DE4210060A1 - Waelzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Ein solches Wälzlager ist aus der AT-PS 33 656 bekannt. Der Blechkäfig besteht dabei aus zwei Ringen mit U-förmig gegen­ einander geöffneten Profil, die mit weichem Antifriktionsmetall ausgefüttert und durch eine gegenseitige Vernietung verbunden sind. Das Futter wird durch Eingießen des Metalls in den Hohlraum der Ringe nach Einbringen der Kugeln oder in einer sonst geeigneten Weise gebildet. Die Erzeugung ist dement­ sprechend schwierig und beschränkt die verwendbaren Futterwerk­ stoffe auf wenige Materialien.

Aus der DE-PS 28 33 769 ist ein selbstschmierenden Wälzlager bekannt, bei dem der Freiraum zwischen Käfig, Wälzkörpern Innen- und Außenring in einem ersten Arbeitsschritt vollständig mit einem Gleitwerkstoff ausgefüllt wird. Der Gleitwerkstoff wird anschließend vorgehärtet, mechanisch soweit entfernt, daß sich das notwendige Lagerspiel ergibt und anschließend endge­ härtet. Die Herstellung eines solchen Wälzlagers ist sehr aufwendig und setzt den Einsatz spezieller Gleitwerkstoffe voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu zeigen, bei dem die Auswahl der Festschmierstoffart in Anpas­ sung an die jeweiligen Einsatzbedingungen völlig frei erfolgen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausge­ staltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager ist es vorgesehen, daß der Blechkäfig mit die Wälzkörper zumindest in Umfangsrichtung umschließenden Käfigtaschen versehen ist und daß die in Um­ fangsrichtung auf einander folgenden Körper des Festschmier­ stoffs durch die Käfigtaschen voneinander getrennt sind.

In der vorliegenden Erfindung wird der Begriff "Festschmier­ stoff" definiert gemäß der Zeitschrift Ingenieur Digest 13 (1974), Nr. 12, und 14 (1975), Nr. 2 und 3.

Der Käfig des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist ein genieteter oder gebördelter Blechkäfig, wie er üblicherweise in Wälzlagern für die Öl- oder Fettschmierung zum Einsatz kommt, wobei jedoch die zur Aufnahme und Führung der Wälzkörper dienenden Taschen so ausgebildet sind, daß sie die vorgefertigten, schmierwirk­ samen Festkörper aufnehmen und die Wälzkörper an deren Äquator voll umfassen, führen, mit Schmierstoff versorgen und am Herausfallen hindern.

Die Höhe der Käfigtaschen wird durch den Abstand zwischen den Innenflächen des Innen- und Außenringes bestimmt. Handwerklich ist bei der Ausgestaltung so vorzugehen, daß die Taschen-Kanten auch bei den oberen Gebrauchstemperaturen des Wälzlagers nicht auf den Innenflächen des Innen- und Außenringes schleifen. Diese Maximaltemperaturen werden bestimmt durch die Art des verwendeten Schmierstoffs und des verwendeten Lagerwerkstoffs. Beim Betrieb entstehende Abriebteilchen müssen störungsfrei aus dem Lager herausgetragen werden.

Die Form der Käfigtaschen kann auf der Stirnseite rechteckig oder oval sein. Bei der rechteckigen Form erfolgt die Veran­ kerung des schmieraktiven Festkörpers auf den Innenwänden der Käfigtaschen entweder durch Kleben mit einem wärmeresistenten Kleber aus Epoxid oder Polyimid oder durch Umbördeln der den Wälzlager-Innenringen zugewandten Außenflächen der entsprechend ausgebildeten Käfigtaschen. Bei den oval ausgebildeten Käfig­ taschen ist ein Kleben oder Umbördeln meist nicht erforderlich.

Die für die Erfindung verwendbaren Festschmierstoffe bzw. Festschmierstoff-Compounds können in Art und Zusammensetzung an die jeweils herrschenden, tribologischen Verhältnisse angepaßt werden.

Molybdändisulfid, Graphit, fluorierter Graphit, einzeln oder in Kombination, evtl. noch mit anderen Festschmierstoffzusätzen, wie z. B. Certrifluorid, sowie mit wärmeleitfähigen Metallpul­ verzusätzen, wie z. B. Kupferpulver, mit Korrosionsschutzsalzen in einem anorganischen Bindermaterial, wie z. B. Phosphaten, Boraten mit Wasserglas, vorwiegend für den Einsatz bei höheren Belastungen, energiereicher Strahlung, Vakuum oder Temperaturen über 300°C.

Molybdändisulfid, Molybdändisulfid/Graphit, fluorierter Graphit, einzeln oder in Kombination, evtl. noch mit anderen Festschmierstoffzusätzen, wie z. B. Certrifluorid, Polytetra­ fluorethylen, sowie mit Korrosionsschutzsalzen in einem orga­ nischen Bindermaterial, wie Epoxid-, Phenol-, Polyimid-, Polyimidamid-, Melamin-, Polyphenylsulfid-Harz, für Gebrauchs­ temperaturen bis zu 300°C (abhängig vom Binder) und/oder für höhere Belastungen sowie für Vakua.

Graphit, evtl. noch mit anderen Festschmierstoffzusätzen, wie Molybdändisulfid und Korrosionsschutzzusätzen in einem organi­ schen Bindemittel, wie oben genannt, wenn die Lager vorwiegend in feuchter oder kohlendioxidhaltiger Atmosphäre betrieben werden sollen.

Thermoplaste, insbesondere technische Kunststoffe und Hoch­ leistungs-Kunststoffe, wie Polytetrafluorethylen, Polyetherke­ tone, Polyphenylsulfide, die neben den oben aufgeführten Zusätzen auch Festschmierstoffe und/oder verschleißmindernde Zusätze enthalten; vorwiegend für Anwendung bei höheren Ge­ schwindigkeiten, in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie bei höheren Temperaturen.

Weichmetalle als gesinterte metallhaltige Compounds mit Fest­ schmierstoffen, wie z. B. Molybdändisulfid, Niobdiselenid oder Polytetrafluorethylen, sowie als Massivmaterial, vorwiegend für Spezialanwendungen, z. B. wenn eine elektrische Leitfähigkeit gefordert wird.

Poröse metallische Werkstoffe, die mit Öl oder Fließfett getränkt werden, wie z. B. metallische Sintermetalle. Damit wird das Gebiet des Einsatzes von schmierstoffgetränkten Sinterme­ tallen erweitert, die als Käfigmaterialien allein aufgrund ihrer hohen Dichte und ihrer geringen Elastizitätsmodule nicht verwendet werden können.

Die Sintermetalle können auch mit anderen Festschmierstoffen, wie z. B. Molybdändisulfid, Graphit, Polytetrafluorethylen oder Silber legiert sein. In diesem Falle wirken die Festschmier­ stoffe im Sinne einer Transferschmierung.

Es können auch mit Öl oder Fließfett getränkte poröse organi­ sche Werkstoffe, wie z. B. Sinterpolyamid oder Polyurethan­ schaum, als Festschmierstoffträger verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Wälzlager arbeitet bei Drehzahlen bis zu 7000 min^-1 zuverlässig und übersteht schadlos obere Grenztem­ peraturen bis zu 500°C. Es ist auch im Hochvakuum und Ultra­ hochvakuum einsetzbar. Die Herstellung ist technisch einfach und durch den reduzierten Bedarf an Festschmierstoff preiswert möglich. Die Auswahl der Festschmierstoff-Art kann völlig frei, d. h. den jeweiligen Einsatzbedingungen anpaßbar, erfolgen. Im Hinblick auf Einsatzgebiete in der Textil- und Lebensmittelin­ dustrie läßt sich eine Verschmutzung des bearbeiteten Produkts durch Öle, Fette oder Festschmierstoffe vermeiden.

Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Fig. 1 bis 5. Die der Beschreibung und den Figuren zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager am Beispiel eines einreihigen Rillenkugellagers mit einem Käfig, Käfigtaschen und Körper aus dem selbstschmierenden Werkstoff.

Fig. 2 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung eines Wälzlagers, am Beispiel eines einreihigen Rillenkugellagers, nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein einreihiges Rillenkugellager 1, das mit Ausnahme seines Käfigs 2, der im folgenden ausführlich be­ schrieben werden wird, in üblicher Weise aufgebaut ist.

Der Aufbau des in Fig. 1 für ein einreihiges Rillenkugellager 1 dargestellten Käfigs ist nicht nur auf diese Lager beschränkt. Der Käfig kann auch für einreihige Schrägkugellager sowie bei entsprechender konstruktiver Gestaltung der Wälzlager auch in anderen Wälzlagerarten, wie z. B. Zylinderrollenlagern, benutzt werden. Auch in anderer Hinsicht, wie beispielsweise hinsicht­ lich der Größenverhältnisse sowie Einzelheiten der Lagerkon­ struktion und der verwendeten schmieraktiven Werkstoffe, soll das im folgenden beschriebene Wälzlager nur zur Erläuterung der Erfindung dienen und nicht als Beschränkung verstanden werden.

Das einreihige Rillenkugellager 1 umfaßt einen äußeren Laufring 3 und einen inneren Laufring 4, die konzentrisch und in einem radialen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Laufringe 3 und 4 weisen in radialer Richtung aufeinander ausgerichtete, einander gegenüberliegende Laufbahnen 5 und 6 auf. Zwischen den Laufringen 3 und 4 ist eine Reihe von Wälzkörpern 7 angeordnet, die von den Laufbahnen 5 und 6 in üblicher Weise aufgenommen werden.

Das einreihige Rillenkugellager 1 ist mit dem erfindungsgemäß verbesserten schmierenden Käfig 2 ausgestattet. Der Käfig 2 umfaßt zwei speziell ausgebildete Blechkäfighälften 8 und 9, die zur Aufnahme des Körpers 10 aus Festschmierstoff dienen.

Die Form des Käfigs weicht von der üblicherweise für öl- und fettgeschmierte Wälzlager verwendeten Blechkäfige dadurch ab, daß der Blechkäfig nicht in Kontakt mit den Wälzkörpern 7 steht und die Aufnahme der aus dem schmieraktiven Werkstoff herge­ stellten Körper 10 von ausreichender Wandstärke in seinen Käfigtaschen 11 zuläßt. Die Form der Käfigtaschen 11 kann rechteckig (Fig. 3) oder oval (Fig. 4) sein. Eine Besonderheit stellt die, zur Verbesserung der Halterung der Festschmier­ stoffkörper 10 gebördelte, Käfigtasche (Fig. 5) dar. Die Bördelung 13 kann beidseitig oder nur einseitig sein. Bei der einseitigen Ausführung ist die Bördelung auf der fliehkraft­ orientierten Seite angeordnet. Die beiden Blechkäfighälften 8 und 9 sind durch Vernieten oder Umbördeln miteinander verbun­ den.

Die Festschmierstoffkörper 10 werden im allgemeinen in die Käfigtaschen mit einem hitzehärtenden Kleber aus Epoxid oder Polyimid eingeklebt. Bei metallischen Werkstoffen sowie schmelzenden Kunststoff-Compounds ist auch ein Einlöten oder Punktschweißen möglich.

Die Körper 10 sind auf der dem Wälzkörper 7 zugewandten Seite sphärisch zur Aufnahme des Wälzkörpers 7 ausgebildet. Ihre Dicke wird durch den Krümmungsradius 12 zwischen Käfig und Steg bestimmt. Sie soll nicht über den Beginn der Krümmung hinaus­ gehen. Dadurch wird der unter bestimmten Betriebsbedingungen evtl. auftretenden erhöhten Ermüdung des schmieraktiven Werk­ stoffes vorgebeugt und der insbesondere beim Einlauf auftre­ tende Abrieb des schmieraktiven Werkstoffes aus der Kontakt­ fläche besser herausgeführt.

Der erfindungsgemäße Käfig kann in kritischen Anwendungsfällen verwendet werden, wo der Einsatz von Öl und Fetten aufgrund der herrschenden Betriebsbedingungen (Temperatur, Vakuum, energie­ reiche Strahlung) oder aufgrund der Forderung nach Öl- und Fettfreiheit besteht oder wo eine Ölschmierung gewünscht, aber eine Verunreinigung durch herausgeschleudertes oder abtropfen­ des Öl vermieden werden soll (Sinterlagerwerkstoffe).

Es versteht sich, daß die im obigen beschriebenen Ausführungs­ formen nur eine begrenzte Zahl der möglichen speziellen Aus­ führungsformen anzeigen, bei denen die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verwirklicht sein können.

Claims (3)

1. Wälzlager, insbesondere Kugellager, bei dem die Wälz­ körper durch einen Blechkäfig geführt sind, wobei der Blechkäfig und die Wälzkörper einen Abstand voneinander haben und wobei der durch den Abstand gebildete Zwi­ schenraum durch unverrückbar festgelegte Körper aus einem reibungsvermindernden Werkstoff ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkäfig (2) mit die Wälzkörper (7) zumindest in Umfangsrichtrung um­ schließenden Käfigtaschen (11) versehen ist und daß die in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Körper (10) durch die Käfigtaschen (11) voneinander getrennt sind.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (10) mit den Käfigtaschen (11) verklebt sind.

3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper durch eine Umbördelung des Blechkäfigs (2) in den Käfigtaschen (11) festgelegt sind.