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Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Wälzlager und ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers mit einem porösen Körper.
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Wälzlager werden in vielen Bereichen der Technik zur Führung und Lagerung von sich zueinander drehenden Bauteilen und Baugruppen genutzt. Hierbei sind die Anforderungen an die betreffenden Wälzlager vielfältiger Natur. Neben einer ausreichenden mechanischen Stabilität sollen diese insbesondere auch ein möglichst geringes Gewicht, eine lange Lebensdauer und möglichst geringe Verluste aufweisen. Darüber hinaus sind bei Lagerungen, beispielsweise im Bereich von Radlagerungen, die Themen Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Reibungsoptimierung von besonderem Interesse.
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Für Nutzfahrzeuge stehen hierbei Gewichts-, Verbrauchs- und Emissionsreduzierungen ebenso wie eine mögliche Reduzierung der Herstellungskosten in einem besonderen Entwicklungsfokus. So sind konventionelle Radlagerungseinheiten für Nutzfahrzeuge in der Regel als zweireihige Kegelrollenlager in O-Anordnung ausgeführt, die meist mit einem Kunststoff- oder einem Stahlblechkäfig ausgerüstet sind. Sie weisen eine auf Fett basierte Lebensdauerschmierung (engl.: For-Life-Schmierung) mit mehreren integrierten, komplexen Dichtungslösungen auf. Die Radlagerungseinheiten sind hierbei häufig im Bereich der Innenringe mehrteilig ausgeführt, wobei die beiden Innenringe dann üblicherweise durch eine Klammerhülse zusammengehalten werden.
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Aber auch in anderen Bereichen der Technik werden ähnliche Herausforderungen an Wälzlager und komplexere Lagereinheiten gestellt. Auch hier ist neben der eigentlichen Lagerung oder Führung der betreffenden, sich zueinander drehenden Baugruppen oder Bauteile eine möglichst reibungseffiziente und gegebenenfalls gegen Schmiermittelaustritt und/oder Schmutz-, Partikel- oder Feuchtigkeitseintrag geschützte Ausführung gefragt. Hierbei sollen diese möglichst einfach und damit kosteneffizient herstellbar sein.
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Die
EP 1 832 766 A2 bezieht sich auf ein Verfahren zur Schmierung von drehmomentübertragenden Bauteilen. Die
DE 197 43 041 B4 bezieht sich auf die Verwendung eines Schmieröls für Wälzlager in einer mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnung. Die
GB 478,825 A bezieht sich auf Verbesserungen in oder bezüglich Kugel- und Rollenlager, während sich die
US 3,529,875 A auf einen verstärkten Schmierungskäfig für ein Kugellager bezieht. Die
DE 10 2007 044 014 A1 bezieht sich auf einen Käfig zur Aufnahme einer Anzahl von Wälzkörpern eines Wälzlagers sowie auf ein Verfahren zur Schmierung eines Wälzlagers. Die
DE 28 54 298 A1 bezieht sich auf ein Lager einer umlaufenden Welle mit einem Schmierstoffkreislauf, während sich die
US 2010/0027929 A1 auf ein Schmiersystem ein Lager unter Verwendung dieses Schmiersystems, eine universelle Kupplung unter Verwendung dieses Systems und ein Verfahren zur Herstellung derselben beziehen. Die
DE 10 2007 044 127 A1 bezieht sich auf einen Käfig für ein Wälzlager, die
US 5,399,026 A auf ein Lager mit einem Schmierungsring zum Bereitstellen einer ergänzenden Schmierung und die
JP 2008 215418 A auf ein Axiallager für ein Schienenfahrzeug.
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Es besteht daher ein Bedarf daran, ein Wälzlager zu schaffen, welches eine einfachere Herstellung ermöglicht. Ebenso besteht ein Bedarf daran, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Wälzlagers zu schaffen.
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Diesem Bedarf tragen ein Wälzlager gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers gemäß Patentanspruch 8 Rechnung.
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Ein Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Innenring, einen Außenring und eine Mehrzahl von zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Wälzkörpern, wobei in einem Innenraum des Wälzlagers zwischen dem Innenring, dem Außenring und der Mehrzahl von Wälzkörpern ein poröser Körper angeordnet ist, der ausgebildet ist, um im Betrieb des Wälzlagers bei seiner Drehung die Mehrzahl der Wälzkörper zu führen.
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Einem Ausführungsbeispiel liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass eine einfache Herstellung eines Wälzlagers dadurch erzielt werden kann, indem eine Komponente des Wälzlagers mehrere Funktionen übernimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers wird so in einem Innenraum des Wälzlagers, der zwischen dem Innenring, dem Außenring und der Mehrzahl von Wälzkörpern gebildet ist, ein poröser Körper angeordnet, der ausgebildet ist, um im Betrieb des Wälzlagers bei seiner Drehung die Mehrzahl der Wälzkörper zu führen. Anders ausgedrückt wird ein poröser Körper vorgesehen, der die Funktion eines Wälzlagerkäfigs wahrnimmt. Gleichzeitig kann der poröse Körper auch zur Aufnahme eines Schmiermittels zur Schmierung der Mehrzahl von Wälzkörpern sowie als Dichtung dienen.
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Durch den Einsatz eines solchen porösen Körpers bei einem Ausführungsbeispiel kann so eine beispielsweise vergleichsweise einfach herstellbare Struktur verwendet werden, um mehrere Aufgaben von Komponenten eines Wälzlagers zu übernehmen. Insbesondere können so gegebenenfalls die zuvor genannten komplexen Bauteile, also etwa aufwendige Dichtungen oder Wälzlagerkäfige oder Schmiermittelspeicher eingespart oder gegen einfachere Varianten austauschbar sein.
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Bei einem Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der poröse Körper derart ausgebildet sein, dass dieser während des Betriebs des Wälzlagers bei seiner Drehung die Wälzkörper der Mehrzahl von Wälzkörpern entlang einer Umlaufrichtung der Wälzkörper trennt. Anders ausgedrückt kann bei einem Ausführungsbeispiel der poröse Körper nicht nur eine Führung entlang der axialen Richtung des Wälzlagers durchführen, sondern ebenso eine Führung und Beabstandung der Wälzkörper entlang der Umfangsrichtung ermöglichen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers können so die Wälzkörper der Mehrzahl von Wälzkörpern jeweils mit einer Lauffläche des Innenrings und des Außenrings unmittelbar in Kontakt stehen, ansonsten im Wesentlichen von dem porösen Körper vollständig umschlossen sein. Hierbei kann es ratsam sein, bei einem solchen Ausführungsbeispiel einen Spalt zwischen den Wälzkörpern und dem porösen Körper vorzusehen, der eine Drehung der Wälzkörper zu dem porösen Körper ermöglicht. So sollte zwischen den Wälzkörpern bzw. den Ringen und dem porösen Körper ein möglichst geringer direkter und unmittelbarer Kontakt mit ihren, häufig metallischen, Oberflächen bestehen bzw. ein solcher sogar vermieden werden. Dazu kann neben einer prozessbedingten Kontraktion des porösen Materials des porösen Körpers gegebenenfalls auch ein Film oder eine Beschichtung mit einem Konservierungsmittel oder einer ähnlichen Substanz beitragen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers kann so der poröse Körper ausgebildet sein, um ein Schmiermittel zur Schmierung der Mehrzahl von Wälzkörpern aufzunehmen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann daher der poröse Körper auch als Schmiermittelreservoir des Wälzlagers dienen. Hierdurch kann gegebenenfalls ein separates Schmiermittelreservoir durch den Einsatz des porösen Körpers entfallen. Auch kann es gegebenenfalls hierdurch möglich sein, anstelle einer fettbasierten Schmierung eine Schmierung mit Hilfe eines flüssigen Schmiermittels zu ermöglichen. Ein entsprechendes flüssiges Schmiermittel kann beispielsweise ein Öl sein. Hierdurch kann gegebenenfalls eine effizientere Schmierung erfolgen, da im Unterschied zu einer fettbasierten Schmierung bei einem Einsatz eines flüssigen Schmiermittels mit einer geringeren Viskosität gegebenenfalls eine effektiv größere Menge des zur Verfügung stehenden Schmiermittels zur Schmierung verwendet wird.
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Allerdings können bei Ausführungsbeispielen ebenso als Schmiermittel ein Fett oder ein anderer Schmierstoff mit einer zu einem Fett vergleichbaren Viskosität zum Einsatz gebracht werden. Aus diesem Grund werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Begriffe Schmiermittel und Schmierstoff synonym verwendet.
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Bei einem solchen Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Porengröße des porösen Körpers entsprechend derart ausgebildet sein, dass eine Schmiermittelabgabemenge einer Schmiermittelbedarfsmenge des Wälzlagers je Zeiteinheit entspricht. Anders ausgedrückt kann durch die Wahl der Größe der Poren des porösen Körpers eine Schmiermittelabgabemenge an die entsprechende Schmiermittelbedarfsmenge des Wälzlagers angepasst werden. Die Schmiermittelabgabemenge kann hierbei ferner durch die Viskosität des verwendeten Mittels gegebenenfalls beeinflusst werden, während die Schmiermittelbedarfsmenge nicht zuletzt von der spezifizierten Belastbarkeit und/oder gegebenenfalls den auftretenden Belastungen des Wälzlagers abhängen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers kann der poröse Körper ferner ausgebildet sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen, beispielsweise von Partikeln, Schmutz oder Dreck, oder Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser oder anderen Ölen, in den Innenraum des Wälzlagers zu unterbinden, zumindest jedoch zu reduzieren. So kann dadurch, dass der poröse Körper in den Innenraum des Wälzlagers eingebracht wurde, dieser aufgrund seiner Porosität und gegebenenfalls seiner geometrischen Ausgestaltung ein entsprechendes Eindringen der zuvor genannten Stoffe und Substanzen wirksam unterbinden. So kann gegebenenfalls ein wasserabweisendes Material verwendet werden. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann gegebenenfalls der Innenraum im Wesentlichen vollständig von dem porösen Körper ausgefüllt sein. Der poröse Körper kann hierbei bei Ausführungsbeispielen mehrteilig ausgeführt sein. Zwischen diesen Teilen können sich gegebenenfalls Lücken oder Spalte bilden.
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Ein solches Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers kann ferner ein Dichtelement, beispielsweise eine Kassettendichtung, einen Radialwellendichtring, eine Dichtscheibe, eine Deckscheibe oder ein Prallblech, an einer axialen Außenseite des Wälzlagers aufweisen, das ausgebildet ist, um ein Eindringen von Partikeln in das Innere des Wälzlagers bzw. in den Innenraum des Wälzlagers zu unterbinden. Bei Ausführungsbeispielen kann so gegebenenfalls eine auf einer nicht berührenden Dichttechnik beruhendes Dichtelement (Spaltdichtung) eingesetzt werden, wobei berührende Dichtungen natürlich auch einsetzbar sind. So kann es gegebenenfalls sogar möglich sein, eine flüssigkeitsdurchlässige Dichtung einzusetzen. Anders ausgedrückt kann durch den Einsatz eines Ausführungsbeispiels gegebenenfalls eine einfachere Dichtung bzw. ein einfacheres Dichtelement eingesetzt werden.
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Bei einem Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der poröse Körper aus einem ein Polymer, beispielsweise Polyurethan, umfassenden Werkstoff gefertigt sein. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Herstellung des Wälzlagers weiter vereinfacht werden. So kann ein entsprechender poröser Körper gegenüber einem aus einem anderen Material hergestellten porösen Körper gegebenenfalls durch ein einfaches Aufschäumen mit Hilfe eines Treibgases herstellbar sein. Durch ein Verhältnis der Menge des entsprechenden Werkstoffes und des Treibgases kann so gegebenenfalls eine Porosität sowie gegebenenfalls ein Anteil der offenporigen Poren gegenüber der Gesamtzahl der Poren beeinflusst werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers kann ferner gegebenenfalls einen Montagering aufweisen, der ausgebildet ist, die Wälzkörper der Mehrzahl von Wälzkörpern während der Herstellung, nicht jedoch während des Betriebs räumlich beabstandet anzuordnen. Anders ausgedrückt kann es möglich sein, einen Montagering zu implementieren, der eine Halterung der Wälzkörper während des Einbringens des porösen Körpers ermöglicht. Der betreffende Montagering kann hierbei derart ausgeführt sein, dass dieser derart dimensioniert ist, dass er nicht die während des Betriebs des Wälzlagers auftretenden Kräfte durch die Wälzkörper aufnehmen kann. Noch anders ausgedrückt kann der Montagering derart ausgebildet sein, dass dieser durch die im Falle des Fehlens des porösen Körpers auf diesen ausgeübten Kräfte während des Betriebs des Wälzlagers den Montagering überbelasten.
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Bei einem Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel können der Innenring und/oder der Außenring mehrteilig ausgeführt sein. In diesem Fall weisen die Teile des mehrteilig ausgeführten Innen- und/oder Außenrings wenigstens einen Haltevorsprung auf. Der poröse Körper kann dann derart mit dem wenigstens einen Haltevorsprung eine formschlüssige Verbindung schaffen, sodass dieser die Teile des mehrteilig ausgeführten Innen- und/oder Außenrings vor einer Inbetriebnahme des Wälzlagers mechanisch miteinander verbindet. Hierdurch kann gegebenenfalls eine entsprechende Klammerhülse eingespart werden, sofern diese lediglich zur Verbindung vor dem Einbau des Wälzlagers oder seiner Vormontage dient. Sollten hingegen größere Kippmomente oder andere Kräfte oder Momente auf die Teile des betreffenden Innen- und/oder Außenrings einwirken, kann es gegebenenfalls ratsam sein, zusätzlich wenigstens einen weiteren Haltevorsprung vorzusehen, der alternativ oder ergänzend zu dem vorgenannten Haltevorsprung eine Fixierung der Teile des betreffenden Wälzlagerrings über eine Klammerhülse ermöglicht.
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Hierbei kommt eine kraftschlüssige Verbindung durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande.
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Bei Ausführungsbeispielen kann so der poröse Körper offenporig oder gemischtporig ausgeführt sein. Dient der poröse Körper nicht zur Aufnahme eines Schmiermittels, kann der betreffende poröse Körper gegebenenfalls auch geschlossenporig ausgeführt sein. Übernimmt der poröse Körper gleichzeitig Funktionen des Schmiermittelreservoirs und der Dichtung, kann es gegebenenfalls ratsam sein, den porösen Körper derart auszuführen, dass dieser in einem Bereich, in dem die Wälzkörper angeordnet sind, oder in einem den Wälzkörpern zugewandten Abschnitt des porösen Körpers offenporiger, im Bereich der axialen Außenflächen bzw. der den axialen Außenflächen des Wälzlagers zugewandten Abschnitten geschlossenporiger ausgeführt ist. Die entsprechenden Bruchteile können hierbei je nach verwendetem Herstellungsverfahren für den porösen Körper variierbar sein. So kann gegebenenfalls durch eine nachträgliche Wärmebehandlung ein offenporiger in einen stärker geschlossenporigen Körper im Bereich der axialen Außenseiten umgewandelt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagers umfasst ein Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Wälzlagerrings, wobei der erste Wälzlagerring ein Innenring oder ein Außenring des Wälzlagers und der zweite Wälzlagerring der andere Wälzlagerring des Wälzlagers sind, sowie ein Ausrichten des ersten und des zweiten Wälzlagerrings für die Montage. Es umfasst ferner ein Einbringen einer Mehrzahl von Wälzkörpern und ein Ausfüllen wenigstens eines Teils eines Innenraums zwischen den Lagerringen und den Wälzkörpern mit einem porösen Körper.
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Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens kann ferner ein Einführen einer Wälzkörperhalterung vor oder während dem Einbringen der Mehrzahl von Wälzkörpern, und ein Entfernen der Wälzkörperhalterung nach oder während des Ausfüllens wenigstens eines Teils des Innenraums mit dem porösen Körper umfassen. In diesem Fall kann das Einbringen der Mehrzahl von Wälzkörpern ein Einbringen der Mehrzahl von Wälzkörpern an die Wälzkörperhalterung umfassen. Alternativ oder ergänzend kann gegebenenfalls auch ein Wälzkörperhalter oder Wälzkörperträger, der auch als „Hilfskäfig” bezeichnet wird, als Wälzkörperhalterung oder zur Unterstützung derselben verwendet. Dieser kann optional in dem Wälzlager verbleiben, jedoch deutlich schwächer als ein Wälzlagerkäfig ausgelegt sein.
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Hierbei können das Ausfüllen des wenigstens einen Teils des Innenrings mit dem porösen Körper und gegebenenfalls auch das Entfernen der Wälzkörperhalterung gegebenenfalls zeitgleich oder vollständig bzw. teilweise nacheinander erfolgen. Die Wahl der genauen Prozessführung eines solchen Ausführungsbeispiels ist hierbei nicht zuletzt von der Wahl der verwendeten Prozessführung des Ausfüllens und des betreffenden Materials abhängig. Benötigt beispielsweise der zum Ausfüllen verwendete Prozess eine Zeit, bis der sich bildende poröse Körper eine ausreichende Festigkeit aufweist, um die Wälzkörper zu halten bzw. zu führen, kann ein entsprechendes verzögertes Entfernen der Wälzkörperhalterung ratsam sein. Die genaue Prozessführung hängt jedoch von einer Vielzahl von Parametern, zu denen neben den Aushärtungs- und Materialeigenschaften des für den porösen Körper verwendeten Werkstoffs auch das Gewicht und die Geometrie der Wälzkörper zählen, ab. Das Ausfüllen wenigstens eines Teils des Innenraums mit dem porösen Körper wird auch als Ausschäumen bezeichnet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens kann nach dem Ausfüllen des Teils des Innenraums und gegebenenfalls dem Entfernen der Wälzkörperhalterung ferner ein Einbringen einer weiteren Mehrzahl von Wälzkörpern und ein Ausfüllen eines weiteren Teils des Innenraums zwischen den Lagerringen und den Wälzkörpern umfassen. Hierzu kann gegebenenfalls das Wälzlager umgedreht werden. Hierdurch können auch mehrreihige Wälzlager, also Wälzlager mit mehr als einer Reihe von Wälzkörpern, als Ausführungsbeispiel gesetzt werden.
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1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Wälzlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch ein konventionelles Radlager;
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3 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel; und
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4 illustriert schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und andere Komponenten verwendet werden, wenn die betreffende Komponente an sich oder mehrerer entsprechende Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels oder innerhalb mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Passagen der Beschreibung, die sich auf eine Komponente beziehen, sind daher auch auf andere Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen übertragbar, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen ist oder sich dies aus dem Zusammenhang ergibt. Werden einzelne Komponenten bezeichnet, werden individuelle Bezugszeichen verwendet, die auf den entsprechenden zusammenfassenden Bezugszeichen basieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen bezeichnen daher gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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Komponenten, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen auftreten, können hierbei bezüglich einiger ihrer technischen Parameter identisch und/oder unterschiedlich ausgeführt oder implementiert werden. Es ist so beispielsweise möglich, dass mehrere Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels bezüglich eines Parameters identisch, bezüglich eines anderen Parameters jedoch unterschiedlich ausgeführt sein können.
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1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Wälzlagers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Wälzlager 100 umfasst einen ersten Wälzlagerring 110 und einen zweiten Wälzlagerring 120, bei denen es sich um einen Außenring 130 bzw. einen Innenring 140 handelt. Der Innenring 140 ist hierbei mehrteilig mit einem ersten Teil 150-1 und einem zweiten Teil 150-2 ausgestaltet.
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Das Wälzlager 100 ist hierbei mehrreihig mit einer ersten Reihe 160-1 und einer zweiten Reihe 160-2 von Wälzkörpern ausgestaltet. Entsprechend weisen auch der Außenring 130 sowie der Innenring 140 bzw. seine beiden Teile 150-1, 150-2 jeweils zwei Laufbahnen 170-1, 170-2 bzw. 180-1, 180-2 auf, an denen während des Betriebs und bei einer Drehung des Wälzlagers die Wälzkörper der beiden Reihen von Wälzkörpern 160 abrollen.
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Zwischen dem Innenring 140, dem Außenring 130 und der Mehrzahl von Wälzkörpern mit den Wälzkörpern 190 der erste Reihe 160-1 von Wälzkörpern und den weiteren Wälzkörpern 200 der zweiten Reihe 160-2 von Wälzkörpern bildet sich so ein Innenraum 210 des Wälzlagers aus. In dem Innenraum 210 des Wälzlagers 100 ist ein poröser Körper 220 angeordnet, der ausgebildet ist, um im Betrieb des Wälzlagers bei seiner Drehung die Mehrzahl der Wälzkörper 190, 200 zu führen. Er ist ferner ausgebildet, um hierbei die Wälzkörper 190, 200 entlang einer Umfangsrichtung 230 zu trennen, also auf Abstand zu halten. Der poröse Körper 230 dient also als Wälzkörperkäfig. Die Wälzkörper 190, 200 sind hierbei – abgesehen von einem Spalt zwischen den Wälzkörpern und dem porösen Körper 220 sowie dem Kontakt der Wälzkörper mit den entsprechenden Laufbahnen 170, 180 – im Wesentlichen vollständig umschlossen. So sollte zwischen den Wälzkörpern 190, 200 und dem porösen Körper 220, aber auch zwischen den Ringen 110, 120 bzw. 130, 140 und dem poröse Körper 220 ein möglichst geringer, direkter und unmittelbarer Kontakt bestehen oder sogar vollständig vermieden werden. Dazu kann neben einer prozessbedingten Kontraktion des porösen Materials gegebenenfalls auch ein Film oder eine Beschichtung mit einem Konservierungsmittel oder einer ähnlichen Substanz beitragen.
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Anders ausgedrückt ist der poröse Körper 220 aus einem solchen Werkstoff gefertigt, der in der Lage ist, die während des Betriebs auftretenden Belastungskräfte eines konventionellen Wälzkörperkäfigs eines konventionellen Wälzlagers aufzunehmen. So kann der poröse Körper 220 beispielsweise aus einem ein Polymer, beispielsweise Polyurethan, umfassenden Werkstoff gefertigt sein.
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Der poröse Körper 220 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ferner derart ausgebildet, dass dieser ein Schmiermittel, beispielsweise ein Öl, zur Schmierung der Mehrzahl von Wälzkörpern 190, 200 aufzunehmen vermag. Hierdurch dient der poröse Körper 220 nicht nur als Wälzkörperkäfig, sondern ebenso als Schmiermittelreservoir. Die Porengröße des porösen Körpers 220 bestimmt hierbei die Schmiermittelabgabemenge je Zeiteinheit mit. Diese kann durch eine Variation des Aufschäumverfahrens zur Herstellung des porösen Körpers 220 derart angepasst werden, dass die Schmiermittelabgabemenge einer Schmiermittelbedarfsmenge des Wälzlagers 100 je Zeiteinheit entspricht. Die Schmiermittelbedarfsmenge hängt hierbei von einer Vielzahl von Parametern ab, beispielsweise der spezifizierten Belastbarkeit, aber auch der tatsächlich auftretenden Belastungen während des Betriebs.
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Der poröse Körper 220 ist also aus einem porösen, schaumartigen Werkstoff hergestellt, der eine komplexe innere Struktur aufweist. Der poröse Körper besitzt ein mit offenen oder geschlossenen Poren durchsetztes Festkörperskelett, wobei die Poren mit einem Fluid, beispielsweise dem Schmieröl, gesättigt sind. Der poröse Körper stellt also eine poröse, häufig ölgetränkte Polymer-, Metall- oder Legierungsmatrix dar, die den Freiraum im Lager größtenteils oder vollständig ausfüllt, den Käfig ersetzt und Wälzkörper 190, 200 umschließt. Der Polymer-Werkstoff hat typischerweise eine poröse Struktur mit mikroskopisch kleinen Poren. Diese Poren sind so klein, dass die Oberflächenspannung ausreicht, um das Öl darin zurückzuhalten. Wie im weiteren Verlauf der Beschreibung noch beschrieben wird, wird der mit Öl getränkte Polymer-Werkstoff, also der poröse Körper 220, in den freien Raum des Lagers eingebracht. Dabei verbleibt typischerweise ein sehr kleiner Spalt zwischen dem porösen Körper 220 und Wälzkörpern 190, 200 bzw. den Laufbahnen 170, 180 und den weiteren Ringoberflächen der Ringe 110, 120 bzw. 130, 140. Dieser lässt den ungehinderten Umlauf der Lagerteile zu. Das in die entsprechende Spalte einsickernde Öl sorgt so von Betriebsbeginn an für die richtige Schmierung.
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Im Vergleich zu einer konventionellen Fettschmierung erlaubt der Einsatz eines Ausführungsbeispiels eines Wälzlagers mit einem entsprechenden porösen Körper 220 eine größere Diffusion von Öl im Lager. Die metallischen Oberflächen, die gegen den porösen Körper 220 gleiten, werden ständig mit einem gleichmäßigen Ölfilm überzogen. Ein Temperaturanstieg erhöht hierbei tendenziell die Ölabgabe, da die thermische Ausdehnung von Öl im Allgemeinen wesentlich größer ist als die des entsprechenden Polymer-Werkstoffs. Auch nimmt die Viskosität des Öls mit steigender Temperatur ab. Bei Betriebsstillstand wird dann das bereits ausgetretene Öl vom Füllstoff wieder aufgesogen.
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Je nach verwendetem Werkstoff kann so im Falle eines vollständig mit Schmiermittel bestückten porösen Körpers ein Gewichtsanteil des Schmieröls oder eines anderen Schmiermittels oberhalb von 50%, gegebenenfalls oberhalb von 70% oder sogar darüber liegen.
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Auch im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit kann ein Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers 100 von Vorteil sein, da der poröse Körper 220 das Öl im Lager bindet. Auch bietet es einen guten Schutz gegen den Zutritt von Verunreinigungen, da es den Lagerraum bei vielen Ausführungsbeispielen komplett ausfüllt. So kann bei einem Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel der poröse Körper 220 gerade so ausgestaltet sein, dass er ein Eindringen von Fremdstoffen oder Flüssigkeiten in den Innenraum 210 des Wälzlagers 100 unterbindet, zumindest jedoch reduzieren kann. Wie bereits angesprochen wurde, kann der Innenraum 210 zu diesem Zweck im Wesentlichen vollständig von dem porösen Körper 220 ausgefüllt sein. Dieser kann gegebenenfalls auch mehrstückig ausgeführt sein.
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Für Einsatzfälle, die sehr hohen Ansprüchen an den Ausschluss von Verunreinigungen genügen müssen, kann bei einem Ausführungsbeispiel eines solchen Wälzlagers 100 ferner ein Dichtelement, beispielsweise eine Kassettendichtung, ein Radialwellendichtring, eine Deckscheibe, eine Dichtscheibe oder ein Prallblech, implementiert werden, wie dies noch im Zusammenhang mit 3 näher erläutert wird.
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Häufig weist so eine Kassettendichtung mehr als ein Dichtelement auf. Radialwellendichtringe umfassen häufig eine federbeaufschlagte Dichtlippe, während Dichtscheiben häufig eine Dichtlippe umfassen, die nicht oder weniger stark mit einer Kraft beaufschlagt sind. Eine Deckscheibe basiert auf einer nicht berührenden Dichttechnik (Spaltdichtung). Ein Prallblech wirkt häufig nur als Dichtung für Grobschmutz. Es können also sowohl berührende als auch nicht berührende Dichtelemente oder solche, die beide Techniken einsetzen, im Zusammenhang mit einem Wälzlager 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet werden.
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Ein solches Dichtelement kann also beispielsweise so ausgebildet sein, dass ein Eindringen von Partikeln in das Innere, also den Innenraum 210, des Wälzlager 100 unterbunden wird. In einem solchen Fall kann es sich gegebenenfalls anbieten, das Wälzlager 100 mit einer auf Lebensdauer ausgelegten Schmierung (For-Life-Schmierung) zu versehen.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers 100 ist, wie bereits zuvor erläutert wurde, der Innenring 140 mehrteilig mit einem ersten Teil 150-1 und einem zweiten Teil 150-2 ausgeführt. Um eine Montage des Wälzlagers 100 zu vereinfachen, weist der erste Teil 150-1 sowie der zweite Teil 150-2 jeweils einen Haltevorsprung 240-1 bzw. 240-2 auf. Der poröse Körper 220 schafft hierbei mit den beiden Haltevorsprüngen 240 der beiden Teile 150 eine formschlüssige Verbindung, sodass diese zumindest vor einer Inbetriebnahme des Wälzlagers 100 mechanisch miteinander verbunden sind.
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Wie im Zusammenhang mit 2 noch näher erläutert wird, kann es ratsam sein, die entsprechenden Teile 150 des betreffenden Wälzlagerrings gegebenenfalls mit zusätzlichen bzw. weiteren Haltevorsprüngen auszugestalten, in die dann eine Klammerhülse oder eine andere mechanische Verbindung einsetzbar ist, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. Hierdurch können gegebenenfalls auftretende Demontagekräfte und Kippmomente gegebenenfalls besser beherrschbar sein.
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Je nach konkret verwendetem Herstellungsverfahren kann es gegebenenfalls ratsam sein, einen Montagering oder einen stark vereinfachten Halter zur Halterung der Wälzkörper 190, 200 während der Herstellung zu implementieren. Ein entsprechender Montagering oder Halter, der in dem Wälzlager 100 verbleibt, kann beispielsweise derart ausgeführt werden, dass er die beim Betrieb des Wälzlagers 100 auftretenden Kräfte ohne den porösen Körper 220 nicht überstehen würde. Anders ausgedrückt kann der entsprechende Montagering derart ausgeführt sein, dass er durch die beim Betrieb des Wälzlagers 100 auf ihn wirkenden Kräfte ohne den porösen Körper 220 überlastet würde. Auch kann er strukturell deutlich simpler ausgeführt werden, da er nicht zur Führung der Wälzkörper 190, 200 während des Betriebs notwendig ist, sondern lediglich zu Montagezwecken vorgesehen ist.
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1 zeigt ein Wälzlager 100, bei dem es sich genauer gesagt um ein Radlager für ein Kraftfahrzeug beispielsweise eines Lastkraftwagens oder eines Schienenfahrzeugs oder eines Personenkraftwagens handelt. Das Wälzlager 100 ist hierbei als Doppelkegelrollenlager ausgeführt. Gerade im Bereich der Radlager können gegebenenfalls Wälzlager 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft eingesetzt werden, da die Belastungen auf den porösen Körper 220 vergleichsweise gering sind. So werden die Kräfte im Wesentlichen durch die Führungsborde 260 der beiden Teile 150 des Innenrings 140 übernommen. Eine mechanische Belastung des Materials des porösen Körpers 220 kann daher gegebenenfalls im Vergleich zu anderen Anwendungsszenarien begrenzt werden.
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1 zeigt daher ein komplexeres Wälzlager 100, das gegebenenfalls weitere periphere Bauteile umfassen kann. So werden häufig als „Lagereinheit” solche Bauteile bezeichnet, die neben dem eigentlichen Wälzlager weitere Bauteile, beispielsweise Gehäusebauteile, umfassen. Ausführungsbeispiele sind daher bei weitem nicht auf Wälzlager beschränkt, sondern umfassen ebenso Wälzlager, die in einer Lagereinheit integriert oder verbaut sind. Aus diesem Grund wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung der Begriff der Lagereinheit und der des Wälzlagers synonym verwendet.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines konventionellen Radlagers 300, welches ebenfalls einen zweigeteilten Innenring 310 und einen gemeinsamen Außenring 320 umfasst. Die beiden Teile des Innenrings 310 weisen hierbei jeweils einen weiteren Haltevorsprung 330-1 und 330-2 auf. Der Innenring 310 wird hierbei über eine Klammerhülse 340, die in die beiden weiteren Haltevorsprünge 330 eingreift, verbunden. Die weiteren Haltevorsprünge 330 sind hierbei an einer einer Zentralbohrung 350 des Radlagers 300 zugewandten Seite angebracht.
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Ein Innenraum des Radlagers 300, wie es in 2 gezeigt ist, ist hierbei mit einem Schmierfett zumindest zum Teil befüllt. Um beispielsweise ein Eintreten von Achsöl einer angetriebenen Achse im Bereich der Klammerhülsen 340, also an den entsprechenden Kontaktflächen der beiden Teile des Innenrings 310, zu unterbinden, weist das Radlager 300 ferner eine Zentraldichtung 360 auf, die ein entsprechendes Eintreten unterbindet. Hierzu weist dieses entlang der axialen Richtung zu beiden Seiten jeweils ein Dichtelement 370-1, 370-2 auf, bei denen es sich um einen Radialwellendichtring im Fall des Dichtelements 370-1 und um eine Kassettendichtung 370-2 handelt. Das Dichtelement 370-1 sorgt hierbei für die äußere Abdichtung, während das Dichtelement 370-2 für die innere Abdichtung des Radlagers 300 sorgt. Die Zuordnung der äußeren und inneren Abdichtung bezieht sich hier auf die Fahrzeugaußen- bzw. -innenseite der Radlagerung. Die innere Abdichtung ist in der Regel die Abdichtung gegen Umwelteinflüsse, also „äußere Einflüsse” im eigentlichen Sinn, wie etwa Bremsstaub, Schmutz und Wasser von der Straße. Die äußere Abdichtung ist in der Regel am betreffenden Fahrzeug gegen Umwelteinflüsse geschützt.
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Darüber hinaus umfasst das konventionelle Radlager 300 ferner jeweils für beide Reihen der Wälzkörper einen Polymerkäfig 380-1 und 380-2, die die Wälzkörper in axialer Richtung führen und in Umfangsrichtung auf Abstand halten, also trennen. Das Radlager 300 stellt hierbei eine Radlagereinheit eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Schienenfahrzeugs dar, wobei 2 genauer gesagt eine Ausführung für einen Lastkraftwagen zeigt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers 100 bzw. eines entsprechenden Radlagers 250 ersetzt so im Idealfall der ausgehärtete Schaum, also der poröse Körper 220, die Funktionen der Käfige 380, der Dichtelemente 370, der Klammerhülse 340 und des Fettverdickers. Je nach Anwendung können diese Komponenten vollständig oder zum Teil entfallen und gegebenenfalls durch einfachere und/oder billigere Lösungen ersetzt werden, falls ein solcher Ersatz überhaupt benötigt wird. Beispielsweise kann die Klammerhülse entfallen, wenn nur eine Sicherung für Transport, Handhabung und Montage erforderlich ist. Sollten hingegen eine Demontage und damit größere Zugkräfte und Kippmomente zu erwarten sein, kann es gegebenenfalls auch ratsam sein, auch weiterhin eine Klammerhülse, wie zuvor erläutert, zu implementieren. Der ausgehärtete Schaum, also der poröse Körper 220, können hierbei mit Öl getränkt werden. Er kann aus einem Polymerschaum, gegebenenfalls auch aus einem Metallschaum gefertigt werden. Polyurethan-Schaum erscheint hierbei ein vorteilhaftes Material zu sein, da dieses eine vereinfachte Herstellung eines Walzlagers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel ermöglicht. Es können jedoch auch andere poröse Körper auf Polymerbasis oder auf Metallbasis verwendet werden.
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Der Einsatz eines Ausführungsbeispiels eines Wälzlagers 100 kann so gegebenenfalls das Schmiermittel bzw. das Schmieröl an den Positionen erhalten, an denen es wirklich benötigt wird, nämlich im Bereich der drehenden Körper, also insbesondere im Bereich der Wälzkörper. Darüber hinaus kann es gegebenenfalls eine höhere Ölmenge zur Verfügung stellen, als dies im Falle einer Fettschmierung möglich wäre. Auch können gegebenenfalls Kontaminierungen und andere Fremdkörper aus dem Innenraum 210 des Wälzlagers 100 herausgehalten werden. Gegebenenfalls können auch aufgrund der höheren Schmiermittelmenge Wartungsarbeiten eingespart werden, da gegebenenfalls eine Nachschmierung entfallen kann. Auch kann aufgrund der Möglichkeit der Wiederaufnahme des Öls in den porösen Körper 220 gegebenenfalls eine Umweltverträglichkeit gegenüber einem konventionellen Wälzlager gesteigert werden.
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Durch eine geeignete Material- und Prozessentwicklung ist es daher möglich, den Freiraum zwischen den Lagerringen 110, 120 bzw. 130, 140 und den Wälzkörpern 190, 200 auszuschäumen, sodass die Funktionen diverser Komponenten einer konventionellen Radlagerungseinheit 300 durch den porösen Körper 220 übernommen werden können. Diese weiteren Komponenten können dann gegebenenfalls entfallen. Aufgrund eines gegebenenfalls auftretenden Schrumpfverhaltens können sich so Spalten bilden, die eine freie Bewegung der Wälzkörper 190, 200 relativ zu den Kontaktflächen, also den Laufbahnen 170, 180 und den anderen Flächen der betreffenden Wälzlagerringe 110, 120, ermöglichen. Der Metall- oder Kunststoffschaum kann hierbei derart ausgeführt werden, dass auch die Käfigfunktion des Trennens und Führung der Wälzkörper 190, 200 übernommen werden kann. Auch der Zusammenhalt des Wälzlagers 100 während des Transports, der Handhabung und Montage kann durch die beschriebenen Maßnahmen beispielsweise gewährleistet werden, sodass der Einsatz einer Klammerhülse gegebenenfalls auch entfallen kann.
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Eine aufgeschäumte Lagereinheit, wie sie in 1 gezeigt ist, kann darüber hinaus auch die Funktion der Schmierung übernehmen. Der Metall- oder Kunststoffschaum dient – wie ein Schmierfett – als Ölreservoir, das die Ölabgabe in den erforderlichen Mengen sicherstellt. Da Walkverluste gegebenenfalls vermieden werden können und die Ölabgabe über die Porengröße oder andere Parameter, etwa die Viskosität des verwendeten Schmiermittels, gesteuert werden können, kann gegebenenfalls auch ein positiver Effekt hinsichtlich der Reibung erzielt werden. Der poröse Körper, also der Schaum, kann ebenso zur Abdichtung des Wälzlagers 100 verwendet werden. So kann der poröse Körper 220 auch dazu dienen, das Öl oder ein anderes Schmiermittel im Wälzlager 100 zu halten, sowie Wasser und Schmutz aus dem Wälzlager 100 draußen zu halten. Dadurch können gegebenenfalls aufwendige und reibungsverlustreiche Dichtungen, wie die Kassettendichtungen 370-2, entfallen oder durch einfachere Lösungen, etwa Prallbleche, Deckscheiben oder Dichtscheiben, ersetzt werden.
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Auch kann der Wegfall von typengebundenen Käfigen, Dichtungen und Klammerhülsen, sowie der Wegfall des eingesetzten Schmierfetts selbst bei einem vergleichsweise hohen Aufwand für Material und Prozess des Aufschäumens zu deutlichen Kosteneinsparungen führen, da Werkzeugkosten und Stückkosten gegebenenfalls einsparbar sind. Auch kann eine Flexibilisierung der Konstruktion und/oder der Fertigung erzielbar sein. Ebenso kann eine reduzierte Reibung, die für Verbrauch und Emission durchaus nicht unmaßgeblich sein können, sowie ein Verschleiß und Gewicht weitere, gegebenenfalls realisierbare Vorteile darstellen.
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3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Wälzlagers 100, das sich von dem in 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass dieses in einer axialen Richtung 400 an beiden axialen Außenseiten 410-1 und 410-2 jeweils ein Dichtelement 420-1, 420-2 aufweist. Die Dichtelemente 420 sind hier als Prallbleche 430 ausgestaltet, können jedoch bei anderen Ausführungsbeispielen ebenso als Dichtscheibe, Deckscheibe oder als abweichendes, beispielsweise nicht berührendes Dichtelement ausgeführt sein. Die Dichtelemente 420 sind hierbei derart ausgebildet, dass diese ein Eindringen von Partikeln in den Innenraum 210 des Wälzlagers 100 unterbinden.
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Im Hinblick auf weitere Details des Wälzlagers 100 aus 3 wird aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit auf die Beschreibung des Wälzlagers 100 aus 1 verwiesen.
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Auch wenn im Zusammenhang mit den 1 und 3 zuvor Wälzlager 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, bei denen es sich um Radlager 250 handelt, können Ausführungsbeispiele selbstverständlich auch abweichen und/oder für andere Anwendungsgebiete eingesetzt werden. So können Wälzlager 100 beispielsweise auch als einreihige Wälzlager ausgeführt werden. Auch können sie hinsichtlich der Geometrie der Wälzkörper von den kegelförmigen Wälzkörpern aus den 1 und 3 abweichen. So können grundsätzlich alle Wälzlagertypen als Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Neben kegelförmigen Wälzkörpern können so beispielsweise auch kugelförmige, nadelförmige, zylinderförmige, tonnenförmige oder anders geformte Wälzkörper verwendet werden.
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Darüber hinaus kann selbstverständlich auch die Zahl der Reihen 160 von Wälzkörpern bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen abweichen. Neben einreihigen können so beispielsweise auch mehr als zweireihige Wälzlager 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel implementiert werden. Hierbei können ein oder mehrere Wälzlagerringe 110, 120 einteilig und/oder mehrteilig ausgeführt werden. Auch können Wälzlager 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in anderen technischen Gebieten eingesetzt werden als im Kraftfahrzeugsektor.
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4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Aufbaus 500, wie er beispielsweise im Rahmen eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagers einsetzbar ist. Bevor jedoch das Verfahren im Einzelnen näher beschrieben wird, soll zunächst ein Überblick über ein Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens gegeben werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagers 100 umfasst so zunächst ein Bereitstellen eines ersten Wälzlagerrings 110 und eines zweiten Wälzlagerrings 120, wobei der erste Wälzlagerring 110 ein Innenring 140 oder ein Außenring 130 des betreffenden Wälzlagers 100 sein kann. Der zweite Wälzlagerring 120 kann der entsprechend andere Wälzlagerring des Wälzlagers 100 sein. Hieran schließt sich ein Ausrichten des ersten und des zweiten Wälzlagerrings 110, 120 für die Montage an. Anschließend kann optional eine Wälzkörperhalterung eingeführt werden. Die Mehrzahl von Wälzkörpern, also beispielsweise eine Reihe 160 von Wälzkörpern 190, 200, wird dann an die Wälzkörperhalterung eingebracht.
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Im Anschluss hieran wird wenigstens ein Teil des Innenraums 210 zwischen den Lagerringen 110, 120 und den Wälzkörpern 190, 200 mit dem porösen Körper oder einem Teil desselben ausgefüllt. Zeitgleich oder nacheinander, beispielsweise sukzessive in abwechselnder Reihenfolge oder vollständig nacheinander, kann dann die Wälzkörperhalterung entfernt werden.
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Das bisher beschriebene Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagers 100 stellt die Basis für die Herstellung eines einreihigen Wälzlagers dar. Auch ein mehrreihiges Wälzlager kann mit Hilfe eines solchen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens herstellbar sein. Je nach konkreter Ausgestaltung kann in einem solchen Fall das Verfahren ferner ein Einbringen einer Mehrzahl von weiteren Wälzkörpern umfassen. Alternativ oder ergänzend kann jedoch zur Herstellung eines mehrreihigen Wälzlagers dieses nach dem Ausfüllen des Teils des Innenraums 210 und dem optionalen Entfernen der Wälzkörperhalterung ebenso ein Einbringen der weiteren Mehrzahl von Wälzkörpern sowie ein Ausfüllen eines weiteren Teils des Innenrings zwischen den Lagerringen 110, 120 und den Wälzkörpern der weiteren Mehrzahl von Wälzkörpern umfassen. Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines mehrreihigen Wälzlagers kann daher auf Basis einer einteiligen Aufschäumung oder auf Basis einer mehrteiligen, beispielsweise einer zweiteiligen, Aufschäumung erfolgen.
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Der Aufbau 500, wie er in 4 gezeigt ist, umfasst eine Aufnahme 510 für den Innenring 140 bzw. einen Teil 150 desselben sowie eine Einführung 520 für die Wälzkörper 190, 200 sowie ein Zentrierwerkzeug 530 zur Zentrierung der Wälzkörper 190, 200 und der Einführung des Materials des porösen Körpers 220 (nicht gezeigt in 4). Die Aufnahme 510 kann hierbei beispielsweise optional eine Spanneinrichtung umfassen. Die Einführung 520 kann ebenso optional zur Abdichtung des Arbeitsvolumens des Aufbaus 500 dienen bzw. hierfür herangezogen werden.
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Neben den beschriebenen und genannten Komponenten des Aufbaus 500 kann dieser auch als Werkzeug bezeichnete Aufbau ferner weitere Komponenten umfassen, wie beispielsweise eine Wälzkörperhalterung 540, die auch als Rollenfixierung bezeichnet wird.
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Zunächst wird im Rahmen des Bereitstellens des ersten und des zweiten Wälzlagerrings 110, 120 der Innenring 140 in die Aufnahme 510 (oberes Werkzeug) eingesetzt und gespannt. Ferner wird der Außenring 130 in den Aufbau, der ebenfalls als Montagestation bezeichnet wird, eingelegt und mit einem oder mehreren Anschlägen 550 positioniert. Die Wälzkörperhalterung wird dann nach oben in eine als Montageposition bezeichnete Position gefahren, wie sie auch in 4 gezeigt ist.
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Die Aufnahme 510 wird dann zusammen mit dem Innenring 140 in die ebenfalls in 4 gezeigte Montageposition abgesenkt. Die auch als Rollen bezeichneten Wälzkörper 190, 200 werden in einen Freiraum zwischen Innenring 140 und Außenring 130 eingefüllt. Dabei liegen die Wälzkörper 190, 200 auf der Wälzkörperhalterung 540 auf und liegen an der Laufbahn 170 des Außenrings 130 an. Die Wälzkörper 190, 200 werden dann durch das Zentrierwerkzeug 530, durch das auch das Material für den späteren porösen Körper 220 (nicht gezeigt in 4) eingebracht wird, auf Abstand gehalten. Dadurch, dass mit Hilfe des Zentrierwerkzeugs 530 auch das Material für den porösen Körper 220 eingebracht wird, wird dieses auch als Schaumfüllrohr bezeichnet.
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Nach dem Einbringen der Mehrzahl von Wälzkörpern 190, 200 an die Wälzkörperhalterung 540, also nach dem Einfüllen der in 4 gezeigten Rotten, wird die Aufnahme 510 mit einer vorbestimmten Messlast, beispielsweise einer Messlast von einigen hundert Newton (N), beispielsweise 300 N, und einer Drehzahl im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Umdrehungen pro Minute, beispielsweise von 100 bis 200 Umdrehungen pro Minute, nach unten bewegt. Dadurch laufen die Wälzkörper nach oben und ein Kontakt zwischen den Wälzkörpern und der Borde 260 wird sichergestellt. Dieses Verfahren wird auch als Run-Down bezeichnet. Bei diesem Vorgang bewegt sich das Werkzeug mit der Aufnahme 510, der Einführung 520 und dem Zentrierwerkzeug 530. Während des zuvor beschriebenen Einlaufvorgangs halten das Zentrierwerkzeug 530, die Einführung 520 die Wälzkörper auf Abstand.
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Nunmehr wird der Freiraum zwischen dem Innenring 140, dem Außenring 130 und den Wälzkörpern 190, 200, also der Innenraum 210 (nicht eingezeichnet in 4), mit dem Material des porösen Körpers 220 gefüllt. Bei diesem Vorgang verbleibt die Aufnahme 210 auf dem Innenring 140, wobei die Einführung 520 den Freiraum nach oben abdichtet. Das Material des porösen Körpers wird durch das Zentrierwerkzeug 530 (Füllrohr) in den Freiraum eingespritzt. Gleichzeitig werden die Zentrierwerkzeuge bzw. Füllrohre 530 und die Aufnahme 510 nach oben bewegt. Durch diese Bewegung wird sichergestellt, dass der komplette Freiraum, also der komplette spätere Innenraum 210 (nicht gezeigt in 4), des Wälzlagers 100 zwischen den Wälzkörpern mit dem Material ausgefüllt wird. Nach dem Befüllen verbleiben die Aufnahme 510 und die Einführung 520 noch einige Sekunden in der beschriebenen Position, bis das Material des porösen Körpers 220 angezogen ist.
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Nach Ablauf der Quellzeit des Materials werden dann die Aufnahme 510 und die Einführung 520 von dem Wälzlager abgehoben und in eine obere Position gefahren. Die Wälzkörperhalterung 540 wird gleichzeitig oder zeitlich beabstandet nach unten bewegt. Hiermit ist die Montage der ersten Seite im Falle eines mehrreihigen Wälzlagers abgeschlossen. Das Lager kann entnommen werden.
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Handelt es sich bei dem betreffenden Wälzlager nur um ein einreihiges Wälzlager, kann damit das Verfahren zum Herstellen des Wälzlagers 100 abgeschlossen sein.
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Handelt es sich hingegen bei dem Wälzlager 100 um in solches, bei dem einer der Wälzlagerringe 110, 120 mehrteilig ausgeführt ist, und bei dem mit Hilfe entsprechender Haltevorsprünge 240 eine formschlüssige Verbindung über den porösen Körper 220 geschaffen werden soll, kann es ratsam sein, die Einspritzung des Materials des porösen Körpers asymmetrisch auszugestalten, sodass während des zuvor beschriebenen ersten Teils des Aufschäumens mehr als die Hälfte des Innenraums 210 mit dem Material befüllt wird. Anders ausgedrückt kann es in diesem Fall ratsam sein, bereits so viel Material in den späteren Innenraum 210 einzubringen, dass die Haltevorsprünge 240 abgedeckt sind und so die formschlüssige Verbindung schaffen.
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Im Falle eines mehrreihigen, beispielsweise zweireihigen, Wälzlagers 100 kann nun das entnommene Lager 100 gewendet werden und erneut in die Montagestation eingelegt werden. Zu diesem Zweck kann der Innenring 140 in die Aufnahme 510 eingesetzt und gespannt werden. Der Außenring 130 kann entsprechend in die Montagestation eingelegt und mit Hilfe der Anschläge 550 positioniert werden.
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Die Wälzkörperhalterung bzw. Rollenfixierung 540 kann bei der Montage der zweiten Seite aufgrund der bereits zuvor eingespritzten Materialmenge für den porösen Körper 220 im Allgemeinen nicht genutzt werden. Die Wälzkörperhalterung 540 verbleibt daher in der unteren Position außerhalb des Außenrings 130. An dieser Stelle kann es gegebenenfalls sinnvoll sein, einen entsprechenden Montagering zur Montage der zweiten Reihe 160-2 von Wälzkörpern einzusetzen. Selbstverständlich kann jedoch eine Montage auch ohne einen solchen Montagering erfolgen.
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Anschließend wird die Aufnahme 510 in die Montageposition abgesenkt. Die Wälzkörper 190, 200 werden in den Freiraum zwischen Innenring 140 und Außenring 130 eingefüllt. Dabei liegen die Wälzkörper am Innenring 140 und an der Laufbahn 170 des Außenrings 130 an. Die Wälzkörper 190, 200 werden dabei durch das Zentrierwerkzeug 530 bzw. die Schaumfüllrohre wiederum auf Abstand gehalten.
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Nach dem Einfüllen der Wälzkörper 190, 200 wird die Aufnahme 510 wiederum mit einer vorbestimmten Messlast, die der zuvor genannten Messlast entsprechen kann, jedoch von dieser auch abweichen kann, und einer entsprechend vorbestimmten Drehzahl, die jedoch wiederum mit der zuvor genannten übereinstimmen oder von dieser verschieden sein kann, nach unten bewegt. Bei diesem Vorgang bewegt sich erneut das vollständige obere Werkzeug mit der Aufnahme 510 und der Einführung 520. Die Einführung 520 und das Zentrierwerkzeug 530 halten bei dem zweiten Einlaufvorgang die Wälzkörper wiederum auf Abstand.
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Je nach konkreter Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen des Wälzlagers 100 kann es an dieser Stelle ratsam sein, die bereits montierte Lagerseite leicht zu überdrücken. Durch diese Maßnahme laufen gegebenenfalls die Wälzkörper nach oben und der Kontakt zwischen den Wälzkörpern und der Borde 260 kann leichter sichergestellt werden.
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Erneut wird der Freiraum bzw. der weitere Teil des Innenrings 210 mit dem Material für den porösen Körper 220 befüllt. Bei diesem Vorgang verbleibt die Aufnahme 510 auf dem Innenring 140, während die Einführung 520 den Freiraum nach oben abdichtet. Das Material wird durch die Füllrohre bzw. das Zentrierwerkzeug 530 in den Freiraum eingespritzt. Sobald eine ausreichende Menge Material, also eine ausreichende Menge des betreffenden Schaums, in Richtung der zuerst montierten Seite geflossen ist, können die Zentrierwerkzeuge 530 bzw. die Füllrohre sowie die Aufnahme 510 nach oben bewegt werden. Durch diese Bewegung kann gegebenenfalls sichergestellt werden, dass der komplette Freiraum im Wälzlager mit dem Material des porösen Körpers ausgefüllt wird. Bei dem Befüllen kann es sich hierbei eignen, wenn das Material bzw. die herrschenden Prozessbedingungen derart gewählt werden, dass das Material der ersten und der zweiten Lagerseite sich miteinander verbinden, um einen einzigen stoffschlüssig verbundenen porösen Körper 220 (nicht gezeigt in 4) zu schaffen. Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch eine zweiteilige Ausführung des porösen Körpers 220 verwendet werden, bei dem die betreffenden Teile nicht miteinander verbunden sind. Nach dem Befüllen mit dem Werkzeug verbleibt die Aufnahme 510 und die Einführung 520 noch einige Sekunden in der betreffenden Position, bis das Material bzw. der Schaum angezogen ist.
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Nach Ablauf der Quellzeit des Materials werden dann die zuvor genannten Werkzeuge, also die Aufnahme 510 und die Einführung 520, vom Wälzlager abgehoben und in die obere Position gefahren. Die Montage des Wälzlagers ist damit abgeschlossen und dasselbe kann dem Aufbau 500 entnommen werden.
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Selbstverständlich können Ausführungsbeispiele für ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers 100 mit abweichenden Werkzeugen, Wälzlagertypen oder Parameter implementiert werden. So kann beispielsweise gegebenenfalls auch bei einem mehrreihigen, beispielsweise einem zweireihigen, Wälzlager 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses in einem Schritt hergestellt werden. Gegebenenfalls können hier eine entsprechend ausgeformte Einführung 520 und/oder ein entsprechend ausgeführtes Zentrierwerkzeug 530 notwendig sein. Ebenso kann es gegebenenfalls ratsam sein, in einem solchen Fall nicht eine vertikale Bewegung des Zentrierwerkzeugs 530 sowie der Aufnahme 510 und der Einführung 520, sondern eine horizontale vorzusehen.
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Ein Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel kann so gegebenenfalls eine einfachere Herstellung eines solchen ermöglichen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung von Ausführungsbeispielen in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und – soweit sich nicht aus der Beschreibung etwas anderes ergibt – beliebig miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Wälzlager
- 110
- erster Wälzlagerring
- 120
- zweiter Wälzlagerring
- 130
- Außenring
- 140
- Innenring
- 150
- Teil
- 160
- Reihe von Wälzkörpern
- 170
- Laufbahn
- 180
- Laufbahn
- 190
- Wälzkörper
- 200
- weiterer Wälzkörper
- 210
- Innenring
- 220
- poröser Körper
- 230
- Umfangsrichtung
- 240
- Haltevorsprung
- 250
- Radlager
- 260
- Führungsborde
- 300
- Radlager
- 310
- Innenring
- 320
- Außenring
- 330
- weiterer Haltevorsprung
- 340
- Klammerhülse
- 350
- Zentralbohrung
- 360
- Zentraldichtung
- 370
- Dichtelement
- 380
- Polymerkäfig
- 400
- axiale Richtung
- 410
- axiale Außenseite
- 420
- Dichtelement
- 430
- Prallblech
- 500
- Aufbau
- 510
- Aufnahme
- 520
- Einführung
- 530
- Zentrierwerkzeug
- 540
- Wälzkörperhalterung
- 550
- Anschlag
