EP2454497A2 - Spritzgegossener wälzlagerkäfig aus einem faserverstärkten, thermoplastischen kunststoff - Google Patents

Spritzgegossener wälzlagerkäfig aus einem faserverstärkten, thermoplastischen kunststoff

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EP2454497A2
EP2454497A2 EP10730474A EP10730474A EP2454497A2 EP 2454497 A2 EP2454497 A2 EP 2454497A2 EP 10730474 A EP10730474 A EP 10730474A EP 10730474 A EP10730474 A EP 10730474A EP 2454497 A2 EP2454497 A2 EP 2454497A2
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EP
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rolling bearing
bearing cage
cage according
fibers
group
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Withdrawn
Application number
EP10730474A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Kurzbeck
Cedric Zimmermann
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/44—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/41—Ball cages comb-shaped
    • F16C33/412—Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages
    • F16C33/414—Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages
    • F16C33/416—Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages made from plastic, e.g. injection moulded comb cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/22—Thermoplastic resins comprising two or more thermoplastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/36—Polyarylene ether ketones [PAEK], e.g. PEK, PEEK
    • 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
    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/02—Shaping by casting
    • F16C2220/04—Shaping by casting by injection-moulding

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing cage made of a fiber composite material comprising a thermoplastic material with fibers embedded therein.
  • Rolling bearing cages of this type are components of rolling bearings for rotating at high speed devices that are used for example in medical technology.
  • a typical field of application is dental instruments in which an air turbine is used to drive a rotor shaft on which a dental tool is located.
  • the bearings used for the storage of the air turbine are operated at speeds from 200,000 rev / min to 500,000 rev / min, accordingly, very high centrifugal forces occur, which make extreme demands on the components and materials used.
  • dental instruments are regularly sterilized in autoclaves at elevated temperature and elevated pressure, whereby the rolling bearing is also loaded.
  • rolling bearing cages are also used in other maintenance-free bearings, which are operated at very high speeds.
  • roller bearing cages of this type are also used in spindle bearings.
  • rolling bearing cages may consist of polyimide resin or of phenolic resin with embedded fiber layer. In this construction, however, there is a risk that water is absorbed by the resin.
  • roller bearing cage which consists of polyphenylene sulfide resin (PPS resin) and should have good resistance to heat, oil and chemicals.
  • PPS resin polyphenylene sulfide resin
  • other materials are proposed for the roller bearing cage, for example polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate. These plastics can be used either alone or as a fiber composite material by being reinforced by glass fibers or carbon fibers (carbon fibers).
  • the invention is therefore based on the object to provide a roller bearing cage made of a fiber composite material, which can be used at very high speeds and at the same time inexpensive to produce.
  • a rolling bearing cage of the type mentioned that it is made by injection molding By inventively provided injection molding of the thermoplastic material with the fibers embedded therein, the rolling bearing cage can be made particularly efficient and inexpensive.
  • the rolling bearing cage according to the invention is characterized by a good high temperature resistance, low water absorption and a good dimensional stability.
  • the rolling bearing cage is resistant to organic and inorganic chemicals.
  • the plastic material is selected from the group consisting of polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulphide (PPS), polyethersulphone (PES), polyetherimide (PEI), and liquid crystal polymers (LCP).
  • PES polyphenylene sulphide
  • PES polyethersulphone
  • PEI polyetherimide
  • LCP liquid crystal polymers
  • the roller bearing cage according to the invention consists of a plastic material which comprises at least one of the following mixtures: PEEK and PES, PEEK and PPS, PEEK and PEI.
  • PEEK is used in this application as a generic term for polyetheretherketones, which also include the following PEEK derivatives: PEK, PEEEK, PEEKEK, PEKEKK, PAEK or PEKK.
  • PEEK derivatives can also be used as plastic material for the roller bearing cage, either as a single plastic material or in a tion, for example with PES, PPS or PEI. If a mixture of at least two different plastic materials is used, the material properties can be specifically influenced in order to adapt them to the technical requirements which the rolling bearing cage according to the invention has to fulfill.
  • the fibers may be selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers (carbon fibers), aramid fibers and PTFE fibers.
  • Each of these fibers has certain advantageous properties, for example glass and, to an even greater extent, carbon fibers have high rigidity when bonded to the thermoplastic plastics material as a matrix to form a fiber composite.
  • Aramid fibers in turn have a high toughness, so that the emergency running properties of the rolling bearing cage can be improved.
  • PTFE fibers increase runflat performance as they act as a solid lubricant.
  • Embodiments of the roller bearing cage according to the invention are also conceivable in which at least two different fiber types are used.
  • glass fibers can be combined with aramid fibers, as could carbon fibers combined with aramid fibers.
  • a combination of glass fibers with PTFE fibers is conceivable.
  • the proportion of fibers relative to the mass of the roller bearing cage can be 5 to 50%, and it is particularly preferred if the proportion is 10 to 20%.
  • the rolling bearing cage contains at least one solid lubricant selected from the group comprising polytetrafluoroethylene (PTFE), graphite and molybdenum sulfide.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • These solid lubricants improve runflat properties when the conventional lubricant, such as a grease or an oil, is not available in sufficient quantity.
  • the plastic material may contain one or more fillers selected from the group consisting of: carbon black, graphite, nanoscale fillers from the group of oxides, hydrated oxide, hydroxide, carbonate, nitrates or nitrites of an element the element is selected from the group comprising boron, aluminum, barium, magnesium, calcium, gallium, indium, silicon, germanium, tin, titanium, zirconium, zinc, yttrium or iron.
  • fillers selected from the group consisting of: carbon black, graphite, nanoscale fillers from the group of oxides, hydrated oxide, hydroxide, carbonate, nitrates or nitrites of an element the element is selected from the group comprising boron, aluminum, barium, magnesium, calcium, gallium, indium, silicon, germanium, tin, titanium, zirconium, zinc, yttrium or iron.
  • the nanoscale filler may be selected from the following group: synthetic or natural phyllosilicates, clay minerals such as allevardite, amesite, beidellite, bentonite, feldspar, fluorhectoet, fluoro vermiculite, mica, halloysite, hectorite, kaolin, montmohllonite, muscovite, nontronite , Palygorskite, saponite, sepiolite, smectite, stevensite, talc, vermicullite and synthetic talcum types, as well as the alkali silicates maghemite, magadiite, kenyaite, makatite, silinaite, grumantite, revdite and their hydrated forms and the crystalline silicic acids.
  • synthetic or natural phyllosilicates clay minerals such as allevardite, amesite, beidellite, bentonite, feldspar, fluorhec
  • the nanoscale filler can be selected from the following group: inorganic layer compounds such as hydrotalcites, double hydroxides and heteropolyacids.
  • the proportion of the filler or fillers may be up to 20% of the mass of the rolling bearing cage in the rolling bearing cage according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an inventive
  • the rolling bearing cage 1 shown in Fig. 1 has an annular basic shape, in computersssechtung circular recesses 2 are provided, in each of which a spherical rolling elements can be held and guided, such rolling bearing cages 1 are referred to as a window cage.
  • the rolling bearing cage 1 shown in Fig. 1 consists of polyetheretherketone (PEEK) with embedded glass fibers, so that a fiber composite material is present. The proportion by weight of the glass fibers is 10% in the illustrated embodiment.
  • the rolling bearing cage 1 is manufactured by injection molding.
  • polytetrafluoroethylene (PTFE) is contained as a solid lubricant with a weight fraction of 5%.
  • the rolling bearing cage 1 kaolin, titanium dioxide and aluminum oxide as nanoscale fillers with a weight fraction of 3%.
  • the window cage is manufactured in the thermoplastic injection molding with forced removal, whereby even complex geometries can be produced in a single process step, without a machining reworking is required.
  • the rolling bearing cage 3 consists of a blend of the plastic materials PEEK and PES (polyethersulfone). In addition, 10% carbon fibers and 10% aramid fibers, based on the mass of the rolling bearing cage 3, are included.
  • the rolling bearing cage 3 has for lubrication molybdenum disulfide as a solid lubricant in a proportion of 5 weight percent.
  • Nanoscale fillers are calcium carbonate and zinc sulfide in an amount of 5% by weight.
  • the rolling bearing cage 3 is produced in the thermoplastic injection molding process with forced removal, a subsequent machining is not required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Wälzlagerkäfig aus einem Faserverbundwerkstoff, umfassend ein thermoplastisches Kunststoffmaterial mit darin eingebetteten Fasern, wobei der Wälzlagerkäfig (1, 3) durch Spritzgießen hergestellt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlagerkäfig Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig aus einem Faserverbundwerkstoff, umfassend ein thermoplastisches Kunststoffmaterial mit darin eingebetteten Fasern.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlagerkäfige dieser Art sind Bestandteile von Wälzlagern für mit hoher Drehzahl rotierende Geräte, die beispielsweise in der Medizintechnik eingesetzt werden. Ein typisches Anwendungsgebiet sind zahnärztliche Instrumente, bei denen eine Luftturbine verwendet wird, um eine Rotorwelle anzutreiben, an der sich ein zahnärztliches Bearbeitungswerkzeug befindet. Die für die Lagerung der Luftturbine eingesetzten Wälzlager werden mit Drehzahlen von 200.000 U/min bis 500.000 U/min betrieben, dementsprechend treten sehr hohe Fliehkräfte auf, die extreme Anforderungen an die verwendeten Bauteile und Materialien stellen. Darüber hinaus werden derartige zahnärztliche Instru- mente regelmäßig in Autoklaven bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck sterilisiert, wodurch das Wälzlager ebenfalls belastet wird.
Neben dieser Anwendung bei einem zahnärztlichen Instrument sind derartige Wälzlagerkäfige auch bei anderen wartungsfreien Lagerungen einsetzbar, die bei sehr hohen Drehzahlen betrieben werden. Darüber hinaus kommen Wälzlagerkäfige dieser Art auch bei Spindellagern zum Einsatz. In der DE 197 42 939 A1 wird ein Lager für eine mit sehr hoher Drehzahl rotierende Anordnung beschrieben. Dort wird erwähnt, dass Wälzlagerkäfige aus Polyimidharz oder aus Phenolharz mit eingelagerter Faserschicht bestehen können. Bei diesem Aufbau besteht allerdings die Gefahr, dass Wasser von dem Harz aufgenommen wird.
Aus der DE 38 90 466 T1 ist ein Wälzlagerkäfig bekannt, der aus Polypheny- lensulfidharz (PPS-Harz) besteht und eine gute Beständigkeit gegen Wärme- einfluss, Öl und Chemikalien aufweisen soll. Daneben werden weitere Werk- Stoffe für den Wälzlagerkäfig vorgeschlagen, beispielsweise Polyamid, Polya- cetal, Polybutylenterephthalat. Diese Kunststoffe können entweder allein oder als Faserverbundwerkstoff eingesetzt werden, indem sie durch Glasfasern oder Kohlenstofffasern (Karbonfasern) verstärkt sind. Obwohl derartige Wälzlagerkäfige bereits seit längerer Zeit verwendet werden, ist ihr Einsatz mit einigen Nachteilen verbunden. Beispielsweise weisen herkömmliche Wälzlagerkäfige keine oder nur sehr schlechte Notlaufeigenschaften auf, insbesondere bei mangelhafter Schmierung. Durch die hohen Drehzahlen kann es bei mangelhafter oder fehlender Schmierung nach kurzer Zeit zu einem Ausfall des Wälzlagerkäfigs und damit des Wälzlagers kommen. E- benso werden die Werkstoffeigenschaften durch die bereits erwähnte Sterilisierung in einem Autoklaven bei Temperaturen von etwa 135 0C bei Überdruck und in einer Wasserdampfatmosphäre beeinträchtigt. Schließlich wird auch der hohe Preis herkömmlicher Wälzlagerkäfige als nachteilig angesehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig aus einem Faserverbundwerkstoff anzugeben, der bei sehr hohen Drehzahlen ein- setzbar und gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass er durch Spritzgießen hergestellt ist. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Spritzgießen des thermoplastischen Kunststoffmaterials mit den darin eingebetteten Fasern kann der Wälzlagerkäfig besonders effizient und kostengünstig hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig zeichnet sich durch eine gute Hochtemperaturbeständigkeit, eine geringe Wasseraufnahme und eine gute Dimensionsstabilität aus. Zudem ist der Wälzlagerkäfig gegen organische und anorganische Chemikalien beständig. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Herstellung des Wälzlagerkäfigs im Spritzgießverfahren wird ein Produkt erhalten, das die sehr hohen Anforderungen an die Festigkeit und Temperaturbeständigkeit erfüllt. Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig kann es vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial aus der Gruppe umfassend Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid (PEI), und Flüssigkristallpolymere (Liquid Chrystal Polymer, LCP) ausgewählt ist. diese Kunststoffmaterialien, die auch als Hochleistungskunststoffe bezeichnet werden, zeichnen sich durch hohe Schmelztemperaturen aus, sodass die guten mechanischen Eigenschaften auch bei Temperaturen über 200 0C erhalten bleiben. Bestimmte Hochleistungskunststoffe, beispielsweise PPS, sind chemisch beständig gegenüber nahezu allen Lösemitteln, vielen Säuren und Laugen sowie bedingt auch gegenüber Sauerstoff bei hohen Temperaturen.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig aus einem Kunststoffmaterial besteht, das wenigstens eine der folgenden Mischungen umfasst: PEEK und PES, PEEK und PPS, PEEK und PEI. Die Bezeichnung PEEK wird in dieser Anmeldung als Gattungsbegriff für PoIy- etheretherketone verwendet, zu denen auch die folgenden PEEK-Abkömmlinge zählen: PEK, PEEEK, PEEKEK, PEKEKK, PAEK oder PEKK. Auch diese PEEK-Abkömmlinge können als Kunststoffmaterial für den Wälzlagerkäfig verwendet werden, entweder als einziges Kunststoffmaterial oder in einer Mi- schung, beispielsweise mit PES, PPS oder PEI. Wenn eine Mischung von wenigstens zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien verwendet wird, können die Werkstoffeigenschaften gezielt beeinflusst werden, um diese an die technischen Anforderungen anzupassen, die der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig erfüllen muss.
Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig können die Fasern aus der Gruppe umfassend Glasfasern, Kohlenstofffasern (Karbonfasern), Aramidfasern und PTFE-Fasern ausgewählt sein. Jedes dieser Fasern hat bestimmte vorteilhafte Eigenschaften, beispielsweise weisen Glas- und in noch größerem Maße Kohlenstofffasern eine hohe Steifigkeit auf, wenn sie mit dem thermoplastischen Kunststoffmaterial als Matrix zu einem Faserverbundwerkstoff verbunden sind. Aramidfasern wiederum besitzen eine hohe Zähigkeit, sodass die Notlaufeigenschaften des Wälzlagerkäfigs verbessert werden. In ähnlicher Weise erhö- hen PTFE-Fasern die Notlaufeigenschaften, da sie als Festschmierstoff wirken.
Es sind auch Ausführungen des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs denkbar, bei denen wenigstens zwei verschiedene Faserarten eingesetzt werden. Beispielsweise können Glasfasern mit Aramidfasern kombiniert werden, ebenso könnten Kohlenstofffasern mit Aramidfasern kombiniert werden. Auch eine Kombination von Glasfasern mit PTFE-Fasern ist denkbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig kann der Anteil der Fasern bezogen auf die Masse des Wälzlagerkäfigs 5 bis 50 % betragen, besonders bevor- zugt wird es, wenn der Anteil 10 bis 20 % beträgt.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs kann es vorgesehen sein, dass er wenigstens einen Festschmierstoff enthält, der aus der Gruppe umfassend Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit und Molybdändi- sulfid, gewählt ist. Diese Festschmierstoffe verbessern die Notlaufeigenschaften, wenn das herkömmliche Schmiermittel, beispielsweise ein Fett oder ein Öl, nicht in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Vorzugsweise kann der Anteil des Festschmierstoffs bezogen auf die Masse des Wälzlagerkäfigs bis zu 30 % betragen, besonders bevorzugt wird es, wenn der Anteil des Festschmierstoffs bis zu 15 % beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig kann das Kunststoffmaterial einen oder mehrere Füllstoffe enthalten, der oder die aus der folgenden Gruppe gewählt ist oder sind: Ruß, Graphit, nanoskalige Füllstoffe aus der Gruppe der Oxide, Oxidhydrat, Hydroxid, Carbonat, Nitrate oder Nitrite eines Elements, wobei das Element aus der Gruppe umfassend Bor, Aluminium, Barium, Magnesium, Calcium, Gallium, Indium, Silizium, Germanium, Zinn, Titan, Zirkonium, Zink, Yttrium oder Eisen gewählt ist.
Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig der nanoskalige Füllstoff aus der folgenden Gruppe gewählt sein: synthetische oder natürliche Schichtsilikate, Tonminerale wie Allevardit, Amesit, Beidellit, Bentonit, Feldspat, Fluorhectoht, Fluorvermiculit, Glimmer, Halloysit, Hectorit, Kaolin, Montmohllonit, Muscovit, Nontronit, Palygorskit, Saponit, Sepiolit, Smectit, Ste- vensit, Talkum, Vermicullit und synthetische Talkum-Typen, sowie aus den Alkalisilikaten Maghemit, Magadiit, Kenyait, Makatit, Silinait, Grumantit, Revdit sowie deren hydratisierte Formen und den kristallinen Kieselsäuren.
Alternativ kann der nanoskalige Füllstoff aus der folgenden Gruppe gewählt sein: anorganische Schichtverbindungen wie Hydrotalcite, Doppelhydroxide und Heteropolysäuren. Der Anteil des Füllstoffs oder der Füllstoffe kann bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs bis zu 20 % der Masse des Wälzlagerkäfigs betragen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wälzlagerkäfigs in einer perspektivischen Ansicht; und Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wälzlagerkäfigs in einer geschnittenen Ansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Der in Fig. 1 gezeigte Wälzlagerkäfig 1 weist eine ringförmige Grundform auf, in Umfangshchtung sind kreisförmige Ausnehmungen 2 vorgesehen, in denen jeweils ein kugelförmiger Wälzkörper gehalten und geführt werden kann, derartige Wälzlagerkäfige 1 werden als Fensterkäfig bezeichnet.
Der in Fig. 1 gezeigte Wälzlagerkäfig 1 besteht aus Polyetheretherketon (PEEK) mit eingebetteten Glasfasern, sodass ein Faserverbundwerkstoff vorliegt. Der Gewichtsanteil der Glasfasern beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 10 %. Der Wälzlagerkäfig 1 ist durch Spritzgießen hergestellt. Zusätzlich ist Polytetrafluorethylen (PTFE) als Festschmierstoff mit einem Gewichtsanteil von 5 % enthalten. Weiterhin weist der Wälzlagerkäfig 1 Kaolin, Titandioxid und Aluminiumoxid als nanoskalige Füllstoffe mit einem Gewichtsanteil von 3 % auf. Der Fensterkäfig wird im thermoplastischen Spritzgussverfahren mit Zwangsentformung hergestellt, wodurch auch komplexe Geometrien in einem einzigen Verfahrensschritt herstellbar sind, ohne dass eine spanende Nachbearbeitung erforderlich ist. Der in Fig. 2 gezeigte Wälzlagerkäfig des zweiten Ausführungsbeispiels weist in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel eine ringförmige Grundform sowie Ausnehmungen 4 auf. Diese Ausnehmungen 4 sind zu einer Seite des Wälzlagerkäfigs 3 offen, derartige Käfige werden auch als Schnappkäfig bezeichnet, der Wälzlagerkäfig 3 besteht aus einem Blend aus den Kunststoffmaterialien PEEK und PES (Polyethersulfon). Zusätzlich sind 10 % Kohlenstofffasern und 10 % Aramidfasern, bezogen auf die Masse des Wälzlagerkäfigs 3, enthalten. Der Wälzlagerkäfig 3 weist zur Schmierung Molybdän- disulfid als Festschmierstoff in einem Anteil von 5 Gewichtsprozent auf. Als nanoskalige Füllstoffe werden Kalziumcarbonat und Zinksulfid in einem Anteil von 5 Gewichtsprozent verwendet.
Der Wälzlagerkäfig 3 ist im thermoplastischen Spritzgussverfahren mit Zwangsentformung hergestellt, eine spanende Nachbearbeitung ist nicht erforderlich.
Bezugszahlenliste Wälzlagerkäfig
Ausnehmung
Wälzlagerkäfig
Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlagerkäfig aus einem Faserverbundwerkstoff, umfassend ein thermoplastisches Kunststoffmaterial mit darin eingebetteten Fasern, da- durch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerkäfig (1 , 3) durch Spritzgießen hergestellt ist.
2. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial aus der Gruppe umfassend Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid
(PEI), und Flüssigkristallpolymere (Liquid Chrystal Polymer, LCP) ausgewählt ist.
3. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mischung aus wenigstens zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien umfasst.
4. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial wengstens eine der folgenden Mischungen umfasst: PEEK und PES, PEEK und PPS, PEEK und PEI.
5. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Kunststoffe ein PEEK-Abkömmling ist, insbesondere PEK, PEEEK, PEEKEK, PEKEKK, PAEK oder PEKK.
6. Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus der Gruppe umfassend Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und PTFE-Fasern ausgewählt sind.
7. Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens zwei verschiedene Faserarten umfasst.
8. Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern bezogen auf die Masse des Wälzlagerkäfigs (1 , 3) 5 bis 50 %, vorzugsweise 10 bis 20 %, beträgt.
9. Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens einen Festschmierstoff enthält, der aus der Gruppe umfassend Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit, und Molybdändisulfid, gewählt ist.
10. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Festschmierstoffs bezogen auf die Masse des Wälzlagerkäfigs (1 , 3) bis zu 30 %, vorzugsweise bis zu 15 %, beträgt.
1 1. Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial einen oder mehrere Füllstoffe enthält, der oder die aus der Gruppe umfassend Ruß, Graphit, na- noskalige Füllstoffe aus der Grupppe der Oxide, Oxidhydrat, Hydroxid, Carbonat, Nitrate oder Nitrite eines Elements gewählt ist bzw. sind, wo- bei das Element aus der Gruppe umfassend Bor, Aluminium, Barium,
Magnesium, Calcium, Gallium, Indium, Silizium, Germanium, Zinn, Titan, Zirkonium, Zink, Yttrium oder Eisen gewählt ist.
12. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der nanoskalige Füllstoff aus der Gruppe umfassend synthetische oder natürliche Schichtsilikate, Tonminerale wie Allevardit, Amesit, Beidellit, Bentonit, Feldspat, Fluorhectoht, Fluorvermiculit, Glimmer, Halloysit, Hectoht, Kaolin, Montmohllonit, Muscovit, Nontronit, Palygorskit, Sapo- nit, Sepiolit, Smectit, Stevensit, Talkum, Vermicullit und synthetische Talkum-Typen, sowie aus den Alkalisilikaten Maghemit, Magadiit, Keny- ait, Makatit, Silinait, Grumantit, Revdit sowie deren hydratisierte Formen und den kristallinen Kieselsäuren, ausgewählt ist.
13. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der nanoskalige Füllstoff aus der Gruppe umfassend anorganische Schichtverbindungen wie Hydrotalcite, Doppelhydroxide und Heteropolysäuren ausgewählt ist.
14. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Füllstoffs oder der Füllstoffe bezogen auf die Masse des Wälzlagerkäfigs (1 , 3) bis zu 20 % beträgt.
EP10730474A 2009-07-14 2010-07-12 Spritzgegossener wälzlagerkäfig aus einem faserverstärkten, thermoplastischen kunststoff Withdrawn EP2454497A2 (de)

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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007495A1 (de) * 2011-04-15 2012-10-18 Aktiebolaget Skf Wälzlagerkäfig und Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs
DE102013225339A1 (de) 2013-12-10 2015-06-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlagerkäfig
DE102013225996A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kunststoff-Wälzlagerkäfig für ein Axiallager und Axiallager
DE102013225998A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kunststoff-Wälzlagerkäfig für ein Radiallager und Radiallager
DE102013225995A1 (de) * 2013-12-16 2015-06-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kunststoff-Wälzlagerkäfig für ein Schrägkugellager und Schrägkugellager
DE102016217155A1 (de) 2016-09-08 2018-03-08 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Wälzlagerkäfig, ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs und ein Wälzlager
DE102016124430A1 (de) 2016-12-15 2018-06-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlagerkäfig
DE102017115881A1 (de) * 2017-05-10 2018-11-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlagerkäfig
DE102017128521A1 (de) 2017-12-01 2019-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Planetenwälzgetriebe
DE102019207621A1 (de) * 2019-05-24 2020-11-26 MTU Aero Engines AG Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem keramischen faserverbundwerkstoff mit modifizierter gleit-oder reibfläche
CN110748570A (zh) * 2019-11-05 2020-02-04 蒋立宪 一种碳纤维作嵌料注塑成型的机械密封用轴承座压盖
DE102021203984A1 (de) 2021-04-21 2022-10-27 Minebea Mitsumi Inc. Wälzlagerkäfig für ein sterilisationsbeständiges Wälzlager und Verfahren zum Herstellen eines solchen Wälzlagerkäfigs
CN116656067A (zh) * 2023-06-02 2023-08-29 沈阳工业大学 一种适用于机床导轨滑座的复合材料及其制备方法
US12429091B2 (en) 2023-08-29 2025-09-30 Aktiebolaget Skf Separator for rolling element bearings
US20250075739A1 (en) * 2023-08-29 2025-03-06 Aktiebolaget Skf Cage for rolling element bearings
DE102024129988A1 (de) * 2024-10-16 2026-04-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Set an Kugellagern

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3890466T1 (de) 1987-06-04 1989-05-24 Nippon Seiko Kk Kunststoffhalter fuer ein lager
US5590225A (en) * 1987-06-04 1996-12-31 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Plastic holder for bearing
JPH0788853B2 (ja) * 1990-07-16 1995-09-27 株式会社安川電機 ころがり軸受
JP3016735B2 (ja) 1996-10-01 2000-03-06 昌 松井 高速回転機器の転がり軸受装置
EP0992696B1 (de) * 1997-07-01 2007-02-28 JTEKT Corporation Lagerkäfig aus synthetischem harz sowie herstellungsverfahren und rollenlager
JPH11264418A (ja) * 1998-03-18 1999-09-28 Ntn Corp 転がり軸受用保持器
JP2002295479A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Koyo Seiko Co Ltd 軸受用保持器
DE102004029729A1 (de) * 2004-06-21 2006-01-19 Ticona Gmbh Wälzlager
EP1790866A4 (de) * 2004-08-18 2008-09-10 Jtekt Corp Lagerhalterung
DE102005051914B4 (de) * 2005-10-29 2008-02-21 Ab Skf Käfig für ein Wälzlager

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011006856A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011006856A3 (de) 2011-03-31
WO2011006856A2 (de) 2011-01-20
DE102009032961A1 (de) 2011-01-20

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