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Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager mit Wälzkörpern, wobei der Käfig aus einem porösen Material ausgebildet ist und Poren aufweist.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Wälzkörperkäfige zur Führung von Wälzkörpern dienen, wobei die Wälzkörper untereinander berührungslos angeordnet sind. Zur Gewährleistung einer dauerhaften Nutzung werden die Wälzkörper mittels eines Schmiermittels geschmiert. Die Schmierung erfolgt dabei durch Auftragen eines Schmierfilms entlang der Laufbahn.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 015 971 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Linearführung mit einem an einer Führungsschiene über Wälzkörper wälzlagerbaren Führungswagen, der mit wenigstens einem endlosen Wälzkörperkanal für die Wälzkörper versehen ist. Die Wälzkörper sind in Käfigtaschen mit Spiel in Erstreckungsrichtung der Käfigkette angeordnet, wobei Käfigstege an ihren den Käfigtaschen zugewandten Seiten mit Schmierstoff füllbare Schmierstofftaschen zur Abgabe von Schmierstoff an die Wälzkörper aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfig und insbesondere auch ein Wälzlager bereitzustellen, welches die Einsparung von Schmiermittel ermöglicht, sowie den Arbeitsgang zur Befüllung des Lagers und/oder der Linearführung mit Schmierstoff erlässt, so dass eine Kosten- und Gewichtseinsparung erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Käfig für ein Wälzlager mit Wälzkörpern gemäß des Anspruches 1, durch das Wälzlager nach Anspruch 5, das Linearkugellager nach Anspruch 6 sowie durch das Verfahren zum Herstellen des Käfigs nach Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der Beschreibung und/oder den beiden Figuren.
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Erfindungsgemäß wird ein Käfig für ein Wälzlager mit Wälzkörpern vorgeschlagen. Das Wälzlager ist insbesondere ein Linearkugellager, ein Radialkugellager oder ein Axialkugellager. Das Wälzlager umfasst eine Mehrzahl an Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper beispielsweise Kugeln, Rollen, Zylinder oder Tonnen sind.
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Der Käfig ist aus einem porösen Material ausgebildet. Beispielsweise ist der Käfig aus porösem Metall, porösem Kunststoff, einem porösen Kunstharz, einer porösen Keramik oder einem porösen Verbundmaterial. Besonders bevorzugt ist der Käfig aus porösem Material aus porösem, gesinterten Metall. Vorzugsweise ist das poröse Material korrosionsunanfällig. Käfige aus porösem Kunststoff sind beispielsweise Spritzgussteile. Der Kunststoff ist insbesondere hitzebeständig und chemisch inert. Beispielsweise ist der poröse Kunststoff ein polyfluorierter Kunststoff.
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Der Käfig aus porösem Material weist eine Vielzahl an Poren auf. Die Poren sind abschnittsweise oder kontinuierlich über den Käfig verteilt. Beispielsweise sind die Poren vorzugsweise und/oder ausschließlich im Bereich der Taschen des Käfigs angeordnet. Die Taschen sind insbesondere vom Käfig zum Halten der Wälzkörper im Wälzlager umfasst.
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In die Poren des Käfigs ist ein Schmierstoff und/oder ein Additiv zum Abgeben und/oder Schmieren des Wälzlagers eingelagert. Der Schmierstoff ist vorzugsweise ein flüssiger Schmierstoff, alternativ ist der Schmierstoff ein gallertartiger oder fester Schmierstoff, welcher sich beispielsweise im Betrieb verflüssigt. Der Schmierstoff ist insbesondere ein Öl oder Fett, wobei der Schmierstoff ein Additiv umfassen kann. Das Additiv ist beispielsweise ein Verschleißschutzadditiv, Korrosionsinhibitor oder ein Reibwertveränderer. Im Speziellen ist der Schmierstoff ein Schmierstoff auf Polyharnstoffbasis, auf Lithiumseifenbasis, auf PTFE-Basis oder auf Alkoxylfluoretherbasis.
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Der Schmierstoff in den Poren wird vorzugsweise kontinuierlich, gleichmäßig und/oder diskontinuierlich an die Wälzkörper und/oder an das Wälzlager zum Schmieren der Wälzkörper abgegeben. Vorzugsweise wird der Schmierstoff und/oder das Additiv während des Betriebes des Wälzlagers an dieses abgegeben. Das Abgeben und/oder Schmieren des von den Poren abgegebenen Schmierstoffs und/oder Additivs ist zum Ausbilden eines Schmierfilms im Wälzlager.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Käfig eine Porosität größer als fünf Volumenprozent auf. Insbesondere ist es möglich, dass die Porosität des Käfigs größer ist als zehn Volumenprozent, vorzugsweise größer ist als zwanzig Volumenprozent und im Speziellen größer ist als dreißig Volumenprozent. Die Porosität ist vorzugsweise über den gesamten Käfig konstant. Alternativ ist die Porosität abschnittsweise unterschiedlich für den Käfig, wobei beispielsweise die Porosität im Bereich der Taschen erhöht ist. Beispielsweise ist die Porosität im Bereich der Taschen mindestens doppelt so groß wie die Porosität des übrigen Käfigs.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Poren des porösen Käfigs größer als 100 Nanometer, vorzugsweise größer als 1 Mikrometer und im Speziellen größer als 50 Mikrometer. Alternativ und/oder ergänzend sind die Poren kleiner als 500 Mikrometer, insbesondere kleiner als 100 Mikrometer und im Speziellen kleiner als 1 Mikrometer. Ferner ist möglich, dass die Porosität des Käfigs eine Porosität im Mesoporenbereich ist.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schmierstoff und/oder die Poren so ausgebildet sind, dass mehr Schmierstoff und/oder mehr Additiv bei einer Temperaturerhöhung innerhalb des Wälzlagers abgegeben wird. Alternativ und/oder ergänzend ist der Schmierstoff und/oder sind die Poren so ausgebildet, dass mit steigender mechanischer Belastung im Wälzlager und/oder des Käfigs mehr Schmierstoff und/oder Additiv an das Wälzlager abgegeben wird. Beispielsweise ist eine steigende mechanische Belastung eine Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit, wobei bei der Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit die Fliehkräfte steigen und so beispielsweise mehr Schmierstoff und/oder Additiv an das Wälzlager abgegeben wird.
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Beispielsweise ist der Schmierstoff ausgebildet, bei einer Temperaturerhöhung und/oder bei steigender mechanischer Belastung sich zu verflüssigen und/oder seine Viskosität zu senken. Ferner ist es möglich, dass der Schmierstoff und/oder das Additiv durch Kapillarkräfte in den Poren gehalten wird, wobei durch Erhöhung der Fliehkräfte Schmierstoff und/oder Additiv aus den Poren auf die Wälzkörper übertragen werden kann.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Wälzlager mit Käfig nach einem der vorherigen Ansprüche und/oder der vorherigen Beschreibung. Das Wälzlager ist vorzugsweise ein Radiallager oder ein Axiallager. Das Wälzlager umfasst eine Mehrzahl an Wälzkörpern, welche kugelförmig, zylinderförmig oder tonnenförmig ausgebildet sind. Die Wälzkörper werden insbesondere von dem Käfig geführt. Vorzugsweise umfasst der Käfig Taschen, wobei die Wälzkörper in den Taschen des Käfigs angeordnet sind und/oder von den Taschen des Käfigs geführt werden. Die Wälzkörper des Wälzlagers werden und/oder sind mit Schmierstoff aus den Poren geschmiert. Insbesondere wird Schmierstoff kontinuierlich während des Betriebes an die Wälzkörper und/oder an das Wälzlager abgegeben.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Linearkugellager mit dem erfindungsgemäßen Käfig. Das Linearkugellager umfasst eine Vielzahl an Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper vom Käfig geführt sind und beispielsweise in Taschen des Käfigs angeordnet sind. Die Wälzkörper des Linearkugellagers werden vorzugsweise kontinuierlich mit Schmierstoff aus den Poren geschmiert.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Käfigs mit eingelagertem Schmiermittel und/oder Additiv. Dabei wird ein poröser Wälzkörperrohling mit Poren gefertigt. Der Wälzkörperrohling ist beispielsweise aus einem porösen Kunststoff, einem porösen Metall, einem gesinterten Metall oder einer porösen Keramik gefertigt. Der Wälzkörperrohling wird mit Schmierstoff und/oder mit Additiv konditioniert, wobei Schmierstoff und/oder Additiv in die Poren des Wälzkörperrohlings eingelagert wird. Das Konditionieren des Wälzkörperrohlings mit Schmierstoff und/oder Additiv erfolgt beispielsweise durch ein Besprühen des Wälzkörperrohlings mit dem Schmierstoff und/oder dem Additiv oder durch ein Einlegen des Wälzkörperrohlings in den Schmierstoff und/oder das Additiv. Insbesondere bildet der Wälzkörperrohling mit aufgenommenem Additiv und/oder eingelagertem Schmiermittel den porösen Käfig.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigt:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines Wälzlagers;
- 2 einen Querschnitt durch das Wälzlager.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Wälzlagers 1. Das Wälzlager 1 umfasst einen Innenring 2, einen Außenring 3, einen Käfig 4 sowie eine Mehrzahl an Wälzkörpern 5. Der Käfig 4 umfasst eine Mehrzahl an Taschen 6, wobei die Anzahl der Taschen 6 der Anzahl der Wälzkörper 5 des Wälzlagers 1 entspricht. Der Käfig 6 ist als ein ringförmiger, insbesondere hülsenförmiger, Käfig 4 ausgebildet. Die Taschen 6 sind auf der Mantelfläche und/oder auf der Außenseite des ringförmigen Käfigs 4angeordnet. Die Taschen 6 weisen eine Form auf, die es ermöglicht, die Wälzkörper 5 drehbar und insbesondere verliersicher in den Taschen 6 zu halten.
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Der Innenring 2 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Käfigs 4, sodass der Innenring 2 in dem Käfig 4 anordenbar ist. Auf der Außenseite des zylindrischen und/oder ringförmigen Innenrings 2 ist eine Laufbahn 7 angeordnet, wobei auf der Laufbahn 7 die in den Taschen 6 des Käfigs 4 angeordneten Wälzkörper 5 anordenbar und/oder bewegbar sind.
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Der Außenring 3 weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Käfigs 4, sodass der Außenring 3 den Käfig 4 formschlüssig umgeben kann. Die Anordnung des Käfigs 4 zwischen Außenring 3 und Innenring 2 ermöglicht es, dass die Wälzkörper 5 verliersicher dazwischen gehalten werden.
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Der Käfig 4 ist aus einem porösen Material gefertigt. Beispielsweise ist der Käfig 4 aus einem gesinterten Metall gefertigt. Besonders bevorzugt ist es, dass der Käfig 4 aus einem porösen Kunststoff geformt ist, wobei der poröse Kunststoff insbesondere chemisch inert ist und temperaturbeständig ist, beispielsweise temperaturbeständig bis zu einer Temperatur von 500 Grad Celsius. Der Käfig 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel kontinuierlich über den gesamten Käfigbereich mit Poren versehen. Die Porosität des Käfigs 4 ist zwischen zwanzig Volumenprozent und fünfundzwanzig Volumenprozent.
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Der Käfig 4 ist mit einem Schmierstoff und einem Additiv konditioniert. Insbesondere sind in den Poren des Käfigs 4 der Schmierstoff und das Additiv eingelagert. Besonders bevorzugt ist es, dass der Käfig 4 benetzt ist von dem Schmierstoff und/oder dem Additiv, wobei die Benetzung des Käfigs 4 durch aus den Poren abgegebenem Schmierstoff und/oder Additiv erzeugt wurde.
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Die Poren, der Schmierstoff und/oder das Additiv wurden so gewählt, dass die Laufbahn 7 und/oder die Wälzkörper 5 während des Betriebs des Wälzlagers 1 mit Schmierstoff und/oder Additiv aus den Poren des Käfigs 4 versorgt und/oder benetzt werden. Insbesondere erfolgt die Schmierung des Wälzlagers 1 mittels des Schmierstoffs aus den Poren des Käfigs 4. Dabei wird aus den Poren des Käfigs 4 kontinuierlich Schmierstoff und Additiv an die Wälzkörper 5 abgegeben.
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein zweireihiges Wälzlager 1. Das Wälzlager 1 umfasst den Käfig 4 sowie die Wälzkörper 5. Die Wälzkörper 5 werden von dem Käfig 4 geführt und gehalten. Die Wälzkörper 5 werden durch eine Schmierung 8 geschmiert. Die Schmierung 8 wird durch Schmierstoff ermöglicht, welcher von den Poren und/oder welcher aus den Poren des Käfigs 4 abgegeben wird. Insbesondere wird der Schmierstoff kontinuierlich aus den Poren des Käfigs 4 zur Erzeugung der Schmierung 8 abgegeben. Die Schmierung 8 und die Wälzkörper 5 sind mittels einer Dichtung 9 gegen die Umgebung abgedichtet. Die Dichtung 9 ist ausgebildet, einen Austritt von Schmiermittel aus der Schmierung 8 in die Umgebung 10 zu verhindern und ferner einen Eintritt von Medium aus der Umgebung 10 in den Bereich der Schmierung 8 zu verhindern. Die Wälzkörper 5 sind insbesondere in Rollkontakt 11 mit Teilen des Wälzlagers 1, insbesondere mit dem Außenring 3 und dem Innenring 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Innenring
- 3
- Außenring
- 4
- Käfig
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Taschen
- 7
- Laufbahn
- 8
- Schmierung
- 9
- Dichtung
- 10
- Umgebung
- 11
- Rollkontakt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005015971 A1 [0003]
