WO2018006898A1 - Verfahren zur herstellung eines wälzkörperkäfigs, wälzkörperkäfig und wälzlager - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines wälzkörperkäfigs, wälzkörperkäfig und wälzlager Download PDF

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    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/28—Shaping by winding impregnated fibres

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Wälz analyses hofigs for a rolling bearing.
  • the invention relates to a Wälz analyses hisfig and a rolling bearing.
  • Rolling bearings comprise a plurality of rolling elements, for example balls, rollers or needles, which run between two raceways.
  • Wälz stressesurafige be used.
  • Wälz stresseskorfige can be made, for example, by a phenolic resin impregnated cotton fabric is wound into a tube, which, in particular by machining, is further processed to produce the Wälzkör- caged.
  • Such a cage has good emergency running properties, for example in case of failure of the lubrication of the bearing on. However, its extent is highly dependent on heat, it can swell when absorbed by moisture and it has a relatively low rigidity.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for producing a WälzMechhimfigs, which allows a further improvement in the properties of the rolling elements at a low manufacturing complexity.
  • the object is achieved by a method for producing a rolling element cage for a rolling bearing which comprises the following steps: providing at least two mutually different webs of a respective fiber material preimpregnated with a respective matrix material, which are relative to the fiber material and / or the matrix material different from each other,
  • Winding device are supplied, through which the simultaneously supplied webs are wound radially superimposed layers of the tube,
  • preimpregnated fiber materials preferably tissue
  • Preimpregnated fiber materials which are also called prepreg
  • prepreg are flexible webs of semi-finished products for the production of components which can be cured by increasing the temperature and / or pressure.
  • several of these preimpregnated fiber materials are co-wound to form a multilayered tube. This has the advantage that different fiber materials and / or matrix materials can be used and thus the advantages of different materials can be combined.
  • the known manufacturing process for Wälz stressesmaschinefige remain virtually unchanged, since only the supply of preimpregnated fiber materials must be adjusted to allow simultaneous feeding.
  • one of the webs may comprise a fibrous material having a high modulus of elasticity and / or a high tensile strength
  • another of the webs may comprise a fibrous material having favorable friction properties and / or high oil storage capacity to improve the emergency running characteristics of the rolling element cage
  • the method according to the invention in which a layered winding of the pipe to be processed takes place, it is also achieved that the material structure is uniform over the cross section, whereby different cage sizes can be produced from the wound pipes.
  • the fibrous material may be a woven fabric, a scrim or fibers in parallel. Different fiber materials may differ, for example, in that they are woven differently. Preferably, however, different materials are used for the fibers.
  • at least one of the fiber materials may be cotton fibers, carbon fibers, aramid fibers, glass fibers, PTFE fibers, PTFE / PET fibers, PEEK, boron, basalt, nylon, polyimide, polyethylene, flax, hemp, jute, sisal, bamboo and / or ramie fibers.
  • the matrix material may be a matrix plastic, for example a phenolic resin. The cohesive connection of the matrix materials can take place during winding or after winding.
  • this can be done, for example, by curing an initially fluid matrix material, for example by applying an elevated pressure and / or an elevated temperature and / or by irradiation, for example by UV radiation.
  • an already solid matrix material can be melted to form the integral connection.
  • the machining of the pipe can be done by machining, for example by turning, milling and / or drilling.
  • the tube may be divided axially into a plurality of longitudinal sections, and recesses may be milled and / or drilled in the tube to receive the rolling elements.
  • the webs can be kept separately from each other before winding, wherein the webs are guided in the context of winding such that they are fed to the winding device successive or superimposed.
  • the guide can take place without contact over one another until it is wound, but it is also possible to bring the webs together in the course of the guidance even before the bowing and to continue processing them lying on one another.
  • provision may be made such that each of the webs is provided on a separate roll.
  • the procedure described allows a simple adaptation of the used webs and thus the used fiber materials or matrix materials.
  • the webs it is possible for the webs to be wound on a common roll prior to winding so that they rest on one another.
  • means for winding multilayer pipes from a single preimpregnated fiber material can be used substantially unchanged, since the multiple webs are fed via a common roll.
  • only one of the webs or, if more than two webs are used only a subset of the webs of the winding device can be fed.
  • Such a method can be performed, for example, by using webs of different lengths. If, for example, the tube is wound from an inner diameter to an outer diameter and two webs are fed to the winding device at the beginning of the winding process, one of the webs being shorter, the shorter web is previously completely wound onto the pipe, so that subsequent winding is only possible still done with the remaining longer lane.
  • the invention relates to a Wälz analysesurafig for a rolling bearing, which consists of several, superimposed in the radial direction of the WälzMechhimfigs embedded in at least one matrix material layers of at least one fiber material, wherein the layers are formed in the form of several types of layers, with respect to the respective Fiber material and / or the respective matrix material from each other, wherein for at least a subset of the layers, the successive layers in the radial direction of alternately belong to different types of layers.
  • a first and a second layer type can be used and for the entire wall thickness or a part of the wall thickness of the roller body cage, the first and the second layer type can alternate.
  • the Wälz stressesmaschine- fig can preferably be produced by the method according to the invention.
  • the individual layers in this case correspond in each case to a winding of one of the webs.
  • the explained for the process according to the invention features of Wälz stressesurafigs or pipe from which the Wälz stresses hofig made, preferably braced, is, can also be transferred to the invention Wälz stressesurafig.
  • the features explained for the rolling element cage can be transferred to the production method according to the invention.
  • a portion of the rolling element cage forming a radially inner edge and / or an outer edge of the rolling element cage can have a plurality of layers of the same layer type which follow one another in the radial direction. This can be achieved, for example, by supplying exactly one of the webs to the winding device during production by a method according to the invention during the winding of the corresponding region.
  • At least one of the fiber materials may be a blended fabric, that is, a fabric comprising fibers of multiple fiber types.
  • it is possible that at least one of the fiber materials is sorted, that is to say comprises exactly one type of fiber, which may in particular be a sorted tissue.
  • the invention also relates to a rolling bearing having a plurality of rolling elements arranged between two raceways and a rolling body cage according to the invention for holding the rolling bodies.
  • the rolling bearing may be a ball bearing, a rolling bearing or a needle bearing.
  • the rolling bearing may be an angular contact ball bearing.
  • the rolling bearing can be designed such that it is suitable for use for high speeds.
  • FIG. 1 shows a detailed view of an exemplary embodiment of a roller bearing according to the invention
  • FIG. 2 shows a winding of a multilayer pipe in the context of an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a sectional view of the tube resulting from the method step shown in FIG. 2,
  • Figure 4 is a detail view of an embodiment of a WälzSystemhimfigs invention.
  • FIG. 5 shows a sectional detailed view of the rolling element cage shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a detailed view of a rolling bearing 1.
  • a rolling bearing 1 Between an outer running surface 2 of an outer ring 3 and an inner running surface 4 of an inner ring 5, a plurality of rolling elements 6, for example balls, are arranged. In order to space the rolling elements 6 in the circumferential direction of the rolling bearing 1 from each other, they are supported by a rolling element cage 7.
  • a guide clearance 8 ie the distance between the running surfaces 2, 4 and the corresponding side surfaces of the rolling body cage 7, is selected as small as possible.
  • this guide play must be chosen so large that a contact between the running surfaces 2, 4 and the roller body cage 7 in all operating situations. Ations of the rolling bearing 1 is avoided if possible.
  • the emergency running properties of the rolling body cage 7, ie in particular the frictional properties in case of inadequate lubrication and / or an oil storage capacity should be as good as possible in order to increase the reliability of the rolling bearing 1.
  • a rolling element cage 7 is used in the rolling bearing 1 shown, which is made of a tube which is wound from different pre-impregnated fiber materials. The manufacture of the rolling element cage 7 will be explained below with reference to FIGS. 2 to 5.
  • FIG. 2 shows the winding of a tube 8, from which the rolling element cage 7 can subsequently be produced by machining.
  • the webs 9, 10 differ with respect to their fiber material, for example, as a fiber material for the web 9, a cotton fiber can be used to achieve favorable friction properties and a good oil storage capacity for the resulting tube 8 and thus for the rolling element cage 7.
  • a fiber material for the web 9 for example glass or carbon fiber can be used to achieve a high tensile strength and / or a high modulus of elasticity.
  • the webs 9, 10 are kept separately from each other before winding.
  • two rollers 18, 19 of the respective webs 9, 10 are provided, which are rotatably mounted on the guides 20, 21.
  • the webs 9, 10 are guided so that they are pressed flat against each other by the guide roller 22 and later by the other guide members 23 are wound together to the tube 8.
  • the winding of the jointly guided webs 9, 10 to the tube 8 is done as in the prior art for individual webs of a single pre-impregnated fiber material and is not to be explained in detail.
  • a fluid matrix material may be cured or a solid matrix material may be fused to form a material bond between the webs 8, 9.
  • the procedure shown in Figure 2 requires an adaptation of the means for winding the tube 8, which makes it possible to supply a plurality of separate webs 9, 10 preimpregnated fiber material. If customary devices are to be used for winding multilayer pipes of a preimpregnated fiber material, it is also possible to roll the webs 9, 10 in a prepared step onto a common roll, after which they can be processed just as a single web of preimpregnated fiber material.
  • the webs 9, 10 are wound into the multilayer pipe 8, which is shown in section 3 in FIG. As can be seen in this figure, is achieved by the simultaneous supply of the webs 9, 10 to the winding device, that the supplied webs 9, 10 are wound into radially superimposed layers 1 1 to 16.
  • the layers 1 1, 13 and 15 are in this case formed by the web 9 and the layers 12, 14 and 16 through the web 10th
  • FIGS. 4 and 5 show detailed views of the finished rolling element cage 7.
  • recesses 17 for the rolling elements 6 are introduced into the sections of the tube 8. This can be done for example by drilling and / or milling.
  • Figure 4 shows a detailed view of a side view of the WälzMechhimfig 7, that is, the radial direction of the WälzMechhimfigs 7 and the rolling bearing 1 is perpendicular to the image plane.
  • FIG. 5 shows a detailed view of a section along the line V-V in FIG. 4.
  • the recesses 17 for the rolling elements 6 and on the other hand the layered structure of the rolling element cage 7 can be seen from the layers 11 to 16.
  • the described procedure makes it possible to achieve a layered structure of the rolling element cage 7 despite a relatively simple production, as a result of which several advantageous material properties of different fiber materials and / or different matrix materials can be combined.
  • numerous variants are possible. For example, it is possible to provide the shown alternating layer structure of the layers 1 1 to 16 only for a part of the layers of a roller body cage.
  • a predetermined number of radially outermost or radially inner layers of the rolling element cage can be formed from the same matrix material, for example by being wound through the same web. This is particularly easy possible by using webs of different lengths. Thus, first two or more webs are wound parallel to the pipe, wherein after a certain winding time, one or more of these webs are used up, whereby only the remaining webs are further wound.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörperkäfigs (7) für ein Wälzlager (1), umfassend die Schritte: - Bereitstellen von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Bahnen (9, 10) aus einem mit einem jeweiligen Matrixmaterial vorimprägnierten jeweiligen Fasermaterial, die sich bezüglich des Fasermaterials und/oder des Matrixmaterials voneinander unterscheiden, - Wickeln der Bahnen (9, 10) zu einem mehrschichtigen Rohr (8), wobei die Bahnen (9, 10) während zumindest eines Zeitabschnitts des Wickelvorgangs gleichzeitig einer Wickeleinrichtung zugeführt werden, durch die die gleichzeitig zugeführten Bahnen (9, 10) zu radial unmittelbar übereinanderliegenden Schichten (11-16) des Rohres (8) gewickelt werden, - Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Matrixmaterialien jeweils benachbarter Schichten (11-16) während oder nach dem Wickeln des Rohres (8), und - Bearbeiten des Rohrs (8) zur Bereitstellung des Wälzkörperkäfigs (7).

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörperkäfigs, Wälzkörperkäfig und
Wälzlager
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörperkäfigs für ein Wälzlager. Daneben betrifft die Erfindung einen Wälzkörperkäfig und ein Wälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager umfassen mehrere Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, Rollen oder Nadeln, die zwischen zwei Laufbahnen laufen. Um die Wälzkörper in Umfangs- richtung des Lagers voneinander zu beabstanden, werden Wälzkörperkäfige genutzt. Wälzkörperkäfige können beispielsweise gefertigt werden, indem ein mit Phenolharz imprägniertes Baumwollgewebe zu einem Rohr gewickelt wird, welches, insbesondere durch Spanen, weiterverarbeitet wird, um den Wälzkör- perkäfig herzustellen. Ein derartiger Käfig weist gute Notlaufeigenschaften, beispielsweise bei einem Ausfall der Schmierung des Lagers, auf. Seine Ausdehnung ist jedoch stark wärmeabhängig, er kann bei Feuchtigkeitsaufnahme quellen und er weist eine relativ geringe Steifigkeit auf. Aus diesen Gründen sind entsprechende Käfige nur für relativ geringe Drehzahlen geeignet, da für hohe Drehzahlen ein kleines Führungsspiel, das heißt ein kleiner Abstand zwischen dem Käfig und den Laufflächen, gewünscht ist. Dies ist aufgrund der beschriebenen Eigenschaften jedoch nur bedingt möglich. Zudem sind die Gestaltungsmöglichkeiten des Käfigs eingeschränkt, da aufgrund der Werkstoffeigenschaften ein relativ massiver Käfig erforderlich ist, um die benötigte Stabilität, Bruch- und Reißfestigkeit zu gewährleisten. Die beschriebenen Eigenschaften können teilweise verbessert werden, wenn andere Gewebe genutzt werden. Hierbei gehen jedoch zugleich die Vorteile der Bauwollfasern, insbesondere die guten Notlaufeigenschaften, verloren. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörperkäfigs anzugeben, das eine weitere Verbesserung der Eigenschaften der Wälzkörper bei einer niedrigen Herstellungskomplexität ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörperkäfigs für ein Wälzlager gelöst, das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Bahnen aus einem mit einem jeweiligen Matrixmaterial vorimprägnierten jeweiligen Fasermaterial, die sich bezüglich des Fasermaterials und/oder des Matrixmaterials voneinander unterscheiden,
- Wickeln der Bahnen zu einem mehrschichtigen Rohr, wobei die Bahnen wäh- rend zumindest eines Zeitabschnitts des Wickelvorgangs gleichzeitig einer
Wickeleinrichtung zugeführt werden, durch die die gleichzeitig zugeführten Bahnen zu radial unmittelbar übereinanderliegenden Schichten des Rohres gewickelt werden,
- Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Matrixmaterialien jeweils benachbarter Schichten während oder nach dem Wickeln des Rohres, und
- Bearbeiten des Rohres zur Bereitstellung des Wälzkörperkäfigs.
Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, statt eines einzigen vorimprägnier- ten Gewebes mehrere vorimprägnierte Fasermaterialien, vorzugsweise Gewebe, zu verwenden. Vorimprägnierte Fasermaterialien, die auch Prepreg genannt werden, sind flexible Bahnen von Halbzeug zur Herstellung von Bauteilen, die durch Temperaturerhöhung und/oder Druck ausgehärtet werden können. Erfindungsgemäß werden mehrere dieser vorimprägnierten Fasermaterialien gemeinsam gewickelt, um ein mehrschichtiges Rohr auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass verschiedene Fasermaterialien und/oder Matrixmaterialien genutzt werden können und somit die Vorteile unterschiedlicher Materialien kombiniert werden können. Zugleich kann das bekannte Herstellungsverfahren für Wälzkörperkäfige nahezu unverändert bleiben, da ausschließlich die Zuführung der vorimprägnierten Fasermaterialien angepasst werden muss, um eine gleichzeitige Zuführung zu ermöglichen.
Beispielsweise kann eine der Bahnen ein Fasermaterial aufweisen, das einen hohen Elastizitätsmodul und/oder eine hohe Zugfestigkeit aufweist und eine weitere der Bahnen kann ein Fasermaterial aufweisen, das günstige Reibungseigenschaften und/oder eine hohe Ölspeicherfähigkeit aufweist, um die Not- laufeigenschaften des Wälzkörperkäfigs zu verbessern. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es zudem möglich, die Käfigeigenschaften durch eine entsprechende Auswahl vorimprägnierter Fasermaterialien anzupassen, womit keine Anpassungen im Rahmen der Herstellung der vorimprägnierten Fasermaterialien erforderlich sind. Es kann somit auf vorhandene Aus- gangsmaterialien zurückgegriffen werden, was einen Entwicklungsaufwand bei der Anpassung von Eigenschaften des Wälzkörperkäfigs reduziert. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn Sonderbauformen in kleinen Stückzahlen bereitgestellt werden sollen. Durch das erfindungsgemäße Vorgehen, bei dem ein schichtweises Wickeln des zu verarbeitenden Rohrs erfolgt, wird zudem er- reicht, dass der Materialaufbau über den Querschnitt einheitlich ist, womit aus den gewickelten Rohren verschiedene Käfiggrößen gefertigt werden können.
Bei dem Fasermaterial kann es sich um ein Gewebe, ein Gelege oder um parallel geführte Fasern handeln. Unterschiedliche Fasermaterialien können sich beispielsweise dadurch unterscheiden, dass sie unterschiedlich gewebt sind. Vorzugsweise werden jedoch verschiedene Materialien für die Fasern verwendet. Beispielsweise kann wenigstens eines der Fasermaterialien Baumwollfasern, Kohlefasern, Aramidfasern, Glasfasern, PTFE-Fasern, PTFE/PET-Fasern, PEEK-Fasern, Borfasern, Basaltfasern, Nylon-Fasern, Polyimid-Fasern, Po- lyethylen-Fasern, Flachsfasern, Hanffasern, Jutefasern, Sisalfasern, Bambusfasern und/oder Ramiefasern umfassen. Das Matrixmaterial kann ein Matrixkunststoff, beispielsweise ein Phenolharz, sein. Die stoffschlüssige Verbindung der Matrixmaterialien kann während des Wickelns oder nach dem Wickeln erfolgen. In Abhängigkeit des Matrixmaterials kann dieses beispielsweise durch ein Härten eines zunächst fluiden Matrixmaterials, beispielsweise durch Aufbringen eines erhöhten Drucks und/oder einer erhöhten Temperatur und/oder durch Bestrahlung, zum Beispiel durch UV- Strahlung, erfolgen. Alternativ kann ein bereits festes Matrixmaterial zur Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung angeschmolzen werden.
Die Bearbeitung des Rohrs kann durch Spanen, also beispielsweise durch Dre- hen, Fräsen und/oder Bohren, erfolgen. Beispielsweise kann das Rohr in Axialrichtung in mehrere Längsabschnitte geteilt werden und es können Ausnehmungen in das Rohr gefräst und/oder gebohrt werden, um die Wälzkörper aufzunehmen. Die Bahnen können vor dem Wickeln separat voneinander vorgehalten werden, wobei die Bahnen im Rahmen des Wickelns derart geführt werden, dass sie der Wickeleinrichtung aufeinander- oder übereinanderliegend zugeführt werden. Die Führung kann bis zum Wickeln berührungsfrei übereinander erfolgen, es ist jedoch auch möglich, die Bahnen im Rahmen der Führung bereits vor dem Wi- ekeln zusammenzuführen und aufeinander liegend weiter zu verarbeiten. Die Bereitstellung kann insbesondere derart erfolgen, dass jede der Bahnen auf einer separaten Rolle bereitgestellt wird. Das beschriebene Vorgehen ermöglicht eine einfache Anpassung der genutzten Bahnen und somit der genutzten Fasermaterialien beziehungsweise Matrixmaterialien.
Alternativ ist es möglich, dass die Bahnen vor dem Wickeln derart auf eine gemeinsame Rolle aufgewickelt werden, dass sie aufeinander aufliegen. In diesem Fall können Einrichtungen zum Wickeln mehrschichtiger Rohre aus einem einzigen vorimprägnierten Fasermaterial im wesentlich unverändert weiter verwendet werden, da die mehreren Bahnen über eine gemeinsame Rolle zugeführt werden. Während wenigstens einem weiteren Zeitabschnitt des Wickelvorgangs kann genau eine der Bahnen oder bei einer Verwendung von mehr als zwei Bahnen nur eine Untergruppe der Bahnen der Wickelvorrichtung zugeführt werden. Insbesondere ist es möglich, einen radial innen und/oder außen liegenden Abschnitt des Rohres ausschließlich aus einem Fasermaterial beziehungsweise einem einzigen Matrixmaterial zu bilden. Dies kann die Weiterverarbeitung des Rohres zur Bereitstellung des Wälzkörperkäfigs erleichtern und/oder die Eigenschaften des Wälzkörperkäfigs weiter verbessern. Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise durchgeführt werden, indem Bahnen unterschiedlicher Länge genutzt werden. Wird das Rohr beispielsweise von einem Innendurch- messer zu einem Außendurchmesser gewickelt und werden zu Beginn des Wickelvorgangs zwei Bahnen der Wickeleinrichtung zugeführt, wobei eine der Bahnen kürzer ist, so ist die kürzere Bahn früher vollständig auf das Rohr aufgewickelt, so dass das nachfolgende Wickeln nur noch mit der verbleibenden längeren Bahn erfolgt.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung einen Wälzkörperkäfig für ein Wälzlager, der aus mehreren, in Radialrichtung des Wälzkörperkäfigs übereinanderliegenden, in wenigstens ein Matrixmaterial eingebetteten Schichten wenigstens eines Fasermaterials besteht, wobei die Schichten in Form von mehreren Schichtarten ausgebildet sind, die sich bezüglich des jeweiligen Fasermaterials und/oder des jeweiligen Matrixmaterials voneinander unterschieden, wobei für zumindest eine Untergruppe der Schichten die in Radialrichtung aufeinanderfolgenden Schichten abwechselnd verschiedenen Schichtarten angehören. Beispielsweise kann eine erste und eine zweite Schichtart genutzt werden und für die gesamte Wandstärke oder einen Teil der Wandstärke des Wälzkörperkäfigs können sich die erste und die zweite Schichtart abwechseln. Ebenso können sich auch mehr als zwei Schichtarten über die gesamte Wandstärke oder Teile der Wandstärke abwechseln. Der Wälzkörperkä- fig kann vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt sein. Die einzelnen Schichten entsprechen in diesem Fall jeweils einer Wicklung einer der Bahnen. Die zum erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Merkmale des Wälzkörperkäfigs beziehungsweise des Rohrs, aus dem der Wälzkörperkäfig hergestellt, vorzugsweise gespant, ist, lassen sich auch auf den erfindungsgemäßen Wälzkörperkäfig übertragen. Ebenso lassen sich die zum Wälzkörperkäfig erläuterten Merkmale auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren übertragen.
Ein einen Innenrand und/oder einen Außenrand des Wälzkörperkäfigs in Radialrichtung bildender Abschnitt des Wälzkörperkäfigs kann mehrere in Radialrichtung aufeinanderfolgende Schichten der gleichen Schichtart aufweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass bei einer Herstellung durch ein erfindungsgemäßes Verfahren während der Wicklung des entsprechenden Bereichs genau eine der Bahnen der Wickelvorrichtung zugeführt wird. Wenigstens eines der Fasermaterialien kann ein Mischgewebe sein, also ein Gewebe, das Fasern mehrerer Fasersorten umfasst. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass wenigstens eines der Fasermaterialien sortenrein ist, also genau eine Fasersorte umfasst, wobei es sich insbesondere um ein sortenreines Gewebe handeln kann.
Die Erfindung betrifft zudem ein Wälzlager mit mehreren zwischen zwei Laufbahnen angeordneten Wälzkörpern und einem erfindungsgemäßen Wälzkörperkäfig zur Halterung der Wälzkörper. Das Wälzlager kann ein Kugellager, ein Rolllager oder ein Nadellager sein. Insbesondere kann es sich bei dem Wälzla- ger um ein Schrägkugellager handeln. Das Wälzlager kann derart ausgebildet sein, dass es zur Nutzung für hohe Drehzahlen geeignet ist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:
Figur 1 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzlagers, Figur 2 ein Wickeln eines mehrschichtigen Rohres im Rahmen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 3 eine geschnittene Ansicht des aus dem in Figur 2 gezeigten Verfahrensschritt resultierenden Rohres,
Figur 4 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörperkäfigs, und
Figur 5 eine geschnittene Detailansicht des in Figur 4 gezeigten Wälzkör- perkäfigs.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Detailansicht eines Wälzlagers 1 . Zwischen einer äußeren Lauffläche 2 eines Außenrings 3 und einer inneren Lauffläche 4 eines Innenrings 5 sind mehrere Wälzkörper 6, beispielsweise Kugeln, angeordnet. Um die Wälzkörper 6 in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1 voneinander zu beabstanden, sind diese durch einen Wälzkörperkäfig 7 gehaltert. Soll das Wälzlager 1 für hohe Drehzahlen genutzt werden, ist es vorteilhaft, wenn ein Führungsspiel 8, also der Abstand zwischen den Laufflächen 2, 4 und den entsprechenden Seitenflächen des Wälzkörperkäfigs 7, möglichst klein gewählt wird. Zugleich muss dieses Führungsspiel jedoch so groß gewählt werden, dass ein Kontakt zwischen den Laufflächen 2, 4 und dem Wälzkörperkäfig 7 in allen Betriebssitu- ationen des Wälzlagers 1 nach Möglichkeit vermieden wird. Zugleich sollen die Notlaufeigenschaften des Wälzkörperkäfigs 7, also insbesondere die Reibeigenschaften bei mangelhafter Schmierung und/oder eine Ölspeicherfähigkeit, möglichst gut sein, um eine Ausfallsicherheit des Wälzlagers 1 zu erhöhen.
Um dies zu erreichen wird im gezeigten Wälzlager 1 ein Wälzkörperkäfig 7 genutzt, der aus einem Rohr hergestellt ist, das aus verschiedenen vorimprägnierten Fasermaterialien gewickelt ist. Die Herstellung des Wälzkörperkäfigs 7 wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 erläutert.
Figur 2 zeigt das Wickeln eines Rohres 8, aus dem anschließend durch Spanen der Wälzkörperkäfig 7 herstellbar ist. Hierzu werden zunächst zwei voneinander verschiedene Bahnen 9, 10 aus einem mit einem jeweiligen Matrixmaterial vorimprägnierten jeweiligen Fasermaterial bereitgestellt. Die Bahnen 9, 10 unter- scheiden sich bezüglich ihres Fasermaterials, wobei beispielsweise als Fasermaterial für die Bahn 9 eine Baumwollfaser genutzt werden kann, um günstige Reibeigenschaften und eine gute Ölspeicherfähigkeit für das resultierende Rohr 8 und somit für den Wälzkörperkäfig 7 zu erreichen. Als Fasermaterial für die Bahn 10 kann beispielsweise Glas- oder Kohlefaser genutzt werden, um eine hohe Zugfestigkeit und/oder ein hohes Elastizitätsmodul zu erreichen. Die Bahnen 9, 10 werden vor dem Wickeln separat voneinander vorgehalten. Hierzu sind zwei Rollen 18, 19 der jeweiligen Bahnen 9, 10 vorgesehen, die über die Führungen 20, 21 drehbar gelagert sind. Die Bahnen 9, 10 werden derart geführt, dass sie durch die Führungsrolle 22 flächig aufeinander gedrückt werden und später durch die weiteren Führungselemente 23 gemeinsam zu dem Rohr 8 gewickelt werden. Die Wicklung der gemeinsam geführten Bahnen 9, 10 zu dem Rohr 8 erfolgt wie im Stand der Technik für einzelne Bahnen eines einzelnen vorimprägnierten Fasermaterials üblich und soll nicht detailliert erläutert werden. Während oder nach dem Wickeln kann ein fluides Matrixmaterial aus- gehärtet werden oder ein festes Matrixmaterial angeschmolzen werden, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Bahnen 8, 9 auszubilden. Das in Figur 2 gezeigte Vorgehen erfordert eine Anpassung der Einrichtung zum Wickeln des Rohrs 8, die es ermöglicht, mehrere separate Bahnen 9, 10 vorimprägnierten Fasermaterials zuzuführen. Sollen übliche Einrichtungen zum Wickeln mehrschichtiger Rohre aus einem vorimprägnierten Fasermaterial ge- nutzt werden, ist es auch möglich, die Bahnen 9, 10 in einem vorbereiteten Schritt auf eine gemeinsame Rolle aufzurollen, wonach sie genauso weiterverarbeitet werden können, wie eine einzelne Bahn vorimprägnierten Fasermaterials.
Die Bahnen 9, 10 werden zu dem mehrschichtigen Rohr 8 gewickelt, das in Fi- gur 3 geschnitten dargestellt ist. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, wird durch die gleichzeitige Zuführung der Bahnen 9, 10 zu der Wickeleinrichtung erreicht, dass die zugeführten Bahnen 9, 10 zu radial unmittelbar übereinanderliegenden Schichten 1 1 bis 16 gewickelt werden. Die Schichten 1 1 , 13 und 15 werden hierbei durch die Bahn 9 gebildet und die Schichten 12, 14 und 16 durch die Bahn 10.
Das in Figur 3 gezeigte Rohr wird in Längsrichtung des Rohrs, also in Richtung senkrecht zur Bildebene in Figur 3, in mehrere Abschnitte unterteilt, aus denen jeweils ein Wälzkörperkäfig 7 herstellbar ist. Die Figuren 4 und 5 zeigen De- tailansichten des fertiggestellten Wälzkörperkäfigs 7. Um zu diesem fertiggestellten Wälzkörperkäfig 7 zu gelangen, werden in die Abschnitte des Rohrs 8 Ausnehmungen 17 für die Wälzkörper 6 eingebracht. Dies kann beispielsweise durch ein Bohren und/oder Fräsen erfolgen. Figur 4 zeigt eine Detaildarstellung einer Seitenansicht auf den Wälzkörperkäfig 7, das heißt die Radialrichtung des Wälzkörperkäfigs 7 beziehungsweise des Wälzlagers 1 verläuft senkrecht zur Bildebene.
Figur 5 zeigt eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Linie V - V in Figur 4. In dieser Darstellung sind einerseits die Ausnehmungen 17 für die Wälzkörper 6 und andererseits der geschichtete Aufbau des Wälzkörperkäfigs 7 aus den Schichten 1 1 bis 16 zu erkennen. Durch das beschriebene Vorgehen ist es möglich, trotz einer relativ einfachen Herstellung einen geschichteten Aufbau des Wälzkörperkäfigs 7 zu erreichen, wodurch mehrere vorteilhafte Materialeigenschaften verschiedener Fasermaterialien und/oder verschiedener Matrixmaterialien kombinierbar sind. Ausgehend von diesem einfachen Beispiel sind zahlreiche Varianten möglich. Beispielsweise ist es möglich, den gezeigten abwechselnden Schichtaufbau der Schichten 1 1 bis 16 nur für einen Teil der Schichten eines Wälzkörperkäfigs vorzusehen. Beispielsweise kann eine vorgegebene Anzahl radial außenliegender oder radial innenliegender Schichten des Wälzkörperkäfigs aus dem gleichen Matrixma- terial gebildet werden, beispielsweise indem diese durch die gleiche Bahn gewickelt werden. Dies ist besonders einfach möglich, indem Bahnen mit verschiedener Länge genutzt werden. Somit werden zunächst zwei oder mehr Bahnen parallel zu dem Rohr gewickelt, wobei nach einer gewissen Wickelzeit eine oder mehrere dieser Bahnen aufgebraucht sind, womit nur die verbleiben- den Bahnen weitergewickelt werden.
Bezugszeichenliste
Wälzlager
Lauffläche
Außenring
Lauffläche
Innenring
Wälzkörper
Wälzkörperkäfig
Führungsspiel
Bahn
Bahn
Schicht
Schicht
Schicht
Schicht
Schicht
Schicht
Ausnehmung
Rolle
Rolle
Führung
Führung
Führungsrolle
Führungselement

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Wälzkörperkäfigs (7) für ein Wälzlager (1 ), umfassend die Schritte: - Bereitstellen von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Bahnen (9, 10) aus einem mit einem jeweiligen Matrixmaterial vorimprägnierten jeweiligen Fasermaterial, die sich bezüglich des Fasermaterials und/oder des Matrixmaterials voneinander unterscheiden,
- Wickeln der Bahnen (9, 10) zu einem mehrschichtigen Rohr (8), wobei die Bahnen (9, 10) während zumindest eines Zeitabschnitts des Wickelvorgangs gleichzeitig einer Wickeleinrichtung zugeführt werden, durch die die gleichzeitig zugeführten Bahnen (9, 10) zu radial unmittelbar übereinanderliegenden Schichten (1 1 - 16) des Rohres (8) gewickelt werden, - Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Matrixmaterialien jeweils benachbarter Schichten (1 1 -16) während oder nach dem Wickeln des Rohres (8), und
- Bearbeiten des Rohrs (8) zur Bereitstellung des Wälzkörperkäfigs (7).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen (9, 10) vor dem Wickeln separat voneinander vorgehalten werden, wobei die Bahnen (9, 10) im Rahmen des Wickeins derart geführt werden, dass sie der Wickeleinrichtung aufeinander- oder übereinanderliegend zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen (9, 10) vor dem Wickeln derart auf eine gemeinsame Rolle aufgewickelt werden, dass sie aufeinander aufliegen.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während wenigstens einem weiteren Zeitabschnitt des Wickelvorgangs genau eine der Bahnen oder bei Verwendung von mehr als zwei Bahnen (8,9) nur eine Untergruppe der Bahnen (9, 10) der Wickelvorrichtung zugeführt wird.
Wälzkörperkäfig für ein Wälzlager, der aus mehreren, in Radialrichtung des Wälzkörperkäfigs (7) übereinanderliegenden, in wenigstens ein Matrixmaterial eingebetteten Schichten (1 1 - 16) wenigstens eines Fasermaterials besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (1 1 - 16) in Form von mehreren Schichtarten ausgebildet sind, die sich bezüglich des jeweiligen Fasermaterials und/oder des jeweiligen Matrixmaterials voneinander unterscheiden, wobei für zumindest eine Untergruppe der Schichten (1 1 - 16) die in Radialrichtung aufeinanderfolgenden Schichten (1 1 - 16) abwechselnd den verschiedenen Schichtarten angehören.
Wälzkörperkäfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Innenrand und/oder einen Außenrand des Wälzkörperkäfigs in Radialrichtung bildender Abschnitt des Wälzkörperkäfigs mehrere in Radialrichtung aufeinanderfolgende Schichten der gleichen Schichtart aufweist.
Wälzkörperkäfig nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Fasermaterialien ein Mischgewebe ist.
Wälzlager, mit mehreren zwischen zwei Laufflächen (2, 4) angeordneten Wälzkörpern (6), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Wälzkörperkäfig (7) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zur Halterung der Wälzkörper (6) um- fasst.
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