DE102011075048A1

DE102011075048A1 - Verfahren zur Herstellung eines Segmentes eines Lagerrings

Info

Publication number: DE102011075048A1
Application number: DE201110075048
Authority: DE
Inventors: Sven Claus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Segmentes eines in Umfangsrichtung geteilten Lagerrings eines Lagers, insbesondere eines in Umfangsrichtung geteilten Wälz- oder Gleitlagers, wobei das Segment als Verbund aus einem Funktionsringsegment (1), das die Laufbahn des Wälzlagers bzw. die Gleitfläche des Gleitlagers aufweist, und einem Trägerringsegment ausgebildet ist, wobei das Trägerringsegment durch einen ausgehärteten, faserverstärkten Kunststoff auf Harzbasis gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Anordnen des Funktionsringsegmentes (1) an einer Aufnahme (2), Umwickeln des Funktionsringsegmentes (1) mit den harzgetränkten Fasern, und Aushärtenlassen des Verbundes aus dem Funktionsringsegment (1) und dem harzgetränkten Faserverbund. Das Verfahren löst erfindungsgemäß die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines als Verbund aus einem Funktionsringsegment und einem Trägerringsegment ausgebildeten Segment eines Lagerrings anzugeben, das insbesondere zur kostengünstigen Herstellung großer Segmente geeignet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 4 zur Herstellung eines Segmentes eines in Umfangsrichtung geteilten Lagerrings eines Lagers, wobei das Segment als Verbund aus einem Funktionsringsegment und einem Trägerringsegment ausgebildet ist, und wobei das Trägerringsegment durch einen ausgehärteten, faserverstärkten Kunststoff auf Harzbasis gebildet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein nach diesen Verfahren hergestelltes Segment eines Lagerrings.
Aus dem Stand der Technik ist grundsätzlich bekannt, Lagerringe für Wälzlager oder Gleitlager, insbesondere Lagerringe mit einem großen Durchmesser von einem Meter und mehr, durch Segmente auszubilden, die aneinander gefügt sind, so dass ein in Umfangsrichtung geteilter Lagerring entsteht.
DE 10 2008 024 055 A1 beschreibt ein Segment eines in Umfangsrichtung geteilten Lagerrings für ein Wälzlager oder für ein Gleitlager, wobei das Segment als Verbund aus einem Funktionsringsegment und einem Trägerringsegment ausgebildet ist. Das Funktionsringsegment ist beispielsweise aus einer bruchzähen Keramik hergestellt, in die die Laufbahn des Wälzlagers bzw. die Gleitfläche des Gleitlagers eingearbeitet ist. Das Trägerringsegment ist aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Offen bleibt, wie Segmente für Lagerringe mit einem großen Durchmesser, beispielsweise einem Durchmesser von mehr als ca. einem Meter, einfach und kostengünstig hergestellt werden können.
DE 10 2008 045 380 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers, das mit einer Ummantelung aus einem erhärteten, faserverstärkten Kunstharz versehen ist, wobei der Innenring des Wälzlagers auf eine Welle montiert wird und der kreisringförmige Außenring des Wälzlagers mit den harzgetränkten Fasern umwickelt wird, und wobei, nach dem Aushärten des Harzes, das Wälzlager insgesamt von der Welle abgenommen wird. Ein derartiges Verfahren ist zur Herstellung eines Außenrings mit großem Durchmesser sehr aufwendig. Auch bleibt offen, wie ein Innenring, der als Verbund aus einen Funktionsring, beispielsweise aus einer bruchzähen Keramik oder einem Wälzlagerstahl, mit einem Trägerring aus einem faserverstärkten ausgehärteten Harz gebildet sein soll, herzustellen ist.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines als Verbund aus einem Funktionsringsegment und einem Trägerringsegment ausgebildeten Segment eines Lagerrings anzugeben, das insbesondere zur kostengünstigen Herstellung großer Segmente geeignet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere für die Herstellung von Segmenten für Außenringe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, das die Schritte Anordnen des Funktionsringsegmentes an einer Aufnahme, Umwickeln des Funktionsringsegmentes mit den harzgetränkten Fasern, und Aushärtenlassen des Verbundes aus dem Funktionsringsegmentes und dem harzgetränkten Faserverbund, umfasst, und insbesondere für die Herstellung von Innenringen durch ein Verfahren nach Anspruch 4, das die Schritte Anordnen des Funktionsringsegmentes an einer Aufnahme, Aufpressen der harzgetränkten Fasern auf das Funktionsringsegment, und Aushärtenlassen des Verbundes aus dem Funktionsringsegment und dem harzgetränkten Faserverbund umfasst.
Die Aufnahme kann für beide Verfahren geringere Abmessungen aufweisen als der Durchmesser des Lagerrings, für den das Segment bestimmt ist, so dass sich die Segmente platzsparend und kostengünstig sowie schnell herstellen lassen. Die Größe der Aufnahme wird dabei durch die Abmessung des Segmentes bestimmt, nicht durch den Durchmesser des Lagerrings, für den das Segment vorgesehen ist.
Ist die Aufnahme als Dorn ausgebildet, an dessen Fläche das Funktionsringsegment angeordnet ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Funktionsringsegment eine Krümmungsradius aufweist, der größer ist als die Abmessung der als Dorn ausgebildeten Aufnahme. Der Krümmungsradius des Funktionsringsegmentes kann nur wenig größer als die Abmessung des Dorns sein, oder wesentlich größer als die Abmessung des Dorns. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Dorn einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und die abschnittsweise kreisbogenförmigen Funktionsringsegmente an die zylindrische Fläche des Dorns angelegt werden. Soll der Lagerring einen besonders großen Durchmesser von mehr als ca. einem Meter aufweisen, kann vorgesehen sein, dass der Dorn einen Querschnitt aufweist, der von der Kreisform abweicht und durch kreisbogenförmige Abschnitte begrenzt wird, an denen sich die Funktionsringsegmente abstützen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere an einer einzigen Aufnahme angeordnete Funktionsringsegmente gleichzeitig mit den harzgetränkten Fasern umwickelt werden.
Ist ein Aufpressen der harzgetränkten Fasern auf das Funktionsringsegment vorgesehen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die harzgetränkten Fasern als harzgetränktes Gewebe auf das Funktionsringsegment aufgepresst werden. Speziell kann vorgesehen sein, dass das harzgetränkte Gewebe als vorgefertigte Matte bereitgestellt wird, die vor dem Aufpressen unter Druck und bei erhöhter Temperatur mit dem Harz getränkt ist.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht bei einer ersten beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht bei einer gegenüber 1 abgewandelten beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht bei einer gegenüber 1 und 2 abgewandelten, beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
4 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht bei einer zweiten beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt einen Verfahrensschritt bei der gleichzeitigen Herstellung von vier Segmenten eines Lagerrings eines Wälzlagers, wobei das jeweilige Segment des Lagerrings einen Verbund aus einem Funktionsringsegment und einem Trägerringsegment umfasst.
In 1 sind vier gleichartige Funktionsringsegmente dargestellt, deren eines mit dem Bezugszeichen ‚1’ ausgewiesen ist. Das Funktionsringsegment 1 wird als keramischer Zuschnitt bereitgestellt, der sich annähernd über einen Viertelkreis erstreckt und in dessen Innenfläche eine Laufbahn für die Wälzkörper eingebracht ist. Das Funktionsringsegment 1 sowie die drei übrigen gleichartigen Funktionsringsegmente sind an einer Aufnahme 2 angeordnet, die als vollzylindrischer Dorn ausgebildet ist, an dessen Mantelfläche die die Laufbahn aufweisende Seite des Funktionsringsegmentes 1 anliegt.
Die von der Aufnahme 2 fort weisenden Flächen der vier Funktionsringsegmente 1 werden in einem folgenden Schritt mit einer harzgetränkten Faser umwickelt, aus der nach einem Aushärten des Harzes ein Rohteil entsteht, bei dem die ausgehärtete Faser einen Verbund mit den Funktionsringsegmenten 1 ausbildet und erst einmal sämtliche Funktionsringsegmente 1 umgibt. In einem abschließenden Schritt wird der ausgehärtete, faserverstärkte Kunststoff, nämlich das die Fasern enthaltende, ausgehärtete Harz, entlang der vier Schnittlinien 4 aufgetrennt, so dass ein Verschnitt mit Schnittkanten 5 im Bereich des ausgehärteten Harzes gebildet wird, wobei die Schnittkanten 5 bündig mit der Begrenzungskante 6 des jeweiligen Funktionsringsegmentes 1 abschließt. Der an dem Funktionsringsegment 1 haftende, zugeschnittene Abschnitt des faserverstärkten, ausgehärteten Harzes bildet dann das Trägerringsegment 7, das mit dem Funktionsringsegment 1 verbunden ist. Insgesamt lassen sich in einem Arbeitsgang vier Segmente herstellen, deren jedes als ein Verbund aus dem Funktionsringsegment 1 und dem Trägerringsegment 7 ausgebildet ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wies das kreisbogenförmige Funktionsringsegment 1 einen Krümmungsradius auf, der nur wenig größer war als der Querschnittsradius des Dorns 2.
Die beiden in 2 und 3 dargestellten, abgewandelten Durchführungen des Verfahrens betreffen jeweils die Herstellung von Segmenten, deren Krümmungsradius größer ist als die Abmessung der jeweiligen Aufnahme. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder in ihrer Wirkung vergleichbare technischen Merkmale.
2 zeigt die Herstellung von vier Segmenten eines Lagerrings eines Wälzlagers, wobei ein kreisbogenförmiges Funktionsringsegment 1 an einen als Dorn ausgebildete Aufnahme 2 angeordnet ist, wobei der Krümmungsradius des Funktionsringsegmentes 1 ca. 5 Meter beträgt. Die Aufnahme 2 weist Abmessungen von deutlich weniger als 1 Meter auf und zeigt einen im wesentlichen linsenförmigen Querschnitt, der auch elliptisch sein kann. Die vier an dem Dorn 2 anliegenden Funktionsringsegmente 1 werden gleichzeitig mit der harzgetränkten Faser umwickelt, die, nach dem Aushärten, in vier gleiche Teile aufgetrennt wird, so dass, nach Beseitigen eines Verschnittes, vier Segmente hergestellt sind, deren jedes aus einem Verbund aus dem Funktionsringsegment 1 sowie dem Trägerringsegment 7 besteht.
3 zeigt die Herstellung von vier Segmenten eines Lagerrings, wobei der Krümmungsradius der Segmente sehr groß ist gegen die Abmessungen der Aufnahme 2, die als Dorn ausgebildet ist, wobei der Dorn einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt mit gekrümmten Kanten aufweist, und wobei an jede der Kanten ein Funktionsringsegment 1 angelegt ist. Das Trägerringsegment wird wiederum durch eine alle vier Funktionsringsegmente 1 umgebende ausgehärtete Lage aus harzgetränkten Fasern gebildet, die entlang der Schnittlinien 4 zugeschnitten werden.
Bei den in 1 bis 3 dargestellten beispielhaften Durchführungen des Verfahrens war jeweils die Herstellung eines Segmentes eines Außenrings des Lagers, speziell des Wälzlagers, vorgesehen.
4 zeigt eine beispielhafte Durchführung der Herstellung eines Segmentes eines Innenrings eines Lagers, beispielsweise eines Wälzlagers, bei dem ein Funktionsringsegment 1, nämlich ein gekrümmtes, kreisbogenförmiges keramisches Formteil, in das die Laufbahn der Wälzkörper eingebracht worden ist, mit der die Laufbahn bzw. die Funktionsfläche aufweisenden Seite an eine Aufnahme 2’ angelegt ist.
Die Aufnahme 2’ ist als Vertiefung in einem Gesenk ausgebildet, wobei der Boden der Vertiefung im wesentlichen komplementär zu der Form des Funktionsringsegmentes 1 ausgebildet ist, so dass das Funktionsringsegment 1 in der Aufnahme 2’ im wesentlichen formschlüssig anliegt. In einem folgenden Verfahrensschritt werden harzgetränkte Fasern auf die von dem Boden fort weisende Seite des Funktionsringsegmentes 1 aufgepresst; hierzu sind die harzgetränkten Fasern als harzgetränktes, im wesentlichen flächiges Gewebe 11 aus dem Material der Fasern auf dem Funktionsringsegment 1, zu einer Unterseite eines Stempels 8 hin gerichtet angeordnet, wobei die Unterseite des Stempels 8 eine zu dem Funktionsringsegment 1 komplementäre Form aufweist und insbesondere Auskragungen 9 aufweist, die formschlüssig an die beiden Endkanten 10 des Funktionsringsegmentes 1 anliegen.
Das harzgetränkte Gewebe 11 wird durch Herunterfahren des Stempels 8 durch dessen Unterseite auf dem Funktionsringsegment 1 fest gepresst. Nach einem Aushärtenlassen des Harzes ist das Gewebe 11 mit dem Funktionsringsegment 1 fest verbunden und bildet das Trägerringsegment 7 aus, das mit dem Funktionsringsegment 1 einen festen Verbund bildet.
Es versteht sich, dass in dem Gesenk mehrere Aufnahmen vorgesehen sein können, die jeweils als Vertiefung in dem Gesenk ausgebildet sind, so dass bei einem Herunterfahren des Stempels 8 gleichzeitig mehrere Segmente des Lagerrings hergestellt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Funktionsringsegment
2: Aufnahme
3: Rohteil
4: Schnittlinie
5: Schnittkante
6: Begrenzungskante
7: Trägerringsegment
8: Stempel
9: Auskragung
10: Endkante
11: Gewebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008024055 A1 [0003]
DE 102008045380 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Segmentes eines in Umfangsrichtung geteilten Lagerrings eines Lagers, insbesondere eines in Umfangsrichtung geteilten Wälz- oder Gleitlagers, wobei das Segment als Verbund aus einem Funktionsringsegment (1), das die Laufbahn des Wälzlagers bzw. die Gleitfläche des Gleitlagers aufweist, und einem Trägerringsegment ausgebildet ist, wobei das Trägerringsegment durch einen ausgehärteten, faserverstärkten Kunststoff auf Harzbasis gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Anordnen des Funktionsringsegmentes (1) an einer Aufnahme (2), Umwickeln des Funktionsringsegmentes (1) mit den harzgetränkten Fasern, und Aushärtenlassen des Verbundes aus dem Funktionsringsegment (1) und dem harzgetränkten Faserverbund.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsringsegment (1) eine Krümmungsradius aufweist, der größer ist als die Abmessung der als Dorn ausgebildeten Aufnahme (2).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere an einer einzigen Aufnahme angeordnete Funktionsringsegmente (1) gleichzeitig mit den harzgetränkten Fasern umwickelt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Segmentes eines in Umfangsrichtung geteilten Lagerrings eines Lagers, insbesondere eines in Umfangsrichtung geteilten Wälz- oder Gleitlagers, wobei das Segment als Verbund aus einem Funktionsringsegment, das die Laufbahn des Wälzlagers bzw. die Gleitfläche des Gleitlagers aufweist, und einem Trägerringsegment ausgebildet ist, wobei das Trägerringsegment durch einen ausgehärteten, faserverstärkten Kunststoff auf Harzbasis gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Anordnen des Funktionsringsegmentes (1) an einer Aufnahme (2’), Aufpressen der harzgetränkten Fasern auf das Funktionsringsegment (1), und Aushärtenlassen des Verbundes aus dem Funktionsringsegment (1) und dem harzgetränkten Faserverbund.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die harzgetränkten Fasern als harzgetränktes Gewebe auf das Funktionsringsegment (1) aufgepresst werden.
Segment eines in Umfangsrichtung geteilten Lagerrings eines Lagers, insbesondere eines Gleit- oder Wälzlagers, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5.
Segment nach Anspruch 6, wobei das Funktionsringsegment (1) aus Keramik besteht.
Segment nach Anspruch 6, wobei das Funktionsringsegment aus einem überrollfesten Stahl, insbesondere einem Wälzlagerstahl, besteht.