DE102016219789A1 - Ring, rolling bearing and method for producing such a ring - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bordring (40) für ein zumindest einreihiges Wälzlager (10), beispielsweise für ein Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager (12) oder Pendelrollenlager, mit einem Innenring (16) und einem diesen koaxial umschließenden Außenring (18), sowie mit mehreren radial zwischen dem Innenring (16) und dem Außenring (18) angeordneten und auf einer Innenringlaufbahn (20) sowie einer Außenringlaufbahn (22) abrollenden Wälzkörpern (24, 26). Hierbei ist vorgesehen, dass der mindestens eine Bordring (40) einen mit einem Kunststoff gebildeten Grundkörper (80) aufweist, welcher zumindest bereichsweise mit einer mit einem Metall gebildeten Tragschicht (82) versehen ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Wälzlager (10) mit mindestens einem Bordring (40) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bordrings (40).The invention relates to a flange ring (40) for an at least single row roller bearing (10), for example for a cylindrical roller bearing, tapered roller bearing (12) or spherical roller bearing, with an inner ring (16) and an outer ring (18) coaxially surrounding it, and with a plurality of radially between arranged on the inner ring (16) and the outer ring (18) and on an inner ring raceway (20) and an outer ring raceway (22) rolling rolling elements (24, 26). Here, it is provided that the at least one flange ring (40) has a base body (80) formed with a plastic, which is provided at least in regions with a support layer (82) formed with a metal. In addition, the invention relates to a rolling bearing (10) with at least one flange ring (40) and a method for producing such a rim ring (40).
Description
Die Erfindung betrifft einen Bordring für ein zumindest einreihiges Wälzlager, beispielsweise für ein Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager oder Pendelrollenlager, mit einem Innenring und einem diesen koaxial umschließenden Außenring, sowie mit mehreren radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten und auf einer Innenringlaufbahn sowie einer Außenringlaufbahn abrollenden Wälzkörpern. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit einem Bordring sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bordrings.The invention relates to a flange ring for an at least single-row roller bearing, for example, a cylindrical roller bearing, tapered roller bearing or spherical roller bearings, with an inner ring and a coaxially surrounding outer ring, and arranged with a plurality of radially between the inner ring and the outer ring and rolling on an inner ring raceway and an outer ring raceway rolling elements , Moreover, the invention relates to a rolling bearing with a flange ring and a method for producing such a rim ring.
Wälzlager finden auf nahezu allen Gebieten der Technik unter anderem aufgrund ihres leichtgängigen Laufs verbreitet Anwendung. Zur axialen Führung der Wälzkörper zwischen den Laufringen des Wälzlagers kommen bei Kegelrollenlagern, Zylinderrollenlagern oder Pendelrollenlagern Bordscheiben beziehungsweise Bordringe zum Einsatz. Heutzutage werden Bordscheiben zum Beispiel aus kurzen, axialen Abschnitten dickwandiger Rohre gefertigt, deren Abschnitte anschließend einer aufwändigen Weiterbearbeitung unterzogen werden. Die Weiterbearbeitung kann zum Beispiel durch Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen, Polieren, Honen, Läppen und/oder Wärmebehandlungen zur Härtung erfolgen. Derartige Fertigungsprozesse sind jedoch im Fall größerer Abmessungen und/oder bei besonderen Geometrien der Bordringe vielfach recht kostenintensiv. Darüber hinaus lassen sich einzuhaltende enge Maßtoleranzen und eine hohe Oberflächengüte vor dem Hintergrund einer Großserienfertigung nur mit vergleichsweise hohem Aufwand einhalten.Rolling bearings find widespread application in almost all areas of technology, among other things because of their smooth running. For axial guidance of the rolling elements between the races of the rolling bearing come with tapered roller bearings, cylindrical roller bearings or spherical roller bearings flanges or rim rings used. Nowadays flanged wheels are made, for example, from short, axial sections of thick-walled tubes, the sections of which are subsequently subjected to extensive further processing. The further processing can be done for example by turning, milling, drilling, grinding, polishing, honing, lapping and / or heat treatments for curing. However, in the case of larger dimensions and / or with special geometries of the flange rings, such production processes are often quite cost-intensive. In addition, tight dimensional tolerances and a high surface quality to be met against the background of mass production can be met only with relatively high effort.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen, besonders reibungs- und verschleißarmen sowie mechanisch hoch belastbaren Bordring vorzustellen, der sich einfach und mit verlässlich reproduzierbaren Toleranzen kostengünstig fertigen lässt. Darüber soll ein Wälzlager mit mindestens einem solchen Bordring beschrieben sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bordrings angegeben werden.The invention is therefore based on the object to present a novel, particularly low-friction and wear-resistant and mechanically highly resilient rim ring, which can be easily manufactured inexpensively and with reliably reproducible tolerances. In addition, a rolling bearing is described with at least one such rim ring and a method for producing such a rim ring can be specified.
Die Erfindung betrifft demnach einen Bordring für ein zumindest einreihiges Wälzlager, beispielsweise für ein Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager oder Pendelrollenlager, mit einem Innenring und einem diesen koaxial umschließenden Außenring, sowie mit mehreren radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten und auf einer Innenringlaufbahn sowie einer Außenringlaufbahn abrollenden Wälzkörpern. The invention accordingly relates to a rim ring for an at least single-row roller bearing, for example, a cylindrical roller bearing, tapered roller bearings or spherical roller bearings, with an inner ring and a coaxially surrounding outer ring, and arranged with a plurality of radially between the inner ring and the outer ring and rolling on an inner ring raceway and an outer ring raceway rolling elements.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass der mindestens eine Bordring einen mit einem Kunststoff gebildeten Grundkörper aufweist, welcher zumindest bereichsweise mit einer mit einem Metall gebildeten Tragschicht versehen ist. To achieve the object, it is provided that the at least one flange ring has a base body formed with a plastic, which is provided at least partially with a support layer formed with a metal.
Aufgrund dieser Hybridbauweise des Bordrings weist dieser unter anderem eine bei vertretbarem Fertigungsaufwand zuverlässig reproduzierbare Maßhaltigkeit auf. Darüber hinaus lassen sich komplexere, also von einer im Wesentlichen hohlzylindrischen Form abweichende Geometrien auf einfache Weise sowie kostengünstig realisieren. Beispielsweise kann eine axiale Anlauffläche eines Bordrings ballig beziehungsweise konvex ausgeführt sein. Ferner lassen sich konstruktive Details, wie zum Beispiel Ebenheiten, Schultern, Nuten und Schrägflächen an einem Bordring prozesssicher und kostengünstig ausbilden, denn der Bordring kann in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Das Herstellen mehrteiliger, extrem passgenauer Bordringe ist gleichfalls durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bordrings möglich.Due to this hybrid construction of the on-board ring, it has, inter alia, a dimensional stability which can be reproducibly reproduced with a reasonable manufacturing outlay. In addition, more complex, ie deviating from a substantially hollow cylindrical shape geometries can be realized in a simple manner and inexpensively. For example, an axial contact surface of a rim ring can be made spherical or convex. Furthermore, structural details, such as evenness, shoulders, grooves and inclined surfaces on a flange can be formed process-reliable and cost-effective, because the flange can be manufactured in an injection molding process. The production of multi-part, extremely accurate flange rings is also possible by the construction of the on-board ring according to the invention.
Die genannte Tragschicht kann vollflächig oder nur in solchen Zonen des Grundkörpers des Bordrings ausgebildet sein, welche einer stärkeren mechanische Belastung ausgesetzt sind als andere Bereiche des Grundkörpers. Hierdurch kann ein standardisiert hergestellter Grundkörper des Bordrings hinsichtlich der zu erwartenden Betriebsanforderungen ausgebildet sein. Said base layer may be formed over the entire surface or only in those zones of the main body of the rim, which are exposed to a stronger mechanical load than other areas of the body. In this way, a standard manufactured base body of the flange can be designed with regard to the expected operating requirements.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Tragschicht in regelmäßigen oder unregelmäßigen geometrischen Mustern auf dem Grundkörper aufgetragen beziehungsweise angeordnet ist. It can further be provided that the base layer is applied or arranged in regular or irregular geometrical patterns on the base body.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Tragschicht an dem Grundkörper unterschiedliche Materialstärken aufweist. Hierbei wird die Tragschicht in Bereichen, in denen im Betrieb eine hohe mechanische Belastung zu erwarten ist, dicker sein als in Bereichen des Grundkörpers, in denen keine oder nur eine geringere mechanische Belastung auftreten wird. According to another embodiment, it can be provided that the base layer has different material thicknesses on the base body. Here, the support layer in areas in which a high mechanical load is to be expected during operation, be thicker than in areas of the body in which no or only a minor mechanical stress will occur.
Bei einer anderen technisch vorteilhaften Weiterbildung des Bordrings ist vorgesehen, dass zumindest die Tragschicht vollflächig oder nur bereichsweise mit einer reibungs- und verschleißmindernden tribologischen Funktionsschicht beschichtet ist. Hierdurch können Reibungsverluste beim betrieb des Wälzlagers verringert und unter anderem die Verschleißanfälligkeit des Bordrings signifikant reduziert werden, was zu einer beträchtlichen Verlängerung der Nutzungsdauer bei einem zugleich kleineren Wartungsaufwand beiträgt. In another technically advantageous development of the flange, it is provided that at least the base layer is coated over its entire area or only partially with a friction and wear-reducing tribological functional layer. As a result, friction losses during operation of the rolling bearing can be reduced and, inter alia, the susceptibility to wear of the flange can be significantly reduced, which contributes to a considerable extension of the service life with a simultaneously smaller maintenance.
Die tribologische Funktionsschicht ist vorzugsweise nach Art einer Triondur®- Beschichtung, beispielsweise einer Triondur® CN-Beschichtung, einer Triondur® CH- Beschichtung, einer Triondur® C-Beschichtung, einer Triondur® C+-Beschichtung, einer Triondur® CX-Beschichtung oder einer Kombination von mindestens zwei der vorstehend genannten Beschichtungssysteme ausgeführt. The tribological functional layer is preferably in the manner of a Triondur ® - coating, for example a Triondur CN ® coating, a Triondur ® CH- coating, Triondur ® C Coating, a Triondur ® C + coating, a Triondur ® CX coating or a combination of at least two of the above coating systems.
Diese Beschichtungen umfassen teilweise Nanopartikel oder weisen einen nanostrukturierten beziehungsweise einen nanokristallinen Aufbau auf. Die Triondur®-Beschichtungen zeichnen sich hierbei durch einen hohen Härtegrad bei einer zugleich sehr kleinen Rauheit aus. Das Aufbringen der Triondur®-Beschichtungen kann zum Beispiel im Wege bekannter PVD-("Physical Vapor Deposition") oder PACVD ("Plasma Assisted Chemical Vapor Depositon")-Beschichtungsverfahren erfolgen. Die im Vergleich zu konventionellen Bordringen aus massiven Metalllegierungen um bis zu 85% verminderte Reibung erlaubt ferner eine Verminderung der Baugröße des Bordrings bei einer zugleich unveränderten Lasttragfähigkeit des Wälzlagers. Some of these coatings comprise nanoparticles or have a nanostructured or nanocrystalline structure. The Triondur ® coatings are characterized by a high degree of hardness combined with a very small roughness. The application of the Triondur ® coatings can, for example, in the way known PVD - ( "physical vapor deposition") or PACVD ( "Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition") - coating processes take place. The reduced by up to 85% compared to conventional rim rings made of solid metal alloys friction also allows a reduction in the size of the rim ring at the same time unchanged load carrying capacity of the bearing.
Weiterhin ist aufgrund der Hybridbauweise eine erhebliche Gewichtsreduzierung des Bordrings und eines damit ausgerüsteten Wälzlagers erreichbar.Furthermore, due to the hybrid design, a significant reduction in weight of the rim ring and a rolling bearing equipped therewith can be achieved.
Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Wälzlager gelöst, das mindestens einen Bordring mit zumindest einigen der beschriebenen Merkmale aufweist. Hierdurch ist im Vergleich zu konventionellen Wälzlagern ein um bis zu 85% reibungsärmerer Betrieb gewährleistet, woraus eine höhere mechanische Belastbarkeit und Nutzungsdauer eines damit ausgestatteten Wälzlagers resultieren. Selbst für den Fall des Eintritts eines Mangels an Schmiermittel ist noch eine rudimentäre Notlauf-Eigenschaft des Wälzlagers gewährleistet. Zudem sind erheblich verlängerte Wechselintervalle des Schmiermittels erreichbar.In addition, the object mentioned is achieved by a rolling bearing having at least one flange ring with at least some of the features described. As a result, in comparison to conventional rolling bearings an operation up to 85% less friction is guaranteed, resulting in a higher mechanical load capacity and service life of a rolling bearing equipped therewith. Even in the event of the onset of a lack of lubricant, a rudimentary runflat property of the rolling bearing is still ensured. In addition, significantly longer replacement intervals of the lubricant can be achieved.
Ferner wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bordrings, insbesondere eines Bordrings mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und gegebenenfalls der abhängigen Ansprüche, gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:
- a) Herstellen eines Grundkörpers mit einem Kunststoff,
- b) zumindest bereichsweises Ausbilden einer mit einem Metall gebildeten Tragschicht auf dem Grundkörper, und
- c) zumindest bereichsweises Herstellen einer tribologischen Funktionsschicht auf der Tragschicht und/oder dem Grundkörper.
- a) producing a basic body with a plastic,
- b) at least partially forming a support layer formed with a metal on the base body, and
- c) at least regionally producing a tribological functional layer on the support layer and / or the base body.
Hierdurch lässt sich ein Bordring bei vergleichsweise geringem Aufwand prozesssicher mit engen Toleranzen und hoher Oberflächengüte, insbesondere in Form von Härte und geringer Rauheit, fertigen. Der Grundkörper lässt sich beispielsweise im Wege bekannter Spritzgussverfahren aus thermoplastischen Kunststoffen oder durch Spritzpressen duroplastischer Kunststoffe unter Verwendung geeigneter Formwerkzeuge herstellen. Die Kunststoffe können erforderlichenfalls zumindest teilweise mit einer Faserarmierung versehen sein. Außerdem lassen sich Grundkörper mit einer im Vergleich zur hohlzylindrischen Geometrie komplexeren Raumform auch durch additive Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel 3D-Druck, herstellen. Das Aufbringen der aus Metall gebildeten Tragschicht kann mittels bekannter und hierfür geeigneter Verfahren, wie zum Beispiel üblicher Vakuum-Bedampfungsprozesse oder dergleichen, erfolgen. Das Ausbilden der vorzugsweise nach Art einer Triondur®-Beschichtung ausgebildeten tribologischen Funktionsschicht erfolgt bevorzugt mittels des PVD- oder PACVD-Beschichtungsverfahrens.As a result, a flange ring can be manufactured reliably with tight tolerances and high surface quality, in particular in the form of hardness and low roughness, with comparatively little effort. The main body can be produced, for example, by means of known injection molding processes from thermoplastic materials or by injection molding thermosetting plastics using suitable molding tools. The plastics may, if necessary, be at least partially provided with a fiber reinforcement. In addition, base bodies with a more complex spatial form than hollow-cylindrical geometry can also be produced by additive manufacturing processes, such as, for example, 3D printing. The application of the support layer formed of metal can be carried out by means of known and suitable processes, such as conventional vacuum evaporation processes or the like. The formation of the ® preferably in the manner of a coating formed Triondur tribological functional layer is preferably carried out by means of the PVD or PACVD-coating process.
Die tribologische Funktionsschicht kann durch eine Triondur®-Beschichtung gebildet werden, nämlich durch eine Triondur® CN-Beschichtung, eine Triondur® CH-Be schichtung, eine Triondur® C-Beschichtung, eine Triondur® C+-Beschichtung, eine Triondur® CX-Beschichtung oder durch eine Kombination von mindestens zwei der vorstehend genannten Beschichtungssysteme. The tribological functional layer may be formed by a Triondur ® coating, namely ® by a Triondur CN-coating, a Triondur ® CH-Be coating, a Triondur ® C-coating, a Triondur ® C + coating, a Triondur ® CX-coating or by a combination of at least two of the aforementioned coating systems.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In der Zeichnung zeigtFor a better understanding of the invention, the description is accompanied by a drawing of an embodiment. In the drawing shows
Das in
Zur axialen Führung der Wälzkörper
Um die axiale Führung der Wälzkörper
Die Befestigungsmittel für den Bordring
Der Außenring
Anstatt der in
Für den Fall, dass der Grundkörper
Aufgrund der Vorgabe, dass der Grundkörper
Erfindungsgemäß ist der Bordring
Vorzugsweise ist der Grundkörper
Bei dem in
Eine zum Beispiel leicht ballige, axiale Anlauffläche
Der erfindungsgemäß mit einer hybriden Materialkomposition aufgebaute Bordring
Nachfolgend wird der Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bordrings
Der Grundkörper
In einem zweiten Verfahrensschritt b) erfolgt das zumindest bereichsweise Auftragen einer einer mit einem Metall gebildeten Tragschicht
In einem abschließenden dritten Verfahrensschritt c) geschieht das zumindest bereichsweise Herstellen einer tribologischen Funktionsschicht
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Wälzlager roller bearing
- 1212
- Kegelrollenlager Tapered roller bearings
- 1414
- Längsmittelachse Longitudinal central axis
- 1616
- Innenring inner ring
- 1818
- Außenring outer ring
- 2020
- Innenringlaufbahn Inner ring raceway
- 2222
- Außenringlaufbahn Outer ring raceway
- 2424
- Wälzkörper rolling elements
- 2626
- Wälzkörper rolling elements
- 2828
- Erstes Bord First board
- 3030
- Zweites Bord Second board
- 3232
- Drittes Bord Third board
- 3434
- Bohrung des Innenrings Bore of the inner ring
- 4040
- Bordring board ring
- 4242
- Schraubbolzen bolts
- 4444
- Schraubbolzen bolts
- 4646
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 4848
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 5050
- Gewindebohrung threaded hole
- 5252
- Gewindebohrung threaded hole
- 5454
- Erste Stirnseite des Außenrings First face of the outer ring
- 5656
- Zweite Stirnseite des Außenrings Second end face of the outer ring
- 6060
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 6262
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 6464
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 6666
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 6868
- Erste Stirnfläche des Bordrings First face of the rim
- 7070
- Zweite Stirnfläche des Bordrings Second end face of the rim ring
- 7272
- Axiale Anlauffläche des Bordrings Axial contact surface of the rim
- 7474
- Befestigungsfläche des Bordrings Mounting surface of the rim ring
- 8080
- Grundkörper des Bordrings Basic body of the Bordrings
- 8282
- Tragschicht base course
- 8484
- Tribologische Funktionsschicht, Triondur®-BeschichtungTribological functional layer, Triondur ® coating
- 8888
- Anlauffläche des Bordrings Contact surface of the rim ring
- 9090
- Aufdickung am Grundkörper Thickening on the body
- DD
- Innendurchmesser des Innenrings Inner diameter of the inner ring
- hT h T
- Materialstärke der Tragschicht Material thickness of the base course
- hF h F
- Materialstärke der Funktionsschicht Material thickness of the functional layer
Claims (10)
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ID=61695434
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