Wälzlager Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem ersten Ring und einem zweiten Ring und mit zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring angeordneten rollenden Wälzkörpern.

Wälzlager sind Lager, bei welchen zwischen einem sogenannten Innenring und einem Außenring, im Gegensatz zu der Schmierung in Gleitlagern, rollende Körper den Reibungswiderstand verringern. Sie dienen als Fixierung von Achsen und Wellen, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte auf ^¬ nehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile (z. B. ein Rad) ermögli ^¬ chen. Zwischen den drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollrei- bung dieser Lager relativ gering.

Die Herstellung bekannter Wälzlager erfolgt in Einzelteilen, die dann zu einem Wälzlager zusammengefügt werden. Wünschens ^¬ wert wäre eine vereinfachte Herstellung in einem Stück. Im industriellen Bereich könnte hierfür die 3D-Druck-Technik Anwendung finden, die auch als Additive Manufacturing, kurz AM, bezeichnet wird. Der 3D-Druck bietet die Möglichkeit komplexe Maschinenelemente in wenigen Fertigungs- und Montageschritten herzustellen und stellt somit im Vergleich zur traditionellen Fertigung eine erhebliche Vereinfachung dar. Allerdings ist hierzu eine spezielle fertigungsgerechte Gestaltung notwen ^¬ dig .

Ein wesentliches Problem gängiger 3D-Druck-Techniken (Fused Deposition Modelling (FDM) , Selektives Lasersintern/Metall ^¬ sintern (SLM) , Stereolithografie (SLA) ) ist die begrenzte Darstellbarkeit annähernd rechtwinkliger Überhänge, da in diesen Fällen ein tragender Anschluss an den Rest der Kon- struktion fehlt und erst durch Hilfsmittel hergestellt werden muss (Stützstrukturen, Pulverbett) oder zufällig entsteht. Dies kann bei der direkten Kopie eines konventionellen Rollenlagers dazu führen, dass diese Überhänge unpräzise herge- stellt werden und unerwünschte stoffliche Verbindungen mit den darunterliegenden Oberflächen auftreten. Als eine Konsequenz daraus wird das Instandsetzen des Lagers erheblich erschwert und/oder Funktionsflächen dabei so beschädigt, dass die Nutzbarkeit des Lagers stark eingeschränkt ist.

Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung da ^¬ rin, ein Wälzlager zu schaffen, welches auf einfache Art und Weise herzustellen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Wälzlager mit einem ersten Ring und einem zweiten Ring und mit zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring angeordneten rollenden Wälzkörpern gelöst. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Wälzlager einstückig ausgebildet ist. Die

Grundkonstruktion entspricht der eines vollrolligen Zylinderrollenlagers mit einem Außenring, einem Innenring und Rollen. Zur Vermeidung rechtwinkliger Überhänge werden die axialen Führungsflächen der Rollen schiefwinklig angelegt und so an- geordnet, dass eine sichere, selbstlenkende Spurführung der Rollen entsteht sowie eine gegenüber reinen Rollenlagern erhöhte Aufnahmefähigkeit für axiale Lasten. Das erfindungsge ^¬ mäße Wälzlager ähnelt physikalisch damit einem Kegelrollenla ^¬ ger. Es bildet sich somit eine zentrale Schiene, die in der Mitte der Laufflächen angeordnet ist. Die Rollen werden mit einem entsprechend angepassten Profil versehen, d.h., sie weisen einen zylindrischen Grundkörper auf, der vorzugsweise im Mittelbereich eine Verengung aufweist. Das Rollenprofil gleicht demgemäß einer Sanduhr. Um einen definierten Kontakt zu erhalten, wird die Spitze der Schiene abgeflacht. Durch den zylindrischen Anteil der Rollen erfolgt die Übertragung der Hauptlast in radialer Richtung. Davon entkoppelt erfolgt die Lastübertragung in axialer Richtung durch die Kegelflächen .

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der erste Ring einen größeren Durchmesser aufweist als der zweite Ring. Dabei ist vorgese ^¬ hen, dass der zweite Ring als Innenring im ersten Ring angeordnet ist. Die Wälzkörper sind dabei ähnlich wie in einem Kegelrollenlager angeordnet. Eine erfindungsgemäße Weiterführung des Konzepts kann darin bestehen, dass die rollenden Wälzkörper eine Zylinderform mit einer Verengung im Mittelbereich aufweisen. Die Verengung, die vorzugsweise im Mittelbereich der zylindrischen Wälzkörper angeordnet ist, dient als Eingriffsfläche für die Verzah- nungen, die am ersten Ring an der Innenfläche und am zweiten Ring an der Außenfläche ausgebildet sind. Die Verzahnungen an den Ringen sind somit zueinander ausgerichtet.

In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemä- ßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass der erste Ring eine Innenverzahnung aufweist. Die Innenverzahnung greift in die Verengung des Mittelbereichs der rollenden Wälzkörper.

Eine erfindungsgemäße Weiterführung dieses Konzepts kann da- rin bestehen, dass der zweite Ring eine Außenverzahnung aufweist. Die Außenverzahnung greift in die Verengung des Mittelbereichs der rollenden Wälzkörper.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein wei- teres Konzept darin bestehen, dass die Innenverzahnung des ersten Rings und die Außenverzahnung des zweiten Rings in die Verengung im Mittelbereich der rollenden Wälzkörper greifen. Die Verzahnungen führen zu einer positionsstabilen Ausrichtung der rollenden Wälzkörper in den umfassenden Ringen.

In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemä- ßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass das Wälzlager mit einer Zusatzfunktionalität ausgebildet ist. Diese Zusatzfunk ^¬ tionalität kann beispielsweise in Form von Sensoren einge ^¬ bracht werden. In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass die Zusatzfunktionalität in Form eines Sensors ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Wälzlager ermöglicht eine einfache Einbringung von Sensoren. In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemäßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass die Zusatzfunktio ^¬ nalität in Form eines RFIDs ausgebildet ist. Zu den Sensoren zählen RFIDs, die eine Identifizierung mit Hilfe von elektro ^¬ magnetischen Wellen ermöglichen.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass die Zusatzfunktionalität in Form mindestens eines Magneten ausgebildet ist. Es können auch eine Mehrzahl an Magneten ohne aufwändige weitere Ferti- gungsschritte in das erfindungsgemäße Wälzlager integriert werden .

In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemäßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass das Wälzlager mit- tels 3D-Druck herstellbar ist. Die 3D-Technik ermöglicht die Herstellung in einem Stück ohne Montage. Es ergibt sich somit eine neue Möglichkeit, maßgeschneiderte, nichtleitende, leichte, korrosionsunempfindliche Einstoff-Kunststofflager mit neuer Funktionalität herzustellen.

In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemäßen Konzepts kann es vorgesehen sein, dass das Wälzlager in Z-Richtung Schrägen mit einem Winkel größer 50° aufweist. Die Z-Richtung entspricht der Pfeilrichtung in Fig. 2. Bei Einhaltung dieser Bedingung kann das Wälzlager ohne Stützmaterial gebaut werden, d.h., die Verklebungen durch herabhängendes Material sind gering.

Das erfindungsgemäße Wälzlager weist einen ersten Ring und einen zweiten Ring auf, wobei der erste Ring vorzugsweise als Außenring ausgebildet ist und einen größeren Durchmesser aufweist als der zweite Ring, der als Innenring dient. Zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring sind rollende Wälzkörper angeordnet. Die rollenden Wälzkörper sind vorzugsweise zylin ^¬ derförmig ausgebildet mit einer Verengung vorzugsweise im Mittelbereich. Die Form der rollenden Wälzkörper ähnelt somit einer Sanduhr. Der Außenring bzw. der erste Ring weist an der Innenseite, also im Kontaktierungsbereich zu den rollenden

Wälzlagern, eine Verzahnung auf, die in Form von Vorsprüngen ausgebildet ist, die in Richtung der rollenden Wälzkörper ausgerichtet sind. Der Innenring bzw. der zweite Ring weist an der Außenseite, also im Kontaktierungsbereich zu den rol- lenden Wälzlagern, ebenfalls eine Verzahnung auf, die in Form von Vorsprüngen ausgebildet ist, die in Richtung der rollenden Wälzkörper ausgerichtet sind. Die Verzahnung an der Innenseite des ersten Rings und die Verzahnung an der Außensei ^¬ te des zweiten Rings greifen in die Verengung der zylindrisch ausgebildeten rollenden Wälzlager. Das derart ausgebildete erfindungsgemäße Wälzlager ermöglicht eine einstückige Her ^¬ stellung beispielweise im 3D-Druck.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nach- folgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen schematisch: Fig. 1 in einer Draufsicht das erfindungsgemäße Wälzlager in Richtung der Z-Achse; Fig. 2 in einer Seitenansicht das erfindungsgemäße Wälzlager mit Teilabschnittskonturen des ersten und zweiten Rings und den dazwischen gelagerten Wälzkörpern in Richtung der Z- Achse .

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wälzlager. Das erfindungs ^¬ gemäße Wälzlager weist einen ersten Ring 1 und einen zweiten Ring 2 auf, wobei der erste Ring 1 vorzugsweise als Außenring ausgebildet ist und einen größeren Durchmesser aufweist als der zweite Ring 2, der als Innenring dient. Zwischen dem ersten Ring 1 und dem zweiten Ring 2 sind rollende Wälzkörper 3 angeordnet. Die Form der rollenden Wälzkörper 3 ähnelt einer Sanduhr. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass beim Bau in dieser Lage keine rechtwinkligen Überhänge entstehen, so dass auch keine Stützstrukturen benötigt werden. Vorteil ^¬ haft ist außerdem, dass beim Bau in dieser Lage weitgehend isotrope Material- und Oberflächeneigenschaften in x-y- Richtung erreicht werden. In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Wälzlager mit Teilab ^¬ schnittskonturen des ersten und zweiten Rings und den dazwischen gelagerten Wälzkörpern dargestellt. Die rollenden Wälzkörper 3 sind vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet mit ei ^¬ ner Verengung 4 vorzugsweise im Mittelbereich. Der Außenring bzw. der erste Ring 1 weist an der Innenseite, also im Kon- taktierungsbereich zu den rollenden Wälzlagern 3, eine Verzahnung 5 auf, die in Form von Vorsprüngen ausgebildet ist, die in Richtung der rollenden Wälzkörper 3 ausgerichtet sind. Der Innenring bzw. der zweite Ring 2 weist an der Außenseite, also im Kontaktierungsbereich zu den rollenden Wälzlagern 3, ebenfalls eine Verzahnung 6 auf, die in Form von Vorsprüngen ausgebildet ist, die in Richtung der rollenden Wälzkörper 3 ausgerichtet sind. Die Verzahnung 5 an der Innenseite des ersten Rings 1 und die Verzahnung 6 an der Außenseite des zweiten Rings 2 greifen in die Verengung 4 der zylindrisch ausgebildeten rollenden Wälzlager 3. Das erfindungsgemäße Wälzlager zeichnet sich dadurch aus, dass das Wälzlager in einem Stück ohne aufwendige Montage ge ^¬ fertigt werden kann. Dies wird durch eine einfache Modifika ^¬ tion mit einem beliebig ausgeformten Gehäuse erreicht, wobei der Durchmesser variabel ausgebildet werden kann. Zudem weisen die rollenden Wälzkörper eine zylindrische Grundform mit einer Verengung auf, in welche die Verzahnung der Ringe eingreift. Das erfindungsgemäße Wälzlager weist eine verbesserte Aufnahme axialer Kräfte gegenüber einem herkömmlichen Rollen- lager auf. Unter Last richten sich die rollenden Wälzkörper in Laufrichtung aus. Zudem können zusätzliche Funktionalitä ^¬ ten einfach eingebracht werden.

Bezugs zeichenliste

1 erster Ring

2 zweiter Ring

3 Wälzkörper

4 Verengung

5 Verzahnung am ersten Ring

6 Verzahnung am zweiten Ring