DE102017115353A1 - Rolling bearing assembly with a potential equalization element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung (30) mit einem Wälzlager (32) und einem Potentialausgleichselement (10), wobei das Wälzlager (32) zur Lagerung einer Welle (50) mindestens einen Lageraußenring (38) und an diesem abrollende Wälzkörper (40) aufweist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Lageraußenring (38) eine kreisbogenförmige, nach radial außen offene Aufnahmenut (52) ausgebildet ist, dass das Potentialausgleichselement (10) elastisch sowie schlaufenartig ausgebildet ist, dass das Potentialausgleichselement (10) einen Elastomerabschnitt (12) und einen elektrisch leitfähigen Garnabschnitt (14) aufweist, dass der Elastomerabschnitt (12) und ein erster Bereich (54) des Garnabschnitts (14) in der Aufnahmenut (52) ortsfest aufgenommen sind, und dass ein zweiter Bereich (58) des Garnabschnitts (14) zumindest bereichsweise an der Welle (50) oder einem Lagerinnenring (36) anliegt. Durch das schlaufenartige und flexible Potentialausgleichselement (10) ist ein wartungs- sowie reibungsarmer elektrischer Potentialausgleich innerhalb der Wälzlageranordnung (30) wirksam, wodurch Beschädigungen aufgrund von induzierten Spannungen zuverlässig verhindert werden.The invention relates to a rolling bearing arrangement (30) with a roller bearing (32) and an equipotential bonding element (10), wherein the rolling bearing (32) for supporting a shaft (50) has at least one bearing outer ring (38) and rolling elements (40) rolling thereon. According to the invention it is provided that on the bearing outer ring (38) a circular arc, radially outwardly open receiving groove (52) is formed, that the equipotential bonding element (10) is elastic and loop-like that the equipotential bonding element (10) has an elastomeric portion (12). and an electrically conductive yarn portion (14) such that the elastomer portion (12) and a first portion (54) of the yarn portion (14) are fixedly received in the receiving groove (52), and a second portion (58) of the yarn portion (14 ) abuts at least partially on the shaft (50) or a bearing inner ring (36). By the loop-like and flexible equipotential bonding element (10) a maintenance and low-friction electrical equipotential bonding within the rolling bearing assembly (30) is effective, whereby damage due to induced voltages are reliably prevented.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit einem Wälzlager und einem Potentialausgleichselement, wobei das Wälzlager zur Lagerung einer Welle mindestens einen Lageraußenring und an diesem abrollende Wälzkörper aufweist.The invention relates to a rolling bearing assembly having a rolling bearing and a potential equalization element, wherein the rolling bearing for supporting a shaft has at least one bearing outer ring and rolling rolling elements on this.

Wälzlager finden auf fast allen Gebieten der Technik zur reibungs- und wartungsarmen Lagerung von Maschinenelementen verbreitet Anwendung. Durch die hohen Drehzahlen von Wälzlagern in Asynchronmaschinen können elektrische Spannungen induziert werden, welche über das Wälzlager abgeleitet werden müssen. Bei einer unkontrollierten Ableitung der elektrischen Spannung über die Lagerringe und die Wälzkörper kommt es bei abnehmender Isolationswirkung eines im Wälzlager gegebenenfalls vorhandenen Schmierstoffes in dessen Laufbahnen häufig zu unerwünschten Laufbahnbeschädigungen.Rolling bearings are widely used in almost all areas of technology for the low-friction and low-maintenance storage of machine elements. Due to the high rotational speeds of rolling bearings in asynchronous electrical voltages can be induced, which must be derived via the rolling bearing. In an uncontrolled dissipation of the electrical voltage across the bearing rings and the rolling elements it comes with decreasing insulation effect of a rolling bearing possibly present lubricant in the careers often undesirable career damage.

Zur Ableitung derartiger induzierter elektrischer Spannungen sind aus dem Stand der Technik unter anderem Lagerschutzringe bekannt. In diesem Zusammenhang sind zum Beispiel Lagerschutzringe zu nennen, welche vor einem Wälzlager montiert werden, und welche die etwaig auftretenden elektrischen Spannungen mit Hilfe von am Umfang verteilten Kohlefaserbürsten ableiten. Ein Nachteil dieser bekannten Lagerschutzringe besteht darin, dass die Kohlefaserbürsten verschmutzen können, was mit einer Reduzierung der elektrischen Ableitungsfähigkeit einhergeht. Ferner verfügen die radial aufliegenden Bürsten über keine aktive Nachstellungsfunktionalität, um deren reibungsbedingten Verschleiß selbsttätig ausgleichen zu können.For the derivation of such induced electrical voltages, among other things, bearing protection rings are known from the prior art. In this context, bearing protection rings are to be mentioned, for example, which are mounted in front of a roller bearing, and which derive the electrical voltages that may occur with the aid of circumferentially distributed carbon fiber brushes. A disadvantage of these known bearing protection rings is that the carbon fiber brushes can become dirty, which is accompanied by a reduction in the electrical discharge capability. Furthermore, the radially mounted brushes have no active adjustment functionality to compensate for their friction-related wear automatically.

Darüber hinaus sind elektrisch leitfähige Vliese bekannt, welche zum Beispiel an einem Radialwellendichtring befestigt werden können und die einen definierten Stromdurchgang durch ein damit ausgerüstetes Wälzlager ermöglichen. Von Nachteil sind in diesem Zusammenhang der erhöhte axiale Bauraumbedarf sowie die kaum gegebene Selbstjustierungsfähigkeit der leitfähigen Komponenten.In addition, electrically conductive nonwovens are known, which can be attached, for example, to a radial shaft seal and allow a defined passage of current through a so equipped rolling bearing. The disadvantage in this context is the increased axial space requirement and the hardly given Selbstjustierungsfähigkeit the conductive components.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlageranordnung mit einem wartungsarmen und zugleich räumlich kompakt bauenden Potentialausgleich vorzustellen.The invention therefore an object of the invention to present a rolling bearing assembly with a low-maintenance and at the same time spatially compact equipotential bonding.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Wälzlageranordnung erreicht, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.The solution of this problem is achieved with a roller bearing assembly having the features of claim 1. Advantageous developments are mentioned in the dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung eine Wälzlageranordnung mit einem Wälzlager und einem Potentialausgleichselement, wobei das Wälzlager zur Lagerung einer Welle mindestens einen Lageraußenring und an diesem abrollende Wälzkörper aufweist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass an dem Lageraußenring eine kreisbogenförmige, nach radial außen offene Aufnahmenut ausgebildet ist, dass das Potentialausgleichselement elastisch sowie schlaufenartig ausgebildet ist, dass das Potentialausgleichselement einen Elastomerabschnitt und einen elektrisch leitfähigen Garnabschnitt aufweist, dass der Elastomerabschnitt und ein erster Bereich des Garnabschnitts in der Aufnahmenut ortsfest aufgenommen sind, und dass ein zweiter Bereich des Garnabschnitts zumindest bereichsweise an der Welle oder an einem Lagerinnenring anliegtAccordingly, the invention relates to a rolling bearing assembly with a rolling bearing and a potential equalization element, wherein the rolling bearing for supporting a shaft has at least one bearing outer ring and rolling rolling elements on this. To achieve the object, it is provided that a circular arc-shaped, radially outwardly open receiving groove is formed on the bearing outer ring, that the equipotential bonding element is elastic and loop-like that the equipotential bonding element comprises an elastomeric section and an electrically conductive yarn section that the elastomeric section and a first Area of the yarn section are received in the receiving groove stationary, and that a second region of the yarn section rests at least partially on the shaft or on a bearing inner ring

Diese Wälzlageranordnung ermöglicht einen wirkungsvollen elektrischen Spannungsausgleich zwischen dem Lageraußenring beziehungsweise einem diesen aufnehmenden Gehäuse und einer Welle. Durch den längendehnbaren Elastomerabschnitt ist dabei stets eine hinreichend hohe mechanische Vorspannung des Potentialausgleichselements in Umfangsrichtung gewährleistet, die eine gute elektrische Kontaktierung sicherstellt. Darüber hinaus kompensiert der Elastomerabschnitt etwaigen geringfügigen Abrieb im Bereich des Garnabschnitts und/oder der Welle. Der Garnabschnitt kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen, streckgerissenen Kohlefaser-Garn oder einem bandförmigen, zum Beispiel aus elektrisch leitfähigen Kohlefasern aufgebauten Fasergelege beziehungsweise Fasersträngen oder dergleichen realisiert sein.This rolling bearing arrangement allows for effective electrical voltage compensation between the bearing outer ring or a housing receiving this and a shaft. Due to the longitudinal elastic elastomer section, a sufficiently high mechanical preload of the equipotential bonding element in the circumferential direction is always ensured, which ensures good electrical contacting. In addition, the elastomer portion compensates for any slight abrasion in the region of the yarn portion and / or the shaft. The yarn section can be realized, for example, from an electrically conductive, stretch-torn carbon fiber yarn or a band-shaped fiber structure or fiber strands constructed, for example, from electrically conductive carbon fibers or the like.

Das Potentialausgleichselement lässt sich einfach montieren und ermöglicht niedrige elektrische Durchgangswiderstände. Es tritt keine Funktionsbeeinträchtigung durch eine Ansammlung von Verschmutzungen auf und der mechanische Verschleiß ist vernachlässigbar gering. Weiterhin können aufgrund der Längenelastizität des Elastomerabschnitts des Potentialausgleichselements eine gegebenenfalls vorhandene Wellenexzentrizität und/oder ein möglicherweise vorhandenes Lagerspiel kompensiert werden. Darüber hinaus ermöglicht der längendehnbare Elastomerabschnitt die selbsttätige Nachjustierung im Fall von unter Umständen auftretenden, geringfügigen verschleißbedingten Geometrieänderungen.The equipotential bonding element is easy to install and allows low electrical contact resistance. There is no functional impairment due to an accumulation of dirt and the mechanical wear is negligible. Furthermore, due to the length elasticity of the elastomeric portion of the equipotential bonding element, any shaft eccentricity and / or a possibly existing bearing play can be compensated. In addition, the elastically stretchable elastomer section allows for automatic readjustment in the event of possibly minor, wear-related geometry changes.

Der Garnabschnitt des Potentialausgleichselements ist aufgrund der bevorzugt zum Einsatz kommenden Kohlefasern auch bei vergleichsweise hohen Temperaturen mechanisch beständig. Beschädigungen der Wälzkörperlaufbahn durch funkeninduzierte Riefen- und/oder Kraterbildung werden durch das erfindungsgemäße Potentialausgleichselement der Wälzlageranordnung zuverlässig vermieden. Darüber hinaus ist das Potentialausgleichselement praktisch gebrauchsdauerlang wartungsfrei.The yarn section of the equipotential bonding element is mechanically resistant even at comparatively high temperatures due to the carbon fibers preferably used. Damage to the rolling body raceway due to spark-induced scoring and / or cratering is reliably prevented by the equipotential bonding element of the rolling bearing arrangement according to the invention. In addition, the equipotential bonding element is practically maintenance-free for the duration of use.

Gemäß einer technisch vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elastomerabschnitt in der Aufnahmenut eine Bogenlänge zwischen 10° und 270°, vorzugsweise zwischen etwa 20° und 180°, aufweist. Infolgedessen sind eine hinreichend hohe mechanische Vorspannung des Potentialausgleichselements und zugleich ein zuverlässiger Sitz desselben in der Aufnahmenut gegeben. According to a technically advantageous embodiment, it is provided that the elastomer section in the receiving groove has an arc length between 10 ° and 270 °, preferably between about 20 ° and 180 °. As a result, a sufficiently high mechanical bias of the equipotential bonding element and at the same time a reliable seat of the same in the receiving groove are given.

Vorzugsweise weist ein elektrischer Kontaktbereich zwischen dem elektrisch leitfähigen Garnabschnitt und der Welle oder dem Innenring des Wälzlagers eine Umfassungslänge zwischen etwa 15° und 340°, vorzugsweise zwischen 45° und 90°, auf. Hierdurch ist ein zuverlässiger elektrischer Kontakt bei einer zugleich minimierten Reibung gegeben.Preferably, an electrical contact area between the electrically conductive yarn section and the shaft or the inner ring of the rolling bearing has an enclosure length between about 15 ° and 340 °, preferably between 45 ° and 90 °. As a result, a reliable electrical contact is given at the same time minimized friction.

Gemäß einer anderen günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Potentialausgleichselement reversibel trennbar ausgebildet ist. Hierzu weist es beispielsweise eine Steckverbindung auf. Hierdurch vereinfacht sich die Montage des Potentialausgleichselements in schwierigen Einbausituationen.According to another advantageous embodiment, it is provided that the equipotential bonding element is formed reversibly separable. For this purpose, it has, for example, a plug connection. This simplifies the installation of the equipotential bonding element in difficult installation situations.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser Zeichnung zeigt

  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Potentialausgleichselement,
  • 2 eine axiale Draufsicht mit einer daneben dargestellten Seitenansicht einer aus einem Wälzlager und dem Potentialausgleichselement gemäß 1 gebildeten Wälzlageranordnung zusammen mit einer zu lagernden Welle, und
  • 3 die Lageranordnung gemäß 2 mit einer exzentrisch angeordneten Welle.
For a better understanding of the invention, the description is accompanied by a drawing. In this drawing shows
  • 1 a schematic plan view of an inventive potential equalization element,
  • 2 an axial plan view with an adjacent side view of a rolling bearing and the equipotential bonding element according to FIG 1 formed rolling bearing assembly together with a shaft to be supported, and
  • 3 the bearing assembly according to 2 with an eccentrically arranged shaft.

Das in 1 dargestellte, schlaufenartige Potentialausgleichselement 10 weist hier lediglich exemplarisch eine kreisrunde Form auf. Es besteht aus einem längendehnbaren Elastomerabschnitt 12 und einen damit verbundenen, elektrisch leitfähigen Garnabschnitt 14. Der Elastomerabschnitt 12 erstreckt sich über eine Bogenlänge α zwischen 10° und 270°, sie beträgt bevorzugt jedoch zwischen 20° und 180° einschließlich der Intervallgrenzen. Sowohl der Elastomerabschnitt 12 als auch der elektrisch leitfähige Garnabschnitt 14 sind zumindest im Wesentlichen biegeschlaff.This in 1 shown, loop-like equipotential bonding element 10 Here, by way of example only, has a circular shape. It consists of a stretchable elastomer section 12 and an associated electrically conductive yarn section 14 , The elastomer section 12 extends over an arc length α between 10 ° and 270 °, but is preferably between 20 ° and 180 °, including the interval limits. Both the elastomer section 12 as well as the electrically conductive yarn section 14 are at least essentially limp.

Der elektrisch leitfähige Garnabschnitt 14 ist auf geeignete Weise in einer ersten Interfacezone 16 und einer zweiten Interfacezone 18 zur Ausbildung der schlaufenartig in sich geschlossenen Geometrie des Potentialausgleichselements 10 mit dem Elastomerabschnitt 12 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Elastomerabschnitt 12 und dem Garnabschnitt 14 im Bereich der beiden Interfacezonen 16, 18 kann beispielsweise irreversibel, wie zum Beispiel durch Verpressen, Verschweißen, Verkleben, Anvulkanisieren etc. erfolgen. Alternativ dazu kann eine irreversible Verbindung mittels mindestens einer zeichnerisch lediglich angedeuteten Steckverbindung 20 vorgesehen sein. In Abhängigkeit davon, ob die Steckverbindung 20 in dem Elastomerabschnitt 12 oder in dem elektrisch leitfähigen Garnabschnitt 14 angeordnet ist, ist die reversibel steckbare Steckverbindung 20 selbst elektrisch leitfähig oder isolierend ausgeführt.The electrically conductive yarn section 14 is suitably in a first interface zone 16 and a second interface zone 18 for the formation of the loop-like self-contained geometry of the equipotential bonding element 10 with the elastomeric section 12 connected. The connection between the elastomer section 12 and the yarn section 14 in the area of the two interface zones 16 . 18 For example, irreversible, such as by pressing, welding, gluing, scorching etc. take place. Alternatively, an irreversible connection by means of at least one graphically indicated only connector 20 be provided. Depending on whether the connector 20 in the elastomeric section 12 or in the electrically conductive yarn section 14 is arranged, is the reversible plug-in connector 20 even carried out electrically conductive or insulating.

Der elektrisch leitfähige Garnabschnitt 14 kann zum Beispiel aus Kohlefasern, Derivaten von Kohlefasern, metallischen Fasern, mit Hilfe von mittels geeigneter Füllstoffe elektrisch leitfähig gemachten Polymerfasern (Leitkunststoffe) oder dergleichen realisiert sein. Besonders vorteilhaft kann der Garnabschnitt 14 aus einem elektrisch leitfähigen, streckgerissenen Kohlefaser-Garn oder aus einem elektrisch leitfähigen, bandförmigen streckgerissenen Kohlefaser-Garn, welches beispielsweise aus mehreren axial nebeneinander verlaufenden Kohlefasersträngen gebildet ist, aufgebaut sein.The electrically conductive yarn section 14 For example, it may be made of carbon fibers, derivatives of carbon fibers, metallic fibers, by means of polymer fibers (conductive plastics) made electrically conductive by means of suitable fillers, or the like. Particularly advantageous, the yarn section 14 from an electrically conductive, stretch-broken carbon fiber yarn or from an electrically conductive, ribbon-shaped, stretched-open carbon fiber yarn, which is formed, for example, from a plurality of axially adjacent carbon fiber strands.

Bevorzugt kommt für den Garnabschnitt 14 ein streckgerissenes Kohlefaser-Garn zur Anwendung, das eine möglichst hohe Zugfestigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul aufweist. Derartige Garne erreichen zum Beispiel eine Zugfestigkeit von 4,0 GPa, einen Zug-Elastizitätsmodul von 240 GPa, eine Bruchdehnung von 1,7 % bei einem spezifischen elektrischen Widerstand von ca. 15 µΩm.Preferably comes for the yarn section 14 a stretch-broken carbon fiber yarn which has the highest possible tensile strength and a high elastic modulus. For example, such yarns achieve a tensile strength of 4.0 GPa, a tensile modulus of elasticity of 240 GPa, a breaking elongation of 1.7% with a resistivity of about 15 μΩm.

Der Elastomerabschnitt 12 kann zum Beispiel aus oder mit einem Gummimaterial beziehungsweise aus oder mit einem Silikon gebildet sein. Der Elastomerabschnitt 12 des Potentialausgleichselements 10 isoliert im Regelfall elektrisch und weist demnach eine vernachlässigbar geringe elektrische Leitfähigkeit auf.The elastomer section 12 For example, it may be formed from or with a rubber material or made from or with a silicone. The elastomer section 12 of the equipotential bonding element 10 isolated as a rule electrically and therefore has a negligible electrical conductivity.

2 zeigt eine axiale Draufsicht und eine Seitenansicht einer aus einem Wälzlager 32 und dem Potentialausgleichselement 10 gemäß 1 gebildeten Wälzlageranordnung 30 zusammen mit einer zu lagernden Welle 50. Die Wälzlageranordnung 30 umfasst ein Wälzlager 32, das hier lediglich beispielhaft ein Kugellager ist, sowie das Potentialausgleichselement 10 gemäß 1. Das Wälzlager 32 weist einen zumindest im Wesentlichen hohlzylindrischen Lagerinnenring 36 auf, der koaxial von einem ebenfalls zumindest im Wesentlichen hohlzylindrischen Lageraußenring 38 umgeben ist. Zwischen dem Lagerinnenring 36 und dem Lageraußenring 38 sind kugelförmige Wälzkörper 40 angeordnet, welche an den genannten Lagerringen 36, 38 abrollen. Das Wälzlager 32 ist rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 44 der Wälzlageranordnung 30 ausgebildet. In dem Lagerinnenring 36 ist eine mittels der Wälzlageranordnung 30 zu lagernde, zylindrische Welle 50 drehbar um die Längsmittelachse 44 aufgenommen. Abweichend von der hier dargestellten Ausführungsform des Wälzlagers 32 kann das erfindungsgemäße Potentialausgleichselement auch bei einem Wälzlager ohne einen Lagerinnenring, wie beispielsweise einer Nadelhülse oder dergleichen, zur Anwendung kommen. 2 shows an axial plan view and a side view of a rolling bearing 32 and the equipotential bonding element 10 according to 1 formed rolling bearing assembly 30 together with a shaft to be stored 50 , The rolling bearing arrangement 30 includes a rolling bearing 32 , which is merely a ball bearing here by way of example, as well as the equipotential bonding element 10 according to 1 , The rolling bearing 32 has an at least substantially hollow cylindrical bearing inner ring 36 on, which is coaxially surrounded by a likewise at least substantially hollow cylindrical bearing outer ring 38. Between the bearing inner ring 36 and the bearing outer ring 38 are spherical rolling elements 40 arranged, which on said bearing rings 36 . 38 roll. The rolling bearing 32 is rotationally symmetric to a longitudinal central axis 44 the rolling bearing assembly 30 educated. In the bearing inner ring 36 is a means the rolling bearing assembly 30 to be stored, cylindrical shaft 50 rotatable about the longitudinal central axis 44 added. Notwithstanding the embodiment of the rolling bearing shown here 32 the potential equalization element according to the invention can also be used in a roller bearing without a bearing inner ring, such as a needle sleeve or the like.

An dem Lageraußenring 38 ist zur Befestigung des Potentialausgleichselements 10 eine zumindest im Wesentlichen kreisbogenförmige Aufnahmenut 52 mit einer näherungsweise rechteckförmigen Querschnittsgeometrie ausgebildet. Die Aufnahmenut 52 ist dabei zumindest nach radial außen offen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass diese im Sinne eines stirnseitigen Absatzes eine nach radial außen und axial außen offene Geometrie aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel von 2 liegt der Elastomerabschnitt 12 des Potentialausgleichselements 10 vollständig in der Aufnahmenut 52.At the bearing outer ring 38 is for fixing the equipotential bonding element 10 an at least substantially circular arc-shaped receiving groove 52 formed with an approximately rectangular cross-sectional geometry. The receiving groove 52 is designed to be open at least radially outward. But it is also possible that this has a radially outward and axially outwardly open geometry in terms of a frontal paragraph. In the illustrated embodiment of 2 lies the elastomeric section 12 of the equipotential bonding element 10 completely in the receiving groove 52 ,

Weiterhin ist ein erster Bereich 54 des elektrisch leitfähigen Garnabschnitts 14 in der Aufnahmenut 52 des Lageraußenrings 38 vollständig aufgenommen, wobei zwischen dem ersten Bereich 54 und der Aufnahmenut 52 des Lageraußenrings 38 ein erster kreisbogenförmiger elektrischer Kontaktbereich 56 zur Schaffung einer möglichst gut elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Lageraußenring 38 und dem Garnabschnitt 14 des Potentialausgleichselements 10 entsteht. An den ersten Bereich 54 schließt sich im Gegenuhrzeigersinn ein zumindest abschnittsweise kreisbogenförmiger zweiter Bereich 58 des elektrisch leitfähigen Garnabschnitts 14 an, der außerhalb der Aufnahmenut 52 verläuft und der in einem zweiten kreisbogenförmigen elektrischen Kontaktbereich 60 an der Welle 50 anliegt, so dass zwischen dem Garnabschnitt 14 und der Welle 50 eine weitere elektrisch leitfähige Verbindung gebildet ist.Furthermore, a first area 54 of the electrically conductive yarn section 14 in the receiving groove 52 of the bearing outer ring 38 completely absorbed, being between the first area 54 and the receiving groove 52 of the bearing outer ring 38 a first circular arc-shaped electrical contact region 56 to create a very good electrically conductive connection between the bearing outer ring 38 and the yarn section 14 of the equipotential bonding element 10 arises. At the first area 54 closes counterclockwise at least partially circular arc-shaped second area 58 of the electrically conductive yarn section 14 on, outside the receiving groove 52 runs and in a second circular arc-shaped electrical contact area 60 on the shaft 50 abuts so that between the yarn section 14 and the wave 50 a further electrically conductive connection is formed.

Zwischen dem Elastomerabschnitt 12 und dem Garnabschnitt 14 des Potentialausgleichselements 10 und der Aufnahmenut 52 tritt im Allgemeinen keine Relativbewegung auf. Eine mit Reibungseffekten verbundene Relativbewegung zwischen dem Garnabschnitt 14 und der Welle 50 erfolgt lediglich im Bereich des zweiten elektrischen Kontaktbereichs 60, wenn die Welle 50 in Bezug zum stillstehenden Lageraußenring 38 rotiert oder umgekehrt, wenn sich der Lageraußenring 38 um die stillstehende Welle 50 dreht, welche dann als gehäusefeste Achse wirksam ist.Between the elastomer section 12 and the yarn section 14 of the equipotential bonding element 10 and the receiving groove 52 Generally, there is no relative movement. A relative movement between the yarn section associated with frictional effects 14 and the wave 50 takes place only in the region of the second electrical contact region 60 when the wave 50 rotated with respect to the stationary bearing outer ring 38 or vice versa, when the bearing outer ring 38 around the stationary wave 50 rotates, which is then effective as a housing-fixed axis.

Die Umfassungslänge β des zweiten elektrischen Kontaktbereichs 60 kann hierbei in Abhängigkeit von den geometrischen Verhältnissen des Lagerinnenrings 36, des Lageraußenrings 38 sowie der Welle 50 in einem Bereich zwischen 15° und 340° liegen, er beträgt bevorzugt jedoch etwa 45° bis 90° unter jeweiliger Einbeziehung der Intervallgrenzen, um Reibungseffekte zwischen der Welle 50 und dem Garnabschnitt 14 bei zugleich möglichst niedrigen elektrischen Übergangswiderständen klein zu halten. Gegebenenfalls kann der Garnabschnitt 14 des Potentialausgleichselements 10 die Welle 50 auch einmal vollständig oder mehrmals vollständig umschlingen. Alternativ dazu kann der zweite Bereich 58 des Garnabschnitts 14 um den entsprechend axial verlängerten Lagerinnenring 36 des Wälzlagers 32 geführt sein.The enclosure length β of the second electrical contact region 60 can in this case depending on the geometric conditions of the bearing inner ring 36 , the bearing outer ring 38 as well as the wave 50 be in a range between 15 ° and 340 °, but it is preferably about 45 ° to 90 ° with respective inclusion of the interval limits, to frictional effects between the shaft 50 and the yarn section 14 to keep small at the same time as low as possible electrical contact resistance. Optionally, the yarn section 14 of the equipotential bonding element 10 the wave 50 even completely or once completely wrap around. Alternatively, the second area 58 of the yarn section 14 around the corresponding axially extended bearing inner ring 36 of the rolling bearing 32 be guided.

An den zweiten, zumindest abschnittsweise kreisbogenförmigen Bereich 58 schließt sich im Gegenuhrzeigersinn ein dritter Bereich 62 des Garnabschnitts 14 an, der vollständig in der Aufnahmenut 52 des Lageraußenrings 38 verläuft, und der einen dritten kreisbogenförmigen elektrischen Kontaktbereich 64 zur Schaffung einer weiteren elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Lageraußenring 38 und dem Garnabschnitt 14 des Potentialausgleichselements 10 schafft.At the second, at least partially circular arc-shaped area 58 closes counterclockwise a third area 62 of the yarn section 14 which is completely in the receiving groove 52 the bearing outer ring 38 extends, and the third circular arc-shaped electrical contact area 64 to provide a further electrically conductive connection between the bearing outer ring 38 and the yarn section 14 of the equipotential bonding element 10 creates.

Der längendehnbare Elastomerabschnitt 12 garantiert hierbei eine umfangsseitige mechanische Zugspannung, die eine zuverlässige Verbindung in den genannten elektrischen Kontaktbereichen 56, 60, 64 sicherstellt. Darüber hinaus kompensiert der Elastomerabschnitt 12 selbsttätig einen etwaigen Verschleiß beziehungsweise Abrieb im Bereich des elektrisch leitfähigen Garnabschnitts 14 und/oder der Welle 50.The elastically stretchable elastomer section 12 in this case guarantees a circumferential mechanical tensile stress, which is a reliable connection in the mentioned electrical contact areas 56 . 60 . 64 ensures. In addition, the elastomer section compensates 12 automatically any wear or abrasion in the region of the electrically conductive Garnabschnitts 14 and / or the wave 50 ,

Mit Hilfe des Potentialausgleichselements 10 wird eine niederohmige beziehungsweise gut leitfähige elektrische Verbindung zwischen der rotierend in der Wälzlageranordnung 30 aufgenommenen Welle 50 und dem in einem Maschinenbauteil 70 eingesetzten Lageraußenring 38 des Wälzlagers 32 bereitgestellt. Bei dem Maschinenbauteil 70 kann es sich zum Beispiel um ein Lagerschild einer nicht dargestellten Elektromaschine oder dergleichen handeln. Etwaig in die Welle 50 induzierte elektrische Spannungen werden somit zuverlässig über das Potentialausgleichselement 10 auf den Lageraußenring 38 beziehungsweise in das geerdete Maschinenbauteil 70 abgeleitet, so dass Beschädigungen, insbesondere eine Riefen- und/oder Kraterbildung im Bereich der Laufbahnen der Lagerringe des Wälzlagers 32 aufgrund von induzierten Spannungen zuverlässig vermieden wird.With the help of the equipotential bonding element 10 is a low-resistance or good conductive electrical connection between the rotating in the rolling bearing assembly 30 recorded wave 50 and in a machine component 70 used bearing outer ring 38 of the rolling bearing 32 provided. In the machine component 70 it may be, for example, a bearing plate of an electric machine, not shown, or the like. Maybe in the wave 50 induced electrical voltages are thus reliable over the equipotential bonding element 10 on the bearing outer ring 38 or in the grounded machine component 70 derived, so that damage, especially a scoring and / or cratering in the region of the raceways of the bearing rings of the bearing 32 due to induced voltages is reliably avoided.

3 zeigt die Wälzlageranordnung gemäß 2 mit einer hier exzentrisch angeordneten Welle 50. Der Elastomerabschnitt 12 des Potentialausgleichselements 10 verläuft vollständig in der Aufnahmenut 52 des Lageraußenrings 38 des Wälzlagers 32, das hier der besseren zeichnerischen Übersicht halber mit nur einem Wälzkörper 40 dargestellt ist. Die drei Bereiche 54, 58, 62 des elektrisch leitfähigen Garnabschnitts 14 bilden wiederum die drei jeweils zumindest im Wesentlichen kreisbogenförmigen elektrischen Kontaktbereiche 56, 60, 64 aus. Hierdurch ist ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Lageraußenring 38 und der Welle 50 gegeben. Der zweite Bereich 58 des Garnabschnitts 14 weist hierbei einen mittigen Kreisbogenabschnitt 80 sowie einen ersten Geradenabschnitt 82 sowie einen zweiten Geradenabschnitt 84 auf, die beidseitig an den mittigen Kreisbogenabschnitt 80 anschließen. 3 shows the rolling bearing assembly according to 2 with a shaft arranged eccentrically here 50 , The elastomer section 12 of the equipotential bonding element 10 runs completely in the receiving groove 52 of the bearing outer ring 38 of the rolling bearing 32 , here for the sake of better graphical clarity with only one rolling element 40 is shown. The three areas 54 . 58 . 62 of the electrically conductive yarn section 14 in turn form the three each at least substantially circular arc-shaped electrical contact areas 56 . 60 . 64 out. As a result, a reliable electrical contact between the bearing outer ring 38 and the shaft 50 given. The second area 58 of the yarn section 14 here has a central circular arc section 80 and a first straight line section 82 and a second straight line section 84 on, on both sides of the central circular arc section 80 connect.

Im Unterschied zur Darstellung gemäß 2 ist die Längsmittelachse 86 der Wälzlageranordnung 30 hier, wie mit dem Pfeil 88 angedeutet, außermittig beziehungsweise exzentrisch zu der ursprünglichen Längsmittelachse 44 der Wälzlageranordnung 30 positioniert. Aufgrund des längendehnbaren Elastomerabschnitts 12 des Potentialausgleichselements 10 ist hierbei unbeschadet der Exzentrizität der Welle 50 mittels des Potentialausgleichselements 10 eine gleichbleibend niederohmige elektrische Verbindung zwischen der Welle 50 und dem Lageraußenring 38 mit der daran ausgebildeten Aufnahmenut 52 des Wälzlagers 32 sichergestellt.In contrast to the representation according to 2 is the longitudinal center axis 86 the rolling bearing assembly 30 here, as with the arrow 88 indicated, off-center or eccentric to the original longitudinal central axis 44 the rolling bearing assembly 30 positioned. Due to the stretchable elastomer section 12 of the equipotential bonding element 10 This is without prejudice to the eccentricity of the shaft 50 by means of the equipotential bonding element 10 a consistently low-resistance electrical connection between the shaft 50 and the bearing outer ring 38 with the receiving groove formed thereon 52 of the rolling bearing 32 ensured.

Mithilfe des Potentialausgleichselements 10 ist innerhalb der Wälzlageranordnung 30 stets eine reibungsarme sowie praktisch wartungsfreie und zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der im Regelfall zusammen mit dem Lagerinnenring 36 rotierenden Welle 50 und dem dann in Bezug zu diesen Komponenten stillstehenden und in dem Maschinenbauteil 70 aufgenommenen Lageraußenring 38 des Wälzlagers 32 der Wälzlageranordnung 30 gegeben.Using the equipotential bonding element 10 is inside the rolling bearing assembly 30 always a low-friction and virtually maintenance-free and reliable electrical connection between the usually together with the bearing inner ring 36 rotating shaft 50 and then in relation to these components stationary and in the machine component 70 recorded bearing outer ring 38 of the bearing 32 the rolling bearing assembly 30 given.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
PotentialausgleichselementPotential compensation element
1212
Elastomerabschnittelastomer section
1414
Elektrisch leitfähiger GarnabschnittElectrically conductive yarn section
1616
Erste InterfacezoneFirst interface zone
1818
Zweite InterfacezoneSecond interface zone
2020
Steckverbindungconnector
3030
Wälzlageranordnungroller bearing assembly
3232
Wälzlagerroller bearing
3636
LagerinnenringBearing inner ring
3838
LageraußenringBearing outer ring
4040
Wälzkörperrolling elements
4444
LängsmittelachseLongitudinal central axis
5050
Wellewave
5252
Aufnahmenutreceiving groove
5454
Erster Bereich des GarnabschnittsFirst area of the yarn section
5656
Erster elektrischer KontaktbereichFirst electrical contact area
5858
Zweiter Bereich des GarnabschnittsSecond area of the yarn section
6060
Zweiter elektrischer KontaktbereichSecond electrical contact area
6262
Dritter Bereich des GarnabschnittsThird area of the yarn section
6464
Dritter elektrischer KontaktbereichThird electrical contact area
7070
Maschinenbauteilmachine part
8080
KreisbogenabschnittArc section
8282
Erster GeradenabschnittFirst straight section
8484
Zweiter GeradenabschnittSecond straight section
8686
LängsmittelachseLongitudinal central axis
8888
Pfeilarrow
αα
Bogenlängearc length
ββ
UmfassungslängeUmfassungslänge

Claims (4)

Wälzlageranordnung (30) mit einem Wälzlager (32) und einem Potentialausgleichselement (10), wobei das Wälzlager (32) zur Lagerung einer Welle (50) mindestens einen Lageraußenring (38) und an diesem abrollende Wälzkörper (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lageraußenring (38) eine kreisbogenförmige, nach radial außen offene Aufnahmenut (52) ausgebildet ist, dass das Potentialausgleichselement (10) elastisch sowie schlaufenartig ausgebildet ist, dass das Potentialausgleichselement (10) einen Elastomerabschnitt (12) und einen elektrisch leitfähigen Garnabschnitt (14) aufweist, dass der Elastomerabschnitt (12) und ein erster Bereich (54) des Garnabschnitts (14) in der Aufnahmenut (52) ortsfest aufgenommen sind, und dass ein zweiter Bereich (58) des Garnabschnitts (14) zumindest bereichsweise an der Welle (50) oder einem Lagerinnenring (36) anliegt.Rolling bearing assembly (30) with a roller bearing (32) and an equipotential bonding element (10), wherein the rolling bearing (32) for supporting a shaft (50) at least one bearing outer ring (38) and on this rolling rolling elements (40), characterized in that on the bearing outer ring (38) a circular arc-shaped, radially outwardly open receiving groove (52) is formed, that the equipotential bonding element (10) is elastic and loop-like, that the equipotential bonding element (10) has an elastomeric portion (12) and an electrically conductive yarn portion (14 ), that the elastomer portion (12) and a first portion (54) of the yarn portion (14) are received in the receiving groove (52) stationary, and that a second portion (58) of the yarn portion (14) at least partially on the shaft ( 50) or a bearing inner ring (36). Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Elastomerabschnitt (12) in der Aufnahmenut (52) über eine Bogenlänge (a) zwischen 10° und 270° oder zwischen 20° und 180° erstreckt.Rolling arrangement after Claim 1 , characterized in that the elastomeric portion (12) extends in the receiving groove (52) over an arc length (a) between 10 ° and 270 ° or between 20 ° and 180 °. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein elektrischer Kontaktbereich (60), in dem der elektrisch leitfähige Garnabschnitt (14) an der Welle (50) oder an dem Lagerinnenring (36) anliegt, über eine Umfassungslänge (β) zwischen etwa 15° und 340° oder zwischen 45° und 90° erstreckt.Rolling arrangement after Claim 1 or 2 , characterized in that an electrical contact region (60), in which the electrically conductive yarn portion (14) on the shaft (50) or on the bearing inner ring (36) is applied over an enclosure length (β) between about 15 ° and 340 ° or extending between 45 ° and 90 °. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Potentialausgleichselement (10) eine Steckverbindung (20) aufweist, mittels welcher das Potentialausgleichselement (10) reversibel auftrennbar ist.Rolling bearing assembly according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the equipotential bonding element (10) has a plug connection (20) by means of which the equipotential bonding element (10) is reversibly separable.
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