DE102023203121A1 - Lagerelement für eine Lagereinheit, und Lagereinheit mit erhöhter Lebensdauer - Google Patents

Lagerelement für eine Lagereinheit, und Lagereinheit mit erhöhter Lebensdauer Download PDF

Info

Publication number
DE102023203121A1
DE102023203121A1 DE102023203121.3A DE102023203121A DE102023203121A1 DE 102023203121 A1 DE102023203121 A1 DE 102023203121A1 DE 102023203121 A DE102023203121 A DE 102023203121A DE 102023203121 A1 DE102023203121 A1 DE 102023203121A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
bearing
bearing element
bearing unit
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023203121.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Dietl
Xiaobo Zhou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of DE102023203121A1 publication Critical patent/DE102023203121A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/44—Selection of substances
    • F16C33/445—Coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32—Balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6696—Special parts or details in view of lubrication with solids as lubricant, e.g. dry coatings, powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/02—Mechanical properties
    • F16C2202/04—Hardness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/50—Lubricating properties
    • F16C2202/54—Molybdenum disulfide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/40—Alloys based on refractory metals
    • F16C2204/42—Alloys based on titanium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/80—Thermosetting resins
    • F16C2208/86—Epoxy resins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/30—Material joints
    • F16C2226/40—Material joints with adhesive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
    • F16C2300/62—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions low pressure, e.g. elements operating under vacuum conditions

Abstract

Lagerelement (10) einer Lagereinheit (1), umfassend:- eine Oberfläche (11) für den Kontakt mit einem anderen Lagerelement,- ein Substrat (6), und- eine erste Beschichtung (8) zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Substrats, wobei die erste Beschichtung auf dem Substrat aufgebracht ist und ein festes Schmiermittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement eine zweite Beschichtung (9) umfasst, die weicher ist als die erste Beschichtung, wobei die zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgebracht ist und ein festes Schmiermittel umfasst.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Lagerelement einer Lagereinheit.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Lagereinheit, die zumindest ein Lagerelement umfasst. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Wälzlager.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In einigen Anwendungen, beispielsweise im Vakuum, ist es nicht möglich oder erwünscht, ein Fett oder ein Öl zur Schmierung eines Kontaktbereichs einer Lagereinheit, beispielsweise eines Kontakts zwischen einem Wälzkörper und einer Laufbahn oder einem Käfig, zu verwenden.
  • Es ist bekannt, ein festes Schmiermittel wie Graphit oder Molybdändisulfid MoS2 zu verwenden, um eine Kontaktfläche zu schmieren.
  • Um den Verschleißwiderstand einer Kontaktfläche zu verringern und gleichzeitig ein festes Schmiermittel in der Kontaktfläche bereitzustellen, ist es aus EP 1 470 343 B1 bekannt, ein Element einer Lagereinheit mit einem harten festen Schmiermittel zu beschichten, das metalldotiertes MoS2 umfasst.
  • Weitere Verbesserungen sind noch möglich.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lagerelement einer Lagereinheit bereitzustellen, das dank einer Kombination aus erhöhter Verschleißfestigkeit und erhöhter Fähigkeit, eine Kontaktfläche zwischen dem Lagerelement und einem anderen Lagerelement zu schmieren, eine längere Lebensdauer aufweist.
  • Das Lagerelement umfasst ein Substrat und eine erste Beschichtung zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Substrats. Die erste Beschichtung wird auf das Substrat aufgebracht und umfasst ein festes Schmiermittel.
  • Das Lagerelement umfasst eine zweite Beschichtung, die weicher ist als die erste Beschichtung. Die zweite Beschichtung ist auf die erste Beschichtung aufgebracht und umfasst ein festes Schmiermittel.
  • Gemäß weiteren vorteilhaften, aber nicht zwingenden Aspekten der Erfindung kann ein solches Lagerelement eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
    • - das feste Schmiermittel der ersten und zweiten Beschichtung ist MoS2;
    • - die erste Beschichtung umfasst Ti, dessen Gehalt zwischen 3 und 30 at% liegt;
    • - die erste Beschichtung hat eine Härte zwischen 750 und 2500 HV;
    • - die erste Beschichtung hat eine Dicke zwischen 0,2 und 4 Mikron;
    • - das feste Schmiermittel der zweiten Beschichtung hat einen Anteil zwischen 20 und 60 at%;
    • - die zweite Beschichtung umfasst ferner einen Klebstoff oder ein Bindemittel wie Epoxid;
    • - die Härte der zweiten Beschichtung unter 150 HV liegt;
    • - die erste Beschichtung eine Haftschicht (7) umfasst, die zunächst auf das Substrat aufgebracht wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Lagereinheit, die ein Lagerelement gemäß der Erfindung umfasst. Das Lagerelement kann beispielsweise ein Ring, ein Wälzkörper, ein Käfig, ein Distanzstück oder ein Abstandshalter sein.
  • Durch die Erfindung wird die Lebensdauer der Lagereinheit erhöht, insbesondere wenn die Lagereinheit unter schweren oder extremen Bedingungen in Bezug auf Beschleunigung, Geschwindigkeit, Last oder Temperatur läuft.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert, die als anschauliche Beispiele dienen, ohne den Gegenstand der Erfindung einzuschränken. In den beigefügten Figuren zeigt:
    • - 1 einen Längsschnitt durch eine Lagereinheit gemäß der Erfindung;
    • - 2 schematisch in einer Teilansicht ein Detail eines Lagerelements einer erfindungsgemäßen Lagereinheit.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINIGER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst einen Innenring und einen Außenring. Der Innenring und der Außenring sind relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse drehbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lagereinheit ein Gleitlager, so dass die Innen- und Außenringe in direktem Gleitkontakt miteinander sind, wenn in der jeweiligen Drehung der eine mit dem anderen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lagereinheit ferner Wälzkörper zwischen den Innen- und Außenringen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lagereinheit ferner einen Käfig (aus einem oder mehreren benachbarten Teilen) zum Halten der Wälzkörper in einer vorbestimmten Relativposition zueinander.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lagereinheit ferner mehrere Abstandshalter, wobei jeder Abstandshalter zwei benachbarte Wälzkörper voneinander trennt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lagereinheit ein vollkomplementäres Lager, mit Wälzkörpern zwischen dem Innen- und dem Außenring, jedoch ohne Käfig oder Abstandshalter zur Trennung der Wälzkörper.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wälzkörper Kugeln. Alternativ handelt es sich bei den Wälzkörpern um Rollen, wie z. B. zylindrische Rollen, Kegelrollen, Toroidalrollen oder Tonnenrollen.
  • 1 zeigt eine Lagereinheit 1 umfassend einen Innenring 2, einen Außenring 3, Wälzkörper in Form von Kugeln 4, die zwischen dem Innen- und dem Außenring angeordnet sind, und einen Käfig 5, der die Kugeln in einem gleichmäßigen Abstand in Umfangsrichtung in Position hält.
  • 2 zeigt eine Teilansicht eines Lagerelements 10. Das Lagerelement 10 hat eine Fläche 11, die dazu bestimmt ist, mit einem anderen Lagerelement in Kontakt zu kommen.
  • Das Lagerelement gemäß der Erfindung umfasst ein Substrat 6 und eine erste Beschichtung 8, die die Verschleißfestigkeit des Substrats erhöht. Die erste Beschichtung ist auf dem Substrat aufgebracht und umfasst ein festes Schmiermittel.
  • Um die Verschleißfestigkeit des Lagerelements in dem Bereich, in dem die erste Beschichtung aufgebracht ist, zu erhöhen, ist die Härte der ersten Beschichtung größer als die Härte des Substrats in diesem Bereich.
  • Das Lagerelement gemäß der Erfindung ist zum Beispiel ein Ring, wie ein Innenring oder ein Außenring, oder eine Buchse.
  • Bei dem Lagerelement kann es sich auch um einen Wälzkörper, wie eine Kugel oder eine Rolle, handeln.
  • Bei dem Lagerelement kann es sich auch um einen Käfig handeln, der mehrere Wälzkörper in einem vorbestimmten Abstand zueinander hält, oder um einen Abstandshalter, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wälzkörpern angeordnet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lagereinheit mehrere Lagerelemente gemäß der Erfindung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Lagereinheit umfasst sie einen Innenring, einen Außenring und Wälzkörper aus keramischem Material, wobei das erfindungsgemäße Lager den Innenring darstellt und die Doppelbeschichtung auf der Laufbahn des Innenrings, auf der die Wälzkörper laufen können, aufgebracht ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Lagereinheit umfasst diese einen Innenring, einen Außenring und Wälzkörper aus metallischem Werkstoff, wobei die Doppelbeschichtung auf der Laufbahn des Innenrings und auf den Wälzkörpern aufgebracht ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat aus einem Lagerstahl hergestellt.
  • Alternativ wird das Substrat aus einem keramischen Werkstoff, wie Si3N4, oder einem Kunststoff, wie Peek oder PA6.6, hergestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiermittel der ersten Beschichtung MoS2.
  • Vorteilhafterweise wird das Schmiermittel der ersten Beschichtung nur aus MoS2 hergestellt. In diesem Fall ist das MoS2 vorzugsweise antimonfrei.
  • Alternativ oder ergänzend dazu umfasst das Schmiermittel der ersten Beschichtung WS2 oder DLC oder wird ausschließlich daraus hergestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Beschichtung ein Dotiermetall wie Ti oder Mo.
  • Vorteilhafterweise ist das Dotiermetall ausschließlich Ti.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die erste Beschichtung aus MoS2 und Ti, und der Gehalt an Ti liegt zwischen 3 und 30 %at, vorzugsweise zwischen 5 und 15 %at.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dicke der ersten Beschichtung zwischen 0,2 und 4 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 Mikrometer.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Härte der ersten Beschichtung zwischen 700 und 2500 HV, vorzugsweise zwischen 1000 und 1500 HV.
  • Vorteilhafterweise wird die erste Schicht durch Plasmaabscheidung aufgebracht, vorzugsweise durch PVD (Physical Vapor Deposition). Die Abscheidung erfolgt auf dem fertigen Lagerelement, und das Lagerelement wird nach der Abscheidung weder weiter bearbeitet, wie z. B. Schleifen oder Honen, noch einer Wärmebehandlung unterzogen.
  • Umfasst die erste Beschichtung ein Dotiermetall, wird die Beschichtung in mehreren Schichten ausgeführt. Einige Schichten umfassen hauptsächlich das Dotiermetall (z. B. Ti), andere hauptsächlich das feste Schmiermittel (z. B. MoS2). Vorteilhafterweise wird die letzte Schicht aus reinem Festschmiermittel hergestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Beschichtung weiter eine Haftschicht 7, die zunächst auf das Substrat aufgebracht wird. Die Haftvermittlerschicht erhöht die Verankerung der ersten Beschichtung auf dem Substrat. Vorteilhafterweise ist die Haftschicht aus reinem Ti hergestellt.
  • Das Lagerelement 10 umfasst weiterhin eine zweite Beschichtung 9. Die zweite Beschichtung wird auf die erste Beschichtung aufgebracht. Die zweite Beschichtung ist weicher als die erste Beschichtung, d.h. die Härte der zweiten Beschichtung ist geringer als die Härte der ersten Beschichtung. Die zweite Beschichtung umfasst ein festes Schmiermittel.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiermittel der zweiten Beschichtung MoS2.
  • Vorteilhafterweise ist das Schmiermittel der zweiten Beschichtung ausschließlich MoS2.
  • Alternativ kann das Schmiermittel der zweiten Beschichtung WS2 oder DLC sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die zweite Beschichtung nur aus einem festen Schmiermittel.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Beschichtung auch einen Klebstoff oder ein Bindemittel, wie z.B. Epoxid.
  • Vorteilhafterweise hat die zweite Beschichtung eine Härte von unter 150 HV.
  • Da die zweite Beschichtung viel weicher ist als die erste, wird sie während des Betriebs (Rotation) durch plastische Verformung zurückgeschmiert; dieses Phänomen versieht das Lagerelement mit einer passiven Selbstheilungseigenschaft.
  • Vorteilhafterweise ist die oberste Schicht der ersten Beschichtung porös, was die Verankerung der zweiten Beschichtung an der ersten Beschichtung erhöht. Hohlräume mit einer Größe von wenigen Mikrometern reichen aus, um eine effiziente Verankerung zu gewährleisten.
  • Vorzugsweise wird die zweite Schicht durch Auftragen eines Gemischs durch Streichen erhalten, das durch Mischen eines pulverförmigen festen Schmiermittels und eines flüssigen Lösungsmittels gewonnen wird, das verdampft, so dass schließlich ein reines festes Schmiermittel zurückbleibt. Vorteilhafterweise umfasst die Mischung weiter einen Klebstoff oder ein Bindemittel wie Epoxid, das die Verankerung der zweiten Beschichtung auf der ersten Beschichtung verbessert.
  • Alternativ wird die zweite Beschichtung durch Versprühen eines Aerosols erhalten, das ein Pulver aus festen Schmiermitteln, ein flüssiges Lösungsmittel und optional einen Klebstoff oder ein Bindemittel umfasst.
  • Durch die Erfindung wird die Verschleißfestigkeit des Lagerelements und der Lagereinheit verbessert und gleichzeitig werden die Schmierbedingungen verbessert.
  • Wenn das Lagerelement oder die Lagereinheit unter extremen Bedingungen eingesetzt wird, zum Beispiel bei sehr hohen Drehbeschleunigungen und/oder -geschwindigkeiten oder sehr hohen oder plötzlichen Lasten, erhöht sich dank der Erfindung die Lebensdauer des Lagers im Vergleich zu herkömmlichen Lagern.
  • Die Erfindung ist daher gut ausgelegt zu Kugellagern, die als Außenlager in Magnetlagersystemen verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lagereinheit
    2
    Innenring
    3
    Außenring
    4
    Wälzkörper
    5
    Käfig
    6
    Untergrund
    7
    Haftschicht
    8
    erste Beschichtung
    9
    zweite Beschichtung
    10
    Lagerelement
    11
    Oberfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1470343 B1 [0005]

Claims (10)

  1. Lagerelement (10) einer Lagereinheit (1), umfassend: - eine Oberfläche (11) für den Kontakt mit einem anderen Lagerelement, - ein Substrat (6), und - eine erste Beschichtung (8) zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Substrats, wobei die erste Beschichtung auf dem Substrat aufgebracht ist und ein festes Schmiermittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement eine zweite Beschichtung (9) umfasst, die weicher ist als die erste Beschichtung, wobei die zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgebracht ist und ein festes Schmiermittel umfasst.
  2. Lagerelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Schmiermittel der ersten und zweiten Beschichtung MoS2 ist.
  3. Lagerelement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung Ti umfasst, dessen Gehalt zwischen 3 und 30 at% liegt.
  4. Lagerelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung eine Härte zwischen 750 und 2500 HV hat.
  5. Lagerelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung eine Dicke zwischen 0,2 und 4 Mikron hat.
  6. Lagerelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Schmiermittel der zweiten Beschichtung einen Anteil zwischen 20 und 60 %at hat.
  7. Lagerelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung weiterhin einen Klebstoff oder ein Bindemittel wie Epoxid umfasst.
  8. Lagerelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der zweiten Beschichtung unter 150 HV liegt.
  9. Lagerelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung eine Haftschicht (7) umfasst, die zuerst auf das Substrat aufgebracht ist.
  10. Lagereinheit (1), die zumindest ein Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei das Lagerelement ein Ring, ein Wälzkörper, ein Käfig, ein Distanzstück oder ein Abstandshalter ist.
DE102023203121.3A 2022-04-22 2023-04-04 Lagerelement für eine Lagereinheit, und Lagereinheit mit erhöhter Lebensdauer Pending DE102023203121A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203737A FR3134860A1 (fr) 2022-04-22 2022-04-22 Élément de palier pour une unité de palier, et unité de palier avec une durée de vie accrue.
FR2203737 2022-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023203121A1 true DE102023203121A1 (de) 2023-10-26

Family

ID=82594624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023203121.3A Pending DE102023203121A1 (de) 2022-04-22 2023-04-04 Lagerelement für eine Lagereinheit, und Lagereinheit mit erhöhter Lebensdauer

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230340996A1 (de)
JP (1) JP2023160765A (de)
CN (1) CN116928206A (de)
DE (1) DE102023203121A1 (de)
FR (1) FR3134860A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1470343B1 (de) 2002-01-30 2005-09-07 Ab Skf Wälzlager mit keramischem wälzelement und innen- oder aussenring aus stahl

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5557717A (en) * 1978-10-25 1980-04-28 Koyo Seiko Co Ltd Rolling bearing
JP2005147306A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Koyo Seiko Co Ltd ころ軸受用保持器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1470343B1 (de) 2002-01-30 2005-09-07 Ab Skf Wälzlager mit keramischem wälzelement und innen- oder aussenring aus stahl

Also Published As

Publication number Publication date
FR3134860A1 (fr) 2023-10-27
US20230340996A1 (en) 2023-10-26
CN116928206A (zh) 2023-10-24
JP2023160765A (ja) 2023-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013225995A1 (de) Kunststoff-Wälzlagerkäfig für ein Schrägkugellager und Schrägkugellager
DE2942265A1 (de) Lager mit niedriger reibung
DE2729643A1 (de) Lagerelement
DE102012210689A1 (de) Vorrichtung mit gegeneinander beweglichen Elementen, vorzugsweise Planetentrieb
DE102013225996A1 (de) Kunststoff-Wälzlagerkäfig für ein Axiallager und Axiallager
DE102016209399A1 (de) Lageranordnung
WO2012012818A1 (de) Verfahren zum herstellen eines mehrschichtigen gleitlagers
WO2015058759A1 (de) Wälzlagerring
DE102023203121A1 (de) Lagerelement für eine Lagereinheit, und Lagereinheit mit erhöhter Lebensdauer
DE102007033905A1 (de) Vollkugeliges Schrägkugellager
DE102016206111A1 (de) Wälzlager
DE102005033356A1 (de) Radialwälzlager, insbesondere zur Lagerung gering belasteter Wellen in Schwermaschinen
EP1331412B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Lager- oder Antriebsvorrichtung mit beschichteten Elementen
DE102017113704A1 (de) Wälzlager mit Schmiermittel
DE102020201509A1 (de) Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Schicht und Verfahren zum Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht
EP1637754A1 (de) Lagervorrichtung
DE102007034381A1 (de) Wälzlager mit mindestens einem Schmierkörper sowie Verwendung des Wälzlagers
DE102015200599A1 (de) Zweireihiges Pendelrollenlager mit einem Käfigführungsring
WO2008119322A1 (de) Wälzlager mit festschmierstoff enthaltender lagerkomponente
DE102009058811A1 (de) Käfigloses Wälzlager
Kröner et al. Analysing the Tribological Behaviour of DLC-Coated Dry-Running Deep Groove Ball Bearings with Regard to the Ball Material
DE102018104541A1 (de) Hydrodynamisches Gleitlager sowie Nassläuferpumpe mit einem solchen Gleitlager
DE102011080132A1 (de) Wälzlager, insbesondere für den Einsatz bei höheren Temperaturen
DE102015202631B4 (de) Lager und Verfahren
WO2015090304A1 (de) Kunststoff-wälzlagerkäfig für ein radiallager und radiallager