DE102010011280A1 - Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren - Google Patents

Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102010011280A1
DE102010011280A1 DE102010011280A DE102010011280A DE102010011280A1 DE 102010011280 A1 DE102010011280 A1 DE 102010011280A1 DE 102010011280 A DE102010011280 A DE 102010011280A DE 102010011280 A DE102010011280 A DE 102010011280A DE 102010011280 A1 DE102010011280 A1 DE 102010011280A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
hollow
load
rings
profiling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010011280A
Other languages
English (en)
Inventor
Rainer Messerschmidt
Andreas Klauda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102010011280A priority Critical patent/DE102010011280A1/de
Publication of DE102010011280A1 publication Critical patent/DE102010011280A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/522Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to load on the bearing, e.g. bearings with load sensors or means to protect the bearing against overload
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06Ball or roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • F16C27/045Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies with a fluid film, e.g. squeeze film damping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/588Races of sheet metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/62Selection of substances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/02General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Wälzlager (1), mit zwei koaxialen Lagerringen (2, 3) sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (4), die auf zugehörigen Laufbahnen (5, 6) an den Lagerringen (2, 3) abrollen, wobei wenigstens einer der Lagerringe (2, 3) hohl ausgebildet ist. Um dieses Wälzlager während des Betriebs an aktuell herrschende Lagerbelastungen anpassen zu können ist vorgesehen, dass am Laufbahnbereich (8, 13) des hohlen Lagerrings (2, 3) Elemente (14, 15; 16; 18; 19; 21; 22) wirksam sind, durch die die Profilierung des hohlen Lagerrings dynamisch an die Lagerbelastung anpassbar ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein dynamisch an Lagerbelastungen anpassbares Wälzlager, mit zwei koaxialen Lagerringen sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneten Wälzkörpern, die auf zugehörigen Laufbahnen an den Lagerringen abrollen, wobei wenigstens einer der Lagerringe hohl ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zur Steuerung der dynamischen Anpassung des Wälzlagers an die aktuelle Lagerbelastung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Wälzlager, insbesondere Kegelrollenlager mit hohlen Lagerringen, sind bereits bekannt. In der DE 10 2005 019 482 B4 ist beispielsweise eine derartiges Kegelrollenlager beschrieben, das zwei hohle Lagerringe aufweist, wovon wenigstens einer mit einer Füllung versehen ist, die ihn vollständig ausfüllt und die aus einem Kunststoff besteht, der in den Hohlraum eingespritzt ist. Die Lagerringe bestehen jeweils aus Blechteilen, die an mindestens einer Stelle zusammentreffen und dort miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Hierdurch soll erreicht werden, dass das Kegelrollenlager ein geringes Gewicht bei geringem Materialeinsatz aufweist, so dass es leicht und preiswert herstellbar ist. Dieses bekannte Kegelrollenlager soll seine Anwendung bei relativ moderaten bis geringen Anforderungen an die aufzunehmende Belastung und/oder Präzision der Lagerung finden.
  • In der US 6,273,614 B1 ist ein Kegelrollenlager mit einem hohlen, äußeren Laufring beschrieben, der eine Füllung aus thermoplastischem Kunststoff, gegebenenfalls mit Metallpartikeln gefüllt, aufweist. Hierdurch soll eine Kompensation von thermischen Dehnungen erreicht werden.
  • In der US 4,458,959 A ist ein Wälzlager mit hohlen Laufringen beschrieben, die Ein- und Auslässe für eine Kühl- oder Heizfluid aufweisen.
  • Ein weiteres hohles Wälzlager ist in der US 3,404,925 A beschrieben, das mehrere hohle Laufringe aufweisen kann, durch die sich ein Kühl- und/oder Schmiermittel leiten lässt. Die Nachgiebigkeit des Außenrings lässt sich durch seine Geometrie beeinflussen, um eine statische Anpassung an die Lagerbelastung konstruktiv herbeizuführen.
  • Bei allen Wälzlagern, seien es Kugellager, Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager oder Kegelrollenlager, besteht das Problem einer Lagerüberlastung durch sich verändernde, auf das Wälzlager wirkende Kräfte, die zu einer Verkürzung der Lagerlebensdauer führen oder berücksichtigt werden müssen, indem das Wälzlager entsprechend den zu erwartenden Belastungsspitzen überdimensioniert wird, um eine vorgegebene Lebensdauer zu erreichen. Dies führt zu erhöhten Kosten und lässt sich konstruktiv oft nicht durchführen, wenn der Bauraum für das jeweilige Wälzlager beschränkt ist.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager vorzuschlagen, bei dem sich dynamische Überbelastungen kompensieren lassen, um eine Verlängerung der Lebensdauer des Wälzlagers zu erreichen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der dynamischen Anpassung des Wälzlagers an die aktuelle Lagerbelastung.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Wälzlager der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass am Laufbahnbereich des hohlen Lagerrings Elemente wirksam sind, durch die seine Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist.
  • Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass sich der Laufbahnbereich des hohlen Lagerrings unter der Lagerbelastung dynamisch formen soll, um dadurch lokale Oberflächenspannungen und/oder Kantenpressungen zu vermindern, wobei diese der Lagerbelastung anpassbaren Verformungen durch die im Hohlraum des hohlen Lagerrings angeordneten Elemente dynamisch beeinflusst werden, so dass die zum Abbau von Lagerbelastungsspitzen notwendigen Verformungen des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings bewirkt werden, wodurch eine Verlängerung der Lagerlebensdauer erreicht wird.
  • Wichtig ist, dass die am Laufbahnbereich des hohlen Lagerringes wirkenden Elemente eine dynamische Anpassung der Profilierung des Laufbahnbereichs durch elastische Verformungen kontrolliert und dynamisch beeinflussen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Hohlraum des hohlen Lagerrings wenigstens teilweise mit einem Material gefüllt ist, das eine dynamische Anpassung der Profilierung an die Lagerbelastung bewirkt.
  • Dieses Material kann aus einem, den Hohlraum des hohlen Lagerrings wenigstens teilweise ausfüllenden Material bestehen, das bei langsamen Belastungsänderungen nachgiebig ist und sich bei schnellen Belastungsänderungen verhärtet. Ein derartiges Material kann aus einem Protektorschaum bestehen, z. B. einem geschlossenporigen Polyurethan-Schaum, der die vorgenannten Eigenschaften aufweist. Der Protektorschaum kann den Hohlraum des hohlen Lagerrings vollständig oder auch nur teilweise ausfüllen und reagiert dynamisch und flexibel auf die Belastung, indem er sich bei einer schnellen Belastungsänderung verhärtet, bei einer langsamen Belastungsänderung jedoch nachgiebig bleibt.
  • Des Weiteren ist es möglich, die Profilierung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings aktiv und dynamisch an die Lagerbelastung anzupassen, indem ein Steuerungssystem mit dem Wälzlager verbunden wird, das dazu eingerichtet ist, die Profilierung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings aktiv an die Lagerbelastung anzupassen. Vorzugsweise kann das Steuerungssystem mit einem Sensor zusammenwirken, der dazu ausgebildet ist, die Lagerbelastung zu erfassen und an das Steuerungssystem ein entsprechendes Signal zu leiten.
  • Um die aktive und dynamische Anpassung des Wälzlagers an die Lagerbelastung zu erreichen, kann der Hohlraum des hohlen Lagerrings mit einem Fluid gefüllt sein, dessen Druck und/oder Fließeigenschaften durch das Steuerungssystem in Abhängigkeit von der Lagerbelastung veränderbar sind. Bei diesem Fluid kann es sich um eine Hydraulikflüssigkeit oder um Druckluft handeln, deren Druck durch das Steuerungssystem in Abhängigkeit von der Lagerbelastung veränderbar ist.
  • Des Weiteren kann das Fluid elektrorheologische oder magnetorheologische Eigenschaften aufweisen. Bei einem elektrorheologischen Fluid lässt sich dessen Viskosität bis hin zu einem starren Körper durch Anlegen eine Spannung einstellen. Ähnlich ist dies bei einem magnetorheologischen Fluid durch Anlegen eines Magnetfeldes möglich, so dass das Steuerungssystem die Eigenschaften des elektrorheologischen bzw. magnetorheologischen Fluids dynamisch und aktiv an die Lagerbelastung anpassen kann.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Profilierung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings aktiv und dynamisch an die Lagerbelastung anzupassen, besteht darin, an der dem Hohlraum des hohlen Lagerrings zugewandten Seite des Laufbahnbereichs die Profilierung beeinflussende und durch das Steuerungssystem ansteuerbare Aktuatoren anzuordnen. Diese Aktuatoren können gezielt eine Verformung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings bewirken, so dass seine Profilierung der Lagerbelastung anpassbar ist.
  • Bei diesen Aktuatoren kann es sich beispielsweise um einen oder mehrere Bimetallstreifen handeln, die auf der Innenseite des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings befestigt sind und sich thermisch steuern lassen, indem ein oder mehrere Thermoelemente an den Bimetallstreifen angeordnet sind. Durch eine gezielte Erwärmung der Bimetallstreifen, die durch das Steuerungssystem in Abhängigkeit von der Lagerbelastung bewirkt wird, ergibt sich eine aktive Verformung dieses Laufbahnbereichs, durch die Belastungsspitzen und/oder Kantenpressungen vermindert werden.
  • Ähnlich können Piezoelemente wirken, die an der Innenseite des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings angeordnet sind und ebenfalls durch das Steuerungssystem angesteuert werden.
  • Die bereits erwähnten elektrorheologische oder magnetorheologische Fluide bieten die Möglichkeit, die Profilierung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings aktiv und dynamisch an die Lagerbelastung anzupassen, indem bei einem elektrorheologischen Fluid ein veränderbares elektrisches Feld angelegt wird oder bei einem magnetorheologischen Fluid ein veränderbares Magnetfeld angelegt wird. Hierdurch lässt sich eine unterschiedliche Drucksteifigkeit erreichen, so dass sich, ähnlich wie bei der Verwendung eines Protektorschaums, die Verformbarkeit der Profilierung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings belastungsabhängig verändern lässt. Der Hohlraum des hohlen Lagerrings kann vorzugsweise vollständig durch das elektrorheologische oder magnetorheologische Fluid ausgefüllt sein.
  • Ähnlich wie Bimetallstreifen oder Piezoelemente wirken elektrische Polymer-Aktuatoren. Hierbei handelt es sich um quasi „künstliche Muskeln”, die sich durch entsprechende elektrische Ansteuerung mittels des Steuerungssystems zusammenziehen können. Dieser Effekt lässt sich somit auch zur Beeinflussung der Profilierung in Abhängigkeit von der Lagerbelastung heranziehen.
  • Die eingangs erwähnte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Verfahren zum Vermeiden von Überlastung und zur Verlängerung der Lebensdauer eines Wälzlagers der eingangs erwähnten Art gelöst, durch das die Profilierung des Laufbahnbereichs des hohlen Lagerrings durch daran wirksame Elemente dynamisch der Lagerbelastung angepasst wird, wobei die Lagerbelastung vorzugsweise mittels Sensoren erfasst wird, die Sensorsignale an ein Steuerungssystem geleitet werden und das Steuerungssystem aktiv auf die Elemente wirkt, welche die Profilierung in Abhängigkeit von der Lagerbelastung verändern.
  • Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung von aktiven und passiven Aktuatoren in einem Wälzlager mit zwei koaxialen Lagerringen sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneten Wälzkörpern, die auf zugehörigen Laufbahnen an den Lagerringen abrollen, und wovon wenigstens einer der Lagerringe hohl ausgebildet ist, wobei diese Aktuatoren am Laufbahnbereich des hohlen Lagerrings angeordnet sind, durch welche die Profilierung des Laufbahnbereichs dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Mehrere bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagern werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
  • 1 einen Teilschnitt durch ein Wälzlager gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 einen Teilschnitt durch ein Wälzlager gemäß 1 mit einer geänderten Geometrie des Laufbahnbereichs eines hohlen Lagerrings,
  • 3 einen Teilquerschnitt durch ein Wälzlager mit einem am Laufbahnbereich des hohlen Lagerrings angeordneten Aktuator gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 4 einen Teilquerschnitt durch ein Wälzlager mit einem am Laufbahnbereich des hohlen Lagerrings angeordneten Aktuator gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 5 einen Teilquerschnitt durch ein Wälzlager mit einem im Hohlraum des hohlen Lagerrings angeordneten elektrorheologischen oder magnetorheologischen Fluid,
  • 6 einen Teilquerschnitt durch ein Wälzlager mit einem am Laufbahnbereich des hohlen Lagerrings angeordneten Aktuator in Form eines dielektrischen Polymer-Aktuators,
  • 7 einen Teilschnitt durch ein Wälzlager mit einer Füllung des Hohlraums des hohlen Lagerrings aus einem Protektorschaum, und
  • 8 einen Teilschnitt durch ein Wälzlager mit einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß 7.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Kegelrollenlager, jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern auf jede Art von Radial- und Axialwälzlagern, beispielsweise Kugellager, Kugelrollenlager, Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager und Kegelrollenlager anwendbar.
  • Die dargestellten Radialwälzlager 1 bestehen aus einem äußeren Lagerring 2, einem inneren Lagerring 3 und dazwischen auf zugehörigen Laufbahnen 5, 6 abrollenden Wälzkörpern 4, die in einem Käfig 7 geführt sind, ohne darauf beschränkt zu sein. Der äußere Lagerring 2 und der innere Lagerring 3 sind hohl ausgebildet und jeweils aus einem Blechteil mit konstanter oder weitgehend konstanter Dicke geformt. Hierfür ist das Blech der Lagerringe 2, 3 so umgeformt, dass sich die dargestellte Querschnittsform in einem Radialschnitt ergibt. Beide Ringe 2, 3 weisen dabei durch Schweißnähte 9, 10 abgeschlossene Hohlräume 11, 23 auf.
  • Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt am äußeren Lagerring 2 einen Druckmittelanschluss 24, der zu einem Steuerungssystem 12 geführt ist. Dieses Steuerungssystem 12 umfasst eine Pumpe 25 sowie einen Steuerkreis 26, der mit belastungsabhängigen Signalen von einem Sensor 20 versorgt wird. Das Druckmittel 22 kann vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit aber auch Druckluft sein.
  • Mittels der Pumpe 25 im Steuerungssystem 12 lässt sich der Druck im Hohlraum 11 in Abhängigkeit von der Lagerbelastung einstellen, wodurch sich die Profilierung des Laufbahnbereichs 8 in Abhängigkeit von der Lagerbelastung verändern lässt. Der Sensor 20 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 im Hohlraum 23 des inneren Lagerrings 3 angeordnet. Er kann jedoch auch im äußeren Lagerring 2 oder in der Leitung zwischen dem Druckmittelanschluss 24 und dem Steuerungssystem 12 angeordneten sein, da sich der Druck im Hohlraum 11 entsprechend der Lagerbelastung ändert und das Steuerungssystem 12 eine entsprechende Druckänderung bewirken kann.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 nur dadurch, dass der Laufbahnbereich 13 einen variablen Wanddickenverlauf aufweist, wodurch sich die Verformungsfähigkeit dieses Laufbahnbereichs 13 gezielt beeinflussen lässt, zusätzlich zu der Beeinflussung der Profilierung mittels des Druckmittels 22 im Hohlraum 11 des äußeren Lagerrings 2.
  • Der variable Wanddickenverlauf der Lagerringe lässt sich beispielsweise durch die Verwendung von Tailored Blanks realisieren; dies sind metallische Werkstoffe zur Herstellung der Lagerringe, welche aus fest übereinander geschichteten Blechen unterschiedlicher Dicke bestehen.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt einen Aktuator am Laufbahnbereich 8 in Form von Bimetallstreifen 15, die sich mittels eines Thermoelements 14 gezielt erwärmen lassen und so eine gezielte, dynamische Verformung der Profilierung des Laufbahnbereichs 8 bewirken. Gesteuert wird diese Verformung in Abhängigkeit von der Lagerbelastung durch das Steuerungssystem 12, dem Steuersignale von dem Sensor 20 zugeführt werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind auf der Innenseite des Laufbahnbereichs 8 des äußeren Lagerrings 2 Piezoelemente 16 angeordnet. Zusätzlich ist der Hohlraum 11 des äußeren Lagerrings 2 mit einer Kunststofffüllung 17 versehen. Die Piezoelemente 16 werden wiederum durch das Steuerungssystem 12 in Abhängigkeit von Steuersignalen, die durch den Sensor 20 erzeugt werden, angesteuert. Über diesen Regelkreis wird dafür gesorgt, dass die Profilierung des Laufbahnbereichs 8 entsprechend der Lagerbelastung ideal vorgegeben wird.
  • Im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß 5 ist der Hohlraum 11 des äußeren Lagerrings 2 mit einem elektrorheologischen oder magnetorheologischen Fluid 21 gefüllt. Der Sensor 20 ist in diesem Fall auf der dem Hohlraum 11 zugekehrten Seite des Laufbahnbereichs 8 angeordnet, er kann aber, wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen, auch am entsprechenden Laufbahnbereich des inneren Lagerrings 3 angeordnet sein. Das Steuergerät 12 erzeugt ein elektrisches oder magnetisches Feld im Hohlraum 11, durch das die Viskosität bzw. die Drucksteifigkeit des Fluids in Abhängigkeit von der Lagerbelastung beeinflussbar ist, so dass die Nachgiebigkeit des Laufbahnbereichs 8 in Abhängigkeit von der Lagerbelastung gezielt dynamisch veränderbar ist.
  • Auch das Ausführungsbeispiel gemäß 6 zeigt einen aktiven Aktuator in Form eines dielektrischen Polymer-Aktuators 18, mit dem sich die Profilierung des Laufbahnbereichs 8 am äußeren Lagerring 2 gezielt und dynamisch an die Lagerbelastung anpassen lässt. Dies erfolgt, wie bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 5 mittels des Steuerungssystems 12, das entsprechend der Lagerbelastung durch Signale vom Sensor 20 beaufschlagt wird. Der Hohlraum 11 ist wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 mit einer Kunststofffüllung 17 versehen. Der dielektrische Polymer-Aktuator 18 wirkt quasi wie ein „künstlicher Muskel”, der sich durch entsprechende elektrische Ansteuerung zusammenziehen und ausdehnen kann. Somit ist dieser Effekt zur Beeinflussung der Profilierung des Laufbahnbereichs 8 nutzbar.
  • Zwei Ausführungsformen, die ohne ein aktives Steuerungssystem 12 auskommen, jedoch auch erlauben, die Profilierung des Laufbahnbereichs 8 am äußeren Lagerring 2 dynamisch in Abhängigkeit von der Lagerbelastung zu beeinflussen, sind in den 7 und 8 dargestellt.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist der gesamte Hohlraum des äußeren Lagerrings 2 mit einem Protektorschaum 19 gefüllt. Bei diesem Protektorschaum handelt es sich um einen geschlossenporigen Polyurethan-Schaum, der die Eigenschaft hat, auf langsame Belastungsänderungen nachgiebig, auf schnelle Belastungsänderungen jedoch sich verhärtend zu reagieren. Auf diese Weise wird der Laufbahnbereich 8 bei schnellen Belastungsänderungen gestützt, während der Laufbahnbereich 8 auf langsame Belastungsänderungen nachgiebig reagiert.
  • Die Ausführungsform gemäß 8 unterscheidet sich von der gemäß 7 nur dadurch, dass der Protektorschaum 19 in einer verhältnismäßig dünnen Schicht auf der dem Hohlraum zugewandten Seite des Laufbahnbereichs 8 angeordnet ist, während der restliche Hohlraum eine Kunststofffüllung 17 aufweist.
  • Sowohl die von außen ansteuerbaren aktiven Aktuatoren gemäß den 1 bis 6 als auch die passiven Elemente im Hohlraum des äußeren Lagerrings 2 gemäß den 7 und 8 erlauben es, die Profilierung des Laufbahnbereichs 8 des hohlen Lagerrings 2 dynamisch der jeweiligen Lagerbelastung anzupassen, wodurch Überlastungen vermieden und eine Verlängerung der Lagerlebensdauer erreicht werden. Die Bewegung der Profilierung liegt dabei bei nur wenigen μm und ist deshalb in der erfindungsgemäßen Weise realisierbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wälzlager
    2
    Äußerer Lagerring
    3
    Innerer Lagerring
    4
    Wälzkörper
    5
    Laufbahn
    6
    Laufbahn
    7
    Käfig
    8
    Laufbahnbereich
    9
    Schweißnaht
    10
    Schweißnaht
    11
    Hohlraum
    12
    Steuerungssystem
    13
    Laufbahnbereich
    14
    Thermoelement
    15
    Bimetallstreifen
    16
    Piezo-Elemente
    17
    Kunststofffüllung
    18
    Dielektrischer Polymer-Aktuator
    19
    Protektorschaum
    20
    Sensor
    21
    Elektrorheologisches oder magnetorheologisches Fluid
    22
    Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft
    23
    Hohlraum
    24
    Druckmittelanschluss
    25
    Pumpe
    26
    Steuerkreis
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005019482 B4 [0002]
    • US 6273614 B1 [0003]
    • US 4458959 A [0004]
    • US 3404925 A [0005]

Claims (10)

  1. Wälzlager (1), mit zwei koaxialen Lagerringen (2, 3) sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (4), die auf zugehörigen Laufbahnen (5, 6) an den Lagerringen (2, 3) abrollen, und wovon wenigstens einer der Lagerringe (2, 3) hohl ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Laufbahnbereich (8, 13) des hohlen Lagerrings (2, 3) Elemente (14, 15; 16; 18; 19; 21; 22) wirksam sind, durch die die Profilierung des Laufbahnbereichs (8, 13) dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist.
  2. Wälzlager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (11, 23) des hohlen Lagerrings (2, 3) wenigstens teilweise mit einem Material (14, 15; 16; 18; 19; 21; 22) gefüllt ist, dass eine dynamische Anpassung der Profilierung an die Lagerbelastung bewirkt.
  3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (11, 23) des hohlen Lagerrings (2, 3) mit einem bei langsamen Belastungsänderungen nachgiebigen, bei schnellen Belastungsänderungen sich verhärtenden Material (19) wenigstens teilweise gefüllt ist.
  4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (19) aus einem Protektorschaum besteht.
  5. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerungssystem (12) vorhanden ist, das dazu eingerichtet ist, die Profilierung des Laufbahnbereichs (8, 13) des hohlen Lagerrings (2, 3) aktiv an die Lagerbelastung anzupassen.
  6. Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (20) vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, die Lagerbelastung zu erfassen und an das Steuerungssystem (12) ein entsprechendes Signal zu leiten.
  7. Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (11, 23) des hohlen Lagerrings (2, 3) mit einem Fluid (21, 22) gefüllt ist, dessen Druck und/oder Fließeigenschaften durch das Steuerungssystem (12) in Abhängigkeit von der Lagerbelastung veränderbar sind.
  8. Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Hohlraum (11, 23) des hohlen Lagerrings (2, 3) zugewandten Seite des Laufbahnbereichs (8) die Profilierung beeinflussende, durch das Steuerungssystem (12) ansteuerbare Aktuatoren (14, 15; 16; 18; 21; 22) angeordnet sind.
  9. Verfahren zum Vermeiden von Überbelastungen und zur Verlängerung der Lebensdauer eines Wälzlager (1), mit zwei koaxialen Lagerringen (2, 3) sowie einer Vielzahl zwischen Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörpern (4), die auf zugehörigen Laufbahnen (5, 6) an den Lagerringen (2, 3) abrollen, und wovon wenigstens einer der Lagerringe (2, 3) hohl ausgebildet ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung des Laufbahnbereichs (8, 13) des hohlen Lagerrings (2, 3) durch daran wirksame Elemente (14, 15; 16; 18; 19; 21; 22) dynamisch an die Lagerbelastung angepasst wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbelastung mittels Sensoren (20) erfasst wird, dass die Sensorsignale an ein Steuerungssystem (12) geleitet werden, und dass das Steuerungssystem (12) aktiv auf die Elemente (14, 15; 16; 18; 21; 22) wirkt, welche die Profilierung in Abhängigkeit von der Lagerbelastung verändern.
DE102010011280A 2010-03-13 2010-03-13 Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren Withdrawn DE102010011280A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010011280A DE102010011280A1 (de) 2010-03-13 2010-03-13 Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010011280A DE102010011280A1 (de) 2010-03-13 2010-03-13 Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010011280A1 true DE102010011280A1 (de) 2011-09-15

Family

ID=44507919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010011280A Withdrawn DE102010011280A1 (de) 2010-03-13 2010-03-13 Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010011280A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012216209A1 (de) * 2012-09-12 2014-03-13 Aktiebolaget Skf Lageranordnung, Ventilator, Verfahren zum Führen einer Welle und Programm
DE102018212897A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Zf Friedrichshafen Ag Ziliares Verbindungselement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3404925A (en) 1966-05-12 1968-10-08 Trw Inc Bearing with hollow rings
US4458959A (en) 1980-06-13 1984-07-10 Estel Hoesch Werke Aktiengesellschaft Light-weight large-diameter antifriction bearing
US6273614B1 (en) 1997-01-31 2001-08-14 Snr Roulements Rolling and bearing comprising a temperature compensating insert
DE102005019482B4 (de) 2005-04-27 2008-10-30 Ab Skf Kegelrollenlager

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3404925A (en) 1966-05-12 1968-10-08 Trw Inc Bearing with hollow rings
US4458959A (en) 1980-06-13 1984-07-10 Estel Hoesch Werke Aktiengesellschaft Light-weight large-diameter antifriction bearing
US6273614B1 (en) 1997-01-31 2001-08-14 Snr Roulements Rolling and bearing comprising a temperature compensating insert
DE102005019482B4 (de) 2005-04-27 2008-10-30 Ab Skf Kegelrollenlager

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012216209A1 (de) * 2012-09-12 2014-03-13 Aktiebolaget Skf Lageranordnung, Ventilator, Verfahren zum Führen einer Welle und Programm
DE102018212897A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Zf Friedrichshafen Ag Ziliares Verbindungselement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2986485B1 (de) Doppelwellfeder mit dämpfender zwischenschicht
DE102013215557A1 (de) Lagersystem und Verfahren zum Betreiben eines Lagersystems
EP3541642B1 (de) Schienenfahrzeugfederung und federsystem für ein schienenfahrzeug
DE102010015712A1 (de) Federbeinlager und Herstellungsverfahren für ein Bauteil eines Federbeinlagers
EP3426938B1 (de) Linearführung
DE102009054458A1 (de) Anordnungsstruktur in Sandwichbauweise und deren Anwendung
DE102015224042A1 (de) Leitfähige Dichtung mit metallischen Strukturen
DE102020106339A1 (de) Wälzlager, mit einem Innenring, einem Außenring und dazwischen aufgenommenen Wälzkörpern
WO2006021273A1 (de) Radiallageranordnung und radiallager, insbesondere für eine spindellagerung
DE102007006061A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Schwingungsdämpfung für eine Lageranordnung
EP1887248B1 (de) Schichtfeder mit lastabhängiger progressiver Steifigkeit
DE102010011280A1 (de) Wälzlager mit einem Lagerring, dessen Profilierung dynamisch der Lagerbelastung anpassbar ist, sowie zugehöriges Verfahren
WO2014194899A1 (de) Lageranordnung mit einem fanglager
DE102013221601B4 (de) Außenring für ein Wälzlager sowie Verfahren zur Montage eines Wälzlagers
DE10110915A1 (de) Käfig für ein Wälzlager
DE102008061042A1 (de) Wärmedehnungsausgleichselement sowie Wälzlager
DE102008046624A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Laufbahn einer Lageranordnung und Lageranordnung mit wenigstens einer solchen Laufbahn
DE102007045671A1 (de) Wälzlagerung für axial gegeneinander verschiebbare Bauteile, insbesondere für Getriebe-Schaltelemente
DE102009032699A1 (de) Rollenlagerwälzkörper
DE102008029018A1 (de) Federbeinlager
DE102014225644A1 (de) Lenkstangenanordnung mit einer hinsichtlich des Lenkhubs begrenzten, axial beweglich gelagerten Lenkstange
DE10311851B4 (de) Schwenklagerung
DE102016222409A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Wälzlagerdichtelements
DE4324000C2 (de) Elastisches Gleitlager
DE10344804B4 (de) Schwenklagerung

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120824

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120824

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20140213

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20140213

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20150126

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination