DE102014213600A1

DE102014213600A1 - Wälzkörper und Wälzlager für schmutzbeaufschlagte Anwendungen

Info

Publication number: DE102014213600A1
Application number: DE102014213600.8A
Authority: DE
Inventors: Gotthold Bürklin
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2016-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper und ein Wälzlager zur Anwendung in einer schmutzbeaufschlagten Umgebung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Wälzlager nach Anspruch 4.
Wälzlager werden oftmals unter Schmutzbeaufschlagung betrieben, beziehungsweise sind während ihres Betriebes immer wieder einer Kontamination ausgesetzt, beispielsweise durch harte Partikel, Schmutzwaser, Staub, etc. Jedes Eindringen von Schmutzpartikeln erniedrigt die Lebensdauer des Wälzlagers erheblich. Vor allem harte und flächige Eindrücke in den Laufflächen der Wälzkörper und Lagerbahnen führen oftmals in kürzester Zeit zum Ausfall des Lagers. Dementsprechend werden komplexe Dichtsysteme notwendig, was wiederum eine erhöhte Reibung mit sich bringen
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der US 2,251,555 , sind Wälzkörper bekannt, die an der äußeren Mantelfläche eine Strukturierung aufweisen, beispielsweise eine Nut oder einen umlaufenden Grat, wobei im Bereich des Grates bzw. zwischen zwei Nutabschnitten eine Kontaktfläche vorgesehen ist, in deren Bereich der Kontakt zu einer Laufbahn eines Lagerrings ausgebildet wird. Zwischen benachbarten Abschnitten des Grates bzw. entlang einer Nut kann Schmiermittel gefördert werden. In den Nuten bzw. entlang der Grate sammelt sich Schmutz, insbesondere Abrieb, an. Dieser Schmutz kann durch die Nut bzw. entlang des Grates zusätzlich noch in dem Lagerinnenraum verteilt werden.
Aus der DE 10 2010 019 953 A1 ist ein Wälzkörper bekannt, der in einer Nut eine Einlage mit einer Funktionsschicht umfasst.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wälzkörper anzugeben, der unter Schmutzbeaufschlagung ein verbessertes Betriebsverhalten, insbesondere eine verlängerte Lebensdauer, aufweist und abhängig vom Verschmutzungsgrad der Wälzlagerumgebung individuell für das Wälzlager nachgerüstet werden kann. Hiermit sollen die Anforderungen an das einzusetzende Dichtsystem gesenkt werden, um so ein weniger reibungsintensives und kostengünstigeres Dichtsystem verwenden zu können.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Funktions-Wälzkörper gelöst, dessen Material so weich gewählt ist, dass Schmutzpartikel während des Lagerbetriebs in diesen eingepresst werden. Wesentlich für diese Funktion ist dabei, dass das gewählte Material weicher ist als das Material, aus dem die Lager-Laufbahnen und die übrigen Wälzkörper beschaffen sind. Die übrigen Wälzkörper werden nachfolgend auch als „Standard-Wälzkörper bezeichnet. Hiermit sind alle Wälzkörper bezeichnet, die nicht dafür vorgesehen sind, Schmutzpartikel aufzunehmen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eingedrungene Schmutzpartikel – sozusagen dem Weg des geringsten Widerstandes folgend – beim Überrollen in die Funktionskörper eingepresst werden und dementsprechend die Laufbahnen und übrigen Standard-Wälzkörper von einer Verformung verschont bleiben.
Vorzugsweise ist vorgesehen, den gesamten Funktions-Wälzkörper aus einem derart weichen Material auszubilden. Von der Erfindung umfasst ist jedoch auch ein Funktions-Wälzkörper, der aus einem harten Grundkörper und einer weichen Beschichtung besteht.
Die erfindungsgemäße Ausführung sieht sowohl Funktions-Wälzkörper mit Punktkontakt (Kugeln) als auch mit Linearkontakt (Rollen) vor.
Die Anzahl der verwendeten Funktions-Wälzkörper kann je nach Anwendungsfall und Verschmutzungsgrad in der Lagerumgebung variieren. Damit besteht insbesondere die Möglichkeit ein Wälzlager innerhalb seines Lebenszyklusses entsprechend geänderter Rahmenbedingungen oder auch Erfahrungswerte hinsichtlich seiner Befüllung mit Funktions-Wälzkörpern anzupassen.
Auch bestehende Lager mit vormals lediglich Standard-Wälzkörpern können mit derartigen Funktions-Wälzköpern „nachgerüstet“ werden, ohne dass hierbei eine bauliche Veränderung am Lager selbst vorgenommen werden müsste.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Wälzlager vorgeschlagen, dass neben Standard-Wälzkörpern einen oder mehrere Funktions-Wälzkörper umfasst, deren Material zumindest an der Oberfläche weicher ausgeführt ist als das Material der Lager-Laufbahnen und der Standard-Wälzkörper.
Als Material für die Funktions-Wälzkörper oder zumindest für deren Oberfläche wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ein porenhaltiges Material gewählt, so dass die Poren des Materials Fremdpartikel aufnehmen, insbesondere auch Abriebpartikel, die aus dem Kontaktbereich zwischen der Laufbahn und der Kontaktfläche der Mantelfläche oder Kugelfläche des Wälzkörpers entfernt und in den Poren dauerhaft aufgenommen werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Wälzlager mit einem Außenring 1, einem Innenring 3 und verschiedenen Wälzköpern, die zwischen den Ringen laufen und nach außen durch ein Dichtelement 2 abgedichtet sind. In der konkreten Darstellung erkennt man auch einen Käfig 5, der jedoch für die Erfindung nur optional vorhanden ist.
Erkennbar sind als Wälzkörper einerseits mehrere Funktions-Wälzkörper 4, die – vorzugsweise regelmäßig verteilt – zwischen den Standard-Wälzkörpern 6 angeordnet sind.
Das Oberflächenmaterial der Funktions-Wälzkörper 4 ist weicher gewählt als das der Lager-Laufflächen. So ist sichergestellt, dass sich eingedrungene Fremdpartikel – dem geringsten Widerstand folgend – in die Funktions-Wälzkörper 4 einpressen. Sofern die Funktions-Wälzkörper 4 ausreichend regelmäßig getauscht werden, kann auf diese Weise die Lebensdauer des der Kontamination aus gesetzten Lagers deutlich erhöht werden.
Bezugszeichenliste

1: Außenring
2: Dichtelement
3: Innenring
4: Funktions-Wälzkörper
5: Käfig
6: Standard-Wälzkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2251555 [0003]
DE 102010019953 A1 [0004]

Claims

Wälzkörper für ein Wälzlager mit Außenring (1), Innenring (3) und Standard-Wälzkörpern (6), dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Funktions-Wälzkörper (4) zur Aufnahme von Schmutzpartikeln in einer Anordnung zwischen den Standard-Wälzkörpern (6) ausgebildet ist und eine weichere Oberfläche aufweist als Außenring (1), Innenring (3) und Standard-Wälzkörper (6).
Wälzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser vollständig aus einem Material besteht, das weicher ist als das Material von Außenring (1), Innenring (3) und Standard-Wälzkörpern (6).
Wälzkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Oberfläche aus einem porösen Material gebildet ist.
Wälzlager umfassend mindestens einen Außenring (1), einen Innenring (3) und mehrere Standard-Wälzkörper (6), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Standard-Wälzkörpern (6) mindestens ein Funktions-Wälzkörper (4) angeordnet ist, der eine weichere Oberfläche aufweist als Außenring (1), Innenring (3) und Standard-Wälzkörper (6).
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Funktions-Wälzkörper (4) regelmäßig verteilt zwischen den Standard-Wälzkörpern (6) angeordnet sind.