DE102006027524B4

DE102006027524B4 - Anordnung

Info

Publication number: DE102006027524B4
Application number: DE102006027524.1A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Heinz Breunig; Roland Harich
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: DE102006027524A1

Abstract

Anordnung, umfassend eine Magneteinrichtung, ein Gehäuseteil und ein Teil (20) eines Wälzlagers, wobei das Gehäuseteil ein erstes Teil (42) und ein zweites Teil (44) umfasst und das erste Teil (42) zum wesentlichen Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung aus einem Material ausgebildet ist, das eine größere magnetische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Teil (44), und wobei das Teil (20) des Wälzlagers zum Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung das erste Teil (42) des Gehäuseteils unmittelbar berührend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (42) als Stahlinlay (42) und das zweite Teil (44) angeformt ans Stahlinlay (42) aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, umfassend eine Magneteinrichtung, ein Gehäuseteil und ein Teil eines Wälzlagers, wobei das Gehäuseteil ein erstes Teil und ein zweites Teil umfasst und das erste Teil zum wesentlichen Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung aus einem Material ausgebildet ist, das eine größere magnetische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Teil.
Beispielsweise aus der DE 196 00 735 A1 ist eine Kühlwasserpumpe für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei der an einer Rotorwelle der Kühlwasserpumpe eine Kupplungsscheibe einer Elektromagnetkupplung angebracht ist, der eine mit einer Riemenscheibe der Kühlwasserpumpe gekuppelte Ankerscheibe zugeordnet ist. Dabei ist bei nicht erregtem Elektromagneten der Elektromagnetkupplung zwischen der Kupplungs- und der Ankerscheibe ein Luftspalt von höchstens einigen Zehntel Millimeter, so dass bei Erregung des Elektromagneten durch eine Stromzufuhr über entsprechende Leitungen die Ankerscheibe gegen die Kupplungsscheibe gezogen wird.
Aus der US 4,619,351 ist eine elektromagnetische Kupplung für eine Laufrolle bekannt, die ein Kugellager sowie das Kugellager umbauende magnetische und unmagnetische Bauelemente umfasst, wobei ein magnetischer Fluss der elektromagnetischen Kupplung sich über Ringe des Kugellagers und das das Kugellager umbauende magnetische Bauelement schließen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dabei, eine Anordnung derart zu schaffen, dass bei einfachem und gewichtsextensivem Aufbau ein magnetischer Flusspfad einer Magneteinrichtung widerstands- und damit verlustarm geführt werden kann.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Dadurch, dass das Gehäuseteil umfassend das erste und das zweite Teil ausgebildet ist, wobei das erste Teil insbesondere ein Stahlinlay und das zweite insbesondere ein Leichtmetalllegierungsteil ist, wird aufgrund der Leichtmetalllegierung gegenüber einer vergleichbaren Vollstahlausbildung mit Vorteil eine deutliche Gewichtsreduzierung erreicht, wobei aber gleichzeitig aufgrund des Stahlinlays ein gutes Durchleiten des magnetischen Flusses und ebenfalls aufgrund des Stahlinlays eine sichere presssitzartige Verbindung zu weiteren Bauteilen gewährleistet wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gehört dabei die Anordnung einem mit einer Elektromagnetkupplung versehenen Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs zu, wobei mit der Elektromagnetkupplung das Nebenaggregat entweder mit einem sich bestimmungsgemäß drehenden Teil des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder davon entkoppelt werden kann. Bei den Nebenaggregaten kann es sich dabei insbesondere um eine Wasserpumpe, einen Lüfter oder dergleichen handeln.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur.
Die Figur zeigt dabei als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine Wälzlageranordnung. Dabei umfasst die Wälzlageranordnung ein zum Rotieren vorgesehenes Wellenteil 10, auf dem zueinander beabstandet zwei radial umlaufende Nuten als Laufbahnen für zwei Reihen von als Kugeln 12 ausgebildete Wälzkörper ausgebildet sind. Die Kugeln 12 jeder der beiden Reihen sind dabei jeweils in einem Käfig 14 angeordnet. Die beiden Kugelreihen sind weiterhin von einem Mittenteil 20 umgeben, an dessen Innenmantel wiederum entsprechende Laufbahnen für die Kugeln 12 eingearbeitet sind. Der die beiden Kugelreihen beinhaltende Raum zwischen einem Abschnitt des Wellenteils 10 und einem Abschnitt des Mittenteils 20 ist dabei durch zwei Dichtungen 16 derart abgeschlossen, dass einerseits in besagten Raum beispielsweise vorhandenes Schmiermittel nicht nach außen dringen kann und umgekehrt von außen keine Verschmutzung in den Wälzlagerbereich vordringen kann.
Der Außenmantel des Mittenteils 20 ist wiederum mit zwei radial umlaufenden Laufbahnen ausgebildet, auf denen Kugeln 22 zweier weiterer Kugelreihen zum Abrollen vorgesehen sind. Die beiden weiteren Kugelreihen sind wiederum von einem Außenteil 30 umschlossen, dessen Innenmantel wiederum mit Laufbahnen für die beiden weiteren Kugelreihen ausgebildet ist. Auch der die beiden weiteren Kugelreihen beinhaltende Raum zwischen dem Außenteil 30 und einem Abschnitt des Mittenteils 20 ist wiederum durch Einsatz zweier Dichtungen 26 entsprechend abgedichtet. Auch die Kugeln 22 jeder der beiden weiteren Kugelreihen sind jeweils in einem Käfig 24 angeordnet.
Das Mittenteil 20 ist dabei fest mit einem nicht zum Rotieren vorgesehenen Gehäuse 40 eines Nebenaggregats, insbesondere einer Wasserpumpe oder eines Lüfters eines Kraftfahrzeugs verbunden. Das Gehäuse 40 umfasst dabei ein erstes als ein Stahlinlay 42 ausgebildetes Teil sowie ein zweites Teil 44 aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere umfassend Aluminium. Dabei wird das zweite Teil 44 derart hergestellt, dass es durch ein Druckgießen an das Stahlinlay 42 angeformt wird, wobei dazu für ein gutes Durchdringen der flüssigen Leichtmetalllegierung das Stahlinlay 42 mit entsprechenden Löchern ausgebildet ist. Das Stahlinlay 42 und das Mittenteil 20 sind dabei derart ausgebildet, dass sie presssitzartig miteinander verbunden sind. Dabei ist das Stahlinlay 42 in demjenigen Bereich, in dem es unmittelbar am Mittenteil 20 anliegt, zurückgefaltet ausgebildet. Das Stahlinlay 42 kann beispielsweise aus einem Blech hergestellt sein. Im axialen Endbereich des Mittenteils 20 ist weiterhin das zweite Teil 44 mit dem Mittenteil 20 verstemmt.
Weiterhin ist das Außenteil 30 über weitere Elemente 54 und 56 mit einer Riemenscheibe 52 verbunden, die über einen entsprechenden Riemen entsprechend antreibbar ist. Zwischen dem Außenteil 30 und den damit fest verbundenen Elementen 52, 54 und 56 auf der einen Seite und dem Wellenteil 10 auf der anderen Seite ist ein nicht dargestellter Kupplungsmechanismus vorgesehen, mit dem das Wellenteil 10 mit dem Außenteil 30 samt den weiteren Elementen 52, 54 und 56 entweder koppelbar oder entkoppelbar ist.
Besagter Kupplungsmechanismus umfasst dabei eine Magneteinrichtung, deren magnetischer Flusspfad im wesentlichen durch das Stahlinlay 42, einen Teil des Mittenteils 20 und dem weiteren Element 54 verläuft, wobei dann das weitere Element 54 insbesondere ebenfalls aus einem Stahl ausgebildet ist. Um dabei den magnetischen Flusspfad möglichst widerstandsarm und steuerungsfrei zu gestalten, ist das Mittenteil 20 aus einem Stahl ausgebildet, der Molybdän in einem Gewichtsprozentanteil größer 0,15 beinhaltet. Dabei haben umfangreiche Versuche und Auswertungen ergeben, dass bei Ausbildung des Mittenteils 20 aus einem Stahl mit einem Molybdänanteil von größer 0,15 Gew.-% die aus der Wälzlagertechnik kommenden Materialanforderungen, wie Härtbarkeit zu hohen Oberflächenhärten hin, Aufbau geeigneter Druckeigenspannungsprofile usw. mit geeigneten magnetischen Materialeigenschaften, insbesondere einer guten Leitfähigkeit des magnetischen Flusses bei geringem Widerstand, geringer Streuung und höher Sättigungsfeldstärke mit Vorteil gleichzeitig erfüllbar sind. Damit wird ferner bei geringer Verlustleistung der Magneteinrichtung ein hoher Wirkungsgrad erzielt. Weiterhin hat sich gezeigt, dass auch ein Kohlenstoffgewichtsprozentanteil von kleiner 1 sich auf vorgenannte Eigenschaften positiv auswirkt. Damit können als mögliche Stähle 20CrMo4, 81MoCrV42-16 und/oder 80MoCrV42-16 zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste

10: Wellenteil
12, 22: Kugel
14, 24: Käfig
16, 26: Dichtung
20: Mittenteil
30: Außenteil
40: Gehäuse
42: Stahlinlay
44: zweites Teil
52: Riemenscheibe
54, 56: weiteres Element

Claims

Anordnung, umfassend eine Magneteinrichtung, ein Gehäuseteil und ein Teil (20) eines Wälzlagers, wobei das Gehäuseteil ein erstes Teil (42) und ein zweites Teil (44) umfasst und das erste Teil (42) zum wesentlichen Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung aus einem Material ausgebildet ist, das eine größere magnetische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Teil (44), und wobei das Teil (20) des Wälzlagers zum Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung das erste Teil (42) des Gehäuseteils unmittelbar berührend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (42) als Stahlinlay (42) und das zweite Teil (44) angeformt ans Stahlinlay (42) aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Teil (42) aus einem Stahl und das zweite Teil (44) aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Leichtmetalllegierung Aluminium umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Teil (42) mit einer vorgebbaren Anzahl von Löchern ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Teil (44) durch ein Druckgießen hergestellt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Teil (20) des Wälzlagers und das erste Teil (42) zum presssitzartigen Aneinanderliegen ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Teil (42) im Bereich des Aneinanderanliegens rückgefaltet ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Teil (20) des Wälzlagers aus einem Stahl ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der Stahl einen Molybdänanteil größer 0,15 Gew.-% umfasst.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei der Stahl einen Kohlenstoffgewichtsprozentanteil kleiner 1 aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Stahl 20CrMo4, 81MoCrV42-16 und/oder 80MoCrV42-16 umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Teil (20) des Wälzlagers ein Mittenteil (20) einer Wälzlagerung ist, bei der wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern übereinander angeordnet sind und bei der die beiden Reihen durch das Mittenteil (20) voneinander getrennt sind.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei die Wälzlagerung als eine jeweils zweireihige Kugellagerung ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Anordnung einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung zugehört, deren Magnetflusspfad das Teil (20) des Wälzlagers und das erste Teil (42) beinhaltet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Anordnung einem kuppelbaren Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs zugehört.
Anordnung nach Anspruch 15, wobei das Nebenaggregat eine Wasserpumpe oder ein Lüfter ist.