aus zwei unterschiedlichen Metallen ausgebildet. Dabei ist beispielsweise wenigstens ein Großteil des Abrollflächenbereichs für die Wälzkörper aus einem, den Abrollkräften hinreichend widerstehenden Metall, beispielsweise einem Wälzlagerstahl ausgebildet. Ein anderer Bereich ist beispielsweise von axial oder radial außen wenigstens in die Nähe des Laufbahnbereichs geführt oder diesen teilweise ausbildend gestaltet und aus einem gut wärmeleitfähigen Metall, beispielsweise Kupfer oder Messing – aber auch Natrium ist möglich, wenn es vom anderen Metall beispielsweise vollständig umschlossen ist – ausgebildet, so dass eine gute Wärmeabfuhr aus dem Wälzkörperabrollbereich nach außen hin gegeben ist.
  • In einer anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich, mit dem besagten Verfahren Wälzlagerkäfige beispielsweise aus Titan oder Aluminium auszubilden. Dabei sind beispielsweise für die Käfigseitenringe eines Rollenlagers auch fachwerk- oder wabenartige Strukturen einfach ausbildbar, womit mit Vorteil bei minimalem Käfiggewicht maximale Festigkeiten der Käfigseitenringe erzielbar sind. In anderen Ausführungen kann der Käfigseitenring aus den gleichen oder ähnlichen Beweggründen auch als Hohlkörper ausgebildet sein. Entsprechendes gilt natürlich auch für die Käfigstege.

Claims (16)

  1. Bauelement einer Wälzlagerung, das im Kontakt mit wenigstens einem Wälzkörper vorgesehen ist, wobei das Bauelement wenigstens ein Metall umfasst, das Metall eine Kornstruktur aufweist und eine überwiegende Mehrzahl der Körner gemäß einer vorgebbaren Ebene im Raum sich plättchenartig erstreckend ausgebildet ist.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei eine Dicke des Plättchens in etwa zwischen 10 und 100 μm beträgt.
  3. Bauelement nach Anspruch 2, wobei eine Erstreckung des Plättchens in den Richtungen senkrecht zur Dicke um ein Vielfaches größer ist.
  4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bauelement durch ein Stahlschmelzverfahren eines Pulvers des Metalls erzeugt ist.
  5. Bauelement nach Anspruch 4, wobei das Stahlschmelzverfahren einen Laser- oder Elektronenstrahl umfasst.
  6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bauelement einstückig und mit wenigstens einer Höhlung ausgebildet ist, die von der Öffnung der Höhlung aus gesehen wenigstens einen Hinterschnitt aufweist.
  7. Bauelement nach Anspruch 6, wobei die Höhlung wenigstens in Teilbereichen bogen- oder ringförmig ausgebildet ist.
  8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bauelement wenigstens in einem Teilbereich fachwerk- oder wabenartig ausgebildet ist.
  9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Metall einen Stahl, insbesondere einen Wälzlagerstahl, Edelstahl, Titan, Aluminium, Messing und/oder eine Legierung davon umfasst.
  10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bauelement ein erstes Metall und ein davon unterschiedliches zweites Metall umfasst.
  11. Bauelement nach Anspruch 10, wobei die unterschiedlichen Metalle für das Erfüllen voneinander unterschiedlicher Funktionen entsprechend angeordnet sind.
  12. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eines der Metalle gegenüber dem anderen eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  13. Bauelement nach Anspruch 12, wobei das Metall mit der höheren Wärmeleitfähigkeit Kupfer und/oder Natrium umfasst.
  14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Bauelement wenigstens einen abstehenden Fortsatz umfasst.
  15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Bauelement ein Abrollflächenelement, auf dem Wälzkörper zum unmittelbaren Abrollen vorgesehen sind oder einen Käfig für Wälzkörper umfasst.
  16. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Bauelement einstückig ausgebildet ist.
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