DE102010035057A1 - Adjustment for a rolling bearing and storage system with this adjustment - Google Patents
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Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für ein Wälzlager vorzuschlagen, welche sich durch ein verbessertes Funktionsverhalten auszeichnet. Hierzu wird eine Verstelleinrichtung für ein Wälzlager 4 mit mindestens einem Wälzkörperring 6, wobei das Wälzlager 4 eine Drehachse 2 definiert, vorgeschlagen, wobei die Verstelleinrichtung ausgebildet ist, zwischen dem Wälzkörperring 6 und einer Umgebungskonstruktion 7 eine axial gerichtete Kraft aufzubringen, um den Wälzkörperring 6 in axialer Richtung zu verstellen und/oder vorzuspannen, mit mindestens einer umlaufenden Membran 12, die einen druckbeaufschlagbaren Bereich 10 in einem Grundkörper der Verstelleinrichtung abschließt und die in axialer Richtung auslenkbar ist, wobei die umlaufende Membran als eine Metallmembran 12 ausgebildet ist.The invention has for its object to propose an adjusting device for a rolling bearing, which is characterized by an improved functional behavior. For this purpose, an adjusting device for a rolling bearing 4 with at least one rolling element ring 6, wherein the rolling bearing 4 defines an axis of rotation 2, is proposed, the adjusting device being designed to apply an axially directed force between the rolling element ring 6 and a surrounding structure 7 in order to bring the rolling element ring 6 in to adjust and / or preload in the axial direction, with at least one circumferential membrane 12, which closes a pressurizable area 10 in a base body of the adjusting device and which can be deflected in the axial direction, the circumferential membrane being designed as a metal membrane 12.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für ein Wälzlager mit mindestens einem Wälzkörperring, wobei das Wälzlager eine Drehachse definiert, wobei die Verstelleinrichtung ausgebildet ist, zwischen dem Wälzkörperring und einer Umgebungskonstruktion eine axial gerichtete Kraft aufzubringen, um den Wälzkörperring in axiale Richtung zu verstellen und/oder vorzuspannen, und mit mindestens einer umlaufenden Membran, die einen druckbeaufschlagbaren Bereich in einem Grundkörper der Verstelleinrichtung abschließt und die in axialer Richtung auslenkbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Lagersystem mit dieser Verstelleinrichtung.The invention relates to an adjusting device for a rolling bearing having at least one Wälzkörperring, wherein the rolling bearing defines an axis of rotation, wherein the adjusting device is formed between the Wälzkörperring and a surrounding structure to apply an axially directed force to adjust the Wälzkörperring in the axial direction and / or bias , And with at least one circumferential diaphragm which closes a pressurizable area in a base body of the adjusting device and which is deflectable in the axial direction. The invention also relates to a storage system with this adjustment.
Wälzlager werden heutzutage in zahlreichen Anwendungen eingesetzt und bestehen bei vielen Bauformen aus einem Innenring, einem Außenring und dazwischen angeordneten Wälzkörpern, die im Betrieb auf dem Innen- und Außenring abwälzen. In vielen Anwendungen werden die Wälzlager in Einbauposition vorgespannt, das heißt, die Ringe werden so montiert, dass bereits in der Montageposition, gegebenenfalls vor dem Betrieb der Wälzlager, eine Kraft zwischen den Ringen über die Wälzkörper übertragen wird.Rolling bearings are used today in numerous applications and consist in many designs of an inner ring, an outer ring and rolling elements arranged therebetween, which roll in operation on the inner and outer ring. In many applications, the bearings are biased in the installed position, that is, the rings are mounted so that even in the mounting position, possibly before the operation of the bearings, a force between the rings on the rolling elements is transmitted.
Beispielsweise beschreibt die
Die Druckschrift
Beschreibungdescription
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für ein Wälzlager vorzuschlagen, welche sich durch ein verbessertes Funktionsverhalten auszeichnet. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Lagersystem mit einer derartigen Verstelleinrichtung vorzuschlagen.The invention has for its object to propose an adjustment for a rolling bearing, which is characterized by improved performance. The invention is also based on the object to propose a storage system with such an adjustment.
Diese Aufgaben werden durch eine Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Lagersystem mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.These objects are achieved by an adjusting device with the features of claim 1 and by a storage system with the features of
Gemäß der Erfindung wird eine Verstelleinrichtung für ein Wälzlager mit mindestens einem Wälzkörperring vorgeschlagen. Das Wälzlager ist vorzugsweise als ein Radiallager und insbesondere als ein Schräglager ausgebildet. Bei dem Wälzkörperring kann es sich um einen Innenring, einen Außenring, einen im Betrieb stationären oder sogar einen im Betrieb rotierenden oder schwenkenden Ring handeln. Zum Zwecke der Definition wird die Drehachse des Wälzlagers nachfolgend als Basis für die Begriffe axial und radial verwendet.According to the invention, an adjusting device for a roller bearing is proposed with at least one Wälzkörperring. The rolling bearing is preferably designed as a radial bearing and in particular as an angular bearing. The Wälzkörperring may be an inner ring, an outer ring, a stationary during operation or even a rotating or pivoting in operation ring. For the purpose of definition, the axis of rotation of the rolling bearing is used below as the basis for the terms axial and radial.
Die Verstelleinrichtung ist so ausgebildet, dass diese zwischen dem Wälzkörperring und einer Umgebungskonstruktion eine axial gerichtete Kraft, insbesondere im Wesentlichen axial gerichtete Kraft aufbringen kann, um den Wälzkörperring in axialer Richtung, insbesondere im Wesentlichen in axialer Richtung zu verstellen und/oder vorzuspannen. Bei der Umgebungskonstruktion kann es sich beispielsweise um ein Gehäuse oder auch um einen Teil, insbesondere eine Schulter einer Welle handeln. Bevorzugt ist der Wälzkörperring jedoch stationär in einer stationären Umgebungskonstruktion angeordnet.The adjusting device is designed so that it can apply an axially directed force, in particular substantially axially directed force between the Wälzkörperring and a surrounding structure to adjust the Wälzkörperring in the axial direction, in particular substantially in the axial direction and / or bias. The surrounding construction can be, for example, a housing or also a part, in particular a shoulder of a shaft. However, the rolling element ring is preferably arranged stationarily in a stationary surrounding construction.
Die Verstelleinrichtung umfasst mindestens eine um die Drehachse umlaufende, mindestens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig umlaufende Membran, die einen druckbeaufschlagbaren Bereich in einem Grundkörper der Verstelleinrichtung abschließt und die in der axialen Richtung auslenkbar ist. Unter einer Membran wird vorzugsweise ein Bereich verstanden, welcher aufgrund von Eigenelastizität und/oder Elastizität der Festlegung ausgebildet ist, als Reaktion auf einen Druck oder eine Kraft von einer Seite in Richtung der anderen Seite ausgelenkt zu werden. Hinsichtlich der Fertigung ist es denkbar, dass der Grundkörper zerspanend oder auch umformtechnisch hergestellt sein kann.The adjusting device comprises at least one around the axis of rotation, at least partially, preferably completely encircling membrane which closes a pressurizable area in a base body of the adjusting and which is deflectable in the axial direction. A membrane is preferably understood to mean a region which, due to the inherent elasticity and / or elasticity of the attachment, is designed to be deflected from one side towards the other side in response to a pressure or a force. With regard to production, it is conceivable that the basic body can be made by machining or also by shaping.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die umlaufende Membran als eine Metallmembran ausgebildet ist und/oder dass der maximale axiale Verstellweg, also die maximale axiale Auslenkung, kleiner als 0,3 mm, vorzugsweise kleiner als 0,1 mm und insbesondere kleiner als 0,05 mm ist. Insbesondere entspricht der Verstellweg dem elastisch auslenkbaren Bereich der Membran.In the context of the invention it is proposed that the circumferential membrane is formed as a metal membrane and / or that the maximum axial displacement, so the maximum axial deflection, less than 0.3 mm, preferably less than 0.1 mm and in particular less than 0 , 05 mm is. In particular, the adjustment corresponds to the elastically deflectable region of the membrane.
Es ist eine Überlegung der Erfindung, dass bei zahlreichen Anwendungen, bei denen vorgespannte Wälzlager, insbesondere Schräglager, eingesetzt werden, unterschiedliche Vorspannungen in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Wälzlagers wünschenswert wären. Zu nennen sind hier als Anwendungsbeispiele der Erfindung Ritzelwellen in Getrieben, welche bislang für einen spezifischen Lastfall vorgespannt werden. Für alle anderen Lastfälle ist diese Vorspannung jedoch nicht optimal. Bei höheren Lasten wäre eine niedrigere Vorspannung sinnvoll, um die Lagerbelastung zu senken, bei niedriger Last wäre dagegen eine höhere Vorspannung zur Vermeidung von Schlupf sinnvoll.It is a consideration of the invention that in many applications where preloaded roller bearings, particularly angular contact bearings, are used, different preloads would be desirable depending on the operating condition of the bearing. To be mentioned here as application examples of the invention pinion shafts in transmissions, which are previously biased for a specific load case. For all other load cases, this bias is not optimal. At higher loads, a lower preload would be useful to reduce the bearing load, at low load, however, a higher bias to avoid slippage would be useful.
Die Verstelleinrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht unter anderem eine Anpassung, insbesondere lastabhängige Anpassung, der Vorspannung, was z. B. zu einer Erhöhung der Lagerlebensdauer führen kann.The adjusting device according to the invention allows, inter alia, an adaptation, in particular load-dependent adaptation, the bias, which z. B. can lead to an increase in the bearing life.
In einer bevorzugten Anwendung ist die Verstelleinrichtung so ausgebildet und/oder in dem Lagersystem angeordnet, dass diese auf ein spielfreies Wälzlager einwirken kann, so dass sehr geringe maximale axiale Verstellwege ausreichend sind, um die Vorspannung zu ändern. Bei dieser möglichen Anwendung ist es vorteilhaft, wenn die umlaufende Membran als die Metallmembran ausgebildet ist, die zwar nur eine begrenzte Auslenkung erlaubt, sich aber durch eine lange Lebensdauer und eine leichte Montage oder Fertigung auszeichnet. Funktional betrachtet erscheint es insbesondere bei dieser Anwendung ausreichend, dass der maximale axiale Verstellweg kleiner als 0,3 mm, vorzugsweise kleiner als 0,1 mm und insbesondere kleiner als 0,05 mm ist. Bei manchen Anwendungen reichen bereits 20 μm bis 30 μm aus, um die Vorspannung in den benötigten Grenzen zu verändern.In a preferred application, the adjusting device is designed and / or arranged in the bearing system such that it can act on a clearance-free rolling bearing, so that very small maximum axial adjustment paths are sufficient to change the pretension. In this possible application, it is advantageous if the circumferential membrane is formed as the metal membrane, which, although only a limited deflection allows, but is characterized by a long life and easy assembly or manufacture. Functionally considered, it seems sufficient in particular in this application that the maximum axial displacement is less than 0.3 mm, preferably less than 0.1 mm and in particular less than 0.05 mm. In some applications, 20 μm to 30 μm are enough to change the preload within the required limits.
Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper als ein Ringbauteil ausgebildet. Diese sehr einfache Ausführungsform führt den Grundkörper als einen ringförmigen, hohlen Körper aus, in dem der druckbeauschlagbare Bereich angeordnet, insbesondere eingeformt ist.In one possible embodiment of the invention, the base body is designed as a ring component. This very simple embodiment executes the main body as an annular, hollow body, in which the pressure-absorbable region is arranged, in particular molded.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Wälzkörperring selbst als der Grundkörper ausgebildet. Damit ist Verstelleinrichtung und Wälzkörperring ein einstückiges Bauteil, welches besonders einfach montiert werden kann.In another embodiment, the Wälzkörperring itself is formed as the main body. This adjustment and Wälzkörperring is a one-piece component, which can be easily mounted.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Metallmembran einstückig aus dem Grundkörper gearbeitet sein. Beispielsweise ist ein Ringkanal als der druckbeaufschlagbare Bereich in den Grundkörper eingearbeitet, welcher hinsichtlich einer radialen Ausdehnung steif ausgelegt ist und/oder gehäuseseitig unterstützt ist und axial zur Umsetzung des Verstellweges im Vergleich dazu nachgiebig ausgelegt ist. Bei möglichen Alternativen kann der druckbeaufschlagbare Bereich in dem Ringbauteil oder in dem Wälzkörperring angeordnet sein.In an advantageous embodiment of the invention, the metal membrane may be made in one piece from the main body. For example, an annular channel is incorporated as the pressurizable area in the body, which is designed to be rigid in terms of radial expansion and / or housing side supported and axially designed to implement the adjustment path in comparison to yielding. In possible alternatives, the pressurizable area may be arranged in the ring component or in the Wälzkörperring.
Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Metallmembran auf dem Grundkörper aufgesetzt ist und mit diesem zur Bildung des druckbeaufschlagbaren Bereiches verbunden ist. Beispielsweise zeigt der Grundkörper, insbesondere der Wälzkörperring und/oder das Ringbauteil, eine umlaufende Drucktasche in einer Stirnfläche als den druckbeaufschlagbaren Bereich. Auf der Stirnseite bzw. Stirnfläche des Grundkörpers ist insbesondere stoff-, form- oder kraftschlüssig ein vorzugsweise dünnwandiger Deckel als die Metallmembran befestigt, wobei sich der Deckel aufgrund seiner Dünnwandigkeit axial elastisch verformen und/oder auslenken lässt.In a further embodiment of the invention it is proposed that the metal membrane is placed on the base body and is connected to this to form the pressurizable area. For example, the main body, in particular the Wälzkörperring and / or the ring member, a circumferential pressure pocket in an end face as the pressurizable area. On the front side or end face of the main body, a preferably thin-walled lid is fastened in particular as a material, positive or non-positive fit as the metal diaphragm, wherein the lid can deform and / or deflect axially elastically due to its thinness.
In dem druckbeaufschlagbaren Bereich ist bevorzugt ein nicht kompressibles Medium, beispielsweise Öl oder eine andere Hydraulikflüssigkeit, oder ein pastöses Medium, wie zum Beispiel Fett, angeordnet, welches druckbeaufschlagt werden kann und das den Druck auf die Membran überträgt.In the pressurizable area is preferably a non-compressible medium, such as oil or other hydraulic fluid, or a pasty medium, such as grease, arranged, which can be pressurized and transmits the pressure on the membrane.
Bei einer ersten möglichen Ausführungsform der Erfindung weist die Verstelleinrichtung mindestens eine Druckschnittstelle zur Anbindung eines externen Drucksystems, wie zum Beispiel eines Hydrauliksystems oder Pneumatiksystems, auf. Das Drucksystem ist dazu ausgebildet, den druckbeaufschlagbaren Bereich in dem Grundkörper mit Druck zu beaufschlagen und auf diese Weise die Verstelleinrichtung zu einem Auslenken der Membran zu bringen.In a first possible embodiment of the invention, the adjusting device has at least one pressure interface for connecting an external pressure system, such as, for example, a hydraulic system or pneumatic system. The pressure system is designed to pressurize the pressurizable area in the body and in this way to bring the adjusting device to a deflection of the membrane.
Bei eine anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Verstelleinrichtung ein integriertes Druckerzeugungssystem auf und ist damit autark von externen Drucksystemen realisiert. Das Druckerzeugungssystem ist beispielsweise als ein mechanisches System ausgebildet, welches in möglichen Ausführungsformen einen mechanisch betätigbaren Stempel umfasst, der unter optionaler Zwischenschaltung einer Dichtung den Druck in dem druckbeaufschlagbaren Bereich erhöht. Der mechanisch betätigbare Stempel kann in manchen Ausführungsformen als eine Spannschraube ausgebildet sein oder mit dieser gekoppelt sein. Durch Eindrehen der Spannschraube wird eine Verstellbewegung des Stempels in seine axiale Richtung ausgeführt, so dass der Kolben ein Medium in dem druckerzeugenden Bereich mit Druck beaufschlagt. Zur Verstellung der Spannschraube können zusätzliche Stelleinrichtungen, zum Beispiel ein Elektromotor, vorgesehen sein. Der Vorteil einer derartigen Lösung ist darin zu sehen, dass eine Ansteuerung oder Kontrolle der Verstelleinrichtung auch dann umgesetzt werden kann, wenn keine Ölschmierung bzw. kein Druckanschluss (zum Beispiel Luftdruckanschluss), insbesondere kein Drucksystem, in der Einbausituation verfügbar ist.In another embodiment of the invention, the adjusting device has an integrated pressure generating system and is thus realized independently of external pressure systems. The pressure generating system is designed, for example, as a mechanical system, which in possible embodiments comprises a mechanically actuated plunger which, with the optional interposition of a seal, the pressure in the increased pressure range. The mechanically actuated punch may be formed in some embodiments as a clamping screw or coupled thereto. By screwing the clamping screw, an adjusting movement of the punch is carried out in its axial direction, so that the piston pressurizes a medium in the pressure-generating region. To adjust the clamping screw additional adjusting devices, for example, an electric motor can be provided. The advantage of such a solution is that an activation or control of the adjusting device can also be implemented if no oil lubrication or no pressure connection (for example air pressure connection), in particular no pressure system, is available in the installation situation.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Lagersystem mit den Merkmalen des Anspruches 9, welches mindestens ein Wälzlager umfasst und welches eine Verstelleinrichtung nach dem Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. gemäß der vorhergehenden Beschreibung aufweist. Insbesondere ist die Verstelleinrichtung in dem Lagersystem angeordnet und/oder ausgebildet, eine Vorspannung auf einen Wälzkörperring des Wälzlagers von einem ersten Vorspannwert zu einem zweiten Vorspannwert zu ändern. Besondern bevorzugt ist das Wälzlager auch bei einer passiven oder deaktivierten Versteileinrichtung spielfrei oder leicht vorgespannt eingebaut und/oder ausgebildet.Another object of the invention relates to a storage system having the features of
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lagersystem eine Messeinrichtung zur Messung der auf das Wälzlager wirkenden Belastung als Messgröße auf, wobei die Belastung als ein Drehmoment, eine Kraft oder ein Weg ausgebildet sein kann. Zudem umfasst das Lagersystem eine Kontrolleinrichtung zur Ansteuerung der Verstelleinrichtungen abhängig von der gemessenen Belastung. Über die Messeinrichtung wird somit die Messgröße als ein Istwert erfasst und in der Kontrolleinrichtung mit einem Sollwert abgeglichen. Bei Abweichungen wird durch die Kontrolleinrichtung in der Versteileinrichtung der wirkende Druck P erhöht oder reduziert. Nachdem der Stellweg der Versteileinrichtung, insbesondere die Auslenkung in axialer Richtung, eine Funktion des Druckes P ist, führt die Druckänderung zu einer Änderung der axialen Bauhöhe der Verstelleinrichtung und damit zu einer Vorspannung und/oder Verstellung des Wälzlagers.In a further development of the invention, the bearing system has a measuring device for measuring the load acting on the rolling bearing as a measured variable, wherein the load can be designed as a torque, a force or a path. In addition, the storage system comprises a control device for controlling the adjustment depending on the measured load. Thus, the measured variable is detected as an actual value via the measuring device and adjusted in the control device with a desired value. In case of deviations, the acting pressure P is increased or reduced by the control device in the adjusting device. After the travel of the adjusting device, in particular the deflection in the axial direction, a function of the pressure P, the pressure change leads to a change in the axial height of the adjustment and thus to a bias and / or adjustment of the bearing.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and the accompanying drawings. Showing:
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind jeweils miteinander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding or identical parts are each provided with the same or the same reference numerals.
Die
Das Lagersystem
In dem Ringbauteil
Die
In dem druckbeaufschlagbaren Bereich
Die
Die
Die
Die
Bei einer möglichen Integration des Lagesystems
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lagersystemstorage system
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 33
- Wellewave
- 44
- Wälzlagerroller bearing
- 55
- Innenringinner ring
- 66
- Außenringouter ring
- 77
- Umgebungskonstruktionadjacent construction
- 88th
- Ringbauteilring member
- 99
- Schultershoulder
- 1010
- druckbeaufschlagbarer Bereichpressurizable area
- 1111
- DruckschnittstellePrint interface
- 1212
- umlaufende Membrancircumferential membrane
- 1313
- radiale Bereicheradial areas
- 1414
- Spannkolbenclamping piston
- 1515
- Dichtungselementsealing element
- 1616
- Spannschraubeclamping screw
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO2012025344A1 (en) | 2012-03-01 |
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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 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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