DE102010046803B4

DE102010046803B4 - Käfig für Wälzkörper eines Lagers

Info

Publication number: DE102010046803B4
Application number: DE102010046803.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Grehn
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: DE102010046803A1

Abstract

Käfig (1, 9) für Wälzkörper eines Lagers, umfassend einen Grundkörper (5) aus Kunststoff und eine mindestens abschnittweise an den Grundkörper (5) angebrachte Beschichtung (8, 10) aus einem Metall mit einem Gefüge mit einer nanokristallinen Körnung von weniger als 100 nm, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Metallbeschichtung (8, 10) 10 µm bis 200 µm beträgt und die Metallbeschichtung (8, 10) nicht als Legierung ausgeführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Käfig für Wälzkörper eines Lagers, umfassend einen Grundkörper aus Kunststoff und eine mindestens abschnittweise an dem Grundkörper angebrachte Beschichtung aus einem Metall mit einem Gefüge mit einer monokristallinen Körnung von weniger als 100 nm.
Hintergrund der Erfindung
Käfige für Wälzlager werden mit geschlossenen Taschen als Fensterkäfige oder mit offenen Taschen als Kammkäfige ausgeführt. Fensterkäfige und Kammkäfige aus Kunststoff werden häufig aus Polyamid, einem hochwertigen technischen Kunststoff, hergestellt. Diese Käfige lassen sich kostengünstig in großen Stückzahlen und mit günstiger Formgebung herstellen. Beim Zusammenbau des Wälzlagers werden die Wälzkörper radial oder axial in die Taschen eingeschnappt, und elastische Stege halten die Wälzkörper und führen sie.
Da es sich bei den in der Regel verwendeten Kunststoffen wie Polyamid um hochwertige Kunststoffe handelt, die auch bei höheren Temperaturen brauchbar sind, ohne einen Festigkeitsverlust zu erleiden und die Formstabilität zu verlieren, aber insbesondere Beeinträchtigung der Kunststoffeigenschaften durch chemische Einwirkungen, beispielsweise durch die Schmierstoffe und deren Additive erleiden, wurde bereits in der DE 10 2008 022 311 A1 vorgeschlagen, einen Kunststoffkäfig für Wälzkörper eines Lagers bereichsweise oder vollflächig mit einer Beschichtung aus einer Metalllegierung zu beschichten. Diese Beschichtung ist als eine Eisenlegierung oder einer Legierung auf der Basis von Titan oder Nickel ausgeführt, wobei die Schichtdicke weniger als ca. 300 µm und die Körnung der nanokristallinen Körnung des Gefüges eine maximale Abmessung von weniger als ca. 100 nm aufweisen soll. Dieser Käfig hat sich im Wesentlichen bewährt, lässt sich aber für spezielle Anwendungsfälle optimieren.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für Wälzkörper eines Lagers der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass er hinsichtlich seiner Festigkeit und Formstabilität bei höheren Temperaturen verbessert ist und einen geringen Festigkeitsverlust durch chemische Einwirkungen erleidet.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einem Käfig für Wälzkörper eines Lagers der eingangs erwähnten Art darin, dass die Schichtdicke der Metallbeschichtung 10 µm bis 200 µm beträgt und die Metallbeschichtung nicht als Legierung ausgeführt ist.
Durch die Schichtdicke der Metallbeschichtung von 10 µm bis 200 µm wird eine optimierte Festigkeit und Formstabilität bei höheren Temperaturen auch bei Verwendung eines Kunststoffs mit geringen temperaturabhängigen Festigkeits- und Formstabilitätseigenschaften erreicht, da der Kunststoff im Wesentlichen nur als Kern zur Herstellung des Käfigs dient.
Um günstige Gleiteigenschaften und eine Verminderung des Laufgeräuschs zu erreichen, kann die Metallbeschichtung aus Chrom oder aus Nickel bestehen.
Chrom oder Nickel mit einer nanokristallinen Struktur und mit einer nanokristallinen Körnung von weniger als 100 nm verleihen dem Käfig bei der genannten Schichtdicke eine ausreichende Festigkeit sowie Formstabilität, und sie verhindern auch bei höheren Temperaturen einen Festigkeitsverlust durch chemische Einwirkung, insbesondere von Schmierstoffen und deren Additiven. Des Weiteren verleihen diese Metalle dem damit beschichteten Käfig günstige Gleiteigenschaften und tragen zur Reduzierung des Laufgeräusches des Wälzlagers bei.
Vorzugsweise kann der Grundkörper mit einer vollflächigen Metallbeschichtung versehen sein.
Im Einzelnen kann der Käfig als Fensterkäfig oder als Kammkäfig zum Einschnappen der Wälzkörper ausgebildet sein. Sein Grundkörper besteht aus einem einfachen technischen Kunststoff, der verminderten Ansprüchen an Festigkeit und Formstabilität bei höheren Temperaturen sowie an die Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einwirkung genügt. Die Oberfläche des Käfigs weist eine vollflächige Metallbeschichtung auf, wobei die Schichtdicke so gewählt ist, dass dadurch höhere Ansprüche an Festigkeit, Formstabilität und Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einwirkungen erfüllt werden. Außerdem können sich die Käfigelemente bei einer solchen Beschichtung beim Einschnappen der Wälzkörper elastisch ohne Beschädigung des Grundkörpers und/oder der Beschichtung verformen.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung des vorstehend definierten Käfigs für ein Rollenlager, beispielsweise für ein Pendelrollenlager. Hierdurch wird eine kostengünstige Variante eines Käfigs für Pendelrollenlager bereitgestellt, die einen Metallkäfig ersetzen kann und die spezielle Anforderungen nach niedrigem Laufgeräusch, beispielsweise bei Personenaufzügen, erfüllt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine ausschnittweise, perspektivische Darstellung eines Fensterkäfigs für ein Zylinderrollenlager mit einer bereichsweise angebrachten Metallbeschichtung, und
2 eine ausschnittweise, perspektivische Darstellung eines Fensterkäfigs für ein Zylinderrollenlager mit einer vollflächigen Metallbeschichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Käfig 1 für ein Wälzlager, beispielsweise einen Fensterkäfig für ein Zylinderrollenlager, der einen ersten Ring 2 und einen zweiten Ring 3 sowie die beiden Ringe 2, 3 verbindende Stege 4 umfasst.
Der Grundkörper 5 des Käfigs 1 ist einteilig als Spritzgussteil aus einem technischen Kunststoff hergestellt. Eine erste Seitenfläche 6 des ersten Rings 2 und eine erste Seitenfläche 7 des zweiten Rings 3 sind jeweils als Kontaktflächen des Käfigs 1 mit einem Lagerring eines nicht näher dargestellten Wälzlagers ausgebildet.
Im Bereich der beiden Kontaktflächen 6, 7 ist jeweils eine Metallbeschichtung 8 vorgesehen, die mit einer Schichtdicke von 10 µm bis 20 µm über den angrenzenden, nicht beschichteten Bereich der jeweiligen Seitenflächen 6, 7 hinausragt. Ein Kontakt zwischen den beiden Ringen 2, 3 und dem Lagerring des Wälzlagers tritt dadurch nicht mehr entlang der gesamten Seitenflächen 6, 7 auf, sondern nur noch im Bereich der Beschichtung 8, wo die verschleißmindernden Eigenschaften des Gefüges mit der nanokristallinen Körnung von weniger als 100 nm wirksam werden.
Obwohl die Beschichtung 8 den Grundkörper 5 des Käfigs nur abschnittsweise umgibt, wirkt sie nach Art eines Stützrings, wodurch der Grundkörper 5 und dadurch der Käfig 1 insgesamt mechanisch stabilisiert sind.
2 zeigt einen Käfig 9 mit einem Grundkörper 5 aus Kunststoff, dessen gesamte Oberfläche vollflächig mit einer Metallbeschichtung 10 aus Chrom oder Nickel versehen ist. Die Schichtdicke zwischen 10 µm und 200 µm ist so gewählt, dass dadurch höhere Ansprüche an Festigkeit, Formstabilität und Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einwirkungen erfüllt werden, sich die Käfigelemente 2, 3, 4 jedoch beim Einschnappen der Wälzkörper elastisch ohne Beschädigung des Grundkörpers 5 und/oder der Beschichtung 10 verformen lassen. Je kleiner die Abmessungen des Käfigs 9 sind, desto kleiner kann auch die Schichtdicke gewählt werden und umgekehrt.
Die Beschichtung 8, 10 lässt sich durch ein elektrochemisches Verfahren durch Abscheidung aus der Gasphase oder durch Sputtern aufbringen, wobei in Abhängigkeit vom verwendeten Kunststoff für den Grundkörper 5 vorgesehen sein kann, dass zunächst eine Haftschicht und danach die Metallschicht aufgebracht werden.
Bezugszeichenliste

1: Käfig
2: Erster Ring
3: Zweiter Ring
4: Steg
5: Grundkörper
6: Erste Seitenfläche des ersten Rings
7: Erste Seitenfläche des zweiten Rings
8: Beschichtungsbereich
9: Käfig
10: Vollflächige Beschichtung

Claims

Käfig (1, 9) für Wälzkörper eines Lagers, umfassend einen Grundkörper (5) aus Kunststoff und eine mindestens abschnittweise an den Grundkörper (5) angebrachte Beschichtung (8, 10) aus einem Metall mit einem Gefüge mit einer nanokristallinen Körnung von weniger als 100 nm, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Metallbeschichtung (8, 10) 10 µm bis 200 µm beträgt und die Metallbeschichtung (8, 10) nicht als Legierung ausgeführt ist.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (8, 10) aus Chrom besteht.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (8, 10) aus Nickel besteht.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) mit einer vollflächigen Metallbeschichtung (10) versehen ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) als Fensterkäfig oder als Kammkäfig zum Einschnappen der Wälzkörper ausgebildet ist, dass der Grundkörper (5) aus Kunststoff eine vollflächige Metallbeschichtung (10) aufweist, und sich die Käfigelemente (2, 3, 4) beim Einschnappen der Wälzkörper elastisch ohne Beschädigung des Grundkörpers (5) und/oder der Beschichtung (10) verformen lassen.
Verwendung des Käfigs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 für ein Rollenlager.