EP1877671A2 - Wälzlager mit einem fenterkäfig mit stellelementen an den lagertaschen zur änderung der taschenluft mittels temperaturabhängiger formänderung der stellelemente, z.b. mittels einer formgedächtnislegierung - Google Patents

Wälzlager mit einem fenterkäfig mit stellelementen an den lagertaschen zur änderung der taschenluft mittels temperaturabhängiger formänderung der stellelemente, z.b. mittels einer formgedächtnislegierung

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EP1877671A2
EP1877671A2 EP06742283A EP06742283A EP1877671A2 EP 1877671 A2 EP1877671 A2 EP 1877671A2 EP 06742283 A EP06742283 A EP 06742283A EP 06742283 A EP06742283 A EP 06742283A EP 1877671 A2 EP1877671 A2 EP 1877671A2
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EP
European Patent Office
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bearing
rolling
cage
pocket
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06742283A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg SPIELFELD
Stefan GLÜCK
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IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing, with an inner race, an outer race, several arranged between the races and guided in a bearing cage rolling elements, wherein the bearing cage for receiving the rolling elements circumferentially equally distributed arranged bearing pockets which are axially and circumferentially largely closed and one each contain the rolling elements.
  • a rolling bearing consists in a simple embodiment of two races, the inner race and the outer race, between which rolling elements are arranged in a bearing cage. With a relative rotation of the inner race relative to the outer race, the rolling elements roll on the raceways of the races.
  • the rolling motion of the rolling elements is composed of a rolling motion and a sliding movement on the raceways of the Running rings together, wherein the rolling movement predominates and provides in comparison to a pure sliding movement for a much lower frictional resistance.
  • the bearing cage the rolling elements between the races are uniformly distributed over the circumference and spaced from each other, whereby a uniform load on the bearing components over the circumference, a smooth and smooth running, low wear and a long life and a small rotational resistance of the bearing is achieved ,
  • a provided with largely closed storage bags bearing cage can be made of different materials and semi-finished products, such as sheet steel, metal wire or plastic, and executed in various designs.
  • a bearing cage of a rolling bearing which is formed from a cage ring with axially one-sided open bearing pockets and an annular disc-shaped end cap, which is placed after insertion of the rolling elements on the open side of the cage ring and by means of self-tapping screws with this is connected.
  • DE 21 50 982 A1 discloses a bearing cage of a rolling bearing which is completely made of a metal wire.
  • the metal wire is formed to receive the rolling elements in each case to form two U-shaped wire hoops whose spacing from each other is smaller than the diameter of the rolling elements whose legs are respectively arranged above and below the equator of the rolling elements and their distance from each other is smaller than the diameter of the rolling elements ,
  • each of the two one of the rolling elements receiving bracket are connected at one end to each other and at its other end to the brackets of the adjacent rolling elements.
  • a bearing cage consists of two symmetrical cage rings made of sheet steel with half-ring or half-shell-shaped half pockets inwardly axially open, the axially centered and circumferentially on both sides of the bearing pockets abut each other and riveted together are.
  • rolling bearings are known with bearing cages, which are made in one piece with closed storage bags as injection molded parts made of a plastic, such as polyamide.
  • bearing cage made of plastic has in the bearing pockets in comparison to designs made of sheet steel or metal wire less friction with the rolling elements.
  • a disadvantage is the greater wear of the plastic in frictional contact with the rolling elements and the lower heat resistance or a relatively low maximum permissible operating temperature of the cage material. Therefore, mechanically and thermally highly loaded bearings are mainly provided with bearing cages, which are made of metal components.
  • the invention is therefore the object of developing a rolling bearing of the type mentioned in the simplest and most cost-effective manner with regard to improved operating characteristics.
  • the invention is based on the finding that the arrangement of temperature-dependent active passive control elements on the bearing pockets of the bearing cage an automatic load-dependent change or adjustment of the pocket air of the rolling elements and thus an adjustment of the relevant rolling bearing to the current load is possible.
  • the fact can be exploited for the passive control of the adjusting elements that the operating temperature of the rolling bearing increases with increasing load due to friction.
  • the object of the invention is therefore achieved according to the invention in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the bearing cage on each of the bearing pockets has at least one passive actuator, with the help of which the pocket air of the associated rolling element by a temperature-dependent change in shape of the respective control element variable is.
  • a shape memory alloy in particular a nickel-titanium alloy is preferably used, from which the adjusting elements, depending on the design, at least partially.
  • shape memory alloys With high mechanical and thermal load-bearing capacity, shape memory alloys have significantly greater changes in shape, that is to say strains and / or bends, than other known materials for passive control elements which are used in the case of expansion and bimetallic elements.
  • the shape changes of the shape memory alloys are caused by internal microstructural transformations between martensite and austenite, which occur in a relatively small temperature range. Therefore, strain-altering alloys are particularly suitable for use in passive actuators in temperature dependent function applications.
  • JP 06200933 A JP 63009720 A and JP 01060243 A also known components of shape memory alloys for temperature-dependent influencing the axial or radial installation play of rolling bearings.
  • nickel-titanium alloys are particularly well suited because their structural transformation takes place in the temperature range of -35 ° C to + 85 ° C, which is frequently affected in practical operation.
  • Nickel-titanium alloys are also good Damping properties, which leads to an improvement in smoothness when used in rolling bearings.
  • the adjusting element is designed as a wire bow, which is arranged in each case in an associated substantially circumferentially oriented inner groove of an axial side wall of the bearing pocket.
  • the wire bow can be anchored at its ends in the inner groove and occurs between them depending on the temperature more or less far out of the inner groove, whereby substantially the axial pocket air is regulated.
  • the wire bow can be anchored centrally in the inner groove and then emerges with its ends depending on the temperature more or less out of the inner groove, whereby substantially the peripheral pocket air is regulated.
  • the wire bracket can also be completely anchored in the inner groove and then deforms the side wall elastically depending on the operating temperature, whereby both the axial and the peripheral pocket air can be regulated.
  • the adjusting element is designed as a wire bow, which is spanned in each case within the bearing pocket in the direction of rotation before and / or after the rolling body between the axial side walls of the bearing pocket. If, for example, in the case of a ball formed as a rolling element according to the contour of the ball, the wire bow is arc-shaped, substantially the peripheral pocket air is reduced by a temperature-dependent shortening and straightening of the wire bow and increased by an extension and further warping of the wire bow.
  • the rivet elements are designed as adjusting elements.
  • the rivet elements can be effective as pure expansion elements, which leads by a variable axial distance of the two cage rings to a temperature-dependent change of the axial pocket air.
  • the rivet elements are additionally or alternatively formed as a bending elements, which allows a variable radial and / or investigatingsssei- term offset of the two cage rings and thus a temperature-dependent change of the peripheral pocket air.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a rolling bearing according to the invention with reference to a section of a riveted bearing cage of a ball bearing;
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a roller bearing according to the invention with reference to a section of a bearing cage of a ball bearing;
  • FIG. 3 shows the embodiment according to FIG. 2 on the basis of a detail of a bearing cage of a cylindrical roller bearing
  • Figure 4 shows a third embodiment in a section of a riveted bearing cage of a ball bearing. Detailed description of the drawings
  • the cage rings 4 have evenly distributed over the circumference between each two connecting webs 6 an axially arcuate notched pocket portion 7.
  • the pocket portions 7 form the riveted together cage rings 4 evenly distributed around the circumference arranged closed bearing pockets 8, in each of which a presently designed as a ball 10 rolling elements 9 is disposed.
  • the adjusting elements 14 are preferably at least partially made of a shape memory alloy, in particular a nickel-titanium alloy, and therefore have a temperature-dependent change in shape or a temperature-dependent strain and / or bending, through which the axial and / or the peripheral pocket air 16th , 17 is automatically reduced, increased or kept constant with increasing operating temperature.
  • the adjusting elements 14 By a suitable design of the adjusting elements 14, it is possible to adjust the operating characteristics of the rolling bearing 1 temperature-dependent automatically to the current operating conditions.
  • the arrangement of a heating or cooling element, not shown here in the vicinity of the installation location of the rolling bearing 1 is also an active influence of the pocket air 16, 17 and thus the bearing resistance of the rolling bearing 1 is possible.
  • the wire brackets 15 are each anchored at their ends in the respective inner groove 13, these occur in each case depending on the operating temperature in the middle more or less far out of the inner groove 13, whereby substantially the axial pocket air 16 is regulated.
  • the wire hanger 15 In central anchoring in the inner grooves 13, the wire hanger 15 each come with their ends depending on the temperature more or less out of the inner grooves 13, whereby substantially the peripheral pocket air 17 is regulated.
  • the wire hanger 15 can be anchored completely at flexurally soft axial side walls 11 in the inner grooves 13 and deform this temperature-dependent elastic, whereby both the axial and the peripheral pocket air 16, 17 is adjustable.
  • FIG. 2 shows a detail of a rolling bearing 1 embodied as a ball bearing 2 in a radial view, in which a rolling element 9 configured as a ball 10 is arranged in a bearing pocket 8 of a bearing cage 3 of any type.
  • a temperature-sensitive passive actuator 14 is arranged, each formed as a curved wire bracket 18 and clamped between the axial side walls 11 of the bearing pocket 8.
  • the adjusting elements 14 are at least partially made of a shape memory alloy, such as a nickel-titanium alloy, and therefore have a temperature-dependent change in shape, so an elongation and / or bending, which in the present case substantially in the form of a shortening or extension of the wire bracket 18th as well as in a reduction, enlargement or constant maintenance of the arcuate bulge of the wire hanger 18 and thus the peripheral pocket air 17 of the ball 10 is expressed.
  • a shape memory alloy such as a nickel-titanium alloy
  • FIG. 3 shows a detail of a rolling bearing 1 designed as a cylindrical roller bearing 19 in a radial view, in which a rolling element 9 designed as a cylindrical roller 20 is arranged in a bearing pocket 8 of a bearing cage 3 of any type.
  • a temperature-sensitive passive actuator 14 is arranged, each formed as a straight wire bracket 21 and clamped between the axial side walls 11 of the bearing pocket 8.
  • These adjusting elements 14 also consist at least partially of a shape memory alloy, in particular of a nickel-titanium alloy.
  • the temperature-dependent operative relationship is similar to that described above with reference to FIG. 2, wherein the wire yokes 21, starting from the straight state shown in FIG. 3, increase in temperature as the temperature increases by an increased thermal expansion relative to the other components 3, 20 to escape to the outside, so that the peripheral pocket air 17 of the cylindrical roller 20 is increased or at least kept constant.
  • the rivet shanks 22 of the rivet elements 5 are in the for a extended second temperature T2 valid representation in the partial image 4b, so that the cage rings 4 are axially spaced from each other at the connecting webs 6, which leads predominantly to an increase of the axial pocket air 16 of the balls 10.
  • the rivet elements 5 can also be designed as adjusting elements 14 with predominantly temperature-dependent bending, so that a temperature change would result in a circumferential offset of the cage rings 4 and, associated therewith, a change in the peripheral pocket air 17 of the balls 10.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), mit einem Innenlaufring, einem Außenlaufring, mehreren zwischen den Laufringen angeordneten und in einem Lager käfig (3) geführten Wälzkörpern (9), wobei der Lagerkäfig (3) zur Aufnahme der Wälzkörper (9) umfangsseitig gleich verteilt angeordnete Lagertaschen (8) auf weist, die axial und umfangsseitig weitgehend geschlossen sind und jeweils einen der Wälzkörper (9) enthalten. Zur Verbesserung der Betriebseigenschaften des Wälzlagers (1) weist der Lagerkäfig (3) an jeder der Lagertaschen (8) mindestens ein passives Stellelement (14) auf, durch das die Taschenluft (16, 17) des zugeordneten Wälzkörpers (9) durch eine temperaturabhängige Formänderung des Stellelementes (14) veränderbar ist.

Description

Wälzlager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, mit einem Innenlaufring, einem Außenlauf- ring, mehreren zwischen den Laufringen angeordneten und in einem Lagerkäfig geführten Wälzkörpern, wobei der Lagerkäfig zur Aufnahme der Wälzkörper umfangsseitig gleichverteilt angeordnete Lagertaschen aufweist, die axial und umfangsseitig weitgehend geschlossen sind und jeweils einen der Wälzkörper enthalten.
Hintergrund der Erfindung
Ein Wälzlager besteht in einer einfachen Ausführungsform aus zwei Laufringen, dem Innenlaufring und dem Außenlaufring, zwischen denen Wälzkörper in einem Lagerkäfig angeordnet sind. Bei einer relativen Drehung des Innenlauf- rings gegenüber dem Außenlaufring wälzen sich die Wälzkörper auf den Laufbahnen der Laufringe ab. Dabei setzt sich die Wälzbewegung der Wälzkörper aus einer Abrollbewegung und einer Gleitbewegung auf den Laufbahnen der Laufringe zusammen, wobei die Abrollbewegung überwiegt und im Vergleich zu einer reinen Gleitbewegung für einen sehr viel geringeren Reibungswiderstand sorgt. Durch den Lagerkäfig werden die Wälzkörper zwischen den Laufringen über den Umfang gleichverteilt und beabstandet voneinander geführt, wodurch eine gleichmäßige Belastung der Lagerbauteile über den Umfang, ein runder und ruhiger Lauf, ein geringer Verschleiß bzw. eine hohe Lebensdauer sowie ein kleiner Drehwiderstand des Wälzlagers erzielt wird.
Ein mit weitgehend geschlossenen Lagertaschen versehener Lagerkäfig kann aus unterschiedlichen Materialien und Halbzeugen, wie Stahlblech, Metalldraht oder Kunststoff, hergestellt und in verschiedenen Bauformen ausgeführt sein.
In der DE 197 26 825 A1 ist beispielsweise ein Lagerkäfig eines Wälzlagers beschrieben, der aus einem Käfigring mit axial einseitig offenen Lagertaschen und einer ringscheibenförmigen Endkappe gebildet ist, die nach dem Einsetzen der Wälzkörper auf die offene Seite des Käfigrings aufgesetzt und mittels selbstschneidenden Schrauben mit diesem verbunden wird.
Aus der DE 21 50 982 A1 ist dagegen ein Lagerkäfig eines Wälzlagers be- kannt, der vollständig aus einem Metalldraht hergestellt ist. Der Metalldraht ist zur Aufnahme der Wälzkörper jeweils zu zwei U-förmigen Drahtbügeln geformt, deren Abstand voneinander kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörper, deren Schenkel jeweils oberhalb und unterhalb des Äquators der Wälzkörper angeordnet sind und deren Abstand voneinander kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper ist, wobei jeweils die beiden einen der Wälzkörper aufnehmenden Bügel an ihrem einen Ende miteinander und an ihren anderen Ende mit den Bügeln der benachbarten Wälzkörper verbunden sind.
In einer anderen bekannten Bauform besteht ein Lagerkäfig aus zwei symmet- rischen Käfigringen aus Stahlblech mit halbring- oder halbschalenförmigen nach innen axial offenen Halbtaschen, die axial mittig und umfangsseitig jeweils beidseitig der Lagertaschen aneinander anliegen und miteinander vernietet sind. Außerdem sind Wälzlager mit Lagerkäfigen bekannt, die einteilig mit geschlossenen Lagertaschen als Spritzgussteile aus einem Kunststoff, wie z.B. Polyamid, hergestellt sind.
Ein aus Kunststoff bestehender Lagerkäfig weist zwar in den Lagertaschen im Vergleich zu Ausführungen aus Stahlblech oder Metalldraht eine geringere Reibung mit den Wälzkörpern auf. Nachteilig ist aber der größere Verschleiß des Kunststoffs im Reibkontakt mit den Wälzkörpern sowie die geringere Wärmebeständigkeit bzw. eine relativ niedrige höchstzulässige Betriebstemperatur des Käfigmaterials. Daher sind mechanisch und thermisch hoch belastete Wälzlager vorwiegend mit Lagerkäfigen versehen, die aus Metallkomponenten hergestellt sind.
Grundsätzlich haben jedoch alle aus Metall bestehenden Lagerkäfige den Nachteil, dass die Taschenluft in den Lagertaschen, also der umfangsseitige und axiale Abstand der Wälzkörper zu den Steg- und Ringelementen des Wälzkörperkäfigs, bislang nicht gezielt beeinflusst werden kann, welches z. B. zur Anpassung an bestimmte mechanische und thermische Belastungen wünschenswert wäre. So ist beispielsweise zur Erzielung eines geringen Anfahrwi- derstandes zu Beginn der Betriebsphase einer Maschine oder eines Fahrzeugs eine große Taschenluft vorteilhaft. Diese sollte dann aber mit zunehmender Drehzahl und Belastung des Wälzlagers schnell kleiner werden, und mit weiter steigender mechanischer und thermischer Belastung konstant bleiben, um einerseits schwingende Bewegungen der Wälzkörper in den Lagertaschen und damit einen erhöhten Verschleiß sowie Geräusche des Wälzlagers und andererseits eine zu hohe Reibung zwischen den Wälzkörpem und dem Lagerkäfig zu vermeiden. Tatsächlich ist es aber bei vielen Wälzlagern so, dass die Taschenluft aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungen der Laufringe, der Wälzkörper und des Lagerkäfigs mit zunehmender Betriebstemperatur kleiner wird, was zu einem erhöhten Lagerwiderstand, zu verstärktem Verschleiß und zu einer verringerten Lebensdauer der betreffenden Wälzlager führt. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und kostengünstige Weise im Hinblick auf verbesserte Betriebseigenschaften weiterzubilden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Anordnung tempe- raturabhängig wirksamer passiver Stellelemente an den Lagertaschen des Lagerkäfigs eine selbsttätige belastungsabhängige Veränderung bzw. Einstellung der Taschenluft der Wälzkörper und damit eine Anpassung des betreffenden Wälzlagers an die momentane Belastung möglich ist. Dabei kann zur passiven Steuerung der Stellelemente die Tatsache ausgenutzt werden, dass die Be- triebstemperatur des Wälzlagers mit zunehmender Belastung reibungsbedingt ansteigt. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, durch eine Anordnung eines Heiz- oder Kühlelementes in der Nähe des Einbauortes eines Wälzlagers die Einstellung der Taschenluft und damit des Lagerwiderstands des Wälzlagers aktiv zu beeinflussen.
Die Aufgabe an die Erfindung ist daher erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Lagerkäfig an jeder der Lagertaschen mindestens ein passives Stellelement aufweist, mit dessen Hilfe die Taschenluft des zugeordneten Wälzkörpers durch eine temperaturabhängige Formänderung des jeweiligen Stellelementes veränderbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wälzlagers sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7. Durch die Anordnung der passiven Stellelemente an den Lagertaschen des Lagerkäfigs kann die Taschenluft der Wälzkörper mit zunehmender Belastung, die mit einer ansteigenden Temperatur verbunden ist, ohne eine äußere Steuerungseinwirkung, abhängig von der konkreten Anwendung und dem gewünsch- ten Wirkzusammenhang, durch eine entsprechende geometrische Ausbildung und Anordnung der Stellelemente vergrößert, verkleinert oder konstant gehalten werden. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Stellelementes kann die temperaturabhängige Formänderung in einer Dehnung des Stellelementes, einer Biegung des Stellelementes oder einer Kombination aus beidem bestehen. Als Material für die Stellelemente wird bevorzugt eine Formgedächtnislegierung, insbesondere eine Nickel-Titan-Legierung verwendet, aus der die Stellelemente je nach Ausführung zumindest teilweise bestehen. Formgedächtnislegierungen weisen bei hoher mechanischer und thermischer Belastbarkeit deutlich größere Formänderungen, also Dehnungen und/oder Biegungen, auf als andere bekannte Materialien für passive Stellelemente, die bei Dehnungsund Bimetallelementen zur Anwendung kommen.
Die Formänderungen der Formgedächtnislegierungen werden durch innere Gefügeumwandlungen zwischen Martensit und Austenit hervorgerufen, die in einem relativ kleinen Temperaturbereich auftreten. Daher sind Formänderungslegierungen besonders für eine Verwendung in passiven Stellelementen bei Anwendungen mit temperaturabhängigen Funktionen geeignet.
So sind beispielsweise schon Anwendungen bei Thermostatventilen von Motor- kühlungen und bei Lüfterkupplungen von Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen bekannt. Ebenso sind, beispielsweise aus der JP 06200933 A, der JP 63009720 A und der JP 01060243 A auch Bauteile aus Formgedächtnislegierungen zur temperaturabhängigen Beeinflussung des axialen oder radialen Einbauspiels von Wälzlagern bekannt. Für derartige Anwendungen sind Nickel- Titan-Legierungen besonders gut geeignet, da deren Gefügeumwandlung in dem im praktischen Betriebseinsatz häufig betroffenen Temperaturbereich von -35° C bis +85° C stattfindet. Nickel-Titan-Legierungen weisen zudem gute Dämpfungseigenschaften auf, welches bei einer Anwendung in Wälzlagern zu einer Verbesserung der Laufruhe führt.
In einer ersten Ausführungsform eines Wälzlagers gemäß der Erfindung ist das Stellelement als ein Drahtbügel ausgebildet, der jeweils in einer zugeordneten im Wesentlichen umfangsseitig ausgerichteten Innennut einer axialen Seitenwand der Lagertasche angeordnet ist. Der Drahtbügel kann an seinen Enden in der Innennut verankert sein und tritt dazwischen temperaturabhängig mehr oder weniger weit aus der Innennut hervor, wodurch im Wesentlichen die axiale Taschenluft reguliert wird.
Ebenso kann der Drahtbügel mittig in der Innennut verankert sein und tritt dann mit seinen Enden temperaturabhängig mehr oder weniger weit aus der Innennut hervor, wodurch im Wesentlichen die umfangsseitige Taschenluft reguliert wird.
Des weiteren kann der Drahtbügel bei einer biegeweichen axialen Seitenwand der Lagertasche auch vollständig in der Innennut verankert sein und verformt dann die Seitenwand elastisch abhängig von der Betriebstemperatur, wodurch sowohl die axiale als auch die umfangsseitige Taschenluft regulierbar ist.
In einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers ist das Stellelement als ein Drahtbügel ausgebildet ist, der jeweils innerhalb der Lagertasche in Drehrichtung vor und/oder nach dem Wälzkörper zwischen den axialen Seitenwänden der Lagertasche aufgespannt ist. Wenn der Drahtbügel bei- spielsweise bei einem als Kugel ausgebildeten Wälzkörper entsprechend der Kontur der Kugel bogenförmig ausgebildet ist, wird im Wesentlichen die umfangsseitige Taschenluft durch eine temperaturabhängige Verkürzung und Begradigung des Drahtbügels verringert und durch eine Verlängerung und weitere Verwölbung des Drahtbügels vergrößert.
In einer dritten Ausführungsform, die bei einem Wälzlager anwendbar ist, dessen Lagerkäfig genietet ist und aus zwei mittels Nietelementen verbundenen Käfigringen besteht, sind die Nietelemente als Stellelemente ausgebildet. Dabei können die Nietelemente als reine Dehnelemente wirksam sein, welches durch einen veränderlichen axialen Abstand der beiden Käfigringe zu einer temperaturabhängigen Veränderung der axialen Taschenluft führt. Es ist aber auch möglich, dass die Nietelemente zusätzlich oder alternativ als Biegungselemente ausgebildet sind, welches einen veränderlichen radialen und/oder umfangssei- tigen Versatz der beiden Käfigringe und somit eine temperaturabhängigen Veränderung der umfangsseitigen Taschenluft ermöglicht.
Die vorgenannten Ausführungsformen zur temperaturabhängigen Steuerung der Taschenluft eines Wälzlagers können jeweils einzeln oder in Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers anhand eines Ausschnitts eines genieteten Lagerkäfigs eines Kugellagers;
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälz- lagers anhand eines Ausschnitts eines Lagerkäfigs eines Kugellagers;
Figur 3 die Ausführungsform gemäß Fig. 2 anhand eines Ausschnitts eines Lagerkäfigs eines Zylinderrollenlagers;
Figur 4 eine dritte Ausführungsform in einem Ausschnitts eines genieteten Lagerkäfigs eines Kugellagers. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Ein als Kugellager 2 ausgebildetes Wälzlager 1 , das in Fig. 1 jeweils ausschnittweise in Teilbild 1 a in einer Radialansicht A und in Teilbild 1 b in einer Axialansicht B dargestellt ist, weist einen genieteten Lagerkäfig 3 auf, der aus zwei mittels Nietelementen 5 verbundenen symmetrischen Käfigringen 4 besteht. Die Käfigringe 4 weisen über den Umfang gleichmäßig verteilt jeweils zwischen zwei Verbindungsstegen 6 einen axial bogenförmig ausgebuchteten Taschenabschnitt 7 auf. Im montierten Zustand des Lagerkäfigs 3 bilden die^ Taschenabschnitte 7 der miteinander vernieteten Käfigringe 4 über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete geschlossene Lagertaschen 8, in denen jeweils ein vorliegend als Kugel 10 ausgebildeter Wälzkörper 9 angeordnet ist.
Erfindungsgemäß weisen die im Wesentlichen als axiale Seitenwände 11 der Lagertaschen 8 wirksamen Taschenabschnitte 7 auf ihrer Innenseite jeweils eine umfangsseitig, also in Drehrichtung 12 des Wälzlagers 1 ausgerichtete Innennut 13 auf, in der jeweils ein als Drahtbügel 15 ausgebildetes temperatursensitives passives Stellelement 14 angeordnet ist. Die Stellelemente 14 bestehen bevorzugt zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung, ins- besondere einer Nickel-Titan-Legierung, und weisen daher eine temperaturabhängige Formänderung bzw. eine temperaturabhängige Dehnung und/oder eine Biegung auf, durch welche die axiale und/oder die umfangsseitige Taschenluft 16, 17 mit steigender Betriebstemperatur selbsttätig verringert, erhöht oder konstant gehalten wird.
Durch eine geeignete Ausbildung der Stellelemente 14 ist es möglich, die Betriebseigenschaften des Wälzlagers 1 temperaturabhängig selbsttätig an die aktuellen Betriebsbedingungen anzupassen. Durch die Anordnung eines hier nicht gezeigten Heiz- oder Kühlelementes in der Nähe des Einbauortes des Wälzlagers 1 ist ebenfalls eine aktive Beeinflussung der Taschenluft 16, 17 und damit des Lagerwiderstands des Wälzlagers 1 möglich. Wenn die Drahtbügel 15 jeweils an ihren Enden in der betreffenden Innennut 13 verankert sind, treten diese jeweils in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur mittig mehr oder weniger weit aus der Innennut 13 hervor, wodurch im Wesentlichen die axiale Taschenluft 16 reguliert wird. Bei mittiger Verankerung in den Innennuten 13 treten die Drahtbügel 15 jeweils mit ihren Enden temperaturabhängig mehr oder weniger weit aus den Innennuten 13 hervor, wodurch im Wesentlichen die umfangsseitige Taschenluft 17 reguliert wird. Des weiteren können die Drahtbügel 15 bei biegeweichen axialen Seitenwänden 11 auch vollständig in den Innennuten 13 verankert sein und diese temperaturabhängig elastisch verformen, wodurch sowohl die axiale als auch die umfangsseitige Taschenluft 16, 17 regulierbar ist.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines als Kugellager 2 ausgebildeten Wälzlagers 1 in einer Radialansicht abgebildet, bei dem ein als Kugel 10 ausgebildeter Wälz- körper 9 in einer Lagertasche 8 eines Lagerkäfigs 3 beliebiger Bauart angeordnet ist. Innerhalb der einen elliptischen Querschnitt aufweisenden Lagertasche 8 ist in Drehrichtung 12 vor und hinter der Kugel 10 jeweils ein temperatursensitives passives Stellelement 14 angeordnet, das jeweils als bogenförmiger Drahtbügel 18 ausgebildet und zwischen den axialen Seitenwänden 11 der Lagertasche 8 aufgespannt ist.
Die Stellelemente 14 bestehen zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung, wie einer Nickel-Titan-Legierung, und weisen daher eine temperaturabhängige Formänderung, also eine Dehnung und/oder eine Biegung, auf, die sich vorliegend im wesentlichen in Form einer Verkürzung oder Verlängerung der Drahtbügel 18 sowie damit einhergehend in einer Verkleinerung, Vergrößerung oder Konstanthaltung der bogenförmigen Ausbuchtung der Drahtbügel 18 und somit der umfangsseitigen Taschenluft 17 der Kugel 10 äußert. Somit können bei entsprechender Ausbildung der Stellelemente 14 auch bei dieser Aus- führung die Betriebseigenschaften des Wälzlagers 1 temperaturabhängig selbsttätig an die aktuellen Betriebsbedingungen angepasst werden. In Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines als Zylinderrollenlager 19 ausgebildeten Wälzlagers 1 in einer Radialansicht abgebildet, bei dem ein als Zylinderrolle 20 ausgebildeter Wälzkörper 9 in einer Lagertasche 8 eines Lagerkäfigs 3 beliebiger Bauart angeordnet ist. Innerhalb der einen rechteckigen Querschnitt aufwei- senden Lagertasche 8 ist in Drehrichtung 12 vor und hinter der Zylinderrolle 20 jeweils ein temperatursensitives passives Stellelement 14 angeordnet, das jeweils als ein gerader Drahtbügel 21 ausgebildet und zwischen den axialen Seitenwänden 11 der Lagertasche 8 aufgespannt ist.
Auch diese Stellelemente 14 bestehen zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung, insbesondere einer Nickel-Titan-Legierung. Der temperaturabhängige Wirkzusammenhang ist ähnlich wie schon zuvor anhand von Fig. 2 beschrieben wurde, wobei die Drahtbügel 21 ausgehend von dem in Fig. 3 abgebildeten geraden Zustand bei ansteigender Temperatur durch eine relativ zu den anderen Bauteilen 3, 20 erhöhte Wärmedehnung im wesentlichen um- fangsseitig nach außen ausweichen, so dass die umfangsseitige Taschenluft 17 der Zylinderrolle 20 erhöht oder zumindest konstant gehalten wird.
Das ausschnittweise in Fig. 4 in den Teilbildern 4a und 4b in Radialansichten abgebildete Wälzlager 1 ist ähnlich demjenigen gemäß Fig. 1 als ein Kugellager 2 mit einem genieteten Lagerkäfig 3 ausgebildet. Die beiden Käfigringe 4 sind nunmehr aber mittels Nietelementen 5 miteinander verbunden, die als temperatursensitive passive Stellelemente 14 ausgebildet sind und zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung, wie einer Nickel-Titan-Legierung, beste- hen. Ausgehend von dem in dem Teilbild 4a für eine erste Temperatur T1 dargestellten Zustand, bei dem die Verbindungsstege 6 der Käfigringe 4 aufgrund kurzer Nietschäfte 22 von den Nietköpfen 23 der Nietelemente 5 axial aneinander gedrückt sind, sind die Nietschäfte 22 der Nietelemente 5 in der für eine zweite Temperatur T2 gültigen Darstellung in dem Teilbild 4b verlängert, so dass die Käfigringe 4 an den Verbindungsstegen 6 axial beabstandet voneinander sind, welches vorwiegend zu einer Vergrößerung der axialen Taschenluft 16 der Kugeln 10 führt. Alternativ oder zusätzlich können die Nietelemente 5 aber auch als Stellelemente 14 mit vorwiegend temperaturabhängiger Biegung ausgebildet sein, so dass eine Temperaturänderung einen umfangsseitigen Versatz der Käfigringe 4 und damit verbunden eine Veränderung der umfangsseitigen Taschenluft 17 der Kugeln 10 zur Folge hätte.
Bezugszeichenliste
1 Wälzlager
2 Kugellager
3 Lagerkäfig
4 Käfigring
5 Nietelement
6 Verbindungssteg
7 Taschenabschnitt
8 Lagertasche
9 Wälzkörper
10 Kugel
11 Axiale Seitenwand
12 Drehrichtung
13 Innennut
14 (passives) Stellelement
15 Drahtbügel
16 axiale Taschenluft
17 Umfangsseitige Taschenluft
18 Drahtbügel
19 Zylinderrollenlager
20 Zylinderrolle
21 Drahtbügel
22 Nietschaft
23 Nietkopf

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager (1), mit einem Innenlaufring, einem Außenlaufring, mehreren zwischen den Laufringen angeordneten und in einem Lagerkäfig (3) geführten Wälzkörpern (9), wobei der Lagerkäfig (3) zur Aufnahme der Wälzkörper (9) umfangsseitig gleich verteilt angeordnete Lagertaschen (8) aufweist, die axial und umfangsseitig weitgehend geschlossen sind und jeweils einen der Wälzkörper (9) enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (3) an jeder der Lagertaschen (8) mindestens ein passives Stellelement (14) aufweist, durch das die Taschenluft (16, 17) des zugeordneten Wälzkörpers (9) durch eine temperaturabhängige Formänderung des Stellelementes (14) veränderbar ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängige Formänderung in einer Dehnung und/oder einer Biegung des Stellelementes (14) besteht.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (14) zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung besteht.
4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formge- dächtnislegierung des Stellelementes (14) als eine Nickel-Titan-Legierung ausgebildet ist.
5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (14) als ein Drahtbügel (15) ausgebildet ist, der jeweils in einer zugeordneten im Wesentlichen umfangsseitig ausgerichteten Innennut (13) einer axialen Seitenwand (11) der Lagertasche (8) angeord- net ist.
6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (14) als ein Drahtbügel (18) ausgebildet ist, der jeweils innerhalb der Lagertasche (8) in Drehrichtung (12) vor und/oder nach dem Wälzkörper (9) zwischen den axialen Seitenwänden (11) der Lagertasche (8) aufgespannt ist.
7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement bei einem genieteten Lagerkäfig (3), der aus zwei mittels Nietelementen (5) verbundenen Käfigringen (4) besteht, jeweils als ein Nietelement (5) ausgebildet ist.
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