DE102012218617A1 - Cage for a rolling bearing and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Wälzlager, wobei der Käfig ein Korpus aus einer ausgehärteten, faserverstärkten Harzmatrix aufweist, wobei in dem Korpus Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind, umfassend den Schritt: Umwickeln eines Wickeldorns (1) mit den harzbenetzten Fasern (2). Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einer ausgehärteten, faserverstärkten Harzmatrix gebildeten Käfigs anzugeben, wobei der Käfig für hohe Drehzahlen besser geeignet ist, wird erfindungsgemäß für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass an dem Wickeldorn (1) an der Stelle der Taschen Platzhalter (4, 4’) angeordnet sind, und dass die Fasern (2) an dem Platzhaltern (4, 4’) vorbei geführt werden.The invention relates to a method for producing a cage for a rolling bearing, wherein the cage has a body of a cured, fiber-reinforced resin matrix, wherein in the body pockets for receiving rolling elements are formed, comprising the step: winding a winding mandrel (1) with the resin-wetted fibers (2). The object to provide a method for producing a cage formed from a cured, fiber-reinforced resin matrix, wherein the cage is more suitable for high speeds, according to the invention for the above-mentioned method is achieved in that on the winding mandrel (1) at the location of the pockets Placeholder (4, 4 ') are arranged, and that the fibers (2) on the placeholders (4, 4') are passed over.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Herstellung eines Käfigs für ein Wälzlager, wobei der Käfig in Taschen die Wälzkörper des Wälzlagers führt, und einen verfahrensgemäß hergestellten Käfig nach Anspruch 5. The invention relates to a method according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik sind Käfige bekannt, die aus einer ausgehärteten Matrix eines faser- oder gewebeverstärkten Harzes, insbesondere eines faser- oder gewebeverstärkten Epoxid- oder Phenolharzes, hergestellt sind. Derartige sogenannte Hartgewebekäfige sind insbesondere für schnelldrehende Spindellager bekannt und als Kugellagerkäfige ausgebildet, wobei höhere Temperaturen auftreten können, die zu einem Ansengen der Kontaktfläche des Wälzkörpers zu der auf den Wälzkörper weisenden Innenwandung der Taschen führen können. Ein Ansengen kann auch an einer Kontaktfläche zwischen dem Käfig und einem Lagerringbord auftretren. In Umfangsrichtung des Käfigs wirken hohe Kräfte, so dass insbesondere im Bereich der engsten Stelle von Stegen, die in Umfangsrichtung benachbarte Taschen des Käfigs trennen, Stegbrüche auftreten können. Cages are known from the prior art, which are made of a cured matrix of a fiber or fabric reinforced resin, in particular a fiber or fabric reinforced epoxy or phenolic resin. Such so-called hard tissue cages are known in particular for high-speed spindle bearings and designed as ball bearing cages, wherein higher temperatures can occur, which can lead to Ansengen the contact surface of the rolling element to the rolling body facing inner wall of the pockets. An Ansengen can also occur on a contact surface between the cage and a bearing ring board. High forces act in the circumferential direction of the cage, so that web breaks may occur, in particular in the area of the narrowest point of webs which separate adjacent pockets of the cage in the circumferential direction.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einer ausgehärteten, faserverstärkten Harzmatrix gebildeten Käfigs anzugeben, wobei der Käfig für hohe Drehzahlen besser geeignet ist. It is the object of the invention to provide a method for producing a cage formed from a cured, fiber-reinforced resin matrix, wherein the cage is more suitable for high speeds.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass an dem Wickeldorn an der Stelle der Taschen Platzhalter angeordnet sind, und dass die Fasern an dem Platzhaltern vorbei geführt werden.This object is achieved according to the invention for the aforementioned method in that placeholders are arranged on the winding mandrel at the location of the pockets, and that the fibers are guided past the placeholders.
Die noch nicht ausgehärtete Matrix, insbesondere aus einem Epoxidharz oder einem Phenolharz, mit den Fasern ist noch fließfähig und legt sich um die Wandungen der Platzhalter eng an. Nach dem Aushärten des Harzes werden die Platzhalter entfernt und das Halbzeug von dem Wickeldorn abgenommen, wobei in dem Halbzeug bereits Taschen eingefügt sind, ohne dass ein wesentlicher spanender Materialabtrag und insbesondere ohne dass ein Auftrennen der Fasern erforderlich ist. Nach dem Entfernen kann ein Grat an den Rändern der Taschen vorhanden sein, wobei der Grat beispielsweise mittels Gleitschleifen entfernt werden kann, so dass das Gleitschleifen der einzige spanende Materialabtrag ist. Der verfahrensgemäß hergestellte Käfig weist daher keine Schwächung des Materials im Bereich der Stege zwischen benachbarten Taschen auf. The not yet cured matrix, in particular of an epoxy resin or a phenolic resin, with the fibers is still flowable and fits tightly around the walls of the placeholder. After curing of the resin, the placeholders are removed and the semi-finished product removed from the winding mandrel, wherein pockets are already inserted in the semifinished product, without substantial material removal of the material being required, and in particular without separation of the fibers. After removal, a burr may be present at the edges of the pockets, wherein the burr may be removed, for example by means of vibratory grinding, so that the finishing grinding is the only material removal by machining. The cage produced according to the method therefore has no weakening of the material in the region of the webs between adjacent pockets.
Die Abmessungen der Platzhalter sind so bemessen, dass sie in dem von dem harzgetränkten Verbund umwickelten Abschnitt der Abmessung, insbesondere dem Durchmesser eines kugelförmigen Wälzkörpers, zuzüglich eines vorzusehenden Spiels entsprechen. The dimensions of the placeholders are dimensioned to correspond in the section of the dimension wrapped by the resin-impregnated composite, in particular the diameter of a spherical rolling element, plus a play to be provided.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Platzhalter an dem Wickeldorn lösbar, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung oder einer Steckverbindung, befestigt sind.It is preferably provided that the placeholders are detachably fastened to the mandrel, for example by means of a screw connection or a plug connection.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Käfig zur Aufnahme von insbesondere kugelförmigen Wälzkörpern ausgelegt ist, und dass eine Erstreckung einer Tasche in Umfangsrichtung des Käfigs größer ist als eine Erstreckung der Tasche senkrecht zu der Umfangsrichtung. Die Platzhalter weisen dabei einen ovalen oder elliptischen Umriss auf und sind so angeordnet, dass sich die jeweils lange Achse in Umfangsrichtung erstreckt. Auf diese Weise werden mögliche Schäden an dem Käfig durch den Kugelvorlauf oder den Kugelnachlauf bei hohen Drehzahlen reduziert. Der Käfig kann auch zur Aufnahme von rollenförmigen Wälzkörpern vorgesehen sein, wozu die Platzhalter einen elliptischen oder rechteckigen Umriss aufweisen, wobei zur Reduzierung des Rollenvorlaufs und des Rollennachlaufs die Erstreckung des Platzhalters in Unmfangsrichtung größer ist als senkrecht zu der Umfangsrichtung. Preferably, it is provided that the cage is designed to receive in particular spherical rolling elements, and that an extension of a pocket in the circumferential direction of the cage is greater than an extension of the pocket perpendicular to the circumferential direction. The placeholders have an oval or elliptical outline and are arranged so that the respective long axis extends in the circumferential direction. In this way, possible damage to the cage are reduced by the ball lead or the ball tracking at high speeds. The cage may also be provided for receiving roller-shaped rolling elements, including the placeholder an elliptical or rectangular Outline, wherein the extension of the Platzhalters in the Unmfangsrichtung is greater than perpendicular to the circumferential direction to reduce the Rollenvorlaufs and the role afterrun.
Die Erfindung betrifft weiter einen Käfig, der ein Korpus aus einer ausgehärteten, faserverstärkten Harzmatrix aufweist, wobei in dem Korpus Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind, und wobei der Käfig gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. The invention further relates to a cage having a body of a cured, fiber-reinforced resin matrix, wherein in the body pockets for receiving rolling elements are formed, and wherein the cage is produced according to the inventive method.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Further advantages and features of the invention will become apparent from the dependent claims and from the description of an embodiment.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. The invention will be described and explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Detaillierte Beschreibung der Figuren Detailed description of the figures
Bei dem Umwickeln des im wesentlichen zylindrischen Wickeldorns
Für die Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei dem Schritt des Umwickelns des Wickeldorns
Die Fasern
Nach dem Aushärtenlassen der im wesentlichen noch fließfähigen Matrix aus dem Harz mit den diese verstärkenden Fasern
Ein Durchmesser
Bei dem vorstehend näher beschriebenen Ausführungsbeispiel war vorgesehen, dass der Harzmatrix nicht weiter dargestellte Zusatzstoffe, insbesondere Fasern oder Partikel eines Festschmierstoffs, zugesetzt sind. Als Fasern oder Partikel kommen beispielsweise Kohlefasern, Glasfasern oder Aramidfasern bzw. natürliche Fasern wie Baumwolle in Betracht. In the embodiment described in more detail above, it was provided that the additives, in particular fibers or particles of a solid lubricant are added. As fibers or particles, for example, carbon fibers, glass fibers or aramid fibers or natural fibers such as cotton into consideration.
In einer Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass der hergestellte Käfig zur Aufnahme von kugelförmigen Wälzkörpern ausgelegt ist, und dass eine Erstreckung einer Tasche in Umfangsrichtung des Käfigs größer ist als eine Erstreckung der Tasche senkrecht zu der Umfangsrichtung, um einem Vorlauf bzw. einem Nachlauf einiger der Wälzkörper bei schneller Drehung des Käfigs zu ermöglichen. In diesem Fall weisen die bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel drehsymmetrischen Platzhalter
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die Taschen zur Aufnahme von kugelförmigen Wälzkörpern vorgesehen, so dass die Platzhalter
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die Fasern
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wickeldorn mandrel
- 22
- Faser fiber
- 33
- Zylinderachse cylinder axis
- 4, 4’4, 4 '
- Platzhalter placeholder
- 55
- lösbare Verbindung Detachable connection
- 66
- axiale Abmessung axial dimension
- 77
-
Durchmesser des Platzhalters
4 ,4’ Diameter of theplaceholder 4 .4 '
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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