DE102013202819A1

DE102013202819A1 - Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers und Gleitlager

Info

Publication number: DE102013202819A1
Application number: DE201310202819
Authority: DE
Inventors: Arash Arvand; Marc Demmler
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: DE102013202819B4

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers (100), das einen Innenring (130) und einen Außenring (140) umfasst, wobei der Innenring (130) und der Außenring (140) jeweils wenigstens eine Gleitfläche (260) aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der Innenring (130) und der Außenring (140) vermittelt über die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Außenrings (140) relativ zueinander bewegbar sind, umfasst ein Bereitstellen wenigstens eines Rohlings aus einem Ausgangsmaterial für den Innenring und den Außenring, ein Wärmebehandeln des wenigstens einen Rohlings, ein Schleifen des wenigstens einen Rohlings, um die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings und die wenigstens eine Gleitfläche des Außenrings in einer Vorstufe zu bilden, und ein Zusammensetzen des Innenrings und des Außenrings, um das Gleitlager zu erhalten. Hierdurch kann gegebenenfalls ein verringerter Nachschmierbedarf erzielbar sein.

Description

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers und ein Gleitlager. Bei einem solchen Gleitlager kann es sich beispielsweise um einen Gelenklager, also beispielsweise um ein radiales Gelenklager oder auch einen Gelenkkopf handeln.
Gleitlager werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt, bei denen einzelne Bauteile, Baugruppen oder Komponenten sich bezüglich anderer Bauteile, Komponenten oder Systeme bewegen. Gleitlager können so eine entsprechende relative Bewegung der betreffenden Komponenten zueinander ermöglichen. So kann beispielsweise mithilfe eines Gleitlagers eine Rotation oder auch eine Oszillation um beispielsweise eine Achse, eine lineare Bewegung entlang beispielsweise einer Bewegungsrichtung und/oder eine Verschwenkung der betreffenden Bauteile zueinander ermöglicht werden. Bezüglich dieser oder diesen Bewegungen ermöglicht so das Gleitlager eine vergleichsweise reibungsarme Bewegung derselben.
In Bezug auf andere Bewegungsarten und/oder Bewegungsrichtungen kann das Gleitlager hingegen eine führende Wirkung haben. So kann das Gleitlager beispielsweise bei einer Bewegung, bezüglich derer es gerade keine Relativbewegung der mit ihm gekoppelten Komponenten erlaubt, eine Kraft oder einen Moment von der einen auf die andere Komponente übertragen. Hierdurch kann so beispielsweise eine Kraft oder ein Moment über das Gleitlager hinweg transferiert und somit die eine Komponente bezüglich der anderen geführt werden.
Ein Beispiel hierfür stellen Gelenklager, beispielsweise radiale Gelenklager und Gelenkköpfe dar. Diese werden in einem breiten Anwendungsgebiet eingesetzt. Die sogenannten radialen Stahl/Stahl-Gelenklager erfordern häufig eine regelmäßige Nachschmierung, um ein vorbestimmtes Lebenszeitniveau zu erreichen. Dieses wird häufig auch als nominelle Lebensdauer (engl. Basic Rating Life) bezeichnet, die auch kalkulierte oder berechnete Lebensdauer (CalLife) genannt wird.
Der Einsatz entsprechender radialer Gelenklager, Gelenkköpfe oder andere Gleitlager kann aber gerade durch die häufig auftretende Notwendigkeit der Nachschmierung zusätzliche Probleme oder Herausforderungen hinsichtlich Konstruktion, Bau, Wartung und Betrieb aufwerfen. Es besteht daher ein Bedarf daran, ein Gleitlager zu schaffen, welches einen verringerten Bedarf hinsichtlich Nachschmierung aufweist oder gar keine Nachschmierung erfordert. Diesem Bedarf trägt ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers gemäß Patentanspruch 1 oder ein Gleitlager gemäß Patentanspruch 10 Rechnung.
Ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen eines Gleitlagers, das einen Innenring und einen Außenring umfasst, wobei der Innenring und der Außenring jeweils wenigstens eine Gleitfläche aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der Innenring und der Außenring vermittelt über die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings und die wenigstens eine Gleitfläche des Außenrings relativ zueinander bewegbar sind, umfasst ein Bereitstellen wenigstens eines Rohlings aus einem Ausgangsmaterial für den Innenring und den Außenring. Es umfasst ferner ein Wärmebehandeln des wenigstens einen Rohlings. Es kann ferner ein Schleifen des wenigstens einen Rohlings umfassen, um die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings und die wenigstens eine Gleitfläche des Außenrings in einer Vorstufe zu bilden. Ebenso umfasst es ein Kreuzschleifen der wenigstens einen Gleitfläche in der Vorstufe umfassen. Es kann optional ein Phosphatieren der wenigstens einen kreuzgeschliffenen Gleitfläche umfassen. Ein Ausführungsbeispiel umfasst ferner ein Zusammensetzen des Innenrings und des Außenrings, um das Gleitlager zu erhalten, sowie ein Einlaufbehandeln des zusammengesetzten Gleitlagers und/oder des Innenrings und des Außenrings mit einem Öl. Ebenso umfasst es ein Anbringen wenigstens einer Dichtung an das zusammengesetzte Gleitlager, dessen Innenring und Außenring einlaufbehandelt oder das selbst einlaufbehandelt ist, derart, sodass die Dichtung einen Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche des Innenrings und der wenigstens einen Gleitfläche des Außenrings an einer oder parallel zu einer Stirnfläche des Gleitlagers abdichtet. Auch kann es optional ein Einbringen einer Initialbefettung in den Zwischenbereich des Gleitlagers umfassen. Die Stirnfläche des Gleitlagers kann hierbei bezogen auf eine Achse des Innenrings, des Außenrings oder beide Lagerringe axial angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann eine Flächennormale der Stirnfläche parallel zu der Achse des Innenrings, des Außenrings oder beider Lagerringe liegen.
Ein Gleitlager gemäß einem Ausführungsbeispiel weist einen Innenring und einen Außenring auf, wobei der Innenring und der Außenring jeweils wenigstens eine Gleitfläche aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der Innenring und der Außenring vermittelt über die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings und die wenigstens eine Gleitfläche des Außenrings relativ zueinander bewegbar sind. Der Innenring und/oder der Außenring sind wärmebehandelt. Die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings und/oder des Außenrings ist kreuzgeschliffen. Die wenigstens eine Gleitfläche kann darüber hinaus phosphatiert sein. Das Gleitlager ist mit einem Öl einlaufbehandelt. Das Gleitlager weist wenigstens eine Dichtung auf, die ausgebildet ist, um einen Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche des Innenrings und der wenigstens einen Gleitfläche des Außenrings an einer oder parallel zu einer Stirnfläche des Gleitlagers abzudichten. Das Gleitlager kann in dem Zwischenbereich eine Initialbefettung aufweisen.
Ausführungsbeispielen liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass ein Nachschmierungsbedarf eines Gleitlagers dadurch reduziert werden kann, gegebenenfalls sogar vollständig vermieden werden kann, indem die Gleitflächen des Innenrings und/oder des Außenrings durch eine entsprechende Bearbeitung, eine ölige Einlaufbehandlung und/oder eine Initialbefettung so mit einem Schmierstoff versehen werden können, sodass der zuvor genannte Schmierungsbedarf reduziert oder sogar vollständig vermieden werden kann. Hierzu kann es gegebenenfalls ratsam sein, den Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche des Innenrings und der wenigstens einen Gleitfläche des Außenrings an der oder parallel zu der Stirnfläche des Gleitlagers abzudichten, um so ein Austreten der Initialbefettung aus dem Zwischenraum zu reduzieren oder vollständig zu unterbinden.
Hierdurch kann es gegebenenfalls nicht nur möglich sein, einen Nachschmierbedarf des Gleitlagers zu reduzieren, sondern ebenso eine längere Lebensdauer desselben und/oder eine höhere Belastung des Gleitlagers im Sinne einer Flächenpressung zwischen Innenring und Außenring zu ermöglichen.
So kann optional bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Ausgangsmaterial Eisen aufweisen. In einem solchen Fall kann das Wärmebehandeln des wenigstens einen Rohlings ein martensitisches Härten umfassen. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, ein Verschleißverhalten wenigstens eines der Lagerringe, also beispielsweise des Innenrings und/oder des Außenrings, durch eine entsprechende Härtung zu verbessern. Ebenso kann es gegebenenfalls möglich sein, für nachfolgende Behandlungsschritte gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens den Rohling besser vorzubereiten.
Optional kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Ausgangsmaterial einen Stahl, beispielsweise einen Wälzlagerstahl aufweisen. Das martensitische Härten kann hierbei ein Erwärmen des wenigstens einen Rohlings auf eine Austenitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials, ein Austenitisieren und ein Abschrecken umfassen. So kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Austenitisieren beispielsweise ein Halten des Rohlings bei einer Temperatur zwischen etwa 720°C und etwa 1100°C, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 850°C und etwa 870°C, über eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen.
Optional kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Abschrecken ein Abschrecken auf eine Temperatur von etwa 10°C bis etwa 200°C, beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 130°C, umfassen. Dies kann beispielsweise ein Eintauchen in ein Ölbad umfassen oder hierdurch geschehen. So kann es gegebenenfalls möglich sein, durch eine solche Ausführungsform des martensitischen Härtens eine Härtung des wenigstens einen Rohlings mit vergleichsweise technisch einfachen Mitteln zu erzielen. Alternativ oder ergänzend kann es hierdurch ebenfalls gegebenenfalls möglich sein, verschiedene Härtegrade mit einer hohen Reproduzierbarkeit zu erzielen. Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das martensitische Härten ferner ein Nachkühlen nach dem Abschrecken umfassen, bei dem der Rohling beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 0°C bis etwa 30°C, beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 5°C bis etwa 10°C nachgekühlt wird. Dies kann beispielsweise ein Eintauchen in ein Wasserbad umfassen oder durch ein solches erfolgen.
Optional kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das martensitische Härten ferner ein dem Abschrecken nachfolgendes Anlassen umfassen, bei dem der martensitisch gehärtete Rohling bei Temperaturen zwischen etwa 80°C und etwa 520°C, beispielsweise bei Temperaturen zwischen etwa 170°C und etwa 390°C, über eine vorbestimmte Zeitspanne angelassen wird. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, in dem Rohling aufgebaute Spannungen abzubauen und/oder die Härte des oder der betreffenden Lagerringe anzupassen und so gegebenenfalls eine Lebensdauer des Gleitlagers weiter zu verbessern bzw. zu verlängern.
So kann – ergänzend oder alternativ – bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das martensitische Härten gerade derart durchgeführt werden, dass der wärmebehandelte Rohling nach dem martensitischen Härten eine Härte von 50 bis 64 HRC, beispielsweise von 58 bis 62 HRC, in einem Bereich nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweist, indem wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings oder Außenrings gebildet wird. . Die vorgenannten Härtewerte können beispielsweise in dem vollständigen Rohling, jedoch gegebenenfalls auch nur in einem Bereich desselben vorliegen. So kann beispielsweise nur in einem Bereich unterhalb ener Oberfläche des Rohlings vorliegen. Je nach konkreter Implementierung kann dies beispielsweise für eine Tiefe von wenigstens 0,5 mm oder wenigstens 1 mm in einem Bereich der Oberfläche des Rohlings gelten. So kann es beispielsweise möglich sein, durch ein entsprechend durchgeführtes martensitisches Härten, wie dies beispielsweise zuvor erläutert wurde, den Härtegrad des betreffenden Rohlings gerade so einzustellen, wie dies im Rahmen der späteren Anwendung ratsam ist. Hierbei handelt es sich bei den angegebenen Werten häufig um Werte, die im Durchschnitt in dem angegebenen Bereich liegen. Statistische Abweichungen sind daher grundsätzlich möglich, wie diese beispielsweise aufgrund von Prozessvariationen, Materialvariationen hinsichtlich des Ausgangsmaterials oder andere Toleranzen auftreten können. Der vorgenannte Bereich umfasst hierbei das Gebiet, in dem die betreffende Gleitfläche später gebildet wird, vollständig.
Optional kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Ausgangsmaterial Eisen aufweisen. So kann bei einem solchen Verfahren das Wärmebehandeln des wenigstens einen Rohlings ein bainitisches Härten umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, die Werkstoffeigenschaften eines oder beider Lagerringe, also des Außenrings und/oder des Innenrings, durch ein alternatives Härtungsverfahren gezielt an seiner späteren Anwendung anzupassen. Ebenso wie auch alternativ kann es hierdurch ebenso möglich sein, einen gezielten Härteunterschied zwischen den beiden Lagerringen einzustellen, wie dies später noch erläutert werden wird. Ebenso alternativ oder ergänzend kann es auch möglich sein, den oder die Lagerringe durch den Einsatz eines bainitischen Härtens an die nachfolgenden Prozessschritte anzupassen, um deren Resultat gegebenenfalls zu verbessern.
Optional kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Ausgangsmaterial einen Stahl, beispielsweise einen Wälzlagerstahl, aufweisen. Ferner kann in einem solchen Fall das bainitische Härten ein Erwärmen des Rohlings auf eine Austenitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials, ein Austenitisieren, ein Kühlen auf eine Transformationstemperatur oder ein Halten des Rohlings bei einer Bainitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials umfassen. So kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Austenitisieren beispielsweise ein Halten des Rohlings bei einer Temperatur zwischen etwa 720°C und etwa 1100°C, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 850°C und etwa 870°C, über eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen. Alternativ oder ergänzend kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel optional das Kühlen auf die Transformationstemperatur ein Eintauchen des Rohlings in ein Salzbad umfassen. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Halten bei der Bainitisierungstemperatur ein Halten bei einer Temperatur von etwa 150°C bis etwa 300°C, beispielsweise von etwa 220°C bis etwa 235°C, über eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen. Durch den Einsatz eines solchen bainitischen Härtungsverfahrens kann es gegebenenfalls möglich sein, mithilfe technisch vergleichsweise einfacher Methoden und Mittel eine gezielte und/oder gut reproduzierbare Härte eines entsprechenden Wälzlagerrings zu erzielen.
So kann optional bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das bainitische Härten beispielsweise derart durchgeführt werden, dass der wärmebehandelte Rohling nach dem bainitischen Härten eine Härte von 54 bis 64 HRC, beispielsweise von 57 bis 62 HRC, in einem Bereich nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweist, in dem wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings oder des Außenrings gebildet wird. Die vorgenannten Härtewerte können beispielsweise in dem vollständigen Rohling, jedoch gegebenenfalls auch nur in einem Bereich desselben vorliegen. So kann beispielsweise nur in einem Bereich unterhalb einer Oberfläche des Rohlings vorliegen. Je nach konkreter Implementierung kann dies beispielsweise für eine Tiefe von wenigstens 0,5 mm oder wenigstens 1 mm in einem Bereich der Oberfläche des Rohlings gelten. So kann auch hierdurch wiederum es gegebenenfalls möglich sein, mithilfe der entsprechenden Prozessführung, wie diese beispielsweise oben beschrieben wurde, mit vergleichsweise technisch einfachen Mitteln eine gezielte Härte einzustellen. So können gegebenenfalls die Härten des Außenrings und des Innenrings des Gleitlagers hinsichtlich ihrer Härtewerte aufeinander abgestimmt werden.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Bereitstellen des wenigstens einen Rohlings ein Bereitstellen wenigstens zweier Rohlinge umfassen. Hierbei können die wenigstens zwei Rohlinge gerade so wärmebehandelt werden, dass nach der Wärmebehandlung ein Rohling für den Innenring der wenigstens zwei Rohlinge zu einem Rohling für den Außenring der wenigstens zwei Rohlinge einen Härteunterschied von wenigstens 1 HRC-Stufe in Bereichen der Rohlinge nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweisen, in dem die Gleitflächen des Innenrings und des Außenrings gebildet werden. Diese Werte können beispielsweise in dem vollständigen Rohling, jedoch gegebenenfalls auch nur in einem Bereich desselben vorliegen. So kann beispielsweise nur in einem Bereich unterhalb einer Oberfläche des Rohlings vorliegen. Je nach konkreter Implementierung kann dies beispielsweise für eine Tiefe von wenigstens 0,5 mm oder wenigstens 1 mm in einem Bereich der Oberfläche des Rohlings gelten. Die Bereiche sind hierbei wiederum die, in denen die betreffenden Gleitflächen später gebildet werden. Die Bereiche umfassen hierbei gerade dieses Gebiet wiederum vollständig.
Auch in diesem Fall kann es bei den angegebenen Härten durchaus zu statistischen Abweichungen kommen, die beispielsweise auf Toleranzen hinsichtlich der Prozessführung, der Ausgangsmaterialien oder anderer Parameter zurückzuführen sind. Es handelt sich somit um durchschnittliche Werte, die jedoch in dem betreffenden Bereich gelten. Der Bereich umfasst das Gebiet, in dem die betreffenden Gleitflächen später gebildet werden, vollständig.
Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, gezielt einen Härteunterschied zwischen dem Innenring und dem Außenring zu schaffen. Hierdurch können gegebenenfalls der Innenring und der Außenring feiner bzw. gezielter auf ihren späteren Einsatzzweck hin ausgelegt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Härteunterschied auch wenigstens 2 HRC-Stufen, wenigstens 3 HRC-Stufen, wenigstens 4 HRC-Stufen oder wenigstens 5 HRC-Stufen betragen. Je nach konkreter Implementierung eines solchen Verfahrens und eines entsprechenden Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel kann es hierbei gegebenenfalls ratsam sein, den Härteunterschied auch nach oben hin zu begrenzen, beispielsweise auf maximal 10 HRC-Stufen, maximal 9 HRC-Stufen, maximal 8 HRC-Stufen, maximal 7 HRC-Stufen, maximal 6 HRC-Stufen oder maximal 5 HRC-Stufen. So kann es gegebenenfalls ratsam sein, im Interesse einer Lebensdauerverlängerung den Härteunterschied zwischen dem Innenring und dem Außenring nicht zu stark anwachsen zu lassen.
Bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Wärmebehandeln des wenigstens einen Rohlings optional entweder ein martensitisches Härten für den Innenring und den Außenring oder ein bainitisches Härten für den Innenring und den Außenring. So kann also gemäß einem Ausführungsbeispiel ebenso eine Paarung martensitisch/martensitisch gehärteter Innen- und Außenringe bzw. bainitisch/bainitisch gehärteter Innenringe und Außenringe implementierbar sein. Je nach konkreter Prozessgestaltung des bainitischen Härtens bzw. des martensitischen Härtens kann es hierdurch gegebenenfalls möglich sein, kleinere Härteunterschiede und damit gegebenenfalls eine gleichmäßigere Abnutzung des Gleitlagers zu erzielen. Auch hierdurch kann somit gegebenenfalls eine Verlängerung der Lebensdauer bzw. eine höhere Belastung bei einem reduzierten Nachschmierbedarf erzielt werden.
Optional kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Zusammensetzen des Innenrings und des Außenrings ein Sprengen des Außenrings an wenigstens einer Stelle umfassen. Je nach konkreter Implementierung kann beispielsweise bei einem Gleitlager der Außendurchmesser des Innenrings und der Innendurchmesser des Außenrings einen Unterschied aufweisen, der im Bereich weniger Zehntel Millimeter, beispielsweise im Bereich zwischen 0,01 mm und 1 mm, also beispielsweise etwa im Bereich von etwa 0,2 mm liegt. Je nach konkreter Ausgestaltung eines Gleitlagers, beispielsweise eines Gelenklagers und hier insbesondere im Bereich der radialen Gelenklager und der Gelenkköpfe, kann dies jedoch nicht ausreichen, um das Gleitlager zusammenzusetzen. Durch das Sprengen des Außenrings kann hier es gegebenenfalls möglich sein, den für den Einbau notwendigen zumindest jedoch ratsamen zusätzlichen Durchmesserunterschied zumindest kurzzeitig zu schaffen. Durch ein solches Sprengen an einer Nut kann es beispielsweise möglich sein, den Außenring um ein paar Millimeter, also beispielsweis um etwa 2 bis 3 mm, zu weiten, um so den Innenring in den Außenring einzusetzen. Anders ausgedrückt kann es so für die Montage es gegebenenfalls ratsam sein, durch das Sprengen einen Unterschied hinsichtlich der Durchmesser von beispielsweise einigen Millimetern, beispielsweise 2 bis 3 mm, zu schaffen.
Optional kann hierzu ein Einbringen wenigstens einer Nahtstelle, an der der Außenring sprengbar ist, im Rahmen des Verfahrens zum Herstellen eines Gleitlagers umfasst sein. Bei größeren Gleitlagern, die beispielsweise einen Durchmesser von wenigstens 150 mm aufweisen, kann es gegebenenfalls ratsam sein, mehr als eine Nahtstelle einzubringen. In einem solchen Fall kann es also optional beispielsweise möglich sein, wenigstens zwei Nahtstellen in den Außenring einzubringen, sodass diese an zwei Nahtstellen sprengbar ist, um so das Zusammensetzen bzw. das Zusammenbau des Innenrings und des Außenrings zu erleichtern.
Alternativ oder ergänzend kann bei einem Ausführungsbeispiel das Phosphatieren der wenigstens einen gehonten bzw. kreuzgeschliffenen Gleitfläche ein Aussetzen des gehonten bzw. kreuzgeschliffenen Rohlings einer wässrigen Phosphatlösung umfassen, beispielsweise durch ein Eintauchen, ein Bespritzen, ein Bestreichen und/oder ein Fluten des gehonten bzw. kreuzgeschliffenen Rohlings. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, den oder die Rohlinge bzw. den Innenring und/oder den Außenring hinsichtlich des Korrosionsschutzes besser zu schützen. Ergänzend oder alternativ kann es ebenso möglich sein, durch diese Phosphatierung eine Reibverminderung und/oder eine Verschleißverminderung zu erzielen. Ebenso kann aufgrund einer gewissen Porosität, welche die phosphatierte Schicht häufig aufweist, eine Aufnahme von Öl, beispielsweise des Öls der Einlaufbehandlung in der Phosphatschicht aufgenommen und somit näher im Bereich der Gleitflächen angelagert werden.
Optional kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel die wässrige Phosphatlösung eine Manganphosphatlösung umfassen und einen pH-Wert zwischen etwa 1 und etwa 3, beispielsweise zwischen 1,4 und etwa 1,6, und eine Temperatur zwischen 50°C und etwa 100°C, beispielsweise von etwa 75°C bis etwa 95°C, aufweisen. Das Aussetzen des gehonten bzw. kreuzgeschliffenen Rohlings kann hierbei für eine Zeitspanne zwischen etwa 1 min und etwa 30 min, beispielsweise von etwa 5 min bis etwa 15 min umfassen. Hierdurch kann mit vergleichsweise technisch einfachen Mitteln eine entsprechende Manganphosphatschicht gebildet werden.
Durch das Bilden einer Phosphatschicht, also beispielsweise einer Manganphosphatschicht, im Rahmen des Phosphatierens kann es möglich sein, diese gerade so zu schaffen, dass diese eine Porösität aufweist, sodass das Öl der Einlaufbehandlung oder auch das Fett der Initialbefettung in die (Mangan-)Phosphatschicht eindringen und dort wenigstens teilweise gebunden werden kann. Hierdurch kann das Öl bzw. das Fett bei Bedarf an die Gleitfläche abgegeben werden bzw. ein weiteres Feindiffundieren der Initialbefettung in die (Mangan-)Phosphatschicht unterbunden werden.
Optional kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Einlaufbehandeln ein Eintauchen, ein Bespritzen, ein Bestreichen und/oder ein Fluten des zusammengesetzten Gleitlagers und/oder des Innenrings und des Außenrings in einem Öl umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, gerade im Zusammenspiel mit der zuvor erörterten Phosphatierung anstelle zähflüssiger oder trockener Einlaufbehandlungspasten ein Öl, die beispielsweise MoS₂-haltig sein können, zu verwenden, welches zur Schmierung des Gleitlagers gegebenenfalls besser geeignet sein kann. Durch die Verwendung eines Öls kann es gegebenenfalls ergänzend oder alternativ möglich sein, ein verbessertes Einlaufverhalten und/oder einen verbesserten Korrosionsschutz zu realisieren.
So kann ergänzend oder alternativ bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Öl ein mineralisches Öl und/oder das Öl eine Gesamtbeimischung von etwa 1 Vol.-% bis etwa 20 Vol.-%, beispielsweise etwa 5 Vol.-% bis etwa 15 Vol.-%, eines oder mehrerer EP/AW-Additive aufweisen (EP = Extreme Pressure = Extremer Druck; AW = Anti-Wear = Antiverschleiß). So kann es gegebenenfalls möglich sein, durch den Einsatz der Einlaufbehandlung mit Öl die Eigenschaften des Öls durch eine entsprechende Auswahl des Öls und die Zugabe entsprechender Additive auf den späteren Einsatz besser abzustimmen. Durch den Einsatz entsprechender Additive bzw. eines entsprechenden mineralischen Öls kann so beispielsweise eine weitere Reduzierung des Verschleißes und damit gegebenenfalls eine weitere Reduzierung des Nachschmierbedarfs und/oder eine Verlängerung der Lebensdauer und/oder eine höhere mögliche Flächenpressung und damit eine entsprechende Belastbarkeit erzielbar sein. Auch kann es möglich sein, das Korrosionsverhalten und/oder das Einlaufverhalten positiv zu beeinflussen.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Einlaufbehandeln ein relatives Bewegen des Innenrings zu dem Außenring des Gleitlagers umfassen. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine bessere bzw. schnellere Benetzung der relevanten Flächen des Innenrings und/oder des Außenrings mit dem Öl während der Einlaufbehandlung zu erzielen.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Einbringen der Initialbefettung ein Einbringen einer Fettpaste umfassen, die wenigstens einen weißen Festschmierstoff mit einem Gesamtanteil zwischen etwa 5 Gew.-% und etwa 40 Gew.-% aufweist. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, einen Verschleiß eines Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel weiter zu reduzieren und damit den zuvor genannten Nachschmierbedarf weiter zu senken, bzw. seine Lebensdauer und/oder seine Belastbarkeit zu erhöhen.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der wenigstens eine weiße Festschmierstoff eine anorganische Verbindung in Form von geschmeidigen, weichen Partikeln aufweisen, die nicht oder zumindest nicht signifikant abrasiv wirken. Bei dem weißen Festschmierstoff handelt es sich somit um einen Stoff, welcher die Reibung reduziert, ohne jedoch den Verschleiß signifikant zu erhöhen bzw. zu einer Beschädigung des betreffenden Gleitlagers führt. Auch hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, den Verschleiß des Gleitlagers weiter zu reduzieren und damit den Nachschmierbedarf zu reduzieren bzw. die Lebensdauer und/oder die Belastbarkeit des Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel zu erhöhen.
Bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ergänzend oder alternativ der wenigstens eine weiße Festschmierstoff wenigstens ein Phosphat, ein Diphosphat, ein Hydroxid oder ein Borat eines metallischen Elements, beispielsweise von Zink oder Kalzium umfassen. So kann der wenigstens eine weiße Feststoff beispielsweise eine Kalzium/Zink-Verbindung (CaZn-Verbindung) umfassen. Ergänzend oder alternativ kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel die Fettpaste ferner ein synthetisches Öl umfassen. Ebenso ergänzend oder alternativ kann bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens die Fettpaste der NLGI-Konsistenzklasse 2 gemäß DIN 51818:1981.12 angehören. Auch hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, die Fettpaste bzw. den Festschmierstoff spezifischer an seine spätere Anwendung anzupassen und so die Reibung zu reduzieren. Dies kann wiederum zu einer Reduzierung des Nachschmierbedarfs bzw. zu einer Erhöhung der Lebensdauer bzw. der Belastbarkeit des Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel führen.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Honen der wenigstens einen Gleitfläche ein Honen unter Verwendung einer Hon-Topfscheibe mit einer Korngröße von wenigstens etwa 200, beispielsweise einer Korngröße im Bereich zwischen 320 und etwa 600, umfassen. Ergänzend oder alternativ kann hierbei das Honen der wenigstens einen Gleitfläche ein Honen unter Verwendung eines Honöls erfolgen.
Ebenso ergänzend oder alternativ kann hierbei bei dem Honen der wenigstens einen Gleitfläche der Rohling eine kontinuierliche rotatorische Bewegung und die Honscheibe eine oszillierende Bewegung ausführen. Die oszillatorische oder oszillierende Bewegung der Honscheibe sowie die rotatorische Bewegung des Rohlings weisen hierbei eine Periode auf, wobei eine Periode der rotatorischen Bewegung gerade einer vollständigen Umdrehung des Rohlings entspricht. Die Perioden, mit denen der Rohling gedreht wird und mit der die Honscheibe die oszillierende Bewegung ausführt, können hierbei ein ganzzahliges Verhältnis bzw. ein invers proportional ganzzahliges Verhältnis aufweisen, ein gebrochen rationales Verhältnis oder auch ein nicht rationales bzw. irrationales Verhältnis aufweisen. Weisen die Perioden ein ganzzahliges Verhältnis bzw. ein invers proportional ganzzahliges Verhältnis aus, so kehren die bei dem Honen entstehenden Muster nach dem Ablauf der längeren der beiden Perioden zueinander bzw. ineinander zurück. Im Falle eines gebrochen rationalen Verhältnisses geschieht dies erst nach mehreren entsprechenden Perioden, während dies im Falle eines irrationalen Verhältnisses im Idealfall bzw. rein theoretisch nie der Fall ist. Ein irrationales Verhältnis kann in der Praxis selbstverständlich durch entsprechend gewähltes rationales Verhältnis angenähert werden. Hierbei werden Veränderungen an dem Rohling bzw. der Honscheibe welche aufgrund der mechanischen Interaktion beider gegebenenfalls auftreten können, außeracht gelassen.
Durch das Honen kann es gegebenenfalls möglich sein, eine Verbesserung der Oberflächenglattheit bzw. eine Verbesserung der Kontur der Oberfläche der Gleitflächen des Innenrings bzw. des Außenrings zu verbessern. So kann es gegebenenfalls möglich sein, die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings an die wenigstens eine Gleitfläche des Außenrings bzw. umgekehrt besser hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltung anzupassen, um so eine geringere maximale Flächenpressung zu erzielen, was wiederum zu einer Verringerung der maximal auftretenden Belastung führen kann. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine Verbesserung der Lebensdauer bzw. Verringerung des Nachschmierbedarfs zu erzielen.
Optional kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Kreuzschleifen der wenigstens einen Gleitfläche ein Kreuzschleifen unter Verwendung einer Topfscheibe mit einer Korngröße von wenigstens etwa 200, beispielsweise eine Korngröße im Bereich zwischen etwa 320 und etwa 600, umfassen. Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Kreuzschleifen der wenigstens einen Gleitfläche ein Kreuzschleifen unter Verwendung einer Schleifemulsion auf Wasserbasis umfassen. Ebenso ergänzend oder alternativ kann bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens bei dem Kreuzschleifen der wenigstens einen Gleitfläche der Rohling und die Topfscheibe jeweils eine kontinuierliche rotatorische Bewegung ausführen. Die Rotationsachsen des Rohlings und der Topfscheibe können hierbei nicht kollinear ausgerichtet sein, also einen endlichen Winkel zueinander aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen kann so optional eine Drehachse des Rohlings und eine Drehachse der Topfscheibe beispielsweise einen vorbestimmten Winkel zueinander aufweisen, der von 0° verschieden ist, also beispielsweise 90° betragen kann. Hierbei können die Winkelgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen der Topfscheibe und der Gleitfläche grundsätzlich beliebig gewählt werden. So können diese beispielsweise so gewählt werden, dass einer vollständigen Drehung des Rohlings gerade eine vollständige Drehung der Topfscheibe entspricht. Es ist jedoch auch möglich, die Topfscheibe mit einer größeren oder einer kleineren Geschwindigkeit als den Rohling zu drehen, sodass eine Umdrehung der Topfscheibe mehr oder weniger als eine Umdrehung des Rohlings entspricht. Hierbei kann ein Verhältnis der entsprechenden Drehgeschwindigkeiten ganzzahlig bzw. invers proportional zu einer ganzen Zahl, gebrochen rational oder nicht rational bzw. irrational sein. Im Falle eines ganzzahligen bzw. invers ganzzahligen Verhältnisses kehren so die Schleifspuren nach einer Umdrehung wieder in sich selbst zurück, während dies bei gebrochen rationalen Verhältnissen nach mehr als eine Umdrehung der Fall sein kann. Im Falle irrationaler oder nicht rationaler Drehzahlverhältnisse, welche gegebenenfalls auch durch entsprechend gebrochen rationale Verhältnisse angenähert sein können, kehren die einzelnen Schleifspuren im Idealfall nicht ineinander zurück.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Anbringen der Dichtung ein Schaffen einer drehfesten Verbindung mit dem Innenring oder dem Außenring derart umfassen, dass die wenigstens eine Dichtung auf dem anderen Lagerring aufliegt. Die wenigstens eine Dichtung kann hierbei eine Elastomerstruktur umfassen, die wenigstens drei im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen radial auf einen gemeinsamen Mittelpunkt ausgerichtete Dichtlippen aufweist, die derart angeordnet und ausgerichtet sind, dass wenigstens eine der wenigstens drei Dichtlippen an dem anderen Lagerring anliegt. Hierdurch kann es möglich sein, ein Austreten des Schmierstoffs, also beispielsweise der Initialbefettung aus dem Zwischenraum zwischen dem Innenring und dem Außenring auch bei mechanisch starken Belastungen und Bewegungen des Innenrings zu dem Außenring gegebenenfalls zu unterbinden. Durch den Einsatz wenigstens dreier Dichtlippen kann es so gegebenenfalls möglich sein, unter vielen, wenn nicht allen zugelassenen Betriebszuständen ein Anliegen wenigstens einer der entsprechenden Dichtlippen zu garantieren. Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen es jedoch zu Betriebszuständen kommen, bei denen auch im Falle eines spezifizierten Lageunterschieds aus einem ursprünglichen Zustand keine der entsprechenden Dichtlippen an dem anderen Lagerring anliegt bzw. aufliegt. Unabhängig hiervon kann es jedoch durch den Einsatz einer entsprechenden Dichtung gegebenenfalls möglich sein, ein Austreten von Schmiermittel aus dem Zwischenraum zu reduzieren bzw. vollständig zu unterbinden.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel die wenigstens eine Dichtung ferner eine Versteifungsstruktur umfassen, die mit der Elastomerstruktur mechanisch verbunden ist. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, das Anliegen wenigstens einer der drei Dichtlippen an dem anderen Lagerring auch bei mechanisch stärkeren Belastungen bzw. Bewegungen des Innenrings zu dem Außenring zu ermöglichen. Anders ausgedrückt, kann es hierdurch gegebenenfalls möglich sein, eine Abdichtung des Zwischenraums zuverlässiger zu bewirken.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel die Versteifungsstruktur aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Stahlblech, geformt sein. Ergänzend oder alternativ hierzu kann die Versteifungsstruktur wenigstens einen ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt mechanisch mittelbar oder unmittelbar verbundenen zweiten Abschnitt umfassen, die einen Winkel von wenigstens 60° und höchstens 120° miteinander einschließen. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, auch bei Verkippungen des Innenrings zu dem Außenring, wie diese beispielsweise bei Gelenklagern als eine Form des Gleitlagers auftreten können, besser im Hinblick auf ein Anliegen der Dichtung an dem anderen Lagerring zu bewältigen. Der erste und der zweite Abschnitt können hierbei jeweils eine solche Form aufweisen, dass eine Erstreckung des jeweiligen Abschnitts entlang einer Erstreckungsrichtung des jeweiligen Abschnitts größer als senkrecht zu dieser ist, und die jeweiligen Erstreckungsrichtungen die vorbenannten Winkel miteinander einschließen. So kann es sich beispielsweise bei der Versteifungsstruktur um ein aus einem blechartigen Werkstück geformtes Bauteil handeln, bei dem eine Dicke der betreffenden Abschnitte senkrecht zu ihren jeweiligen Erstreckungsrichtung im Wesentlichen konstant ist. In einem solchen Fall kann sich der jeweilige Abschnitt entlang seiner jeweiligen Erstreckungsrichtung weiter erstrecken als seine im Wesentlichen konstante Dicke.
Ergänzend oder alternativ kann bei dem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel die Elastomerstruktur ein Elastomer, beispielsweise Nitrilkautschuk (NBR = Nitrile Butadien Rubber), umfassen. Das Elastomer kann hierbei beispielsweise mit der Versteifungsstruktur, sofern diese implementiert ist, stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Die Elastomerstruktur kann so beispielsweise an die Versteifungsstruktur anvulkanisiert sein.
Eine kraftschlüssige oder reibschlüssige Verbindung kommt durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch eine geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande. Die Haftreibung setzt somit im Allgemeinen eine Normalkraftkomponente zwischen den beiden Verbindungspartnern voraus.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Bereitstellen des wenigstens einen Rohlings ein Drehen, ein Fräsen oder ein anderes zerspannendes Herstellen des wenigstens einen Rohlings aus wenigstens einem Materialstück des Ausgangsmaterials umfassen.
Ebenso ergänzend oder alternativ kann ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner ein Beschriften des Innenrings und/oder des Außenrings beispielsweise mittels Laserbeschriftung, Stanzen, Bedrucken, Prägen oder einem anderen Beschriftungs- oder Markierungsverfahren umfassen.
Ergänzend oder alternativ kann bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das Gleitlager ein Gelenklager sein, beispielsweise ein radiales Gelenklager oder Gelenkkopf.
Benachbart sind zwei Objekte, zwischen denen kein weiteres Objekt desselben Typs angeordnet ist. Unmittelbar benachbart sind entsprechende Objekte, wenn sie aneinandergrenzen, also beispielsweise miteinander in Kontakt stehen. Eine mechanische Kopplung zweier Komponenten umfasst sowohl eine unmittelbare, wie auch eine mittelbare Kopplung.
Unter einer einstückig ausgebildeten Komponente wird eine solche verstanden, die genau aus einem zusammenhängenden Materialstück gefertigt ist. Unter einer einteilig gefertigten, bereitgestellten oder hergestellten Komponente oder einer integral mit wenigstens einer weiteren Komponente gefertigten, bereitgestellten oder hergestellten Komponente wird eine solche verstanden, die ohne eine Zerstörung oder Beschädigung einer der wenigstens zwei beteiligten Komponenten nicht von der wenigstens einen weiteren Komponente getrennt werden kann.
Ein Bauteil ist hierbei nahtlos, wenn dieses entlang eines geschlossenen Pfads um eine vorbestimmte Richtung, beispielsweise eine axiale Richtung oder eine Symmetrieachse, keine Naht aufweist, an der durch eine entsprechende Verbindungstechnik, beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindungstechnik und hier insbesondere durch ein Schweißen, Löten oder Verkleben, das Bauteil mit sich selbst oder einem anderen Bauteil verbunden ist.
Eine Komponente kann beispielsweise eine n-zählige Rotationssymmetrie aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist. Eine n-zählige Rotationssymmetrie liegt dann vor, wenn die betreffende Komponente beispielsweise um eine Rotations- oder Symmetrieachse um (360°/n) drehbar ist und dabei im Wesentlichen formenmäßig in sich selbst übergeht, also bei einer entsprechenden Drehung im Wesentlichen auf sich selbst im mathematischen Sinn abgebildet wird. Im Unterschied hierzu geht bei einer vollständigen rotationssymmetrischen Ausgestaltung einer Komponente bei einer beliebigen Drehung um jeden beliebigen Winkel um die Rotations- oder Symmetrieachse die Komponente formenmäßig im Wesentlichen in sich selbst über, wird also im mathematischen Sinn im Wesentlichen auf sich selbst abgebildet. Sowohl eine n-zählige Rotationssymmetrie wie auch eine vollständige Rotationssymmetrie wird hierbei als Rotationssymmetrie bezeichnet.
Trotz des Wortbestandteils „Richtung“ kann es sich bei den einzelnen „Richtungen“ im vorliegenden Fall nicht notwendigerweise um eine Richtung im mathematischen Sinne eines Vektors, sondern um eine Linie handeln, entlang derer die entsprechende Bewegung erfolgt. Eine solche Linie kann geradlinig, jedoch auch gebogen sein. Abzugrenzen sind hier Richtungen, die tatsächlich Richtungen entlang einer Linie, beispielsweise der Bewegungsrichtung, beschreiben. So kann beispielsweise eine erste Richtung einer zweiten Richtung entgegengerichtet sein, beide jedoch entlang einer auch als Richtung bezeichneten Linie verlaufen oder gerichtet sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens können die zuvor genannten Verfahrensschritte in der angegebenen, jedoch auch gegebenenfalls in einer abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden. So können gegebenenfalls einzelne Verfahrensschritte simultan, zumindest jedoch auch zeitlich überlappend erfolgen, sofern sich aus deren Beschreibung oder dem technischen Zusammenhang nichts anderes ergibt.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel in Form eines Gelenklagers ohne Dichtung;
2 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in 1 gezeigten Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gleitlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel in Form eines Gelenklagers;
4 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch das in 3 gezeigte Gleitlager gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen eines Gleitlagers;
6 zeigt ein Temperatur/Zeit-Diagramm eines martensitischen Härtens; und
7 zeigt ein Temperatur/Zeit-Diagramm eines bainitischen Härtens.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Gleitlager werden in einer Vielzahl technischer Anwendungsgebiete eingesetzt. Sie werden beispielsweise dann eingesetzt, wenn eine Bewegung zweier Objekte, also beispielsweise zweier Maschinenteile, zweier Bauteile oder anderer entsprechender Komponenten einer Maschine, einer Baueinheit oder eines anderen Systems hinsichtlich wenigstens einer Bewegungsrichtung und/oder -art möglichst reibungsarm erfolgen soll, jedoch hinsichtlich wenigstens einer weiteren Bewegungsrichtung und/oder -art geführt werden soll. So können beispielsweise Gleitlager dazu eingesetzt werden, eine Drehbewegung um eine oder mehrere Drehachsen, eine Schwenkbewegung um einen Punkt oder eine Achse oder auch eine lineare Bewegung bezüglich wenigstens einer Raumrichtung oder einer Kombination derselben zu erlauben, während das Gleitlager bezüglich wenigstens einer anderen Raumrichtung und/oder Bewegungsart eine entsprechende Relativbewegung der beteiligten Objekte unterbinden soll. Während also das Gleitlager eine oder mehrere der zuerst genannten Bewegungsrichtung möglichst reibungsarm erlauben soll, werden Kräfte und/oder Momente entlang der zweitgenannten Bewegungsrichtungen und/oder Bewegungsarten von dem einen Objekt über das Gleitlager auf das andere übertragen, um so die entsprechende Bewegung zu unterbinden und die beiden Objekte bezüglich dieser Raumrichtungen damit zu führen.
Auch wenn Ausführungsbeispiele sich im Nachfolgenden im Wesentlichen im Zusammenhang mit Gelenklagern und hier insbesondere mit radialen Gelenklagern beschrieben werden, sind diese jedoch bei weitem nicht auf die vorgenannten Maschinenelemente beschränkt. Ausführungsbeispiele können so grundsätzlich in Form aller Verfahren zum Herstellen eines Gelenklagers und entsprechender Gelenklager mit einem Innenring und einem Außenring, die relativ zueinander bewegbar sind, umgesetzt und implementiert werden. Auch wenn also nachfolgend im Wesentlichen Gelenklager und hier insbesondere radiale Gelenklager beschrieben werden, sind Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zum Herstellen eines Gleitlagers sowie ein Gleitlager gemäß einem Ausführungsbeispiel bei weitem nicht auf Gelenklager und radiale Gelenklager beschränkt.
Als Gelenklager werden einbaufertige, häufig genormte Maschinenelemente bezeichnet, deren Außenring eine hohlkugelige Außenringbohrung und deren Innenring eine kugelige bzw. sphärische Innenringgeometrie aufweisen. Hierdurch lassen sie räumliche Einstellbewegungen sowie Drehungen des Innenrings zu dem Außenring zu. Gelenklager sind hierbei häufig in der Lage, statische Belastungen aufzunehmen und sind für Kipp- und Schwenkbewegungen geeignet. Sie können so beispielsweise Schiefstellungen von Wellen ausgleichen. Hierbei ermöglichen sie dies häufig ohne eine Kantenpressung bei einer Schiefstellung und können so auch gröbere Fertigungstoleranzen in Anschlusskonstruktionen zulassen oder ermöglichen.
Zu den Gelenklagern zählen unter anderem radiale Gelenklager, aber auch sogenannte Gelenkköpfe. Gelenkköpfe sind Gelenklagereinheiten, die einen Stangenkopf mit Außen- oder Innengewinde umfassen, in dem ein Gelenklager integriert ist. Je nach genauer Konstruktion kann so beispielsweise der Außenring oder der Innenring als Teil einer entsprechenden Komponente und zwar beispielsweise des Stangenkopfs oder eines Gehäuses des Gelenkkopfs ausgeführt sein. Gelenkköpfe können so beispielsweise als Hebel- und Gestängeverbindungen sowie als Verbindungselemente zwischen Zylindern und Anschlussteilen in Hydraulik- und Pneumatikzylindern eingesetzt werden.
Auch wenn, wie bereits zuvor erwähnt wurde, nachfolgend im Wesentlichen radiale Gelenklager als Ausführungsform eines Gelenklagers bzw. eines Gleitlagers beschrieben werden, sind Ausführungsbeispiele jedoch bei weitem nicht auf diese Arten eines Gleitlagers beschränkt.
Radiale Gelenklager und Gelenkköpfe stellen eine Gelenklagertechnik dar, die bei vielen Anwendungen eingesetzt wird. Sogenannte radiale Stahl/Stahl-Gelenklager benötigen häufig eine regelmäßige Nachschmierung, um eine vorbestimmte Lebensspanne zu erzielen, die auch als Nennlebensdauer (engl. Basic Rating Life) oder auch als berechnete oder kalkulierte Lebensdauer (CalLife) bezeichnet wird.
Störend bei konventionellen radialen Gelenklagern und Gelenkköpfen, aber auch bei anderen entsprechenden Gleitlagern wird häufig die Notwendigkeit der Nachschmierung oder auch die Häufigkeit des Nachschmierens empfunden. Ausführungsbeispiele eines Gleitlagers können so gegebenenfalls den Einsatz entsprechender Gleitlager während der berechneten Lebensdauer gegebenenfalls ohne Nachschmierung bzw. mit einem reduzierten Nachschmierungsbedarf ermöglichen. Durch den Einsatz eines Ausführungsbeispiels kann es so gegebenenfalls möglich sein, eine Lebenszeitschmierung, zumindest jedoch einen reduzierten Schmierungsbedarf zu erzielen. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine längere Lebensdauer des betreffenden Gleitlagers und/oder eine höhere Belastung im Sinne einer während des Betriebs auftretenden Flächenpressung der betreffenden Gleitlager zu erzielen.
Wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird, wird, um die so beschriebene verlängerte Lebenszeit bezüglich einer Schmierung zu ermöglichen, das tribologische System durch verschiedene Verfahrensschritte aufeinander besser abgestimmt, wobei das tribologische System den Innenring, den Außenring, die Gleitflächen bzw. ihr Material (engl. Sliding Material) sowie die zwischen diesen verwendeten Chemikalien umfasst.
Zu diesem Zweck werden im Rahmen eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen eines Gleitlagers unterschiedliche Prozessschritte miteinander kombiniert. Diese Prozessschritte wechselwirken hierbei miteinander auf eine Art und Weise, die dazu führt, dass sich die einzelnen Prozessschritte gegenseitig befruchten. Dies wird nachfolgend noch näher dargestellt. Die betreffenden Prozessschritte können sich hierbei ebenso in dem Gleitlager gemäß einem Ausführungsbeispiel niederschlagen, welches beispielsweise mithilfe entsprechender Verfahren herstellbar ist. Zu diesen Prozessschritten kann so unter anderem eine Initialbefettung, eine ölige Einlaufbehandlung, ein Kreuzschliff als Spezialprozess, ein Honen als Spezialprozess und eine Wärmebehandlung mit einer martensitisch/martensitischen Paarung oder einer bainitisch/bainitischen Paarung zählen.
Durch den Einsatz dieser Techniken kann es so möglich sein, die berechnete Lebensdauer bzw. auch die Nennlebensdauer eines Gleitlagers ohne die Notwendigkeit einer Nachschmierung zu erreichen.
Ausführungsbeispiele können sich so beispielsweise auf Gleitlager mit einer Lebenszeitschmierung, Gelenklager und Gelenkköpfe mit einer Lebenszeitschmierung, Gleitlager und Gelenkköpfe mit einer Lebenszeitschmierung, Gleitlager mit einer verlängerten Lebensdauer, Gleitlager mit einer Lebenszeitbefettung, Gelenklager und Gelenkköpfe mit einer verlängerten Lebensdauer, wartungsfreie Gleitlager während der Lebensdauer, Gelenklager und Gelenkköpfe mit einer verlängerten Lebensdauer und Gelenklager und Gelenkköpfe beziehen, welche keine Nachschmierung erfordern.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gleitlagers 100, welches als Gelenklager 110, genauer gesagt als radiales Gelenklager 120 implementiert ist. Das Gleitlager 100 weist hierbei einen Innenring 130 und einen Außenring 140 auf, die, wie nachfolgend im Zusammenhang mit 2 noch näher erläutert werden wird, sphärisch ausgeformte Außen- bzw. Innenkonturen aufweisen, an denen entsprechende Gleitflächen ausgebildet sind, über die der Innenring 130 und der Außenring 140 des Gleitlagers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel relativ zueinander bewegbar sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung ermöglicht das radiale Gelenklager 120 aus 1 beispielsweise sowohl eine Drehung bzw. Rotation des Innenrings 130 relativ zu dem Außenring 140, wie auch eine Verkippung oder Verschwenkung der beiden Lagerringe 130, 140 zueinander zumindest um einen konstruktionsbedingten, vorgegebenen maximalen Winkelbereich. Anders ausgedrückt kann neben einer freien Rotation des Innenrings bezogen auf den Außenring 140 oder umgekehrt, eine Achse des Innenrings 130, bei der es sich beispielsweise um eine Symmetrieachse oder auch eine Drehachse desselben handelt, gegenüber einer entsprechenden Achse des Außenrings 140, um einen Winkel verkippt oder verschwenkt werden, der kleiner als ein vorbestimmter maximaler Verkippungswinkel ist.
Der Innenring 130 und der Außenring 140 werden hierbei zusammenfassend auch als Lagerringe bezeichnet. Sie können einteilig oder auch mehrteilig ausgeführt sein. Ebenso kann ein Innenring 130 oder ein Außenring 140 auch mehr als einem Außen- bzw. Innenring zugeordnet sein. Es können so mehrreihige Gleitlager 100 implementierbar sein. So kann beispielsweise ein Innenring 130 mehr als eine Gleitfläche aufweisen, die jeweils einem Außenring 140 zugeordnet ist.
Das Gleitlager 100 weist im Bereich des Außenrings 140 eine hier zentral verlaufende Nut 150 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine oder mehrere Bohrungen 160 aufweist, über die ein Einbringung eines Schmierstoffs möglich ist und so eine Schmierung der in 1 nicht gezeigten Gleitflächen hierüber erfolgen.
Die Nut 150 sowie die Bohrung 160 stellen jedoch optionale Komponenten dar, die bei weitem nicht bei Gleitlagern 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel implementiert werden müssen. So kann beispielsweise bei anderen Ausführungsbeispielen eines Gleitlagers 100 die entsprechende Nut 150 und/oder die Bohrung 160 entfallen. Die Bohrung 160 oder eine entsprechende Zuführung kann selbstverständlich auch zu anderen Zwecken, beispielsweise zu einer Initialbefettung, wie diese später noch näher beschrieben werden wird, herangezogen werden. Je nach konkreter Implementierung eines entsprechenden Gleitlagers 100 kann so im Falle einer Implementierung einer entsprechenden Bohrung 160 diese nach der Initialbefettung auch verschlossen werden.
2 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch das Gleitlager 100 bzw. das Gelenklager 110 oder das radiale Gelenklager 120 aus 1. Die 2 zugrundeliegende Schnittebene verläuft hierbei entlang einer Achse 170, welche in der dargestellten Orientierung des Innenrings 130 zu dem Außenring 140 sowohl die Drehachse des Innenrings 130 als auch des Außenrings 140 darstellt. Sowohl der Innenring 130 wie auch der Außenring 140 weisen hierbei bezüglich der Achse 170 ebenfalls eine Symmetrie auf, weshalb diese auch als Symmetrieachse bezeichnet wird.
Wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde, weist das Gleitlager 100, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, nicht nur eine Bohrung 160 auf, welche von der Nut 150 ausgeht, sondern mehrere, von denen in 2 zwei einander entlang einer weiteren Achse 180 gegenüberliegende Bohrungen auf. Während die Achse 170 eine freie Rotation des Innenrings 130 zu dem Außenring 140 ermöglichen kann, kann das Gelenklager 110, wie es in 2 dargestellt ist, zumindest um einen endlichen Winkelbereich auch um die weitere Achse 180 verkippt werden. Hierdurch kann es möglich sein, Winkelversetzungen der mit dem Innenring 130 geführten Welle, welche in 2 nicht dargestellt ist, gegenüber beispielsweise einem Gehäuse, welches mit dem Außenring 140 drehfest verbunden ist, auszugleichen. Aufgrund der im Wesentlichen vorhandenen Rotationssymmetrie bezüglich der Achse 170 existieren bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzliche weitere Achsen 180, welche in einer von der in 2 abweichenden Schnittebene liegen und um die der Innenring 130 bezogen auf den Außenring 140 ebenso relativ verschwenkbar ist. Eine entsprechende Verschwenkung des Innenrings 130 bezogen auf den Außenring 140 um eine solche nicht in der 2 gezeigte weitere Achse 180 kann hierbei häufig als Überlagerung zweier entsprechender Verschwenkungen um die in 2 eingezeichnete weitere Achse 180 und eine solche zusätzliche weitere Achse, die senkrecht zu der in 2 liegenden Schnittebene liegt, zerlegt werden, wobei diese weitere Achse beispielsweise im Schnittpunkt der beiden Achsen 170, 180 angeordnet sein kann.
2 zeigt darüber hinaus, dass neben der Nut 150 in dem Außenring 140 auch der Innenring 130 eine weitere Nut 190 aufweist, die ebenfalls wie die Nut 150 vollständig umlaufend um den betreffenden Lagerring 130, 140 ausgeführt ist. Ebenso weist auch der Innenring 130 wenigstens zwei weitere Bohrungen 200 auf, welche eine Initialbefettung auch durch den Innenring 130 ermöglichen.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Nut 150 und der Bohrung 160 erläutert wurde, stellen auch die weitere Nut 190, die weitere Bohrung 200 sowie die zusätzliche Nut 220 optionale Komponenten dar, die bei anderen Ausführungsbeispielen entfallen oder anders ausgeführt sein können. So können beispielsweise die Zahl der Bohrungen 160, 200 sowie deren Anordnungen und Ausgestaltungen bei anderen Ausführungsbeispielen anders ausgeführt werden. So können beispielsweise mehr als zwei entsprechende Bohrungen 160, 200 unabhängig voneinander implementiert werden. Ebenso können diese mit unterschiedlichen Geometrien, also beispielsweise unterschiedlichen Durchmessern aber auch unterschiedlichen geometrischen Formen senkrecht zu ihren jeweiligen Bohrungsrichtungen ausgestaltet werden. So kann es sich bei dem betreffenden Bohrungen, 160, 200 beispielsweise auch um andere Öffnungen handeln, die eine von der Kreisform abweichende Querschnittsfläche senkrecht zu der Erstreckungs- oder Bohrungsrichtung der jeweiligen Bohrung 160, 200 aufweist. Auch können die betreffenden Bohrungen 160 bzw. die weiteren Bohrungen 200 des Außenrings 140 bzw. des Innenrings 130 untereinander unterschiedlich ausgeführt werden. Nicht zuletzt besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die entsprechenden Bohrungen überhaupt nicht implementiert werden.
Der Außenring 140 weist entlang der Achse 170 und senkrecht zu dieser ausgerichtete Stirnfläche 230-1, 230-2 auf, bei denen es sich um Flächen oder Ebenen im mathematischen Sinne handelt, die also nicht an allen Stellen durch eine entsprechende Oberfläche eines Materialstücks, also beispielsweise des Außenrings 140 gebildet werden. Die Stirnflächen 230 werden hierbei auch als die Stirnflächen des Gleitlagers 100 bzw. des Gelenklagers 110 bezeichnet, obwohl der Innenring 130 gegebenenfalls über die Stirnflächen 230 entlang der Achsen 170 hinausragen kann, wie dies auch in 2 gezeigt ist.
Der Außenring 140 weist eine erste und eine zweite Ausnehmung 240-1, 240-2 auf, die im Bereich der Stirnflächen 230-1 bzw. 230-2 gebildet sind und eine Hinterschneidung aufweisen, sodass diese ausgebildet sind, um eine in 2 nicht gezeigte Dichtung aufzunehmen. Wie im Zusammenhang mit den 3 und 4 noch näher erläutert werden wird, können über die bzw. in den Ausnehmungen 240 Dichtungen an das Gleitlager 100 angebracht werden, um einen Zwischenbereich oder Zwischenraum zwischen dem Innenring 130 und dem Außenring 140 abzudichten.
Die Ausnehmungen 240 sind zu diesem Zweck ausgehend von den Stirnflächen 230 bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel an einer einer zentralen Ebene 250 des Außenrings 140 zugewandten Seite vorgesehen. Die zentrale Ebene 250 fällt hierbei mit der weiteren Achse 180 in der in 2 gewählten Darstellung zusammen.
Wie nachfolgend im Zusammenhang mit den 3 und 4 noch näher beschrieben werden wird, kann durch die zuvor beschriebene Hinterschneidung eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung der in 2 nicht eingezeichneten Dichtung mit dem Außenring 140 geschaffen werden, sodass die Dichtung im Wesentlichen drehfest mit diesem verbunden ist. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen auch andere Formen von Ausnehmungen 240 sowie andere Verbindungstechniken als die zuvor beschriebenen eingesetzt werden. So kann beispielsweise auch eine rein kraftschlüssige Verbindung einer solchen Dichtung, eine reine formschlüssige Verbindung einer solchen Dichtung oder eine beliebige Kombination derselben mit oder ohne einer stoffschlüssigen Verbindung oder auch einer nur stoffschlüssigen Verbindungstechnik gewählt werden. So kann beispielsweise eine entsprechende Dichtung auch mit dem Außenring 140 verklebt werden, um nur ein weiteres Beispiel zu nennen.
Sowohl der Innenring 130 wie auch der Außenring 140 weisen darüber hinaus jeweils wenigstens eine Gleitfläche 260 auf. Im Falle des in 2 gezeigten Außenrings 140 ist seine Gleitfläche 260-1 nur durch die Durchbrüche der Bohrungen 160 unterbrochen. Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen eines entsprechenden Gleitlagers 100 die Gleitfläche 260-1 auch gegen eine mehrteilige Gleitfläche 260 mit mehreren einzelnen Gleitflächenanteilen ausgetauscht sein. So weist beispielsweise der Innenring 130 aufgrund der weiteren Nut 190 eine zweigeteilte Gleitfläche 260 auf, die zwei Gleitflächenanteile 260-2 und 260-3 aufweist, die ihrerseits wiederum Gleitflächen 260 des Innenrings 130 darstellen.
Der Innenring 130 und damit seine Gleitflächen 260-2, 260-3 weisen bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eines Gleitlagers 100 eine im Wesentlichen sphärische Außenform auf, welche nicht nur eine Rotation um die Achse 170 sondern auch ein Verkippen um beispielsweise die weitere Achse 180 ermöglicht. Zu diesem Zweck weist der Außenring 140 mit seiner Gleitfläche 260-1 eine ähnliche sphärische Form auf, die der der Gleitflächen 260-2, 260-3 des Innenrings 130 angepasst ist. Hierbei weisen die entsprechenden Gleitflächen 260 des Innenrings 130 und die Gleitfläche 260 des Außenrings 140 häufig während des Betriebs einen Abstand voneinander auf, der im Mittel im Bereich einiger Zehntel Millimeter, also beispielsweise im Bereich zwischen 0,01 mm und etwa 1 mm liegt. Selbstverständlich kann bei manchen Ausführungsformen auch ein geringerer oder auch ein größerer Abstand der entsprechenden Gleitflächen 260 voneinander vorliegen.
Selbstverständlich kann auch bei anderen Ausführungsbeispielen der Außenring 140 eine der weiteren Nut 190 entsprechende weitere Nut an seiner Innenfläche aufweisen. In einem solchen Fall könnte die als im Wesentlichen durchgängig ausgeführte Gleitfläche 260-3 ebenso in mehrere Teilgleitflächen oder Gleitflächenanteile, also in mehrere Gleitflächen 260 zerfallen, wenn diese entsprechende Nut beispielsweise vollständig umlaufend ausgestaltet ist.
Während also die 1 und 2 als eine Ausführungsform eines Gleitlagers 100 ein Gelenklager 110 ohne eine Dichtung zeigen, zeigen die 3 und 4 eine perspektivische Darstellung eines entsprechenden Gleitlagers 100 und eine Querschnittsdarstellung eines entsprechenden Gleitlagers 100 in Form eines Gelenklagers 110 mit einer solchen Dichtung.
Hierbei entspricht die Darstellung der 3 im Wesentlichen der der 1, während die Darstellung der 4 hier im Wesentlichen der der 2 entspricht. Aus diesem Grund wird hiermit auf die vorangegangene Beschreibung der 1 und 2 explizit verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
3 zeigt so wiederum das in 1 bereits perspektiv dargestellte Gleitlager 100 in Form des Gelenklagers 120, das jedoch im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform die Dichtung 270-1 im Bereich der in 3 nicht als solchen bezeichneten Stirnfläche 230-1 aufweist.
Wie die Querschnittsdarstellung der 4 auch näher illustriert, weist das Gleitlager 100 neben der Dichtung 270-1, welche in die umlaufende Ausnehmung 240-1 eingesetzt ist, ebenso eine in die ebenso umlaufende Nut 240-2 eingesetzte ebenso umlaufende Dichtung 270-2 auf.
Die Dichtungen 270-1, 270-2 sind hierbei drehfest mit dem Außenring 140 verbunden, sodass die entsprechenden Dichtungen 270 an dem Innenring 130 anliegen bzw. auf diesem aufliegen. Bei den Dichtungen 270 handelt es sich somit um berührende Dichtungen.
Die Dichtungen 270 weisen hierbei jeweils eine Elastomerstruktur 280 auf, die wenigstens drei im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen radial auf einem gemeinsamen Mittelpunkt ausgerichtete Dichtlippen 290 aufweist, die derart angeordnet und ausgerichtet sind, dass wenigstens eine der wenigstens drei Dichtlippen an dem Innenring 130 anliegt. Die Elastomerstrukturen 280 weisen hierbei ein Elastomer, beispielsweise Nitrilkautschuk (NBR = Nitrile Butadien Rubber) auf, können jedoch gegebenenfalls auch aus anderen Materialien gefertigt sein.
Die Dichtungen 270 weisen darüber hinaus jeweils wenigstens eine Versteifungsstruktur 300 auf, die mit der Elastomerstruktur 280 mechanisch verbunden ist. Diese mechanische Verbindung kann beispielsweise auf Basis einer kraftschlüssigen, formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindungstechnik erfolgen. So kann die Versteifungsstruktur beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Stahlblech, geformt sein, sodass die Elastomerstruktur 280 an der Versteifungsstruktur 300 anvulkanisisert sein kann.
Die Versteifungsstrukturen 300, wie sie in 4 gezeigt sind, weisen darüber hinaus jeweils einen ersten Abschnitt 310 und einen zweiten Abschnitt 320, wobei der zweite Abschnitt 320 mit dem ersten Abschnitt mechanisch unmittelbar oder mittelbar beispielsweise über einen gebogenen Abschnitt verbunden ist. Die beiden Abschnitte 310, 320 schließen hierbei miteinander einen Winkel von wenigstens 60° und höchstens 120° ein. Anders ausgedrückt weisen die Versteifungsstrukturen 300 wenigstens abschnittsweise eine L-Form auf, die auch bei einer axialen Belastung der Elastaomerstruktur 280 zusätzliche Stabilität verleiht, wie dies beispielsweise bei einem Verschwenken um die weitere Achse 180 oder eine entsprechende Achse auftreten kann. Bei den hier gezeigten Dichtungen 270 weist der erste Abschnitt 310 und der zweite Abschnitt 320 einen Winkel von etwa 90° zueinander auf. Anders ausgedrückt weisen die Dichtungen 270 bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel drei Dichtlippen 290 mit einer metallischen Verstärkungs- oder Versteifungsstruktur 300 auf.
Der erste Abschnitt 310 und der zweite Abschnitt 320 weisen also eine solche Form auf, das eine Erstreckung der jeweiligen Abschnitte 310, 320 entlang einer Erstreckungsrichtung des jeweiligen Abschnitts 310, 320 größer ist, als senkrecht zu dieser. Die jeweiligen Erstreckungsrichtungen der beiden Abschnitte 310, 320 schließen dann die vorgenannten Winkel miteinander an. In dem Fall, dass es sich beispielsweise bei den Versteifungsstrukturen 300 um Bauteile handelt, die aus einem blechartigen Werkstück geformt sind, kann so eine Dicke der betreffenden Abschnitte 310, 320 senkrecht zu ihren jeweiligen Erstreckungsrichtungen im Wesentlichen konstant sein.
Selbstverständlich können aber bei anderen Ausführungsbeispielen auch anders ausgeformte Dichtungen 270 zum Einsatz kommen. Diese können gegebenenfalls optional auch ohne eine entsprechende Versteifungsstruktur 300 auskommen. Auch kann gegebenenfalls die Anzahl der Dichtlippen 290 reduziert sein.
Ebenso kann selbstverständlich die Anzahl der Dichtungen 270 bei anderen Ausführungsbeispielen eines Gleitlagers 100 anders gewählt sein. So kann es gegebenenfalls möglich sein, auch nur mit einer einzigen Dichtung 270 auszukommen oder gegebenenfalls ein mehrstufiges Dichtungssystem anstelle der in 3 und 4 gezeigten Dichtungen 270 einzusetzen.
In diesem Zusammenhang sollte noch darauf hingewiesen werden, dass bei dem hier gezeigten Dichtungen 270 die Dichtlippen 290 wenigstens teilweise an einem elastischen Abschnitt 330 angeordnet sind, der gegenüber dem Rest der Elastomerstruktur 280 leichter bewegbar ist. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, auch unter erschwerten Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Vibrationen aber auch bei größeren Verkippungswinkeln, beispielsweise um die weitere Achse 180, ein Anliegen wenigstens einer der Dichtlippen 290 an dem Innenring 130 zu ermöglichen oder sogar zu gewährleisten. Anders ausgedrückt kann es gegebenenfalls möglich sein, durch das Vorsehen des entsprechenden elastischen Abschnitts 330 die Dichtwirkung der Dichtungen 270 zu verbessern.
Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen die entsprechende Dichtung 270 oder die entsprechenden Dichtungen 270 auch mit dem Innenring 130 mechanisch verbunden sein, sodass diese an dem Außenring 140 anliegen. Anders ausgedrückt kann bei einem Anbringen einer solchen Dichtung 270 an dem Gleitlager 100 eine drehfeste Verbindung der Dichtung 270 mit dem Innenring 130 oder dem Außenring 140 derart geschaffen werden, dass die Dichtung 270 auf dem anderen Lagerring, also dem Außenring 140 oder dem Innenring 130, aufliegt.
Bevor jedoch die einzelnen Verfahrensschritte, welche im Rahmen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele eines solchen Verfahrens zum Einsatz kommen können, näher beschrieben werden, soll zunächst ein grober Überblick über das Herstellungsverfahren an sich gegeben werden. So zeigt 5 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Gleitlagers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie dies zuvor beschrieben wurde. Ein solches Gleitlager 100 umfasst einen Innenring 130 und einen Außenring 140, wobei der Innenring 130 und der Außenring 140 jeweils wenigstens eine Gleitfläche 260 aufweisen, die gerade so ausgebildet und angeordnet sind, dass der Innenring 130 und der Außenring 140 vermittelt über die wenigstens eine Gleitfläche 260 des Innenrings 130 und die wenigstens eine Gleitfläche 260 des Außenrings 140 relativ zueinander bewegbar sind.
Zunächst wird in einem Schritt S100 wenigstens ein Rohling aus einem Ausgangsmaterial für den Innenring 130 und den Außenring 140 bereitgestellt. Das Bereitstellen S100 kann beispielsweise ein Drehen, ein Fräsen oder ein anderes zerspanendes Herstellen des wenigstens einen Rohlings aus wenigstens einem Materialstück des Ausgangsmaterials umfassen.
In einem Schritt S110 wird dann der wenigstens eine Rohling wärmebehandelt, bevor diese im Rahmen eines Schritts S120 geschliffen wird, um die wenigstens eine Gleitfläche 260 des Innenrings 130 und die wenigstens eine Gleitfläche 260 des Außenrings in einer Vorstufe zu bilden. In einem optionalen Schritt S130 kann dann die wenigstens eine Gleitfläche 260 in der Vorstufe gehont oder kreuzgeschliffen werden. Je nach konkreter Implementierung kann so beispielsweise auch der eine Lagerring, also beispielsweise der Innenring 130, gehont, der andere Lagerring, also in diesem Beispiel der Außenring 140 kreuzgeschliffen werden. Natürlich kann auch der Außenring 140 gehont und der Innenring 130 kreuzgeschliffen oder beide Lagerringe kreuzgeschliffen bzw. gehont werden.
In einem optionalen Schritt S140 kann dann die wenigstens eine gehonte bzw. kreuzgeschliffene Gleitfläche 260 phosphatiert werden, bevor in einem Schritt S150 der Innenring 130 und der Außenring 140 zusammengesetzt werden, um das Gleitlager zu erhalten. In einem optionalen Schritt 160 kann dann das zusammengesetzte Gleitlager mit einem Einlauföl behandelt werden.
In einem optionalen Schritt S170 wird dann wenigstens eine Dichtung 270 an das zusammengesetzte bzw. einlaufbehandelte Gleitlager – je nachdem, ob eine Einlaufbehandlung durchgeführt wurde – derart angebracht, sodass die Dichtung einen Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche 260 des Innenrings 130 und der wenigstens einen Gleitfläche 260 des Außenrings 140 an einer oder parallel zu einer Stirnfläche 230 des Gleitlagers 100 abdichtet. In einem optionalen Schritt S180 kann dann eine Initialbefettung in den vorgenannten Zwischenbereich des Gleitlagers eingebracht werden. In einem optionalen Schritt S190 kann vor einem Verpacken des Gleitlagers der Innenring 130 und/oder der Außenring 140 des Gleitlagers 100 beschriftet werden. Dies kann beispielsweise mittels Laserbeschriftung, Stanzen, Bedrucken, Prägen oder einem anderen Beschriftungs- und Markierungsverfahren erfolgen.
Nach dem Bereitstellen im Schritt S100 des wenigstens einen Rohlings aus dem Ausgangsmaterial für den Innenring 130 und den Außenring 140, das beispielsweise durch ein Drehen, ein Fräsen oder ein anderes zerspanendes Herstellungsverfahren ausgehend aus wenigstens einem Materialstück des Ausgangsmaterials erfolgen kann, wird also zunächst der wenigstens eine Rohling in einem Schritt S110 wärmebehandelt. Hierbei können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden.
So kann das Wärmebehandeln S110 des wenigstens einen Rohlings beispielsweise mithilfe eines martensitischen Härtens S200 und/oder einem bainitischen Härten S210 erfolgen. Je nach konkreter Anwendung können hierbei die beiden Härtungsverfahren, das martensitische Härten S200 und das bainitische Härten S210 sowohl für beide Lagerringe, also den Innenring 130 und den Außenring 140, oder auch nur für einen der beiden Lagerringe 130, 140 eingesetzt werden, während das andere Verfahren für den jeweils anderen Lagerring eingesetzt wird. Anders ausgedrückt kann beispielsweise der Innenring 130 einer martensitischen Härtung S200 und der Außenring 140 einer bainitischen Härtung S210 oder anders herum unterworfen sein.
Das martensitische Härten S200 kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn das Ausgangsmaterial des wenigstens einen Rohlings Eisen aufweist. Handelt es sich bei dem Ausgangsmaterial beispielsweise um einen Stahl oder einen Wälzlagerstahl, kann das martensitische Härten S200 beispielsweise ein Erwärmen (Schritt S300) des wenigstens einen Rohlings auf eine Austenitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials, ein Austenitisieren (S310) und ein Abschrecken (S320) umfassen. Das Austenitisieren im Schritt S310 kann hierbei beispielsweise ein Halten des Rohlings bei einer Temperatur zwischen etwa 720°C und etwa 1100°C, also beispielsweise bei Temperaturen zwischen etwa 850°C und etwa 870°C, über eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen. Hierbei bildet sich in dem Ausgangsmaterial des Rohlings Austenit, bei dem es sich um ein kubisch-flächenzentriertes Gefüge mit einer hohen Löslichkeit für Kohlenstoff handelt. Das Gefüge des Austenits hat zwar eine vergleichsweise geringe Härte, die Festigkeit kann jedoch durch Kaltverformung enorm gesteigert werden. Dies kann dazu führen, dass das Austenit nicht gut zerspanbar ist.
Das Abschrecken im Schritt S320 kann ein Abschrecken auf Temperaturen von etwa 10°C bis etwa 200°C, also beispielsweise bei Temperaturen zwischen etwa 50°C und 130°C, beispielsweise durch ein Eintauchen in Ölbad umfassen. Durch das Abschrecken bildet sich wenigstens teilweise in dem Stahl Martensit. Dieses entsteht durch einen diffusionslosen Umklappvorgang aus dem kubisch-flächenzentrierten Gitter des Austenits in ein tetragonal raumzentriertes Gitter, während der raschen Abkühlung durch das Abschrecken auf eine Temperatur unterhalb der Martensit-Starttemperatur. Die Umwandlung hört auf, wenn die Abkühlung gestoppt wird.
Dieser Umklappvorgang bzw. die dazu korrespondierende kooperative Scherbewegung führt dazu, dass das Martensitgitter nur durch geordnete Winkel- und Lageränderungen aus dem Ausgangsgitter entsteht. Die einzelnen Atome bewegen sich dabei typischerweise nur um Bruchteile ihres Atomabstands.
Während des Abschreckens entsteht so typischerweise ein Mischkristall. Liegt im Austenit gelöster Kohlenstoff vor, kann dieser durch die rasche Abkühlung beim Abschrecken S320 auch im Mischkristall zwangsgelöst vorliegen. Hierdurch wird das umgeklappte Gitter gegebenenfalls tetragonal verzerrt, wodurch ein sehr hartes Gefüge entstehen kann.
Optional kann das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel auch ein Nachkühlen S330 nach dem Abschrecken S320 umfassen, bei dem der Rohling beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 0°C bis etwa 30°C, also beispielsweis auf eine Temperatur zwischen etwa 5°C und 10°C, beispielsweise durch ein Eintauchen in ein Wasserbad nachgekühlt wird.
Optional kann bei einem solchen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel das martensitische Härten S200 ferner ein dem Abschrecken S330 nachfolgendes Anlassen S340 umfassen, bei dem der gehärtete Rohling bei Temperaturen zwischen etwa 80°C und etwa 520°C, beispielsweise zwischen Temperaturen zwischen etwa 170°C und etwa 390°C, über eine vorbestimmte Zeitspanne angelassen wird. Je nach konkreter Prozessführung können hierbei gegebenenfalls Spannungen in dem Rohling abgebaut werden. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, den gehärteten Stahl weicher zu machen, indem man ihn bei entsprechend höheren Temperaturen anlässt. Dabei verringert sich häufig die Härte des Materials und seine Zähigkeit steigt.
Bevor im Zusammenhang mit 5 das bainitische Härten S210 sowie die weitere Prozessführung erläutert wird, soll zunächst im Zusammenhang mit 6 ein Beispiel einer martensitischen Wärmebehandlung, also eines martensitischen Härtens S200 beschrieben werden.
So zeigt 6 ein Temperatur T/Zeit t-Diagramm einer typischen martensitischen Wärmebehandlung oder Härtung S200. Als Ausgangsmaterial liegt dem dort gezeigten Temperatur/Zeit-Verlauf ein Wälzlagerstahl zugrunde, bei dem es sich beispielsweise um einen der in der DIN EN ISO 683-17:1999 definierten Stähle B1 (100Cr6), B5 (100CrMo7), B6 (100CrMo7-3), B7 (100CrMo7-4) oder B8 (100CrMnMoSi8-4-6) handeln kann, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Diese weisen beispielsweise typischerweise Kohlenstoffanteile (C) zwischen 0,93 Gew.-% und 1,05 Gew.-% auf. Darüber hinaus weisen sie Silizium (Si), Mangan (Mn), Phosphor (P), Schwefel (S), Chrom (Cr) und Molybdän (Mo) in unterschiedlichen Konzentrationen auf. Einzelne Ausgangsmaterialien können hierbei hinsichtlich ihrer chemischen Bestandteile trotz ihrer Zugehörigkeit zur gleichen Materialklasse unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen. Das Ausgangsmaterial kann hierbei sowohl für den Rohling des Innenrings als auch für den des Außenrings verwendet werden.
Die martensitische Härtung S200 umfasst so ein Erwärmen auf die Austenitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials und das Austenitisieren S310, also beispielsweise ein Halten des Rohlings bei einer Temperatur von etwa 850°C bis 870°C. Anschließend wird in dem Schritt S320 der Rohling abgeschreckt, indem er beispielsweise in ein Ölbad eingetaucht wird, welches Temperaturen von beispielsweise 50°C bis 130°C aufweisen kann. Hieran kann sich das optionale Nachkühlen im Schritt S330 anschließen, das beispielsweise in einem Wasserbad mit einer Temperatur von etwa 5°C bis etwa 10°C erfolgen kann. Anschließend kann im Rahmen des Anlassens im Schritt S340 bei Temperaturen von etwa 170°C bis etwa 390°C ein entsprechender Härtegrad bzw. eine entsprechende Stabilisierungsklasse einstellbar sein.
Auch wenn bei dieser Beschreibung zuvor zum Teil spezifische Maßnahmen, wie das Eintauchen in ein Ölbad oder das Eintauche in ein Wasserbad geschildert wurden, können die dabei erwähnten Temperaturen selbstverständlich auch mit anderen entsprechenden Abschreckungs- bzw. Nachkühlverfahren kombiniert werden. Gleiches gilt ebenso für die beschriebenen Verfahren im Hinblick auf die genannten Temperaturen.
Das martensitische Härten S200 kann also derart durchgeführt werden, dass der wärmebehandelte Rohling nach dem martensitischen Härten S200 eine Härte von beispielsweise 50 bis 64 HRC oder auch eine Härte von beispielsweise 58 bis 62 HRC bis 1 mm unterhalb einer Oberfläche des Rohlings in einem Bereich nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweist. Der Bereich ist hierbei der in dem wenigstens eine der Gleitflächen 260 des betreffenden Innenrings 130 oder des Außenrings 140 gebildet wird. Die angegebenen Härten gelten hierbei in dem jeweiligen Bereich im Durchschnitt, sodass statistische Abweichungen möglich sind. Allerdings umfasst der betreffende Bereich das Gebiet, in dem die betreffende Gleitfläche 260 später gebildet werden soll, vollständig.
Neben dem martensitischen Härten S200 kann im Rahmen der Wärmebehandlung S110 ebenso ein bainitisches Härten S210 durchgeführt werden. So kann, wenn das Ausgangsmaterial beispielsweise Eisen aufweist, das Wärmebehandeln S110 auf Basis des bainitischen Härtens S210 durchgeführt werden. Handelt es sich bei dem Ausgangsmaterial wiederum um einen Stahl, also beispielsweise einen Wälzlagerstahl, so kann das bainitische Härten ein Erwärmen des Rohlings in einem Schritt S400 auf die zuvor bereits beschriebene Austenitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials, ein Austenitisieren in einem Schritt S410, ein Kühlen auf eine Transformationstemperatur in einem Schritt S420 und ein Halten des Rohlings bei einer Bainitisierungstemperatur des Ausgangsmaterials in einem Schritt S430 umfassen.
Das Austenitisieren in dem Schritt S410 kann hierbei ein Halten des Rohlings bei einer Temperatur zwischen etwa 720°C und etwa 1100°C, also beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 850°C und etwa 870°C über eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen. Das Kühlen in Schritt S420 auf die Transformationstemperatur kann beispielsweise ein Eintauchen des Rohlings in einem Salzbad umfassen. Das Halten in dem Schritt S430 bei der Bainitisierungstemperatur kann ein Halten bei einer Temperatur von etwa 150°C bis etwa 300°C, also beispielsweise ein Halten im Bereich von etwa 220°C bis etwa 235°C über eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen.
Im Rahmen dieser Schritte kann sich Bainit bilden. Einer Oberflächenreliefdefinition folgend, zeigt sich das Auftreten von Bainit im Oberflächenrelief des betreffenden Werkstoffs. Bainit kann diese Definition folgend als plattenförmige Phase angesehen werden, die oberhalb der Martensit-Starttemperatur durch Scherung aus dem Austenitgitter entsteht. Die Umwandlung kann durch einen koordinierten, nicht thermisch aktivierten Atomtransfer über die sich bewegenden Phasengrenzflächen geschehen. Die Kinetik der Umwandlung kann hierbei durch die Diffusion von Interstitionsatomen im Austenit bestimmt werden, die sowohl vor als auch nach der Scherung erfolgen kann.
Für eine vollständig ablaufende bainitische Umwandlung ist häufig die Karbidbildung aus dem Austenit eine Voraussetzung. Da Karbide große Mengen an Kohlenstoff aufnehmen können, stellen sie häufig „Kohlenstoffsenken“ dar, die Kohlenstoff aus dem Austenit absaugen. Kohlenstoffanreicherungen im Austenit, die die Umwandlung zum Erliegen bringen könnten, sind dann häufig nicht mehr möglich. Wird die Karbidbildung jedoch beispielsweise durch Silizium als Legierungselement verhindert oder verzögert, so kann es bei größeren Austenitmengen vorkommen, dass diese nicht mehre oder nicht vollständig umgewandelt werden. Sie liegen dann nach dem Abschrecken auf Raumtemperatur ganz oder teilweise als Restaustenit vor. Die Restaustenitmenge hängt hierbei von vielen Faktoren ab.
7 zeigt einen 6 ähnlichen Temperatur T/Zeit t-Verlauf einer bainitischen Wärmebehandlung, also einer bainitischen Härtung 610. Dem Temperatur/Zeit-Diagramm der 7 können hierbei wiederum die bereits zuvor genannten Ausgangsmaterialien B1, B5, B6, B7 oder B8 nach der DIN EN ISO 683-17:1999 zugrunde liegen, die wiederum für den oder die Rohlinge für den Innenring 130 und/oder den Außenring 140 verwendet werden können. Die eigentliche bainitische Härtung S210 umfasst hierbei das Erwärmen S400 auf die Austenitisierungstemperatur, das anschließende Austenitisieren S410 bei Temperaturen von beispielsweise etwa 850°C bis 870°C, ein Kühlen im Schritt S420 auf die Transformationstemperatur, was beispielsweise durch Eintauchen des oder der Rohlinge in ein Salzbad der entsprechenden Temperatur oder einer geringeren Temperatur erfolgen kann und ein Halten S430 des oder der Rohlinge bei der Bainitisierungstemperatur von beispielsweise etwa 220°C bis 235°C.
Hierbei kann es möglich sein, das bainitische Härten S210 derart durchzuführen, dass der wärmebehandelte Rohling nach dem bainitischen Härten S210 eine Härte von 54 bis 64 HRC, also beispielsweise von 57 bis 62 HRC bis 1 mm unterhalb einer Oberfläche des Rohlings in einem Bereich nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweist, in dem wenigstens eine Gleitfläche 260 des Innenrings 130 oder des Außenrings 140 gebildet wird. Für diesen Bereich gilt das bereits zuvor im Zusammenhang mit der martensitischen Härtung S200 Gesagte.
Die Rohlinge für den Innenring 130 und den Außenring 140 können hierbei mithilfe des gleichen Härtungsverfahrens, also beispielsweise beide mithilfe des martensitischen Härtens S200 oder beide mithilfe des bainitischen Härtungsverfahrens S210, hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Härtungsverfahren für die entsprechenden Rohlinge zu verwenden, also beispielsweise das martensitische Härten S200 für den Rohling des Innenrings 130 und das bainitische Härten S210 für den Rohling des Außenrings oder umgekehrt. In einem solchen Fall kann das Bereitstellen S100 des wenigstens einen Rohlings auch ein Bereitstellen wenigstens zweier Rohlingen umfassen, sodass das Wärmebehandeln S110 ein martensitisches Härten S200 wenigstens eines Rohlings der wenigstens zwei Rohlinge und ein bainitisches Härten S210 eines weiteren Rohlings der wenigstens zwei Rohlinge umfasst. Alternativ hierzu kann das Wärmebehandeln S110 des wenigstens einen Rohlings entweder ein martensitisches Härten S200 für den oder die Rohlinge des Innenrings 130 und den Außenring 140 oder ein bainitisches S210 für den oder die Rohlinge des Innenrings 130 und des Außenrings 140 umfassen.
Unabhängig davon, welche Technik eingesetzt wird, kann es gegebenenfalls ratsam sein, den Innenring 130 und den Außenring 140 auf Basis wenigstens zweier Rohlinge herzustellen, sodass das Bereitstellen S100 also wenigstens das Bereitstellen zweier Rohlinge umfassen. Die beiden Rohlinge können dann so wärmebehandelt werden in dem Schritt S110, das nach dieser Wärmebehandlung S110 ein Rohling für den Innenring 130 zu einem Rohling für den Außenring 140 einen Härteunterschied von wenigstens 1 HRC-Stufe bis 1 mm unterhalb einer Oberfläche in den vorgenannten Bereichen des Rohlings nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch ein größerer Härteunterschied von beispielsweise wenigstens 2 HRC-Stufen, wenigstens 3 HRC-Stufen, wenigstens 4 HRC-Stufen oder wenigstens 5 HRC-Stufen ratsam sein. Hierbei kann es jedoch gegebenenfalls auch sinnvoll sein, den Härteunterschied nach oben zu begrenzen, auf beispielsweise maximal 10 HRC-Stufen, auf maximal 9, maximal 8, maximal 7, maximal 6 HRC-Stufen oder maximal 5 HRC-Stufen, um beispielsweise einen zu starken Verschleiß eines der beiden Lagerringe zu unterbinden.
Nach der Wärmebehandlung S110 kann so eine Paarung zweier unterschiedlich gehärteter Ringe, also eines bainitisch und eines martensitisch gehärteten Rings oder die Verwendung von zwei martensitisch bzw. zwei bainitisch gehärteten Ringen erfolgen. In dem Schritt S120 wird dann der oder die Rohlinge geschliffen, um die wenigstens eine Gleitfläche 260 des Innenrings 130 und die wenigstens eine Gleitfläche 260 des Außenrings 140 in einer Vorstufe zu bilden.
In dem optionalen Schritt S140 des Phosphatierens der wenigstens einen gehonten bzw. kreuzgeschliffenen Gleitfläche 260 wird eine Phosphatschicht auf bzw. im Bereich der Gleitfläche 260 des betreffenden Rohlings gebildet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die gehonten oder kreuzgeschliffenen Gleitflächen 260 einer wässrigen Phosphatlösung ausgesetzt werden, was beispielsweise durch ein Eintauchen, ein Bespritzen, ein Bestreichen und/oder ein Fluten des gehonten bzw. kreuzgeschliffenen Rohlings erfolgen kann. Selbstverständlich kann eine entsprechende Phosphatierung für den Innenring 130, den Außenring 140 oder für beide Lagerringe, also den Innenring 130 und den Außenring 140, erfolgen.
Das Phosphatieren kann hierbei beispielsweise so durchgeführt werden, dass die wässrige Phosphatlösung eine Manganphosphatlösung umfasst und einen pH-Wert zwischen etwa 1 und etwa 3, also beispielsweise zwischen etwa 1,4 und etwa 1,6 aufweist. Eine Temperatur der Phosphatlösung kann hierbei zwischen etwa 50°C und etwa 100°C, also beispielsweise im Bereich zwischen 75°C bis etwa 95°C liegen. Der gehonte bzw. kreuzgeschliffene Rohling kann hierbei beispielsweise für eine Zeitspanne zwischen etwa 1 min und etwa 30 min, also beispielsweise für eine Zeitspanne zwischen etwa 5 min und etwa 15 min in Kontakt mit der betreffenden Phosphatlösung verbleiben.
Bei dem Phosphatieren erfolgt typischerweise sowohl ein Beizen, wie auch ein Ablagern einer entsprechenden Phosphatschicht. Im Falle einer Manganphosphatierung eines Eisen umfassenden Bauteils, also beispielsweise auch eines Stahlbauteils, kann hierbei das metallische Eisen an der Oberfläche des Bauteils durch Phosphorsäure angegriffen und in Lösung gebracht werden. Gleichzeitig kann aus der Manganphosphatlösung ein schwerlösliches Mangansalz auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden werden, wodurch sich gegebenenfalls ein sehr guter Korrosionsschutz ergeben kann. Ebenso kann eine solche Manganphosphatschicht die Gleiteigenschaften deutlich verbessern und einen guten Haftgrund für gegebenenfalls weitere Schichten und Behandlungen bieten. So kann beispielsweise im Rahmen des nachfolgenden Einlaufbehandelns mit dem Öl im Rahmen des Schritts S160 das Öl, jedoch auch im Rahmen des optionalen Einbringens der Initialbefettung im Schritt S180 das betreffende Fett in die Manganphosphatschicht eindringen. Das Öl bzw. das Fett werden so stärker an die betreffenden Lagerringe des Gleitlagers 100 gebunden.
Hieran kann sich Spezialschritt S130 anschließen, der beispielsweise ein Honen oder ein Kreuzschleifen umfasst. Zunächst wird das Honen als solcher Spezialschritt beschrieben. Wie bereits zuvor erwähnt wurde kann ein oder mehrere Lagerringe diesem Verfahren Schritt unterworfen werden. Es kann jedoch auch möglich, keinen der Lagerringe zu honen. Gleiches gilt auch für das weiter unten beschriebene Kreuzschleifen.
In diesem optionalen Verfahrensschritt S130 des Honens als eine Möglichkeit des Spezialprozesses kann das Honen beispielsweise unter Verwendung einer Hon-Topfscheibe mit einer Korngröße von wenigstens etwa 200, beispielsweise einer Korngröße im Bereich zwischen etwa 320 und etwa 600 erfolgen. Hierbei kann das Honen unter Verwendung eines Honöls optional erfolgen. Der betreffende Lagerring, also beispielsweise der Innenring 130 oder der Außenring 140, führt hierbei eine kontinuierliche rotatorische Bewegung aus, während die Honscheibe eine oszillierende Bewegung ausführt.
Die Verhältnisse der betreffenden Perioden können hierbei grundsätzlich unterschiedlich gewählt werden. Je nachdem, wie diese gewählt werden, kann gegebenenfalls ein kreuzartiges Muster entstehen, bei dem die Spuren ineinander übergehen, wenn beispielsweise die betreffenden Perioden ein ganzzahliges n oder ein invers ganzzahliges Verhältnis 1/n mit einer ganzen Zahl n oder auch ein gebrochen rationales Verhältnis p/q mit ganzen Zahlen p und q aufweist, wobei n und q ungleich 0 sind (n, q ≠ 0). Im Falle eines im Wesentlichen irrationalen Verhältnisses treten die betreffenden Spuren rein theoretisch betrachtet nicht ineinander über.
Bei dem Honen kann es gegebenenfalls gelingen, die Oberflächengeometrien der Gleitflächen 260 oder der späteren Gleitflächen 260 hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltung besser an die des jeweiligen Partners anzupassen. Es kann durch das Honen S130 also beispielsweise möglich sein, die Oberfläche der Außenkontur des Innenrings 130 besser an die Innenkontur des Außenrings 140 oder umgekehrt anzupassen.
Alternativ zu einem Honen kann als optionaler Schritt S130 auch ein Kreuzschleifen erfolgen. Auch hierbei kann die wenigstens eine Gleitfläche 260 unter Verwendung einer Topfscheibe mit einer Korngröße von wenigstens etwa 200, beispielsweise einer Korngröße im Bereich zwischen 320 bis 600 gefertigt werden. Sowohl der betreffende Lagerring, also der Innenring 130 oder der Außenring 140, sowie die Topfscheibe führen hierbei jeweils eine kontinuierliche rotatorische Bewegung aus, wobei die betreffenden Drehachsen jedoch einen endlichen Winkel miteinander einschließen können, also insbesondere nicht notwendigerweise kollinear liegen. Sie weisen so häufig einen von 0° abweichenden Winkel auf. So können die betreffenden Drehachsen beispielsweise im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Das Kreuzschleifen im Rahmen des Schritts S140 kann hierbei beispielsweise unter Verwendung einer Schleifemulsion auf Wasserbasis erfolgen. Bei dem Kreuzschleifen können so beispielsweise kreuzförmige Schleifspuren entstehen.
Sowohl das Kreuzschleifen wie auch das Honen werden hierbei zusammenfassend als Spezialprozess bezeichnet, mit deren Hilfe eine entsprechende Feinkonturierung erfolgen kann.
In einem Schritt S150 werden dann der Innenring 130 und der Außenring 140 zusammengesetzt, um das Gleitlager zu erhalten. Im später zusammengesetzten Zustand weisen diese im Bereich der Gleitflächen 260 typischerweise einen Abstand voneinander auf, der im Bereich einiger Zehntel Millimeter, also beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 1 mm, beispielsweise bei etwa 0,2 mm bis 0,3 mm liegt. Um dennoch ein Zusammensetzen des Gleitlagers 100 zu ermöglichen, kann es gegebenenfalls ratsam sein, den Außenring an wenigstens einer Stelle zu sprengen. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, den Außenring 140 um einige Millimeter aufzuweiten, um den Innenring einsetzen zu können. Hierdurch kann es also beispielsweise möglich sein, den Außenring 140 um beispielsweise etwa 2 bis 3 mm aufzuweiten, um den Innenring 130 einzusetzen.
Zu diesem Zweck kann es ratsam sein, in den Außenring eine Nahtstelle oder Nut einzubringen, an der diese später gesprengt werden kann. Bei größeren Gleitlagern von beispielsweise mehr als 150 mm Außendurchmesser des Außenrings 140 kann es gegebenenfalls ratsam sein, mehr als eine solche Nahtstelle oder Nut vorzusehen. Hierdurch kann es möglich sein, den Außenring vollständig zu zerlegen, indem beispielsweise zwei Sprengungen oder mehr durchgeführt werden.
Nach dem Zusammensetzen S150 des Innenrings 130 und des Außenrings 140, um das Gleitlager 100 zu erhalten, kann in dem Schritt S160 das zusammengesetzte Gleitlager 100 mit einem Öleinlauf behandelt werden. Alternativ kann das Einlaufbehandeln S160 auch vor dem Zusammensetzen des Gleitlagers 100 erfolgen. Hierbei kann die Einlaufbehandlung beispielsweise durch ein Eintauchen, ein Bespritzen ein Bestreichen und/oder ein Fluten des zusammengesetzten Gleitlagers 100 in dem Öl durchgeführt werden. Bei dem Öl kann es sich beispielsweise um ein mineralisches Öl handeln. Ergänzend oder alternativ hierzu kann das Öl eine Gesamtbeimischung von etwa 1 Vol.-% bis etwa 20 Vol.-%, also beispielsweise von etwa 5 Vol.-% bis etwa 15 Vol.-% eines oder mehrerer EP/AW-Additive aufweisen.
Die Bezeichnung „EP“ steht hierbei für Extreme Pressure, also extremer Druck, während die Bezeichnung „AW“ für Anti-Wear, also Antiverschleiß steht. EP/AW-Additive stellen typischerweise grenzflächenaktive Stoffe dar, und können beispielsweise in einer polaren Gruppe unter anderem die Elemente Zink, Phosphor, Schwefel, in verschiedenen Kombinationen umfassen. Ein bekannter Vertreter der betreffenden Additive stellt Zinkdithiophosphat dar, welches auch als ZnDTP abgekürzt wird und auch als Alterungs- und Korrosionsschutz wirken kann. Das Öl kann hierbei in die bei dem Phosphatieren im Schritt S140 erzeugte Manganphosphatschicht (MnPo-Schicht) eingelagert werden und so beispielsweise der Erhöhung des Korrosionsschutzes, aber auch der Verbesserung des Einlaufs und der Schmierung gegebenenfalls dienen.
Hierbei kann es gegebenenfalls ratsam sein, um ein besseres Eindringen des Öls in die Phosphatschicht zu ermöglichen, den Innenring 130 relativ zu dem Außenring 140 des Gleitlagers 100 zu bewegen. Dies kann beispielsweise durch Vibrationen oder auch ein Drehen eines oder beider Lagerringe erfolgen.
In dem Schritt S170 wird dann die wenigstens eine Dichtung 270 an das Einlaufbehandelte Gleitlager 100 in der zuvor beschriebenen Art und Weise angebracht. Je nach konkreter Ausgestaltung des Verfahrens kann dieser Schritt ebenfalls optional sein. Hierbei wird durch die Dichtung 270 der Zwischenraum zwischen der oder den Gleitflächen des Innenrings 130 und der oder den Gleitflächen 260 des Außenrings 140 an der oder parallel zu der Stirnfläche 230 des Gleitlagers 100 abgedichtet.
In dem optionalen Schritt S180 kann dann die Initialbefettung in den Zwischenbereich des Gleitlagers 100 eingebracht werden. Hierbei kann das Einbringen der Initialbefettung ein Einbringen einer Fettpaste umfassen, die wenigstens einen weißen Festschmierstoff mit einem Gesamtanteil zwischen 5 Gew.-% und 40 Gew.-% aufweist. Anders ausgedrückt kann hier eine Fettpaste mit weißen Festschmierstoffen eingesetzt werden.
Als weißer Festschmierstoff wird hierbei häufig eine anorganische Verbindung in Form von geschmeidigen, weichen Partikeln verstanden, die nicht oder zumindest nicht signifikant abrasiv wirken. Bei dem wenigstens einen weißen Schmierstoff kann es sich beispielsweise um ein Phosphat, ein Diphosphat, ein Hydroxid oder ein Borat eines metallischen Elements, beispielsweise von Zink (Zn) oder Kalzium (Ca) handeln. So kann beispielsweise bei einer entsprechenden Fettpaste ein Anteil von Kalzium-basierten Festschmierstoffen in dem zuvor genannten Bereich zwischen 5 und 40 Gew.-% liegen. Ein solcher weiße Festschmierstoff kann also beispielsweise eine Kalzium-Zink-Verbindung (CaZn-Verbindung) umfassen.
Die Bezeichnung „weißer Festschmierstoff“ rührt daher her, dass sie im Gegensatz zu anderen Festschmierstoffen, wie beispielsweise Molybdändisulfid (MoS₂) oder Graphit, eine helle Farbe aufweisen. Unter dem Begriff der weißen Festschmierstoffe werden so häufig anorganische Verbindungen verstanden, welche in Form von geschmeidigen, weichen Pulvern, die nicht abrasiv wirken, vorliegen. Sie sind gegebenenfalls in der Lage, unter bestimmten Einsatzbedingungen tribochemische Reaktionsschichten auszubilden. Ausgewählte Kombinationen dieser Festschmierstoffe, wie sie in Fettpasten eingesetzt werden können, zeigen zudem eine synergetische Wirkung, die die Ausbildung dieser Reaktionsschichten beschleunigt und verstärkt, sodass Verschleißschutzeigenschaften gegebenenfalls verbessert und selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen erzielt werden können.
Als Basis der entsprechenden Fettpaste kann beispielsweise ein synthetisches Öl verwendet werden. Optional kann hier die Fettpaste einer NLGI-Konsistenzklasse 2 gemäß DIN 51818:1981.12 angehören.
Eine Fettpaste kann beispielsweise zu etwa 50 % das Öl, also beispielsweise das synthetische Öl, zu etwa 10 % einen entsprechenden Verdicker, die Festschmierstoffe mit etwa 37,5 % und andere Additive mit einem Gesamtanteil von etwa 2,5 % umfassen. Selbstverständlich können, wie bereits die vorherigen Angaben hinsichtlich des Gehalts der Festschmierstoffe gezeigt hat, von dieser Zusammensetzung auch signifikant abgewichen werden.
Abschließend kann in dem optionalen Schritt S190 die bereits zuvor erwähnte Beschriftung des Innenrings 130 und/oder des Außenrings 140 beispielsweise mittels Laserbeschriftung, Stanzen, Bedrucken, Prägen oder einem anderen Beschriftungs- oder Markierungsverfahren erfolgen.
Durch den Einsatz eines Ausführungsbeispiels kann gegebenenfalls ein verringerter Nachschmierbedarf eines Gleitlagers 100 erzielbar sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Bezugszeichenliste

100: Gleitlager
110: Gelenklager
120: radiales Gelenklager
130: Innenring
140: Außenring
150: Nut
160: Bohrung
170: Achse
180: weiteren Achse
190: weitere Nut
200: weitere Bohrung
210: Innenbohrung
220: zusätzliche Nut
230: Stirnfläche
240: Ausnehmung
250: zentrale Ebene
260: Gleitfläche
270: Dichtung
280: Elastomerstruktur
290: Dichtlippe
300: Versteifungsstruktur
310: ersten Abschnitt
320: zweiten Abschnitt
330: elastischer Abschnitt
S100: Bereitstellen eines Rohlings
S110: Wärmebehandeln
S120: Schleifen
S130: Honen bzw. Kreuzschleifen
S140: Phosphatieren
S150: Zusammensetzen des Innenrings
S160: Einlaufbehandeln
S170: Anbringen einer Dichtung
S180: Einbringen einer Initalbefettung
S190: Beschriften
S200: martensitisches Härten
S210: bainitisches Härten
S300: Erwärmen
S310: Austenitisieren
S320: Abschrecken
S330: Nachkühlen
S340: Anlassen
S400: Erwärmen
S410: Austenitisieren
S420: Kühlen auf Transformationstemperatur
S430: Halten bei Bainitisierungstemperatur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 6508-1:2005 [0014]
DIN EN 6508-1:2005 [0017]
DIN EN 6508-1:2005 [0018]
DIN 51818:1981.12 [0032]
DIN EN ISO 683-17:1999 [0113]
DIN EN 6508-1:2005 [0116]
DIN EN ISO 683-17:1999 [0121]
DIN EN 6508-1:2005 [0122]
DIN EN 6508-1:2005 [0124]
DIN 51818:1981.12 [0144]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers (100), das einen Innenring (130) und einen Außenring (140) umfasst, wobei der Innenring (130) und der Außenring (140) jeweils wenigstens eine Gleitfläche (260) aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der Innenring (130) und der Außenring (140) vermittelt über die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Außenrings (140) relativ zueinander bewegbar sind, umfassend: Bereitstellen (S100) wenigstens eines Rohlings aus einem Ausgangsmaterial für den Innenring und den Außenring; Wärmebehandeln (S110) des wenigstens einen Rohlings; Schleifen (S120) des wenigstens einen Rohlings, um die wenigstens eine Gleitfläche des Innenrings und die wenigstens eine Gleitfläche des Außenrings in einer Vorstufe zu bilden; Kreuzschleifen (S130) der wenigstens einen Gleitfläche in der Vorstufe; Zusammensetzen (S150) des Innenrings und des Außenrings, um das Gleitlager zu erhalten; Einlaufbehandeln (S160) des zusammengesetzten Gleitlagers und/oder des Innenrings und des Außenrings mit einem Öl; und Anbringen (S170) wenigstens einer Dichtung (270) an das Gleitlager derart, sodass die Dichtung einen Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und der wenigstens einen Gleitfläche (260) des Außenrings (140) an einer oder parallel zu einer Stirnfläche (230) des Gleitlagers (100) abdichtet, wobei das Wärmebehandeln (S110) des wenigstens einen Rohlings entweder ein martensitisches Härten (S200) für den Innenring (130) und den Außenring (140) oder ein bainitisches Härten (210) für den Innenring (130) und den Außenring (S140) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einlaufbehandeln (S160) ein Eintauchen, ein Bespritzen, ein Bestreichen und/oder ein Fluten des zusammengesetzten Gleitlagers in dem Öl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Öl ein mineralisches Öl und/oder das Öl eine Gesamtbeimischung von etwa 1 Vol.-% bis etwa 20 Vol.-%, beispielsweise etwa 5 Vol.-% bis etwa 15 Vol.-%, eines oder mehrerer EP/AW-Additive aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kreuzschleifen (S130) der wenigstens einen Gleitfläche ein Kreuzschleifen (S130) unter Verwendung einer Topfscheibe mit einer Korngröße von wenigstens etwa 200, beispielsweise einer Korngröße im Bereich zwischen etwa 320 und etwa 600, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kreuzschleifen (S130) der wenigstens einen Gleitfläche in der Vorstufe ein Kreuzschleifen unter Verwendung einer Schleifemulsion auf Wasserbasis umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem das Bereitstellen (S100) des wenigstens einen Rohlings ein Bereitstellen wenigstens zweier Rohlinge umfasst, und bei dem die wenigstens zwei Rohling gerade so wärmebehandelt werden (S110), dass nach der Wärmebehandlung ein Rohling für den Innenring (130) der wenigstens zwei Rohlinge zu einem Rohling für den Außenring (140) der wenigstens zwei Rohlinge einen Härteunterschied von wenigstens 1 HRC-Stufe in Bereichen der Rohlinge nach Skala C der DIN EN 6508-1:2005 aufweist, in dem die Gleitflächen (260) des Innenrings (130) und des Außenrings (140) gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Phosphatieren (S140) der wenigstens einen kreuzgeschliffenen Gleitfläche umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Anbringen (S170) wenigstens einer Dichtung (270) an das einlaufbehandelte Gleitlager derart umfasst, sodass die Dichtung einen Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und der wenigstens einen Gleitfläche (260) des Außenrings (140) an einer oder parallel zu einer Stirnfläche (230) des Gleitlagers (100) abdichtet.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner ein Einbringen (S180) einer Initialbefettung in den Zwischenbereich des Gleitlagers umfasst.
Gleitlager (100) mit folgenden Merkmalen: einen Innenring (130) und einen Außenring (140), wobei der Innenring (130) und der Außenring (140) jeweils wenigstens eine Gleitfläche (260) aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der Innenring (130) und der Außenring (140) vermittelt über die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Außenrings (140) relativ zueinander bewegbar sind; wobei der Innenring (130) und/oder der Außenring (140) wärmebehandelt sind; wobei die wenigstens eine Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und/oder des Außenrings (140) kreuzgeschliffen sind; wobei das Gleitlager (100) mit einem Öl einlaufbehandelt ist; wobei das Gleitlager (100) wenigstens eine Dichtung (270) aufweist, die ausgebildet ist, um einen Zwischenraum zwischen der wenigstens einen Gleitfläche (260) des Innenrings (130) und der wenigstens einen Gleitfläche (260) des Außenrings (140) an einer oder parallel zu einer Stirnfläche (230) des Gleitlagers (100) abzudichten; und wobei der Innenring (130) und der Außenring (140) entweder martensitisch gehärtet sind oder der Innenring (130) und der Außenring (140) bainitisch gehärtet sind.