DE102010035185A1 - Ball roller for e.g. single-row roller bearing, has hollow space part formed with respect to rotation axis of roller, and filling part accommodated in space part, and active and/or passive sensor element formed by filling part - Google Patents
Ball roller for e.g. single-row roller bearing, has hollow space part formed with respect to rotation axis of roller, and filling part accommodated in space part, and active and/or passive sensor element formed by filling part Download PDFInfo
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine einen Hohlraum aufweisende Kugelrolle für ein Wälzlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a cavity having a ball roller for a rolling bearing having the features of the preamble of
Ferner betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit einer solchen Kugelrolle.Furthermore, the invention relates to a rolling bearing with such a ball roller.
Stand der TechnikState of the art
Kugelrollen der vorstehend genannten Art gehen beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
Aus der Offenlegungsschrift
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager, insbesondere eine Kugelrolle eines Wälzlagers, mit erweitertem Nutzen anzugeben, wobei die Laufeigenschaften der Kugelrolle – wenn überhaupt – nur geringfügig beeinflusst sein sollen. Zudem soll das Wälzlager bzw. die Kugelrolle einfach und kostengünstig herzustellen sein.Based on the above-mentioned prior art, the present invention seeks to provide a rolling bearing, in particular a ball roller of a rolling bearing, with extended benefits, the running properties of the ball roller - if at all - should be only slightly influenced. In addition, the rolling bearing or the ball roller should be simple and inexpensive to manufacture.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kugelrolle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 11.The object is achieved by a ball roller having the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorgeschlagene Kugelrolle weist einen Hohlraum auf, der rotationssymmetrisch in Bezug auf eine Rotationsachse der Kugelrolle ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist im Hohlraum eine Füllung aufgenommen. Durch die Füllung kann einer Sensorelement ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei der Füllung um einen magnethaltigen Werkstoff und/oder ein Spulensystem zur Ausbildung eines aktiven und/oder passiven Sensorelementes handeln. Das Sensorelement kann der Erfassung verschiedener Parameter dienen, wie beispielsweise der Erfassung der Position der Kugelrolle. Hierzu wirkt das Sensorelement vorzugsweise mit einem extern angeordneten Encoder zusammen.The proposed ball roller has a cavity which is rotationally symmetrical with respect to a rotational axis of the ball roller. According to the invention, a filling is received in the cavity. By filling a sensor element may be formed. For example, the filling may be a magnet-containing material and / or a coil system for forming an active and / or passive sensor element. The sensor element may serve to detect various parameters, such as the position of the ball roller. For this purpose, the sensor element preferably cooperates with an externally arranged encoder.
Dadurch, dass das Sensorelement als Füllung oder Bestandteil einer Füllung in den kugelförmigen Wälzkörper integriert ist, werden die Laufeigenschaften bzw. das Laufverhalten des Wälzkörpers nicht oder nur unwesentlich beeinflusst, da die Kugelform grundsätzlich beibehalten wird. Günstig wirkt sich in diesem Sinne auch aus, dass der Hohlraum, in welchem das Sensorelement aufgenommen bzw. ausgebildet ist, rotationssymmetrisch in Bezug auf eine Rotationsachse der Kugelrolle ausgebildet ist. Weiterhin vorzugsweise füllt die Füllung den gesamten Hohlraum aus, wodurch sich ferner die Festigkeit der Kugelrolle verbessert. Zusätzlich oder alternativ zum Sensorelement kann die Füllung Schmierstoffe, insbesondere Festschmierstoffe, Fette und/oder Öle enthalten, die eine Dauerschmierung gewährleisten. Wälzlager mit solchen Kugelrollen sind daher insbesondere für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie geeignet, da hier häufig eine Dauerschmierung der Lager gefordert wird. Der Schmierstoff kann in einem porösen Material wie einem Schaum, einem Docht, einem Tampon oder einem Filz aufgenommen sein, welches den Hohlraum der Kugelrolle zumindest teilweise ausfüllt. Um den Schmierstoff vom Hohlraum zuverlässig aus der Kugelrolle zu fördern und insbesondere einem die Kugelrollen führenden Käfig zuzuführen, ist es vorteilhaft, wenn das poröse Material über die abgeflachten Seitenflächen der Kugelrolle hinausragt.Characterized in that the sensor element is integrated as a filling or component of a filling in the spherical rolling elements, the running properties and the running behavior of the rolling element are not or only insignificantly influenced, since the spherical shape is basically maintained. In this sense, it is also favorable that the cavity in which the sensor element is received or formed is designed to be rotationally symmetrical with respect to an axis of rotation of the ball roller. Further preferably, the filling fills the entire cavity, thereby further improving the strength of the ball roller. In addition or as an alternative to the sensor element, the filling may contain lubricants, in particular solid lubricants, fats and / or oils, which ensure permanent lubrication. Rolling with such ball rollers are therefore particularly suitable for use in the food industry, since often a permanent lubrication of the bearing is required. The lubricant may be contained in a porous material such as a foam, wick, tampon or felt which at least partially fills the cavity of the ball roll. In order to reliably convey the lubricant from the hollow space from the ball roller and in particular to supply a cage guiding the ball rollers, it is advantageous if the porous material projects beyond the flattened side surfaces of the ball roller.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Füllung ein magnethaltiges Elastomermaterial oder ein magnethaltiges Sintermaterial. Weiterhin bevorzugt liegt der magnetische Werkstoff in der Füllung und/oder dem magnethaltigen Material als Magnetflüssigkeit oder als Pulver vor. Dies hat den Vorteil, dass sich das magnethaltige Material in einfacher Weise in den Hohlraum der Kugelrolle einbringen lässt. Darüber hinaus können die magnethaltigen Materialien – wie bereits erwähnt – zusätzlich Schmierstoffe, insbesondere Fette oder Öle, enthalten. Als Füllung eignet sich insbesondere auch Solid Grease, wobei es sich um ein mit Öl getränktes Polymer handelt. Der Einsatz eines solchen Füllstoffs vermag eine Dämpfungswirkung und zugleich eine Schmierung zu bewirken, da das Öl abgegeben wird.According to a preferred embodiment of the invention, the filling contains a magnet containing elastomeric material or a metal-containing sintered material. Further preferably, the magnetic material is present in the filling and / or the magnet-containing material as a magnetic fluid or as a powder. This has the advantage that the magnet-containing material can be easily introduced into the cavity of the ball roller. In addition, the magnesium-containing materials - as already mentioned - additionally lubricants, especially fats or oils contain. As a filling is also particularly suitable solid grease, which is a with Oil impregnated polymer acts. The use of such a filler is able to cause a damping effect and at the same time a lubrication, since the oil is discharged.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlraum der Kugelrolle als zentrische Durchgangsbohrung oder als Sacklochbohrung ausgeführt. Beisielsweise wurde die Bohrung nachträglich in einen zunächst massiven Kugelrollengrundkörper eingebracht. Sofern der Hohlraum als Sacklochbohrung ausgeführt ist, weist die Kugelrolle vorzugsweise zwei koaxial angeordnete Sacklochbohrungen auf, die gespiegelt angeordnet sind. Dadurch ist sichergestellt, dass das Laufverhalten der Kugelrolle nicht ungünstig beeinflusst wird. Zudem können beide Sacklochbohrungen mit Fültig beeinflusst wird. Zudem können beide Sacklochbohrungen mit Füllungen verschlossen werden, die zusätzlich Schmierstoffe enthalten, so dass im Kontaktbereich mit seitlichen Anlaufflächen die Schmierung gleichmäßig verbessert wird.According to a further preferred embodiment of the invention, the cavity of the ball roller is designed as a central through hole or as a blind hole. Beisielsweise the bore was subsequently introduced into an initially massive ball roller body. If the cavity is designed as a blind hole, the ball roller preferably has two coaxially arranged blind holes, which are arranged mirrored. This ensures that the running behavior of the ball roller is not adversely affected. In addition, both blind holes can be affected with Fällig. In addition, both blind holes can be closed with fillings, which additionally contain lubricants, so that the lubrication is uniformly improved in the contact area with lateral contact surfaces.
Die Kugelrolle ist beispielsweise mittels Sintern herstellbar. Das Sinterverfahren ermöglicht das Einbringen der Füllung bereits vor dem eigentlichen Sinterprozess, so dass die Kugelrolle und die Füllung in einem gemeinsamen Arbeitsschritt ausgebildet werden können. Hierzu ist bereits im vorgepressten Grünling der Kugelrolle ein Hohlraum zur Aufnahme der Füllung auszubilden. Die nachträgliche Ausbildung eines Hohlraums kann demnach entfallen. Vorzugsweise wird die Füllung im Vakuum und weiterhin vorzugsweise zusammen mit einem Schmierstoff, wie beispielsweise Fett oder Öl, in die gesinterte Kugelrolle oder in den zu sinternden Grünling eingebracht.The ball roller can be produced for example by means of sintering. The sintering method allows the introduction of the filling before the actual sintering process, so that the ball roller and the filling can be formed in a common step. For this purpose, a cavity for receiving the filling is already to be formed in the pre-pressed green compact of the ball roller. The subsequent formation of a cavity can therefore be omitted. Preferably, the filling is introduced into the sintered ball roller or into the green compact to be sintered in a vacuum and furthermore preferably together with a lubricant, such as, for example, grease or oil.
Unabhängig davon, ob der Hohlraum der Kugelrolle mittels Bohren oder mittels eines anderen formgebenden Verfahrens ggf. noch vor dem eigentlichen Sintern hergestellt wurde, kann der Hohlraum durchgehend oder als Sackloch ausgebildet sein. Sofern der Hohlraum die Form eines Sackloches besitzt, sind vorzugsweise zwei solcher Hohlräume vorgesehen, die koaxial und an sich gegenüberliegenden Seiten der Kugelrolle angeordnet sind.Regardless of whether the cavity of the ball roller was prepared by drilling or by means of another shaping process, if necessary, before the actual sintering, the cavity may be formed continuously or as a blind hole. If the cavity has the shape of a blind hole, two such cavities are preferably provided, which are arranged coaxially and on opposite sides of the ball roller.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Kugelrolle ein Blechumformteil ist. Bei dem Umformverfahren handelt es sich vorzugsweise um ein Kaltumformverfahren. Beispielsweise kann die Herstellung mittels Tiefziehen erfolgt sein. Der Hohlraum ist dann bereits beim Umformen hergestellt worden, so dass eine Nachbearbeitung zur Ausbildung des Hohlraums entfallen kann. Dies wirkt sich günstig auf die Herstellungskosten aus. Lediglich die Füllung wird dann nachträglich in den bereits vorhandenen Hohlraum eingebracht.Alternatively, it is proposed that the ball roller is a sheet metal forming part. The forming process is preferably a cold forming process. For example, the preparation may be effected by means of deep drawing. The cavity has then already been produced during the forming, so that a post-processing for the formation of the cavity can be omitted. This has a favorable effect on the production costs. Only the filling is then introduced later into the existing cavity.
Beansprucht wird ferner ein Wälzlager mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Kugelrolle als Wälzkörper. Vorzugsweise umfasst das Wälzlager mehrere solcher Kugelrollen, die zwischen einem Außenring und einem Innenring des Wälzlagers angeordnet und in einem Käfig geführt sind.Claimed is also a rolling bearing with at least one ball roller according to the invention as rolling elements. Preferably, the rolling bearing comprises a plurality of such ball rollers, which are arranged between an outer ring and an inner ring of the rolling bearing and guided in a cage.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in das Wälzlager ein induktives und/oder kapazitives Messsystem integriert, welches einen stationär angeordneten Encoder umfasst. Über die im Lager integrierte Messanordnung können Parameter, wie beispielsweise die Position wenigstens einer Kugelrolle und dementsprechend die Drehzahl und/oder die Geschwindigkeit erfasst werden. Zur Auswertung der Messdaten werden diese vorzugsweise drahtlos mittels eines Funkübertragungsverfahrens an ein Endgerät, insbesondere einen Prozessor, übertragen.According to one embodiment of the invention, an inductive and / or capacitive measuring system is integrated in the rolling bearing, which comprises a stationary arranged encoder. By way of the measuring arrangement integrated in the bearing, parameters such as, for example, the position of at least one ball roller and accordingly the speed and / or the speed can be detected. To evaluate the measured data, these are preferably transmitted wirelessly by means of a radio transmission method to a terminal, in particular a processor.
Vorzugsweise ist eine Seitenführung, beispielsweise in Form einer Anlaufscheibe, zur Führung der Kugelrolle als Träger für den stationär angeordneten Encoder ausgebildet. Die Anordnung des Encoders erfolgt somit in direkter Nähe zu dem in der Kugelrolle ausgebildeten Sensorelement.Preferably, a side guide, for example in the form of a thrust washer, is designed to guide the ball roller as a carrier for the stationarily arranged encoder. The arrangement of the encoder thus takes place in direct proximity to the formed in the ball roller sensor element.
Vorteilhafterweise ist – wie bereits erwähnt – das in das Wälzlager integrierte induktive und/oder kapazitive Messsystem drahtlos, insbesondere mittels einer Funkverbindung, mit einer extern angeordneten Messdaten-Auswerteeinheit verbindbar. Die Datenübertragung kann unter Verwendung eines Transponders erfolgen, der die elektromagnetischen Wellen an die Auswerteeinheit weiterleitet. Dort werden die Daten vorzugsweise gefiltert, gewichtet und ausgewertet, um aus den abgeleiteten Kennzahlen beispielsweise die Lebensdauer des Wälzlagers und damit die Ausfallsicherheit zu bestimmen.Advantageously, as already mentioned, the inductive and / or capacitive measuring system integrated in the roller bearing can be connected wirelessly, in particular by means of a radio link, to an externally arranged measuring data evaluation unit. The data transmission can take place using a transponder, which forwards the electromagnetic waves to the evaluation unit. There, the data are preferably filtered, weighted and evaluated to determine from the derived ratios, for example, the life of the bearing and thus the reliability.
Die vorstehend beschriebenen Vorteile sind auch auf herkömmliche Wälzlager übertragbar. Beispielsweise können vorhandene Wälzlager mit einer erfindungsgemäßen Kugelrolle nachgerüstet werden. Beansprucht wird daher auch ein Wälzlager, das als adaptiver Hybrid ausgebildet ist und wenigstens eine erfindungsgemäße Kugelrolle sowie wenigstens einen massiv ausgebildeten Wälzkörper umfasst. Letzterer kann ebenfalls die Form einer Kugelrolle oder eine von einer solchen Form abweichende Form, insbesondere eine Kugel-, Zylinder-, Kegel- oder Tonnenform, besitzen. Das heißt, dass die Erfindung beispielsweise auch auf Tonnen- oder Pendelrollenlager anwendbar ist.The advantages described above are also transferable to conventional rolling bearings. For example, existing rolling bearings can be retrofitted with a ball roller according to the invention. Claimed is therefore also a rolling bearing, which is designed as an adaptive hybrid and comprises at least one ball roller according to the invention and at least one massively trained rolling elements. The latter may also be in the form of a ball roller or a shape deviating from such a shape, in particular a spherical, cylindrical, conical or barrel shape. That is, the invention is also applicable to barrel or spherical roller bearings, for example.
In Verbindung mit einem herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Lager kann die ggf. nachträglich eingesetzte erfindungsgemäße Kugelrolle über die gewählte Vorspannung zur Einstellung einer zusätzlichen Lagerdämpfung dienen. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser der mindestens einen, eine signifikante Elaszität aufweisenden hohlen Kugelrolle größer als der Durchmesser der übrigen, wesentlich weniger elastisch nachgiebigen Wälzkörper. Ebenso ist bei einem Wälzlager, welches ausschließlich hohle Kugelrollen als Wälzlager aufweist, auf diese Weise eine Vorspannung sowie eine Schwingungsdämpfung und Geräuschreduzierung realisierbar. Die Dämpfungseigenschaften können auch über die Auswahl der Füllstoffe im Hohlraum der Kugelrolle gezielt beeinflusst werden. Als Füllstoffe eignen sich hierbei insbesondere Kunstoffe und/oder Elastomere. Auch der Kugelrollenkörper selbst kann aus Kunststoff sein.In conjunction with a conventional known from the prior art, the optionally used later ball roller according to the invention can be used on the selected bias for setting an additional bearing damping. For this purpose, the diameter of the at least one, having a significant Elaszität hollow ball roller larger than the diameter of the other, much less elastically yielding rolling elements. Likewise, in a rolling bearing having exclusively hollow ball rollers as rolling bearings, in this way a bias and a vibration damping and noise reduction can be realized. The damping properties can also be selectively influenced by the selection of fillers in the cavity of the ball roller. Suitable fillers here are in particular plastics and / or elastomers. Also, the ball roller body itself may be made of plastic.
In den Füllstoffen können erfindungsgemäß Sensormaterialien, Schmierstoffe wie Öle und Fette, und Reinigungsvliese enthalten sein, die vorzugsweise vor der Befüllung des Kugelhohlkörpers in den Hohlraum eingelegt werden. Ferner können magnetische Füllstoffe zur Reinigung und/oder als Sensor eingesetzt werden, da durch Abrieb erzeugte Partikel von den magnetischen Füllstoffen angezogen und gesammelt werden, wobei die Menge der gesammelten Partikel eine Aussage über den Verschleißzustand des Wälzlagers zulässt.In the fillers according to the invention sensor materials, lubricants such as oils and fats, and cleaning nonwovens may be included, which are preferably inserted before filling the ball hollow body in the cavity. Furthermore, magnetic fillers can be used for cleaning and / or as a sensor, since particles generated by abrasion are attracted and collected by the magnetic fillers, the quantity of collected particles permitting a statement about the wear state of the rolling bearing.
Der nachträgliche Einbau der gefüllten Kugelrollen muss keine Änderung der Tragzahl oder des Bauraums bewirken. Ggf. ist lediglich der Käfig anzupassen. Die Tragzahl und/oder die Steifigkeit des Wälzlagers kann jedoch durch die zusätzlichen gefüllten Kugelrollen gezielt erhöht werden. Ferner kann der Wirkungsgrad durch eine Minimierung des Gesamtschlupfes gesteigert werden, wenn die herkömmlichen Wälzkörper von den gefüllten Kugelrollen „mitgenommen” werden. Dies führt in der Regel auch zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung. Eine Abstützung über die gefüllten Kugelrollen weist zudem den Vorteil einer geringeren Rollreibung im Zeitpunkt des Anlaufens auf, da formbedingt eine geringere Flächenpressung besteht.Subsequent installation of the filled ball rollers does not have to change the basic load rating or the installation space. Possibly. just adjust the cage. However, the load rating and / or the stiffness of the rolling bearing can be increased specifically by the additional filled ball rollers. Furthermore, the efficiency can be increased by minimizing the total slip when the conventional rolling elements are "taken" by the filled ball rollers. This usually leads to a reduction of noise. A support on the filled ball rollers also has the advantage of a lower rolling friction at the time of startup, since due to the shape of a lower surface pressure.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Der
Wie der
Der
Das Ausführungsbeispiel der
In den Ausführungsformen nach den
In jeder der Ausführungsformen nach den
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kugelrolleball roller
- 22
- Hohlraumcavity
- 33
- Füllungfilling
- 44
- Sensorelementsensor element
- 55
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 66
- SacklochbohrungBlind hole
- 77
- Messsystemmeasuring system
- 88th
- Encoderencoder
- 99
- Seitenführungcornering
- 1010
- Anlaufscheibethrust washer
- 1111
- Außenringouter ring
- 1212
- Innenringinner ring
- 1313
- KäfigCage
- 1414
- abgeflachte Seitenflächenflattened side surfaces
- 1515
- Laufflächetread
- 1616
- Haltezapfenretaining pins
- 1717
- Nutgroove
- 1818
- Gratridge
- 1919
- Ausnehmungrecess
- 20 20
- Wälzkörperrolling elements
- 2121
- Schwammsponge
- 2222
- Dochtwick
- bk b k
-
Breite von
1 Width of1 - dk d k
-
Durchmesser der Kugelgrundform von
1 Diameter of the ball basic form of1
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102007056538 A1 [0004] DE 102007056538 A1 [0004]
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