DE102019207643A1

DE102019207643A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102019207643A1
Application number: DE102019207643.2A
Authority: DE
Inventors: Yoann Hebrard; Defeng Lang; Jeroen van Diermen
Original assignee: SKF Aerospace France SAS; SKF AB
Current assignee: SKF Aerospace France SAS; SKF AB
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-11-26
Also published as: GB2584177A; GB2584177B; FR3096416A1; GB202002175D0; FR3096416B1; US20200370600A1; CN111981043A; US11248650B2

Abstract

Wälzlagerkäfig, der die folgenden Merkmale aufweist:- eine Käfigbasisstruktur, die zumindest einen Käfigseitenring aufweist, wobei die Käfigstäbe von dem Käfigseitenring abzweigen, um Taschen für Wälzkörper des Wälzlagers jeweils zwischen zwei benachbarten Stäben zu bilden,- eine Käfigbrucherfassungseinheit, die zumindest eine Leitungsspur und ein Modul zur drahtlosen Käfigbruchüberwachung aufweist, und- wobei die Käfigbasisstruktur zumindest eine Ausnehmung aufweist, in welcher zumindest ein vorgefertigter Teil der Käfigbrucherfassungseinheit eingesetzt und befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig.
DE 10 2016 218 897 A1 des gleichen Anmelders wie diese Patentanmeldung offenbart einen Lagerkäfig, der einen Lagerkäfighauptteil umfasst, der aus einem Polymermaterial hergestellt ist und Taschen zum Aufnehmen von zumindest einer Reihe von Wälzkörpern eines Lagers hat. Der Käfig ist mit einem passiven Resonanzschaltkreis versehen, der eine Antennenspule umfasst, die an den Käfighauptteil befestigt ist. Dadurch wird die Antennenspule als eine Leitungsschicht gebildet, die direkt an dem Käfigmaterial des Lagerkäfighauptteils befestigt ist, und dazu ausgebildet ist, einen Bruchpunkt aufzuweisen, der geringer oder gleich einem Bruchpunkt des Käfigmaterials ist. Folglich reist ein Riss in dem Käfighauptteil die Antennenspule, wodurch sich das Resonanzverhalten des passiven Resonanzschaltkreises ändert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigungstechnik, wie zumindest Teile der voranstehenden Käfigbrucherfassung und Anzeigemittel an den Käfighauptteil gebracht werden, zu erleichtern.
Die voranstehend genannte Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Dabei basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass das vorgeschlagene Drucken der Leitungsspur direkt auf dem Käfigmaterial gemäß der DE 10 2016 218 897 A1 und auch die anderen darin offenbarten Mittel dafür in der Praxis weitere Entwicklungen benötigen, um zu den zuverlässigsten und kosteneffizientesten Lösungen zu führen. Die vorliegende Erfindung überkommt dies und stellt eine zuverlässige und kosteneffiziente Lösung bereit.
Vorteilhafterweise ist die Leitungsspur in einer geringen Tiefe eingebettet, die ein nicht annehmbares Käfigverschleißmaß darstellt. Die Leitungsspur ist geeigneterweise in einer Verschleissfläche des Käfigs eingebettet, die im Betrieb in einem beweglichen Kontakt mit einer weiteren Fläche eines Lagers ist, das den Käfig aufweist. Eine Käfigfehlfunktion aufgrund von Verschleiß ist dadurch erfassbar. In anderen Ausführungsformen kann die Leitungspur an der Fläche befestigt werden oder kann sich in einer Ausnehmung befinden, so dass sie nicht vollständig von dem Material des Käfigs umgeben ist und/oder der Bereich der Einbettung bzw. Befestigung nicht in Kontakt mit einer weiteren Fläche sein muss.
Andere Vorteile dieser Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung offensichtlich. Die Erfindung wird nun ausführlicher für erklärende und in keinem Sinne beschränkende Zwecke mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, in welchen

1 ein schematisches Diagramm der Erfindung darstellt, und
2 einen Käfig gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.

1 zeigt in der Form eines schematischen Diagramms einen Zylinderrollenlagerkäfig als eine Ausführungsform der Erfindung. Der dargestellte Käfig hat mehrere Taschen 19 für Zylinderrollen eines Zylinderrollenlagers. Der Käfig umfasst einen ersten und zweiten Käfigseitenring 11 und 12, die über eine Anzahl von Käfigstäben 14 gemäß der Anzahl der Taschen 19 verbunden sind.
Der Käfig umfasst ferner eine erste Leitungsspur 21 in oder an einem Bereich der freien Seitenfläche des ersten Käfigseitenrings 11. Der Käfig umfasst ferner eine zweite Leitungsspur 31 in oder an einem Bereich der äußeren Hülse des Käfigs, die um die drei Seiten jeder Tasche 19 herumgeht. Die zwei Leitungsspuren 21 und 31 bilden zwei separate Schleifen in dieser Ausführungsform und daher hat jede ihr eigenes Modul 23 und 33 für eine kontaktlose Käfigfehlfunktionsüberwachung. Dabei umfassen die Module 23 und 33 passive und/oder aktive elektrische Komponenten, zum Beispiel gemäß DE 10 2016 218 897 A1 und/oder gemäß der EP-Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer 18166481.4 des gleichen Anmelders dieser Patentanmeldung.
In anderen Ausführungsformen kann es ausreichend sein, nur die erste Leitungsspur 21 zu haben. Falls es ein Kegelrollenlagerkäfig ist, der von dem der 1 insbesondere durch die Tatsache abweicht, dass die zwei Käfigseitenringe unterschiedliche Durchmesser haben, dann ist die erste Leitungsspur 21 insbesondere in dem Bereich des Käfigseitenrings mit dem größeren Durchmesser sinnvoll, da üblicherweise dieser dazu neigt, zuerst zu brechen, was eine zusätzliche Erkenntnis dieser Erfindung ist.
2 zeigt ausführlicher, wie die erste Leitungsspur 21 und ihr Modul 23 mit dem ersten Seitenring 11 verbunden sind. Dabei umfasst die erste freie Seitenfläche des ersten Seitenrings 11 eine ringförmige, kreisförmige Nut 17 mit einer Querschnittsform, die einem Halbkreis entspricht.
Eine vorgefertigte Käfigbrucherfassungseinheit 20 mit einer einstückigen Ausgestaltung ist in die Nut 17 geklebt. Dabei bedeckt die Klebung einen breiten Bereich der einander gegenüberliegenden Flächen der Nut 17 und der Einheit 20, um sicherzustellen, dass jeglicher Käfigseitenringbruch auch zu einem entsprechenden Bruch der Einheit 20 führt. Die vorgefertigte Käfigbrucherfassungseinheit 20 ist ringförmig mit einem Querschnitt, der entsprechend ähnlich zu dem der Nut 17 ist.
Die Käfigbrucherfassungseinheit 20 umfasst eine erste Leitungsspur 21 und das Modul 23. Die Käfigbrucherfassungseinheit 20 umfasst einen Träger, der aus einem Material hergestellt ist, das zumindest ähnliche Brucheigenschaften wie das Material der ersten Käfigseite 11 bzw. des gesamten Käfigs hat. Die Leitungsspur 21 und das Modul 23 werden dann an dem Träger befestigt oder darin eingebettet. Dabei sind die Nut 17 und die Käfigbrucherfassungseinheit 20 dazu ausgebildet, dass weder der Käfigseitenring 11 noch die Einheit 20 über einander herausragen.
In anderen Ausführungsformen sind selbstverständlich unterschiedliche Querschnittsformen der Nut und der Einheit möglich, jedoch kann auch die Ausnehmung eine Stufe, zum Beispiel von der Seitenfläche des Käfigseitenrings zu seiner äußeren oder inneren Hülse, sein. In anderen Ausführungsformen ist ein Herausragen der Einheit über den Käfig oder umgekehrt möglich.
Ebenfalls kann in anderen Ausführungsformen die Einheit in der Nut über andere Verbindungstechniken wie Spritzen, Überspritzen oder dergleichen, über Formschluss, zum Beispiel Klipsen und/oder andere mechanische Befestigungsmittel befestigt sein, die absichtlich wieder gelöst werden können, zum Beispiel im Fall einer Reparatur. Natürlich müssen alle Befestigungen sicherstellen, dass jeder Käfigseitenringbruch auch zu einem entsprechenden Bruch der Einheit führt. Dies gilt wiederum auch für die Materialauswahl für die Käfigbasisstruktur in Korrelation zu der des Trägers der Käfigbrucherfassungseinheit 20 bzw. der Käfigbrucherfassungseinheit 20 insgesamt. Dabei kann der Käfigseitenring, der Käfig und/oder das Trägermaterial Polyamid, ein Polymermaterial oder andere geeignete synthetische Materialien sein oder ein oder mehrere dieser Materialien zusammen mit anderen Zusätze wie Verstärkungsfasern, zum Beispiel Glas und/oder Carbonfasern, aufweisen, um mit den benötigten mechanischen Eigenschaften des Käfigs und/oder des Trägers übereinzustimmen. Das Polymermaterial kann Polyamid, Phenolkunststoff, Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketonketon (PEKK) oder andere Polymere aufweisen. Dabei ist die Käfigbasisstruktur einstückig und materialeinförmig ausgebildet.
Die Leitungsspur 21 kann direkt an dem Material des Trägers befestigt sein und ist dazu ausgebildet, einen Bruchpunkt zu haben, der gleich oder geringer ist als ein Bruchpunkt des Trägermaterials. Die Ausgestaltung der Leitungsspur 21 ist derart, dass ein Riss an einem beliebigen relevanten Abschnitt des Trägers vollständig die Leitungsspurverbindung an dem Punkt des Risses unterbricht, so dass die Leitungsspurschleife geöffnet wird. Dies kann durch die Verwendung einer dünnen Leitungsschicht als die Leitungsspur 21 erreicht werden. Gleichzeitig ist die Adhäsion der Leitungsspur 21 an die Fläche des Trägers ausreichend stark, um sicherzustellen, dass die Leitungsspurschicht eher reißt als sich abzulösen, wenn die Belastung zu groß wird. Diese spezielle Relation zwischen der Rissstärke des Trägers und der Leitungsspurschicht kann in Ausführungsformen erreicht werden, bei denen die Leitungsspur 21 auf den Träger gedruckt wird oder bei denen die Leitungsspur 21 als eine Plattierung an dem Träger ausgebildet ist.
Im Prinzip kann die Leitungsspur 21 an der Fläche des Trägers, zumindest teilweise an der Fläche des Trägers, zumindest teilweise eingebettet, oder vollständig in dem Träger eingebettet sein. Anstatt gedruckt zu werden, kann die Leitungsspur 21 entweder durch ein sehr dünnes und fragiles Metallblech, durch Plattieren, durch Aufmalen oder durch Beschichten hinzugefügt werden. Die Strukturierung der Leitungsspur 21 kann ferner ein Ätzen umfassen. Eine Schutzbeschichtungsschicht kann hinzugefügt werden, zum Beispiel durch Überspritzen der Leitungsspur 21.
Die Käfigbrucherfassungseinheit 20 ist ein einstückiges Element. Natürlich kann es in anderen Ausführungsformen eine mehrteilige Ausgestaltung haben, wobei die zumindest zwei Teile dann miteinander, zum Beispiel durch Stecken, verbunden werden. Dies ist mehr oder weniger eine Voraussetzung, falls die zweite Spur 31 in einer ähnlichen Weise, wie voranstehend für die erste Leitungsspur 21 beschrieben, realisiert wird und/oder falls die erste Leitungsspur 21 für eine Nut in der äußeren oder inneren Hülse eines Käfigseitenrings realisiert wird. Allgemeiner ist das mit Bezug auf die Leitungsspur 21 und seiner Käfigbrucherfassungseinheit 20 Voranstehende im Prinzip selbstverständlich genauso auf die Leitungsspur 31 anwendbar.
Die Erfindung ist nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche variiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016218897 A1 [0002, 0005, 0009]

Claims

Wälzlagerkäfig, der die folgenden Merkmale aufweist: - eine Käfigbasisstruktur, die zumindest einen Käfigseitenring aufweist, wobei die Käfigstäbe von dem Käfigseitenring abzweigen, um Taschen für Wälzkörper des Wälzlagers jeweils zwischen zwei benachbarten Stäben zu bilden, - eine Käfigbrucherfassungseinheit, die zumindest eine Leitungsspur und ein Modul zur drahtlosen Käfigbruchüberwachung aufweist, und - wobei die Käfigbasisstruktur zumindest eine Ausnehmung aufweist, in welcher zumindest ein vorgefertigter Teil der Käfigbrucherfassungseinheit eingesetzt und befestigt ist.
Wälzlagerkäfig gemäß Anspruch 1, wobei die Käfigbrucherfassungseinheit einen Träger aufweist, an dem die Leitungsspur und/oder das Modul befestigt und/oder darin eingebettet sind.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Käfigbasisstruktur und/oder der Träger ein nichtmetallisches Material, insbesondere Kunststoff, aufweist, insbesondere aus diesem Material hergestellt ist, und/oder die Käfigbasisstruktur und/oder der Träger aus einem Stück und von einer materialeinheitlichen Ausgestaltung sind.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Käfigbasisstruktur als ein Fensterkäfig ausgebildet ist, der einen weiteren Käfigseitenring aufweist.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leitungsspur dazu ausgebildet ist, eine Schleife zu bilden, und/oder wobei das Modul passive und/oder aktive elektrische Komponenten aufweist.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ausnehmung eine ringförmige oder kreisförmige Nut, insbesondere an einem Übergang von einer Seitenfläche des Käfigseitenrings zu seiner inneren oder äußeren Hülse, an einer Seitenfläche oder Hülse des Käfigseitenrings zum Aufnehmen einer ringförmigen oder kreisförmigen Käfigbrucherfassungseinheit aufweist, und/oder wobei die Ausnehmung eine mäanderförmige Nut an der inneren oder äußeren Hülse der Käfigbasisstruktur ist, die den Käfigstäben entlang und bogenförmige Passagen entlang des Käfigseitenrings zwischen abzweigenden Positionen der benachbarten Käfigstäbe folgt.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Wälzlagerkäfig ein Zylinderrollen- oder Kegelrollenlagerkäfig ist, der insbesondere die Ausnehmung an einer freien Seitenfläche desjenigen der zwei Käfigseitenringe hat, der den größeren Durchmesser des Kegelrollenlagerfensterkäfigs hat.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Befestigung ein Kleben, Spritzen, Überspritzen und/oder mechanisches Koppeln, insbesondere mit einer mechanischen Reparatur-Gegenfläche hat, und/oder wobei die Befestigung der Leitungsspur und/oder des Moduls an dem Träger und/oder die Einbettung in den Träger Kleben, Spritzen, Überspritzen und/oder Drucken aufweist.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Leitungsspur dazu ausgebildet ist, einen Bruchpunkt zu haben, der niedriger ist als der Bruchpunkt der Käfigbasisstruktur und/oder des Trägermaterials, und/oder wobei die Befestigung der Käfigbrucherfassungseinheit an der Ausnehmung derart ausgebildet ist, dass jeder Käfigbruch, der die Ausnehmung betrifft, zu einem entsprechenden Bruch der Käfigbrucherfassungseinheit führt.
Wälzlagerkäfig gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Käfigbrucherfassungseinheit und die Ausnehmung derart ausgebildet sind, dass die eingesetzte und befestigte Brucherfassungseinheit frei davon ist, über die umgebende Käfigbasisstruktur herauszuragen und/oder andersherum.