DE4409733A1

DE4409733A1 - Wälzlagerelemente

Info

Publication number: DE4409733A1
Application number: DE4409733A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Haubelt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-09-28

Description

Die Erfindung betrifft Wälzlagerelemente, wie beispielsweise Wälzkör per, Laufringe, Anlaufscheiben oder Käfige, deren Laufbahnen bzw. Laufflächen eine Oberfläche aufweisen, die mit einer Vielzahl von winzigen Ausnehmungen versehen ist.

Ein mit einem derartigen Wälzlagerelement versehenen Tripodegelenk ist in der DE-OS 41 13 944 beschrieben. Auf jedem Drehzapfen ist eine mit der betreffenden Führungsnut in Eingriff stehenden Führungsrolle über Lagernadeln gelagert. Die Lagernadeln und/oder die Führungsrollen sind in ihrer Oberfläche mit winzigen, willkürlich verteilten Aus nehmungen derart versehen, daß das Verhältnis der Oberflächenrauh weitswerte in Längsrichtung bzw. Umfangsrichtung nicht größer als eins ist, wobei das Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamtfläche zwischen 10 und 40% liegt.

Durch diese Ausnehmungen, die eine mittlere Fläche von 35 bis 150 µm² aufweisen, wird erreicht, daß bei mangelnder Schmierung dennoch die Ausbildung eines ausreichenden Ölfilmes auf den Lagernadeln und den Führungsrollen gewährleistet ist, so daß sich diese auch bei kriti schen Zuständen einwandfrei drehen und abwälzen können.

Der Nachteil dieser flächenhaften Ausnehmungen, deren Verhältnis zur Gesamtfläche bis zu 40% betragen kann, besteht darin, daß der Mate rialanteil und damit die Tragfähigkeit eines derartigen Lagers deut lich reduziert wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Tragfähigkeit von Wälzlager elementen bzw. Wälzlagern auch unter den Bedingungen einer Mangel schmierung zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ausnehmungen einen nicht flächenhaften Charakter in Form von Riefen oder Rissen aufweisen, wobei das Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamt fläche unter 10% liegt.

Durch diese riefige und rissige Oberfläche wird trotz des angegebenen niedrigen Flächenverhältnisses von Ausnehmungen zur Gesamtfläche ein hohes Ölfilmbildungsvermögen im Wälzkontakt auch unter Bedingungen einer Mangelschmierung erreicht, so daß der hohe Traganteil glatter Oberflächen auch unter ungünstigen Schmierungsverhältnissen nahezu erhalten bleibt. Die riefige und rissige Oberfläche mit ihren schmalen Einschnitten dient als Ölvorratsraum und sorgt für die Ausbildung eines ausreichend dicken Ölfilmes, so daß ein Kontakt von Metall zu Metall an der Wälzkontaktfläche verhindert wird. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung der Lebens- bzw. Gebrauchsdauer von Wälzlagerelementen mit Ausnehmungen ohne Beeinträchtigung der Tragfähigkeit.

Die Ausnehmungen sollen nach Anspruch 2 willkürlich verteilt oder gerichtet angeordnet sein. Bei chaotischer Anordnung der Riefen/Risse können diese in Laufrichtung, quer zur Laufrichtung, in einem belie bigen Winkel zur Laufrichtung oder sich untereinander kreuzend an geordnet sein.

Beide Varianten stehen gleichberechtigt nebeneinander und sorgen für die Ausbildung eines ausreichend dicken Ölfilmes. Die Länge der Riefen oder Risse kann klein sein bzw. sich in Umfangsrichtung bis über die gesamte Länge der Laufbahn oder in Querrichtung bis über deren gesamte Breite erstrecken.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, daß die Kernrauhtiefe RK einen Wert von 1,5 µm nicht überschreitet. Unter diesen Bedingungen wird eine besonders stabile Ausbildung des Ölfilmes gewährleistet.

Nach Anspruch 4 ist vorgesehen, daß die Ausnehmungen bei der Endbear beitung der Laufbahnen bzw. Laufflächen vor dem Härten durch entspre chende mechanische Bearbeitungsverfahren eingearbeitet werden. Dies kann beispielsweise durch ein Feinschleifen der Oberfläche, durch ein Honen oder durch ein Läppen der Oberfläche erfolgen.

Schließlich ist nach den Ansprüchen 5 und 6 vorgesehen, daß die Aus nehmungen in Form von nicht in die Tiefe gehenden Mikrorissen durch ein Wärmebehandlungsverfahren vor oder nach der Endbearbeitung der Laufbahnen bzw. Laufflächen erzeugt werden oder durch eine Dünn-Be schichtung der Laufbahnen bzw. Laufflächen, beispielsweise durch eine Dünnschichtverchromung hergestellt werden.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Wälzlagers,

Fig. 2 einen Profilschnitt durch eine Oberfläche,

Fig. 3 eine Abbott-Kurve zum Profilschnitt von Fig. 2.

Das Zylinderrollenlager nach Fig. 1 besteht aus einem Lageraußenring 1, der zur axialen Führung von Wälzkörpern 5 beidseitig mit Borden 2 und 3 versehen ist. Die Wälzkörper 5 rollen mit ihren Umfangsflächen auf Laufbahnen 6 und 7 des Lageraußenringes 1 bzw. des bordlosen Lagerinnenringes 4 ab.

Im vorliegenden Beispiel ist die Mantelfläche der Wälzkörper 5 oder die Laufbahn 6, 7 des Außenringes 1 und/oder des Innenringes 4 als eine Oberfläche ausgebildet, die Ausnehmungen mit einem nicht flä chenhaften Charakter in Form von Riefen oder Rissen aufweist. Diese Oberfläche sollte eine solche Rauhigkeit aufweisen, daß die Kernrauh tiefe einen Wert <1,5 µm annimmt, wobei unter Kernrauhtiefe die Tiefe des Rauhheitsprofiles nach Abschneiden herausragender Profilspitzen und Riefen durch ein in DIN 4776 festgelegtes Verfahren zu verstehen ist. Das Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamtfläche soll dabei unter 10% liegen, so daß eine maximale Tragfähigkeit des Lagers gegeben ist. Die mit derartigen Ausnehmungen nicht flächenhaften Charakters in Form von Riefen oder Rissen versehene Oberfläche kann durch ein Feinstbearbeitungsverfahren wie beispielsweise Honen herge stellt werden.

Der in Fig. 2 dargestellte, durch eine Oberfläche gelegte Profil schnitt schneidet die erfindungsgemäßen Ausnehmungen nicht flächenhaf ten Charakters in Form von Riefen oder Rissen senkrecht zu ihrer Ver laufsrichtung.

Zu erkennen ist ein asymmetrisches Profil mit einer Vielzahl von unter schiedlichen plateauartigen Profilanteilen, die von Querriefen ver schiedener Breite und Tiefe unterbrochen werden.

In Fig. 3 ist die zugehörige Abbott-Kurve dargestellt, die den zu gehörigen Materialanteil über der Tiefe des Profiles beschreibt. Aus der Abbott-Kurve kann entnommen werden, daß mit tieferliegender Schnittlage der Materialanteil kontinuierlich bis zu 100% zunimmt.

Bei einem erfindungsgemäßen Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamtfläche von 10%, d. h. einem Materialanteil von 90% muß der Profilschnitt ausgehend von der Abbott-Kurve in eine Höhe gelegt werden, wie sie durch die durchgehende waagerechte Linie in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Fall werden im Vergleich zur Ausgangskurve die plateauartigen Profilanteile verbreitert und die sie trennenden Riefen oder Risse in ihrer Breite verringert.

Die Mantelfläche von Wälzkörpern eines Nadellagers wurde durch ein mechanisches Honen mit einer Oberfläche versehen, wie sie durch die durchgehende waagerechte Linie in Fig. 2 charakterisiert ist, d. h. das Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamtfläche beträgt 10%. Ein mit derartigen Wälzkörpern bestücktes Nadellager wurde einem Lebensdauertest unterworfen. Es zeigte sich, daß auch bei dem angege benen Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamtfläche durch die Riefen bzw. Risse ein gutes Schmierfilmbildungsverhältnis bei gleich zeitig erhöhtem Traganteil im Vergleich zu Lagern mit flächenhaften Ausnehmungen gegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Außenring
2, 3 Bord
4 Innenring
5 Wälzkörper
6, 7 Laufbahn

Claims

1. Wälzlagerelemente, wie beispielsweise Wälzkörper, Laufringe, An laufscheiben oder Käfige, deren Laufbahnen bzw. Laufflächen eine Oberfläche aufweisen, die mit einer Vielzahl von winzigen Ausnehmungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen einen nicht flächenhaften Charakter in Form von Riefen oder Rissen aufweisen, wobei das Flächenverhältnis der Ausnehmungen zur Gesamtfläche unter 10% liegt.

2. Wälzlagerelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen willkürlich verteilt oder gerichtet angeordnet sind.

3. Wälzlagerelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernrauhtiefe RK < 1,5 µm ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen bei der Endbearbeitung der Laufbahnen bzw. Laufflächen vor dem Härten eingearbeitet werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen durch ein Wärmebehand lungsverfahren vor oder nach der Endbearbeitung der Laufbahnen bzw. Laufflächen eingearbeitet werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen durch eine Dünn-Beschich tung, beispielsweise eine mikrorissige Dünnschichtverchromung einge arbeitet werden.