DE10110067A1 - Lager mit einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen - Google Patents

Lager mit einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen

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Abstract

Das Lager weist mindestens zwei eine gemeinsame Drehachse (A) aufweisende Lagerringe (2, 3; 25, 26; 34, 35; 41, 42) und eine eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Lagerringen herstellende Anordnung auf. Dabei besteht die Anordnung aus mindestens einem einstückigen Element (11; 21A, 21B, ...; 30; 39; 46) aus federelastischem Material mit linearer Erstreckung in gebogener Form, das zu den Lagerringen mindestens einen unmittelbaren druckbeaufschlagten Kontakt aufweist. DOLLAR A Das mindestens eine Element (11; 30; 46) ist aus einem Federdraht oder Federband gebildet und vorzugsweise schraubenförmig gewickelt oder wellenförmig geformt. DOLLAR A Bei Lagern mit einem Wälzkörperkäfig (27) ist das mindestens eine Element (30) vorteilhafterweise an diesem gesichert. DOLLAR A Es ist ferner vorgesehen, daß das Lager eine um die Drehachse (A) angeordnete Nut (10; 20; 38; 45) zur Aufnahme des mindestens einen Elements (11; 21A; 21B; 39; 46) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager mit mindestens zwei eine gemeinsame Drehachse aufweisenden Lagerringen und einer eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Lagerringen herstellenden Anordnung. Bei einem Lager mit mehr als zwei Lagerringen können mehrere derartige Verbindungen notwendig sein.
Zur Erdung von drehbaren Maschinen- oder Anlagenteilen, zur Blitzschlagüberbrückung von Drehlagern und zur Herstellung einer elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Konstruktionsteilen werden Drehlager mit Anordnungen versehen, die eine leitfähige Verbindung zwischen den Lagerringen herstellen. Bei bekannten Lagern besteht die genannte Anordnung aus mehreren Erdungsbolzeneinheiten, die jeweils wiederum aus zwei Druckstücken bestehen, die durch eine Schraubenfeder voneinander weg druckbeaufschlagt und durch eine Litze elektrisch leitend verbunden sind. Zur Aufnahme der Erdungsbolzen ist jeweils eine Führungsbohrung in einem der Ringe und eine Gewindebohrung zur Aufnahme eines Gewindebolzens notwendig. Die Vielzahl der die genannte Anordnung ausmachenden Teile bedeutet einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung der Lager. Im Übrigen ist die Anzahl der Erdungsbolzen am Umfang auch aus konstruktiven oder Platzgründen begrenzt. Im Hinblick auf eine optimale EMV- Abschirmung ist es aber wünschenswert, zur Bildung eines Faradayschen Käfigs möglichst viele elektrische Kontaktstellen vorzusehen, wobei deren Anzahl - in Abhängigkeit von der elektronischen Vorgabe - die Anzahl der Wälzkörper sogar übersteigen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und die genannte Anordnung zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen deutlich zu vereinfachen, um einerseits den Kostenaufwand für die Herstellung des Lagers zu reduzieren und zum anderen eine größere Anzahl von elektrischen Kontaktstellen erreichen zu können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Anordnung aus mindestens einem einstückigen Element aus federelastischem Material mit linearer Erstreckung in gebogener Form besteht, das zu den Lagerringen mindestens einen unmittelbaren druckbeaufschlagten elektrischen Kontakt aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es in einfachen Fällen möglich, sogar bei einer großen Anzahl von Kontaktstellen mit einem einzigen elektrisch leitfähigen Element auszukommen. Lediglich im Falle großer Lager kann es vorteilhaft sein, statt eines einzigen Elements der im Anspruch 1 beschriebenen Art mehrere gleichartige Elemente zu verwenden. Die Ausbildung der Elemente in linearer Erstreckung macht es möglich, diese in einfacher Weise von einem aufgewickelten Material in der benötigten Länge abzuschneiden oder aus einem flächenhaften Material auszustanzen.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß das mindestens eine Element zweiendig ausgebildet ist. In diesem Fall braucht in gebogener Form auf einem Coil aufgewickeltes Material lediglich auf Länge geschnitten und in die lagergemäße Einbaulage gebracht zu werden.
Dabei ist das mindestens eine Element entweder nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 4 aus einem z. B. wellenförmig gebogenen Federdraht oder einem Federband mit einem flachen rechteckigen Querschnitt gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Element schraubenförmig gewickelt. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Element wellenförmig gebogen. In beiden Fällen ergibt sich durch die große Anzahl von Kontaktstellen eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen Lagerringen, wobei sich die Lagerreibung nur unwesentlich erhöht.
Weiterhin kann das mindestens eine Element als einfacher Doppelhaken gebogen sein, der mit seinen beiden Bögen gegen die Lagerringe drückt und so die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Lagerringen herstellt. Im Hinblick auf einen störungsfreien Betrieb ist nach Anspruch 8 ferner vorgesehen, das mindestens eine Element an einem Wälzkörperkäfigteil zu sichern. Dies ist insbesondere bei hakenförmigen Elementen notwendig.
Alternativ ist vorgesehen, das mindestens eine Element in sich geschlossen bzw. ringförmig und insbesondere als Federscheibe auszubilden.
Für eine sichere Aufnahme des mindestens einen Elements ist schließlich vorgesehen, daß mindestens eines der Lagerringe eine um die Drehachse angeordnete Nut aufweist.
Insbesondere bei Großwälzlagern kann es vorteilhaft sein, das mindestens eine Element zum elektrisch leitfähigen Verbinden der Lagerringe durch mehrere über den Umfang hintereinander angeordnete derartige Elemente zu ersetzen. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, eine Sicherung bzw. Festsetzung der Elemente vorzusehen, um ein Aufschieben und Verkeilen der Elemente zu verhindern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der weitgehend schematisch dargestellten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Vierpunktlager mit elektrisch leitenden Verbindungen zwischen dem Innen- und dem Außenring in einem auszugsweisen Querschnitt,
Fig. 2 einen wellenförmig gebogenen Federdraht in der Seitenansicht,
Fig. 3 den Federdraht nach Fig. 2 im eingebauten Zustand zwischen dem Außen- und Innenring in einem Querschnitt,
Fig. 4 den Federdraht in einem Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine weitere elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Ringen des Lagers gemäß Fig. 1, gebildet aus wellenförmig gebildeten Federbandsegmenten in einer Draufsicht,
Fig. 6 die elektrisch leitfähige Verbindung gemäß Fig. 5 in einem Querschnitt,
Fig. 7 die elektrisch leitfähige Verbindung gemäß den Fig. 5 und 6 in einem Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 ein Axiallager mit einem in einem Wälzlagerkäfigteil integrierten hakenförmigen Element zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen in einem Querschnitt,
Fig. 9 das hakenförmige Element zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen in einer Ansicht in vergrößertem Maßstab,
Fig. 10 ein Axiallager mit einer Federscheibe zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen und
Fig. 11 ein Radiallager mit einem spiralförmig gebogenen Federdraht zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Lagerringen in einem perspektivischen Querschnitt.
Fig. 1 zeigt ein Vierpunktlager, d. h. ein radial und axial belastbares Lager in Form eines einreihigen Großwälzlagers 1 mit einem Innenring 2 und einem Außenring 3, wobei die Ringe durch Wälzlagerkugeln 4 gegeneinander abgestützt sind. Die Drehachse des Lagers ist mit A bezeichnet. Beide Ringe 2, 3 weisen eine Vielzahl von stirnseitigen Gewindebohrungen 5, 6 auf, die zum Verbinden der Ringe 2, 3 mit Konstruktionsteilen dienen. So wird der Ring 2 beispielsweise an einen linear bewegbaren Tragrahmen 7 eines Kranes geschraubt, während auf dem Ring 3 ein Krangehäuse 8 befestigt ist. Ein nicht dargestellter Drehantrieb greift in bekannter Weise mit seinem Ritzel in eine Innenverzahnung 9 des Außenringes 3 ein, so daß ein kontrolliertes Schwenken des Krangehäuses 8 möglich ist.
Im Innenring 2 ist eine Umfangsnut 10 eingelassen, in die ein wellenförmig ausgebildeter Federdraht 11 (im Folgenden auch nur kurz als Draht bezeichnet) eingelegt ist. Der Draht 11 ist - vgl. Fig. 2 - wellenförmig um eine gedachte Linie 12 gebogen, wobei die gedachte Mittellinie 13 des Drahtes 11 im Wesentlichen in einer gedachten Ebene E (Fig. 1 und 3) liegt. Im eingebauten Zustand ist die gedachte Linie 12, um die der Federdraht wellenförmig gebogen ist, selbst kreisförmig und in Fig. 3 mit 12' bezeichnet. Die "Wellentäler" 14 des eingebauten Drahtes 11 berühren den Grund 15 der Umfangsnut 10 während die "Wellenberge" 16 des Drahtes 11 die Innenfläche 17 des Außenringes 3 druckbeaufschlagt berühren. Der Federdraht 11 stellt durch den Kontakt seiner Wellenberge 16 und Wellentäler 14 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 2 her. Die Breite der Nut 10 entspricht im Wesentlichen der Breite des Drahtes 11 und ist damit derart bemessen, daß der Draht 11 durch die Nut 10 lagestabil in der Ebene E gehalten wird und nicht kippen kann. Der Draht 11 erstreckt sich im Wesentlichen einmal um die gesamte Umfangslänge der Nut 10.
An Stelle des Federdrahtes 11 kann - bei einer entsprechend breiteren Umfangsnut 10 - auch ein wellenförmig gebogenes Federband eingebaut werden.
An der dem Innenring 2 zugewandten Stirnfläche 18 eines die Innenverzahnung 9 tragenden Flansches 19 ist eine koaxial zur Lagerachse A angeordnete Nut 20 eingelassen. Mehrere in der Draufsicht kreisbogenförmig und in der Seitenansicht wellenförmig ausgebildete Segmente 21A, 21B, . . . aus Federbandmaterial greifen mit jeweils mehreren "Wellentälern" 22 in der Nut 20 ein, während sie mit ihren "Wellenbergen" 23 mit einer beim Zusammenbau des Lagers durch Zusammendrücken erzeugten Druckkraft gegen die Stirnfläche 24 des Innenrings 2 drücken. Dabei können sich die einzelnen Segmente 21A, 21B, . . ., wie in Fig. 7 dargestellt, überlappen, wodurch sich, in Umfangsrichtung gesehen, ein kraftschlüssiger Verbund zwischen den einzelnen Segmenten 21A, . . . ergibt. Durch die Anlage der Wellenberge 23 an der Stirnfläche 24 des Innenrings 2 und der Wellentäler 22 an dem Grund 25 der Nut 20 des Außenrings ergibt sich eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den beiden Ringen 2 und 3 und den mit diesen verbundenen Konstruktionsteilen.
In den Fig. 8 und 9 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Axiallager mit zwei Lagerringen 25, 26 und einem die Wälzlagerkugeln 4 führenden Wälzkörperkäfigteil 27 auszugsweise dargestellt, das an einer Seite mit einem verjüngten Flansch 28 versehen ist. Dieser Flansch weist Durchgangsbohrungen 29 auf, die aus Federdraht oder Federband hakenförmig gebogene Elemente 30 aufnehmen, die mit ihrem bogenförmigen Enden 31 an den Stirnflächen 32, 33 der Ringe 25, 26 unter Druckspannung gleiten und so eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen diesen beiden Ringen herstellen.
Fig. 10 zeigt auszugsweise ein weiteres Axiallager mit zwei Lagerringen 34, 35 mit je einer auf den anderen Lagerring weisenden Stirnfläche 36 bzw. 37. In die Stirnfläche 37 ist eine Nut 38 eingearbeitet, in der eine Federscheibe 39 eingelegt ist. Diese Federscheibe weist auf ihrem Umfang mehrere Erhebungen 40 auf, mit denen sie gegen die Stirnfläche 36 des Lagerringes 34 drückt und so einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen beiden Ringen 34, 35 herstellt.
In Fig. 11 ist ein Radiallager mit einem Innenring 41 und einem Außenring 42 dargestellt, die gegenseitig durch Wälzlagerkugeln 4 abgestützt sind. In der dem Innenring 41 zugewandten Stirnfläche 43 eines Flansches 44 des Außenrings 42 ist eine Nut 45 eingelassen, in die ein spiralförmig gewickelter Federdraht 46 eingelegt ist, der im Wesentlichen die Nut 45 in ihrer ganzen Länge ausfüllt und im eingebauten Zustand eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Innenring 41 und dem Außenring 42 herstellt.
Bezugszeichenliste
1
Großwälzlager
2
Innenring
3
Außenring
4
Wälzlagerkugel(n)
5
,
6
stirnseitige Gewindebohrungen
7
Tragrahmen
8
Krangehäuse
9
Innenverzahnung an
3
10
Umfangsnut in
2
11
wellenförmiger Federdraht
12
gedachte Linie
12
' Linie
12
im eingebauten Zustand des Federdrahtes
11
13
gedachte Mittellinie, Mittelachse von
11
14
Wellentäler von
11
15
Grund der Umfangsnut
10
16
Wellenberge von
11
17
Innenfläche von
3
18
Stirnfläche von
19
19
Flansch an
3
20
Nut in
18
21
A Segment
21
B Segment
22
Wellentäler von
21
A,
21
B, . . .
23
Wellenberge von
21
A,
21
B, . . .
24
Stirnfläche von
2
25
Grund der Nut
20
25
Lagerring
26
Lagerring
27
27
Wälzkörperkäfig
28
Flansch
29
Durchgangsbohrung in
32
30
hakenförmig gebogenes Element
31
bogenförmige Enden von
34
32
Stirnfläche von
25
33
Stirnfläche von
26
34
Lagerring
35
Lagerring
36
Stirnfläche von
34
37
Stirnfläche von
35
38
Nut
39
Federscheibe
40
Erhebung
41
Innenring
42
Außenring
43
Stirnfläche
44
Flansch
45
Nut
46
spiralförmig aufgewickelter Federdraht
A Drehachse des Lagers
1
, Lagerachse
E Ebene des Drahtes
11

Claims (11)

1. Lager mit mindestens zwei eine gemeinsame Drehachse (A) aufweisenden Lagerringen (2, 3; 25, 26; 34, 35; 41, 42) und einer eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Lagerringen herstellenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus mindestens einem einstückigen Element (11; 21A, 21B, . . .; 30; 39; 46) aus federelastischem Material mit linearer Erstreckung in gebogener Form besteht, das zu den Lagerringen (2, 3; 25, 26; 34, 35; 41, 42) mindestens einen unmittelbaren druckbeaufschlagten elektrischen Kontakt aufweist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (11; 21A, 21B, . . .; 30; 46) zweiendig ausgebildet ist.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (11; 30; 46) aus einem Federdraht gebildet ist.
4. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (21A, 21B . . .) aus einem Federband gebildet ist.
5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (46) schraubenförmig gewickelt ist.
6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (11; 21A, 21B, . . .; 39) wellenförmig geformt ist.
7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (30) hakenförmig ausgebildet ist.
8. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager als Wälzlager mit einem Wälzkörperkäfig (27) augebildet ist und das mindestens eine Element (30) an dem Wälzkörperkäfig (27) gesichert ist.
9. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (39) eine in sich geschlossene, ringförmige Ausbildung aufweist.
10. Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Element (39) als Federscheibe ausgebildet ist.
11. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eins der Lagerringe (2; 3; 35) eine um die Drehachse (A) angeordnete Nut (10; 20; 38; 45) zur Aufnahme des mindestens einen Elements (11; 21A; 21B; 39; 46) aufweist.
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