DE9117069U1 - Radialwälzlager aus Stahl - Google Patents

Radialwälzlager aus Stahl

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Description

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach
ANR 17 17 332
2333-1 l-DE
Radialwälzlager aus Stahl
Die Erfindung bezieht sich auf ein Radial- oder Axialwälzlager aus Stahl mit konzentrisch ineinander oder parallel zueinander angeordneten Laufringen bzw. -scheiben, zwischen deren einander zugewandten Laufflächen Wälzkörper abrollen.
Radial- oder Axialwälzlager der vorgenannten Gattung sind allgemein bekannt. Werden derartige Wälzlager in Antriebselementen eingesetzt, die der Einwirkung von Säuren oder Salzwasser ausgesetzt sind, so tritt nach relativ kurzer Zeit an den wälzkörper- und dichtungsführenden Flächen Korrosion aus, die zur Zerstörung des Wälzlagers führt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Korrosion an den Wälzlagerbauteilen zu verhindern, wobei die Korrosionsschutzmaßnahme eine hohe Standzeit haben soll.
Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die Laufflächen mit einer Korrosionsschutzbeschichtung aus einer galvanischen Zink-Legierung versehen sind. Durch eine derartige halbharte Beschichtung der Laufflächen und gegebenenfalls der übrigen Oberfläche des Wälzlagers wird ein außerordentlich wirksamer Korrosionsschutz erzielt. Dabei bleibt die tribologische Beanspruchung, wie Wälzlagerüberrollung ohne negative Folgen für die Lebensdauer der Beschichtung. Bei dieser Beanspruchung der äußersten Randzone drücken sich die duktilen Legierungsschichten in das vorhandene Rauhigkeitsprofil der Laufflächen ein und haften dort fest. Die überschüssigen Schichtanteile werden während des Betriebs aus der Druckzone der Laufflächen herausgequetscht. Dadurch ist nach
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kurzer Einlaufzeit, die nur in wenigen Zyklen stattfindet, ein voll funktionsfähiges Wälzlager mit hohen Korrosionsschutzeigenschaften gegeben. Die Wälzermüdungsfestigkeit wird durch die beschriebenen Vorgänge des Einwälzens in die Rauhigkeitstiefe nicht verschlechtert, sondern verbessert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bezieht sich die Erfindung auf ein Radial- oder Axialwälzlager aus Stahl mit konzentrisch ineinander oder parallel zueinander angeordneten Laufringen bzw. -scheiben, zwischen deren einander zugewandten Laufflächen Wälzkörper abrollen, wobei zumindest einerseits der Wälzkörper am äußeren Laufring oder an einer der Laufscheiben ein Dichtring vorgesehen ist, dessen Dichtlippe mit einer Gegenfläche des inneren Laufringes, mit einer Gegenfläche einer mit dem inneren Laufring verbundenen Bordscheibe oder mit einer Gegenfläche der gegenüberliegenden Laufscheibe zusammenwirkt.
Ein Radialwälzlager dieser genannten Gattung ist aus der DE-GBM 90 05 28 bekannt. Dieses Radialwälzlager weist Bordscheiben beiderseits der Wälzkörperreihen auf, wobei der am äußeren Laufring befestigte Radialdichtring mit seiner Dichtlippe am äußeren Umfang der jeweiligen Bordscheibe anliegt. Darüberhinaus kann die Dichtlippe bei einer geänderten Ausbildung des Radialwälzlagers, die in dieser Druckschrift nicht dargestellt ist, bekanntlich auch unmittelbar am äußeren Umfang des inneren Laufrings anliegen. Ist dieses Radialwälzlager an seinem Äußeren Flüssigkeiten ausgesetzt, die Korrosion der aus Stahl hergestellten Teile hervorrufen, so treten insbesondere dann Probleme auf, wenn an dem jeweiligen Abschnitt Korrosion auftritt, an dem die Dichtlippe des Radialdichtrings anliegt. Dann nämlich kann die Radialdichtung nicht mehr ihre Funktion erfüllen und es tritt nach relativ kurzer Zeit ein Lagerschaden auf.
Erfindungsgemäß soll dabei nach dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 2 die Gegenfläche mit einer Korrosionsschutzbeschichtung aus einer galvanischen Zink-Legierung versehen sein. Auf diese Weise wird Korrosion im Dichtlippenbereich verhindert, so daß die Funktionsfähigkeit des Lagers erhalten bleibt.
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Gemäß den Ansprüchen 3, 4 und 5 kann die Zink-Legierung alternativ als Zink-Nickel-, als Zink-Eisen- oder als Zink-Kobalt-Verbindung hergestellt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll nach Anspruch 6 die Korrosionsschutzbeschichtung eine Schichtdicke von 0,1 bis 3,0 &mgr;&pgr;&igr; aufweisen. Diese Schichtdicken bewegen sich in der Größenordnung der Oberflächenrauhigkeit an Wälzlagerbauteilen. Dadurch wird erreicht, daß sich bei Inbetriebnahme des Wälzlagers die galvanische Schicht völlig in das Rauhheitsprofil der Oberfläche einarbeitet und damit keinen negativen Einfluß auf die Toleranzen der Bauteile ausüben kann. Durch den feinsten Abrieb innerhalb der Rauhigkeitstiefe der Wälzlagerlaufbahn werden Schichtpartikel eingewalzt, die den Rostschutz der Laufbahn und somit des Wälzlagers erhöhen und eine Art Notlauf bzw. Trockenschmierung darstellen. Aufgrund der geringen Schichtdicken laß sich auch die Umweltbelastung reduzieren.
Darüberhinaus besteht aber die Möglichkeit, eine Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Schichtdicke von 3,0 bis 9,0 &mgr;&pgr;&igr; an den Laufbahnen oder der Gegenfläche des Radialdichtringes zu verwenden. Bei einer derartigen Schichtdicke der Korrosionsschutzbeschichtung kann deren Lebensdauer bei hoher tribologischer Belastung auf ein Maximum ausgelegt werden. Schließlich soll gemäß Anspruch 8 die Korrosionsschutzbeschichtung als obere Schicht eine Gelb-Chromatierung aufweisen.
Durch den Nickel- oder Eisenanteil in der Zinkbeschichtung und die Verwendung dieser chromatierten Ausführung werden deren Festigkeit und Härte von ca. 60 HV auf ca. 300 HV erhöht, also deren Abriebfestigkeit um ein Mehrfaches gesteigert.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale der Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich vielmehr Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale sowie der in den Vorteilsangaben und zu den dargestellten Ausgestaltungsbeispielen offenbarten Merkmale.
Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der drei unterschiedliche Ausgestaltungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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Figur 1 eine Teilansicht eines einreihigen Radialkugellager, im Längsschnitt dessen innerer und äußerer Laufring mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sind,
Figur 2 einen Längsschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit winkelförmigen Bordscheiben und
Figur 3 eine Tel!ansicht eines zweireihigen Radialkugellagers im Längsschnitt mit stirnseitiger Abdichtung über Radialdichtringe.
In der Figur 1 ist mit 1 ein einreihiges Radialkugellager bezeichnet, das aus einem inneren Laufring 2, einem äußeren Laufring 3, einem Wälzkörperkranz 4 und einem Käfig 5 besteht. Die Wälzkörper des Wälzkörperkranzes 4 rollen dabei zwischen einander zugewandten rillenförmigen Laufflächen 7 und 8 des inneren und äußeren Laufrings 2 und 3 ab. Erfindungsgemäß sind sowohl der innere Laufring 2 als auch der äußere Laufring 3 an ihrer gesamten Oberfläche mit einer Korrosionsschutzbeschichtung 6 aus einer Zink-Verbindung versehen. Diese vorzugsweise aus Zink-Nickel, Zink-Eisen oder Zink-Kobalt hergestellte Korrosionsschutzbeschichtung 6 ist auch innerhalb der rillenförmigen Laufflächen 7 und 8 angeordnet und kann eine Schichtdicke von etwa 0,1 bis 3,0 &mgr;&pgr;&igr; aufweisen. Darüberhinaus besteht aber auch die Möglichkeit, Schichtdicken vorzusehen, die größer als 3,0 &mgr;&pgr;&igr; stark sind, wobei eine obere Begrenzung der Schichtdicke bei etwa 9,0 &mgr;&igr;&eegr; liegt.
In der Figur 2 ist mit 9 ein zweireihiges Zylinderrollenlager bezeichnet, welches aus einem inneren Laufring 10 und einem dazu konzentrisch angeordneten äußeren Laufring 11 besteht. Die beiden Laufringe 10 und 11 weisen einander gegenüberliegende Laufflächen 12 und 13 auf, zwischen denen zwei Reihen zylindrischer Wälzkörper 14 angeordnet sind. Zur Führung der zylindrischen Wälzkörper 14 sind im äußeren Laufring 11 Borde 15 und 16 vorgesehen, während die beiden Reihen von Wälzkörpern im inneren Laufring 10 durch winkelförmige Bordscheiben 17 und 18 geführt sind. Diese Bordscheiben 17 und 18 bilden an ihrem äußeren Umfang eine Gegenfläche 19 für Radialdichtringe 20 und 21. Jeder dieser Radialdichtringe 20 und 21 ist an seinem äußeren Umfang dich-
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tend in den äußeren Laufring 11 eingesetzt und weist jeweils eine Dichtlippe 22 auf, die elastisch vorgespannt auf der Gegenfläche 19 der jeweiligen Bordscheibe 17 bzw. 18 gleitet. Erfindungsgemäß ist die Gegenfläche 19 mit einer Korrosionsschutzbeschichtung 23 aus einer Zink-Nickel-Legierung versehen, die ebenfalls vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,1 bis 3,0 &mgr;&pgr;&igr; aufweisen soll. Die Schichtdicke kann aber bis zu maximal 9,0 um aufweisen. Mit dieser Schutzbeschichtung an der Gegenfläche wird ein Unterrosten der Radialdichtringe 20 und 21 verhindert, das andernfalls die Abdichtung des zweireihigen ZyIinderrollenlagers zerstören würde. Die auf die Gegenfläche 19 aufgebrachte z. B. Zink-Nickel-Beschichtung bietet einen guten Korrosionsschutz und weist eine lange Lebensdauer auf.
Schließlich ist noch in Figur 3 ein zweireihiges Radialkugellager 24 dargestellt, das einen äußeren Laufring 25 und einen inneren Laufring 26 mit dazwischen angeordneten Wälzkörperkränzen 27 und 28 aufweist. Diese Wälzkörperkränze 27 und 28 rollen in rillenförmigen Laufflächen 29 und 30 ab. Jeweils stirnseitig ist im äußeren Laufring 25 ein Radialdichtring 31 bzw. 32 befestigt, dessen beiden Dichtlippen 33 und 34 auf Gegenflächen 35 und 36 des inneren Laufrings 26 gleiten. Diese Gegenflächen 35 und 36 des inneren Laufrings 26 sind erfindungssgemäß mit einer Korrosionsschutzbeschichtung 37 aus einer Zink-Verbindung versehen. Auch in diesem Fall wird ein Unterrosten des Dichtverbands, der andernfalls zum Eindringen von Schmutz in das Innere des Radialkugel lagers führen würde, verhindert.
Die Erfindung ist nicht nur auf die in den drei Ausgestaltungsbeispielen dargestellten Anwendungsfälle beschränkt. Darüberhinaus kann auch bei Linearkugellagern insgesamt oder nur im Bereich von deren Abdichtungen, also an entsprechenden Gegenflächen der Dichtungen eine Korrosionsschutzbeschichtung aus einer binären oder sogar ternären Legierung vorgesehen sein.
2333-11-DE
Bezugszah1en1iste
I einreihiges Radialkugellager 2 innerer Laufring
3 äußerer Laufring
4 Wälzkörperkranz
5 Käfig
6 Korrosionsschutzbeschichtung 7 Lauffläche von 2
8 Lauffläche von 3
9 zweireihiges Zylinderrollenlager
10 innerer Laufring
II äußerer Laufring 12 Lauffläche von 10
13 Lauffläche von 11
14 Reihen von Wälzkörpern
15 Bord von 11
16 Bord von 11 17 Bordscheibe
18 Bordscheibe
19 Gegenfläche
20 Radialdichtring
21 Radialdichtring
22 Dichtlippe
23 Korros ionsschutzbesch i chtung
24 zweireihiges Radialkugellager
25 äußerer Laufring
26 innerer Laufring
27 Wälzkörperkranz
28 Wälzkörperkranz
29 Lauffläche
30 Lauffläche
31 Radialdichtring
32 Radialdichtring
33 Dichtlippe
34 Dicht!ippe
35 Gegenfläche
36 Gegenfläche
37 Korrosionsschutzbeschichtung
• · &igr;

Claims (8)

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach ANR 17 17 332 2333-11-DE 5 Ansprüche
1. Radial- oder Axialwälzlager (1) aus Stahl mit konzentrisch ineinander oder parallel zueinander angeordneten Laufringen (2, 3 )
bzw. -scheiben zwischen deren einander zugewandten Laufflächen (7, 8) Wälzkörper (4) abrollen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Laufflächen (7, 8) mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (6) aus einer galvanischen Zink-Legierung versehen sind.
15
2. Radial- oder Axialwälzlager (9, 24) aus Stahl mit konzentrisch ineinander oder parallel zueinander angeordneten Laufringen (10, 11 bzw. 25. 26) bzw. -scheiben, zwischen deren einander zugewandten Laufflächen (12, 13 bzw. 29, 30) Wälzkörper (14, bzw. 27, 28) abrollen, wobei zumindest einerseits der Wälzkörper (14 bzw. 27, 28) am äußeren Laufring (11, bzw. 25) oder an einer der Lauf scheiben ein Dichtring (20, 21 bzw. 31, 32) vorgesehen ist, dessen Dichtlippe (22 bzw. 33, 34) mit einer Gegenfläche (35, 36) des inneren Laufringes (26), mit einer Gegenfläche (19) einer mit dem inneren Laufring (10) verbundenen Bordscheibe (17, 18) oder mit einer Gegenfläche der gegenüberliegenden Laufscheibe zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (19 bzw. 35, 36) mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (23 bzw. 37) aus einer galvanischen Zink-Legierung versehen ist.
3. Radial- oder Axialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzbeschichtung (6, 23, 37) aus einer Zink-Eisen-Legierung hergestellt ist.
4. Radial- oder Axialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzbeschichtung (6, 23, 37) aus einer Zink-Nickel-Legierung hergestellt ist.
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5. Radial- oder Axialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzbeschichtung (6, 23, 37) aus einer Zink-Kobalt-Legierung hergestellt ist.
6. Radi alwälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzbeschichtung (6, 23, 37) eine Schichtdicke von 0,1 bis 3,0 &mgr;&eegr; aufweist.
7. Radi alwälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzbeschichtung eine Schichtdicke von 3,0 bis 9,0 pm aufweist.
8. Radia!wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzbeschichtung (6, 23, 37) eine Chromatierung aufweist.
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