DE102015224046A1 - roller bearing - Google Patents
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Abstract
Wälzlager (1) umfassend einen Außenring (2) und einen Innenring (3) sowie einen Wälzlagerkäfig (5) und mehrere durch den Wälzlagerkäfig (5) gehalterte Wälzkörper (4), wobei der Wälzlagerkäfig (5) aus einem metallischen Material besteht und abschnittsweise oder vollständig mit einer polymeren Beschichtung (7) belegt ist.Rolling bearing (1) comprising an outer ring (2) and an inner ring (3) and a roller bearing cage (5) and a plurality of Wälzlagerkäfig (5) supported rolling elements (4), wherein the rolling bearing cage (5) consists of a metallic material and sections or completely covered with a polymeric coating (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager umfassend einen Außenring und einen Innenring sowie einen Wälzlagerkäfig und mehrere durch den Wälzlagerkäfig gehalterte Wälzkörper.The invention relates to a rolling bearing comprising an outer ring and an inner ring and a roller bearing cage and a plurality of rolling elements supported by the rolling bearing cage.
Wälzlager im Bereich der Großlager umfassen für gewöhnlich segmentierte Wälzlagerkäfige, wobei zum Teil auch mehrreihige Wälzlager mit segmentierten Wälzlagerkäfigen eingesetzt werden. Rolling bearings in the area of large bearings usually comprise segmented roller bearing cages, with partially multi-row roller bearings are used with segmented roller bearing cages.
Einerseits hält der Wälzlagerkäfig die Wälzkörper voneinander getrennt, um zu verhindern, dass diese sich gegenseitig berühren. Andererseits werden die Wälzkörper von dem Wälzlagerkäfig für gewöhnlich auch in einem gleichen Abstand zueinander geführt, wodurch sich eine gleichmäßige Lastverteilung des Wälzlagers ergibt. Handelt es sich um zerlegbare oder ausschwenkbare Lager, hält der Wälzlagerkäfig die Wälzkörper zusammen und erleichtert dadurch den Einbau der Lager.On the one hand, the rolling bearing cage holds the rolling elements separated from each other to prevent them from touching each other. On the other hand, the rolling elements are usually guided by the rolling bearing cage at an equal distance from each other, resulting in a uniform load distribution of the bearing. In the case of collapsible or swing-out bearings, the roller bearing cage holds the rolling elements together, thereby facilitating the installation of the bearings.
Üblicherweise umfasst ein Wälzlager zwei Lagerringe, zwischen denen sich die Wälzkörper bewegen. Bei den Wälzkörpern handelt es sich in der Regel um Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen. Bei Nadellagern oder bordlosen Pendelrollenlagern sorgt der Wälzlagerkäfig zusätzlich für die richtige Lage der Rollkörperachsen.Usually, a rolling bearing comprises two bearing rings, between which the rolling elements move. The rolling elements are usually balls, cylindrical rollers, needle rollers, tapered rollers or barrel rollers. In the case of needle roller bearings or on-board spherical roller bearings, the roller bearing cage additionally ensures the correct position of the roller body axes.
Aus
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Üblicherweise treten bei Wälzlagern im Großlagerbereich große radiale sowie axiale Belastungen auf. Herkömmliche Wälzlagerkäfige haben dabei schlechte Notlaufeigenschaften bei einer möglichen mangelhaften Schmierung oder gar fehlenden Schmierung, was in den meisten Fällen kurzfristig zu einem vollständigen Funktionsausfall des gesamten Wälzlagers führt.Usually occur in rolling bearings in the large storage area on large radial and axial loads. Conventional rolling bearing cages have poor emergency running properties with a possible lack of lubrication or even lack of lubrication, which leads in most cases in the short term to a complete malfunction of the entire bearing.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Wälzlager mit einem verbesserten Wälzlagerkäfig anzugeben.The invention is therefore based on the problem of specifying a rolling bearing with an improved rolling bearing cage.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Wälzlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wälzlagerkäfig aus einem metallischen Material besteht und abschnittsweise oder vollständig mit einer polymeren Beschichtung belegt ist.To solve this problem is provided according to the invention in a rolling bearing of the type mentioned that the rolling bearing cage consists of a metallic material and is partially or completely covered with a polymeric coating.
Dadurch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass durch die Verwendung eines aus einem metallischen Material bestehenden Grundkörpers eines Wälzlagerkäfigs, eine Kostenreduktion erzielt wird, wobei der Grundkörper durch Applikation der polymeren Beschichtung technisch so aufgewertet wird, dass dadurch sowohl die mechanischen als auch tribologischen Eigenschaften des Wälzlagerkäfigs gezielt verbessert werden. Beispielsweise kann durch die polymere Beschichtung des Wälzlagerkäfigs eine geringere Reibung und somit ein geringerer Verschleiß erzielt werden, wobei die polymere Beschichtung in Abhängigkeit mehrerer Zielgrößen wählbar ist.This makes it possible within the scope of the invention that a cost reduction is achieved by the use of a body made of a metallic material of a roller bearing cage, wherein the base body is technically upgraded by application of the polymeric coating, thereby characterized both the mechanical and tribological properties the rolling bearing cage can be specifically improved. For example, by the polymeric coating of the roller bearing cage, a lower friction and thus a lower wear can be achieved, wherein the polymeric coating can be selected depending on a plurality of target variables.
Zudem ist die erfindungsgemäße polymere Beschichtung vorteilhaft, da der Wälzlagerkäfig korrosionsanfällig sein kann und durch die polymere Beschichtung vor den Umgebungsbedingungen geschützt ist.In addition, the polymeric coating according to the invention is advantageous because the rolling bearing cage can be susceptible to corrosion and is protected by the polymeric coating from the ambient conditions.
Die polymere Beschichtung kann beispielsweise durch Abscheidung dünner Schichten aus einer Polymerlösung appliziert sein. Allerdings ist auch ein Aufspritzen von Polymeremulsionen oder Aufspritzen im Flammspritzverfahren mit jeweils anschließendem Sintern oder Tempern unter Wärme möglich. Zudem liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass die Beschichtung durch eine Pulverlackierung aufgebracht ist. Beispielsweise kann sie mit einem polymeren Pulver durch Sprühen oder in einem Wirbelbett auf ein heißes oder elektrostatisch aufgeladenes Substrat aufgebracht sein. Eine abschnittsweise Beschichtung kann grundsätzlich durch entsprechende Maskierungsverfahren aufgetragen sein.The polymeric coating can be applied, for example, by depositing thin layers of a polymer solution. However, it is also possible to spray on polymer emulsions or spray-on by the flame spraying method, with subsequent sintering or annealing under heat. Moreover, it is also within the scope of the invention that the coating is applied by powder coating. For example, it may be applied to a polymeric powder by spraying or in a fluidized bed on a hot or electrostatically charged substrate. A section-wise coating can in principle be applied by appropriate masking methods.
Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßer Wälzlagerkäfig am Lageraußenring außenbordgeführt, am Lagerinnenring innenbordgeführt oder durch die Rollkörper selbst geführt sein. Diesbezüglich ist im Rahmen der Erfindung eine lediglich abschnittsweise polymere Beschichtung, die nur an besonders funktionsrelevanten Stellen des Wälzlagerkäfigs aufgebracht ist möglich, um Materialkosten einzusparen. Somit liegt es im Rahmen der Erfindung, dass bei einem Wälzlagerkäfig eine polymere Beschichtung beispielsweise ausschließlich im Bereich der Käfigführung angebracht ist. For example, an inventive roller bearing cage on the outer bearing ring outboard, be led inboard on the bearing inner ring or guided by the rolling body itself. In this regard, in the context of the invention, only a portion of polymeric coating, which is applied only to particularly functional relevant points of the rolling bearing cage possible to save material costs. Thus, it is within the scope of the invention that in a rolling bearing cage, a polymeric coating, for example, is mounted exclusively in the area of the cage guide.
Zudem kann der Wälzlagerkäfig ein segmentierter Wälzlagerkäfig sein, der einzelne Öffnungen aufweist, die der Aufnahme und Halterung jeweils eines Wälzkörpers dienen. Bei einem Wälzlager mit einem segmentierten Wälzlagerkäfig, der durch die Wälzkörper selbst geführt ist, kann beispielsweise die polymere Beschichtung ausschließlich an den Innenseiten der einzelnen Segmente des Wälzlagerkäfigs appliziert sein. In addition, the rolling bearing cage may be a segmented roller bearing cage having individual openings which serve to receive and support each of a rolling element. In a rolling bearing with a segmented roller bearing cage, which is guided by the rolling elements themselves, for example, the polymeric coating can be applied exclusively to the inner sides of the individual segments of the rolling bearing cage.
Bei einem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig kann man grundsätzlich Blechkäfige und Massivkäfige einsetzen, die ihrerseits aus verschiedenen metallischen Materialien, vorzugsweise aus Messing oder Stahl bestehen können.In a rolling bearing cage according to the invention can be used in principle sheet metal cages and solid cages, which in turn may consist of various metallic materials, preferably of brass or steel.
Der Wälzlagerkäfig kann sowohl aus rostfreiem als auch aus nicht rostfreiem Stahl bestehen. Beispielsweise kann der Wälzlagerkäfig aus Chromstahl gefertigt sein, wobei Chromstahl gute mechanische Eigenschaften mit einer guten Korrosionsbeständigkeit verbindet.The rolling bearing cage can consist of both stainless and non-stainless steel. For example, the rolling bearing cage can be made of chrome steel, with chromium steel combining good mechanical properties with good corrosion resistance.
Spezifische Stahlsorten, die sich im Rahmen der Erfindung für die Herstellung eignen können für eine bessere Härtbarkeit auch legiert sein. Zur Legierung kann beispielsweise Mangan (Mn) oder Molybdän (Mo) dienen. Specific grades of steel which are suitable for the production of the invention may also be alloyed for better hardenability. For example, manganese (Mn) or molybdenum (Mo) can be used for the alloy.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die polymere Beschichtung vollständig appliziert ist und unterschiedliche Schichtdicken aufweist.It is also within the scope of the invention that the polymeric coating is completely applied and has different layer thicknesses.
Der Wälzlagerkäfig kann vollflächig beschichtet sein und somit vollständig von einem direkten Kontakt zu einem Lagerring oder den Wälzkörpern geschützt werden, wobei die polymere Beschichtung beispielsweise an den besonders funktionsrelevanten Stellen eine von der vollflächigen Beschichtung unterschiedliche Schichtdicke aufweisen kann. Erfindungsgemäß ist die Schichtdicke an diesen funktionsrelevanten Stellen dicker als an den übrigen Stellen des Wälzlagerkörpers. Dadurch ergibt sich ein besonders vorteilhafter Verschleißschutz, insbesondere an den Stellen, an denen der Wälzlagerkäfig mit den Wälzkörpern oder den Lagerringen möglicherweise in Kontakt steht. The rolling bearing cage can be coated over the entire surface and thus be completely protected from direct contact with a bearing ring or the rolling elements, wherein the polymeric coating may have, for example, at the most functionally relevant points a different layer thickness of the full-surface coating. According to the invention, the layer thickness at these function-relevant points is thicker than at the remaining points of the rolling bearing body. This results in a particularly advantageous wear protection, especially at the points where the rolling bearing cage with the rolling elements or the bearing rings is possibly in contact.
Beispielsweise kann die Beschichtung an den Innenseiten einzelner Segmente des Wälzlagerkäfigs und/oder im Bereich der Wälzlagerführungen eine größere Schichtdicke aufweisen, als an allen anderen Stellen des Wälzlagerkäfigs.For example, the coating on the inner sides of individual segments of the roller bearing cage and / or in the region of the rolling bearing guides have a greater layer thickness, than at all other points of the rolling bearing cage.
Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager kann es vorgesehen sein, dass die polymere Beschichtung ein Polyaddukt, ein Kettenpolymerisat oder ein Polykondensat ist, insbesondere aus Dicarbonsäuren, Diaminen und/oder Lactamen.In the rolling bearing according to the invention, it may be provided that the polymeric coating is a polyadduct, a chain polymer or a polycondensate, in particular of dicarboxylic acids, diamines and / or lactams.
Grundsätzlich ist die Verwendung von thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen möglich, wobei vorzugsweise PA6, PA66, PA11, PA12 oder ein Werkstoff der Werkstoffgruppe Polyaryletherketone (PAEK), Polyarylethersulfone (PES), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherimid (PEI), Polyimide (PI) oder Polyamidimid (PAI) möglich ist. Basically, the use of thermoplastic or thermosetting plastics is possible, preferably PA6, PA66, PA11, PA12 or a material of the material group polyaryletherketones (PAEK), polyarylethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyimides (PI) or Polyamide-imide (PAI) is possible.
Diese Materialien können entweder ausschließlich oder in einer Mischung mit wenigstens einem weiteren Material verwendet werden. Wenn eine Mischung von wenigstens zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien verwendet wird, können die Werkstoffeigenschaften gezielt beeinflusst werden, um diese an die technischen Anforderungen anzupassen, die der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig erfüllen muss. These materials can be used either exclusively or in a mixture with at least one other material. If a mixture of at least two different plastic materials is used, the material properties can be specifically influenced in order to adapt them to the technical requirements which the rolling bearing cage according to the invention has to fulfill.
Eine Variante der Erfindung kann vorsehen, dass die Beschichtung Additive enthält, insbesondere mit einem Anteil von 10 bis 40 Gewichtsprozent.A variant of the invention can provide that the coating contains additives, in particular in a proportion of 10 to 40 percent by weight.
Ein erfindungsgemäßes Kunststoffmaterial, das mit Additiven z. B. in Pulver- oder Teilchenform oder in Form von Fasern versetzt ist, bewirkt, dass ein erfindungsgemäßer Wälzlagerkäfig besonders effizient und kostengünstig herstellbar ist, wobei zugleich seine Lebensdauer durch die verbesserten materialtechnischen Eigenschaften verlängert wird.An inventive plastic material containing additives z. B. in powder or particulate form or in the form of fibers, causes a rolling bearing cage according to the invention is particularly efficient and inexpensive to produce, at the same time its life is extended by the improved material properties.
Somit können im Rahmen der Erfindung beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe als Beschichtung für den Wälzlagerkäfig dienen, wobei diese mit geeigneten weiteren Additiven respektive Festschmierstoffen angereichert sein können, um die Reibungskoeffizienten und den Verschleißwiderstand dieser Schichten zu verbessern. Thus, within the scope of the invention, for example, fiber-reinforced plastics can serve as a coating for the roller bearing cage, whereby these can be enriched with suitable further additives or solid lubricants in order to improve the friction coefficients and the wear resistance of these layers.
Dadurch schützt eine polymere Beschichtung, die mit ausgewählten Additiven versetzt ist, den Wälzlagerkäfig z.B. bei nicht ausreichend vorhandenem Schmiermittel, wie es bei einem Schmierfilmabriss der Fall ist. Eine zielgerichtete und mit Additiven versehene polymere Beschichtung führt somit zu einer verbesserten Notlaufeigenschaft und sorgt dafür, dass die Funktionsfähigkeit des Wälzlagers erhalten bleibt.As a result, a polymeric coating staggered with selected additives protects the rolling bearing cage, e.g. if there is insufficient lubricant, as is the case with a lubricant break-off. A targeted and provided with additives polymeric coating thus leads to improved runflat property and ensures that the functionality of the bearing is maintained.
Ein Additiv kann aus Graphit, Polytetrafluorethylen (PTFE), Aramidfasern, Aramidpulver, mineralischen Mikrofasern oder Kohlenstofffasern bestehen, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.An additive may consist of graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), aramid fibers, aramid powder, mineral microfibers or carbon fibers, although this list is not exhaustive.
Im Rahmen der Erfindung können auch wenigstens zwei verschiedene Faserarten eingesetzt werden, um sie mit dem Kunststoffmaterial der polymeren Beschichtung als Matrix zu einem Faserverbundwerkstoff für ein Beschichtungsmaterial zu verwenden. Beispielsweise ist eine Kombination von Aramidfasern und Kohlenstofffasern möglich.Within the scope of the invention, at least two different types of fibers can also be used in order to use them with the plastic material of the polymeric coating as a matrix to form a fiber composite material for a coating material. For example, a combination of aramid fibers and carbon fibers is possible.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematisierte Darstellungen und zeigen: The invention will be explained below with reference to an embodiment with reference to the drawings. The drawings are schematized representations and show:
Die Wälzkörper
Bei anderen Ausführungen können die Wälzkörper
Die in
Zudem ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine auf den Grundkörper des Wälzlagerkäfigs
Bevorzugt, jedoch nicht zwingend, enthält die polymere Beschichtung aus einem thermo- oder duroplastischen Material ein oder mehrere Additive, die z. B. die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung positiv beeinflussen, wie z. B. Fasern, beispielsweise Aramidfasern oder Kohlenstofffasern, oder pulver- oder teilchenförmige Zuschläge, z. B. aus Graphit oder PTFE, um die tribologischen Eigenschaften der Beschichtung den gewünschten bzw. gegebenen Anforderungen entsprechend zielgerichtet zu konzipieren.Preferably, but not necessarily, the polymeric coating of a thermosetting or thermosetting material contains one or more additives, the z. B. positively influence the mechanical properties of the coating, such. As fibers, such as aramid fibers or carbon fibers, or powder or particulate additives, eg. As graphite or PTFE, in order to design the tribological properties of the coating according to the desired or given requirements targeted.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wälzlager roller bearing
- 22
- Außenring outer ring
- 33
- Innenring inner ring
- 44
- Wälzkörper rolling elements
- 55
- Wälzlagerkäfig Rolling bearing cage
- 66
- Grundkörper des Wälzlagerkäfigs Main body of the rolling bearing cage
- 77
- Polymere Beschichtung Polymeric coating
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012101651 A1 [0005] DE 102012101651 A1 [0005]
- DE 102012101649 A1 [0006] DE 102012101649 A1 [0006]
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- 2015-12-02 DE DE102015224046.0A patent/DE102015224046A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |