DE4113526A1

DE4113526A1 - Waelzlager

Info

Publication number: DE4113526A1
Application number: DE4113526A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hoerburger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-10-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit den Merkmalen:

- das Wälzlager hat mindestens einen Kranz von Wälzkörpern zwischen einer ersten und zweiten Laufbahn;
- die Wälzkörper und mindestens eine der zwei Laufbahnen bestehen aus für Wälzlager geeignetem gehärteten Stahl;
- die Wälzkörper einerseits und die Laufbahnen andererseits bilden die Wälzpartner des Wälzlagers.

Das Wälzlager lagert beispielsweise ein Losrad auf einer Welle. Das Losrad ist beispielsweise ein Zahnrad mit einer Schrägverzahnung auf einer Antriebswelle in einem Schaltgetriebe. Unter Last dreht das Losrad synchron mit der Welle, weil es über eine schaltbare Klauenkupplung drehfest mit der Welle verbunden ist. Das Losrad und die Welle bilden beispielsweise selbst die Laufbahnen, und die Wälzkörper sind beispielsweise Lagernadeln, die in zwei Kränzen oder Reihen angeordnet und in Taschen eines Käfigs in Umfangsrichtung spielfrei achsparallel geführt sind. Mit dieser Ausführung des Wälzlagers erreicht man in einem kleinen Bauraum eine breite Lagerung, die das durch die Axialkomponente der Zahnkraft bewirkte Kippen des Losrades ausreichend begrenzt, solange das Radialspiel klein genug ist. Bei einem Losrad mit großem Lastlauf-Zeitanteil wird jedoch das Radialspiel durch Verschleiß bald so groß, daß die Schrägverzahnung wegen Kantentragen überlastet und zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß des Wälzlagers zu begrenzen, so daß beispielsweise die Schrägverzahnung eines Losrades mit großem Lastlauf-Zeitanteil nicht mehr vorzeitig ausfällt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, weil die Schutzschicht die Tribooxidation als wesentliche Ursache des Verschleißes weitgehend verhindert. Tribooxidation oder Reibkorrosion findet statt, wenn der Ölfilm durchbrochen wird und die metallischen Oberflächen der Wälzkörper und der Laufbahnen viele schnelle kurze Stick- Slip-Reibwege zurücklegen. Dabei entstehen, wenn keine Schutzschicht nach der Erfindung vorhanden ist, sehr harte Oxidpartikel, die den Verschleiß beschleunigen.

Wenn Losrad und Welle nach Anspruch 3 und 4 selbst die Laufbahnen bilden, kann man außer dem Radialspiel-Kleinstmaß auch das Radialspiel-Größtmaß sehr klein wählen, weil neben den (wegen des üblichen Ausleseverfahrens) sehr geringen Durchmesserabweichungen der Wälzkörper nur noch die Durchmesserabweichungen der Laufbahnen im Losrad und auf der Welle klein gehalten werden müssen. Außerdem werden Losrad und Welle besonders formsteif. Dadurch läuft das Losrad mit besonders geringem Kippwinkel und die Schrägverzahnung mit besonders gutem Tragbild.

Wenn die Wälzkörper nach Anspruch 5 in innen engeren Taschen eines Käfigs, der einen offenen Ring bildet, in Umfangsrichtung spielfrei achsparallel geführt sind, bleiben die Wälzkörper und die Laufbahnen trotz Verschleiß immer rund, weil der Käfig mit den Wälzkörpern dann unter Last langsamer als Losrad und Welle dreht (relativ rückwärts wandert), und der Verschleiß bleibt besonders gering.

Wenn der Käfig nach Anspruch 6 nach außen vorgespannt ist und die Wälzkörper immer und nicht nur durch Fliehkraft bei höherer Drehzahl gegen die Laufbahn des Losrades gedrückt werden, bleiben das Laufgeräusch und der Verschleiß besonders gering, weil die Wälzkörper nie gegen die Laufbahn des Losrades hämmern.

Wenn der Käfig nach Anspruch 7 aus Polyäthersulfon besteht, bleibt der Verschleiß des Käfigs gering, weil die Masse und damit die Fliehkraft des Käfigs und damit die Führungskraft zwischen dem Käfig und den Wälzkörpern gering sind und auch der Reibwert zwischen dem Käfig und den Wälzkörpern klein ist.

Eine Chromschicht nach Anspruch 8 und eine Tantalkarbidschicht nach Anspruch 9 erwiesen sich im Versuch als wirksame Schutzschichten gegen Tribooxidation und damit gegen Verschleiß des Wälzlagers.

Die Merkmale nach der Erfindung bieten besonders dann Hilfe, wenn die Schrägverzahnung eines Losrades immer wieder vorzeitig ausfällt, weil das Wälzlager wegen Tribooxidation zu schnell verschleißt, aber kein Bauraum für ein größeres, standfesteres Wälzlager vorhanden ist. Umgekehrt kann man mit den Merkmalen nach der Erfindung ein Wälzlager für einen gegebenen Lastfall kleiner ausführen.

Mit den Merkmalen nach der Erfindung kann man aber auch bei jedem anderen Wälzlager, bei dem Tribooxidation den Verschleiß beschleunigt, die Lebensdauer verlängern.

Die Zeichnung zeigt ein Wälzlager nach der Erfindung: Auf einer teilweise hohlen Antriebswelle 1 ist mit einem zylindrischen Wälzlager 2 ein schrägverzahntes Losrad 3 gelagert. In der Antriebswelle 1 ist mit einem Kegelrollenlager 4 eine Hauptwelle 5 gelagert. Losrad 3 und Antriebswelle 1 bilden Laufbahnen 6, 7 für Wälzkörper 8, 9, die als Lagernadeln ausgeführt und in zwei Reihen oder Kränzen nebeneinander angeordnet sind. Die Wälzkörper 8, 9 sind in Taschen 10, 11 eines geschlitzten Käfigs 12 radial innen geführt. Der Käfig 12 besteht aus Polyäthersulfon, mit Glasfaser verstärkt. Die Wälzkörper 8, 9 und die Laufbahnen 6, 7 im Losrad 3 und auf der Antriebswelle 1 bestehen aus für Wälzlager geeignetem gehärteten Stahl, beispielsweise die Wälzkörper aus 100 Cr 6 und die Laufbahnen 6, 7 aus 20 MnCr 5, und bilden die unter Last immer wieder einander metallisch berührenden Wälzpartner des Wälzlagers 2. Mindestens einer dieser Wälzpartner trägt eine Schutzschicht gegen Tribooxidation, beispielsweise eine Chromschicht oder eine Tantalkarbidschicht.

Bezugszeichen

1 Welle, Antriebswelle
2 Wälzlager
3 Losrad
4 Kegelrollenlager
5 Hauptwelle
6 Laufbahn
7 Laufbahn
8 Wälzkörper
9 Wälzkörper
10 Tasche
11 Tasche
12 Käfig

Claims

1. Wälzlager mit den Merkmalen:

- das Wälzlager (2) hat mindestens einen Kranz von Wälzkörpern (8) zwischen einer ersten Laufbahn (6) und einer zweiten Laufbahn (7);
- die Wälzkörper (8) und mindestens eine der zwei Laufbahnen (6, 7) bestehen aus für Wälzlager geeignetem gehärteten Stahl;
- die Wälzkörper (8) einerseits und die Laufbahnen (6, 7) andererseits bilden die Wälzpartner des Wälzlagers (2); gekennzeichnet durch das Merkmal:

mindestens einer der Wälzpartner trägt eine Schutzschicht aus hartem, korrosionsfestem Werkstoff.

2. Wälzlager nach Anspruch 1 mit dem Merkmal: das Wälzlager (2) lagert ein Losrad (3) auf einer Welle (1).

3. Wälzlager nach Anspruch 2 mit dem Merkmal: das Losrad (3) bildet selbst eine Laufbahn (6).

4. Wälzlager nach Anspruch 2 mit dem Merkmal: die Welle (1) bildet selbst eine Laufbahn (7).

5. Wälzlager nach Anspruch 2 mit den Merkmalen:

- die Wälzkörper (8) sind in Taschen (10) eines Käfigs (12) achsparallel geführt;
- der Käfig (12) bildet einen offenen Ring;
- die Taschen (10) sind innen enger als außen und führen die Wälzkörper (8) in Umfangsrichtung spielfrei.

6. Wälzlager nach Anspruch 5 mit dem Merkmal: der Käfig (12) ist nach außen vorgespannt und drückt die Wälzkörper (8) gegen die Laufbahn (6) des Losrades (3).

7. Wälzlager nach Anspruch 5 mit dem Merkmal: der Käfig (12) besteht aus Polyäthersulfon mit Glasfaser.

8. Wälzlager nach Anspruch 1 mit dem Merkmal: die Schutzschicht ist eine Chromschicht.

9. Wälzlager nach Anspruch 1 mit dem Merkmal: die Schutzschicht ist eine Tantalkarbidschicht.