EP1809782A1 - Wälzlager, insbesondere vollwälzkörperiges kugel-, rollen- oder nadellager mit wälzkörpern aus einer formgedächtnislegierung - Google Patents

Wälzlager, insbesondere vollwälzkörperiges kugel-, rollen- oder nadellager mit wälzkörpern aus einer formgedächtnislegierung

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Publication number
EP1809782A1
EP1809782A1 EP05810683A EP05810683A EP1809782A1 EP 1809782 A1 EP1809782 A1 EP 1809782A1 EP 05810683 A EP05810683 A EP 05810683A EP 05810683 A EP05810683 A EP 05810683A EP 1809782 A1 EP1809782 A1 EP 1809782A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
rolling
bearing ring
rolling elements
shape memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05810683A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan GLÜCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Publication of EP1809782A1 publication Critical patent/EP1809782A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00—Assembling bearings
    • F16C43/04—Assembling rolling-contact bearings
    • F16C43/06—Placing rolling bodies in cages or bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/20—Thermal properties
    • F16C2202/28—Shape memory material

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing according to the preamble forming features of claim 1, and it is particularly advantageous in vollisselzSystemi- gene ball, roller or needle bearings realized.
  • fully rolling rolling bearings consist essentially of an outer bearing ring and an inner bearing ring as well as a number of rolling elements arranged between the bearing rings, on a raceway of the outer bearing ring and on a raceway Roll the inner bearing ring to each other without cage guide.
  • rolling bearings are characterized by a high load-bearing capacity and should also absorb axial forces in both directions in addition to radial forces, they must have a lateral boundary of their raceways by ribs on both the outer and the inner bearing ring, against which the rolling elements can be supported for power transmission , If these shelves are connected as integral with the bearing rings, circulating formed by continuous shelves, it is not possible kong ⁇ Lich, the rolling bearing completely without gaps with rolling bodies to fill.
  • the seemssstel ⁇ le of the closure pieces over the rest of the board is always a weak point in terms of their strength, so that such bearings are limited axial load in one direction.
  • Another possibility for creating a fully rolling bearing is disclosed moreover in DE 102 20 419 A1.
  • this rolling bearing designed as Zylin ⁇ derrollenlager only the raceway of the outer or the inner bearing ring has two integral with this side edges, while the track of the other bearing ring is limited only on one side by such a board.
  • the second board of this bearing ring is formed by a separate component, which is snapped after filling the rolling bearing with the cylindrical rollers from the bordrad side of a bearing ring ago in a circumferential radial groove in the edge region of the raceway of this bearing ring.
  • a disadvantage of such a rolling bearing is that the formed as a separate component board and its attachment to the corresponding Lager ⁇ ring requires additional manufacturing and assembly costs, which increases the manufacturing costs for the rolling bearing adversely.
  • the separately fastened board represents a weak point with regard to its strength in relation to the other edges of the bearing, which are integrally connected to the bearing rings, so that even a rolling bearing designed in this way can only be loaded to a limited extent in an axial direction.
  • the invention is therefore based on the object, a rolling bearing, in particular a voll maybelzSystemiges ball, roller or Nadella ⁇ ger to design, which without weakening the lateral rims on the raceways of Bearing rings completely without gaps filled with rolling elements and equally strong load in both axial directions.
  • this object is achieved in a roller bearing according to the Oberbeg ⁇ reef of claim 1 such that both the career of the outer La- gerrings and the track of the inner bearing ring are laterally bounded by two integrally connected with these circumferentially continuous shelves, the filling of the rolling bearing with the rolling elements through the space between a board of the outer bearing ring and a board of the inner bearing ring through with at least one Subset of rolling elements made of a shape memory alloy, which are deformed in cross-section to the extent of the free space between the guide rims of the bearing rings and automatically assume its corresponding shape of the other rolling elements after insertion into the rolling bearing upon reaching a predetermined temperature original form.
  • shape memory alloys or memory alloys have long been the subject of application-oriented material research and are characterized by the fact that they change their shape as a function of temperature or pressure after suitable treatment due to a transformation from austenite to martensite.
  • workpieces made of such alloys can be permanently deformed, that is to say seemingly plastic, while they return to their original shape when heated above the transition temperature. If these workpieces are cooled again, they can be plastically deformed again, but, if they are heated accordingly, return their austenite microstructure to their macroscopic, original high temperature form.
  • shape memory behavior one can basically distinguish between the one-way effect and the two-way effect.
  • the two-way effect refers to the phenomenon in which the material is pronounced of its trained form both when the temperature is increased and when cooled, that is to say one mold at a high temperature and another mold at a low temperature.
  • the number of rolling elements consisting of a shape memory alloy only be approximately equal to approximately half the total number of rolling elements of the rolling bearing.
  • the rolling elements consisting of a shape memory alloy are preferably uniformly distributed circumferentially between the other rolling elements of the rolling bearing, wherein in a particularly preferred embodiment between two respective conventional rolling elements a rolling element of a shape memory alloy is arranged in each case.
  • Such a number and arrangement of the rolling elements from a shape memory alloy has proved to be particularly advantageous, since the filling of the rolling bearing constructed according to the invention with the conventional rolling elements from a roller bearing steel initially takes place in a manner known per se due to its continuous ribs on the bearing rings got to.
  • the bearing rings are first arranged eccentric to each other and then the resulting free sickle-shaped space between the bearing rings is filled with the conventional rolling elements. Thereafter, the inner bearing ring between see the first and the last rolling elements taking advantage of the elasticity of both bearing rings in the concentric position to the outer ring and finally the rolling elements are evenly distributed on the circumference of their careers.
  • the size and the number of conventional rolling elements are dimensioned so that between each two of these rolling elements, a gap is created whose size is sufficient to fill this as the last step of the rolling bearing mounting each with a further rolling element of a shape memory alloy.
  • the existing of a shape memory alloy rolling elements are preferably formed of a nickel-titanium alloy with one or Zweiweg mythizing that is easily deformed in their martensitic low-temperature phase and the Transition in the austenitic high-temperature phase assumes their original manufacturing form.
  • the rolling elements remain after their transition to their austenitic Hoch ⁇ temperature phase in its original manufacturing form and the rolling bearing is no longer removable.
  • the use of a nickel-titanium alloy with two-way characteristic has the advantage that it "remembers" both its shape in the low-temperature phase and its shape in the high-temperature phase, so that the rolling elements undergo cooling when the rolling element is cooled take on the low temperature of the shape memory alloy for the purpose of disassembly of the bearing their deformed shape again and thus easily removed from the bearing.
  • a particularly advantageous embodiment of a rolling bearing formed according to the invention is when both the martensitic low-temperature phase and the austenitic high-temperature phase of the shape memory alloy for the rolling bodies are set outside the typical operating temperatures of the rolling bearing.
  • the low-temperature phase of the shape memory alloy for example, at about nitrogen boiling temperature (-77 0 C) and the high-temperature phase at about the freezing point of water (O 0 C) set so that it is in operation Kugella ⁇ gers is excluded that form the bearing balls ver ⁇ by external Temperatur ⁇ and an associated automatic transition from the austenitic high-temperature phase of the shape memory alloy in its martensitic low-temperature phase or vice versa in an undesirable manner ver ⁇ .
  • the fully rolling body bearing designed in accordance with the invention therefore has the advantage over the all-roller antifriction bearings known from the prior art that, due in part to the use of Wälz ⁇ bodies of a shape memory alloy in a conventional manner both on the raceway of the outer bearing ring and on the raceway of the inner La ⁇ gerrings with two integrally connected to these, circumferentiallyteurge ⁇ Henden Borden can be formed and yet completely without Zwi ⁇ rule spaces with rolling elements can be filled.
  • the rolling bearing according to the invention has a very high load-bearing capacity and at the same time can be subjected to equal load in both axial directions.
  • Figure 1 is a side view of an inventively designed Zy ⁇ linderrollenlagers
  • Figure 2 shows an enlarged view of a partial cross section through a er ⁇ inventively designed cylindrical roller bearing.
  • FIGS. 1 and 2 clearly show a roller bearing 1 configured as a full complement cylindrical roller bearing, which consists essentially of an outer bearing ring 2 and an inner bearing ring 3 and a number of rolling elements 4, 5 arranged between the bearing rings 2, 3. which roll on a raceway 6 of the outer bearing ring 2 and on a raceway 7 of the inner bearing ring 3 without cage guide to one another.
  • a roller bearing 1 configured as a full complement cylindrical roller bearing, which consists essentially of an outer bearing ring 2 and an inner bearing ring 3 and a number of rolling elements 4, 5 arranged between the bearing rings 2, 3. which roll on a raceway 6 of the outer bearing ring 2 and on a raceway 7 of the inner bearing ring 3 without cage guide to one another.
  • the rolling bearing 1 shown in FIGS. 1 and 2 is clearly visible formed according to the invention in that both the raceway 6 of the outer bearing ring 2 and the raceway 7 of the inner bearing ring 3 are bounded laterally by two each integrally connected with these circumferentially continuous Bor ⁇ de 8, 9 and 10, 11 and the rolling bearing 1 yet without filling groove or the like, is completely filled with rolling elements 4, 5 designed as cylindrical rollers.
  • the filling of the rolling bearing 1 with the rolling elements 4, 5 takes place through the space 12 between a board 9 of the outer bearing ring 2 and a board 11 of the inner bearing ring 3 with at least a subset of rolling elements 5 of a shape memory alloy, as shown in FIG 1, in cross-section to the extent of the free space 12 between the rims 9, 11 of the bearing rings 2, 3 are ellipsoidal deformed.
  • the broken Diagraman ⁇ view in Figure 1 makes it clear that these rolling elements 5 after insertion into the rolling bearing 1 on reaching a predetermined temperature automatically their corresponding form of the remaining rolling elements 4 origin form assume, so that both radially as Even axially heavy duty fully rolling cylindrical roller bearings are produced.
  • the number of consisting of a shape memory alloy rolling elements 5 corresponds, as can also be seen from Figure 1, about half of the total number of rolling elements 4, 5 of the rolling bearing 1, wherein the existing of a shape memory alloy rolling elements 5 between the other rolling elements 4 of the rolling bearing. 1 are uniformly distributed circumferentially distributed.
  • Both the martensitic low-temperature phase and the austenitic high-temperature phase of this shape memory alloy are thus outside the typical operating temperatures of the rolling element gers 1 determined that the low temperature phase of the Formged7-8tnislegie ⁇ tion is at a corresponding approximately to the nitrogen boiling point temperature of -77 0 C, while the high temperature phase of the Formgedowntnislegie ⁇ tion freezing disposed of water corresponding temperature of 0 ° C in an approximately.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), insbesondere ein vollwälzkörperiges Kugel-, Rollen- oder Nadellager, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und aus einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (4, 5) besteht, die auf einer Laufbahn (6) des äußeren Lagerrings (2) und auf einer Laufbahn (7) des inneren Lagerrings (3) ohne Käfigführung zueinander abrollen. Erfindungsgemäß werden sowohl die Laufbahn (6) des äußeren Lagerrings (2) als auch die Laufbahn (7) des inneren Lagerrings (3) seitlich durch je zwei einstückig mit diesen verbundene, umlaufend durchgehende Borde (8, 9 und 10, 11) begrenzt, wobei die Befüllung des Wälzlagers (1) mit den Wälzkörpern (4, 5) durch den Freiraum (12) zwischen einem Bord (9) des äußeren Lagerrings (2) und einem Bord (11) des inneren Lagerrings (3) hindurch mit zumindest einer Teilmenge an Wälzkörpem (5) aus einer Formgedächtnislegierung erfolgt, die im Querschnitt auf das Maß des Freiraums (12) zwischen den Borden (9, 11) der Lagerringe (2, 3) deformiert sind und nach dem Einsetzen in das Wälzlager (1) beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur selbsttätig ihre der Form der übrigen Wälzkörper (4) entsprechende Ursprungsform annehmen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
WALZLAGER, INSBESONDERE VOLLWÄLZKÖRPERIGES KUGEL-, ROLLEN- ODER NADELLAGER, MIT WÄLZKÖRPERN AUS EINER FORMGEDÄCHTNISLEGIERUNG
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , und sie ist insbesondere vorteilhaft an vollwälzkörperi- gen Kugel-, Rollen- oder Nadellagern realisierbar.
Hintergrund der Erfindung
Dem Fachmann in der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass voll- wälzkörperige Wälzlager im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring und aus einem inneren Lagerring sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen angeordneten Wälzkörpern bestehen, die auf einer Laufbahn des äußeren La¬ gerrings und auf einer Laufbahn des inneren Lagerrings ohne Käfigführung zueinander abrollen. Da derartige Wälzlager sich durch eine hohe Tragfähigkeit auszeichnen und neben Radialkräften auch Axialkräfte in beiden Richtungen aufnehmen sollen, müssen diese sowohl am äußeren als auch am inneren La- gerring eine seitliche Begrenzung ihrer Laufbahnen durch Borde aufweisen, an denen sich die Wälzkörper zur Kraftübertragung abstützen können. Werden diese Borde dabei als einstückig mit den Lagerringen verbundene, umlaufend durchgehende Borde ausgebildet, ist es konstruktionsbedingt jedoch nicht mög¬ lich, das Wälzlager vollständig ohne Zwischenräume mit Wälzkörpern zu befül- len.
Zur Beseitigung dieses Mangels ist es daher bekannt geworden, an einer Seite des Wälzlagers in den sich gegenüberliegenden Borden des äußeren und des inneren Lagerrings eine der Form der Wälzkörper entsprechende Aussparung als Einfüllöffnung anzuordnen, durch welche hindurch die Wälzkörper in das Wälzlager eingefüllt und verteilt werden. Diese Einfüllöffnung bleibt jedoch in aller Regel unverschlossen und hat demzufolge den Nachteil, dass die Wälz¬ körper im Lagerbetrieb immer an dieser Einfüllöffnung vorbeilaufen müssen. Insbesondere bei Rillenkugellagern, bei denen die Einfüllöffnung in die Lauf¬ bahnen der Wälzkörper einmündet, hat dies jedoch zur Folge, dass es zu ei¬ nem „Hängen bleiben" oder Verklemmen der Wälzkörper an dieser Einfüllöff- nung kommen kann, vor allem dann, wenn Axialkräfte die Wälzkörper gegen die mit der Einfüllöffnung versehenen Borde des Wälzlagers drücken.
Durch die DE 24 07 477 A1 wurde es deshalb vorgeschlagen, die Einfüllöff¬ nung in den Borden dar Lagerringe nach dem Befüllen des Wälzlagers mit den Wälzkörpern derart wieder zu verschließen, dass die zuvor über eine gefräste Sollbruchkerbe aus den Borden der Lagerringe herausgebrochenen Ver¬ schlussstücke durch Kleben oder Schweißen wieder in die Borde eingesetzt werden. Eine solche Art des Verschließens der Einfüllöffnung soll zwar den Vorteil haben, dass die Verschlussstücke gegenüber der Bordführungsfläche keine Kanten bilden, an denen es zu einem „Verhaken" der Wälzkörper oder zu einem Abschaben ihrer Stirnflächen kommen kann, dennoch können sich durch das Einkleben oder Verschweißen der Verschlussstücke an der Bordführungs¬ fläche nachteilige Grate oder Klebstoffüberschüsse bilden, durch die es nach wie vor zu einem solchen „Verhaken" der Wälzkörper oder zu einem Abscha- ben ihrer Stirnflächen kommen kann. Darüber hinaus stellt die Verbindungsstel¬ le der Verschlussstücke gegenüber dem restlichen Bord immer eine Schwach¬ stelle in Bezug auf deren Festigkeit dar, so dass derartige Wälzlager in eine Richtung nur begrenzt axial belastbar sind. Eine weitere Möglichkeit zur Schaffung eines vollwälzkörperigen Wälzlagers wird darüber hinaus in der DE 102 20 419 A1 offenbart. Bei diesem als Zylin¬ derrollenlager ausgebildeten Wälzlager weist nur die Laufbahn des äußeren oder des inneren Lagerrings zwei einstückig mit diesem verbundene seitliche Borde auf, während die Laufbahn des jeweils anderen Lagerrings lediglich an einer Seite durch einen solchen Bord begrenzt wird. Der zweite Bord dieses Lagerrings wird dabei durch ein separates Bauteil gebildet, das nach dem Be- füllen des Wälzlagers mit den Zylinderrollen von der bordlosen Seite des einen Lagerrings her in eine umlaufende Radialnut im Randbereich der Laufbahn dieses Lagerrings eingeschnappt wird.
Nachteilig bei einem solchen Wälzlager ist es jedoch, dass der als separates Bauteil ausgebildete Bord und dessen Befestigung am entsprechenden Lager¬ ring zusätzlichen Fertigungs- und Montageaufwand erfordert, der die Herstel- lungskosten für das Wälzlager nachteilig erhöht. Außerdem stellt auch hier der separat befestigte Bord eine Schwachstelle in Bezug auf dessen Festigkeit gegenüber den einstückig mit den Lagerringen verbundenen übrigen Borden des Lagers dar, so dass auch ein derart ausgebildetes Wälzlager in eine Axial¬ richtung nur begrenzt belastbar ist.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager, insbesondere ein vollwälzkörperiges Kugel-, Rollen- oder Nadella¬ ger, zu konzipieren, welches ohne Schwächung der seitlichen Borde an den Laufbahnen der Lagerringe vollständig ohne Zwischenräume mit Wälzkörpern befüllbar und in beide Axialrichtungen gleichstark belastbar ist.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Wälzlager nach dem Oberbeg¬ riff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass sowohl die Laufbahn des äußeren La- gerrings als auch die Laufbahn des inneren Lagerrings seitlich durch je zwei einstückig mit diesen verbundene, umlaufend durchgehende Borde begrenzt werden, wobei die Befüllung des Wälzlagers mit den Wälzkörpern durch den Freiraum zwischen einem Bord des äußeren Lagerrings und einem Bord des inneren Lagerrings hindurch mit zumindest einer Teilmenge an Wälzkörpern aus einer Formgedächtnislegierung erfolgt, die im Querschnitt auf das Maß des Freiraums zwischen den Führungsborden der Lagerringe deformiert sind und nach dem Einsetzen in das Wälzlager beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur selbsttätig ihre der Form der übrigen Wälzkörper entsprechende Ursprungsform annehmen.
So genannte Formgedächtnislegierungen oder auch Memory-Legierungen sind seit langem Gegenstand der anwendungsorientierten Materialforschung und zeichnen sich dadurch aus, dass sie nach geeigneter Behandlung auf Grund einer Umwandlung vom Austenit zum Martensit ihre Gestalt in Abhängigkeit von der Temperatur oder auch von Druck verändern. In ihrer Tieftemperaturform können Werkstücke aus solchen Legierungen bleibend, das heißt scheinbar plastisch, verformt werden, während sie bei Erwärmung über die Umwand¬ lungstemperatur ihre ursprüngliche Form wieder annehmen. Werden diese Werkstücke erneut abgekühlt, können sie erneut plastisch verformt werden, nehmen aber, sofern sie entsprechend erwärmt werden, unter Rückkehr ihrer Mikrostruktur zum Austenit wieder ihre makroskopische, ursprüngliche Hoch¬ temperaturform an. Beim Formgedächtnisverhalten kann man grundsätzlich zwischen dem Einwegeffekt und dem Zweiwegeeffekt unterscheiden. Beim Einwegeffekt nimmt ein Material, das bei einer tiefen Temperatur verformt wur¬ de, seine ursprüngliche Form wieder an, wenn es auf eine höhere Temperatur erhitzt wurde. Das Material erinnert sich gewissermaßen beim Aufheizen an seine ursprüngliche Form und behält diese auch bei einer nachfolgenden Ab¬ kühlung bei. Als Zweiwegeeffekt bezeichnet man dagegen die Erscheinung, bei der sich das Material sowohl bei Temperaturerhöhung als auch bei Abkühlung an seine eintrainierte Form erinnert, das heißt eine Form bei einer hohen Tem¬ peratur und eine andere Form bei einer tiefen Temperatur. Da derartige Formgedächtnislegierungen aufgrund ihrer hochwertigen Legie¬ rungsbestandteile jedoch relativ kostenintensiv sind, wird es in weiterer Ausges¬ taltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers vorgeschlagen, dass die Anzahl der aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper lediglich bevorzugt etwa der Hälfte der Gesamtanzahl der Wälzkörper des Wälzlagers entspricht. Die aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper sind dabei bevorzugt zwischen den übrigen Wälzkörpern des Wälz¬ lagers gleichmäßig umfangsverteilt angeordnet, wobei in einer besonders be¬ vorzugten Ausführungsform zwischen jeweils zwei herkömmlichen Wälzkörpern jeweils ein Wälzkörper aus einer Formgedächtnislegierung angeordnet ist.
Eine solche Anzahl und Anordnung der Wälzkörper aus einer Formgedächtnis¬ legierung hat sich besonders vorteilhaft erwiesen, da das Befüllen des erfin¬ dungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers mit den herkömmlichen Wälzkörpern aus einem Wälzlagerstahl aufgrund seiner durchgehenden Borde an den La¬ gerringen zunächst in an sich bekannter Weise erfolgen muss. Dabei werden die Lagerringe als erstes exzentrisch zueinander angeordnet und anschließend wird der entstehende freie sichelförmige Raum zwischen den Lagerringen mit den herkömmlichen Wälzkörpern gefüllt. Danach wird der innere Lagerring zwi- sehen dem ersten und dem letzten Wälzkörper unter Ausnutzung der Elastizität beider Lagerringe in die zum Außenring konzentrische Stellung gebracht und abschließend werden die Wälzkörper auf dem Umfang ihrer Laufbahnen gleichmäßig verteilt. Vorteilhafterweise ist die Größe und die Anzahl der her¬ kömmlichen Wälzkörper dabei so bemessen, dass zwischen jeweils zwei dieser Wälzkörpern ein Zwischenraum entsteht, dessen Größe ausreicht, um diesen als letzten Schritt der Wälzlagermontage jeweils mit einem weiteren Wälzkörper aus einer Formgedächtnislegierung zu füllen. Denkbar wäre es jedoch auch, die herkömmlichen Wälzkörper auf dem Umfang ihrer Laufbahnen so zu vertei¬ len, dass jeweils zwei oder mehr dieser Wälzkörper unmittelbar nacheinander angeordnet sind und der entstehende Zwischenraum mit einer gleichen Anzahl nacheinander angeordneter Wälzkörper aus einer Formgedächtnislegierung befüllt wird. In zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzla¬ gers wird es des weiteren vorgeschlagen, dass die aus einer Formgedächtnis¬ legierung bestehenden Wälzkörper bevorzugt aus einer Nickel-Titan-Legierung mit Ein- oder Zweiwegcharakteristik ausgebildet sind, die in ihrer martensitische Niedrigtemperaturphase leicht verformbar ist und beim Übergang in deren austenitische Hochtemperaturphase ihre ursprüngliche Fertigungsform an¬ nimmt. Bei Verwendung einer Nickel-Titan-Legierung mit Einwegcharakteristik verbleiben die Wälzkörper nach ihrem Übergang in deren austenitische Hoch¬ temperaturphase in ihrer ursprünglichen Fertigungsform und das Wälzlager ist nicht mehr demontierbar. Die Verwendung einer Nickel-Titan-Legierung mit Zweiwegcharakteristik hat dagegen den Vorteil, das diese sich sowohl an ihre Form in der Niedrigtemperaturphase als auch an ihre Form in der Hochtempe¬ raturphase „erinnert", so dass die Wälzkörper bei einer Abkühlung des Wälzla¬ gers auf die Niedrigtemperatur der Formgedächtnislegierung zum Zwecke der Demontage des Wälzlagers ihre deformierte Form wieder annehmen und somit problemlos aus dem Wälzlager entfernbar sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausge¬ bildeten Wälzlagers ist es dabei, wenn sowohl die martensitische Niedrigtempe- raturphase als auch die austenitische Hochtemperaturphase der Formgedächt¬ nislegierung für die Wälzkörper außerhalb der typischen Betriebstemperaturen des Wälzlagers festgelegt ist. Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Ril¬ lenkugellager für eine Werkzeugmaschinenspindel oder dergleichen wird die Niedrigtemperaturphase der Formgedächtnislegierung beispielsweise etwa bei Stickstoff-Siedetemperatur (-770C) und die Hochtemperaturphase etwa am Gefrierpunkt von Wasser (O0C) festgelegt, so dass es im Betrieb des Kugella¬ gers ausgeschlossen ist, dass sich die Lagerkugeln durch äußere Temperatur¬ einflüsse und einen damit verbundenen selbsttätigen Übergang von der auste- nitischen Hochtemperaturphase der Formgedächtnislegierung in deren marten- sitische Niedrigtemperaturphase oder umgekehrt in unerwünschter Weise ver¬ formen. Die jeweiligen Übergangstemperaturen der Formgedächtnislegierung sind jedoch individuell einstellbar und können somit den jeweils zu erwartenden Betriebsbedingungen des Wälzlagers entsprechend angepasst werden. Das erfindungsgemäß ausgebildete vollwälzkörperige Wälzlager weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten vollwälzkörperigen Wälzlagern den Vorteil auf, dass es durch die teilweise Verwendung von Wälz¬ körpern aus einer Formgedächtnislegierung in üblicher Weise sowohl an der Laufbahn des äußeren Lagerrings als auch an der Laufbahn des inneren La¬ gerrings mit je zwei einstückig mit diesen verbundenen, umlaufend durchge¬ henden Borden ausgebildet werden kann und dennoch vollständig ohne Zwi¬ schenräume mit Wälzkörpern befüllbar ist. Dadurch weist das erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlager eine sehr hohe Tragfähigkeit auf und ist zugleich in beide Axialrichtungen gleichstark belastbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälz- lagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Zy¬ linderrollenlagers;
Figur 2 die vergrößerte Darstellung eines Teilquerschnitts durch ein er¬ findungsgemäß ausgebildetes Zylinderrollenlager.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus den Figuren 1 und 2 geht deutlich ein als vollrolliges Zylinderrollenlager ausgebildetes Wälzlager 1 hervor, welches im Wesentlichen aus einem äuße¬ ren Lagerring 2 und aus einem inneren Lagerring 3 sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen 2, 3 angeordneten Wälzkörpern 4, 5 besteht, die auf einer Laufbahn 6 des äußeren Lagerrings 2 und auf einer Laufbahn 7 des inne¬ ren Lagerrings 3 ohne Käfigführung zueinander abrollen.
Das in den Figuren 1 und 2 abgebildete Wälzlager 1 ist dabei deutlich sichtbar in der Form erfindungsgemäß ausgebildet, dass sowohl die Laufbahn 6 des äußeren Lagerrings 2 als auch die Laufbahn 7 des inneren Lagerrings 3 seitlich durch je zwei einstückig mit diesen verbundene, umlaufend durchgehende Bor¬ de 8, 9 und 10, 11 begrenzt werden und das Wälzlager 1 dennoch ohne Ein- füllnut od. dgl. vollständig mit als Zylinderrollen ausgebildeten Wälzkörpern 4, 5 befüllt ist.
Die Befüllung des Wälzlagers 1 mit den Wälzkörpern 4, 5 erfolgt dabei durch den Freiraum 12 zwischen einem Bord 9 des äußeren Lagerrings 2 und einem Bord 11 des inneren Lagerrings 3 hindurch mit zumindest einer Teilmenge an Wälzkörpern 5 aus einer Formgedächtnislegierung, die, wie in Figur 1 zu sehen ist, im Querschnitt auf das Maß des Freiraums 12 zwischen den Borden 9, 11 der Lagerringe 2, 3 ellipsenförmig deformiert sind. Die ausgebrochene Teilan¬ sicht in Figur 1 macht dabei deutlich, dass diese Wälzkörper 5 nach dem Ein- setzen in das Wälzlager 1 beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur selbsttätig ihre der Form der übrigen Wälzkörper 4 entsprechende Ursprungs¬ form annehmen, so dass ein sowohl radial als auch axial hochbelastbares voll- rolliges Zylinderrollenlager entsteht.
Die Anzahl der aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper 5 entspricht dabei, wie ebenfalls aus Figur 1 entnehmbar ist, etwa der Hälfte der Gesamtanzahl aller Wälzkörper 4, 5 des Wälzlagers 1 , wobei die aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper 5 zwischen den übrigen Wälzkörpern 4 des Wälzlagers 1 gleichmäßig umfangsverteilt angeordnet sind.
Lediglich andeutungsweise bringen die Figuren 1 und 2 noch zum Ausdruck, dass die aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper 5 aus einer Nickel-Titan-Legierung mit Zweiwegcharakteristik ausgebildet sind, die in ihrer martensitische Niedrigtemperaturphase leicht verformbar ist und beim Übergang in deren austenitische Hochtemperaturphase ihre ursprüngliche Fer¬ tigungsform annimmt. Sowohl die martensitische Niedrigtemperaturphase als auch die austenitische Hochtemperaturphase dieser Formgedächtnislegierung sind dabei derart außerhalb der typischen Betriebstemperaturen des Wälzla- gers 1 festgelegt, dass die Niedrigtemperaturphase der Formgedächtnislegie¬ rung bei einer etwa der Stickstoff-Siedetemperatur entsprechenden Temperatur von -770C liegt, während die Hochtemperaturphase der Formgedächtnislegie¬ rung bei einer etwa dem Gefrierpunkt von Wasser entsprechenden Temperatur von 0°C angeordnet ist. Beim Einsatz eines derart ausgebildeten Zylinderrollen¬ lagers im Antrieb einer Werkzeugmaschine ist es somit ausgeschlossen, dass sich die Zylinderrollen durch äußere Temperatureinflüsse und einen damit ver¬ bundenen selbsttätigen Übergang von der austenitischen Hochtemperaturpha¬ se der Formgedächtnislegierung in deren martensitische Niedrigtemperatur- phase oder umgekehrt in unerwünschter Weise verformen. Gleichzeitig ist ein solches Zylinderrollenlager durch Abkühlung auf Stickstoff-Siedetemperatur und die damit verbundene elliptische Rückverformung der Zylinderrollen wieder demontierbar.
Bezugszahlenliste
1 Wälzlager
2 äußerer Lagerring 3 innerer Lagerring
4 Wälzkörper
5 Wälzkörper
6 Laufbahn von 2
7 Laufbahn von 3 8 Bord von 2
9 Bord von 2
10 Bord von 3
11 Bord von 3
12 Freiraum

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager, insbesondere vollwälzkörperiges Kugel-, Rollen- oder Nadellager, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und aus einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (4, 5) besteht, die auf einer Laufbahn (6) des äußeren Lagerrings (2) und auf einer Laufbahn (7) des inneren Lagerrings (3) ohne Käfigführung zueinander abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Laufbahn (6) des äußeren Lagerrings (2) als auch die Laufbahn (7) des inneren Lagerrings (3) seitlich durch je zwei einstückig mit diesen verbundene, umlaufend durchgehende Borde (8, 9 und 10, 11) begrenzt werden, wobei die Befüllung des Wälzlagers (1) mit den Wälzkörpern (4, 5) durch den Freiraum (12) zwischen einem Bord (9) des äußeren Lagerrings (2) und einem Bord (11 ) des inneren Lagerrings (3) hindurch mit zumindest einer Teilmenge an Wälzkörpern (5) aus einer Formgedächtnislegierung er¬ folgt, die im Querschnitt auf das Maß des Freiraums (12) zwischen den Bor¬ den (9, 11) der Lagerringe (2, 3) deformiert sind und nach dem Einsetzen in das Wälzlager (1) beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur selbsttä¬ tig ihre der Form der übrigen Wälzkörper (4) entsprechende Ursprungsform annehmen.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper (5) bevorzugt etwa der Hälfte der Gesamtanzahl der Wälzkörper (4, 5) des Wälzlagers (1) entspricht, wobei die aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper (5) zwischen den übrigen Wälzkörpern (4) des Wälzlagers (1) gleichmäßig umfangsverteilt angeordnet sind.
3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Wälzkörper (5) bevorzugt aus einer
Nickel-Titan-Legierung mit Ein- oder Zweiwegcharakteristik ausgebildet sind, die in ihrer martensitische Niedrigtemperaturphase leicht verformbar ist und beim Übergang in deren austenitische Hochtemperaturphase ihre ursprüngli¬ che Fertigungsform annimmt.
4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die martensitische Niedrigtemperaturphase als auch die austenitische Hochtem¬ peraturphase der Formgedächtnislegierung außerhalb der typischen Be¬ triebstemperaturen des Wälzlagers (1) festgelegt ist, beispielsweise die Niedrigtemperaturphase etwa bei Stickstoff-Siedetemperatur (-770C) und die Hochtemperaturphase etwa am Gefrierpunkt von Wasser (00C).
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