DE102006040816A1 - Roller bearing for e.g. motor, has rolling body, inner ring and outer ring exhibiting circular magnetization with alternative polarized sections, where rings effect forced rotation of another rolling body during rotation of inner ring - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit mehreren Wälzkörpern und mit einem Wälzlagerring mit einer Lauffläche, auf der die Wälzkörper mit ihren Wälzflächen abrollen.The The invention relates to a rolling bearing with several rolling elements and with a rolling bearing ring with a tread, on the the rolling elements with roll off their rolling surfaces.
Wälzlager an sich sind in vielfältigen Variationen als Konstruktionselemente hinlänglich bekannt. Mit zunehmender Leistung und/oder schwierigeren Einsatzbedingungen der mit Wälzlagern ausgestatteten Maschinen, Vorrichtungen, Motoren, Antriebe, Getriebe usw. erhöhen sich drastisch auch die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit, Dauerbelastbarkeit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der eingesetzten Lager.roller bearing in themselves are in manifold Variations well known as construction elements. With increasing Performance and / or more difficult conditions of use with rolling bearings equipped machines, devices, motors, drives, transmissions etc. increase the demands on performance, Durability, durability and reliability of the bearings used.
Die vorliegende Erfindung ist vor diesem Hintergrund insbesondere auf die Problematik des Schlupfes bei Wälzlagern gerichtet. Der Begriff „Schlupf" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung in einem weiten Sinne zu verstehen und umfasst jede Relativbewegung zwischen der Lauffläche eines zugehörigen Lagerrings einerseits und den Wälzkörpern (genauer: den auf der Lauf fläche betriebsgemäß abrollenden Wälzflächen) andererseits, die von der (idealen) kinematischen – reinen – Rollrelativbewegung abweicht. Schlupf kann insbesondere bei Lagerungen auftreten, die zumindest zeitweise mit sehr geringer Last laufen müssen; derartige Situationen treten beispielsweise bei Windkraftgetrieben auf.The The present invention is particularly apparent against this background addressed the problem of slippage in rolling bearings. The term "slip" is part of the to understand and encompass the present invention in a broad sense any relative movement between the tread of an associated bearing ring on the one hand and the rolling elements (more precisely: the one on the running surface rolling according to the operation Rolling surfaces) on the other hand, which deviates from the (ideal) kinematic - pure - rolling relative motion. Slippage can occur especially with bearings, at least temporarily run with very low load; such situations occur, for example, in wind power transmissions.
Zur Vermeidung dieser Effekte sind um die Wälzkörper angeordnete, zwangsführende Spannbänder oder Spannringe denkbar. Grundsätzlich könnten die Wälzkörper über Verzahnungen bzw. Zahnräder angetrieben werden; für eine solche Gestaltung der Lager wäre aber eine hochpräzise Fertigung der Verzahnungen erforderlich, was sich stark kostensteigernd auswirken würde. Außerdem wäre mit erheblichen Laufgeräuschen und Vibrationen zu rechnen.to Avoidance of these effects are arranged around the rolling elements, positive-guiding straps or Clamping rings conceivable. Basically, the Rolling elements via gears or gears are driven; For Such a design of the bearings but would be a high-precision manufacturing the gears required, which have a strong cost-increasing effect would. Furthermore would be with considerable noise and to reckon with vibrations.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Wälzlager bereitzustellen, bei dem sämtliche Wälzkörper unabhängig von ihrer gegenwärtigen Position und ihrer aktuellen Belastung stets mit kinematischer Drehzahl – also der der idealen Abrollbewegung entsprechenden Winkelgeschwindigkeit – laufen. Dabei sollen aber die übrigen Leistungsmerkmale und Parameter des Wälzlagers, wie z.B. Tragzahl oder Bauraum, unbeeinträchtigt bzw. unverändert bleiben.In front This is the object of the present invention in it, a rolling bearing to provide in which all Rolling elements independent of their present Position and their current load always with kinematic speed - so the the ideal rolling motion corresponding angular velocity - run. But the rest should Performance characteristics and parameters of the rolling bearing, such as e.g. load rating or space, undisturbed or unchanged stay.
Diese Aufgabe wird bei einem Wälzlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wälzkörper mit einer umlaufenden Magnetisierung mit alternierend polarisierten Abschnitten versehen sind und dass der Wälzlagerring eine korrespondierende Magnetisierung mit umlaufend alternierend polarisierten Abschnitten aufweist, die eine Zwangsrotation der Wälzkörper bei Rotation des Wälzlagerrings bewirkt.These Task is in a rolling bearing of the aforementioned type according to the invention solved in that with the rolling elements a circumferential magnetization with alternating polarized Sections are provided and that the rolling bearing ring has a corresponding Magnetization with circumferentially alternating polarized sections having a forced rotation of the rolling elements during rotation of the rolling bearing ring causes.
Unter Magnetisierung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die gezielte Verleihung magnetischer Eigenschaften, beispielsweise durch unmittelbare Magnetisierung der entsprechenden Materialbereiche zu verstehen.Under Magnetization is targeted in the context of the present invention Award of magnetic properties, for example by immediate To understand magnetization of the corresponding material areas.
Dabei können vorteilhafterweise übliche Wälzlager als Standard-Bauelemente verwendet und nur entsprechend aufgerüstet bzw. nachgearbeitet werden.there can advantageously conventional rolling bearings as standard components used and upgraded or reworked accordingly.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Wälzkörper alternierend, also mit über den Umfang periodisch wechselnder Polarität, magnetisiert sind. Dieser Magnetisierung entsprechend ist eine Magnetisierung am Innenring oder am Außenring des Lagers vorgesehen. Dabei sind die Teilung der Abschnitte am Umfang der Wälzkörper einerseits und die entsprechende Teilung bzw. Sektorierung der magnetischen Abschnitte des Lagerrings und die damit einhergehenden Bogenlängen andererseits aufeinander abgestimmt. Einflussparameter sind dabei in erster Linie die an einem Wälzkörper (mit vertretbarem Fertigungsaufwand) realisierbare Polzahl und die Durchmesser bzw. Bogenverhältnisse von Wälzkörper zu dem Lagerring.One An essential aspect of the invention is to be seen in that the rolling elements alternately, So with over the extent of periodically changing polarity, are magnetized. This Magnetization corresponding to a magnetization on the inner ring or on the outer ring of the warehouse. The division of the sections is on Circumference of the rolling elements on the one hand and the corresponding division or sectoring of the magnetic Sections of the bearing ring and the associated arc lengths on the other coordinated. Influence parameters are primarily on a rolling body (with acceptable production costs) feasible number of poles and the diameter or arc ratios from rolling elements to the bearing ring.
Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager entstehen bei Drehung z.B. des mitdrehenden (magnetisierten) Innenrings durch die magnetischen Anziehungskräfte ungleich polarisierter Abschnitte von Lagerring und Wälzkörpern bzw. durch die magnetischen Abstoßungskräfte gleich polarisierter Abschnitte auf die Wälzkörper wirkende, antreibende und schlupfverhindernde Antriebsmomente.at the rolling bearing of the invention arise upon rotation e.g. of the co-rotating (magnetized) inner ring by the magnetic attraction forces unequally polarized Sections of bearing ring and rolling elements or equal by the magnetic repulsion forces polarized sections acting on the rolling elements, driving and Slip-preventing drive torques.
Ein wesentlicher Effekt der vorliegenden Erfindung besteht dadurch darin, dass die Wälzkörper über eine „magnetische Verzahnung" mit dem inneren oder äußeren Lagerring „kämmen". Damit sind auch außerhalb der Lastzone ideale kinematische Verhältnisse bzw. schlupffreie Abrollbewegungen sichergestellt, ohne dass die mit einer formschlüssigen Verzahnung einhergehenden Nachteile und Fertigungsaufwendungen in Kauf genommen werden müssen.One The essential effect of the present invention consists in that the rolling elements have a "magnetic Gearing "with "comb" with the inner or outer bearing ring outside the load zone ideal kinematic conditions or slip-free rolling movements ensured without the associated with a positive interlocking teeth Disadvantages and production costs must be accepted.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Wälzkörper und Lagerring trotz starker Kopplung nicht absolut starr zueinander relativbewegt sind, da es sich – trotz des im übertragenen Sinne gebrauchten Ausdrucks „magnetische Verzahnung" – nicht um eine formschlüssige Verzahnung in klassischer Art handelt. Vielmehr ist notwendigenfalls ein Ausgleich möglich, z.B. falls in Sondersituationen die erforderliche Übersetzung von der – durch die Teilung der magnetisierten Abschnitte vorgegebenen – konstruktiven Übersetzung abweicht. Insoweit weist das erfindungsgemäße Wälzlager (wenn nötig) auch die Funktion einer Rutschkupplung zwischen Lagerring und Wälzkörper auf.Another advantage of the invention is that rolling elements and bearing ring are not absolutely rigidly moved relative to each other despite strong coupling, since - despite the term used in the figurative sense "magnetic teeth" - is not a form-locking teeth in the classical manner if necessary a compensation possible, for example, if in special situations, the required translation of the - dictated by the division of the magnetized sections - differs constructive translation. In that regard, the rolling bearing according to the invention (if necessary) also has the function of a slip clutch between bearing ring and rolling elements.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper Zylinderrollen und das Wälzlager somit ein Zylinderrollenlager. Handelsübliche Zylinderrollenlager sind ohne größeren Aufwand besonders einfach zu Realisierung der vorliegenden Erfindung modifizierbar, d.h. ihre erfindungsrelevanten Komponenten, nämlich die Zylinderrollen (Wälzkörper) und der Lagerring, einfach magnetisierbar.To an advantageous embodiment of the invention, the rolling elements are cylindrical rollers and the rolling bearing thus a cylindrical roller bearing. Commercially available cylindrical roller bearings are special without much effort easily modifiable to implement the present invention, i.e. their invention relevant components, namely the cylindrical rollers (rolling elements) and the bearing ring, simply magnetizable.
Für einfache Anwendungsfälle bzw. bei geeigneten Materialien des Wälzlagers können die z.B. aus herkömmlichem Wälzlagerstahl, wie z.B. 100Cr6, bestehenden Komponenten unmittelbar magnetisiert werden. Sofern dies fertigungstechnisch nicht gewünscht oder möglich ist oder aber eine besonders hochwertige Magnetisierung oder eine besonders feine Teilung der magnetisierten Abschnitte (Segmente) gewünscht ist, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Magnetisierung der Wälzkörper durch Magnetringe aus einem gegenüber dem Wälzkörpermaterial verschiedenen Material realisiert ist. Diese Magnetringe bestehen bevorzugt aus besonders gut magnetisierbarem Material, wie z.B. Neodym.For simple use cases or with suitable materials of the rolling bearing, the e.g. from conventional Bearing steel, such as. 100Cr6, existing components magnetized directly become. If this is not desired in terms of manufacturing technology or possible is or a particularly high quality magnetization or a particularly fine division of the magnetised sections (segments) required is, provides a further advantageous embodiment of the invention ago, that the magnetization of the rolling elements by magnetic rings from a across from the rolling element material different material is realized. These magnetic rings exist preferably made of particularly good magnetizable material, such. Neodymium.
Dabei können besonders bevorzugt die Wälzkörper beidendig mit axialen Fortsätzen versehen sein, die die wälzkörperseitige Magnetisierung aufweisen.there can particularly preferably the rolling elements at both ends with axial extensions be provided, which is the rolling body side Have magnetization.
In entsprechender Überlegung und Nutzung der genannten Vorteile kann besonders bevorzugt der Wälzlagerring mindestens einen separaten Magnetring aufweisen, in dem die korrespondierende Magnetisierung realisiert ist.In appropriate consideration and use of the advantages mentioned may be particularly preferred roller bearing ring have at least one separate magnetic ring, in which the corresponding Magnetization is realized.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befinden sich die Magnetisierung des Wälzlagerrings außerhalb der Lauffläche und die Magnetisierungen der Wälzkörper außerhalb ihrer Wälzflächen. Besonders vorteilhaft ist bei einer solchen Anordnung der magnetisch aktiven Bereiche außerhalb der Laufbahn, dass etwaige vagabundierende (magnetische) Partikel nicht in den Wirkbereich zwischen Wälzkörper und Lauffläche gebracht werden.To a further embodiment of the invention are the magnetization of the rolling bearing ring outside the tread and the magnetizations of the rolling elements outside their rolling surfaces. Especially advantageous in such an arrangement, the magnetically active Areas outside the Career that any stray (magnetic) particles are not in the effective range between rolling elements and tread to be brought.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail. It demonstrate:
Wie
anhand nur eines Wälzkörpers
Der
Innenring
Das
Wirkung des erfindungsgemäßen Wälzlagers
basiert auf folgendem Prinzip: Jeweils ungleiche magnetische Pole
neigen dazu, sich anzuziehen bzw. gleiche Pole neigen zur Abstoßung. Deshalb
orientiert sich der Sektor
Dabei
kommen bei weitergehender Drehung des Innenrings die nächstfolgenden
Abschnitte
Natürlich könnte anstatt
des oder zusätzlich zum
Innenring
Das beschriebene Wälzlager kann an sich ein herkömmliches, seriengefertigtes Lager sein, bei dem nur wie zuvor beschrieben magnetisch kooperierenden Komponenten (nach)behandelt sind. Je nach erforderlicher Magnetisierungsstärke können dabei besonders vorteilhaft Lager aus üblichem Wälzlagerstahl, z.B. 100Cr6, verwendet werden.The described bearings can be a conventional, be a series-produced bearing, in which only as previously described magnetically cooperating components (after) are treated. Depending on required magnetization strength can do it particularly advantageous bearing made of conventional bearing steel, e.g. 100Cr6, to be used.
Liegen besonders anspruchvolle Magnetisierungsvoraussetzungen oder Einsatzbedingungen vor, kann die Magnetisierung vorteilhafterweise in einer separaten, mit dem Lagerring bzw. Wälzkörper verbundenen Komponente aus anderem, magnetisierungstechnisch optimiertem Material, wie z.B. Neodym, vorgesehen sein.Lie particularly demanding magnetization prerequisites or conditions of use, the magnetization can advantageously be in a separate, with connected to the bearing ring or rolling elements Component of other, magnetization optimized material, such as. Neodymium, be provided.
Auf
den Zapfen sind sektorenweise magnetisierte Ringe
Die
Bogenlängen
der Abschnitte der Ringe
Alternativ
oder zusätzlich
könnten
entsprechend dimensionierte Ringe an den Seiten bzw. entsprechenden
Borden des Außenrings
Vorteilhaft
bei der Variante nach
- VV
- Richtung direction
- 11
- Wälzlagerroller bearing
- 22
- Innenringinner ring
- 33
- Außenringouter ring
- 44
- Wälzkörperrolling elements
- 4'4 '
- Wälzkörperrolling elements
- 6, 7, 8, 96 7, 8, 9
- Abschnittesections
- 1010
- Mantelflächelateral surface
- 1111
- Laufflächetread
- 13, 14, 15, 1613 14, 15, 16
- Abschnittesections
- 2222
- Drehachseaxis of rotation
- 2424
- Pfeilrichtungarrow
- 2525
- Pfeilarrow
- 2727
- AbschnittsbogenlängeSection arc length
- 2828
- Bogenlängearc length
- 3030
- Laufflächetread
- 3232
- innerer Lagerringinternal bearing ring
- 3535
- Wälzflächerolling surface
- 3636
- Wälzkörperrolling elements
- 38, 3938 39
- VerlängerungenRenewals
- 42, 4342 43
- magnetisierte Ringemagnetized rings
- 45, 4645, 46
- BordeBorde
- 47, 4847 48
- umlaufender Ringsurrounding ring
- 5050
- Außenringouter ring
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006040816A DE102006040816A1 (en) | 2006-08-31 | 2006-08-31 | Roller bearing for e.g. motor, has rolling body, inner ring and outer ring exhibiting circular magnetization with alternative polarized sections, where rings effect forced rotation of another rolling body during rotation of inner ring |
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DE102006040816A1 true DE102006040816A1 (en) | 2008-03-06 |
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