EP3743632A1 - Lager und verfahren zum herstellen eines lagers - Google Patents

Lager und verfahren zum herstellen eines lagers

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EP3743632A1
EP3743632A1 EP19705917.3A EP19705917A EP3743632A1 EP 3743632 A1 EP3743632 A1 EP 3743632A1 EP 19705917 A EP19705917 A EP 19705917A EP 3743632 A1 EP3743632 A1 EP 3743632A1
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EP
European Patent Office
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bearing
functional module
bearing component
component
ring
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19705917.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kram
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3743632A1 publication Critical patent/EP3743632A1/de
Ceased 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
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C19/36—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 both radial and axial load with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
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    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/008—Identification means, e.g. markings, RFID-tags; Data transfer means

Definitions

  • the invention relates to a bearing, in particular rolling bearing or sliding bearing, with a first bearing component, in particular a bearing ring and / or a
  • the invention relates to a method for Fierstellen a bearing, in particular a rolling bearing or plain bearing, with a first bearing component, in particular a bearing ring and / or a WälzArchitectzufig, and a functional module for detecting a measured variable and / or to activate state changes and / or processing information and / or energy.
  • Such bearings with a functional module for detecting a measured variable are also referred to as sensor bearings.
  • Sensor bearings designed as rolling bearings are known, for example, under the name FAG VARIOSENSE®.
  • additional sensor rings are provided in the axial direction in addition to the bearing rings, which comprise one or more sensor modules or a measuring object cooperating with the sensor modules. This additional sensor ring increases the space required for the bearing compared with a conventional bearing without a sensor module. It is therefore especially in such
  • DE 10 2014 204 025 A1 describes a rolling bearing with a bearing ring which has a material recess into which a measuring element is introduced.
  • a measuring element In this rolling bearing, an undesired increase in the installation space can be avoided by the measuring element by the measuring element is arranged flush with the outer contour of the bearing ring.
  • the measuring element must be pressed into the material recess after the production of the bearing ring, which entails a certain amount of work. moreover can unwanted damage to the measuring element by
  • the task is to provide a bearing with a functional module, which does not increase the space required for the storage space and can be produced with reduced effort, the protection against undesired damage to the functional module is improved.
  • a bearing in particular rolling bearing or sliding bearing
  • a first bearing component in particular a bearing ring and / or a Wälz stresseshanfig
  • a functional module for detecting a measured variable and / or to activate state changes and / or processing of information and / or for providing energy, wherein the functional module is completely enclosed within the first bearing component.
  • an undesired increase in the installation space can be avoided in that the functional module is arranged completely enclosed within the first bearing component. This means that the functional module is completely surrounded by the material of the bearing component. Enclosing moreover protects the sensor component against external adverse effects.
  • the functional module can be designed, for example, as a sensor module or actuator module or processor module or energy supply module.
  • the first bearing component is preferably a bearing ring or a rolling element cage.
  • the bearing can be designed as a linear bearing, in particular a linear roller bearing or linear plain bearing, or as a pivot bearing, in particular a roller bearing or a rotary plain bearing.
  • the function module is designed as a sensor module, it preferably comprises at least one sensor, for example a speed sensor, a temperature sensor or a vibration sensor. This is especially preferred Function module, a plurality of sensors, in particular sensors selected from the aforementioned list on.
  • the bearing has a second bearing component, which is in particular formed from a plastic, and a measuring object interacting with the functional module is arranged completely enclosed within the second bearing component.
  • a second bearing component which is in particular formed from a plastic
  • a measuring object interacting with the functional module is arranged completely enclosed within the second bearing component.
  • the DUT is completely surrounded by the material of the bearing component.
  • the first bearing component is a first bearing ring of the bearing and the second bearing component is a second bearing ring, so that via the functional module, a relative movement of the two bearing rings can be detected.
  • another bearing component is a first bearing ring of the bearing and the second bearing component is a second bearing ring, so that via the functional module, a relative movement of the two bearing rings can be detected.
  • Function module is completely enclosed within the second bearing component, so that measured variables can be determined both on the first bearing component, such as a first bearing ring, and on the second bearing component, such as a second bearing ring or a roller bearing cage.
  • the bearing has a third bearing component or further bearing components, which are formed from a plastic, and a measuring object cooperating with the functional module and / or a further functional module is arranged completely enclosed within the third or further bearing component.
  • a preferred embodiment provides that the first bearing component and / or the second bearing component is formed from a plastic by a
  • Plastic injection molding is made.
  • the plastic injection molding offers the advantage that the functional module or with the functional module
  • cooperating measuring object can be introduced during spraying of the respective bearing part in the bearing part, without the additional processing steps are required.
  • Bearing component and / or the second bearing component is made by a 3D printing process.
  • the first bearing component and / or the second bearing component formed of a plastic.
  • the first bearing component and / or the second bearing component may be formed from a metal.
  • 3D printing does not require a tool adapted to the shape of the bearing component to be made. Rather, even small quantities of bearing components can be produced economically, it being possible to integrate the functional module or the measuring object interacting with the functional module when printing the respective bearing part in the bearing part.
  • a first bearing component in particular a bearing ring and / or a WälzSystem hofig
  • a functional module for detecting a measured variable and / or to activate state changes and / or
  • the first bearing component is formed from a plastic.
  • the first bearing component may be formed of a metal.
  • the bearing has a second bearing component and a measuring object cooperating with the functional module and / or a further functional module is arranged such that it is completely enclosed within the second bearing component.
  • Bearing component is formed of a plastic and is produced by a plastic injection molding process.
  • co-acting measuring object is overmolded, so that the introduction of the
  • the functional module or the measurement object can be placed, for example, in an injection mold and encapsulated with the plastic. After injection molding, a post-processing of the
  • Bearing component e.g. done by grinding.
  • first bearing component and / or the second bearing component is produced by means of a 3D printing method.
  • the first bearing component and / or the second bearing component can be printed from a plastic or a metal.
  • the first bearing component is printed on the functional module or printed around the functional module around, so that the functional module can be included in the printing of the bearing component in this.
  • the second bearing component is printed on the functional module or printed around the functional module around, so that the functional module can be included in the printing of the bearing component in this.
  • Bearing component to be printed on the cooperating with the functional module measurement object or the other functional module or printed around.
  • a first region of the first bearing component is printed with a recess
  • the functional module is introduced into the recess and then a second region of the first bearing component is printed on the functional module.
  • a first region of the second bearing component can be printed with a recess
  • the measurement object or another functional module can be introduced into the recess and then a second region of the second bearing component can be printed on the measurement object or the further functional module.
  • an element of the functional module or of the test object for example a housing of the functional module or test object, by means of a 3D printing process is produced.
  • this element of the functional module is printed on or printed around the measuring object or functional module cooperating with the functional module.
  • the bearing has a bearing component made of metal, it has proven to be advantageous if the functional module or the object to be measured is inserted into the bearing component during a forming process.
  • a functional module or a measuring object can be introduced into it.
  • Embodiments alone or in combination find application.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a bearing according to the invention in a schematic sectional view
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a bearing according to the invention in a schematic sectional view
  • FIG. 3 shows a further schematic sectional view of the bearing from FIG. 2.
  • Fig. 1 is designed as a rolling bearing 1 according to a first
  • the bearing 1 has as
  • Bearing components inter alia, an outer bearing ring 2, a relative to the outer bearing ring 2 rotatable inner bearing ring 3 and between the outer bearing ring 2 and the inner bearing ring 3 arranged rolling elements 4.
  • Rolling elements 4 are arranged in a rolling element cage 5.
  • the interior of the bearing 1, ie the space between the outer bearing ring 2 and the inner Bearing ring 3 is sealed by sealing elements 6, so that a lubricant present in the interior can not escape undesirable, but the interior is not affected by penetrating impurities.
  • the bearing 1 has a plurality of sensor modules designed as functional modules 10 for detecting at least one measured variable and is also referred to as a sensor bearing.
  • These functional modules 10 may have, for example, a sensor for detecting the temperature, vibrations or the rotational speed of the bearing 1.
  • the outer bearing ring 2 and the inner bearing ring 3 is formed of a plastic and the functional modules 10 are completely enclosed within the outer bearing ring 2 and the inner bearing ring 3. In this way, in addition, an economical production of the bearing and an improved protection of the functional modules from environmental influences can be achieved.
  • a plurality of measuring objects 11 are provided, which interact with one or more of the functional modules 10
  • a first measuring object 11 is rotatably connected to the outer one
  • the first measurement object can be provided with a functional module 10 arranged on the inner bearing ring 3
  • a second measurement object 11 is arranged on the roller body cage 5.
  • one or more of the measuring objects 11 may be completely enclosed within a bearing component, for example within the outer bearing ring 2, the inner bearing ring 3 or the rolling element cage 5.
  • FIG. 2 and 3 is a second embodiment of a schematically
  • This bearing 1 also has an outer bearing ring 2 and an inner bearing ring 3, which are both made of a plastic. Any rolling elements or a WälzMechkafig are in these
  • Function module 10 is arranged.
  • the functional module 10 is completely enclosed by the material of the outer bearing ring 2 and does not protrude beyond the outer contour of the outer bearing ring 2, so that the bearing 1 can replace a conventional bearing without functional module 10 without requiring additional space.
  • the functional module 10 may include, for example, a sensor for determining the temperature or vibrations.
  • the outer bearing ring 2 is formed as a first bearing component made of a plastic.
  • a functional module 10 is arranged such that it is completely enclosed within the outer bearing ring 2.
  • the inner bearing ring 3 is made of a
  • Bearing ring 2 produced by a plastic injection molding.
  • an adapted to the shape of the outer bearing ring 2 injection mold is provided, in which a plastic for forming the outer bearing ring 2 is injected.
  • one or more functional modules 10 are additionally introduced into the injection molding tool, so that the functional module or modules 10 are overmolded.
  • the outer bearing ring 2 thus obtained becomes
  • the inner bearing ring 3 and / or the rolling bearing cage 5 can be produced by a corresponding plastic injection molding.
  • one or more additional functional modules 10 or a measuring object 11 are introduced into the respective bearing component 3, 5.
  • a second variant of the manufacturing process provides that the outer
  • Bearing ring 2 is produced by a 3D printing process, wherein the or the functional modules 10 are introduced during printing of the outer bearing ring 2 in this. For example, at first a first area of the outer bearing ring 2 can be printed and a functional module 10 can be applied to the first area. During subsequent printing, the functional module 10 can then be enclosed by a second region of the outer bearing ring 2 and / or the second region can be printed on the functional module 10.
  • Function module 10 are produced, which does not increase the space required for the bearing 1 space and can be produced with reduced effort, the protection against undesired damage to the functional module 10 is improved.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager (1), insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring (2, 3) und/oder einem Wälzkörperkäfig (5), und einem Funktionsmodul (10) zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie, wobei das Funktionsmodul (10) vollständig innerhalb der ersten Lagerkomponente (2, 3, 5) eingeschlossen angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Lagers (1), insbesondere eines Wälzlagers oder Gleitlagers, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring (2, 3) und/oder einem Wälzkörperkäfig (5), und einem Funktionsmodul (10) zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie, wobei das Funktionsmodul (10) derart angeordnet wird, dass es vollständig innerhalb der Lagerkomponente (2, 3, 5) eingeschlossen ist.

Description

Lager und Verfahren zum Herstellen eines Lagers
Die Erfindung betrifft ein Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring und/oder einem
Wälzkörperkäfig, und einem Funktionsmodul zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fierstellen eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers oder Gleitlagers, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring und/oder einem Wälzkörperkäfig, und einem Funktionsmodul zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie.
Derartige Lager mit einem Funktionsmodul zur Erfassung einer Messgröße werden auch als Sensorlager bezeichnet. Als Wälzlager ausgebildete Sensorlager sind beispielsweise unter der Bezeichnung FAG VARIOSENSE® bekannt. Bei diesen Wälzlagern sind in axialer Richtung neben den Lagerringen zusätzliche Sensorringe vorgesehen, die ein oder mehrere Sensormodule bzw. ein mit den Sensormodulen zusammenwirkendes Messobjekt umfassen. Durch diesen zusätzlichen Sensorring wird der für das Lager erforderliche Bauraum gegenüber einem herkömmlichen Lager ohne Sensormodul vergrößert. Es ist daher insbesondere in solchen
Anwendungsfällen, in denen nur ein geringer Bauraum verfügbar ist, nicht immer möglich, ein herkömmliches Lager gegen ein solches Sensorlager zu ersetzen.
Ferner beschreibt die DE 10 2014 204 025 A1 ein Wälzlager mit einem Lagerring, der eine Materialausnehmung aufweist, in welche ein Messelement eingebracht ist. Bei diesem Wälzlager kann eine unerwünschte Vergrößerung des Bauraums durch das Messelement vermieden werden, indem das Messelement bündig mit der Außenkontur des Lagerrings abschließend angeordnet wird. Allerdings muss das Messelement nach der Fertigung des Lagerrings in die Materialausnehmung eingepresst werden, was einen gewissen Arbeitsaufwand mit sich bringt. Zudem können unerwünschte Beschädigungen des Messelements durch
Druckbeaufschlagung und/oder Verschmutzung nicht ausgeschlossen werden.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Lager mit einem Funktionsmodul anzugeben, welches den für das Lager erforderlichen Bauraum nicht vergrößert und mit verringertem Aufwand herstellbar ist, wobei der Schutz gegen unerwünschte Beschädigungen des Funktionsmoduls verbessert ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring und/oder einem Wälzkörperkäfig, und einem Funktionsmodul zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie, wobei das Funktionsmodul vollständig innerhalb der ersten Lagerkomponente eingeschlossen angeordnet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Lager kann eine unerwünschte Vergrößerung des Bauraums dadurch vermieden werden, dass das Funktionsmodul vollständig innerhalb der ersten Lagerkomponente eingeschlossen angeordnet ist. Das bedeutet, dass das Funktionsmodul vollständig vom Material der Lagerkomponente umgeben ist. Durch das Einschließen wird die Sensorkomponente zudem verbessert gegenüber unerwünschten Einwirkungen von außen geschützt.
Das Funktionsmodul kann beispielsweise als Sensormodul oder Aktormodul oder Prozessormodul oder Energieversorgungsmodul ausgebildet sein.
Die erste Lagerkomponente ist bevorzugt ein Lagerring oder ein Wälzkörperkäfig.
Das Lager kann als Linearlager, insbesondere Linearwälzlager oder Lineargleitlager, oder als Drehlager, insbesondere Drehwälzlager oder Drehgleitlager, ausgebildet sein. Falls das Funktionsmodul als Sensormodul ausgebildet ist, umfasst es bevorzugt mindestens einen Sensor, beispielsweise einen Drehzahlsensor, einen Temperatursensor oder einen Vibrationssensor. Besonders bevorzugt weist das Funktionsmodul mehrere Sensoren, insbesondere Sensoren ausgewählt aus der vorgenannten Liste, auf.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Lager eine zweite Lagerkomponente aufweist, die insbesondere aus einem Kunststoff ausgebildet ist, und ein mit dem Funktionsmodul zusammenwirkendes Messobjekt vollständig innerhalb der zweiten Lagerkomponente eingeschlossen angeordnet ist. Das bedeutet, dass das Messobjekt vollständig vom Material der Lagerkomponente umgeben ist. Bevorzugt ist die erste Lagerkomponente ein erster Lagerring des Lagers und die zweite Lagerkomponente ist ein zweiter Lagerring, so dass über das Funktionsmodul eine Relativbewegung der beiden Lagerringe detektiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein weiteres
Funktionsmodul vollständig innerhalb der zweiten Lagerkomponente eingeschlossen angeordnet ist, so dass Messgrößen sowohl an der ersten Lagerkomponente, beispielsweise einem ersten Lagerring, als auch an der zweiten Lagerkomponente, beispielsweise einem zweiten Lagerring oder einem Wälzlagerkäfig, ermittelt werden können. Besonders bevorzugt weist das Lager eine dritte Lagerkomponente oder weitere Lagerkomponenten auf, die aus einem Kunststoff ausgebildet sind und ein mit dem Funktionsmodul zusammenwirkendes Messobjekt und/oder ein weiteres Funktionsmodul ist vollständig innerhalb der dritten oder weiteren Lagerkomponente eingeschlossen angeordnet.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Lagerkomponente und/oder die zweite Lagerkomponente aus einem Kunststoff ausgebildet ist durch ein
Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt ist. Das Kunststoff-Spritzgießen bietet den Vorteil, dass das Funktionsmodul bzw. das mit dem Funktionsmodul
zusammenwirkende Messobjekt beim Spritzen des jeweiligem Lagerteils in das Lagerteil eingebracht werden kann, ohne das zusätzliche Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste
Lagerkomponente und/oder die zweite Lagerkomponente durch ein 3D- Druckverfahren hergestellt ist. Bevorzugt ist die erste Lagerkomponente und/oder die zweite Lagerkomponente aus einem Kunststoff ausgebildet. Alternativ die erste Lagerkomponente und/oder die zweite Lagerkomponente aus einem Metall ausgebildet sein. Im Vergleich zum Spritzgießen ist beim 3D-Drucken kein auf die Form der herzustellenden Lagerkomponente angepasstes Werkzeug erforderlich. Vielmehr können auch kleine Stückzahlen von Lagerkomponenten wirtschaftlich hergestellt werden, wobei es möglich ist, das Funktionsmodul bzw. das mit dem Funktionsmodul zusammenwirkende Messobjekt beim Drucken des jeweiligen Lagerteils in das Lagerteil zu integrieren.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum
Herstellen eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers oder Gleitlagers,
vorgeschlagen, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring und/oder einem Wälzkörperkäfig, und einem Funktionsmodul zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum
Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie, wobei das Funktionsmodul derart angeordnet wird, dass es vollständig innerhalb der
Lagerkomponente eingeschlossen ist.
Bei dem Herstellungsverfahren ergeben sich dieselben Vorteile wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lager beschrieben worden sind.
Bevorzugt wird die erste Lagerkomponente aus einem Kunststoff ausgebildet. Alternativ kann die erste Lagerkomponente aus einem Metall ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Lager eine zweite Lagerkomponente aufweist und ein mit dem Funktionsmodul zusammenwirkendes Messobjekt und/oder ein weiteres Funktionsmodul derart angeordnet wird, dass es vollständig innerhalb der zweiten Lagerkomponente eingeschlossen ist.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die erste Lagerkomponente und/oder die zweite
Lagerkomponente aus einem Kunststoff ausgebildet ist und durch ein Kunststoff- Spritzgießverfahren hergestellt wird. In diesem Zusammenhang hat es sich eine Ausgestaltung als vorteilhaft erwiesen, bei welcher das Funktionsmodul und/oder das mit dem Funktionsmodul
zusammenwirkende Messobjekt umspritzt wird, so dass das Einbringen des
Funktionsmoduls bzw. Messobjekts in einem Schritt mit der Fierstellung der
Lagerkomponente erfolgen kann. Das Funktionsmodul bzw. das Messobjekt kann beispielsweise in eine Spritzgießform eingelegt werden und mit dem Kunststoff umspritzt werden. Nach dem Spritzgießen kann eine Nachbearbeitung der
Lagerkomponente z.B. durch Schleifen erfolgen.
Alternativ bevorzugt ist es, wenn die erste Lagerkomponente und/oder die zweite Lagerkomponente mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt wird. Die erste Lagerkomponente und/oder die zweite Lagerkomponente kann dabei aus einem Kunststoff oder aus einem Metall gedruckt werden.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die erste Lagerkomponente auf das Funktionsmodul aufgedruckt oder um das Funktionsmodul herum gedruckt wird, so dass das Funktionsmodul beim Drucken der Lagerkomponente in diese eingeschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite
Lagerkomponente auf das mit dem Funktionsmodul zusammenwirkende Messobjekt oder das weitere Funktionsmodul aufgedruckt oder herum gedruckt werden.
Weiter alternativ ist es möglich, dass ein erster Bereich der ersten Lagerkomponente mit einer Aussparung gedruckt wird, das Funktionsmodul in die Ausnehmung eingebracht wird und dann ein zweiter Bereich der ersten Lagerkomponente auf das Funktionsmodul gedruckt wird. Ebenso kann zunächst ein erster Bereich der zweiten Lagerkomponente mit einer Aussparung gedruckt werden, das Messobjekt oder ein weiteres Funktionsmodul in die Aussparung eingebracht werden und dann ein zweiter Bereich der zweiten Lagerkomponente auf das Messobjekt bzw. das weitere Funktionsmodul aufgedruckt werden.
Bevorzugt ist es, wenn ein Element des Funktionsmoduls bzw. des Messobjekts, beispielsweise ein Gehäuse des Funktionsmoduls oder Messobjekts, mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt wird. Besonders bevorzugt wird dieses Element des Funktionsmoduls auf das mit dem Funktionsmodul zusammenwirkende Messobjekt oder das Funktionsmodul aufgedruckt oder herum gedruckt.
Falls das Lager eine Lagerkomponente aus Metall aufweist, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Funktionsmodul bzw. das Messobjekt während eines Umform prozesses in die Lagerkomponente eingefügt wird. Beispielsweise kann ein Funktionsmodul oder Messobjekt während des Schmiedens einer Lagerkomponente, beispielsweise eines Lagerrings, in diese eingebracht werden.
Neben den vorstehend beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen können bei dem Herstellungsverfahren auch die im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Lager beschriebenen vorteilhaften Merkmale und
Ausgestaltungen allein oder im Kombination Anwendung finden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers in einer schematischen Schnittdarstellung; und
Fig. 3 eine weitere schematische Schnittdarstellung des Lagers aus Fig. 2.
In der Fig. 1 ist ein als Wälzlager ausgebildetes Lager 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Lager 1 weist als
Lagerkomponenten unter anderem einen äußeren Lagerring 2, einen gegenüber dem äußeren Lagerring 2 drehbaren inneren Lagerring 3 sowie zwischen dem äußere Lagerring 2 und dem inneren Lagerring 3 angeordnete Wälzkörper 4 auf. Die
Wälzkörper 4 sind in einem Wälzkörperkäfig 5 angeordnet. Der Innenraum des Lagers 1 , d.h. der Raum zwischen den äußeren Lagerring 2 und dem inneren Lagerring 3 ist über Dichtelemente 6 abgedichtet, so dass ein in dem Innenraum vorhandenes Schmiermittel nicht unerwünscht entweichen kann, der Innenraum aber auch nicht durch eindringende Verunreinigungen beeinträchtigt wird.
Das Lager 1 weist mehrere als Sensormodule ausgebildete Funktionsmodule 10 zur Erfassung jeweils mindestens einer Messgröße auf und wird auch als Sensorlager bezeichnet. Diese Funktionsmodule 10 können beispielsweise einen Sensor zur Erfassung der Temperatur, von Vibrationen oder der Drehzahl des Lagers 1 aufweisen. Um den erforderlichen Bauraum gegenüber einem sensorlosen Lager nicht zu vergrößern, ist der äußere Lagerring 2 und der innere Lagerring 3 aus einem Kunststoff ausgebildet und die Funktionsmodule 10 sind vollständig innerhalb des äußeren Lagerrings 2 bzw. des inneren Lagerrings 3 eingeschlossen angeordnet. Hierdurch kann zudem eine ökonomische Fertigung des Lagers und ein verbesserter Schutz der Funktionsmodule gegenüber Umwelteinflüssen erreicht werden.
Als weitere Bestandteile des Lagers 1 sind mehrere Messobjekte 11 vorgesehen, die mit einem oder mehreren der Funktionsmodule 10 Zusammenwirken, um
Messgrößen zu erfassen. Diese Messobjekte 11 werden auch als„target“
bezeichnet. Ein erstes Messobjekt 11 ist an einem drehfest mit dem äußeren
Lagerring 2 verbundenen Dichtelement 6 angeordnet. Das erste Messobjekt kann mit einem an dem inneren Lagerring 3 angeordneten Funktionsmodul 10
Zusammenwirken, um eine Bewegungsgröße der Bewegung des inneren Lagerrings 3 gegenüber dem äußeren Lagerring 4, insbesondere eine Drehzahl, zu erfassen. Ferner ist ein zweites Messobjekt 11 an dem Wälzkörperkäfig 5 angeordnet. Gemäß einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels können eines oder mehrere der Messobjekte 11 vollständig innerhalb einer Lagerkomponente eingeschlossen angeordnet sein, beispielsweise innerhalb des äußeren Lagerrings 2, des inneren Lagerrings 3 oder des Wälzkörperkäfigs 5.
Zur Herstellung des aus einem Kunststoff gebildeten äußeren Lagerrings 2 und/oder des innere Lagerrings 3 und/oder des Wälzlagerkäfigs 5 wird ein Kunststoff- Spritzgießverfahren verwendet das nachfolgend noch näher beschrieben werden wird. Gemäß einer Abwandlung werden der äußere Lagerring 2 und/oder der innere Lagerring 3 und/oder der Wälzlagerkäfig 5 durch ein 3D-Druckverfahren gefertigt. Auch auf ein solches Verfahren soll nachfolgend noch eingegangen werden.
In Fig. 2 und 3 ist schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Lagers 1 gezeigt. Dieses Lager 1 weist ebenfalls einen äußeren Lagerring 2 und einen inneren Lagerring 3 auf, welche beide aus einem Kunststoff hergestellt sind. Etwaige Wälzkörper oder ein Wälzkörperkäfig sind in diesen
Darstellungen aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Bei diesem Lager 1 ist vollständig innerhalb des äußeren Lagerrings 2 ein
Funktionsmodul 10 angeordnet. Das Funktionsmodul 10 ist vollständig vom Material des äußeren Lagerrings 2 umschlossen und ragt nicht über die Außenkontur des äußeren Lagerrings 2 heraus, so dass das Lager 1 ein herkömmliches Lager ohne Funktionsmodul 10 ersetzen kann ohne zusätzlichen Bauraum zu beanspruchen.
Das Funktionsmodul 10 kann beispielsweise einen Sensor zur Ermittlung der Temperatur oder von Vibrationen umfassen.
Zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Lager 1 wird zumindest der äußere Lagerring 2 als erste Lagerkomponente aus einem Kunststoff ausgebildet. Dabei wird ein Funktionsmodul 10 derart angeordnet, dass es vollständig innerhalb des äußeren Lagerrings 2 eingeschlossen ist. Auch der innere Lagerring 3 ist aus einem
Kunststoff ausgebildet.
Gemäß einer ersten Variante dieses Herstellungsverfahrens wird der äußere
Lagerring 2 durch ein Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt. Dabei wird ein auf die Form des äußeren Lagerring 2 angepasstes Spritzgießwerkzeug bereitgestellt, in welches ein Kunststoff zur Bildung des äußeren Lagerrings 2 eingespritzt wird. Vor oder während des Einspritzens werden zusätzlich ein oder mehrere Funktionsmodule 10 in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, so dass das oder die Funktionsmodule 10 umspritzt werden. Der auf diese Weise erhaltene äußere Lagerring 2 wird
ausgehärtet und kann nach dem Entnehmen aus dem Spritzgießwerkzeug
nachbearbeitet werden, beispielsweise durch Schleifen oder Polieren der
Oberflächen. Auch der innere Lagerring 3 und/oder der Wälzlagerkäfig 5 kann durch ein entsprechendes Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt werden. Hierbei kann optional ein oder mehrere zusätzliche Funktionsmodule 10 oder ein Messobjekt 11 in die jeweilige Lagerkomponente 3, 5 eingebracht werden.
Eine zweite Variante des Herstellungsverfahrens sieht vor, dass der äußere
Lagerring 2 durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt wird, wobei das oder die Funktionsmodule 10 beim Drucken des äußeren Lagerrings 2 in diesen eingebracht werden. Beispielsweise kann zunächst ein erster Bereich des äußeren Lagerrings 2 gedruckt und ein Funktionsmodul 10 auf den ersten Bereich aufgebracht werden. Beim nachfolgenden Drucken kann das Funktionsmodul 10 dann von einem zweiten Bereich des äußeren Lagerrings 2 eingeschlossen werden und/oder der zweite Bereich kann auf das Funktionsmodul 10 gedruckt werden.
Mit den vorstehend beschriebenen Verfahren kann ein Lager 1 mit einem
Funktionsmodul 10 hergestellt werden, welches den für das Lager 1 erforderlichen Bauraum nicht vergrößert und mit verringertem Aufwand herstellbar ist, wobei der Schutz gegen unerwünschte Beschädigungen des Funktionsmoduls 10 verbessert ist.
Bezuqszeichenliste Wälzlager
äußerer Lagerring
innerer Lagerring
Wälzkörper
Wälzkörperkäfig
Dichtungselement
Funktionsmodul
Gegenstück

Claims

Patentansprüche
1. Lager (1 ), insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, mit einer ersten
Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring (2, 3) und/oder einem Wälzkörperkäfig (5), und einem Funktionsmodul (10) zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie, dadurch gekennzeichnet, dass
das Funktionsmodul (10) vollständig innerhalb der ersten Lagerkomponente (2, 3, 5) eingeschlossen angeordnet ist.
2. Lager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1 ) eine zweite Lagerkomponente (2, 3, 5) aufweist und ein mit dem Funktionsmodul (10) zusammenwirkendes Messobjekt (11 ) und/oder ein weiteres
Funktionsmodul (10) vollständig innerhalb der zweiten Lagerkomponente (2, 3, 5) eingeschlossen angeordnet ist.
3. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerkomponente (2, 3, 5) und/oder die zweite
Lagerkomponente (2, 3, 5) aus einem Kunststoff ausgebildet ist und durch ein Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt ist.
4. Lager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Lagerkomponente (2, 3, 5) und/oder die zweite Lagerkomponente (2, 3, 5) durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt ist.
5. Verfahren zum Herstellen eines Lagers (1 ), insbesondere eines Wälzlagers oder Gleitlagers, mit einer ersten Lagerkomponente, insbesondere einem Lagerring (2, 3) und/oder einem Wälzkörperkäfig (5), und einem
Funktionsmodul (10) zur Erfassung einer Messgröße und/oder zum Aktivieren von Zustandsänderungen und/oder zum Verarbeiten von Informationen und/oder zum Bereitstellen von Energie, dadurch gekennzeichnet, dass
das Funktionsmodul (10) derart angeordnet wird, dass es vollständig innerhalb der Lagerkomponente (2, 3, 5) eingeschlossen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1 ) eine zweite Lagerkomponente (2, 3, 5) aufweist und ein mit dem Funktionsmodul (10) zusammenwirkendes Messobjekt (11 ) und/oder ein weiteres
Funktionsmodul (10) derart angeordnet wird, dass es vollständig innerhalb der zweiten Lagerkomponente (2, 3, 5) eingeschlossen ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerkomponente (2, 3, 5) und/oder die zweite Lagerkomponente (2, 3, 5) aus einem Kunststoff ausgebildet ist und durch ein Kunststoff- Spritzgießverfahren hergestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Funktionsmodul (10) und/oder das mit dem Funktionsmodul (10)
zusammenwirkende Messobjekt (11 ) umspritzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerkomponente (2, 3, 5) und/oder die zweite Lagerkomponente (2, 3, 5) mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Lagerkomponente (2, 3, 5) auf das Funktionsmodul (10) aufgedruckt oder um das Funktionsmodul (10) herum gedruckt wird; und/oder die zweite
Lagerkomponente (2, 3, 5) auf das mit dem Funktionsmodul (10)
zusammenwirkende Messobjekt (11 ) oder das weitere Funktionsmodul (10) aufgedruckt oder herum gedruckt wird.
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