DE102008060761A1

DE102008060761A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102008060761A1
Application number: DE102008060761A
Authority: DE
Inventors: Ernst Ammon; Wolfgang Fugel; Ernst Röckelein
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-10
Also published as: WO2010063819A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit Wälzflächen und Wälzkörpern, bei dem in wenigstens einer Wälzfläche oder wenigstens in den Oberflächen der Wälzkörper unregelmäßig angeordnete Vertiefungen willkürlich durch Strahlen mit Festkörperteilchen eingebracht sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit Wälzflächen und Wälzkörpern, wobei in wenigstens einer Wälzfläche oder wenigstens in den Oberflächen der Wälzkörper unregelmäßig angeordnete Vertiefungen willkürlich eingebracht sind, um die Bildung eines Schmierfilms, der die Lebensdauer des Wälzlagers erhöht, zu begünstigen.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Wälzlager ist in der DE 40 37 734 A1 beschrieben. Bei diesem Wälzlager weist wenigstens eine Wälzfläche oder wenigstens die Oberfläche der Wälzkörper eine maximale Rauhtiefe R_max von 0,6 μm bis 2,5 μm auf und besitzt sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung Vertiefungen sowie eine Schiefe R_sk des Oberflächenprofils von nicht mehr als –1,6, wobei die Vertiefungen eine mittlere Fläche von 35 μm² bis 150 μm² aufweisen, Vertiefungen mit einem äquivalenten Durchmesser von weniger als 3 μm jedoch un berücksichtigt bleiben und das Verhältnis RMS(L)/RMS(C) des quadratischen Mittenrauhwertes RMS(L), gemessen in Längsrichtung, zu einem quadratischen Mittenrauhwert RMS(C), gemessen in Umfangsrichtung, im Bereich von 0,7 bis 1,0 liegt und die Flächen der Vertiefung 10% bis 40% der Wälzfläche bilden. Die mit einer solchen Rauhigkeit versehende Wälzfläche kann durch ein besonderes Trommeln oder Abziehen hergestellt werden.
Aus den Versuchsergebnissen, die in der DE 40 37 734 A1 angegeben sind, ergibt sich, dass das Verhältnis der nutzbaren Lebensdauer (L₁₀) zu der errechneten Lebensdauer (L_h) größer als der Wert 4 sein kann, dass also die Ausnehmungen wirkungsvoll für eine gute Schmierung und damit eine längere Lebensdauer sorgen. Nachteilig ist bei diesem Wälzlager, dass die Herstellkosten durch das Aufbringen der Vertiefungen durch Trommeln oder Abziehen hoch sind und die Schiefe R_sk des Oberflächenprofils oder Unsymmetrie des Oberflächenprofils nur einseitig begrenzt ist.
Diese Herstellkosten liegen höher als die Herstellkosten beim Standardablauf: Stanzen bzw. Tiefziehen oder mechanisches Bearbeiten – Härten – Anlassen – Gleitschleifen.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager vorzuschlagen, dass eine gegenüber Standardlagern erhöhte Lebensdauer aufweist und kostengünstiger herstellbar ist.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Wälzlager der eingangs erwähnten Art mit Wälzflächen und Wälzkörpern, bei dem in wenigstens einer Wälzfläche oder wenigstens in die Oberflächen der Wälzkörper unregelmäßig angeordnete Vertiefungen willkürlich eingebracht sind, erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Vertiefung durch Strahlen mit Festkörperteilchen eingebracht sind.
Das Strahlen mit Festkörperteilchen zum Einbringen von Vertiefungen, die zur Aufnahme von Öl bestimmt sind, ist in der DE 198 09 367 A1 beschrieben. Hier dient das Einbringen der Vertiefungen dazu, in der Oberfläche von Kolbenlaufbahnen von Brennkraftmaschinen in einem unregelmäßig verteilten Muster Öltaschen zu erzeugen, um so eine bessere Schmierung während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
Ein in der DE 10 2006 030 458 A1 beschriebenes Verfahren dient zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Zahnrades, wobei das Zahnrad auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und einem Strahlprozess mit einem Strahl von Festkörperteilchen ausgesetzt wird, wodurch hohe und über die Lebensdauer stabile Druckeigenspannungen in den Oberflächen von Bereichen des Zahnes erzeugt werden, so dass vermieden wird, dass nach einer bestimmten Einsatzdauer durch eine lokale Überschreitung der Materialsstreckgrenzen wegen der bei Zahnrädern auftretenden hohen Flächenpressung und Gleitgeschwindigkeit unmittelbar unter der Oberfläche Risse gebildet werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei Wälzlagern, deren Wälzflächen mit Vertiefungen durch Strahlen mit Festkörperteilchen versehen sind, eine merkbare Erhöhung der Lebensdauer erreichbar ist, die auf das Einbringen der zur Ölaufnahme dienenden Vertiefungen durch das Strahlen mit Festkörperteilchen und die damit verbundene Oberflächenverfestigung zurückzuführen ist. Des Weiteren ist die Behandlung der Wälzflächen von Wälzlagern durch Strahlen mit Festkörperteilchen kostengünstiger als die Behandlung gemäß der DE 40 37 734 A1 und sogar kostengünstiger als der Standardablauf, bei dem in der letzten Stufe die Wälzflächen durch Gleitschleifen fein bearbeitet werden.
Die Festkörperteilchen für das Strahlen können aus Abrasivmaterial oder aus kugelförmigen Festkörperteilchen, insbesondere Stahlkugeln, bestehen.
Das Strahlen mit den Festkörperteilchen soll so gerichtet sein, dass die Mittenrauhigkeit R_a zwischen 0,15 und 0,25, die Unsymmetrie R_sk zwischen –0,8 und +0,8, die Glättungstiefe R_pk zwischen 0,15 und 0,4 liegen und die Einzelrauhtiefe R_Z1
max nicht größer als 1,3 ist.
Vorzugsweise können die Wälzflächen und die Oberflächen der Wälzkörper mit den Vertiefungen versehen sein, wobei die Wälzflächen durch gezogene und/oder gestanzte Blechteile gebildet sein können.
Die Erfindung ist nicht auf Wälzlager mit gezogenen und/oder gestanzten Blechteilen, die insbesondere für Nadellager eingesetzt werden, beschränkt, sondern lässt sich mit Vorteil auch auf übliche Wälzlager, d. h. Rillenkugellager oder Zylinderrollenlager usw. anwenden, wobei die die Wälzflächen aufweisenden Bauteile und die Wälzkörper mit den Schritten: mechanische Bearbeitung oder Stanzen bzw. Tiefziehen, Härten, Anlassen, und Strahlen mit Festkörperteilchen hergestellt sind.
Die Kombination der vorstehend erwähnten Kenngrößen führt zu einem definierten Einlaufverhalten des Lagers, bei dem sich eine Oberfläche einstellt, die besonders verschleißfest ist. Das definierte Einlaufverhalten führt dazu, dass sich beim Einlaufen eine Oberfläche bildet, die einen definierten Traganteil aufweist, der sich bis zum Ausfall nicht mehr verändert.
Diese Struktur lässt sich über die genannten Kenngrößen eindeutig beschreiben und kann beispielsweise durch Oberflächenkennwerte in eine Konstruktionszeichnung eingetragen werden.
Die Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise sowohl für Radial- als auch für Axiallager und Kombinationen von Radial- und Axiallagern verwenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4037734 A1 [0002, 0003, 0009]
- DE 19809367 A1 [0007]
- DE 102006030458 A1 [0008]

Claims

Wälzlager mit Wälzflächen und Wälzkörpern, bei dem in wenigstens einer Wälzfläche oder wenigstens in den Oberflächen der Wälzkörper unregelmäßig angeordnete Vertiefungen willkürlich eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch Strahlen mit Festkörperteilchen eingebracht sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch Strahlen mit Abrasivmaterial eingebracht sind.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch Strahlen mit kugelförmigen Festkörperteilchen eingebracht sind.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen durch Strahlen mit Stahlkugeln eingebracht sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenrauhigkeit R_a zwischen 0,15 und 0,25, die Unsymmetrie R_sk zwischen –0,8 und +0,8, die Glättungstiefe R_pk zwischen 0,15 und 0,4 liegen sowie die Einzelrauhtiefe R_{Z1 max} nicht größer als 1,3 ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzflächen und die Oberflächen der Wälzkörper mit den Vertiefungen versehen sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzflächen durch gezogene und/oder gestanzte Blechteile gebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wälzflächen aufweisenden Bauteile und die Wälzkörper mit folgenden Schritten hergestellt sind: – Mechanische Bearbeitung oder Stanzen und/oder Tiefziehen, – Härten, – Anlassen, – Strahlen mit Festkörperteilchen.