WO2015197460A1 - Lagerkäfig oder lagerkäfigsegment - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a bearing cage or a bearing cage segment, in particular for a rolling bearing, wherein the bearing cage comprises a polyetheretherketone (PEEK) base material having a low or medium viscosity.
  • PEEK polyetheretherketone
  • Bearing cages or bearing cage assemblable bearing cage segments for rolling bearings have the task of guiding rolling elements and to keep them at a certain distance. This ensures a balanced dynamic behavior of the bearing.
  • different materials are used for bearing cages, such as steel or brass or plastic, especially polymers, such as polyamide or polyetheretherketone (PEEK).
  • a cage made of PEEK has the advantage that PEEK is more temperature- and chemically resistant than other plastic materials. Furthermore, PEEK has a greater aging stability in continuous operation, since the tribological properties, ie the properties that are responsible for friction and wear, as well as the mechanical stability of PEEK materials are higher quality than other plastics.
  • Object of the present invention is therefore to provide a bearing cage or a bearing cage segment of a PEEK base material whose dimensional stability properties are significantly improved. This object is achieved by a bearing cage or bearing cage segment for a rolling bearing according to claim 1.
  • a bearing cage or a bearing cage segment for a roller bearing, wherein the bearing cage or the bearing cage segment comprises a polyetheretherketone (PEEK) base material having a low or medium viscosity.
  • PEEK polyetheretherketone
  • This viscosity advantageously allows a particularly good flow behavior during an injection molding process for the production of the bearing cage or the Lagerkarfigsegments.
  • the invention is based on the idea of adding less than 30, in particular 15% to 25%, reinforcing material to the base material and thus to obtain a reinforced PEEK material which has a shrinkage in the melt flow direction which ranges from 0.4% to 0.6%.
  • a bearing cage or bearing cage segment is provided in which the shrinkage of the PEEK material is between 0.45% and 0.52%.
  • the shrinkage of the PEEK material is between 0.45% and 0.52%.
  • glass fibers and / or carbon fibers and / or graphite and / or Teflon are added to the PEEK base material as reinforcing materials, wherein according to the invention less than 30% of reinforcing materials are used.
  • these reinforcing materials influence the mechanical properties, so that bearing cages or bearing cage segments with particularly good Characteristics in terms of friction, wear and mechanical strength can be provided.
  • the reinforced PEEK material comprises about 20% glass fibers.
  • a PEEK material can be produced whose shrinkage is in the range of 0.45 to 0.52%, whereby a particularly dimensionally stable bearing cage or a particularly dimensionally stable bearing cage segment can be made.
  • a PEEK material with the composition according to the invention and the properties according to the invention can be processed particularly well by injection molding, so that the bearing cages or bearing cage segments can be manufactured quickly and reliably.
  • the reinforced PEEK material may also have less than 30% carbon fibers.
  • the reinforced PEEK material may also have less than 30% carbon fibers.
  • the bearing cage or the bearing cage segment is produced by means of a casting method, injection molding method or injection method.
  • a casting method, injection molding method or injection method is particularly advantageous.
  • a PEEK material having a low viscosity or an average viscosity is used as the PEEK base material, since it has been found that these materials have particularly good injection molding properties.

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Abstract

Offenbart wird ein Lagerkäfig oder Lagerkäfigsegment, insbesondere für ein Wälzlager, wobei der Lagerkäfig ein Polyetheretherketon (PEEK) Basismaterial mit einer niederen und mittleren Viskosität aufweist, und dem Basismaterial weniger als 30%, insbesondere 15% bis 25%, Verstärkungsmaterial zugesetzt sind und das verstärkte PEEK Material eine Schwindung in Schmelzfließrichtung aufweist, die im Bereich von 0,4% bis 0,6% liegt.

Description

B e s c h r e i b u n g
Lagerkäfig oder Lagerkäfigsegment
Vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerkäfig oder ein Lagerkäfigsegment, insbesondere für ein Wälzlager, wobei der Lagerkäfig ein Polyetheretherketon (PEEK)-Basismaterial mit einer niederen oder mittleren Viskosität aufweist.
Lagerkäfige oder als Lagerkäfig zusammensetzbare Lagerkäfig segmente für Wälzlager ha- ben die Aufgabe, Wälzkörper zu führen und sie auf einem bestimmten Abstand zu halten. Dadurch kann ein ausgewogenes dynamisches Verhalten des Lagers gewährleistet werden. Üblicherweise werden für Lagerkäfige verschiedene Materialien eingesetzt, wie beispielsweise Stahl oder Messing oder auch Kunststoff, insbesondere Polymere, wie beispielsweise Polyamid oder Polyetheretherketon (PEEK).
Dabei hat ein Käfig aus PEEK den Vorteil, dass PEEK temperatur- bzw. chemisch beständiger ist als andere Kunststoffmaterialien. Des Weiteren weist PEEK eine größere Alterungsstabilität im Dauerbetrieb auf, da die tribologischen Eigenschaften, also die Eigenschaften, die für Reibung und Verschleiß verantwortlich sind, und auch die mechanische Stabilität bei PEEK-Materialien hochwertiger sind als bei anderen Kunststoffen.
Problematisch bei einem PEEK-Material ist jedoch, dass die Maßhaltigkeit, insbesondere bei großen spritzgegossenen PEEK-Käfigen, variiert. Das bedeutet, dass die mit PEEK hergestellten Käfige nicht zuverlässig in den geforderten Größen und Abmessungen herge- stellt werden können. Dies ist insbesondere bei großen Käfigabmessungen ausschlaggebend, so dass hohe Ausschussraten und damit hohen Kosten entstehen. Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Lagerkäfig oder ein Lagerkäfigsegment aus einem PEEK-Basismaterial bereitzustellen, dessen Maßhaltigkeitseigenschaften deutlich verbessert sind. Diese Aufgabe wird durch einen Lagerkäfig oder Lagerkäfigsegment für ein Wälzlager gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Lagerkäfig oder ein Lagerkäfigsegment für ein Wälzlager bereitgestellt, wobei der Lagerkäfig oder das Lagerkäfig segment ein Polyetheretherketon (PEEK)-Basismaterial mit einer niederen oder mittleren Viskosität aufweist. Diese Viskosität ermöglicht vorteilhafterweise ein besonders gutes Fließverhalten während eines Spritzgussverfahrens zur Herstellung des Lagerkäfigs bzw. des Lagerkäfigsegments. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, dem Basismaterial weniger als 30 , insbesondere 15 % bis 25 % Verstärkungsmaterial zuzusetzen und so ein verstärktes PEEK-Material zu erhal- ten, das eine Schwindung in Schmelzfließrichtung aufweist, die im Bereich von 0,4 % bis 0,6 % liegt. Aufgrund dieser eingestellten Schwindung im Bereich von 0,4 % bis 0,6 % hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Maßhaltigkeit des PEEK-Materials besonders gut eingehalten werden kann. Dadurch können auch große Lagerkäfige mit vernachlässigbaren Ausschuss aus einem PEEK-Material produziert werden. Die zudem zugesetzten Verstärkungsmaterialien ermöglichen insbesondere, dass der Lagerkäfig oder das Lagerkäfigsegment besonders gute mechanische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich seiner Bindenähtefestigkeit bzw. Schlagzähigkeit aufweist.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein Lagerkäfig oder Lager- käfigsegment bereitgestellt, bei dem die Schwindung des PEEK-Materials zwischen 0,45 % und 0,52 % liegt. Vorteilhafterweise hat sich gezeigt, dass bei einer Schwindung in diesem Bereich die Maßhaltigkeit der hergestellten Käfige nochmals verbessert werden konnte. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind dem PEEK-Basismaterial Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Graphit und/oder Teflon als Verstärkungsmaterialien zugesetzt, wobei erfindungsgemäß weniger als 30 % an Verstärkungsmaterialien verwendet werden. Diese Verstärkungsmaterialien beeinflussen insbesondere die mechanischen Eigenschaften, so dass Lagerkäfige oder Lagerkäfigsegmente mit besonders guten Eigenschaften im Hinblick auf Reibung, Verschleiß und mechanische Festigkeit bereitgestellt werden können.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das verstärkte PEEK-Material ungefähr 20 % Glasfasern umfasst. Dadurch kann ein PEEK-Material hergestellt werden, dessen Schwindung in dem Bereich von 0,45 bis 0,52 % liegt, wodurch ein besonders maßhaltiger Lagerkäfig bzw. ein besonders maßhaltiges Lagerkäfig segment hergestellt werden kann. Darüber hinaus lässt sich ein PEEK-Material mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und den erfindungsgemäßen Eigenschaften besonders gut im Spritzgussverfahren verarbeiten, so dass die Lagerkäfige bzw. Lagerkäfig segmente schnell und zuverlässig gefertigt werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann das verstärkte PEEK-Material auch weniger als 30 % Kohlefasern aufweisen. Dadurch kann ebenfalls ein PEEK-Material bereitgestellt werden, das zum einen für einen besonders guten Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment hinsichtlich der Lagerbeanspruchungen sorgt, aber auch eine zuverlässige Maßhaltigkeit bereitstellt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Lagerkäfig oder das Lagerkäfigsegment mittels eines Gussverfahrens, Spritzgussverfahrens oder Spritzverfahrens hergestellt. Dadurch können auch aufwendige Gestaltungsformen kostengünstig und schnell hergestellt werden. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn als PEEK- Basismaterial ein PEEK-Material mit einer niederen Viskosität oder einer mittleren Viskosität verwendet wird, da sich herausgestellt, dass diese Materialien besonders gute Spritzgusseigenschaften aufweisen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargestellt.
Insgesamt hat sich vorteilhafterweise gezeigt, dass bei einem verstärkten PEEK-Material mit einer Schrumpfung bzw. Schwindung in Schmelzfließrichtung im Bereich von 0,4 % bis 0,6 % Lagerkäfige bzw. Lagerkäfigsegmente spritzgusstechnisch hergestellt werden können, die eine besonders gute Maßhaltigkeit aufweisen. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn dem Basismaterial weniger als 30 % Verstärkung smaterialen bzw. eines Verstärkungsmaterials zugesetzt sind. Dadurch kann ein verstärktes PEEK-Material mit einer Schwindung im oben genannten Bereich bereitgestellt werden. Optimalerweise liegt jedoch die Schwindung zwischen 0,45 % und 0,52 , da dieser Schwindungsbereich zu einer besonders stabilen Maßhaltigkeit bei der Lagerkäfigherstellung führt. Für die optimierten Eigenschaften der Lagerkäfige bzw. Lagerkäfigsegmente im Hinblick auf Tribologie, Verar- beitbarkeit, Maßhaltigkeit, Fließeigenschaften, mechanischen Eigenschaften und Oberflächengüte hat sich zudem gezeigt, dass der Einsatz von ungefähr 20 % Glasfasern besonders vorteilhaft ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment, insbesondere für ein Wälzlager, wobei der Lagerkäfig ein Polyetheretherketon (PEEK) Basismaterial mit einer niedrigen oder mittleren Viskosität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Basismaterial weniger als 30%, insbesondere 15% bis 25%, Verstärkungsmaterial zugesetzt sind und das verstärkte PEEK Material eine Schwindung in Schmelzfließrichtung aufweist, die im Bereich von 0,4% bis 0,6% liegt.
2. Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment nach Anspruch 1, wobei die Schwindung zwischen 0,45% und 0,52% liegt.
3. Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Verstärkungsmaterial Glasfasern und/oder Kohlefasern, und/oder Graphit und/oder Teflon zugesetzt sind.
4. Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das verstärkte PEEK Material ungefähr 20% Glasfasern aufweist.
5. Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das verstärkte PEEK Material weniger als 30 % Kohlefasern aufweist.
6. Lagerkäfig oder Lagerkäfig segment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerkäfig oder das Lagerkäfigsegment mittels eines Gussverfahrens, Spritzgussverfahrens oder Spritzverfahrens hergestellt ist.
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