DE102010012760A1

DE102010012760A1 - Wälzkörper

Info

Publication number: DE102010012760A1
Application number: DE201010012760
Authority: DE
Inventors: Martin Schreiber; Tobias Vogler; Bernd Gombert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper, umfassend ein Korpus mit einem Scheibenelement (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), wobei die Erstreckung des Scheibenelementes (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) in Richtung der Drehachse (11) des Korpus des Wälzkörpers deutlich geringer ist als senkrecht zu der Drehachse (11), und wobei eine in Umfangsrichtung des Scheibenelementes (2, 3, 4, 5, 6; 7, 8; 9) umlaufende Umfangskante (14; 14'; 14'') mindestens abschnittsweise als Kontaktfläche ausgebildet ist. Der Wälzkörper löst erfindungsgemäß die Aufgabe, einen einfachen, leichtbauenden Wälzkörper mit ausreichender Tragfähigkeit anzugeben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper nach Anspruch 1 mit einem Korpus sowie ein Wälzlager nach Anspruch 13.
Aus der Praxis sind Wälzkörper bekannt, die ein Korpus aufweisen, das eine im wesentlichen zylindrische bzw. stumpf-kegelige Gestalt aufweist, wobei in einer Mantelfläche des Korpus Nuten bzw. Grate angeordnet sind, so dass der Kontakt mit einer Laufbahn des Lagerringes entlang der Grate bzw. durch zwischen benachbarten Nuten angeordnete Abschnitte der Mantelfläche bewirkt wird. Es ist ferner bekannt, dass nur ein geringer Anteil der Fläche der Mantelfläche tatsächlich zum Tragen der Last beiträgt. Hierzu ist speziell bekannt, den Wälzkörper so auszubilden, dass die Kontaktfläche auf bestimmte Flächenabschnitte der Mantelfläche begrenzt ist, insbesondere so, dass in dem jeweiligen Flächenabschnitt ein Linienkontakt entsteht.
Von Interesse sind daher Wälzkörper mit einem Korpus, das eine hohe Oberfläche aufweist und eine ausreichende Tragfähigkeit bereitstellt.
US 3,734,584 A beschreibt einen Wälzkörper, dessen Korpus aus axial aufeinander folgenden stumpf-kegeligen, breiten Abschnitten ausgebildet ist, so dass eine Kontaktfläche in Umlaufrichtung durch einen linienhaften Abschnitt der Mantelfläche gebildet wird, wobei benachbarte Kontaktflächen in Richtung der Drehachse des Wälzkörpers durch eine im Querschnitt V-förmige Nut getrennt sind.
DE 1 034 931 A beschreibt ein Axialrollenlager mit im wesentlichen zylindrischen Rollen, die aus mehreren ihrerseits zylindrischen Teilrollen gebildet sind, wobei die jeweiligen Teilrollen abgerundete Stirnflächen aufweisen und die Teilrollen mit ihren Stirnflächen aneinander anliegen, so dass zwischen zwei benachbarten Teilrollen eine Einschnürung ausgebildet ist.
DE 689 27 460 T2 beschreibt einen Wälzkörper, der umlaufende Nuten aufweist, wobei die Nuten ein im Querschnitt spitz zulaufendes, V-förmiges Profil aufweisen, und wobei zwischen zwei benachbarten Nuten eine Kontaktfläche ausgebildet ist, die von zwei kreissegmentförmigen Querschnitten begrenzt ist, so dass die Kontaktfläche im wesentlichen linienförmig ist.
DE 264721 A beschreibt einen Wälzkörper, der mehrere Rollenstücke umfasst, die auf ein senkrecht zu dem Umfang federndes Haltemittel derart aufgereiht sind, dass die Elastizität der Rollenstücke erhalten bleibt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Haltemittel eine S-förmige Feder umfasst (1) ist, die von einem gemeinsamen Mittelstück ausgehen, wobei auf den S-förmigen Federn als Ringe ausgebildete Rollenstücke gehalten werden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen einfachen, leichtbauenden Wälzkörper mit ausreichender Tragfähigkeit anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzkörper, umfassend ein Korpus mit einem Scheibenelement, wobei die Erstreckung des Scheibenelementes in Richtung der Drehachse des Korpus des Wälzkörpers deutlich geringer ist als senkrecht zu der Drehachse, und wobei eine in Umfangsrichtung des Scheibenelementes umlaufende Umfangskante mindestens abschnittsweise als Kontaktfläche ausgebildet ist.
Das Scheibenelement bietet eine Kontaktfläche, deren Erstreckung in Richtung der Drehachse des Wälzkörpers nur gering ist, so dass sich ein im wesentlichen linienhafter, entlang der Umfangsrichtung des Scheibenelementes umlaufender Kontakt ergibt, wenn der Wälzkörper um die Drehachse dreht. Die Erstreckung des Scheibenelementes in Richtung der Drehachse kann von der Größenordnung der Kontaktellipse sein, die im Rahmen der Theorie der Hertz'schen Pressung angenommen werden kann, also nur ca. einige Millimeter betragen.
Der Wälzkörper kann mehr als ein Scheibenelement umfassen, insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Korpus des Wälzkörpers aus mehreren, untereinander verbundenen Scheibenelementen gebildet ist. Ein derartiger Wälzkörper weist ein nur sehr geringes Gewicht auf, behält allerdings eine Tragfähigkeit, die nahe an die Tragfähigkeit eines aus Vollmaterial hergestellten, beispielsweise vollzylindrischen bzw. vollständig stumpf-kegeligen Wälzkörpers heranreicht.
Zusätzlich bietet der Wälzkörper die Möglichkeit, den Wälzkörper insbesondere bei einer reduzierten Lagerluft (z. B. C2 oder weniger) im wesentlichen spielfrei und vorgespannt in ein Wälzlager einbauen zu können, was insbesondere bei hohen Drehzahlen wichtig ist. Dieser Vorteil tritt insbesondere bei einem Wälzkörper mit einer im wesentlichen nadelförmigen Gestalt auf, also bei einem solchen Wälzkörper, der eine im wesentlichen zylindrische Hüllkontur aufweist und dessen Erstreckung in Richtung der Drehachse des Korpus des Wälzkörpers das mindestens ca. 2,5-fache der Erstreckung senkrecht zu der Drehachse des Wälzkörpers beträgt.
Es bietet sich weiter der Vorteil, die Temperatur zwischen den beiden Lagerringen eines Wälzlagers reduzieren zu können, so dass sich die Betriebsdauer des Lagers verlängert, zumal bereits eine Reduzierung der Temperatur des Schmiermittels um ca. 2 bis 3°C eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer des Lagers bewirkt. Weiter bieten die Wälzkörper den Vorteil, den Temperaturgradienten zwischen den beiden Lagerringen des Wälzlagers zu reduzieren, so dass Spannungen zwischen den beiden Lagerringen abgebaut werden können.
Das Scheibenelement weist einen Abstand zu den übrigen Bestandteilen des Korpus des Wälzkörpers auf, wobei die sich radial erstreckende Scheibenfläche eine hohe innere, also nicht zur Aufnahme der Last dienende Fläche darstellt, an der Funktionselemente wie Sensoren vorgesehen sein können. Zusätzlich oder anstelle der Sensoren kann eine elektrostatische Funktionsbeschichtung vorgesehen sein, die Partikel, insbesondere Abriebpartikel, aufgrund elektrostatischer Adhäsionskräfte an der Scheibenfläche sammelt und festhält, wodurch diese Partikel aus dem Kontaktbereich zwischen der Kontaktfläche des Wälzkörpers und der Laufbahn dauerhaft entfernt werden. Weiter ist die sich radial erstreckende Scheibenfläche geeignet, als Fläche zur Abstrahlung von überschüssiger Wärme zu wirken, wobei an der Fläche ein Schmiermittel, das die Scheibenfläche benetzt, abkühlen kann, so dass sich die Lebensdauer des Schmiermittels und damit des Lagers insgesamt verbessert. Hierbei ist zu beachten, dass eine Reduzierung der Temperatur um ca. 2 bis 3°C bereits eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer des Schmiermittels bewirken kann.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, einen rotationssymmetrischen Drehkörper, insbesondere einen Drehkörper mit einem zylindrischen bzw. stumpf-kegeligen Korpus, durch Hinzufügen mindestens eines Scheibenelementes zu ergänzen, wobei das mindestens eine Scheibenelemente so bemessen ist, dass die von dem Drehkörper beabstandete Umfangskante des Scheibenelementes zusammen mit der Mantelfläche des Drehkörpers eine gemeinsame Kontaktfläche ausbildet, wobei die gemeinsame Kontaktfläche durch einen Spalt zwischen dem Drehkörper und dem Scheibenelement unterbrochen ist. Das mindestens eine Scheibenelement kann durch den Spalt von dem Korpus des Drehkörpers getrennt sein, so dass sich die zum Tragen der Last zur Verfügung stehende Fläche der Mantelfläche des gesamten Wälzkörpers um den Beitrag des Spaltes vermindert, ohne die Tragfähigkeit des Wälzkörpers insgesamt wesentlich herabzusetzen, da ohnehin nur ein Bruchteil der Fläche zur Aufnahme der Last beiträgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Scheibenelement unter einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Drehachse des Wälzkörpers angeordnet ist. Damit steht das gesamte, radial zu der Drehachse gerichtete Volumen des Scheibenelementes zur Aufnahme der Kräfte zur Verfügung, die auf den Wälzkörper im Bereich des Scheibenelementes einwirken.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Scheibenelement einen angrenzend an die Umfangskante zu der Drehachse geneigten, umlaufenden Flächenabschnitt umfasst, und dass der zu der Drehachse geneigte Flächenabschnitt unter Last elastisch federnd ausgebildet ist. Aufgrund der Neigung der Umfangskante zu der Drehachse vergrößert sich die Kontaktfläche, wenn Kräfte angreifen, so dass insbesondere auch plötzlich, speziell stoßweise auftretende Kräfte in radialer Richtung leicht aufgenommen werden können. Es versteht sich, dass auch vorgesehen sein kann, dass das Scheibenelement insgesamt gegen die Drehachse geneigt angeordnet sein kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Scheibenelement Versteifungsabschnitte umfasst. Diese Versteifungsabschnitte können als sich radial erstreckende Materialverdickungen bzw. Sicken ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Umfangskante entlang des gesamten Umfangs als Kontaktfläche ausgebildet ist, so dass eine einzelne Scheibe entlang des gesamten Umfangs Last aufnimmt und ständig unter Last steht. Alternativ hierzu könnte vorgesehen sein, dass zwei Scheibenelemente vorgesehen sind, deren jeweilige Umfangskanten so ausgebildet sind, dass bei der Drehung des Korpus des Wälzkörpers um die Drehachse des Korpus ein Abschnitt der Umfangskante des ersten Scheibenelementes zuerst die Last aufnimmt, danach ein Abschnitt der Umfangskante es zweiten Scheibenelementes, so dass sich die Last auf zwei oder mehr Scheibenelemente verteilt und die jeweils unbelasteten Scheibenelemente mechanisch entspannen können. Hierzu ist speziell beispielsweise vorgesehen, dass der nicht lastaufnehmende Abschnitt der Umfangskante des betreffenden Scheibenelementes radial gegenüber dem anderen, lastaufnehmenden Abschnitt der Umfangskante zurücksteht. Im Bereich des nicht-lastaufnehmenden Abschnittes der Umfangskante kann dann wiederum ein Funktionselement wie ein Sensorelement bzw. eine elektrostatische Funktionsschicht vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Verbindungselement das Scheibenelement mit den übrigen Bestandteilen des Korpus des Wälzkörpers verbindet. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Verbindungselement sämtliche Scheibenelemente untereinander verbindet. Umfasst der Wälzkörper einen Bestandteil wie einen Drehkörper mit zylindrischer bzw. stumpf-kegeliger Gestalt, verbindet das Verbindungselement das Scheibenelement mit diesem Drehkörper, so dass bekannte Drehkörper mittels des Verbindungselementes um das Scheibenelement ergänzt und der Wälzkörper leicht ausgebildet werden kann. Das Verbindungselement kann länglich ausgebildet sein und sich im wesentlichen parallel zu der Drehachse des Wälzkörpers erstrecken, beispielsweise einen Stab umfassen, auf den die Scheibenelemente mittels Presspassung befestigt sind bzw. der mittels einer Schraubverbindung an dem übrigen Bestandteil des Wälzkörpers, insbesondere dem Drehkörper, befestigt werden kann.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Anordnung des Verbindungselementes vorgesehen, dass das Verbindungselement unter einem Winkel zu der Drehachse angeordnet ist. Bei der Drehung des Wälzkörpers um die Drehachse taumelt das Verbindungselement, so dass geringe Abweichungen von der vorgesehenen Laufrichtung durch die Taumelbewegung des Verbindungselementes des Wälzkörpers ausgeglichen werden können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wälzkörper eine Einlage, insbesondere eine Kunststoff-Einlage, umfasst, die das Scheibenelement mindestens abschnittsweise bedeckt. Insbesondere kann die Kunststoff-Einlage den Spalt zwischen dem Scheibenelement und dem übrigen Bestandteil des Wälzkörpers ausfüllen. Umfasst der Wälzkörper mehrere, untereinander befestigte Scheibenelemente, kann die Kunststoff-Einlage den Abstand zwischen zwei benachbarten Scheibenelementen ausfüllen und die Scheibenelemente zueinander lagerichtig halten. Die Kunststoff-Einlage nimmt entlang der Drehachse wirkende Kräfte auf und kann als Umspritzung ausgebildet sein, die abschnittsweise bündig mit der Kontaktfläche des Wälzkörpers, speziell bündig mit der Kontaktfläche der Umfangskante des Scheibenelementes, abschließt. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des Kunststoffes nimmt dieser nur in sehr geringem Maß durch die Last bedingte Kräfte auf.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Einlage vorgesehen, dass an oder in der Einlage ein Funktionselement, insbesondere ein Sensor, angeordnet ist. Das Funktionselement, insbesondere der Sensor, kann auf der Oberfläche der Einlage bzw. innerhalb der Einlage angeordnet sein.
Vorzugsweise ist hinsichtlich des Funktionselementes, insbesondere des Sensors, in oder an der Einlage vorgesehen, dass der Sensor Sensordaten drahtlos, insbesondere mittels Funktechnik oder Transpondertechnik übermittelt. Die Sensordaten können von dem Sensor erfasste Messwerte bzw. den Sensor charakterisierende Daten, also beispielsweise eine Betriebskennung bzw. Betriebsdaten des Sensors, sein.
Ist eine Einlage, insbesondere eine Kunststoff-Einlage, vorgesehen sowie zusätzlich ein Verbindungselement, das das Scheibenelement mit den übrigen Bestandteilen des Korpus des Wälzkörpers verbindet, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verbindungselement eine strukturierte, insbesondere eine aufgeraute Oberfläche aufweist, so dass die strukturierte bzw. aufgeraute Oberfläche eine einfache Anbindung an das Material der Kunststoff-Einlage ermöglicht. Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, das Verbindungselement direkt mit dem Scheibenelement zu verbinden, da die Kunststoff-Einlage eine mittelbare Verbindung zwischen dem Scheibenelement und dem Verbindungselement sicherstellt. Alternativ oder ergänzend zu einer aufgerauten Oberfläche kann für das Verbindungselement vorgesehen sein, dass die strukturierte Oberfläche eine umlaufende Rille umfasst, in der sich das Material der Kunststoffumspritzung teilweise festsetzt und eine Verbindung mit dem übrigen Material der Kunststoffumspritzung eingeht. Es versteht sich, dass zusätzlich zu der aufgerauten Oberfläche noch ein Funktionselement, insbesondere ein Sensor, in oder an der Einlage vorgesehen sein kann.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Wälzkörper 1, der ein Korpus umfasst, das mehrere Scheibenelemente 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 umfasst, die an einem gemeinsamen Verbindungselement 10 jeweils drehfest und mit einem Abstand zueinander befestigt sind. Der Abstand der Scheibenelemente 2 bis 9 zueinander bewirkt einen Spalt zwischen je zwei axial, also in Richtung einer Drehachse 11 des Korpus benachbarten Scheibenelementen. Das Verbindungselement 10 ist als vollzylindrischer dünner Stab ausgebildet, an dessen äußerer Mantelfläche die Scheibenelemente 2 bis 9 beispielsweise mittels Presssitz befestigt sind. Die Endflächen des Verbindungselementes 10 stehen über die axial äußeren Scheibenelemente 2 bzw. 9 über, so dass das Korpus des Wälzkörpers mittels des Verbindungselementes 10 an dessen Endabschnitten 12, 13 geführt werden kann. Das Verbindungselement 10 ist im wesentlichen parallel zu der Drehachse 11 des Korpus des Wälzkörpers ausgerichtet.
Die Scheibenelemente 2 bis 6 sind gleichartig ausgebildet, so dass im folgenden nur das erste Scheibenelement 2, das im Richtung der Drehachse 11 des Korpus an weitesten axial beabstandet angeordnet ist, näher beschrieben wird.
Das erste Scheibenelement 2 ist als ringförmige Scheibe ausgebildet, deren innere Kante an der äußeren Mantelfläche des Verbindungselementes 10 befestigt ist. Die äußere Kante der ringförmigen Scheibe umfasst eine die Drehachse 11 umlaufende Fläche, die als die Drehachse 11 vollständig umlaufende Umfangskante 14 ausgebildet ist, wobei die Umfangskante 14 eine Kontaktfläche zu einer bildlich nicht dargestellten Laufbahn eines Lagerrings ausbildet. Die Umfangskante 14 weist ein abgerundetes, insbesondere abschnittsweise sphärisches Querschnittsprofil auf.
Das erste Scheibenelement 2 weist zwei Flächen 15, 16 auf, die an der ringförmigen Scheibe ausgebildet sind. Die Flächen 15, 16 sind im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 11 ausgerichtet. An den Flächen 15, 16 kann Schmiermittel, das diese Flächen 15, 16 benetzt, abkühlen. An den Flächen 15, 16 können weiter Funktionselemente 17, 18 befestigt sein, wobei das erste Funktionselement 17 einen Sensor, nämlich einen Kraftsensor, speziell einen Dehnungsmessstreifen, und das zweite Funktionselement 18 eine elektrostatische Beschichtung umfasst, wobei die elektrostatische Beschichtung Partikel anhaften lässt und dauerhaft aus der Nähe der Umfangskante 14 und damit der Kontaktfläche zu dem Lagerring entfernt hält.
Das erste Scheibenelement 2 ist im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 11 des Wälzkörpers 1 angeordnet, so dass die Flächen 15, 16 über deren gesamten radiale, also zu der Drehachse 11 senkrechte Richtung, mit der Drehachse 11 einen rechten Winkel einschließen und die Flächennormale auf die Flächen 15, 16 im wesentlichen parallel zu der Richtung der Drehachse 11 ausgerichtet ist. Das erste Scheibenelement 2 weist in Richtung der Drehachse 11 eine Erstreckung auf, die ca. 1 mm beträgt, also deutlich weniger als die Erstreckung senkrecht zu der Richtung der Drehachse 11.
Jedes der Scheibenelemente 2 bis 9 weist einen entlang des gesamten Umfangs umlaufende Umfangskante auf, wobei die jeweiligen Umfangskanten so ausgerichtet und die Abmessungen der Scheibenelemente 2 bis 9 untereinander so bemessen sind, dass der Kontakt mit der Laufbahn des Lagerrings an sämtlichen Umfangskanten sämtlicher Scheibenelemente 2 bis 9 stattfindet. Die jeweiligen Kontaktflächen in den Umfangskanten sind dabei durch die Spalte zwischen benachbarten Scheibenelementen 2 bis 9 getrennt. Das in 1 dargestellte Korpus des Wälzkörpers 1 wirkt dabei wie ein zylindrischer Wälzkörper, allerdings mit einer deutlich reduzierten Kontaktfläche, die sich auf die Umfangskanten der einzelnen Scheibenelemente 2 bis 9 beschränkt, und einer deutlich erhöhten Oberfläche, die durch die Flächen der Scheibenelemente 2 bis 9 gegeben ist, vergleichbar den Flächen 15, 16 des ersten Scheibenelementes 2.
Das erste Scheibenelement 2 bildet zusammen mit einem weiteren Bestandteil 19 das Korpus des Wälzkörpers 1 aus, wobei der weitere Bestandteil 19 die übrigen Scheibenelementen 3 bis 9 umfasst. Anstelle der Scheibenelemente 3 bis 9 könnte der weitere Bestandteil 19 auch durch einen zylindrischen Drehkörper gebildet sein, wie er als zylindrischer Wälzkörper bekannt ist, wobei das erste Scheibenelement 2 an den zylindrischen Drehkörper hinzugefügt wurde. Es versteht sich weiter, dass das erste Scheibenelement 2 an einem ersten Ende und ein zweites, weiteres Scheibenelement an einem zweite Ende dem zylindrischen Drehkörper hinzugefügt sein kann. Dabei verlängert sich der Wälzkörper in Richtung der Drehachse 11 um das Scheibenelement 2 bzw. um die beiden endseitigen Scheibenelemente, vergrößert sich die für die Wärmeabfuhr zur Verfügung stehende Oberfläche um die Flächen 15, 16 des ersten Scheibenelementes 2 bzw. der Flächen der beiden endseitigen Scheibenelemente.
Die Scheibenelemente 7, 8 weichen in der Ausgestaltung von dem oben ausführlich beschriebenen ersten Scheibenelement 2 ab, so dass im folgenden insbesondere die Unterschiede zu dem ersten Scheibenelement 2 herausgestellt werden.
Die Scheibenelemente 7, 8 umfassen jeweils eine Scheibe, die radial innen im wesentlichen flach und radial außen, bezogen auf die Drehachse 11, umgebogen ist, wobei die umgebogenen Ränder 20, 21 der Scheibenelemente 7, 8 aufeinander zu weisen. Die Umfangskante 14' ist jeweils an den umgebogenen Rändern 20, 21 ausgebildet, wobei die Ränder 20, 21 einen Winkel von ca. 45° zu der Richtung der Drehachse 11 ausbilden. Tritt eine radial wirkenden Kraft auf die Umfangskante 14' auf, biegen sich die Ränder 20, 21 in Richtung der Drehachse 11, so dass die Ränder 20, 21 elastisch nachgiebig sind.
Das Scheibenelement 9 weicht von den vorstehend beschriebenen Scheibenelementen 2 bis 8 dahingehend ab, dass es eine Scheibe umfasst, die unter einem Winkel 22 von ca. 60° gegenüber der Drehachse 11 geneigt ist. Die Scheibe des Scheibenelementes 9 ist dabei nicht flach, sondern entlang der gesamten Erstreckung konisch ausgebildet. Die Dicke der Scheibe des Scheibenelementes 9 ist geringer als die Dicke der Scheibenelemente 2 bis 8, wobei aufgrund der Neigung des Scheibenelementes 9 zu der Drehachse 11 die Kontaktfläche 14'' die gleiche axiale Erstreckung wie die Kontaktflächen 14 und 14' aufweist.
Die Materialdicke des Scheibenelementes 9 beträgt ca. 0,2 mm, die der Scheibenelemente 6 und 7 ebenfalls ca. 0,2 mm; und die Materialdicke der Scheibenelemente 2 bis 6 beträgt ca. 0,3 mm. Die Kontaktflächen 14, 14' und 14'' der Scheibenelemente 2 bis 9 weisen im wesentlichen die gleiche Fläche auf. Das stabförmige, um die Drehachse 11 drehsymmetrische Verbindungselement 10 weist einen Durchmesser von ca. 0,5 mm auf.
Das Korpus des Wälzkörpers 1 kann noch eine Einlage, insbesondere eine Einlage aus einem Kunststoff umfassen, die den Spalt zwischen benachbarten Scheibenelementen 2 bis 9 ganz oder teilweise ausfüllt.
An den jeweiligen Scheibenelementen 2 bis 9 können noch Versteifungssicken vorgesehen sein, die eine plastische Verformung der Scheiben unterdrücken und die Aufnahme von Kräften durch elastische Verformung unterstützen.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem das Verbindungselement 10 mit der Drehachse 11 fluchtend ausgerichtet ist, so dass das Verbindungselement 10 mit der Drehachse 11 einen Winkel von ca. Null Grad einschließt. Es versteht sich, dass das Verbindungselement 10 einen Winkel zu der Drehachse 11 einschließen kann. Es versteht sich weiter, dass mehrere Verbindungselemente vorgesehen sein können, die beispielsweise jeweils parallel zu der Drehachse 11 ausgebildet sein können.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bildete sich der Kontakt zwischen der Kontaktfläche der Scheibenelemente 2 bis 9 und der Laufbahn des Lagerrings entlang des gesamten Umfangs der Umfangskanten 14, 14' und 14'' aus. Es versteht sich, dass sich der Kontakt auch nur entlang eines Abschnittes des Umfangs der Umfangskante ausbildet, beispielsweise dann, wenn der Abstand der Umfangskante 14, 14', 14'' zu der Drehachse in Umfangsrichtung sich ändert. In diesem Fall wird die Scheibe des Scheibenelementes 2 bis 9 nicht während der gesamten Drehung des Wälzkörpers 1 um die Drehachse 11, sondern nur zu bestimmten Zeitpunkten mechanisch belastet.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasste das zweite Funktionselement 18 eine elektrostatische Funktionsschicht, also eine Beschichtung mit elektrostatischen Eigenschaften, aufgrund derer im Betrieb des Wälzkörpers Partikel an der elektrostatischen Beschichtung angelagert und dort gehalten werden. Alternativ oder ergänzend zu einer Beschichtung mit elektrostatischen Eigenschaften kann die die Beschichtung des zweiten Funktionselementes 18 oleophile Eigenschaften aufweisen, so dass die Beschichtung Schmiermittel wie Fett oder Schmieröl anlagert, das im Fall einer Mangelschmierung an den unmittelbaren Kontaktbereich des Wälzkörpers zu der Laufbahn freigegeben werden kann. Alternativ oder ergänzend zu einer Funktionsschicht mit elektrostatischen bzw. oleophilen Eigenschaften bietet eine Funktionsschicht mit hydrophilen Eigenschaften die Möglichkeit, aufgrund der wasseranziehenden Wirkung eine Filterfunktion auszuüben. Alternativ oder ergänzend zu einer Funktionsschicht mit elektrostatischen, oleophilen oder hydrophilen Eigenschaften bietet eine Funktionsschicht mit hydrophoben Eigenschaften die Möglichkeit, aufgrund der wasserabweisenden Wirkung Korrosion an dem Wälzkörper bzw. an den Lagerringen des Wälzlagers zu unterdrücken, wobei das Wasser von dem Kontaktbereich des Wälzkörpers zu dem Lagering entfernt und an einer anderen Stelle, insbesondere an oder in dem Wälzkörper, abgeschieden wird. Es versteht sich, dass das für die Beschichtung gewählt Material mehrere Eigenschaften gemeinsam aufweisen kann, beispielsweise elektrostatisch und oleophil bzw. oleophil und hydrophob bzw. elektrostatisch und hydrophil zugleich sein kann. Es versteht sich weiter, dass die Beschichtung mehrere Materialien umfassen kann, deren jede im wesentlichen elektrostatische, oleophile, hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften aufweist.
Die hydrophile, hydrophobe oder oleophile Funktionsschicht kann beispielsweise eine Beschichtung mit einer Schicht aus Hartkeramikmaterialien wie Chromoxid, Aluminiumoxid oder Wolframcarbid umfassen, die hydrophil sowie oleophil sind, je nachdem, ob in der Umgebung der Beschichtung Wasser oder Öl bzw. Fett vorhanden ist.
Die hydrophile, hydrophobe oder oleophile Funktionsschicht kann alternativ oder ergänzend hierzu eine Beschichtung mit einer Schicht aus amorphen Kohlenstoff (sog. diamond-like carbon, DLC) umfassen, die naturgemäß hydrophobe Eigenschaften aufweist, allerdings abhängig beispielsweise von Dotierelementen auch hydrophile Eigenschaften erhalten kann. So bewirkt beispielsweise eine Dotierung mit Stickstoff, Bor oder polaren Dotanden eine hydrophile Oberfläche der DLC-Schicht, während eine Dotierung mit beispielsweise Fluor-Atomen eine hydrophobe Eigenschaft der DLC-Schicht ermöglicht. Weiter ist bekannt, dass eine hydrophile DLC-Schicht beispielsweise durch Abscheidung aus einem Plasma bzw. durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, erhalten werden kann. Auf ähnliche Weise lassen sich oleophile Eigenschaften der DLC-Schicht einstellen.
Die hydrophile, hydrophobe oder oleophile Funktionsschicht kann alternativ 1 oder ergänzend zu den Alternativen der beiden vorhergehenden Absätze auch durch eine nanoskalige Strukturierung der Oberfläche erhalten werden, beispielsweise durch eine Nanoindentierung, so dass ggf. auf eine Beschichtung der Oberfläche mit einem anderen Material verzichtet werden kann. Als Funktionsschicht ist in diesem Fall der dreidimensionale Oberflächenabschnitt anzusehen, in dessen Tiefe sich die nanoskalige Strukturierung erstreckt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war das erste Funktionselement 17, nämlich der Kraftsensor, an den Flächen 15, 16 des ersten Scheibenelementes 2 angeordnet. Es versteht sich, dass das erste Funktionselement 17 auch an oder in der Einlage angeordnet sein kann. Dieses in oder an der Einlage angeordnete Funktionselement kann dann Sensordaten drahtlos übermitteln, beispielsweise mittels Funktechnik oder Transpondertechnik.
Bezugszeichenliste

1: Wälzkörper
2, 3, 4, 5, 6: Scheibenelement
7, 8: Scheibenelement
9: Scheibenelement
10: Verbindungselement
11: Drehachse
12, 13: Endabschnitte des Verbindungselementes
14, 14', 14'': Umfangskante
15, 16: Flächen des ersten Scheibenelementes 2
17, 18: Funktionselement
19: weiterer Bestandteil des Wälzkörpers 1
20, 21: umgebogene Ränder
22: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3734584 A [0004]
DE 1034931 A [0005]
DE 68927460 T2 [0006]
DE 264721 A [0007]

Claims

Wälzkörper, umfassend ein Korpus mit einem Scheibenelement (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), wobei die Erstreckung des Scheibenelementes (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) in Richtung der Drehachse (11) des Korpus des Wälzkörpers deutlich geringer ist als senkrecht zu der Drehachse (11), und wobei eine in Umfangsrichtung des Scheibenelementes (2, 3, 4, 5, 6; 7, 8; 9) umlaufende Umfangskante (14; 14'; 14'') mindestens abschnittsweise als Kontaktfläche ausgebildet ist.
Wälzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) unter einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Drehachse (11) des Wälzkörpers angeordnet ist.
Wälzkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (7, 8; 9) einen angrenzend an die Umfangskante zu der Drehachse geneigten, umlaufenden Flächenabschnitt (20, 21) umfasst, und dass der zu der Drehachse geneigte Flächenabschnitt (20, 21) unter Last elastisch federnd ausgebildet ist.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement Versteifungsabschnitte umfasst.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangskante (14; 14'; 14'') entlang des gesamten Umfangs als Kontaktfläche ausgebildet ist.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (10) das Scheibenelement (2) mit den übrigen Bestandteilen (19) des Korpus des Wälzkörpers verbindet.
Wälzkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement unter einem Winkel zu der Drehachse angeordnet ist.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper eine Einlage, insbesondere eine Kunststoff-Einlage, umfasst, die das Scheibenelement mindestens abschnittsweise bedeckt.
Wälzkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Einlage ein Funktionselement (17), insbesondere ein Sensor, angeordnet ist.
Wälzkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor Sensordaten drahtlos, insbesondere mittels Funktechnik oder Transpondertechnik übermittelt.
Wälzkörper nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement eine strukturierte, insbesondere eine aufgeraute Oberfläche oder eine umlaufende Rille, aufweist.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper eine im wesentlichen nadelförmiger Gestalt aufweist.
Wälzlager, umfassend einen Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12.