DE2110155A1

DE2110155A1 - Lightweight roll body - for ball bearings with epoxy resin core and metal surface coating

Info

Publication number: DE2110155A1
Application number: DE19712110155
Authority: DE
Inventors: Waldemar 8720 Schweinfurt Schaffner
Original assignee: Deutsche Star Kugelhalter GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1972-09-21

Abstract

A lightweight moulded core is electroplated or chemically deposited with a hard metal surface coating. Pref the core is mfd. from epoxy resin, rubber, cellular material or another plastic whilst the surface coat is pure Cr or a Cu, Ni or Ni-Co alloy.

Description

Wälzkörper für Wälzlager Die :SrSindung betrifft Wälzkörper für Wälzlager. Rolling elements for rolling bearings The: SrSituation relates to rolling elements for rolling bearings.

Für bestimmte Anwendungsfälle, z.B. auf dem Gebiet der Luftfahrtindustrie, werden etrem leichte Wälzkörper mit einer harten Lauffläche benötigt.For certain applications, e.g. in the aerospace industry, extremely light rolling elements with a hard running surface are required.

Zur Zeit sucht die Industrie dieser Forderung durch Wälskörper zu genügen, die aus zwei ausgehöhlten Metallhalbteilen hergestellt werden, indem diese Halbteile zu einem Hetallhohlkörper zusammengesetzt t werden. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist Jedoch sehr aufwendig, weshalb die Wälzkörper verhältnismäßig teuer sinde Trotzdem genügen die auf diese Weise erhaltenen Wälzkörper gewichtemäßig noch nicht den gestellten Anforderungenj da sie noch erheblich zu schwer sind, so daß solche Wälzkörper lediglich als Notbehelfe angesprochen werden können.The industry is currently seeking to meet this requirement through rolling bodies that are made from two hollowed out metal halves by adding these Half parts are assembled to form a hollow metal body. Such a manufacturing method However, it is very complex, which is why the rolling elements are still relatively expensive In terms of weight, the rolling elements obtained in this way do not yet meet the requirements Requirementsj because they still are considerably too heavy, so that such Rolling bodies can only be addressed as a stopgap.

Ein eher noch größeres Gewicht weisen die bereits nach der deutschen Patentanmeldung c 8508 bekannt gewordenen Wälzkörper auf, die zu dem Zweck entwickelt wurden, Rattermarken bei wälzlagern durch das Auftreten eines zu großen Spiels zu verhindern. Diese zu diesem Zweck hergestellten Wälzkörper werden ebenfalls aus zwei Metallhalbteilen zusammengesetzt und zu einem Hohlkörper ausgebildet, der in sich elastisch ist und nachträglich mit einem Werkstoff gefüllt wird; der bei seiner Verformung Arbeit verbraucht und somit als 3)ämpfungsglied wirkt. Diese bekannten Wälzkörper eigen sich jedoch weder wegen ihres zu großen Gewichtes noch wegen ihrer Elastizität für den gewiinschten Zweck.Even after the German ones, they are even more important Patent application c 8508 known rolling elements that developed for the purpose chatter marks in rolling bearings due to the occurrence of excessive play impede. These rolling elements produced for this purpose are also made from two metal halves assembled and formed into a hollow body, which is in is elastic and is subsequently filled with a material; at his Deformation consumes work and thus acts as a 3) attenuator. These well-known However, rolling elements are not suitable either because of their excessive weight or because of them Elasticity for the desired purpose.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen extrem-leiehten Wälzkörper mit entsprechend harten Laufflächen und ausreichender Tragfähigkeit zu schaffen. The invention is therefore based on the object of an extremely borne Rolling elements with correspondingly hard running surfaces and sufficient load-bearing capacity create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß durch einen Wälzkörper gelöst, der sich dadurch auszeichnet, daß auf einen gewichtsmäßig leichten Formkörper durch ein galvanoplasti sches Verfahren oder ein chemisches Ausfällverfahren eine in sich starre Oberflächenmetalldeckschicht aufgebracht ist. 9er erfindunrsgemäße Wälzkörper weist den Vorteil auf, daß er wesentlich leichter herzustellen ist, als die bisher bekannten älzko-rper, daß er ein wesentlich geringeres Gewicht als die bisher bekannten Wälzkörper aufweist und trotzdem eine ausgezeichnete Belastbarkeit besitzt. This object is achieved according to the invention by a rolling element, which is characterized by the fact that a lightweight molded body by a galvanoplasti cal process or a chemical precipitation process one in itself rigid surface metal cover layer is applied. 9er rolling elements according to the invention has the advantage that it is much easier to manufacture than before known älzko-rper that it has a significantly lower weight than the previously known Has rolling elements and still has an excellent load capacity.

Der Formkörper, der vor der eigentlichen Herstellung des Wälzkörpers entsprechend der Form des herzuntellenden Wälzkörpers ausgebildet wird, dient mit seiner Außenfläche sozusagen als Stützfläche für die Ausbildung de darauf herzustellenden Oberflachenmetalldeckschicht. Der Formkörper kann aus einem Material mit besonders niedriger Dichte hergestellt werden und vorzugsweise wird hierzu Gummi, Zellstoff oder ein Kunststoff verwandt. Der Formkörper selbst kann hohl sein, sofern nur seine Oberfläche aus einer im wesentlichen zusammenhängenden Fläche ohne größere Ausnehmungen oder Unstetigkeiten besteht. Als besonders zweckmäßig hat sich hierbei sowohl in Bezug auf die Dichte als auch auf die Beschaffenheit der Oberfläche die Verwendung voll Epoxid-Harzen für den Formkörper erwiesen.The shaped body, which is made before the actual manufacture of the rolling element is formed in accordance with the shape of the rolling element with the heart its outer surface, so to speak, as a support surface for the training de to be produced on it Surface metal cover layer. The molded body can be made of a material with particularly low density and preferably rubber, cellulose for this purpose or related to a plastic. The shaped body itself can be hollow, provided that only his Surface consisting of an essentially contiguous area without major recesses or there are discontinuities. It has proven to be particularly useful here in Regarding the density as well as the texture of the surface the use fully proven epoxy resins for the molded body.

Die Oberflächenmetalldeckschicht kann aus Chrom, Kupfer, Nickel oder einer Nickel-OobakLegierung bestehen. Besteht die auf die Oberfläche des Formkörpers aufgebrachte Oberflächenmetalldeckschicht aus Kupfers Nickel oder einer Nickel-Cobalt-Legierung, so wird die Oberflächenmetalldeckschicht zweckmäßigerweise anschließend verchromt.The surface metal cover layer can be made of chrome, copper, or nickel a nickel-oobak alloy. Insists on the surface of the molded body applied surface metal cover layer made of copper, nickel or a nickel-cobalt alloy, so the surface metal cover layer is expediently then chrome-plated.

Insbesondere bei der Ausbildung eines Wälzkörpers mit einer Oberflächenmetalldeckschicht aus Nickel haben sich die Anwendung des an sich bekannten Kanigen-Verfahrens sowie des an sich bekannten Wibodu-r-Verfahren als zweckriäßig erwiesen.In particular when forming a rolling element with a surface metal cover layer from nickel have the application of the known Kanigen process as well the known Wibodu-r process proved to be appropriate.

Sowohl die mit Hilfe des Galvanoplastik-Verfahrens als auch die mit Hilfe eines chemischen Ausfällverfahrens hergestellten Wälzkörper besitzen den Vorteil, daß die Stärke der Oberflächenmetalldeckschicht jeweils leicht geändert und der jeweils geforderten oder gewünschten Tragfähigkeit des Wälzkörpers angepaßt werden kann. Insgesamt zeichnen sich die erfindungsgemäßen Wälzkörper somit durch ein äußerst geringes Gewicht, eine äußerst harte Lauffläche und eine verhältnismäßig große Tragfähigkeit aus.Both those with the help of the electroforming process and those with Manufactured using a chemical precipitation process Rolling elements have the advantage that the thickness of the surface metal cover layer is light in each case changed and the respectively required or desired load capacity of the rolling element can be customized. Overall, the rolling elements according to the invention are thus distinguished by an extremely low weight, an extremely hard running surface and a relatively great load-bearing capacity.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand -eines in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Auoiührungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Formkörper und Fig. 2 einen Schnitt durch einen fertigen, als Kugel ausgebildeten Wälzkörper gemäß der vorliegenden Brfindung, Fig. 3 ein Kugellager mit erfindungsgemäßen Wälzkörpern.In the following the invention will be described in more detail with reference to one in the drawing illustrated preferred Auoiührungsbeispiels are explained. In the drawing 1 shows a section through a shaped body and FIG. 2 shows a section through a finished rolling element designed as a ball according to the present invention, 3 shows a ball bearing with rolling elements according to the invention.

Im folgenden scll anhand eines Beispiels der Aufbau sowie das Herstellungsvarfahren eines Kugelwälzkörpers kurz erläutert werden. Zunächst wird in diesem Fall ein Form körper in Form einer Kugel aus einem Stoff mit niedriger Dichte hergestellt, dessen Oberfläche mit der gewünschten Maßgenauigkeit bearbeitet wird. In Fig. 1 ist eine solche Kugel 1 dargestellt,die aus Epoxid-Harzen hergestellt ist.The following is an example of the structure and the manufacturing process a ball rolling element are briefly explained. First in this case is a form body in the form of a ball made of a low-density substance, its Surface is processed with the desired dimensional accuracy. In Fig. 1 is a such a ball 1 is shown, which is made of epoxy resins.

Im Verhältnis zu dem gewünschten Kugelwälzkörper weist die Epoxid-Harz-Kugel 1 natürlich einen kleineren Durchmesser auf, Die Differenz zwischen dem Durchmesser des fertigen Kugelwälzkörpers und dem Formkörper 1 bestimmt sich je nach dem lurchmesser des fertigen Kugelwälzkörpers.In relation to the desired ball rolling element, the epoxy resin ball 1 course a smaller diameter, the difference between the diameter of the finished ball rolling element and the shaped body 1 is determined depending on the diameter of the finished ball rolling element.

Der Formkörper braucht nicht aus einem Vollkörper zu bestehen, sondern kann auch im wesentlichen in Form einer Blase bestehen, sofern die Oberfläche des Formkörpers während des sich daran anschließenden galvanoplastischen gerfahrens oder eines chemischen Ausfällverfahrens ihre Form und BSßgenauigkeit beibehält.The shaped body does not have to consist of a solid body, but rather can also exist essentially in the form of a bubble, provided that the surface of the Shaped body during the subsequent electroforming process or a chemical precipitation process maintains its shape and sweetness.

Wird ein galvanoplastisches Verfahren verwandt, um die Oberflächenmetalldec}.schicht aufzubringen, so wird zunächst die Oberfläche des Forinkörpers, wie es bei einem galvanoplastischen Verfahren bekannt ist, so bearbeitet, daß im wesentlichen alle Poren der Oberfläche geschlossen und die Oberfläche selbst mit einem leitenden Überzug verziehen wird. Sodann wird die derart vorbereitete Kugel des Bormkörpers in ein galvanoplastisches Bad eingehängt und zwischen ihrer Oberfläche und einer anderen Elektrode eine Spannung angelegt, die so gepolt ist, daß sich die in dem galvanoplastischen Bad enthaltenen Metallionen an der Oberfläche des Formkörpers entladen und ablagern können.A galvanoplastic process is used to create the surface metal dec} .layer to apply, so first the surface of the formal body, as it is with a Electroplating process is known to be machined to essentially all The pores of the surface are closed and the surface itself is covered with a conductive coating is forgiven. Then the so prepared ball of the shaped body is in a electroplating bath suspended and between its surface and another Electrode applied a voltage, which is polarized so that the in the galvanoplastic Metal ions contained in the bath are discharged and deposited on the surface of the molded body can.

Hat sich, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, auf der Oberfläche des Formkörpers 1 eine ausreichend dicke Schicht 3 des betreffenden Metalls oder der betreffenden Metallegierung abgelagert, so wird die Stromverbindung unterbrochen, die Kugel aus dem galvanoplastischen Bad herausgenommen und gegebenenfalls einer leichten Endbearbeitung unterzogen, um z.B. Knospen an der Kontaktstelle zu entfernen.Has, as shown in Fig. 2, on the surface of the Molded body 1 a sufficiently thick layer 3 of the metal or the the relevant metal alloy is deposited, the power connection is interrupted, the ball removed from the electroforming bath and optionally one Subjected to slight finishing, e.g. to remove buds at the point of contact.

Als Metalle oder Metall-Legierungen fUr die Oberflächenmetalldeckschicht 9 in Fig. 2 können verschiedene Metalle oder Metall-Legierungen dienen. Bevorzugt werden hierbei Chrom, Nickel, Kupfer oder Nickel-Cobalt-Legierungen verwandt. Wird auf den Bormkörper 1 eine reine Chromschicht 3 aufgetragen, so ist der Kugelwälzkörper nach der oben beschriebenen mechanischen Endbearbeitung bereits fertig.As metals or metal alloys for the surface metal cover layer 9 in Fig. 2 can be different metals or metal alloys to serve. Chromium, nickel, copper or nickel-cobalt alloys are preferred here related. If a pure chromium layer 3 is applied to the body 1, it is the ball rolling element already after the mechanical finishing described above done.

Wird dagegen in dem galvanoplastischen Bad eine Schicht aus Nickel, Kupfer oder einer Nickel"Cobit-Tegierung aufgetragen, so wird zweckmäßigerweise anschließend noch eine nachträgliche Verchromung durchgeführt, um den Kugeln die erforderliche Oberflächenhärte zu geben.If, on the other hand, there is a layer of nickel in the electroforming bath, Applied copper or a nickel "cobit alloy", it is expedient then a subsequent chrome plating was carried out to give the balls the to give the required surface hardness.

Anstatt den Kugelwälzkörper mit Hilfe eines'galvanoplastischen Verfahrens herzustellen, können auch bekannte chemische Ausfällverfahren, wie etwa das bekannte Kanigen-Verfahren oder das bekannte Nibodur-Verfahren verwandt werden, die ohne Anlegen einer elektrischen Spannung durchgeführt werden können.Instead of the ball rolling element with the help of a'galvanoplastischen method can also produce known chemical precipitation methods such as the known Kanigen process or the well-known Nibodur process can be used without Applying an electrical voltage can be carried out.

Wie bereits oben erwähnt wurde, wird die Dicke der aufgebrachten Oberflächenmetalldeckschicht 3 in Abhängigkeit von dem Durchmesser der fertigen Kugel sowie der gewunschten Tragfähigkeit gewählt. Soll z.B. eine 1"-Kugelmit einer Tragfähigkeit von 20 - 30 kp hergestellt werden, so verwendet man als Formkörper eine 7/8"-Kugel. Die Stärke der Oberflächenmetalldeckschicht beträgt dann im Endeffekt, d,h. nach einer eventuellen1 notwendig gewordenen mechanischen Bearbeitung, 1,6 mm.As already mentioned above, the thickness of the applied surface metal cover layer 3 depending on the diameter of the finished ball and the required load capacity chosen. For example, a 1 "ball with a load-bearing capacity of 20 - 30 kp is to be produced a 7/8 "ball is used as the shaped body. The thickness of the surface metal cover layer is then in the end, d, h. after a mechanical 1 that may have become necessary Machining, 1.6 mm.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Wälzlager' das unter Verwendung von erfindungsgetnäßen Wälzkörpern aufgebaut ist.The invention also relates to a rolling bearing using the is constructed from rolling elements according to the invention.

Ein solches Wälzlager ist schetoatisch in Fig. 5 dargestellt' dort sind der Innenlaufring und der Außenlaufring mit 4 bxw.Such a roller bearing is shown schematically in FIG. 5 there are the inner race and the outer race with 4 bxw.

5 bezeichnet und die Kugeln mit 6.5 and the balls with 6.

Claims

1 a t e n t a n 5 p r ü c h e

1. Rolling elements for rolling bearings, thereby g e k e n n n s e i c h n e t that on a lightweight molded body by a galvanoplastic Process or a chemical precipitation process creates an inherently rigid surface metal cover layer is upset.

2. Rolling body according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the molded body is made of rubber, cellulose or a plastic0

3. Rolling elements according to claim 2, characterized in that the molded body consists of a or more epoxy resins.

4. Rolling body according to one of the preceding claims, characterized in that g It is noted that the surface metal cover layer consists of chromium.

5. Rolling body according to one of claims 1-3, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the surface metal cover layer made of copper, nickel or a Nickel-cobalt alloy.

6. Rolling body according to claim 5, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the surface metal cover layer is chrome-plated on its outside.

7. Rolling body according to one of the preceding claims, characterized g e does not indicate that the application of the surface metal cover layer on the worm body has been guided through the well-known Kanigen method is.

8. Rolling body according to one of claims 1 - 6, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the application of the surface metal cover layer to the shaped body has been carried out according to the known Nibodur process,