DE4446088C2 - Kugellager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kugellager, die zur Verwendung in einem Vakuum und Hochtemperaturumgebungen vorgesehen sind und insbesondere auf eine Verbesserung eines Schmierfilms.

Für Kugellager, welche in den vorstehend genannten Umgebungen verwendet werden, in denen Schmieröle und Fette nicht aufgetragen werden können, ist es bereits bekannt, daß zumindest eine aus den folgenden Flächen nämlich die Fläche eines Laufringbauteils oder Bauteile, welche eine Laufrille ausbildet, die Fläche eines Abwälzelement, sowie die Fläche der Tasche eines Käfigs mit einem Schmierfilm aus einem weichen Metall überzogen ist. Es ist auch bereits bekannt, daß ein Material, aus welchem der Schmierfilm gefertigt ist, aus Silber oder Blei besteht. Beispielsweise wird ein Schmierfilm, der auf ein Kugellager für Röntgenstrahlenrohre aufgebracht ist, einer solchen hohen Umgebungstemperatur wie 400 bis 500°C ausgesetzt, wobei dies bewirkt, daß Silber in einem festen Zustand und Blei in einem geschmolzenen Zustand schmiert. Aus diesem Grunde kann gesagt werden, daß Blei für das Erreichen einer besseren Schmierung und einem geräuschärmeren Laufen geeigneter ist als Silber. Folglich ist Blei geeignet als ein Material, aus welchem der vorstehend genannte Schmierfilm gefertigt ist, welcher auf ein Kugellager für Röntgenstrahlenrohre aufgebracht ist. Bei Verwendung als Material, aus welchem ein Schmierfilm gefertigt wird, im Falle von Stahl als das Objekt, welches hierdurch geschmiert werden soll, zeigt sich Blei relativ schwach hinsichtlich seiner Haftkraft unter solch einer Bedingung, daß die Stahloberfläche beschichtet wird. Aus diesem Grund wird für gewöhnlich eine Zwischenschicht bestehend aus Sn oder Pt zwischen dem Blei und dem Stahl eingefügt, um die Haftkraft des Bleis zu verbessern. Es existiert eine starke Tendenz dazu, Sn zu verwenden, da Pt teuer ist und einen hohen Schmelzpunkt hat. Im übrigen besitzt der Schmierfilm, welcher aus der vorstehend genannten Legierung gefertigt ist, eine schlechte Vernetzbarkeit im Bezug auf Stahl in dem geschmolzenen Zustand, wodurch es für ihn schwierig wird, in Filmform auf den Laufoberflächen der Laufringbauteile, der Oberfläche des Abwälz- bzw. Kugelelements, sowie der Oberfläche der Tasche des Halters bzw. Käfigs zu verbleiben. Wenn einmal solch ein Schmierfilm als ein Ergebnis der Verwendung des Lagers über einen langen Zeitraum hinweg von der Stelle entfernt wurde, an der der Schmierfilm aufgetragen wurde, wird es schwierig zu bewirken, daß ein Schmiermittel auf der Kontaktfläche zwischen dem Abwälzelement und der Laufoberfläche eines jeden der inneren und äußeren Laufringbauteile sowie auf der Kontaktfläche zwischen dem Abwälzelement und der Oberfläche der Tasche des Käfigs präsent bleibt. Als ein Ergebnis hiervon wird die Schmierung unter den Lagerkomponenten verringert, welches wiederum verursacht, daß das Lager durch Kontakt zwischen Stahlabschnitten frißt. Folglich bringt dieses das Problem hinsichtlich der Lebensdauer mit sich.

Darüber hinaus ist aus der JP 60-211750 A ein gattungs­ gemäßes Kugellager für Röntgenstrahlrohre bekannt, dessen Kugelelement aus Stahl gefertigt ist und mit einem mehrlagigen Schmierfilm aus einem weichen Metall beschichtet ist. Der mehrlagige Schmierfilm setzt sich aus einer unteren, auf dem Stahl aufliegenden Schicht aus Cu, einer mittleren Schicht aus Ag und einer obersten Schicht aus Pb zusammen. Die Laufflächen des Laufring­ bauteils sind ebenfalls mit einer Pb-Schicht versehen. Die Pb-Schichten sollen die Ag-Schicht im Einsatz schützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälz- bzw. Kugellager zu schaffen, das in einem Vakuum und einer Hochtemperaturumgebung eine geringe Geräuschentwicklung zeigt und durch eine Verbesserung der Vernetzbarkeit des Schmierfilms im geschmolzenen Zustand eine verlängerte Lebensdauer aufweist.

Die obige Aufgabe wird durch ein Wälz- bzw. Kugellager gemäß Anspruch 1 oder 2 gelöst, wobei Anspruch 3 eine vorteilhafte Weiterbildung von Anspruch 2 darstellt.

Da die Erfindung gekennzeichnet ist durch die Auswahl eines Schmierfilms, welcher bei hohen Temperaturen grundsätzlich schmilzt, erweist sich dieser Schmierfilm als hervorragend hinsichtlich der Erreichung einer besseren Schmierung sowie geringerer Abwälzgeräusche gegenüber Schmierfilmen, welche beispielsweise aus Silber gefertigt sind. Da die Erfindung desweiteren dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Schmierfilm eine verbesserte Vernetzbarkeit bezüglich Stahl in geschmolzenem Zustand gegeben wird, ist das geschmolzene Schmiermittel stabil auf der Abwälzoberfläche zwischen dem Wälz- oder Kugellager und der Oberfläche des inneren und/oder äußeren, eine Laufrille ausbildenden Laufringbauteile vorhanden, welches wiederum ermöglicht, daß eine Schmierung zwischen den Lagerkomponenten stabil beibehalten wird.

Es sollte festgehalten werden, daß bei dem Wälz- oder Kugellager gemäß Anspruch 1 Ag, Bi, oder die Ag-Bi Legierung, welche die mittlere Schicht ausbilden in Pb, welches die oberste Schicht bildet und Sn eingemischt werden, welches die unterste Schicht ausbildet, wobei sich Pb und Sn in geschmolzenen Zustand befinden, so daß dieses vermischte geschmolzene Schmiermittel eine einfache Vernetzbarkeit mit Bezug auf die Oberflächen der Kugellaufringbauteile aus Stahl und/oder in Bezug auf die Oberfläche des Wälz- bzw. Kugelelements aus Stahl erhält. Auf der anderen Seite werden das Pb, welches die oberste Schicht ausbildet, so wie das Sn, welches die erste mittlere Schicht ausbildet, gemäß Anspruch 2 in dem Kugellager geschmolzen. Da das Cu, welches die zweite mittlere Schicht ausbildet in festem Zustand verbleibt, ergibt sich mit Bezug auf diese zweite mittlere Schicht, daß das geschmolzene Schmiermittel eine leichte Vernetzbarkeit erhält.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die die obere Hälfte des gesamten Teils eines Wälz- oder Kugellagers zeigt, welches ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, eines Wälz- oder Kugelelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, eines Wälz- oder Kugelelements in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Anoden X-ray Rohres mit einem Kugellager gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Kugellagers gemäß Fig. 4.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 1 bis 3 beschrieben. Die Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Kugelelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels; die Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, welche die obere Hälfte des gesamten Teils eines Kugellagers zeigt. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein inneres Laufringbauteil; das Bezugszeichen 2 ein äußeres Laufringbauteil; das Bezugszeichen 3 ein Abwälzelement, welches diesem Ausführungsbeispiel eine Kugel ist; und das Bezugszeichen 4 einen Schmierfilm. Das innere und das äußere Laufringbauteil 1, 2 sowie das Kugelelement 3 sind aus einem Stahl gefertigt, dessen Qualität als SKH4 gemäß dem japanischen Industriestandard (JIS) oder ähnliches bezeichnet ist. Während für den Fall, daß die äußere Fläche des Kugelelements 3 mit dem Schmierfilm 4 beschichtet ist in diesem Ausführungsbeispiel veranschaulicht wird, kann der Schmierfilm 4 auch zumindest auf einem der nachfolgenden Flächen nämlichen der äußeren Fläche des Kugelelements sowie der Laufflächen der inneren und äußeren, eine Laufrille ausbildenden Lagerringelemente 1, 2 aufgebracht werden. Ein bekanntes Beschichtungsverfahren wie beispielsweise Sputtern, Ionenplattieren oder ähnliches wird verwendet. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt der Schmierfilm 4 drei Schichten 5, 6, 7. Beispielsweise ist die unterste Schicht 5 bestehend aus Sn auf die Oberfläche des Wälz- oder Kugelelements 3 aufgetragen, die mittlere Schicht 6 bestehend aus Ag (oder Bi oder einer Ag-Bi Legierung) auf die Oberfläche der untersten Schicht 5 aufgetragen und die oberste Schicht 7, bestehend aus Pb auf die Oberfläche der mittleren Schicht 6 aufgetragen. Als ein Ergebnis dieser Konstruktion wird Ag, welches die mittlere Schicht 6 ausbildet, in das Pb eingemischt, welches die oberste Schicht 7 ausbildet, sowie in das Sn eingemischt, welches die unterste Schicht 5 ausbildet, wobei das Pb und das Sn in geschmolzenem und vermischtem Zustand sich befindet. Da das Ag als ein Binder zwischen der Pb-Sn Legierung und dem Stahl unter solch einem geschmolzenem und vermischtem Zustand dient, wird das geschmolzene Schmiermittel bezüglich der äußeren Oberfläche des Wälz- oder Kugelelements 3 seinerseits sowie den Oberflächen der inneren und äußeren Laufringbauteile 1, 2 einfach vernetzbar. In anderen Worten ausgedrückt wird das Schmiermittel, welches auf das Wälz- bzw. Kugelelement 3 aufgeschmolzen und gemischt oder von Kugelelement 3 auf die Oberflächen der inneren und äußeren Laufringbauteile 1 und 2 verlegt ist vereinfacht, um in filmähnlicher Form darauf gehalten zu werden. Als ein Ergebnis hiervon wird die Kontaktfläche zwischen dem Kugelelement 3 und jeder der Oberflächen des inneren und äußeren Laufringbauteils 1, 2 in stabiler Weise geschmiert, wobei solch eine stabile Schmierung über einen langen Zeitraum hinweg aufrechterhalten werden kann.

Wie vorstehend beschrieben wurde ist das erste Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel in stabiler Weise zwischen das Kugelelement 3 und die Oberfläche des inneren bzw. äußeren Laufringbauteils 1, 2 eingefügt ist, in dem das geschmolzene Schmiermittel an der äußeren Oberfläche des Kugelelements 3 selbst sowie an den Oberflächen des inneren und äußeren Laufringbauteils 1, 2 gehalten wird, auf welche das geschmolzene Schmiermittel übertragen wurde. Die Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Wälz- oder Kugelelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Ein Schmierfilm 4a gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat vier Schichten 5A, 6A, 6B, 7A. Die unterste Schicht 5A bestehend aus Ni ist auf die Oberfläche des Wälz- bzw. Kugelelements 3 aufgetragen; die zweite mittlere Schicht 6A bestehend aus Cu ist auf die Oberfläche der untersten Schicht 5A aufgetragen; die erste mittlere Schicht 6B bestehend aus Sn ist auf die Fläche der zweiten mittleren Schicht 6A aufgetragen; und die oberste Schicht 7A bestehend aus Pb ist auf die Oberfläche der ersten mittleren Schicht 6B aufgetragen. Die unterste Schicht 5A dient zur Erhöhung der Haftkraft der zweiten mittleren Schicht 6A auf bzw. bezüglich dem Kugelelement 3, welches aus Stahl gefertigt ist. Nickel, welches die unterste Schicht 5A ausbildet, kann durch jedes andere Element ersetzt werden, solange die Löslichkeit eines solchen Ersatzelements bezüglich Fe größer ist als Cu, wobei demzufolge ein solches Ersatzelement in Cu lösbar ist. Als ein Ergebnis dieser Konstruktion schmilzt das Pb, welches die oberste Schicht ausbildet sowie das Sn, welches die erste mittlere Schicht ausbildet. Das Cu jedoch, welches die zweite mittlere Schicht ausbildet, verbleibt in festem Zustand, so daß mit Bezug auf die zweite mittlere Schicht er es ist, daß das geschmolzene Schmiermittel einfach vernetzbar wird. Wie vorstehend beschrieben wurde ist das zweite Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel auf der Abwälzoberfläche zwischen dem Kugelelement 3 und jeder der Oberfläche des inneren und äußeren Laufringbauteils 1, 2, welche eine Laufrille ausbilden in stabiler Weise präsent gehalten wird, in dem das geschmolzene Schmiermittel auf dem Abschnitt gehalten wird, auf welchem der Schmierfilm 4 bereits aufgetragen wurde, das heißt auf dem Wälz- bzw. Kugeleelement 3.

Während solche Fälle von tiefen Rillenkugellagern in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen veranschaulicht wurden, kann die Erfindung bei anderen Typen von Kugellagern wie beispielsweise Schrägkugellager und Drei-Punkt-Kontakt Kugellager angewendet werden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein drehbares Anoden X-ray (Röntgen-) Rohr in welchem ein Kugellager gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ist. In dem drehbaren Anoden X-ray-Rohr, ist eine Drehwelle 8 drehbar in einem Gehäuse 9 über zwei Kugellager 401 und 402 gelagert, wie in der Fig. 4 gezeigt wird. Äußere Lagerringbauteile 41 und 41 sind laufmäßig in das Gehäuse 9 eingesetzt, so daß sie in Axialrichtung relativ zu Gehäuse 9 bewegbar sind. Die Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen Krägen, die aus rostfreiem Stahl (JIS SUS440C) gefertigt sind. Jedes dieser vollkugeligen Kugellager 401 und 402 hat eine derartige integrale, tiefrillige Struktur, daß eine große Anzahl von Kugeln 42 ohne Käfig zwischen der äußeren Laufringrille 41a und der inneren Laufringrille 51 eingesetzt werden kann, welche unmittelbar auf der Drehwelle 5 ausgebildet ist. Da man in diesem Fall ohne den Käfig auskommt, welcher Winkelintervale der Kugeln begrenzen würde, können die Kugeln 42 in jedem vollkugeligen Lager 401, 402 sich zueinander bzw. voneinander weg bewegen. Der Schmierfilm gemäß der Erfindung wird zumindest auf einer der äußeren Oberfläche der Kugel 42, der Oberfläche der inneren Laufringrille 51 und der Oberfläche der äußeren Laufringrille 41a aufgetragen. Der Koeffizient einer linearen Expansion in jeder der nachfolgenden Teile nämlich der Drehwelle 8, der äußeren Laufringbauteile 41 und der Kugeln 42 beträgt 11,0 × 10^-6. Jedes vollkugelige Kugellager 401 und 402 ist derart konstruiert, daß der Krümmungsradius Pi der inneren Laufringrille 51 so festgelegt ist, daß er der folgenden Formel entspricht:

Pi = (61% ± 2%) × Bd

wobei Bd eine Durchmesser der Kugel 42 ist. Andererseits ist der Krümmungsradius Po der äußeren Laufringrille 41a geringfügig größer gesetzt im Vergleich zu jenem in einem typischen Lager unter dem Gesichtspunkt der Abnutzung des festen Schmierfilms, und entspricht demzufolge der folgenden Formel:

Po = (56% ± 2%) × Bd.

Wie aus den vorstehenden Formeln klar zu entnehmen ist, wird der Krümmungsradius Pi der inneren Laufringrille 51 größer festgelegt als der Krümmungsradius Po der äußeren Laufringrille 41a, wobei der Kontaktbereich zwischen der inneren Laufringrille 51 und der Kugel 52 kleiner ausgebildet ist. Wenn in der vorstehend beschriebenen Struktur die thermische Expansion auftritt, so daß die Drehwelle 8, die Kugeln 42 und das äußere Laufringbauteil 41 sowohl in axial wie auch in Radialrichtungen expandieren, dann werden jedes der äußeren Laufringbauteile 41 in die Axialrichtung mit Bezug zur jeweiligen inneren Laufringrille 51 versetzt, wobei der Kontaktwinkel der Kugeln 42 reduziert wird, die zwischen der äußeren Laufringrille 41a und der inneren Laufringrille 51 eingefügt sind. Da die innere Laufringrille 51 größer festgelegt wird, als die äußere Laufringrille 51a, nämlich hinsichtlich des Krümmungsradius (Pi < Po), rollen die Kugeln 52 auf der und werden durch die äußere Laufringrille 51 geführt, verbleiben jedoch in der inneren Laufringrille 51 ohne während dieses Versatzes auf die Wellenschulter aufzureiten, was den Rollkontakt der Kugel 42 sowohl mit der äußeren Laufringrille 41a, wie auch mit der inneren Laufringrille 51 gewährleistet. Folglich wird das Gleiten bzw. der Schlupf der Kugeln an den inneren und äußeren Laufringrillen 51 und 41a verringert im Vergleich zu den bereits bekannten Strukturen, wodurch der Verschleiß des Schmierfilms auf der Kugeloberfläche verringert und die Lebenserwartung des Lagers verlängert wird.

Desweiteren wird die Rate an thermischer Übertragung von der Drehwelle 8 reduziert, wodurch die Temperaturerhöhung des Lagers unterdrückt wird, so daß die Beschädigung des Schmierfilms ebenfalls reduziert wird. Desweiteren wird das Rotationsdrehmoment t mit der Verringerung des Kontaktbereichs klein gehalten, so daß der Verschleiß des Schmierfilms auch in dieser Hinsicht reduziert wird.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, wird gemäß dem vollkugeligen Lager der Erfindung der Kontaktbereich zwischen der Kugel 42 und der inneren Laufringrille 51 reduziert, zusätzlich zu der Verhinderung einer Gleitbewegung der Kugel 42. Desweiteren ist die Kugel 52 an die Querschnittsform der inneren Laufringrille 51 angepaßt und wird daran gehindert, auf die Wellenschulter aufzureiten, so daß ein Rollkontakt mit der inneren Laufringrille 51 entsteht, selbst unter dem thermischen Expansionszustand. Folglich ist es möglich, nicht nur das Erscheinen des sogenannten Schulteraufreitens zu verhindern, sondern auch die Nachteile eines erhöhten Rotationsdrehmoments, eines sich abschälens des Schmierfilms u. s. w. zu beseitigen. Folglich wird die Lebenserwartung des vollkugeligen Kugellagers verlängert. Da insbesondere das Drehmoment reduziert werden kann, ist es möglich, den Spin der Kugel 42 zu unterdrücken, auf welcher der feste Schmierfilm ausgebildet ist, wobei als eine Konsequenz die Beschädigung des Schmierfilms infolge der Reibung auf der Laufringrille unterdrückt werden kann, welches ebenfalls einen Vorteil hinsichtlich der Verlängerung der Lebenserwartung es festen Schmierfilms schaft.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung überdies die Rate an thermischer Übertragung von der Drehwelle 8 verringert wird, welches wiederum die Temperaturerhöhung des Lagers reduziert, wird die nachteilige thermische Einwirkung nur schwer auf das Lager übertragen. Angesichts dieser Sachlage trägt folglich die vorliegende Erfindung ebenfalls zu der Verlängerung der Lebenserwartung bei. Die vorstehend beschriebene Struktur ist zumindest bei dem ersten Kugellager 401 vorgesehen, welches näher zu einer Zielplatte 10 angeordnet ist, da der thermische Effekt von der Rotationswelle auf das erste Kugellager 401 größer ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Struktur auch bei dem zweiten Kugellager 402 angewendet, d. h., daß der Krümmungsradius Pi der inneren Laufringrille 51 größer eingestellt ist als der Krümmungsradius Po der äußeren Laufringrille 42a. Jedes der Kugellager 401 und 402 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist derart strukturiert, daß dann, wenn die Kugeln 42 sich ansammeln und sich in einer Reihe in den Laufringrillen 41a und 51 anordnen, ein Spalt CC in Umfangsrichtung zwischen zwei Kugeln ausgebildet wird, die jeweils an beiden Enden der Reihe angeordnet sind, wobei der Spalt CC die folgenden Bedingungen erfüllt:

CC = dm × sin(180° - Z × sin^-1(Bd/dm)

0,8 × Bd ≦ CC ≦ 2,0 × Bd

dm: ein Teilkreisdurchmesser einer jeden der Kugeln 42,
Bd: ein Durchmesser einer jeden der Kugeln 42,
Z: die Anzahl der Kugeln 42

Wenn die vorstehend beschriebene Struktur verwendet wird, kann der nachteilige Effekt auf das Drehmoment in folge der Laufverzögerung der Kugeln 42 unterdrückt werden, insbesondere bei einer Hochgeschwindigkeitsrotation. Folglich ist es möglich, die gegenseitige Störung oder Beeinflussung der Kugeln 42 zu unterdrücken und demnach die Erzeugung von Geräuschen und das Auftreten von einer Belegung zu verhindern. Desweiteren kann das Rotationsdrehmoment des Lagers seinerseits reduziert werden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Belastungskapazität des zweiten vollkugeligen Lagers 402 kleiner festgelegt als jene des ersten vollkugeligen Lagers 401. Für den Fall, in welchem die Zielplatte 2 durch die Drehwelle 8 von den vollkugeligen Lagern 401 und 402 nachdem Kragträgerprinzip gelagert ist, neigt die Drehwelle 8 dazu, sich zu neigen, wobei sie in Richtung zur Zielplatte 2 gezogen wird, so daß eine Vorbelastung auf das zweite Kugellager 402 angelegt wird. Folglich wird ein Oberflächendruck, der auf jede der Kugeln in dem zweiten Kugellager 402 einwirkt, klein gemacht.

Wenn andererseits die thermische Expansion ignoriert wird, wird nur schwer die Axialbelastung auf das erste Kugellager 401 angelegt, welches näher zur Zielplatte 2 angeordnet ist, so daß die speziellen Kugeln unter den Kugeln 42 in dem ersten Kugellager 401 ausschließlich die Radialbelastung unter dem Vorkragzustand aufnehmen. Folglich wird eine Oberflächendruck im ersten Kugellager 401 groß gemacht. Wenn demzufolge beide Kugellager 401 und 402 in der selben Ausführung hergestellt werden, ist die Lebenserwartung des gesamten Produkts abhängig von der Lebenserwartung des ersten Kugellagers 401. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch wird die Belastungskapazität des zweiten Kugellagers 402 kleiner eingestellt als jene des ersten Kugellagers 401, sodaß der Oberflächendruck gleichförmige verteilt wird, wobei das Rotationsdrehmoment des zweiten Kugellagers 402 kleiner eingestellt wird, um eine Reduktion des gesamten Drehmoments zu erreichen.

Als ein Beispiel einer derartigen Anordnung wird die Reduktion der Zahl an Kugeln 42 in dem zweiten Kugellager 402 gegenüber der Zahl von Kugeln 42 in dem ersten Kugellager 401 bevorzugt. Als ein weiteres Beispiel ist es desweiteren bevorzugt, daß der Durchmesser jeder Kugel 42 in dem zweiten Kugellager 402 kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln 42 in dem ersten Kugellager 401.

Da in jedem der vorstehend genannten Beispiele das Drehmoment des zweiten Kugellagers 402 klein gemacht wird, während die Belastungskapazität des ersten Kugellagers 401 unerverändert bleibt, kann das gesamte Rotationsdrehmoment reduziert werden. Da die sogenannte Vorbelastung auf das zweite Kugellager infolge der Axialbelastung verursacht durch die kragartige Lagerung einwirkt, kann sozusagen in dem zweiten Kugellager die Verringerung der Belastungskapazität wie vorstehend bereits beschrieben wurde, das Rotationsdrehmoment verringern, ohne daß sich hierdurch nachteilige Einwirkungen hinsichtlich der Lebenserwartung des Produktes einstellen, wobei auf der anderen Seite bei dem ersten Kugellager 401 die Belastungskapazität nicht verändert wird, und folglich dessen Lebenserwartung nicht geändert ist. Folglich ist es möglich, das gesamte Rotationsdrehmoment zu reduzieren, sowie die Lebenserwartung des Produktes zu verlängern.

Während desweiteren in den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen ein Stahl verwendet wurde, dessen Qualität gemäß der JIS als SKH4 angegeben ist, können genausogut auch andere JIS Qualitäten verwendet werden, wie beispielsweise SUS440C, SUS630, SUS304, oder en ANS1 Qualität M50, oder eine JIS Qualität SUJ2, der mit einer Schicht aus einem korrosionsbeständigen Film überzogen ist. Desweiteren kann auch zumindest einer der nachfolgenden Bauteile nämlich das Kugelelement 3 und das innere und äußere Laufringbauteil aus einem keramischen Material wie beispielsweise einem Silkonnitrid, Aluminiumoxid, und Silikonkarbid gefertigt sein. Während in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ein vollkugelliges Kugellager ohne Käfig verwendet wurde, können desweiteren auch Käfige wie beispielsweise ein Massivkäfig, ein Blechkäfig oder ein Käfig mit Abdichtkappe verwendet werden. Diese Käfige können auch aus der JIS Qualität SUS304 Stahl, Kupfer oder Kupferlegierungen, oder Kunstharze wie beispielsweise Polyamidkunstharz, Polyether, Etherketonharze (PEEK), Polyethersulfonkunstharze (PES), Polyetraflourethylen­ kunstharze (PTFE), Polyphenylensulfidkunstharze (PPS), Phenolkunstharze, Polyimikunstharze und Polyamidimid­ kunstharze gefertigt sein. Es sollte an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß der Schmierfilm gemäß der Erfindung auf die Oberflächen der Taschen dieser Käfige ausgetragen sein kann. Dichtungsplatten können ebenfalls an die Endflächen der Laufringbauteile angebracht sein.

Da die Erfindung gekennzeichnet ist durch die Verwendung eines Schmierfilms, welcher grundsätzlich bei hohen Temperaturen schmilzt, ist der Schmierfilm gemäß der Erfindung hervorragend in der Erreichung einer besseren Schmierung sowie eines geräuschärmeren Laufens gegenüber einem Schmierfilm, der Beispielsweise aus Silber gefertigt ist. Da die Erfindung darüberhinaus auch gekennzeichnet ist durch das Aufrechterhalten einer stabilen Schmierung zwischen den Lagerkomponenten, in dem Schmierfilm eine verbesserte Vernetzbarkeit in geschmolzenem Zustand verliehen wird, trägt dieses Merkmal der Erfindung dazu bei, die Lebenserwartung eines Kugellagers zu erhöhen.

Die äußere Fläche eines Wälzelements 3 eines Wälz- oder Kugellagers ist mit einem Schmierfilm 4 beschichtet, der aus drei Schichten 5, 6, 7 besteht. Die unterste Schicht 5, mit welcher die Oberfläche des Kugelelements 3 überzogen ist, besteht aus Sn; die mittlere Schicht 6, mit welcher die Oberfläche der untersten Schicht 5 überzogen ist, besteht aus Ag; und die oberste Schicht 7, mit welcher die Oberfläche der mittleren Schicht 6 überzogen ist, besteht aus Pb. Als ein Ergebnis dieser Konstruktion dient Ag als ein Binder zwischen der Pb-Sn Legierung und dem Stahl, welcher ein inneres Laufringbauteil 1, ein äußeres Laufringbauteil 2 und/oder das Kugelelement 3 ausbildet, was wiederum dem Schmierfilm 4 bezüglich der Oberflächen der inneren und äußeren Laufringbauteils 1, 2, welche eine Laufrille ausbilden sowie der äußeren Oberfläche des Wälz- oder Kugelelements 3 vernetzbar macht. Folglich kann eine stabile Schmierung zwischen den Lagerkomponenten ausgeführt werden.

Claims (3)

1. Wälz- oder Kugellager, in dem zumindest eines der nachfolgenden Bauteile, nämlich ein Laufringbauteil und ein Wälz- oder Kugelelement (3), aus Stahl gefertigt ist, wobei eine Fläche des aus Stahl bestehenden Laufring­ bauteils und/oder Wälz- oder Kugelelements mit einem mehrlagigen Schmierfilm (4) aus einem weichen Material beschichtet ist, dessen oberste Schicht (7) aus Pb besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierfilm eine mittlere Schicht (6), die unmittelbar unterhalb der obersten Schicht angeordnet ist und aus Ag, Bi oder einer Ag-Bi Legierung besteht, sowie eine unterste Schicht (5) aufweist, die zwischen der mittleren Schicht und dem Stahl eingefügt ist und aus Sn gefertigt ist, wobei der Stahl den beschichteten Gegenstand darstellt.

2. Wälz- oder Kugellager, in dem zumindest eines der nachfolgenden Elemente, nämlich ein Laufringbauteil und ein Wälz- oder Kugelelement (3), aus Stahl gefertigt ist, wobei eine Fläche des aus Stahl bestehenden Laufring­ bauteils und/oder Wälz- oder Kugelelements mit einem mehrlagigen Schmierfilm (4A) aus einem weichen Metall beschichtet ist, dessen oberste Schicht (7A) aus Pb besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierfilm eine erste mittlere Schicht (6B), die unmittelbar unter der obersten Schicht angeordnet ist und aus Sn besteht, eine zweite mittlere Schicht (6A) die unmittelbar unter der ersten mittleren Schicht angeordnet ist und aus Cu besteht, sowie eine unterste Schicht (5A) aufweist, die zwischen der zweiten mittleren Schicht und dem Stahl eingefügt ist und aus einem Element besteht, dessen Löslichkeit bezüglich Fe größer ist als Cu, wobei der Stahl den beschichteten Gegenstand darstellt.

3. Wälz- oder Kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Schicht (5A) aus Ni besteht.