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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Lagerung einer Welle, aufweisend einen Innenring und einen zum Innenring koaxialen Außenring, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring eine Vielzahl von Wälzkörpern derart gelagert ist, dass der Innenring und der Außenring umfangsgemäß zueinander verdrehbar sind.
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Mit dem zunehmenden Einsatz von Elektromotoren in der Transportindustrie ist es stetig wichtiger geworden, Mikrobewegungen durch Lagerkriechen von Lagern möglichst zu vermeiden. Diese Mikrobewegungen führen zu Verschleiß der umliegenden Komponenten, was den Presssitz verringert und zu einer Bewegung des Lagers führt.
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Insbesondere hat sich herausgestellt, dass es unter schweren Hochlast- und/oder Hochgeschwindigkeitsbedingungen zu Mikrobewegungen zwischen dem Außen- oder Innenring des Lagers und dem Widerlagerkörper kommen kann, mit dem das Lager verbunden ist. Diese als Lagerkriechen bezeichnete Mikrobewegung erzeugt zunächst Reibung auf den Oberflächen und kann sich schließlich unter der Oberfläche des üblicherweise weicheren Widerlagerkörpers ausbreiten, das beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein kann. Dies führt zu einer Verringerung der Presspassung und einer Lockerung des Lagers im Gehäuse. Eine ausreichende Bewegung des Widerlagerkörpers kann zu hohen Spannungen im Inneren des Lagers, insbesondere bei den Rollen und Laufbahnen, führen, was zu Oberflächenermüdung und einer Verringerung der Lagerlebensdauer führt.
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Wenn die Ringdicke unzureichend ist und/oder bei einem als Wälzlager ausgebildeten Lager das Neigungsintervall von Wälzkörpern eine ausreichend hohe Amplitude erzeugt, wird eine wellenförmige Bewegung in die Oberfläche des Ringes induziert, die mit einem Widerlagerkörper in Kontakt steht und Kriechen einleitet. Dieses Kriechen ist auch als Lagerkriechen bekannt.
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Lösungen nach Stand der Technik sehen vor, dass der Außen- oder der Innenring des Lagers beispielsweise mit Molybdändisulfid beschichtet ist oder dass in den Außen- oder den Innenring umfangsgemäß O-Ringe angeordnet sind.
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Es besteht ein stetiges Bedürfnis, die vorgenannten Kriechbewegungen zu vermeiden.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Lager mit einer reduzierten Neigung zum Lagerkriechen zu schaffen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Die Erfindung betrifft somit ein Lager zur Lagerung eines rotierbaren Körpers, aufweisend einen Innenring zur Lagerung auf einem ersten Widerlagerkörper und einen zum Innenring entlang einer Rotationsachse koaxial angeordneten Außenring zur Lagerung in einem zweiten Widerlagerkörper, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring eine Vielzahl von Wälzkörpern derart gelagert ist, dass der Innenring und der Außenring umfangsgemäß zueinander um die Rotationsachse verdrehbar sind, wobei der Innenring auf seiner Kontaktfläche für den ersten Widerlagerkörper und/oder der Außenring auf seiner Kontaktfläche für den zweiten Widerlagerkörper eine Oberflächenstruktur aufweist oder aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenstruktur zumindest teilweise eine umfangsgemäß mäanderförmig verlaufende Linienanordnung umfasst.
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Gemäß einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Oberflächenstruktur zumindest teilweise eine umfangsgemäß wiederkehrende Linienfolge umfassen, wobei die Haupterstreckungsachse einzelner Linien im Wesentlichen entlang der Rotationsachse erstreckt. Die Formulierung im Wesentlichen entlang der Rotationsachse bedeutet im Sinne der Erfindung, dass sich eine einzelne Linie von einer Kante eines Lagerrings bis zur entlang der Rotationsachse gegenüberliegenden Kante des Lagerrings erstreckt.
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Möglich sind auch andere Ausgestaltungen der Oberflächenstrukturen.
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Durch die Bildung von umfangsgemäß abweichenden Oberflächenstrukturen, die mit dem Widerlagerkörper in Kontakt kommen, kann die mäanderförmige Form der Oberflächenstruktur, die sich beispielhaft in Umfangsrichtung um das Lager herum bewegt, unterbrochen werden. Dies reduziert das Lagerkriechen weiterhin.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenstruktur durch Lasern oder Ätzen aufgetragen ist.
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Um die Oberflächenstruktur zu erzeugen, ist Laserätzen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Dies ist eine Abtragetechnik. Unter der Einwirkung eines Laserstrahls werden Gasteilchen chemisch aktiviert und tragen die Substratoberfläche ab.
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Durch die Reduzierung oder Eliminierung der Mikrobewegung zwischen dem Lager und dem Widerstandskörper kann ein guter Presssitz eingestellt werden und die Lagerbewegung kann minimiert oder verhindert werden.
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Eine Möglichkeit zum Herstellen einer Oberflächenstruktur kann durch entsprechendes Beschichten der Kontaktfläche des Lagers mit einem Widerlagerkörper sein. Die Beschichtungen fungieren als Grenzschicht zwischen Lager und Gehäuse und reduzieren die negativen Auswirkungen von Mikrobewegungen.
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Insbesondere kann die Oberflächenstruktur als Nut, also als Kanal ausgebildet sein. Dadurch kann Schmieröl durch den Kanal strömen und für eine geringe Schmierung im Lastzonenbereich zwischen Lager und Widerlagerkörper sorgen. Dies reduziert die Mikrobewegung vorteilhaft, um einen Verschleiß am Widerlagerkörper zu reduzieren oder zu verhindern.
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Eine weitere Option ist eine Lasergravur des Außendurchmessers der Kontaktfläche des Lagers mit einem Widerlagerkörper. Das Verfahren zum Herstellen der bevorzugten Nut, beispielsweise mit einer Drehmaschine, beschränkt sich auf eine umlaufende Nut um den Außendurchmesser des Lagers. Laserätzen ermöglicht eine wesentlich höhere Flexibilität sowohl in Bezug auf die Geometrie als auch auf die Lage des Musters an der Kontaktfläche des Lagers mit einem Widerlagerkörper. Diese Flexibilität ermöglicht eine Anpassung des Musters an individuelle und sich ändernde Anforderungen mit kurzen Durchlaufzeiten und ohne zusätzliche Werkzeugkosten.
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Das Lager kann vorzugsweise ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager sein. Optional kann das Lager auch ein Gleitlager sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht auf ein Lager nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2: eine perspektivische Ansicht auf ein Lager nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- 3: eine perspektivische Ansicht auf ein Lager nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
- 4: eine perspektivische Ansicht auf ein Lager nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt als erste Ausführungsform ein Lager 10 zur Lagerung eines rotierbaren Körpers, aufweisend einen Innenring 12 zur Lagerung auf einem ersten Widerlagerkörper und einen zum Innenring 12 entlang einer Rotationsachse R koaxial angeordneten Außenring 14 zur Lagerung in einem zweiten Widerlagerkörper, wobei zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 14 eine Vielzahl von Wälzkörpern 16 derart gelagert ist, dass der Innenring 12 und der Außenring 14 umfangsgemäß zueinander um die Rotationsachse R verdrehbar ist, wobei der Außenring 14 auf seiner Kontaktfläche für den zweiten Widerlagerkörper eine Oberflächenstruktur 18 aufweist, wobei die Oberflächenstruktur 18 zumindest teilweise eine umfangsgemäß wiederkehrende Linienfolge umfasst, und wobei sich die Haupterstreckungsachse einzelner Linien im Wesentlichen entlang der Rotationsachse R erstreckt.
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2 zeigt als zweite Ausführungsform ein Lager 10 zur Lagerung eines rotierbaren Körpers, aufweisend einen Innenring 12 zur Lagerung auf einem ersten Widerlagerkörper und einen zum Innenring 12 entlang einer Rotationsachse R koaxial angeordneten Außenring 14 zur Lagerung in einem zweiten Widerlagerkörper, wobei zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 14 eine Vielzahl von Wälzkörpern 16 derart gelagert ist, dass der Innenring 12 und der Außenring 14 umfangsgemäß zueinander um die Rotationsachse R verdrehbar sind, wobei der Außenring 14 auf seiner Kontaktfläche für den zweiten Widerlagerkörper eine Oberflächenstruktur 18 aufweist, wobei die Oberflächenstruktur 18 zumindest teilweise eine umfangsgemäß mäanderförmig verlaufende Linienanordnung umfasst.
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3 zeigt als dritte Ausführungsform ein Lager 10 zur Lagerung eines rotierbaren Körpers, aufweisend einen Innenring 12 zur Lagerung auf einem ersten Widerlagerkörper und einen zum Innenring 12 entlang einer Rotationsachse R koaxial angeordneten Außenring 14 zur Lagerung in einem zweiten Widerlagerkörper, wobei zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 14 eine Vielzahl von Wälzkörpern 16 derart gelagert ist, dass der Innenring 12 und der Außenring 14 umfangsgemäß zueinander um die Rotationsachse R verdrehbar sind, wobei der Innenring 12 auf seiner Kontaktfläche für den ersten Widerlagerkörper eine Oberflächenstruktur 18 aufweist, wobei die Oberflächenstruktur 18 zumindest teilweise eine umfangsgemäß wiederkehrende Linienfolge umfasst, und wobei sich die Haupterstreckungsachse einzelner Linien im Wesentlichen entlang der Rotationsachse R erstreckt.
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4 zeigt als vierte Ausführungsform ein Lager 10 zur Lagerung eines rotierbaren Körpers, aufweisend einen Innenring 12 zur Lagerung auf einem ersten Widerlagerkörper und einen zum Innenring 12 entlang einer Rotationsachse R koaxial angeordneten Außenring 14 zur Lagerung in einem zweiten Widerlagerkörper, wobei zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 14 eine Vielzahl von Wälzkörpern 16 derart gelagert ist, dass der Innenring 12 und der Außenring 14 umfangsgemäß zueinander um die Rotationsachse R verdrehbar sind, wobei der Innenring 12 auf seiner Kontaktfläche für den ersten Widerlagerkörper eine Oberflächenstruktur 18 aufweist, wobei die Oberflächenstruktur 18 zumindest teilweise eine umfangsgemäß mäanderförmig verlaufende Linienanordnung umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lager
- 12
- Innenring
- 14
- Außenring
- 16
- Wälzkörper
- 18
- Oberflächenstruktur
- R
- Rotationsachse
