DE102004051003A1 - Plastic covered pulley, in particular belt pulley for air conditioning compressor, has injection molded and heat cross-linked thermosetting plastic pulley body around outer bearing ring - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebiet der Erfindungfield of use the invention
Die Erfindung betrifft eine kunststoffummantelte Rolle, insbesondere eine Riemenrolle in einem Klimakompressor, umfassend ein aus einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring bestehenden Wälzlager, wobei der Lageraußenring von einem Rollenkörper aus einem polymeren Werkstoff umspritzt ist.The The invention relates to a plastic-coated roll, in particular a belt pulley in an air conditioning compressor, comprising one of a Bearing inner ring and a bearing outer ring consisting of rolling bearings, the bearing outer ring from a reel body is encapsulated from a polymeric material.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Kunststoffummantelte Rollen der o. g. Art, die schwingungs- und geräuschdämpfend wirken, sind bereits allgemein bekannt und werden beispielsweise als Umlenk- oder Spannrollen bei Aggregaten wie Generator, Klimakompressor oder Wasserpumpe in Brennkraftmaschinen eingesetzt. Vielfach weisen Brennkraftmaschinen darüber hinaus einen weiteren Zugmitteltrieb zum Antrieb der Nockenwellen auf, wobei diese Zugmitteltriebe mit einem als Zahnriemen gestalteten Zugmittel versehen sind. Aufgrund der funktionsbedingt versetzten Anordnung einzelner Aggregate an der Brennkraftmaschine ist der Zugmittelbetrieb mit Umlenkrollen versehen, die ausreichende Umschlingungswinkel an den Riemenscheiben der Aggregate sicherstellen.Plastic-coated Roles of o. G. Art that dampen vibration and noise, are already are well known and are used, for example, as deflection or tensioning rollers in aggregates such as generator, air conditioning compressor or water pump in Internal combustion engines used. In many cases have internal combustion engines about that In addition, another traction drive for driving the camshaft on, these traction drives designed with a toothed belt Traction means are provided. Due to the functionally offset Arrangement of individual units on the internal combustion engine is the Zugmittelbetrieb provided with pulleys, the sufficient wrap angle Ensure at the belt pulleys of the aggregates.
Eine
gattungsgemäß ausgebildete
kunststoffummantelte Rolle in Form einer Spannrolle geht beispielsweise
aus der
Nach
der in der
Das Umspritzen des Gesamtlagers, das nach etwa einer Minute beendet ist, ist jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet:
- – Es ist keine komplette Vernetzung des Kunststoffes möglich, die aber für die Maßstabilität und die Belastung der Rolle von entscheidender Bedeutung ist. Die Vernetzung beginnt mit der Umspritzphase, ist aber danach nicht abgeschlossen und vollendet sich unvollständig bei Betrieb der Rolle, so dass die Kunstoffummantelung erstens nicht maßstabil und zweitens auch nicht größeren Belastungen aussetzbar ist.
- – Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass durch die Abkühlung nach dem Umspritzen der Außenring eingeschnürt wird und so das Radialspiel des Wälzlagers in nicht gewünschter Weise beeinflusst wird.
- - It is not possible a complete networking of the plastic, but for the dimensional stability and the load of the role is crucial. The cross-linking begins with the overmolding phase, but is then not completed and completes incomplete in the operation of the role, so that the Kunstoffummantelung firstly not dimensionally stable and secondly not be exposed to greater loads.
- - Another disadvantage is that is constricted by the cooling after encapsulation of the outer ring and so the radial clearance of the bearing is not influenced in an undesirable manner.
Würde man nun eine vollständige Vernetzung anstreben, so müsste der Kunststoff geraume Zeit auf 200 °C gehalten werden. Dies wiederum würde bedeuten, dass sämtliche Lagerbestandteile, wie Lageraußenring, Lagerinnenring, Käfig, Dichtung und Schmiermittel auch für diese Temperatur ausgelegt werden müssten, auch wenn die spätere Einsatztemperatur der Rolle wesentlich unter 200° C liegt. Konkret heißt das, dass sowohl der Lagerinnenring also auch der Lageraußenring einer so genannten Stabilisierung unterworfen werden müssten. Darunter ist gemäß der INA-Werksnorm N 030 050 eine Wärmebehandlung zu verstehen, so dass diese Teile dauerhaft bei hohen Temperaturen betrieben werden können. Diese Stabilisierung ist erforderlich, da bei hohen Temperaturen eine teilweise Gefügeumwandlung im Werkstoff, verbunden mit Maßänderungen, eintreten kann. Gemäß der genannten INA-Werksnorm müsste daher Innen- und Außenring für den dauerhaften Einsatz bei 200 °C (Stabilisierungsstufe S1) maßstabilisiert werden, was aber teuer und aufwendig ist. Hinzu kommt, dass bei einer vollständigen Vernetzung des Kunststoffes auch Dichtungsmaterial zu verwenden ist, das in diesem Temperaturbereich seine ursprünglichen Eigenschaften behält. Das gleiche trifft für einzusetzendes Schmiermittel zu, das sich im Temperaturbereich von 200° C nicht zersetzen darf.Would you now a complete one To seek networking, it would have to the plastic is kept at 200 ° C for a considerable time. this in turn would mean, that all Bearing components, such as bearing outer ring, Bearing inner ring, cage, Seal and lubricant also designed for this temperature would have to even if the later Use temperature of the roll is substantially below 200 ° C. Specifically, this means that both the bearing inner ring and the bearing outer ring a so-called stabilization would have to be subjected. among them is in accordance with the INA factory standard N 030 050 a heat treatment To understand, so that these parts permanently at high temperatures can be operated. This stabilization is required because at high temperatures a partial structural transformation in the material, associated with dimensional changes occur can. According to the mentioned INA factory standard would have therefore inner and outer ring for the permanent Use at 200 ° C (Stabilization level S1) dimensionally stabilized be, but this is expensive and expensive. On top of that, at a complete network the plastic is also to use sealing material that is in This temperature range retains its original characteristics. The same applies for to be used lubricant, which is in the temperature range of 200 ° C not may decompose.
Nach dem bisherigen Stand der Technik ist es also erforderlich, entweder eine vollständige Vernetzung des Kunststoffes mit einer aufwendigen Anpassung sämtlicher Lagerbestandteile an den genannten Temperaturbereich zu erkaufen oder auf eine vollständige Vernetzung des Kunststoffes zu verzichten.To The prior art thus requires either a complete Networking of the plastic with a complex adaptation of all Stock components to buy at the specified temperature range or on a full Dispense networking of the plastic.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Rolle bereitzustellen, die einerseits einen vollständig vernetzten Kunststoff aufweist, anderseits aber kostengünstig herstellbar ist.outgoing from the disadvantages of the known prior art is the invention Therefore, the object of the invention to provide a generic role, the on the one hand a complete has crosslinked plastic, but on the other hand inexpensive to produce is.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass der Rollenkörper aus einem Duroplast besteht und der Lageraußenring als ein Einzelteil umspritzt und zur vollständigen Vernetzung des Duroplasts wärmebehandelt ist.According to the invention this Task according to the characterizing part of claim 1 in conjunction with the preamble solved by the fact that the reel body a thermoset consists and the bearing outer ring as an item overmoulded and to the full Thermoset crosslinking of the thermoset is.
Wie der Fachmann weiß, ist Duroplast der Oberbegriff für eine Gruppe von in der Regel harten, amorphen und bis zur Zersetzungstemperatur starren Kunststoffen, die aus räumlich engmasching vernetzten Makromolekülen aufgebaut sind und deshalb hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Sie stellen bei niederen Temperaturen stahlelastische Stoffe dar, die auch bei hohen Temperaturen nicht viskos fließen, sondern sich zwischen 50 °C oder einer höheren Temperatur und der Zersetzungstemperatur bei sehr begrenzter Deformierbarkeit elastisch verhalten.As the expert knows Duroplast is the generic term for a group of usually hard, amorphous and decomposition temperatures rigid plastics that come from spatially closely meshed macromolecules are built up and therefore high have mechanical strength. They set at low temperatures steel elastic substances that do not even at high temperatures flowing viscously, but between 50 ° C or a higher one Temperature and the decomposition temperature with very limited deformability behave elastically.
Unter Vernetzung ist die Ausbildung intermolekularer Brücken zwischen linearen Makromolekülen mit reaktionsfähigen Stellen unter Bildung eines dreidimensionalen Netzwerkes durch Zusatz von Vernetzungsmitteln zu verstehen. Die Vernetzung bewirkt eine Erhöhung der Härte und der Zähigkeit des ursprünglichen Stoffes, die auch als Härtung bezeichnet wird.Under Networking is the formation of intermolecular bridges between linear macromolecules with reactive Places forming a three-dimensional network by addition of crosslinking agents. The networking causes a increase the hardness and the toughness of the original Stoffes, also called hardening referred to as.
Ein Vorteil der getrennten Behandlung des Lageraußenringes liegt darin, dass eine vollständige Vernetzung des Duroplasts erreicht wird. Zum einen wird dadurch eine hohe Maßstabilität garantiert, was für die Funktion der gesamten Rolle von Bedeutung ist und zum anderen wird die Belastungsfähigkeit der Rolle wesentlich verbessert. Dies ist insbesondere für Kältemittelverdichter in Kraftfahrzeugen von Bedeutung, da dort ein hohes Drehmoment bei einer hohen Betriebstemperatur zu übertragen ist.One The advantage of the separate treatment of the bearing outer ring is that a complete network of the thermoset is achieved. On the one hand, this guarantees high dimensional stability, what kind of the role of the whole role is important and the other becomes the load capacity the role significantly improved. This is especially for refrigerant compressors in motor vehicles of importance, since there a high torque at a high operating temperature is transmitted.
Ein anderer Vorteil der getrennten Behandlung des Lageraußenringes liegt darin, dass die üblichen Lagerbestandteile wie Lagerinnenring, Käfigmaterial, Dichtungsmaterial und Schmiermittel nicht so dimensioniert werden müssen, dass sie ebenfalls Belastungen von 200° C aushalten müssen. Bezogen auf die bereits erwähnten Norm N 030 050 heißt das, dass der Lagerinnenring lediglich hinsichtlicht einer Grenztemperatur von 150° C stabilisiert werden muß (S0). Für Käfigmaterial, Dichtmaterial und Schmiermittel bedeutet das ebenfalls eine Kostensenkung, da diese auch nur bis 150° C beständig sein müssen.One Another advantage of the separate treatment of the bearing outer ring is that the usual Bearing components such as bearing inner ring, cage material, sealing material and lubricants need not be sized so that they also loads of 200 ° C have to endure. Related to the already mentioned Norm N 030 050 means that that the bearing inner ring only hinsichtlicht a limit temperature of 150 ° C must be stabilized (S0). For cage material, Sealing material and lubricant also means a reduction in costs, since these only up to 150 ° C be consistent have to.
Letztendlich wird durch die Erfindung der Widerspruch des bisherigen Standes der Technik, der in einer Inkaufnahme einer unvollständigen Vernetzung des Kunststoffes bei kostengünstigen anderen Lagerbestandteilen oder in einer vollständigen Vernetzung des Kunststoffes und kostenintensiven anderen Lagerbestandteilen besteht, aufgelöst. Mit anderen Worten, die kunststoffummantelte Rolle weist einen vollständig vernetzten Rollenkörper auf und die übrigen Lagerbestandteile sind ebenfalls kostengünstig.At long last is the invention of the contradiction of the prior art the technique of accepting an incomplete networking of the Plastic at low cost other bearing components or in a complete cross-linking of the plastic and costly other parts of the warehouse are dissolved. With In other words, the plastic-wrapped roll has a fully cross-linked roller body on and the rest Bearing components are also inexpensive.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rolle sind in den Unteransprüchen 2, 3 und 4 beschrieben.advantageous Embodiments of the roller according to the invention are in the subclaims 2, 3 and 4 described.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Wälzlager als ein zweireihiges Kugellager ausgebildet ist. Aus Anspruch 3 geht hervor, dass die Lagerkugeln und der Lagerinnenring des Lagerkugellagers entsprechend einer ausgemessenen Laufbahn des umspritzten Lageraußenringes zusortierte Lagerbestandteile sind. Aus Anspruch 4 geht hervor, dass das Kugellager ein Gesamtradialspiel von 5 – 15 μm aufweist, wobei zwischen den beiden Kugelreihen ein Radialspielunterschied von ≤ 6 μm eingestellt ist.So is provided according to claim 2, that the rolling bearing as a double row Ball bearing is formed. From claim 3 it is apparent that the Bearing balls and the bearing inner ring of the bearing ball bearing accordingly a measured career of the encapsulated bearing outer ring are sorted bearing components. From claim 4 shows that the ball bearing has a total radial clearance of 5 - 15 microns, wherein between the two ball rows a radial play difference of ≤ 6 microns set is.
Durch die getrennte Behandlung des Lageraußenringes mit anschließender Ausmessung seiner Laufbahn und der Zusortierung von passenden Wälzkörpern und passendem Lagerinnenring lässt sich in einfacher Weise auf das Radialspiel der kunststoffummantelten Rolle einwirken. Die eingebaute Rolle sollte, damit sie einwandfrei läuft, ein möglichst kleines Spiel haben. Dies führt zu einer Verbesserung der Lagerfunktion und somit zu einer verbesserten Zuverlässigkeit und einem erhöhtem Wirkungsgrad eines damit verbundenen Aggregats, beispielsweise einem Klimakompressor.By the separate treatment of the bearing outer ring with subsequent measurement of his Career and the sorting of suitable rolling elements and matching bearing inner ring can be in a simple way to the radial clearance of the plastic coated Role act. The built-in roll should allow it to be flawless running, one possible to have a small game. this leads to to an improvement of the bearing function and thus to an improved reliability and an increased efficiency an associated unit, such as an air conditioning compressor.
Das zugehörige Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen kunststoffummantelten Rolle zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- – Umspritzen des Lageraußenringes
- – Wärmebehandlung des umspritzen Lageraußenringes
- – Vermessen der Laufbahnen des Lageraußenringes, der Laufbahnen des Lagerinnenringes und Zusortierung der zugehörigen Lagerkugeln
- – Montage der Rolle aus den einzelnen Bestandteilen
- - Injection of the bearing outer ring
- - Heat treatment of the encapsulating bearing outer ring
- - Measuring the raceways of the bearing outer ring, the raceways of the bearing inner ring and sorting of the associated bearing balls
- - Assembly of the roll from the individual components
Schließlich ist gemäß einem letztem Merkmal des Verfahrens nach Anspruch 6 vorgesehen, dass die Wärmebehandlung zur Vernetzung des Kunststoffes bei etwa bei 200 ° C erfolgt.Finally is according to one Last feature of the method according to claim 6 provided that the heat treatment to crosslink the plastic at about 200 ° C.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The Invention will be explained in more detail in the following embodiment.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings
Es zeigen:It demonstrate:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings
Wie
aus den beiden Figuren ersichtlich, besteht die mit
Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Rolle
geschieht wie folgt:
Zunächst
wird der Lageraußenring
First, the bearing outer ring
In
einem nächsten
Verfahrensschritt werden sowohl die Laufbahnen des Lagerinnenringes
- 11
- kunststoffummantelte Rolleplastic-coated role
- 22
- Rollenkörperroller body
- 2.12.1
- Nabehub
- 2.1.12.1.1
- Flanschflange
- 2.22.2
- LaufmantelCounterweight
- 2.32.3
- Scheibedisc
- 33
- RillenkugellagerDeep groove ball bearings
- 3.13.1
- LagerinnenringBearing inner ring
- 3.23.2
- LageraußenringBearing outer ring
- 3.33.3
- KäfigCage
- 3.43.4
- KäfigCage
- 3.53.5
- Lagerkugelbearing ball
- 3.63.6
- Lagerkugelbearing ball
- 3.73.7
- Dichtungpoetry
- 3.83.8
- Dichtungpoetry
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