DE102018104881A1 - Turbocharger for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Turbolader (9) für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Welle (8) sowie ein Wälzlager (1) zur Lagerung der Welle (8) mit einem zumindest einen Innenring (2), einem Außenring (3) sowie räumlich zwischen dem zumindest einen Innenring (2) und dem Außenring (3) angeordneten Wälzkörpern (4), wobei der zumindest eine Innenring (2) und/oder der Außenring (3) aus einem Wälzlagerstahl ausgebildet sind, wobei der zumindest eine Innenring (2) und/oder der Außenring (3) zumindest teilweise eine carbonitrierte Randzone (5) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers (1) für einen solchen Turbolader (9).The invention relates to a turbocharger (9) for an internal combustion engine, comprising a shaft (8) and a roller bearing (1) for supporting the shaft (8) with at least one inner ring (2), an outer ring (3) and spatially between the at least an inner ring (2) and the outer ring (3) arranged rolling elements (4), wherein the at least one inner ring (2) and / or the outer ring (3) are formed of a bearing steel, wherein the at least one inner ring (2) and / or the outer ring (3) at least partially has a carbonitrided edge zone (5). Furthermore, the invention relates to a method for producing a rolling bearing (1) for such a turbocharger (9).
Description
Die Erfindung betrifft einen Turbolader für einen Verbrennungsmotor beziehungsweise einen Turbo-Compound-Motor. Der Turbolader umfasst zumindest eine Welle sowie ein Wälzlager zur Lagerung der Welle mit einem Innenring, einem Außenring sowie räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Wälzkörpern, wobei der Innenring und/oder der Außenring aus einem Wälzlagerstahl ausgebildet ist beziehungsweise sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers für einen solchen Turbolader.The invention relates to a turbocharger for an internal combustion engine or a turbo-compound engine. The turbocharger comprises at least one shaft and a rolling bearing for supporting the shaft with an inner ring, an outer ring and spatially arranged between the inner ring and the outer ring rolling elements, wherein the inner ring and / or the outer ring is formed of a bearing steel or are. Furthermore, the invention relates to a method for producing a rolling bearing for such a turbocharger.
Allgemein bekannt sind Verbrennungsmotoren auch genannt Turbo-Compound-Motoren, bei denen der Energiegehalt von Abgasen durch eine nachgeschaltete Nutzturbine verwertet wird, um die Abgase aus der Verbrennung weiter zu entspannen. Die durch die Nutzturbine rückgewonnene Energie wird anschließend über ein mechanisches oder hydraulisches Getriebe auf die Kurbelwelle übertragen, sodass der Wirkungsgrad und die Leistung des Turbo-Compound-Motors optimiert werden. Die Abgase des Turbo-Compound-Motors haben beim Öffnen der Auslassventile einen höheren Druck als die Umgebungsluft, wobei zumindest ein Teil dieses Druckgefälles zum Antrieb des Turboladers genutzt wird, um die Luft im Ansaugtrakt des Turbo-Compound-Motors zu komprimieren.Commonly known combustion engines are also called turbo-compound engines, in which the energy content of exhaust gases is utilized by a downstream turbine power to further relax the exhaust gases from the combustion. The energy recovered by the power turbine is then transferred to the crankshaft via a mechanical or hydraulic transmission, thus optimizing the efficiency and performance of the turbo-compound engine. The exhaust gases of the turbo-compound engine have a higher pressure than the ambient air when opening the exhaust valves, wherein at least part of this pressure gradient is used to drive the turbocharger to compress the air in the intake tract of the turbo compound engine.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Turbolader weiterzuentwickeln, und insbesondere die Wälzlagerung von Wellen des Turboladers resistenter und langlebiger zu gestalten. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 9. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.The object of the present invention is to further develop a turbocharger, and in particular to make the rolling bearing of waves of the turbocharger more resistant and durable. The object is solved by the subject matter of
Ein erfindungsgemäßer Turbolader für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Welle sowie ein Wälzlager zur Lagerung der Welle mit zumindest einem Innenring, einem Außenring sowie räumlich zwischen dem zumindest einen Innenring und dem Außenring angeordneten Wälzkörpern, wobei der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring aus einem Wälzlagerstahl ausgebildet sind, wobei der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring zumindest teilweise eine carbonitrierte Randzone aufweist. Das Wälzlager ist zur Lagerung der Welle bevorzugt als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet, wobei auch alternative Wälzlagerformen, wie Zylinderrollenlager vorgesehen sein können. Ferner können ein oder mehrere Wälzlager des Turboladers carbonitrierte Bauteile aufweisen, wobei die Wälzlager wiederum einen oder mehrere carbonitrierte Innenringe und/oder einen einteilig oder mehrteilig ausgebildeten Au-βenring umfassen, wobei vorzugsweise lediglich ein Teil des mehrteiligen Außenrings carbonitriert ist.An inventive turbocharger for a motor vehicle comprises a shaft and a roller bearing for supporting the shaft with at least one inner ring, an outer ring and spatially arranged between the at least one inner ring and the outer ring rolling elements, wherein the at least one inner ring and / or the outer ring formed from a roller bearing steel are, wherein the at least one inner ring and / or the outer ring at least partially has a carbonitrided edge zone. The rolling bearing is preferably designed for supporting the shaft as a double-row angular contact ball bearing, whereby alternative rolling bearing shapes, such as cylindrical roller bearings can be provided. Furthermore, one or more rolling bearings of the turbocharger may comprise carbonitrided components, the rolling bearings in turn comprising one or more carbonitrided inner rings and / or an integrally formed or multi-part Au βenring, wherein preferably only a part of the multi-part outer ring is carbonitrided.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung kann nur der Außenring eine carbonitrierte Randzone aufweisen. Es kann aber auch lediglich der Innenring eine carbonitrierte Randzone aufweisen. Ferner alternativ können der Innenring und der Außenring eine jeweilige carbonitrierte Randzone aufweisen. Weist das Wälzlager zwei oder mehrere Innenringe und/oder zwei oder mehrere Außenringe auf, können alle Innenringe und alle Außenringe carbonitriert sein. Es ist aber auch denkbar, dass lediglich einer der Innenringe und/oder lediglich einer der Außenringe eine carbonitrierte Randzone aufweisen. Die Wahl der zu carbonitrierenden Bauteile ist im Wesentlichen abhängig von den mechanischen und thermischen Anforderungen, die an den Turbolader und insbesondere an das Wälzlager gestellt werden.According to the solution according to the invention, only the outer ring can have a carbonitrided edge zone. But it may also have only the inner ring a carbonitrierte edge zone. Further alternatively, the inner ring and the outer ring may have a respective carbonitrided edge zone. If the roller bearing has two or more inner rings and / or two or more outer rings, all inner rings and all outer rings can be carbonitrided. However, it is also conceivable that only one of the inner rings and / or only one of the outer rings have a carbonitrided edge zone. The choice of carbonitriding components is essentially dependent on the mechanical and thermal requirements that are placed on the turbocharger and in particular on the rolling bearing.
Der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring werden zumindest teilweise einer Carbonitrierung, das heißt einer kombinierten Aufkohlung und Aufstickung unterzogen. Unter der Carbonitrierung ist ein Härteverfahren zu verstehen, bei dem die Randzone des Innenrings und/oder des Außenrings thermochemisch behandelt wird. Dabei wird die zu behandelnde Randzone unter hohen Temperaturen mit Kohlenstoff und Stickstoff angereichert, sodass Kohlenstoff- und Stickstoffatome in die Randzone diffundieren. Der Stickstoff liegt während der Carbonitrierung in Verbindung mit Wasserstoff vorzugsweise als Ammoniak vor und dient insbesondere als Legierungselement in der Randzone des Innenrings und/oder des Außenrings. Der Kohlenstoff bildet insbesondere Karbide in der Randzone. Nach der Carbonitrierung weist die Randzone im Bereich der Bauteiloberfläche einen Kohlenstoffgehalt von 0,8 bis 1,5 Gew.-% und einen Stickstoffgehalt von 0,05 bis 0,5 Gew.-% auf.The at least one inner ring and / or the outer ring are at least partially subjected to a carbonitriding, that is, a combined carburizing and nitriding. Carbonitriding is a hardening process in which the edge zone of the inner ring and / or the outer ring is treated thermochemically. In the process, the boundary zone to be treated is enriched with carbon and nitrogen under high temperatures so that carbon and nitrogen atoms diffuse into the boundary zone. The nitrogen is preferably present during the carbonitriding in conjunction with hydrogen as ammonia and serves in particular as an alloying element in the edge zone of the inner ring and / or the outer ring. The carbon forms in particular carbides in the edge zone. After carbonitriding, the edge zone in the region of the component surface has a carbon content of 0.8 to 1.5% by weight and a nitrogen content of 0.05 to 0.5% by weight.
In Abhängigkeit der gewählten Carbonitrierungs-Parameter, wie Prozessdauer (Diffusionsdauer) und -temperatur, wird die Randzone insbesondere dazu ausgebildet, mechanische sowie thermische Eigenschaften des Wälzlagers zu verbessern. Die Carbonitrierung dient vorteilhafterweise dazu, der Randzone des Innenrings und/oder des Außenrings eine vergleichsweise hohe Härte zu verleihen. Die mechanischen Eigenschaften, die durch die Carbonitrierung maßgeblich verbessert werden, sind beispielsweise die Überrollfestigkeit des Wälzlagers, insbesondere der Oberfläche der carbonitrierten Randzone sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber abrasivem und adhäsivem Verschleiß. Die Überrollfestigkeit beschreibt die Resistenz des carbonitrierten Innenrings und/oder Außenrings gegenüber Schäden durch überrollte Partikel. Die Randzone weist somit eine vergleichsweise hohe Verschleißfestigkeit auf. Ferner weisen die wärmebehandelten carbonitrierten Bauteile des Wälzlagers eine vergleichsweise hohe Warmfestigkeit auf. Mit anderen Worten weist der Innenring und/oder der Außenring eine vergleichsweise hohe thermische Stabilität auf, ist resistent gegenüber Verschmutzung und zeichnet sich daher durch seine erhöhte Dauerfestigkeit aus. Depending on the selected carbonitriding parameters, such as process duration (diffusion duration) and temperature, the edge zone is in particular designed to improve the mechanical and thermal properties of the rolling bearing. The carbonitriding is advantageously used to give the edge zone of the inner ring and / or the outer ring a comparatively high hardness. The mechanical properties, which are significantly improved by the carbonitriding, are, for example, the rollover resistance of the rolling bearing, in particular the surface of the carbonitrided edge zone and the resistance to abrasive and adhesive wear. The rollover resistance describes the resistance of the carbonitrided inner ring and / or outer ring to damage caused by overrolled particles. The edge zone thus has a comparatively high wear resistance. Furthermore, the heat-treated carbonitrided components of the rolling bearing have a comparatively high heat resistance. In other words, the inner ring and / or the outer ring to a comparatively high thermal stability, is resistant to contamination and is therefore characterized by its increased fatigue strength.
Die Welle des Turboladers ist vorzugsweise dazu ausgebildet, in einem Drehzahlbereich von 10,000 bis 300.000 Umdrehungen pro Minute zu rotieren. Bevorzugt ist die Welle des Turboladers dazu ausgebildet, in einem Drehzahlbereich von 50,000 bis 300.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere 100,000 bis 300.000 Umdrehungen pro Minute zu rotieren.The shaft of the turbocharger is preferably designed to rotate in a speed range of 10,000 to 300,000 revolutions per minute. Preferably, the shaft of the turbocharger is adapted to rotate in a speed range of 50,000 to 300,000 revolutions per minute, in particular 100,000 to 300,000 revolutions per minute.
Bevorzugt weist die Randzone eine Dicke von 0,05 bis 1,5 mm auf. Vorzugsweise weist die Randzone eine Dicke von 0,3 mm auf. Die Randzone wird insbesondere als Gradientenrandzone mit einer Carbonitrierhärtetiefe ausgebildet, die ausgehend von der Oberfläche der Randzone eine sich in Form einer Funktion ändernde Kohlenstoffbeziehungsweise Stickstoffkonzentration aufweist. Die Carbonitrierhärtetiefe ist abhängig von der Prozesstemperatur während der Carbonitrierung. Mithin weist der carbonitrierte Innenring und/oder Außenring eine vergleichsweise niedrige erforderliche Diffusionstiefe (Carbonitrierhärtetiefe) auf, die die gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften bereitstellen. Vorteilhaft ist dabei, dass sich durch die Carbonitrierung die Prozesszeiten der Wärmebehandlung senken lassen, was sich positiv auf die Prozess- und Herstellungskosten des Turboladers auswirkt. Ferner sinken durch die Carbonitrierung die auftretenden Maß- und Formabweichungen des Innenrings und/oder Außenrings. Die prozessbedingten Maß- und Formabweichungen liegen im Wesentlichen im Rahmen einer martensitischen Härtung.
Die Dicke sowie der Aufbau der Randzone können beispielsweise an einem Querschliff des Innenrings und/oder des Außenrings ermittelt und untersucht werden. Zur Ausmessung und Untersuchung der Randzone eignen sich insbesondere die Lichtmikroskopie sowie die Rasterelektronenmikroskopie.Preferably, the edge zone has a thickness of 0.05 to 1.5 mm. Preferably, the edge zone has a thickness of 0.3 mm. The edge zone is designed, in particular, as a gradient edge zone with a carbonitriding hardening depth which, starting from the surface of the edge zone, has a carbon relationship or nitrogen concentration which changes in the form of a function. The carbonitriding depth depends on the process temperature during carbonitriding. Thus, the carbonitrided inner ring and / or outer ring has a comparatively low required diffusion depth (carbonitriding hardening depth) which provide the desired mechanical and thermal properties. It is advantageous that the process times of the heat treatment can be reduced by the carbonitriding, which has a positive effect on the process and manufacturing costs of the turbocharger. Furthermore, due to carbonitriding, the dimensional and shape deviations of the inner ring and / or outer ring that occur occur. The process-related dimensional and form deviations are essentially in the context of a martensitic hardening.
The thickness and the structure of the edge zone can be determined and examined, for example, on a transverse section of the inner ring and / or the outer ring. In particular, light microscopy and scanning electron microscopy are suitable for measuring and investigating the edge zone.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring aus 100Cr6 ausgebildet. Alternativ sind der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring aus 100CrSiMn6-4 ausgebildet. Mit anderen Worten sind der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring insbesondere aus einem niedriglegierten sowie durchhärtenden Wälzlagerstahl als Basiswerkstoff ausgebildet, wobei der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring auch aus einem anderen niedriglegierten Stahl ausgebildet sein können. Dadurch wird ein kostengünstiger Trägerwerkstoff bereitgestellt, wobei die gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften durch die thermochemische Behandlung und der damit ausgebildeten Randzone eingestellt werden.According to a preferred embodiment, the at least one inner ring and / or the outer ring are formed of 100Cr6. Alternatively, the at least one inner ring and / or the outer ring are formed of 100CrSiMn6-4. In other words, the at least one inner ring and / or the outer ring are formed in particular from a low-alloy and thermosetting bearing steel as the base material, wherein the at least one inner ring and / or the outer ring can also be formed from another low-alloy steel. As a result, a cost-effective carrier material is provided, wherein the desired mechanical and thermal properties are set by the thermochemical treatment and the edge zone formed therewith.
Vorzugsweise weist die Randzone eine Vickers-Härte von mehr als 650 HV10 auf. Mithin wird die Vickers-Härte nach
Bevorzugt ist die Randzone im Bereich einer Laufbahn des zumindest einen Innenrings und/oder des Außenrings ausgebildet. Mithin wird die Randzone im Bereich maximaler Hertzscher Pressung am Innenring und/oder am Außenring ausgebildet.Preferably, the edge zone is formed in the region of a raceway of the at least one inner ring and / or the outer ring. Consequently, the edge zone is formed in the region of maximum Hertzian pressure on the inner ring and / or on the outer ring.
Ferner bevorzugt weist die Randzone einen Restaustenitgehalt von höchstens 15 % auf. Während dem an die Carbonitrierung folgenden Härteprozesses verbleibt aufgrund der nicht gänzlich abgeschlossenen Martensitbildung ein Restaustenitgehalt im Gefüge der Randzone, der insbesondere die mechanischen Eigenschaften der carbonitrierten Randzone in Abhängigkeit des Gehalts beeinflusst. Zur Ermittlung des Restaustenitgehalts in der carbonitrierten Randzone eignet sich beispielsweise die Lichtmikroskopie, die Röntgenstrukturanalyse oder auch magnetinduktive Messverfahren.Further preferably, the edge zone has a retained austenite content of at most 15%. During the hardening process following the carbonitriding, a residual austenite content remains in the microstructure of the edge zone due to the incomplete martensite formation, which influences in particular the mechanical properties of the carbonitrided edge zone as a function of the content. To determine the residual austenite content in the carbonitrided edge zone, for example, light microscopy, X-ray structure analysis or magnetic-inductive measuring methods are suitable.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers für einen Turbolader wird zumindest ein Innenring und/oder ein Außenring des Wälzlagers carbonitriert, wobei Kohlenstoff und Stickstoff in eine Oberfläche des zumindest einen Innenrings und/oder des Außenrings diffundieren, um eine Randzone auszubilden, wobei der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring gehärtet und anschließend angelassen werden. Die Carbonitrierung erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 850 und 950 °C, wobei neben Kohlenstoff geringe Mengen an Stickstoff in eine Oberfläche des zumindest einen Innenrings und/oder des Außenrings eindiffundieren, um die Randzone auszubilden. Da der zumindest eine Innenring und/oder der Außenring bei diesem Verfahren vergleichsweise niedrigeren Temperaturen ausgesetzt sind und die Prozessdauer im Allgemeinen kürzer ist als beispielsweise beim Aufkohlen, sind der wärmebehandelte Innenring und/oder Außenring weniger verzugsgefährdet. Der eindiffundierte Stickstoff dient aufgrund der vergleichsweise geringen Diffusionsmenge als Legierungselement und reduziert die Härtetemperatur und die kritische Abschreckgeschwindigkeit, was wiederum die Härtbarkeit des Wälzlagerstahls verbessert. Durch die daraus folgende kürzere Prozessdauer kann die Herstellung des Wälzlagers wirtschaftlicher gestaltet werden.According to a method of manufacturing a rolling bearing for a turbocharger according to the invention, at least one inner race and / or outer race of the rolling bearing is carbonitrided, carbon and nitrogen diffusing into a surface of the at least one inner race and / or outer race to form a rim the at least one inner ring and / or the outer ring hardened and then tempered. The carbonitriding is preferably carried out at temperatures between 850 and 950 ° C, wherein in addition to carbon small amounts of nitrogen diffuse into a surface of the at least one inner ring and / or the outer ring to form the edge zone. Since the at least one inner ring and / or the outer ring are exposed to relatively lower temperatures in this method and the process duration is generally shorter than, for example, during carburizing, the heat-treated inner ring and / or outer ring are less susceptible to warpage. The diffused nitrogen serves as an alloying element due to the comparatively small diffusion amount and reduces the hardening temperature and the critical quenching speed, which in turn improves the hardenability of the rolling bearing steel. Due to the resulting shorter process time, the production of the rolling bearing can be made more economical.
Unmittelbar nach dem Ablauf der Diffusionszeit während der Carbonitrierung werden der Innenring und/oder der Außenring abgeschreckt. Dies erfolgt vorzugsweise in Öl, um einem Verzug vorzubeugen. Die Randzone weist eine Dicke zwischen 0,05 und 1,5 mm auf, wobei die Dicke als Carbonitrierhärtetiefe (CHD) bezeichnet wird. Die Carbonitrierhärtetiefe ist abhängig von der Härtetemperatur, der Abschreckgeschwindigkeit, der Härtbarkeit des Wälzlagerstahls sowie den Abmessungen des zumindest einen Innenrings und/oder des Außenrings beziehungsweise des Bereichs des zumindest einen Innenrings und/oder des Außenrings, an dem die Carbonitrierung erfolgt. Die Carbonitrierung (thermische Behandlung) schließt mit dem Anlassen bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von 150 bis 350 C ab, um eine in Abhängigkeit der Carbonitrierhärtetiefe erzeugte Sprödigkeit zu reduzieren und um eine gewünschte Oberflächenhärte einzustellen. Die Anlasstemperatur ist abhängig von der Temperatur im Einsatz des Turboladers.Immediately after the expiration of the diffusion time during the carbonitriding, the inner ring and / or the outer ring are quenched. This is preferably done in oil to prevent a delay. The edge zone has a thickness between 0.05 and 1.5 mm, the thickness being referred to as carbonitriding hardening depth (CHD). The carbonitriding hardening depth is dependent on the hardening temperature, the quenching rate, the hardenability of the rolling bearing steel and the dimensions of the at least one inner ring and / or the outer ring or the region of the at least one inner ring and / or the outer ring on which the carbonitriding takes place. The carbonitriding (thermal treatment) ends with tempering at comparatively low temperatures of 150 to 350 C in order to reduce brittleness generated as a function of the carbonitriding hardening depth and to set a desired surface hardness. The tempering temperature depends on the temperature in use of the turbocharger.
Vorzugsweise erfolgt zwischen dem Härten und Anlassen ein Tiefkühlen des zumindest einen Innenrings und/oder des Außenrings. Das Tiefkühlen bewirkt eine zusätzliche Umwandlung von Restaustenit in Martensit sowie eine Verbesserung der Anlass- und Maßstabilität.Preferably, deep cooling of the at least one inner ring and / or the outer ring takes place between hardening and tempering. Freezing causes additional conversion of retained austenite to martensite and an improvement in tempering and dimensional stability.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
-
1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, und -
2 eine schematische Schnittdarstellung eines teilweise gezeigten Wälzlagers des Turboladers gemäß1 .
-
1 a schematic longitudinal sectional view of a turbocharger according to the invention according to a preferred embodiment, and -
2 a schematic sectional view of a partially shown rolling bearing of the turbocharger according to1 ,
Gemäß
In
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wälzlagerroller bearing
- 22
- Innenringinner ring
- 33
- Außenringouter ring
- 44
- Wälzkörperrolling elements
- 55
- Randzoneborder zone
- 66
- Laufbahncareer
- 77
- Oberflächesurface
- 88th
- Wellewave
- 99
- Turboladerturbocharger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4327815 A1 [0003]DE 4327815 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN EN ISO 6507-1:2005 [0012]DIN EN ISO 6507-1: 2005 [0012]
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4327815A1 (en) | 1992-08-19 | 1994-03-03 | Nsk Ltd | Ball bearing for a turbocharger |
DE19707033A1 (en) * | 1996-02-21 | 1997-11-06 | Nsk Ltd | Rolling |
DE60017673T2 (en) * | 1999-11-02 | 2005-06-16 | Nsk Ltd. | roller bearing |
DE102012204618A1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rolling bearing with a bearing ring with hardened edge zone |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000045049A (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-15 | Nippon Seiko Kk | Rolling bearing |
JP2002180202A (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-26 | Nsk Ltd | Angular bearing |
US7438477B2 (en) * | 2001-11-29 | 2008-10-21 | Ntn Corporation | Bearing part, heat treatment method thereof, and rolling bearing |
US6994475B2 (en) * | 2003-03-14 | 2006-02-07 | The Timken Company | Coated rolling element bearing cages |
JP4857746B2 (en) * | 2005-12-07 | 2012-01-18 | 日本精工株式会社 | Rolling support device |
JP5061478B2 (en) * | 2006-03-15 | 2012-10-31 | 日本精工株式会社 | Rolling support device |
WO2010082481A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | 新日本製鐵株式会社 | Case hardening steel, carburized component, and method for producing case hardening steel |
US20110135235A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Ball bearing for a turbocharger |
WO2012141639A1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Aktiebolaget Skf | Method of carbonitriding a steel component, the steel component and the use of the component |
DE102011086933A1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | roller bearing |
-
2018
- 2018-03-05 DE DE102018104881.5A patent/DE102018104881A1/en not_active Ceased
-
2019
- 2019-03-05 WO PCT/DE2019/100197 patent/WO2019170193A1/en active Application Filing
- 2019-03-05 CN CN201980011720.9A patent/CN111684165A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4327815A1 (en) | 1992-08-19 | 1994-03-03 | Nsk Ltd | Ball bearing for a turbocharger |
DE19707033A1 (en) * | 1996-02-21 | 1997-11-06 | Nsk Ltd | Rolling |
DE60017673T2 (en) * | 1999-11-02 | 2005-06-16 | Nsk Ltd. | roller bearing |
DE102012204618A1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rolling bearing with a bearing ring with hardened edge zone |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DIN EN ISO 6507-1:2005 |
Norm DIN EN ISO 683-17 2015-02-00. Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 17: Wälzlagerstähle (ISO 683-17:2014); Deutsche Fassung EN ISO 683-17:2014 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2019170193A1 (en) | 2019-09-12 |
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