DE102010012903A1

DE102010012903A1 - Wälzkörper sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102010012903A1
Application number: DE201010012903
Authority: DE
Inventors: Martin Schreiber; Dr. Plank Robert; Tobias Vogler; Bernd Gombert; Horst Gredy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper, umfassend ein Korpus mit mindestens zwei Flächenelementen (1, 2), wobei jedes der Flächenelemente (1, 2) eine Umlaufkante (4, 5) mit einer Kontaktfläche aufweist, und wobei die mindestens zwei Flächenelemente (1, 2) entlang einer Faltkante (3; 15) aneinander angrenzen. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörpers. Der Wälzkörper bzw. das Verfahren lösen erfindungsgemäß die Aufgabe, einen einfach herstellbaren Wälzkörper anzugeben, der eine gute Wärmeabführung ermöglicht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper nach Anspruch 1 mit einem Korpus, einen Rollkörper nach Anspruch 12 für ein Wälzlager, ein Wälzlager nach Anspruch 13 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14 bzw. nach Anspruch 15 zur Herstellung eines Wälzkörpers.
Aus der Praxis ist bekannt, dass im Betrieb von Wälzlagern hohe Temperaturen auftreten, die insbesondere die Lebensdauer des Schmiermittels und damit des Wälzlagers insgesamt herabsetzen. Einer geeigneten Abführung von Wärme, die im Betrieb des Wälzlagers entsteht, kommt daher eine zunehmende Bedeutung zu.
Aus der Praxis ist ferner ein Wälzkörper bekannt, dessen Korpus eine äußere Oberfläche aufweist, wobei ein Teilabschnitt der Oberfläche als Kontaktfläche ausgebildet ist, in deren Bereich ein Kontakt zu einer Laufbahn eines Lagerrings stattfindet. Im Hinblick auf eine Wärmeableitung des die Oberfläche des Wälzkörpers benetzenden Schmiermittels weist ein beispielsweise zylindrischer oder stumpfkegeliger Wälzkörper nur zwei Stirnflächen auf, die nicht zu der Kontaktfläche beitragen. Auch wenn der zylindrische bzw. stumpfkegelige Wälzkörper hohl ausgebildet ist, verdoppelt sich die Oberfläche des Wälzkörpers zwar, allerdings auf Kosten der Stirnfläche. Der Wälzkörper trägt auch mit einem hohlen zylindrischen bzw. stumpfkegeligen Korpus nur gering zur Wärmeabfuhr und damit zur Kühlung des Schmiermittels bei, das das Korpus des Wälzkörpers benetzt. Weiter sind Wälzkörper bekannt, die eine im wesentlichen zylindrische oder stumpfkegelige Form aufweisen, in deren Mantelfläche Nuten oder Ausnehmungen angeordnet sind. Die Nuten bzw. Ausnehmungen vergrößern die für die Wärmeableitung zur Verfügung stehende Fläche des Wälzkörpers nur wenig.
DE 10 2004 026 246 A1 beschreibt als Wälzkörper eine Kugel, die mehrere keramische Schichten umfasst, zwischen denen Sensoren angeordnet sind. Zur Wärmeabfuhr für die Kugel und damit zur Kühlung des die Kugel benetzenden Schmiermittels ist die keramische Beschichtung vorgesehen; zusätzlich wird vorgeschlagen, zwischen den keramischen Schichten Kanäle anzuordnen. Insgesamt ergibt sich ein kompliziert ausgebildeter Wälzkörper, der mechanische Belastungen nur wenig abfedern kann.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen einfach herstellbaren Wälzkörper anzugeben, der eine gute Wärmeabführung ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wälzkörper ein Korpus mit mindestens zwei Flächenelementen umfasst, wobei jedes der Flächenelemente eine Umlaufkante mit einer Kontaktfläche aufweist, und wobei die mindestens zwei Flächenelemente entlang einer Faltkante aneinander angrenzen.
Im Bereich der Umlaufkante wird die Kontaktfläche ausgebildet, an der der Kontakt mit der Laufbahn des Lagerrings des Wälzlagers auftritt. Hierbei tritt ein in Umfangsrichtung im wesentlichen linienhafter, in Richtung der Umlaufkante mindestens abschnittsweise umlaufender Kontakt zu der Laufbahn auf, wobei die Dicke der Flächenelemente, die durch die Umlaufkante begrenzt sind, einer Abmessung der Hertzschen Pressung entspricht, so dass die Flächenelemente selbst als dünne Scheibenabschnitte ausgebildet sind. Da die Fläche der Umlaufkante gering ist im Vergleich zu der Fläche des von der Umlaufkante berandeten Flächenelementes, ist ein Wälzkörper mit einem Korpus ausgebildet, das eine hohe Oberfläche aufweist, die nicht zu der Kontaktfläche beiträgt, in dem Sinne, dass die Oberfläche nicht zum Tragen der Last herangezogen wird.
Das Korpus des Wälzkörpers ist biegsam, insbesondere faltbar, so dass der Wälzkörper als sich entlang der Drehachse des Wälzkörpers erstreckende Abfolge von mindestens zwei Flächenelementen, die an mindestens einer Faltkante aneinander grenzen, ausgebildet ist. Der Wälzkörper kann insbesondere mehr als zwei Flächenelemente aufweisen, die an mehr als einer Faltkante aneinander grenzen, insbesondere können je zwei benachbarte Flächenelemente an einer gemeinsamen Faltkante aneinander grenzen. Aufgrund der Biegsamkeit des Korpus weist der Wälzkörper eine hohe Eigenstabilität auf und kann insbesondere, leicht in Richtung der Drehachse zusammengedrückt, vorgespannt montiert werden. Der Wälzkörper kann insbesondere in Richtung parallel zu der Drehachse des Korpus auftretende Kräfte aufnehmen und abfedern, speziell also sich der Drehbewegung um die Drehachse überlagernde Drehmomente dämpfen und für einen ruhigen Lauf sorgen.
Der Wälzkörper ist insbesondere für ein Wälzlager zur Lagerung einer Pleuelstange geeignet.
Die Flächenelemente bieten eine hohe Oberfläche, an der Wärme von dem Flächenelement abstrahlen kann, so dass der Wälzkörper gekühlt wird. Entsprechend wird das Schmiermittel, speziell das Schmieröl, das den Wälzkörper umgibt und insbesondere die Oberfläche der Flächenelemente benetzt, gekühlt, wobei zu beachten ist, dass bereits eine Verringerung der Temperatur des Schmieröls um ca. 2 bis 3°C die Lebensdauer des Schmiermittels, speziell des Schmieröls, deutlich erhöht, so dass die Erhöhung der Oberfläche des Korpus des Wälzkörpers bereits eine merkbare Steigerung der Lebensdauer des Schmiermittels, speziell des Schmieröls, und damit des Wälzlagers insgesamt bewirkt. Entsprechendes gilt, wenn das Schmiermittel ein Schmierfett umfasst, wobei sich die Fettgebrauchsdauer und damit die Lebensdauer des Wälzlagers insgesamt verbessern. Ähnliches gilt für Verdicker als Bestandteil eines Schmiermittels.
Die Flächenelemente des Korpus bieten weiter Platz für die Aufnahme von Funktionselementen, beispielsweise von Sensoren bzw. elektrostatischen Funktionsschichten, die Partikel aufnehmen und fest angelagert halten können.
In einem Verfahren zur Herstellung des Wälzkörpers ist vorgesehen, einen Zuschnitt aus einem biegsamen, formstabilen Material, insbesondere einem Blech, speziell einem Stahlblech aus Wälzlagerstahl, oder einem Kunststoff, bereitzustellen, wobei der Zuschnitt abwechselnd Kreissegmente umfasst, die durch einen Trennabschnitt getrennt sind, und wobei zur Ausbildung des Korpus des Wälzkörpers ein erster Trennabschnitt, der ein erstes Kreissegment von einem zweiten Kreissegment trennt, in eine erste Richtung, beispielsweise nach oben, gebogen wird, und ein auf den ersten Trennabschnitt folgender zweiter Trennabschnitt, der das zweite Kreissegment von einem dritten Kreissegment trennt, in eine entgegengesetzte Richtung, in diesem Fall nach unten, gebogen wird, so dass sich bei dem Biegen die Faltkanten in den Trennabschnitten ausbilden. Dabei werden die ersten beiden Kreissegmente nach oben gefaltet, das zweite und das dritte Kreissegment nach unten gefaltet, wodurch in einer Seitenansicht eine W- oder M-förmige Abfolge von Kreissegmenten entsteht, die entlang der in den Trennabschnitten ausgebildeten Faltkanten aneinander angrenzen, und die Kreissegmente die Flächenelemente des Korpus des Wälzkörpers ausbilden.
In einem zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren abgewandelten Verfahren ist vorgesehen, einen Zuschnitt aus einem biegsamen Material, insbesondere aus einem Blech, speziell aus einem Stahlblech, oder aus einem Kunststoff, bereitzustellen wobei der Zuschnitt eine Abfolge von untereinander zusammenhängenden eckigen, insbesondere trapezförmigen Segmenten umfasst, wobei die Segmente durch Trennabschnitte getrennt sind, dann ein Biegen eines ersten Trennabschnittes auszuführen, der ein erstes Segment von einem zweiten Segment trennt, in eine erste Richtung, und eines zweiten, auf den ersten Trennabschnitt folgenden zweiten Trennabschnittes, der das zweite Segment von einem dritten Segment trennt, in eine entgegengesetzte Richtung, so dass sich bei dem Biegen Faltkanten in den Trennabschnitten ausbilden, wonach ein Zwischenkörper erhalten wird, der noch keine drehrunde Kontur aufweist, sondern von der Drehachse entfernt liegende, überstehende Abschnitte umfasst, die auf den zugrundeliegenden Eckigen, insbesondere trapezförmigen Segmenten basieren. In einem letzten Schritt bei der Durchführung des abgewandelten Verfahrens ist daher vorgesehen, dass ein Abtrennen der von der Drehachse am weitesten entfernten Abschnitte der Segmente durch einen Schneid- oder Stanzprozess durchgeführt wird. Durch den Schneid- oder Stanzprozess wird der Zwischenkörper auf eine Form zugeschnitten, die bei der Drehung um die Drehachse eine drehrunde Kontur beschreibt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der bereitgestellte, im wesentlichen ebene Zuschnitt im Bereich der Trennabschnitte Einkerbungen aufweist an den Kanten, die nicht an die Kreissegmente angrenzen, wobei nach dem Biegen und dem Ausbilden der Faltkanten die Einkerbungen sicherstellen, dass die Faltkante nicht über die im wesentlichen zylindrische Hüllkontur des Wälzkörpers übersteht. Es versteht sich ferner, dass im Bereich der Trennabschnitte, im wesentlichen parallel zu den mit den Kreissegmenten ausgebildeten Kanten, Nuten ausgebildet sein können, die ein Biegen erleichtern.
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 nadelförmigen Wälzkörpern auf, also bei solchen Wälzkörpern, die eine im wesentlichen zylindrische Hüllkontur aufweisen und deren Erstreckung in Richtung der Drehachse das mindestens ca. 2,5-fache der Erstreckung senkrecht zu der Drehachse beträgt.
Es bietet sich weiter der Vorteil, die Temperatur zwischen den beiden Lagerringen eines Wälzlagers zu reduzieren, 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.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausgestaltung des Wälzkörpers vorgesehen, dass ein Funktionselement, insbesondere ein Sensor, auf einem Flächenelement angeordnet ist. Der vorerwähnte Sensor kann als auch der Oberfläche des Flächenelementes aufgedruckte bzw. befestigte elektronische Schaltung ausgebildet sein, die einen Dehnungsmessstreifen umfasst und die mechanische Spannung in dem Flächenelemente ermittelt.
Hinsichtlich des Sensors ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Sensor Daten drahtlos übermittelt, beispielsweise mittels Funktechnik oder mittels Transpondertechnologie. Die übermittelten Daten sind beispielsweise Messwerte, die der Sensor erfasst hat, insbesondere physikalische oder chemische Kenngrößen. Die übermittelten Daten können ebenfalls solche sein, die den Sensor kennzeichnen, beispielsweise eine Betriebskennung des Sensors selbst oder, wenn der Sensor beispielsweise einen Energiespeicher umfasst, eine Information über den Ladezustand des Energiespeichers.
Alternativ oder ergänzend zu einem Funktionselement ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Funktionsschicht, insbesondere eine Funktionsschicht mit elektrostatischen, oleophilen, hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften, auf dem Flächenelement angeordnet ist. Die Funktionsschicht kann bereits vor der Ausbildung des Wälzkörpers auf dem Zuschnitt, aus dem der Wälzkörper durch Falten hergestellt wird, oder nach dem Falten des Wälzkörpers durch eine geeignete Beschichtung hergestellt sein.
Ist eine Funktionsschicht mit elektrostatischen Eigenschaften vorgesehen, lagert die Funktionsschicht Partikel, insbesondere Schmutz oder Abriebteilchen, an, die aus dem Bereich der unmittelbaren Kontaktflächen des Wälzkörpers zu der Laufbahn entfernt gehalten werden. Die Funktionsschicht mit den im wesentlichen elektrostatischen Eigenschaften umfasst beispielsweise ein Elektret, das mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, insbesondere einer metallischen Beschichtung, bedeckt ist, alternativ oder ergänzend zu dem Elektret ein elektrostatisches Harz oder hierzu wiederum alternativ oder ergänzend eine dünne Beschichtung aus einem Kunststoff wie PTFE. Derartige elektrostatische Beschichtungen sind beispielsweise aus dem Zusammenhang mit Dichtungen grundsätzlich bekannt, wobei außerhalb eines Lagers in der Luft befindliche Staubpartikel daran gehindert werden, in das Lager einzudringen. Beispielsweise beschreibt JP 09088984 AA (Abstract) einen elektrostatischen, anziehenden Film, der an einem Dichtring angeordnet ist, sowie die JP 2007138991 AA (Abstract) ein Dichtteil, das ein Harz mit elektrostatischen Eigenschaften umfasst.
Alternativ oder ergänzend zu einer Funktionsschicht mit elektrostatischen Eigenschaften kann die Funktionsschicht oleophile Eigenschaften aufweisen, so dass die Funktionsschicht 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 Funktionsschicht 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 Funktionsschicht 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 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.
Alternativ oder ergänzend zu einer elektrostatischen, hydrophilen, hydrophoben oder oleophilen Beschichtung ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Ummantelung, insbesondere eine Kunststoffummantelung ausgebildet ist, die mindestens ein Flächenelement mindestens abschnittsweise bedeckt und die in besonders bevorzugter Ausgestaltung im wesentlichen bündig mit den beiden Umlaufkanten abschließt. Die Ummantelung, speziell die Kunststoffummantelung, kann die Flächenelemente überdecken bzw. den Raum zwischen zwei benachbarten Flächenelementen ausfüllen. Der Kunststoff kann vorzugsweise ein Elastomer umfassen, insbesondere einen Schaumstoff, in den ein Schmiermittel, speziell ein Schmieröl oder ein Schmierfett bzw. ein Trockenschmiermittel wie Graphit oder MoS₂, aufgenommen ist, das bei Betrieb des Wälzkörpers freigesetzt wird. Der Kunststoff, speziell der Schaumstoff, kann Partikel, insbesondere Abrieb, aufnehmen und von der Kontaktfläche entfernen. In den Kunststoff können magnetische Partikel aufgenommen sein, so dass der Wälzkörper insgesamt eine permanente Magnetisierung aufweist und als Signalgeber für einen magnetischen Sensor bzw. einen Generator wirken kann.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausgestaltung des Wälzkörpers vorgesehen, dass der Wälzkörper ein Verbindungselement umfasst, das zwei Flächenelemente miteinander verbindet. Das Verbindungselement kann ein massiver Stab sein, der zwei benachbarte Flächenelemente, vorzugsweise sämtliche Flächenelemente des Korpus des Wälzkörpers, durchsetzt und die Flächenelemente verbindet. Insbesondere kann das Verbindungselement an mindestens den beiden in Richtung der Drehachse des Korpus am weitesten außen liegenden Flächenelementen befestigt sein, so dass das Korpus eine definierte Gestalt im Bereich der Stirnflächen aufweist. Das Verbindungselement kann aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet sein, und eine elastisch federnde Nachgiebigkeit des Wälzkörpers in Richtung der Drehachse des Korpus des Wälzkörpers ermöglichen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verbindungselement unter einem Winkel zu der Drehachse des Wälzkörpers ausgerichtet ist, so dass das Verbindungselement bei der Drehung des Wälzkörpers um dessen Drehachse eine Taumelbewegung ausführt, wobei die Taumelbewegung geeignet ist, geringfügige Abweichungen des Wälzkörpers von dessen vorgesehener Bewegung auszugleichen, so dass das Korpus des Wälzkörpers eine selbstzentrierende Wirkung gegenüber geringen Abweichungen von der vorgesehenen Bewegungsrichtung entfalten kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verbindungselement die beiden in Richtung der Drehachse äußeren Flächenelemente des mindestens zwei Flächenelemente umfassenden Wälzkörpers im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse des Wälzkörpers ausgerichtet hält, wobei der Wälzkörper eine im wesentlichen ebene Stirnfläche erhält, die sich an einem Bord bzw. in einem Käfig leicht führen lässt. Das Verbindungselement kann so ausgebildet sein, dass die Flächenelemente, insbesondere die äußeren Flächenelemente, unter einer leichten Vorspannung in Richtung der Drehachse gehalten werden. Weiter kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement die beiden äußeren Flächenelemente in Richtung der Drehachse übersteht, so dass der Wälzkörper im Bereich des Überstandes in einem Käfig geführt aufgenommen werden kann. Es versteht sich, dass an dem Verbindungselement ein Funktionselement wie beispielsweise ein Sensor oder eine elektrostatische Beschichtung vorgesehen sein kann. Ist ein Sensor, beispielsweise ein Kraftsensor, an dem Verbindungselement angeordnet, erfasst dieser Kraftsensor die über den gesamten Wälzkörper gemittelte, auf den Wälzkörper einwirkende Kraft und liefert damit eine Information, die ansonsten nur mehrere, über den Wälzkörper verteilte einzelne Sensoren in einer gewissen Näherung mit einer rechnerischen Nachbearbeitung der Messergebnisse der einzelnen Sensoren liefern könnten.
Ist eine Ummantelung, insbesondere eine Kunststoffummantelung, vorgesehen sowie ein Verbindungselement, das in der Ummantelung, insbesondere der Kunststoffummantelung, angeordnet ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verbindungselement eine strukturierte Oberfläche, insbesondere eine aufgeraute Oberfläche aufweist. Hierbei verbindet sich das Material der Ummantelung mit der Oberfläche des Verbindungselementes sowie mit den mindestens zwei Flächenelementen, die das Verbindungselement mindestens mittelbar aneinander befestigt. Es ist dabei nicht mehr erforderlich, das Verbindungselement direkt an einem der Flächenelemente zu befestigen, was insbesondere bei kleinbauenden, speziell nadelförmigen Verbindungselementen aufwendig ist. Allerdings sind speziell nadelförmige Verbindungselemente mit einer strukturierten, insbesondere aufgerauten Oberfläche einfach herstellbar und verfügbar. Alternativ oder ergänzend zu einer aufgerauten Oberfläche kann für das Verbindungselement vorgesehen sein, dass die strukturierte Oberfläche eine umlaufende Rille aufweist, in der sich das Material der Ummantelung teilweise festsetzt und eine Verbindung mit dem übrigen Material der Ummantelung eingeht. Das Material der Ummantelung kann ein Kunststoff sein, speziell ein mittels Umspritzen anbringbares Elastomer, konkret ein Schaumstoff, oder eine Keramik bzw. ein metallischer Schaum.
Aus dem Stand der Technik sind Rollkörper für Wälzlager bekannt, wobei die Rollkörper ein Korpus mit einer Mantelfläche sowie einer Stirnfläche aufweisen, und wobei in der Stirnfläche eine Ausnehmung ausgebildet ist, so dass die Rollkörper stirnseitig hohl ausgebildet sind. Insbesondere sind Rollkörper mit einem Korpus bekannt, deren Ausnehmung sich von der einen Stirnfläche zu der anderen Stirnfläche erstreckt, speziell also Rollkörper mit einem hohlzylindrischen Korpus. Derartige Rollkörper dienen beispielsweise als Messwälzkörper zur Erfassung von Kräften, die die Ausnehmung bzw. das hohlzylindrische Korpus deformieren. Vom Gegenstand der Erfindung mit erfasst soll ein Rollkörper sein, in dessen Ausnehmung bzw. in dessen hohlzylindrischen Korpus ein Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist. Der Wälzkörper kann beispielsweise mittels eines Presssitzes in der Ausnehmung bzw. in dem hohlzylindrischen Korpus befestigt sein. Der Wälzkörper stabilisiert das Korpus des Rollkörpers im Bereich der Ausnehmung bzw. das hohlzylindrische Korpus des Rollkörpers und bietet die Möglichkeit, die Sensorik zur Erfassung der Deformation des Korpus des Rollkörpers unter Last an dem Wälzkörper, beispielsweise an den Flächenelementen des Wälzkörpers, anzubringen, wobei die Flächenelemente eine hohe Fläche bereitstellen, an der verschiedene Sensoren angeordnet sein können. Die Erfindung betrifft damit ebenfalls einen Rollkörper für ein Wälzlager, umfassend ein Korpus mit einer Mantelfläche und einer Ausnehmung an einer Stirnfläche, insbesondere mit einem hohlzylindrischen Korpus, wobei in der Ausnehmung bzw. in dem hohlzylindrischen Korpus ein Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers, der nach einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
2 zeigt eine Seitenansicht (2a) sowie eine geschnittene Ansicht (2b) eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers, der nach einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist,
3 zeigt eine Seitenansicht (3a) sowie eine geschnittene Ansicht (3b) eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers, der nach einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist,
4 zeigt eine Draufsicht auf ein Zwischenprodukt, von dem ausgehend bei einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Wälzkörper aus 1 bis 3 hergestellt werden,
5 zeigt in sechs Teilbildern die Herstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Wälzkörpers bei einer beispielhaften Durchführung eines zu dem in 4 dargestellten Verfahren abgewandelten Verfahrens, und
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bei der beispielhaften Durchführung des Verfahrens aus 5 erhaltenen Zwischenkörpers in zwei Teilbildern.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Wälzkörper, dessen Korpus eine entlang einer Wälzkörperachse angeordnete Abfolge von Flächenelementen umfasst, wobei zwei der Flächenelemente mit den Bezugszeichen ,1' und ,2' ausgewiesen sind. Die beiden Flächenelemente 1, 2 grenzen entlang einer Faltkante 3 aneinander uns schließen mit einander einen spitzen Winkel 10 von ca. 30° ein, wobei an dem Schnittpunkt des Winkels 10 die Faltkante 3 angeordnet ist.
Die Flächenelemente 1, 2 des Korpus des Wälzkörpers sind aus einem im Bereich der Flächenelemente 1, 2 ebenen Zuschnitt eines biegsamen Metall, speziell eines Stahlblechs, ausgebildet. Jedes der beiden Flächenelemente 1, 2 weist eine Umlaufkante 4 für das erste Flächenelement 1 bzw. 5 für das zweite Flächenelement 2 bereitstellt. Die Umlaufkanten 4, 5 weisen in Draufsicht auf die Flächenelemente 1, 2 eine Kreissegment-Kontur auf und überdecken einen Winkel von jeweils ca. 30°. Damit sind mehrere Flächenelemente einschließlich der beiden ersten Flächenelemente 1, 2 erforderlich, um ein vollständig um eine Drehachse 6 drehbares Korpus des Wälzkörpers zu erhalten. Die Umlaufkanten 4, 5 weisen ein abgerundetes Querschnittsprofil auf, an dessen von der Drehachse 6 fort weisenden Spitze ein Kontakt zu einer Laufbahn ausgebildet ist, so dass die Umlaufkanten 4, 5 Kontaktflächen umfassen, die im wesentlichen mittig zwischen den Berandungen der Umlaufkanten 4, 5 und zu den Berandungen der Umlaufkanten 4, 5 parallel verlaufen.
In Blickrichtung entlang der Drehachse 6 sind die beiden Flächenelemente 1, 2 um einen Winkel von ca. 60° zueinander versetzt.
Mehrere Flächenelemente, einschließlich der ersten beiden Flächenelemente 1, 2, bilden eine erste Untereinheit 7, mehrere Untereinheiten, einschließlich der ersten Untereinheit 7, bilden, zusammen mit den entlang der Drehachse 6 am weitesten voneinander beabstandeten Endflächenelementen 8, 9, das Korpus des Wälzkörpers aus, das somit aus einer sich wiederholenden Abfolge von untereinander um einen Winkel von 60° versetzt angeordneten Flächenelementen ausgebildet ist. Dabei tritt die Drehachse 6 nur durch die beiden Endflächenelemente 8, 9 in einem rechten Winkel hindurch. Die beiden Endflächenelemente 8, 9 weisen Umlaufkanten auf, die einem Winkel von mehr als einem Halbkreis überdecken.
Bei der Drehung des Wälzkörpers um die Drehachse kommt es dazu, dass die Umlaufkanten 4, 5 der beiden Flächenelemente 1, 2 zu verschiedenen Zeitpunkten teils gleichzeitig, teils jeweils nur einzeln einen Kontakt zu einer Laufbahn eines bildlich nicht dargestellten Lagerrings aufweisen, wobei die ausgebildete gemeinsame Kontaktfläche zu dem Lagerring in Umfangsrichtung der Flächenelemente 1, 2 wie auch unter einem Versatz in Richtung der Erstreckung der Drehachse 6 verläuft. Zu anderen Zeitpunkten während einer vollständigen Umdrehung des Wälzkörpers tritt kein Kontakt mit den Umlaufkanten der beiden Flächenelemente 1, 2 auf, so dass Umlaufkanten anderer, nicht mit einem Bezugszeichen ausgewiesener Flächenelemente der ersten Untereinheit 7 den Kontakt mit der Laufbahn herstellen, in welchem Fall die Faltkante 3 zwischen dem ersten Flächenelement 1 und dem zweiten Flächenelement 2 auf die Laufbahn hinweist, ohne in Kontakt mit der Laufbahn zu kommen. In einer Blickrichtung entlang der Drehachse ist die Faltkante 3 im wesentlichen geradlinig ausgebildet, im Gegensatz zu den Kreissegmenten der Umlaufkanten 4, 5 der beiden Flächenelemente. In einer Blickrichtung senkrecht zu der Drehachse 6 ist im Bereich der Faltkante 3 ein durch die Biegung entlang der Erstreckung der Faltkante 3 bewirktes, annähernd bogenförmiges Profil zu erkennen.
Die Flächenelemente 1, 2 weisen Teilflächen auf, die nicht zu der Umlaufkante 4, 5 gehören und unter einem annähernd rechten Winkel zu der Umlaufkante 4, 5 stehen. Diese Teilflächen nehmen den größten Anteil der Oberfläche der Flächenelemente 1, 2 und damit des gesamten Wälzkörpers ein. An diesen Teilflächen kann Wärme abgegeben werden, da der Wälzkörper insgesamt eine bezogen auf die Umlaufkanten 4, 5 große innere Oberfläche aufweist.
An einer ersten Teilfläche 11 der beiden Teilflächen des ersten Wälzkörpers 1 ist ein Funktionselement, nämlich ein Sensor 12, speziell ein mit Dehnungsmess-Streifen arbeitender Kraftsensor, angeordnet. An einer von der ersten Teilfläche 11 des ersten Flächenelementes 1 fort weisenden ersten Teilfläche 13 des zweiten Flächenelementes 2 ist eine Funktionsschicht 14 angeordnet, wobei die Funktionsschicht elektrostatische Eigenschaften aufweist. Die Funktionsschicht 14 überdeckt die gesamten Oberfläche der ersten Teilfläche 13 des zweiten Flächenelementes 2, ist bildlich jedoch nur für einen Ausschnitt dieser Teilfläche 13 dargestellt.
In einer Draufsicht auf die Faltkanten ist erkennbar, dass die jeweilige Faltkante an den Enden eine V- oder U-förmige Einbuchtung aufweist, so dass in Blickrichtung entlang der Drehachse 6 die Enden der Faltkanten nicht über die kreisförmige Umrisskontur des Wälzkörpers, der eine im wesentlichen zylindrische Hüllfläche mit kreisförmigen Stirnflächen beschreibt, überstehen. In der Darstellung von 1 ist für eine weitere Faltkante 15, die an das erste Flächenelement 1 angrenzt, eine der beiden Einbuchtungen mit dem Bezugszeichen ,16' ausgewiesen. In Draufsicht auf die weitere Faltkante 15 wird erkennbar, dass die Faltkanten jeweils ein rechteckiges Umrissprofil aufweisen, wobei in der Mitte des Umrissprofils, parallel zu und mittig zwischen den beiden langen Umrissprofilkanten, eine Kerbe oder eine Verprägung verläuft, die die kurzen Kanten des Umrissprofils verbindet, wobei die Kerbe bzw. die Verprägung das Biegen des Blechs zur Ausbildung der Faltkanten 3, 15 erleichtert.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder in ihrer technischen Wirkung vergleichbare Merkmale. Es sollen insbesondere die Unterschiede zu dem ersten, in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel herausgestellt werden.
2a zeigt eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers. Der Wälzkörper weist ein zylindrisches Korpus auf und umfasst zusätzlich zu dem in 1 dargestellten Korpus eine Ummantelung 17, nämlich eine Kunststoffummantelung 17, die die Teilflächen 11, 13 der Flächenelemente 1, 2 vollständig überdeckt und von den Umlaufkanten 4, 5 der Flächenelemente 1, 2 die Kontaktflächen erkennen lässt. Die Ummantelung 17 schließt damit im wesentlichen bündig mit den Kontaktflächen ab und füllt den Zwischenraum zwischen benachbarten Flächenelemente, insbesondere den Flächenelementen 1, 2, aus. Die Faltkante 3 ist von dem Material der Ummantelung 17 überdeckt und nicht an der Oberfläche der Ummantelung 17 sichtbar. Erkennbar von der Faltkante 3 ist die Linie, an der die beiden Flächenelemente 1, 2 aneinander angrenzen. Das Material der Ummantelung 17 ist ein Kunststoff, speziell ein Elastomer, nämlich ein Schaumstoff, so dass im folgenden auf die Ummantelung 17 als ,Kunststoffummantelung 17' Bezug genommen wird.
2b zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 2a, wobei die Schnittebene so gelegt ist, dass die Drehachse 6 des Wälzkörpers in der Schnittebene angeordnet ist. Dabei wird ersichtlich, dass die Teilflächen 11, 13 der Flächenelemente 1, 2 vollständig von dem Material der Kunststoffummantelung 17 überdeckt sind, und dass von den Flächenelementen 1, 2 nur die Abschnitte der Umlaufkanten 4, 5 freigelassen sind, die die Kontaktflächen ausbilden. Von sämtlichen Flächenelementen sind nur zwei Teilflächen der Endflächenelemente 8, 9 nicht von dem Material der Kunststoffummantelung überdeckt. Das Material der Kunststoffummantelung 17 ist ein Elastomer, das als Umspritzung ausgebildet ist. Die Kunststoffummantelung 17 umfasst zusätzlich magnetische Partikel 18, die in der Kunststoffummantelung 17 aufgenommen sind, wobei nur einer der vielen magnetischen Partikel mit dem Bezugszeichen ,18' ausgewiesen ist. Die magnetischen Partikel 18 ermöglichen die Ausbildung einer permanenten Magnetisierung des Wälzkörpers.
3a zeigt eine Seitenansicht eines Wälzkörpers, dessen äußere Oberfläche dem in 2a dargestellten entspricht, so dass insoweit auf die Beschreibung von oben verwiesen wird.
3b zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 3a, wobei die Schnittebene so gelegt ist, dass die Drehachse 6 des Wälzkörpers in der Schnittebene angeordnet ist. Der Wälzkörper umfasst weiter zusätzlich zu der in 1 dargestellten Anordnung der Flächenelemente sowie der in 2a, b erkennbaren Kunststoffummantelung 17 ein Verbindungselement 19, das als vollzylindrischer Stab ausgebildet ist, der konzentrisch zu der Drehachse 6 angeordnet ist. Das Verbindungselement 19 durchsetzt sämtliche Flächenelemente, einschließlich der Flächenelemente 1, 2 sowie der Endflächenelemente 8, 9 des Wälzkörpers. Dabei sind die Flächenelemente 1, 2, 8, 9 sowie die übrigen Flächenelemente an der Mantelfläche 20 des Verbindungselementes 19 befestigt. Die Mantelfläche 20 weist eine strukturierte Oberfläche, nämlich eine Aufrauung sowie eine umlaufende Rille, auf, in die das Material der Kunststoffummantelung 17 eingreift, so dass eine feste Anbindung der Kunststoffummantelung 17 an die in der Kunststoffummantelung 17 aufgenommenen Flächenelemente einschließlich der Flächenelemente 1, 2, 8, 9 erzielt wird. Die Flächenelemente 17 können dabei bezogen auf die Mantelfläche 20 der Oberfläche des Verbindungselementes 19 nur lose anliegen und beispielsweise ein geringes Spiel zu der Mantelfläche 20 aufweisen. Das Verbindungselement 19 hält die beiden in Richtung der Drehachse 6 äußeren Flächenelemente, nämlich die Endflächenelemente 8, 9 des mindestens zwei Flächenelemente umfassenden Wälzkörpers, im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 6 des Wälzkörpers ausgerichtet.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein Zwischenprodukt, von dem ausgehend bei einer Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der in 1 bis 3b dargestellte Wälzkörper hergestellt werden können.
Das Zwischenprodukt umfasst einen ebenen, also sich in der Papierebene der Darstellung von 4 erstreckenden Zuschnitt 21 aus einem biegsamen Material, speziell einem Stahlblech. Der Zuschnitt 21 umfasst eine abwechselnde Abfolge von Kreissegmenten, von denen ein erstes mit dem Bezugszeichen ,22' und ein zweites, an das erste Kreissegment 22 angrenzende, mit dem Bezugszeichen ,23' ausgewiesen ist. Die beiden Kreissegmente 22, 23 sind durch einen in Draufsicht im wesentlichen rechteckigen Trennabschnitt 24 beabstandet, wobei die beiden Kreissegmente 22, 23 entlang der Langkanten 25, 26 mit dem Trennabschnitt verbunden sind. An dem jeweiligen Ende des Zuschnitts 21 ist je ein End-Kreissegment 27, 28 vorgesehen, das einen Winkel von mehr als 180° überstreicht.
In einem ersten Schritt bei der Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des in 1 dargestellten Wälzkörpers wird der Zuschnitt 21, beispielsweise als Blech-Stanzteil, bereitgestellt.
In einem folgenden Schritt wird der Trennabschnitt 24 senkrecht zu der Ebene des Zuschnittes 21 gebogen, so dass sich eine Biegekante ausbildet, die mittig zwischen den Langkanten 25, 26 zu diesen parallel verläuft; hierzu kann der erste Trennabschnitt 24 beispielsweise nach unten, bezogen auf die Papierebene der Darstellung von 4, gebogen werden. Anschließend wird ein zweiter Trennabschnitt 29, der das zweite Kreissegment 22 von einem dritten Kreissegment 30 trennt, ebenfalls senkrecht, jedoch in die entgegengesetzte Richtung, also bezogen auf die Papierebene der Darstellung von 4 nach oben, gebogen. In Fortführung der beiden vorgenannten Verfahrensschritte ergibt sich ein Wälzkörper wie in 1 dargestellt, wobei sich bei dem Biegen die in 1 erkennbaren Faltkanten einschließlich der Faltkante 3 ausbilden, und aus den Kreissegmenten 21, 22 und 29 Flächenelemente wie die mit den Bezugszeichen ,1', ,2', ,8' und ,9' werden.
Um das in 3a, 3b dargestellte Ausführungsbeispiel eines Wälzkörpers zu erhalten, wird, ausgehend von dem in 1 dargestellten Wälzkörper, dieser durch das Verbindungselement 19 durchsetzt. Nachfolgende wird die Ummantelung 17, beispielsweise als Kunststoffummantelung, durch Umspritzen eingeführt und das umspritzte Material so weit abgetragen, bis ein Wälzkörper mit zylindrischer Gestalt entsteht, an dessen Oberfläche die Kontaktflächen der Flächenelemente 1, 2 liegen.
Um das in 2a, 2b dargestellte Ausführungsbeispiel zu erhalten, wird, ausgehend von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Umspritzung 17 unmittelbar aufgetragen und so weit wieder abgetragen, bis der in 2a dargestellte Wälzkörper mit der zylindrischen Gestalt erhalten ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsbeispiel füllte die Ummantelung 17 jeweils den gesamten Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Flächenelementen, beispielsweise den Flächenelementen 1, 2 vollständig aus. Es versteht sich, dass das Material der Ummantelung 17 nur abschnittsweise vorgesehen sein kann, beispielsweise im Bereich der Faltkante 3, an der die Flächenelemente 1, 2 aneinander angrenzenden.
Bei der anhand von 4 beschriebenen beispielhaften Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der in 1 bis 3b dargestellten Wälzkörper wiesen die Trennabschnitte 24, 29 Langkanten 25, 26 sowie kurze Kanten auf. Es versteht sich, dass zur Ausbildung der Einbuchtungen 16 (1) in den kurzen Kanten Einschnitte vorgesehen sein können, wobei die Einschnitte in Draufsicht auf den Zuschnitt 21 eine V- oder U-förmige Kontur aufweisen, so dass die Trennabschnitte 24, 29 eine von der rechteckigen Gestalt abweichende Umrisskontur aufweisen. Es versteht sich ferner, dass in den Trennabschnitten 24, 29 des Zuschnittes 21 eine Kerbe oder Verprägung vorgesehen sein kann, die parallel zu und mittig zwischen den Langkanten 25, 26 der Trennabschnitte 24, 29 verläuft und das Biegen zur Ausbildung der Faltkante 3 (1) erleichtert. Es versteht sich ebenfalls, dass der in 1 dargestellte Sensor 12 bzw. die in 1 dargestellte Funktionsschicht 14 bereits auf dem bereitgestellten Zuschnitt 21, vor dem Biegen, vorgesehen sein kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel war ein Verbindungselement 19 vorgesehen, das aus einem Metall und somit aus einem von dem Material der Ummantelung 17 abweichenden Material hergestellt war. Es versteht sich, dass das Verbindungselement 19 aus dem gleichen Material wie die Ummantelung 17 bestehen kann. Wird die Ummantelung 17 in flüssiger Form, beispielsweise als Umspritzung, aufgetragen, schmilzt die Oberfläche des Verbindungselementes 19 leicht an, so dass ein stoffschlüssiger Verbund entsteht. Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Verbindungselement 19 vollständig in dem Material der Ummantelung 17 schmilzt, wenn die Ummantelung 17 aufgetragen wird.
Bei dem in 5 dargestellten Verfahren, das zu dem in 4 dargestellten Verfahren eine abgewandelte Durchführung umfasst, ist in einem ersten Verfahrensschritt vorgesehen, dass ein bildlich nicht dargestellter Zuschnitt aus einem biegsamen Material, speziell einem Stahlblech, bereitgestellt wird. Dieser Zuschnitt umfasst eine Abfolge von untereinander zusammenhängenden trapezförmigen Segmenten, wobei zwei kurze Kanten des Trapezes im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, und die beiden langen Kanten des Trapezes einen Winkel untereinander einschließen. Einander benachbarte Trapeze stoßen entlang einer gedachten Verbindungslinie aneinander, wobei die gedachte Verbindungslinie dem Trennabschnitt des oben, anhand von 4 dargestellten Beispiels, entspricht. Im Bereich der gedachten Verbindungslinie bildet sich in einem folgenden Verfahrensschritt eine Biegekante aus.
In einem zweiten, folgenden Verfahrensschritt bei der Durchführung des abgewandelten Verfahrens wird als Zwischenprodukt ein Zwischenkörper 31 hergestellt, der durch Biegen der Segmente entlang der Trennabschnitte zwischen benachbarten Segmenten ausgebildet ist. Dieser Zwischenkörper 31 ist in 5a in einer geschnittenen Seitenansicht und in 5e in einer Ansicht entlang der Drehachse dargestellt. Die Herstellung des Zwischenkörpers 31 aus dem Zuschnitt wird weiter unten näher beschrieben. Der Zwischenkörper 31 weist in der Blickrichtung entlang dessen Längsachse (5e) eine Form auf, die annähernd einem achteckigen Stern entspricht, wobei die Ecken des Sterns von der Drehachse, die der Längsachse des Zwischenkörpers 31 entspricht, am weitesten entfernt liegen.
In einem dritten, abschließenden Verfahrensschritt bei der Durchführung des abgewandelten Verfahrens werden von der Drehachse des Zwischenkörpers am weitesten entfernte Abschnitte der einzelnen trapezförmigen Segmente durch einen Stanzprozess abgetrennt, wobei die Stanzmatrize 32 (5b) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der Mittelpunkt des kreisförmigen Querschnittes mit der Drehachse fluchtend ausgerichtet ist. Der kreisförmige Querschnitt der Stanzmatrize 32 ist so gewählt, dass die in dem zweiten Verfahrensschritt ausgebildeten Biegekanten nicht vollständig durchtrennt werden, sondern eine durchgehende Verbindung zwischen den trapezförmigen Segmenten bestehen bleibt. Die Stanzmatrize 32 stellt sicher, dass der Zwischenkörper nach dem Stanzen eine in Längsrichtung kreisförmige Kontur aufweist, so dass der fertig hergestellte Wälzkörper bei der Drehung um dessen Drehachse eine rotationssymmetrische, speziell zylindrische Hüllfläche beschreibt. Zu der Darstellung von 5a, 5b ist anzumerken, dass die zeichnerische Schnittebene B-B gemäß 5e, 5f so gelegt ist, dass einzelne Biegekanten außerhalb der Papierebene liegen, so dass in der Darstellung von 5a, 5b der Zwischenkörper 31 unterbrochen zu sein scheint.
Der Zwischenkörper 31 weist gemäß 5a, 5e ein Endsegment 33 auf, das in seinem Umriss von dem der übrigen Segmente abweicht. Durch Biegen eines ersten Trennabschnittes 34, der das Endsegment 33 von dem in 5a, 5e verdeckten zweiten Segment trennt, bildet sich im Bereich des ersten Trennabschnittes 34 eine erste Biegekante 35 aus. In der Darstellung von 5a, 5e verdeckt das Endsegment 33 das nächstfolgende zweite Segment sowie die nachfolgende zweite Biegekante zwischen dem zweiten Segment und einem dritten Segment. Für die Darstellung von 5c, d ist das erste Segment 33 vollständig und das zweite Segment fast vollständig entfernt dargestellt, so dass die zweite Biegekante 36 (5a, 5c) zwischen dem zweiten Segment 37 (5a) und dem dritten Segment 38 erkennbar ist. Das dritte Segment 38 ist mittels einer vierten Biegekante 39 mit einem vierten Segment 40 (5c) verbunden, wobei das vierte Segment 40 über eine fünfte Biegekante 41 mit folgenden Segmenten verbunden ist. An den Biegekanten werden die Segmente abwechselnd nach oben bzw. nach unten gebogen, also in entgegengesetzte Richtungen, so dass sich der Zwischenkörper 31 mit einer Längserstreckung ergibt.
5c, 5d zeigt für das dritte Segment 38 in einer perspektivisch verzerrten Darstellung die typische trapezförmige Umrissgestaltung mit zwei kurzen, annähernd parallelen Kanten und zwei langen Kanten, wobei die beiden langen Kanten untereinander einen Winkel einschließen, wobei benachbarte Trapeze der Segmente entlang der gemeinsamen langen Kante als Biegekante gebogen werden.
Einander benachbarte Biegekanten sind um einen Winkel von ca. 135° zueinander versetzt, so dass bei achtfacher Wiederholung des Biegevorgangs eine dreifach-periodische Teilstruktur des Zwischenkörpers 31 resultiert und sich die in 5c, 5e erkennbare, sternförmige Umrissgestalt mit acht Ecken für den Zwischenkörper 31 ergibt.
Der derart hergestellte Zwischenkörper 31 wird dann in die Stanzmatrize 32 eingeführt, derart, dass die überstehenden Ecken der ,Sterne' des Umrisses entfernt werden (5b, 5d, 5f). Um eine axiale Stauchung des Zwischenkörpers 31 während des Stanzens zu unterdrücken, kann der Zwischenkörper 31 versteift in die Stanzmatrize 32 eingeführt sein, wobei als Versteifung eine Beschichtung der Segmente 33, 37, 38, 40 bzw. eine Füllung zwischen den Segmenten 33, 37, 38, 40, beispielsweise durch eine leicht entfernbare Umspritzung, vorgesehen sein.
Wie oben, anhand der Erläuterungen zu 4 beschrieben, bilden nach dem Stanzen, das auch durch ein Schneiden ersetzt werden kann, die Segmente 33, 37, 38, 40 die Flächenelementes des Wälzkörpers und die Biegekanten 35, 36, 39, 41 die Faltkanten des Wälzkörpers aus. Die Füllung zwischen den Segmenten des Zwischenkörpers 31 kann nach dem Schneiden bzw. Stanzen beibehalten werden und als Ummantelung dienen, die Teil des Wälzkörpers ist.
6 zeigt in dem Teilbild 6a die Stanzmatrize 32 mit dem Zwischenkörper 31, wobei die Schnittlinie C-C so gelegt ist, dass der Blick senkrecht auf das trapezförmige dritte Segment 38 erkennbar ist. Das dritte Segment 38 ist mit der teilweise geschnitten dargestellten zweiten Biegekante 36 an dem nicht dargestellten zwei Segment sowie mit der dritten Biegekante 39 mit dem vierten Segment 40 verbunden. Es ist erkennbar, dass das vierte Segment 40 bezüglich des dritten Segmentes 38 und entsprecht die zweite Biegekante 36 bezüglich der dritten Biegekante 39 räumlich verdreht sind, wobei der Winkel ca. 135° beträgt.
Das in Draufsicht erkennbare dritte Segment 38 weist einen trapezförmigen Umriss auf mit zwei parallelen kurzen Kanten und zwei langen Kanten, die untereinander einen Winkel einschließen. Die Biegekanten 36, 39 zu den benachbarten Segmenten sind dabei jeweils an den langen Kanten des trapezförmigen Umrisses angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: erstes Flächenelement
2: zweites Flächenelement
3: Faltkante
4: Umlaufkante des ersten Flächenelementes
5: Umlaufkante des zweiten Flächenelementes
6: Drehachse
7: erste Untereinheit
8: erstes Endflächenelement
9: zweites Endflächenelement
10: Winkel zwischen Flächenelementen 1, 2
11: erste Teilfläche des ersten Flächenelementes 1
12: Sensor
13: erste Teilfläche des zweiten Flächenelementes 2
14: Funktionsschicht
15: weitere Faltkante
16: Einbuchtung
17: Kunststoffummantelung
18: magnetischer Partikel
19: Verbindungselement
20: Mantelfläche des Verbindungselementes 19
21: Zuschnitt
22: erstes Kreissegment
23: zweites Kreissegment
24: Trennabschnitt
25: Langkante des Trennabschnittes
26: Langkante des Trennabschnittes
27: End-Kreissegment
28: End-Kreissegment
29: zweiter Trennabschnitt
30: drittes Kreissegment
31: Zwischenkörper
32: Stanzmatrize
33: Endsegment
34: erster Trennabschnitt
35: erste Biegekante
36: zweite Biegekante
37: zweites Segment
38: drittes Segment
39: vierte Biegekante
40: viertes Segment
41: fünfte Biegekante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004026246 A1 [0004]
JP 09088984 AA [0020]
JP 2007138991 AA [0020]

Claims

Wälzkörper, umfassend ein Korpus mit mindestens zwei Flächenelementen (1, 2), wobei jedes der Flächenelemente (1, 2) eine Umlaufkante (4, 5) mit einer Kontaktfläche aufweist, und wobei die mindestens zwei Flächenelemente (1, 2) entlang einer Faltkante (3; 15) aneinander angrenzen.
Wälzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement, insbesondere ein Sensor (12), auf einem Flächenelement (1) angeordnet ist.
Wälzkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) Daten drahtlos übermittelt.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsschicht (14), insbesondere eine Funktionsschicht mit elektrostatischen, oleophilen, hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften, auf dem Flächenelement (2) angeordnet ist.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ummantelung (17), insbesondere eine Kunststoffummantelung, ausgebildet ist, die mindestens ein Flächenelement (1, 2) mindestens abschnittsweise bedeckt.
Wälzkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (17), insbesondere die Kunststoffummantelung, im wesentlichen bündig mit den Kontaktflächen abschließt.
Wälzkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Elastomer, insbesondere einen Schaumstoff, umfasst.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper ein Verbindungselement (19) umfasst, das zwei Flächenelemente (1, 2; 8, 9) miteinander verbindet.
Wälzkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement unter einem Winkel zu der Drehachse des Wälzkörpers ausgerichtet ist.
Wälzkörper nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19) die beiden in Richtung der Drehachse (6) äußeren Flächenelemente (8, 9) des mindestens zwei Flächenelemente (8, 9) umfassenden Wälzkörpers im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse (6) des Wälzkörpers ausgerichtet hält.
Wälzkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement eine strukturierte Oberfläche, insbesondere eine aufgeraute Oberfläche oder eine Oberfläche mit einer umlaufenden Rille, aufweist.
Rollkörper für ein Wälzlager, umfassend ein Korpus mit einer Mantelfläche und einer Ausnehmung an einer Stirnfläche, insbesondere mit einem hohlzylindrischen Korpus, wobei in der Ausnehmung bzw. in dem hohlzylindrischen Korpus ein Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.
Wälzlager, umfassend mindestens einen Wälzkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörpers, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Zuschnittes (21) aus einem biegsamen Material, insbesondere aus einem Blech, speziell einem Stahlblech, oder einem Kunststoff, wobei der Zuschnitt (21) abwechselnd Kreissegmente (22, 23) umfasst, die durch einen Trennabschnitt (24) getrennt sind, und Biegen eines ersten Trennabschnittes (24), der ein erstes Kreissegment (21) von einem zweiten Kreissegment (22) trennt, in eine erste Richtung, und eines auf den ersten Trennabschnitt (24) folgenden zweiten Trennabschnittes (29), der das zweite Kreissegment (22) von einem dritten Kreissegment (30) trennt, in eine entgegengesetzte Richtung, so dass sich bei dem Biegen Faltkanten in den Trennabschnitten (24, 29) ausbilden.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörpers, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Zuschnittes aus einem biegsamen Material, insbesondere aus einem Blech, speziell aus einem Stahlblech, oder aus einem Kunststoff, wobei der Zuschnitt eine Abfolge von untereinander zusammenhängenden eckigen, insbesondere trapezförmigen Segmenten umfasst, wobei die Segmente durch Trennabschnitte getrennt sind, und Biegen eines ersten Trennabschnittes (34), der ein erstes Segment (33) von einem zweiten Segment (37) trennt, in eine erste Richtung, und eines zweiten, auf den ersten Trennabschnitt (34) folgenden zweiten Trennabschnittes, der das zweite Segment (37) von einem dritten Segment (38) trennt, in eine entgegengesetzte Richtung, so dass sich bei dem Biegen Biegekanten (35, 36, 39) in den Trennabschnitten ausbilden, und Abtrennen der von der Drehachse am weitesten entfernten Abschnitte der Segmente durch einen Schneid- oder Stanzprozess.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte gebogene Biegekanten einen Winkel von ca. 135° einschließen, dass die Segmente einen trapezförmigen Umriss aufweisen, wobei die Faltkanten entlang der nicht-parallelen Kanten der Trapeze ausgebildet werden.