WO2008028467A1 - Bearing arrangement having an integrated oscillation drive - Google Patents

Bearing arrangement having an integrated oscillation drive Download PDF

Info

Publication number
WO2008028467A1
WO2008028467A1 PCT/DE2007/001562 DE2007001562W WO2008028467A1 WO 2008028467 A1 WO2008028467 A1 WO 2008028467A1 DE 2007001562 W DE2007001562 W DE 2007001562W WO 2008028467 A1 WO2008028467 A1 WO 2008028467A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
storage arrangement
arrangement according
ring
friction element
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001562
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rupert Stitzinger
Original Assignee
Schaeffler 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 Kg filed Critical Schaeffler Kg
Publication of WO2008028467A1 publication Critical patent/WO2008028467A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • 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
    • F16C25/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • 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
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
    • 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
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • 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
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/01Parts of vehicles in general
    • F16C2326/06Drive shafts

Definitions

  • the invention relates to a storage arrangement for supporting rotating machine elements comprising a vibration drive.
  • Vibration drives which are also referred to as traveling wave drives and are often designed as ultrasonic drives, are increasingly being used as actuators, for example in precision mechanics and in motor vehicle technology. They are characterized by a high power density, by a simple mechanical structure and by a positioning accuracy in the nanometer range.
  • a drive device with an oscillator in which the transmission of the torque takes place over a plurality of spring-mounted components.
  • a preferred embodiment of this device comprises a rotor which is rotatably mounted in ball bearings. An end face of the rotor is integrally formed with vibrating pieces and is operatively connected to a vibrating plate.
  • the ball bearings are loaded in particular in the axial direction, since the vibrating disk exerts forces in the axial direction on the rotor. Therefore, the running surfaces of the ball bearings have a special shape for receiving the axially acting forces.
  • the ball bearings are located near the vibrating end face of the rotor. This ensures that the lateral forces occurring at the end face can not exert a high tilting torque on the ball bearings.
  • a disadvantage of this solution is the large space required for the ultrasonic oscillator. In addition, this solution can be realized only at one axial end of a rotating machine element, whereby the applicability is significantly limited.
  • the motor comprises a rotor which is rotatably mounted on a carrier with a ball bearing. On the carrier is still the
  • Supported pressure-regulating spring acts on the inner ring of the ball bearing and generates in this way a contact pressure between the
  • Rotor and the vibrating element also has the disadvantage of being able to be realized only at one axial end of a rotating machine element, since the carrier is arranged in the axis of rotation of the motor.
  • Another disadvantage is the space required for the vibrating element in the peripheral area of the ball bearing.
  • An object of the present invention is thus to minimize the storage and drive required for a rotating machine element bearings and drives in terms of their space requirements and to provide a drive for rotating machine elements available, which need not be arranged at one axial end of the rotating machine element , This object is achieved by a storage arrangement according to the appended claim 1.
  • a storage arrangement comprises a first and a second bearing ring which are arranged rotatable relative to one another. Furthermore, the storage arrangement comprises a required for the drive vibrating element and an associated friction element. The oscillating member and the friction member are disposed within an annular cavity formed between the inner and outer peripheries of the bearing assembly formed by the bearing rings. The vibrating element for generating vibrations is rotatably connected to the first bearing ring and is in operative contact with the friction element, which is non-rotatably connected to the second bearing ring.
  • the oscillating element If the oscillating element is caused to oscillate, wherein the surface of the oscillating element carries out elliptical movements, it will supply a thrusting force to the friction element, which due to its bearing rotatable via the second bearing ring experiences a torque and drives a machine element accommodated in the second bearing ring for rotation.
  • a complete oscillation drive is formed within the storage arrangement according to the invention.
  • a particular advantage of the storage arrangement according to the invention is that it simultaneously forms a means for storage and a means for driving a rotatable machine element. Due to this double function, the space requirement for these funds is significantly reduced.
  • the drive forms a compact assembly and can replace an existing bearing of a machine.
  • the vibration drive allows a high speed with a moderate torque. Furthermore, the vibration drive allows a backlash-free actuator that allows very fast and very accurate adjustments.
  • Another advantage of the storage arrangement according to the invention is that it can act as a controllable brake at the same time by the vibrating element is excited to a corresponding deformation or corresponding vibrations. But the braking force and the driving force can also be completely withdrawn, so that the bearing assembly can rotate freely.
  • a spring element is arranged between the oscillating element and the first bearing ring, which presses the oscillating element against the friction element.
  • a secure and reliable operative connection between the vibrating element and the friction element is ensured.
  • the spring element generates a holding torque, so that rotation of the bearing assembly is prevented in the drive-less state.
  • the spring element may be formed for example by a corrugated spring, by a plate spring or by a plurality of small helical compression springs.
  • the spring element can also be designed in one piece with the first bearing ring and / or the oscillating element.
  • the vibrating element is preferably formed by a piezoelectric element for generating ultrasound.
  • a piezoelectric element for generating ultrasound.
  • Such piezoelectric elements are established for use in ultrasonic drives and optimized in terms of their material.
  • suitable electronic control units are available with which the vibration behavior to achieve different speeds of the drive can be controlled.
  • the friction element is preferably annular, so that it extends over the entire outer or inner circumference of the second bearing ring. This ensures a very uniform rotation drive.
  • the first bearing ring is formed by a bearing outer ring
  • the second bearing ring is formed by a bearing inner ring.
  • the machine element to be stored and driven is received by the bearing inner ring and rotates, for example, in a machine frame in which the bearing outer ring is fastened.
  • the bearing assembly is designed as a rolling bearing with rotating rolling elements.
  • rolling bearings are suitable, which can absorb the axially acting forces without play. This is for example given in four-point ball bearings and tapered roller bearings with strained tapered rollers.
  • a storage arrangement is characterized in that the elements forming the vibration drive are arranged in the annular cavity.
  • This cavity can be created in different ways.
  • the annular cavity is formed within a spacer sleeve which is fixed to an end face of a bearing outer ring.
  • the spacer sleeve preferably has the same outside diameter as the bearing outer ring and thus forms an axial extension of a conventional bearing. Since the spacer sleeve has a thinner wall than a typical bearing outer ring, a sufficiently large cavity is formed.
  • the spacer sleeve simultaneously provides protection of the cavity, in particular during installation of the storage arrangement, but also against radially acting on the bearing assembly forces and foreign bodies.
  • the bearing inner ring also extends in this embodiment over the axial length of the spacer sleeve, so that there the friction element can be attached as a rotor.
  • the end face of the bearing outer ring, to which the spacer sleeve is attached, provides sufficient surface for the rotationally fixed arrangement of the vibrating element and the spring element.
  • the annular cavity can also by circulating Recesses may be formed on the bearing inner ring or on the bearing outer ring.
  • the cavity can also be formed by the cavity present next to the rolling elements.
  • the cavity does not necessarily have to be spatially limited by a spacer sleeve or similar elements.
  • the elements forming the vibration drive can also be attached laterally to an end face of an existing bearing, without these elements being enclosed by boundaries on all sides of the cavity.
  • the annular cavity does not extend beyond the area between the inner and outer circumference of the bearing arrangement, so that the bearing arrangement can be used like a typical bearing in machines, vehicles, etc.
  • an annular oscillating element and an annular friction element are in operative contact in an annular area.
  • This circular contact surface of the vibrating element and the friction element is preferably inclined relative to the axis of the bearing arrangement, for example at an angle of 45 °.
  • the available volume in the cavity can be effectively used to form the largest possible contact surface.
  • a large contact surface ensures the transmission of high torques.
  • the contact surface can also be aligned parallel or perpendicular to the axis of the bearing arrangement.
  • the contact surface of the friction element has a large coefficient of friction. This can be achieved for example by a suitable coating or by a surface treatment of the friction element.
  • the oscillating element may also be designed so that it extends over a plurality of spaced-apart sections or even only over a small portion of the friction element and is in operative contact therewith.
  • the oscillating element may be annular, while the friction element extends only over portions of this ring. Insofar as the actuator should not allow complete rotation, the oscillating element and the friction element need not have a complete ring shape.
  • the sole Fig. 1 shows a sectional view of a detail of a preferred embodiment of a storage arrangement according to the invention.
  • the storage arrangement comprises a bearing outer ring 01 and a bearing inner ring 02 which are rotatable relative to each other. Between the bearing outer ring 01 and the bearing inner ring 02 balls 03 are arranged as rolling elements.
  • the bearing arrangement forms a so-called four-point ball bearing, in which the balls are guided between each two circumferential flanks in the running surfaces of the bearing rings. Such a four-point ball bearing has only a slight axial play.
  • the bearing inner ring 02 serves to receive a rotatable and driven machine element, such as a shaft.
  • the storage arrangement is intended for mounting in a machine or a vehicle. For this purpose, the bearing outer ring 01 is attached to the machine or to the vehicle.
  • the bearing outer ring 01 is extended at one of its two end faces by a spacer sleeve 04 in the axial direction.
  • bearing outer ring and spacer sleeve could also be made in one piece.
  • the outer diameter of the spacer sleeve 04 is similar to the outer diameter of the bearing outer ring 01. Consequently, the Lagerungsan- order is carried out in terms of their outer boundary as a conventional bearing, which is extended only in its axial extent.
  • Such a bearing assembly can replace an existing bearing in many applications.
  • the bearing inner ring 02 extends axially over the entire length, which is formed by the bearing outer ring 01 and the spacer sleeve 04 extending it. Between the spacer sleeve 04 and the bearing inner ring 02 thus results in an annular cavity 06 in the form of a hollow cylinder.
  • the radially outer boundary of the cavity 06 is formed by the inside of the spacer sleeve 04.
  • the radially inner boundary of the cavity 06 is formed by the bearing inner ring 02, which is extended in the axial section of the spacer sleeve 04 compared to conventional bearings.
  • a seal 07 is arranged between the cavity 06 and the region of the storage arrangement in which the balls rotate 03.
  • the seal 07 ensures that a lubricant for lubricating the balls 03 can not get into the annular cavity 06.
  • the seal is designed in the form of a sealing ring, in which a sealing lip bears against the rotating bearing inner ring. At the outer end face of the cavity 06 this is not closed.
  • An open design of this type is suitable for storage arrangements in which it is ensured by their intended use that no foreign bodies, such as lubricants or chips can get into the cavity 06. If this is not ensured, the storage arrangement is to be designed so that the annular cavity is completely closed.
  • the design of the cavity is adapted to the intended use of the storage arrangement. In particular, their arrangement in the machine is taken into account.
  • an annular friction element 08 is attached on the bearing inner ring 02.
  • the friction element 08 is arranged within the cavity 06 and rotates together with the bearing inner ring 02.
  • the friction action required for the function has the friction element 08 only within a contact surface 09.
  • the friction element 08 is made of steel or another material that is suitable to be able to absorb the torques occurring, wherein the contact surface 09 should have a high coefficient of friction, for example by a coating.
  • an annular oscillating element 11 in the form of a piezoelectric element is arranged, which forms the stator of the oscillating drive.
  • the oscillating element 11 is non-rotatably connected to the bearing outer ring 01 in that guide lugs (not shown) of the oscillating element 11 are guided in guide recesses of the spacer sleeve 04 and thus prevent rotation of the oscillating element 11 relative to the bearing outer ring 01.
  • annular spring 12 or a comparable spring element is arranged whose spring force presses the oscillating element 11 in the direction of the friction element 08 and thus ensures the effective contact between the friction element 08 and the oscillating element 11 in the contact surface 09 .
  • the annular wave spring 12 may also be connected to the oscillating element 11 and the bearing outer ring 01 so that in this way the rotationally fixed arrangement of the vibrating element 11 is ensured with respect to the bearing outer ring 01.
  • the piezoelectric vibrating element 11 is electrically connected to an electronic driving unit (not shown).
  • the drive unit can be attached directly to the storage arrangement or at a suitable position on the machine or on the vehicle.
  • the drive unit comprises power electronic circuits, with which the piezoelectric vibrating element 11 can be set in Uitraschallschwingungen. In this case, the amplitude and the frequency of the drive voltage can be changed, wherein the piezoelectric vibrating element 11 is preferably operated in its resonant frequency.
  • the electrical connection lines (not shown) are guided through an opening in the spacer sleeve 04 to the piezoelectric oscillating element 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

The invention relates to a bearing arrangement for mounting rotating machine elements, which bearing arrangement comprises an oscillation drive. A bearing arrangement according to the invention comprises a first and a second bearing ring which are arranged such that they can rotate with respect to one another. Furthermore, the bearing arrangement comprises an oscillation element which is required for the drive and a friction element which is associated with the former. The oscillation element and the friction element are arranged within an annular hollow space which is formed between the bearing rings. The oscillation element for generating oscillations is connected fixedly in terms of rotation to the first bearing ring and is operatively connected to the friction element which is connected fixedly in terms of rotation to the second bearing ring. If the oscillation element is made to oscillate, wherein the surface of the oscillation element performs, for example, elliptical movements, it exerts an advancing force on the friction element which experiences a torque on account of its rotatable mounting via the second bearing ring and rotationally drives a machine element which is received in the second bearing ring. A complete oscillation drive is therefore formed within the bearing arrangement.

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
Lagerungsanordnung mit integriertem SchwingungsantriebStorage arrangement with integrated vibration drive
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung zur Lagerung rotierender Maschinenelemente, die einen Schwingungsantrieb umfasst.The invention relates to a storage arrangement for supporting rotating machine elements comprising a vibration drive.
Schwingungsantriebe, welche auch als Wanderwellenantriebe bezeichnet werden und oft als Ultraschallantriebe ausgeführt sind, finden zunehmend Verwendung als Stellantriebe beispielsweise in der Feinmechanik und in der Kfz-Technik. Sie zeichnen sich durch eine hohe Kraftdichte, durch einen einfachen mechanischen Aufbau und durch eine Positioniergenauigkeit im Nanometer-Bereich aus.Vibration drives, which are also referred to as traveling wave drives and are often designed as ultrasonic drives, are increasingly being used as actuators, for example in precision mechanics and in motor vehicle technology. They are characterized by a high power density, by a simple mechanical structure and by a positioning accuracy in the nanometer range.
Aus der DE 30 10 252 C2 ist eine Antriebsvorrichtung mit einem Oszillator bekannt, bei welcher die Übertragung des Momentes über einer Vielzahl federnd gelagerter Bauteile erfolgt. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung umfasst einen Rotor, welcher in Kugellagern drehbeweglich angeordnet ist. Eine Stirnfläche des Rotors ist mit Vibrationsstücken einstückig zusammengeformt und geht eine Wirkverbindung mit einer Vibrationsschei-From DE 30 10 252 C2 a drive device with an oscillator is known, in which the transmission of the torque takes place over a plurality of spring-mounted components. A preferred embodiment of this device comprises a rotor which is rotatably mounted in ball bearings. An end face of the rotor is integrally formed with vibrating pieces and is operatively connected to a vibrating plate.
Figure imgf000003_0001
be eines axial angeordneten Ultraschalloszillators ein. Die Kugellager werden insbesondere in axialer Richtung belastet, da die Vibrationsscheibe Kräfte in axialer Richtung auf den Rotor ausübt. Daher weisen die Laufflächen der Kugellager eine besondere Formung zur Aufnahme der axial wir- kenden Kräfte auf. Die Kugellager sind unweit der mit Vibrationsstücken versehenen Stirnfläche des Rotors angeordnet. Hierdurch ist gewährleistet, dass die an der Stirnfläche auftretenden seitlichen Kräfte kein hohes Kippdrehmoment auf die Kugellager ausüben können. Nachteilig an dieser Lösung ist der große Raumbedarf für den Ultraschalloszillator. Zudem kann diese Lösung nur an einem axialen Ende eines rotierenden Maschinenelementes realisiert werden, wodurch die Anwendbarkeit deutlich eingeschränkt ist.
Figure imgf000003_0001
be an axially arranged ultrasonic oscillator. The ball bearings are loaded in particular in the axial direction, since the vibrating disk exerts forces in the axial direction on the rotor. Therefore, the running surfaces of the ball bearings have a special shape for receiving the axially acting forces. The ball bearings are located near the vibrating end face of the rotor. This ensures that the lateral forces occurring at the end face can not exert a high tilting torque on the ball bearings. A disadvantage of this solution is the large space required for the ultrasonic oscillator. In addition, this solution can be realized only at one axial end of a rotating machine element, whereby the applicability is significantly limited.
Aus der DE 690 26 650 T2 ist ein Ultraschallmotor zum Drehen eines Rotors bekannt, bei welchem eine in einem Schwingelement erzeugte schwingendeFrom DE 690 26 650 T2 an ultrasonic motor for rotating a rotor is known, in which a vibration generated in a vibrating element
Welle genutzt wird. Der Motor umfasst einen Rotor, der mit einem Kugellager drehbar auf einem Träger angeordnet ist. An dem Träger ist weiterhin dasWave is used. The motor comprises a rotor which is rotatably mounted on a carrier with a ball bearing. On the carrier is still the
Schwingelement befestigt, welches auf den Rotor seitlich einwirkt. Eine vomAttached vibrating element, which acts laterally on the rotor. One of the
Träger gehaltene druckregulierende Feder wirkt auf den Innenring des Ku- gellagers ein und erzeugt auf diese Weise einen Kontaktdruck zwischen demSupported pressure-regulating spring acts on the inner ring of the ball bearing and generates in this way a contact pressure between the
Rotor und dem Schwingelement. Auch diese Lösung weist den Nachteil auf, nur an einem axialen Ende eines rotierenden Maschinenelementes realisiert werden zu können, da der Träger in der Drehachse des Motors angeordnet ist. Nachteilig ist ebenfalls der Raumbedarf für das Schwingelement im Um- fangsbereich des Kugellagers.Rotor and the vibrating element. This solution also has the disadvantage of being able to be realized only at one axial end of a rotating machine element, since the carrier is arranged in the axis of rotation of the motor. Another disadvantage is the space required for the vibrating element in the peripheral area of the ball bearing.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die zur Lagerung und zum Antrieb eines rotierenden Maschinenelementes notwendigen Lagerungen und Antriebe hinsichtlich ihres Raumbedarfes zu minimieren und einen Antrieb für rotierende Maschinenelemente zur Verfügung zu stellen, welcher nicht an einem axialen Ende des rotierenden Maschinenelementes angeordnet werden muss. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lagerungsanordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1.An object of the present invention is thus to minimize the storage and drive required for a rotating machine element bearings and drives in terms of their space requirements and to provide a drive for rotating machine elements available, which need not be arranged at one axial end of the rotating machine element , This object is achieved by a storage arrangement according to the appended claim 1.
Eine erfindungsgemäße Lagerungsanordnung umfasst eine ersten und ei- nem zweiten Lagerring, welche rotierbar zueinander angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Lagerungsanordnung ein für den Antrieb erforderliches Schwingelement und ein dazu gehöriges Reibelement. Das Schwingelement und das Reibelement sind innerhalb eines ringförmigen Hohlraumes angeordnet, welcher zwischen dem durch die Lagerringe gebildeten inneren und äußeren Umfang der Lagerungsanordnung ausgebildet ist. Das Schwingelement zur Erzeugung von Schwingungen ist drehfest mit dem ersten Lagerring verbunden und steht in Wirkkontakt mit dem Reibelement, welches drehfest mit dem zweiten Lagerring verbunden ist. Wird das Schwingelement zum Schwingen gebracht, wobei die Oberfläche des Schwingelementes bei- spielsweise elliptische Bewegungen ausführt, leistet es eine Vorschubkraft auf das Reibelement, welches aufgrund seiner über den zweiten Lagerring rotierbaren Lagerung ein Drehmoment erfährt und ein im zweiten Lagerring aufgenommenes Maschinenelement zur Rotation antreibt. Es ist somit ein vollständiger Schwingungsantrieb innerhalb der erfindungsgemäßen Lage- rungsanordnung ausgebildet.A storage arrangement according to the invention comprises a first and a second bearing ring which are arranged rotatable relative to one another. Furthermore, the storage arrangement comprises a required for the drive vibrating element and an associated friction element. The oscillating member and the friction member are disposed within an annular cavity formed between the inner and outer peripheries of the bearing assembly formed by the bearing rings. The vibrating element for generating vibrations is rotatably connected to the first bearing ring and is in operative contact with the friction element, which is non-rotatably connected to the second bearing ring. If the oscillating element is caused to oscillate, wherein the surface of the oscillating element carries out elliptical movements, it will supply a thrusting force to the friction element, which due to its bearing rotatable via the second bearing ring experiences a torque and drives a machine element accommodated in the second bearing ring for rotation. Thus, a complete oscillation drive is formed within the storage arrangement according to the invention.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung besteht darin, dass sie gleichzeitig ein Mittel zur Lagerung und ein Mittel zum Antrieb eines rotierbaren Maschinenelementes bildet. Aufgrund dieser Dop- pelfunktion wird der Raumbedarf für diese Mittel deutlich gesenkt. Der Antrieb bildet eine kompakte Baugruppe und kann ein bereits existierendes Lager einer Maschine ersetzen. Der Schwingungsantrieb ermöglicht eine hohe Drehzahl bei einem moderaten Drehmoment. Weiterhin ermöglicht der Schwingungsantrieb einen spielfreien Stellantrieb, der sehr schnelle und sehr genaue Verstellungen erlaubt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung besteht darin, dass sie gleichzeitig als kontrollierbare Bremse fungieren kann, indem das Schwingelement zu einer entsprechenden Verformung oder entsprechenden Schwingungen angeregt wird. Die Bremskraft und die Antriebskraft können aber auch vollständig zurückgenommen werden, sodass die Lagerungsanordnung frei rotieren kann.A particular advantage of the storage arrangement according to the invention is that it simultaneously forms a means for storage and a means for driving a rotatable machine element. Due to this double function, the space requirement for these funds is significantly reduced. The drive forms a compact assembly and can replace an existing bearing of a machine. The vibration drive allows a high speed with a moderate torque. Furthermore, the vibration drive allows a backlash-free actuator that allows very fast and very accurate adjustments. Another advantage of the storage arrangement according to the invention is that it can act as a controllable brake at the same time by the vibrating element is excited to a corresponding deformation or corresponding vibrations. But the braking force and the driving force can also be completely withdrawn, so that the bearing assembly can rotate freely.
Bevorzugt ist zwischen dem Schwingelement und dem ersten Lagerring ein Federelement angeordnet, welches das Schwingelement an das Reibele- ment presst. Hierdurch ist eine sichere und belastbare Wirkverbindung zwischen dem Schwingelement und dem Reibelement gewährleistet. Weiterhin erzeugt das Federelement ein Haltemoment, sodass eine Rotation der Lagerungsanordnung im antriebslosen Zustand verhindert wird. Das Federelement kann beispielsweise durch eine Ringwellfeder, durch eine Tellerfeder oder auch durch mehrere kleine Schraubendruckfedern gebildet sein. Das Federelement kann auch einstückig mit dem ersten Lagerring und/oder dem Schwingelement ausgeführt sein.Preferably, a spring element is arranged between the oscillating element and the first bearing ring, which presses the oscillating element against the friction element. As a result, a secure and reliable operative connection between the vibrating element and the friction element is ensured. Furthermore, the spring element generates a holding torque, so that rotation of the bearing assembly is prevented in the drive-less state. The spring element may be formed for example by a corrugated spring, by a plate spring or by a plurality of small helical compression springs. The spring element can also be designed in one piece with the first bearing ring and / or the oscillating element.
Das Schwingelement ist vorzugsweise durch ein piezoelektrisches Element zur Erzeugung von Ultraschall gebildet. Derartige piezoelektrische Elemente sind für die Verwendung in Ultraschallantrieben etabliert und hinsichtlich ihres Werkstoffes optimiert. Hierfür sind auch geeignete elektronische Ansteuereinheiten verfügbar, mit denen das Schwingungsverhalten zur Erzielung unterschiedlicher Geschwindigkeiten des Antriebes gesteuert werden kann.The vibrating element is preferably formed by a piezoelectric element for generating ultrasound. Such piezoelectric elements are established for use in ultrasonic drives and optimized in terms of their material. For this purpose, suitable electronic control units are available with which the vibration behavior to achieve different speeds of the drive can be controlled.
Das Reibelement ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, sodass es sich über den gesamten äußeren bzw. inneren Umfang des zweiten Lagerringes erstreckt. Hierdurch ist ein sehr gleichmäßiger Rotationsantrieb gewährleis- tet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lagerungsanordnung ist der erste Lagerring durch einen Lageraußenring gebildet, während der zweite Lagerring durch einen Lagerinnenring gebildet ist. Das zu lagernde und anzutreibende Maschinenelement wird vom Lagerinnenring aufgenommen und rotiert beispielsweise in einem Maschinengestell, in welchem der Lageraußenring befestigt ist.The friction element is preferably annular, so that it extends over the entire outer or inner circumference of the second bearing ring. This ensures a very uniform rotation drive. In a preferred embodiment of the storage arrangement, the first bearing ring is formed by a bearing outer ring, while the second bearing ring is formed by a bearing inner ring. The machine element to be stored and driven is received by the bearing inner ring and rotates, for example, in a machine frame in which the bearing outer ring is fastened.
Bevorzugt ist die Lagerungsanordnung als Wälzlager mit rotierenden Wälzkörpern ausgeführt. Insbesondere sind Wälzlager geeignet, welche die axial wirkenden Kräfte spielfrei aufnehmen können. Dies ist beispielsweise bei Vierpunktkugellagem und Kegelrollenlagern mit verspannten Kegelrollen gegeben.Preferably, the bearing assembly is designed as a rolling bearing with rotating rolling elements. In particular, rolling bearings are suitable, which can absorb the axially acting forces without play. This is for example given in four-point ball bearings and tapered roller bearings with strained tapered rollers.
Eine erfindungsgemäße Lagerungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die den Schwingungsantrieb bildenden Elemente in dem ringförmigen Hohlraum angeordnet sind. Dieser Hohlraum kann auf unterschiedliche Weise geschaffen werden. Bevorzugt ist der ringförmige Hohlraum innerhalb einer Distanzhülse ausgebildet, welche an einer Stirnseite eines Lageraußenringes befestigt ist. Die Distanzhülse weist bevorzugt den gleichen Au- ßendurchmesser wie der Lageraußenring auf und bildet so eine axiale Verlängerung eines herkömmlichen Lagers aus. Da die Distanzhülse eine dünnere Wandung als ein typischer Lageraußenring aufweist, ist ein ausreichend großer Hohlraum ausgebildet. Die Distanzhülse bietet gleichzeitig einen Schutz des Hohlraumes, insbesondere beim Einbau der Lagerungs- anordnung, aber auch gegen radial auf die Lagerungsanordnung einwirkende Kräfte und Fremdkörper. Der Lagerinnenring erstreckt sich bei dieser Ausführungsform auch über die axiale Länge der Distanzhülse, sodass dort das Reibelement als ein Rotor befestigt werden kann. Die Stirnseite des Lageraußenringes, an welcher die Distanzhülse befestigt ist, bietet genügend Fläche zur drehfesten Anordnung des Schwingelementes und des Federelementes. Bei anderen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung kann der ringförmige Hohlraum auch durch umlaufende Ausnehmungen am Lagerinnenring oder am Lageraußenring gebildet sein. Der Hohlraum kann aber auch durch den neben den Wälzkörpern vorhandenen Hohlraum gebildet sein. Der Hohlraum muss nicht zwangsläufig durch eine Distanzhülse oder ähnliche Elemente räumlich begrenzt sein. Die den Schwingungsantrieb bildenden Elemente können auch seitlich an einer Stirnseite eines bestehenden Lagers befestigt werden, ohne dass diese E- lemente nach allen Seiten des Hohlraumes durch Begrenzungen eingeschlossen sind. Erfindungsgemäß erstreckt sich der ringförmige Hohlraum nicht über den Bereich zwischen dem inneren und äußeren Umfang der La- gerungsanordnung hinaus, sodass die Lagerungsanordnung wie ein typisches Lager in Maschinen, Fahrzeugen usw. verwendet werden kann.A storage arrangement according to the invention is characterized in that the elements forming the vibration drive are arranged in the annular cavity. This cavity can be created in different ways. Preferably, the annular cavity is formed within a spacer sleeve which is fixed to an end face of a bearing outer ring. The spacer sleeve preferably has the same outside diameter as the bearing outer ring and thus forms an axial extension of a conventional bearing. Since the spacer sleeve has a thinner wall than a typical bearing outer ring, a sufficiently large cavity is formed. The spacer sleeve simultaneously provides protection of the cavity, in particular during installation of the storage arrangement, but also against radially acting on the bearing assembly forces and foreign bodies. The bearing inner ring also extends in this embodiment over the axial length of the spacer sleeve, so that there the friction element can be attached as a rotor. The end face of the bearing outer ring, to which the spacer sleeve is attached, provides sufficient surface for the rotationally fixed arrangement of the vibrating element and the spring element. In other embodiments of a storage arrangement according to the invention, the annular cavity can also by circulating Recesses may be formed on the bearing inner ring or on the bearing outer ring. However, the cavity can also be formed by the cavity present next to the rolling elements. The cavity does not necessarily have to be spatially limited by a spacer sleeve or similar elements. The elements forming the vibration drive can also be attached laterally to an end face of an existing bearing, without these elements being enclosed by boundaries on all sides of the cavity. According to the invention, the annular cavity does not extend beyond the area between the inner and outer circumference of the bearing arrangement, so that the bearing arrangement can be used like a typical bearing in machines, vehicles, etc.
Vorzugsweise stehen ein ringförmiges Schwingelement und ein ringförmiges Reibelement in einer kreisringförmigen Fläche in Wirkkontakt. Diese kreis- ringförmige Kontaktfläche des Schwingelementes und des Reibelementes ist bevorzugt gegenüber der Achse der Lagerungsanordnung geneigt, beispielsweise in einem Winkel von 45°. Hierdurch kann das im Hohlraum zur Verfügung stehende Volumen effektiv genutzt werden, um eine möglichst große Kontaktfläche auszubilden. Eine große Kontaktfläche gewährleistet die Übertragung großer Drehmomente. Die Kontaktfläche kann aber auch parallel oder senkrecht zur Achse der Lagerungsanordnung ausgerichtet sein. Die Kontaktfläche des Reibelementes weist einen großen Reibungskoeffizienten auf. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Beschichtung oder durch eine Oberflächenbearbeitung des Reibelementes erzielt werden. Auf der Kontaktfläche können aber auch viele kleine Stützelemente angeordnet werden, welche das Reibelement infolge der Schwingungen des Schwingelementes antreiben. Dem Fachmann sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungen zur Gestaltung des Überganges vom Schwingelement auf ein anzutreibendes Element eines Schwingungsantriebes bekannt. Das Schwingelement kann auch so ausgeführt sein, dass es sich über mehrere voneinander beabstandete Abschnitte oder sogar nur über einen kleinen Abschnitt des Reibelementes erstreckt und mit diesem in Wirkkontakt steht. Alternativ kann das Schwingelement ringförmig ausgeführt sein, während sich das Reibelement nur über Abschnitte dieses Ringes erstreckt. Insofern der Stellantrieb keine vollständige Rotation ermöglichen soll, müssen das Schwingelement und das Reibelement keine vollständige Ringform aufwei- sen.Preferably, an annular oscillating element and an annular friction element are in operative contact in an annular area. This circular contact surface of the vibrating element and the friction element is preferably inclined relative to the axis of the bearing arrangement, for example at an angle of 45 °. As a result, the available volume in the cavity can be effectively used to form the largest possible contact surface. A large contact surface ensures the transmission of high torques. However, the contact surface can also be aligned parallel or perpendicular to the axis of the bearing arrangement. The contact surface of the friction element has a large coefficient of friction. This can be achieved for example by a suitable coating or by a surface treatment of the friction element. On the contact surface but also many small support elements can be arranged, which drive the friction due to the vibrations of the vibrating element. The skilled person is known from the prior art various solutions for the design of the transition from the vibrating element to a driven element of a vibratory drive. The oscillating element may also be designed so that it extends over a plurality of spaced-apart sections or even only over a small portion of the friction element and is in operative contact therewith. Alternatively, the oscillating element may be annular, while the friction element extends only over portions of this ring. Insofar as the actuator should not allow complete rotation, the oscillating element and the friction element need not have a complete ring shape.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment, with reference to the drawing.
Die einzige Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Details einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung. Die Lagerungsanordnung umfasst einen Lageraußenring 01 und einen Lagerinnenring 02, welche zueinander rotierbar sind. Zwischen dem Lageraußenring 01 und dem Lagerinnenring 02 sind Kugeln 03 als Wälzkörper angeordnet. Die Lagerungsanordnung bildet ein so genanntes Vierpunktkugellager aus, bei welchem die Kugeln zwischen jeweils zwei umlaufenden Flanken in den Laufflächen der Lagerringe geführt werden. Ein solches Vierpunktkugellager weist nur ein geringes axiales Spiel auf. Der Lagerinnenring 02 dient der Aufnahme eines rotierbaren und anzutreibenden Maschinenelementes, beispielsweise einer Welle. Die Lagerungsanordnung ist für eine Montage in einer Maschine oder einem Fahrzeug vorgesehen. Hierzu wird der Lageraußenring 01 an der Maschine oder am Fahrzeug befestigt.The sole Fig. 1 shows a sectional view of a detail of a preferred embodiment of a storage arrangement according to the invention. The storage arrangement comprises a bearing outer ring 01 and a bearing inner ring 02 which are rotatable relative to each other. Between the bearing outer ring 01 and the bearing inner ring 02 balls 03 are arranged as rolling elements. The bearing arrangement forms a so-called four-point ball bearing, in which the balls are guided between each two circumferential flanks in the running surfaces of the bearing rings. Such a four-point ball bearing has only a slight axial play. The bearing inner ring 02 serves to receive a rotatable and driven machine element, such as a shaft. The storage arrangement is intended for mounting in a machine or a vehicle. For this purpose, the bearing outer ring 01 is attached to the machine or to the vehicle.
Der Lageraußenring 01 ist an einer seiner beiden Stirnflächen durch eine Distanzhülse 04 in axialer Richtung verlängert. Bei abgewandelten Ausführungsformen könnten Lageraußenring und Distanzhülse auch einstückig ausgeführt sein. Der Außendurchmesser des Distanzhülse 04 gleicht dem Außendurchmesser des Lageraußenringes 01. Folglich ist die Lagerungsan- Ordnung hinsichtlich ihrer äußeren Begrenzung wie ein konventionelles Lager ausgeführt, welches lediglich in seiner axialen Ausdehnung verlängert ist. Eine solche Lagerungsanordnung kann in vielen Anwendungen ein bestehendes Lager ersetzen.The bearing outer ring 01 is extended at one of its two end faces by a spacer sleeve 04 in the axial direction. In modified embodiments bearing outer ring and spacer sleeve could also be made in one piece. The outer diameter of the spacer sleeve 04 is similar to the outer diameter of the bearing outer ring 01. Consequently, the Lagerungsan- order is carried out in terms of their outer boundary as a conventional bearing, which is extended only in its axial extent. Such a bearing assembly can replace an existing bearing in many applications.
Der Lagerinnenring 02 erstreckt sich axial über die gesamte Länge, welche durch den Lageraußenring 01 und die ihn verlängernde Distanzhülse 04 gebildet ist. Zwischen der Distanzhülse 04 und dem Lagerinnenring 02 ergibt sich somit ein ringförmiger Hohlraum 06 in der Form eines Hohlzylinders. Die radial äußere Begrenzung des Hohlraumes 06 wird durch die Innenseite der Distanzhülse 04 gebildet. Die radial innere Begrenzung des Hohlraumes 06 wird durch den Lagerinnenring 02 gebildet, der im axialen Abschnitt der Distanzhülse 04 gegenüber konventionellen Lagern verlängert ist. Zwischen dem Hohlraum 06 und dem Bereich der Lagerungsanordnung, in welchem die Kugeln 03 rotieren, ist eine Dichtung 07 angeordnet. Die Dichtung 07 gewährleistet, dass ein Schmiermittel zur Schmierung der Kugeln 03 nicht in den ringförmigen Hohlraum 06 gelangen kann. Die Dichtung ist in Form eines Dichtungsringes ausgeführt, bei welchem eine Dichtlippe am rotierenden Lagerinnenring anliegt. An der außen liegenden Stirnseite des Hohlraumes 06 ist dieser nicht verschlossen. Eine offene Ausführung dieser Art ist für Lagerungsanordnungen geeignet, bei denen durch deren bestimmungsge- mäße Verwendung gewährleistet ist, dass keine Fremdkörper, wie Schmiermittel oder Späne in den Hohlraum 06 gelangen können. Ist dies nicht gewährleistet, ist die Lagerungsanordnung so auszuführen, dass der ringförmige Hohlraum vollständig verschlossen ist. Grundsätzlich ist die Ausführung des Hohlraumes an die bestimmungsgemäße Verwendung der Lagerungs- anordnung anzupassen. Insbesondere ist deren Anordnung in der Maschine zu berücksichtigen. So kann beispielsweise auch auf die Distanzhülse verzichtet werden, wenn deren Funktion durch die Einbauanordnung der Lagerungsanordnung gewährleistet ist. Am Lagerinnenring 02 ist ein ringförmiges Reibelement 08 befestigt. Das Reibelement 08 ist innerhalb des Hohlraumes 06 angeordnet und rotiert gemeinsam mit dem Lagerinnenring 02. Die für die Funktion erforderliche Reibwirkung weist das Reibelement 08 nur innerhalb einer Kontaktfläche 09 auf. Das Reibelement 08 besteht aus Stahl oder einem anderen Werkstoff, der geeignet ist, die auftretenden Drehmomente aufnehmen zu können, wobei die Kontaktfläche 09 z.B. durch eine Beschichtung einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen sollte.The bearing inner ring 02 extends axially over the entire length, which is formed by the bearing outer ring 01 and the spacer sleeve 04 extending it. Between the spacer sleeve 04 and the bearing inner ring 02 thus results in an annular cavity 06 in the form of a hollow cylinder. The radially outer boundary of the cavity 06 is formed by the inside of the spacer sleeve 04. The radially inner boundary of the cavity 06 is formed by the bearing inner ring 02, which is extended in the axial section of the spacer sleeve 04 compared to conventional bearings. Between the cavity 06 and the region of the storage arrangement in which the balls rotate 03, a seal 07 is arranged. The seal 07 ensures that a lubricant for lubricating the balls 03 can not get into the annular cavity 06. The seal is designed in the form of a sealing ring, in which a sealing lip bears against the rotating bearing inner ring. At the outer end face of the cavity 06 this is not closed. An open design of this type is suitable for storage arrangements in which it is ensured by their intended use that no foreign bodies, such as lubricants or chips can get into the cavity 06. If this is not ensured, the storage arrangement is to be designed so that the annular cavity is completely closed. In principle, the design of the cavity is adapted to the intended use of the storage arrangement. In particular, their arrangement in the machine is taken into account. Thus, for example, can be dispensed with the spacer sleeve, if its function is ensured by the installation arrangement of the storage arrangement. On the bearing inner ring 02, an annular friction element 08 is attached. The friction element 08 is arranged within the cavity 06 and rotates together with the bearing inner ring 02. The friction action required for the function has the friction element 08 only within a contact surface 09. The friction element 08 is made of steel or another material that is suitable to be able to absorb the torques occurring, wherein the contact surface 09 should have a high coefficient of friction, for example by a coating.
An der die Distanzhülse tragenden Stirnseite des Lageraußenringes 01 ist ein ringförmiges Schwingelement 11 in Form eines piezoelektrischen Elementes angeordnet, welches den Stator des Schwingantriebs bildet. Das Schwingelement 11 ist drehfest mit dem Lageraußenring 01 dadurch verbunden, dass Führungsnasen (nicht gezeigt) des Schwingelementes 11 in Führungsausnehmungen der Distanzhülse 04 geführt werden und so eine Rotation des Schwingelementes 11 gegenüber dem Lageraußenring 01 verhindern. Zwischen dem Schwingelement 11 und der Stirnseite des Lageraußenringes 01 ist eine Ringwellfeder 12 oder ein vergleichbares Federelement angeordnet, deren Federkraft das Schwingelement 11 in Richtung des Reib- elementes 08 drückt und so den Wirkkontakt zwischen dem Reibelement 08 und dem Schwingelement 11 in der Kontaktfläche 09 gewährleistet. Die Ringwellfeder 12 kann auch mit dem Schwingelement 11 und dem Lageraußenring 01 so verbunden sein, dass hierdurch die drehfeste Anordnung des Schwingelementes 11 gegenüber dem Lageraußenring 01 gewährleistet ist.At the end face of the bearing outer ring 01 carrying the spacer sleeve, an annular oscillating element 11 in the form of a piezoelectric element is arranged, which forms the stator of the oscillating drive. The oscillating element 11 is non-rotatably connected to the bearing outer ring 01 in that guide lugs (not shown) of the oscillating element 11 are guided in guide recesses of the spacer sleeve 04 and thus prevent rotation of the oscillating element 11 relative to the bearing outer ring 01. Between the oscillating element 11 and the end face of the bearing outer ring 01, an annular spring 12 or a comparable spring element is arranged whose spring force presses the oscillating element 11 in the direction of the friction element 08 and thus ensures the effective contact between the friction element 08 and the oscillating element 11 in the contact surface 09 , The annular wave spring 12 may also be connected to the oscillating element 11 and the bearing outer ring 01 so that in this way the rotationally fixed arrangement of the vibrating element 11 is ensured with respect to the bearing outer ring 01.
Das piezoelektrische Schwingelement 11 ist an eine elektronische Ansteuereinheit (nicht gezeigt) elektrisch angeschlossen. Die Ansteuereinheit kann direkt an der Lagerungsanordnung oder an einer geeigneten Position an der Maschine oder am Fahrzeug angebracht werden. Die Ansteuereinheit um- fasst leistungselektronische Schaltungen, mit denen das piezoelektrische Schwingelement 11 in Uitraschallschwingungen versetzt werden kann. Dabei kann die Amplitude und die Frequenz der Ansteuerspannung verändert werden, wobei das piezoelektrische Schwingelement 11 vorzugsweise in seiner Resonanzfrequenz zu betreiben ist. Die elektrischen Anschlussleitungen (nicht gezeigt) sind durch eine Öffnung in der Distanzhülse 04 zum pie- zoelektrischen Schwingelement 11 geführt. The piezoelectric vibrating element 11 is electrically connected to an electronic driving unit (not shown). The drive unit can be attached directly to the storage arrangement or at a suitable position on the machine or on the vehicle. The drive unit comprises power electronic circuits, with which the piezoelectric vibrating element 11 can be set in Uitraschallschwingungen. In this case, the amplitude and the frequency of the drive voltage can be changed, wherein the piezoelectric vibrating element 11 is preferably operated in its resonant frequency. The electrical connection lines (not shown) are guided through an opening in the spacer sleeve 04 to the piezoelectric oscillating element 11.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
01 Lageraußenring01 bearing outer ring
02 Lagerinnenring02 bearing inner ring
03 Kugeln03 balls
04 Distanzhülse04 spacer sleeve
05 -05 -
06 ringförmiger Hohlraum06 annular cavity
07 Dichtung07 seal
08 Reibelement08 friction element
09 Kontaktfläche09 contact area
10 —10 -
11 Schwingelement11 oscillating element
12 Ringwellfeder 12 annular wave spring

Claims

Patentansprüche claims
1. Lagerungsanordnung zur Lagerung und zum Antrieb eines rotierenden Maschinenelementes, umfassend:A storage arrangement for supporting and driving a rotating machine element, comprising:
- einen ersten Lagerring (01) und einen zu diesem rotierbaren zweiten- A first bearing ring (01) and a second rotatable to this
Lagerring (02), wobei der zweite Lagerring (02) das rotierende Maschinenelement aufnimmt, und wobei zwischen dem durch die Lagerringe (01 ,02) gebildeten inneren Umfang der Lagerungsanordnung und dem durch die Lagerringe (01 , 02) gebildeten äußeren Umfang der Lagerungsanordnung ein ringförmiger Hohlraum (06) ausgebildet ist;Bearing ring (02), wherein the second bearing ring (02) receives the rotating machine element, and wherein between the by the bearing rings (01, 02) formed inner circumference of the bearing assembly and by the bearing rings (01, 02) formed outer circumference of the bearing assembly a annular cavity (06) is formed;
- ein Reibelement (08) im ringförmigen Hohlraum (06), welches drehfest mit dem einen der beiden Lagerringe (01 , 02) verbunden ist; und- A friction element (08) in the annular cavity (06) which is non-rotatably connected to the one of the two bearing rings (01, 02) is connected; and
- ein Schwingelement (11) im ringförmigen Hohlraum (06), welches drehfest mit dem anderen der beiden Lagerringe (02, 01) verbunden ist und in Wirkkontakt (09) mit dem Reibelement (08) steht. - A vibrating element (11) in the annular cavity (06) which is non-rotatably connected to the other of the two bearing rings (02, 01) and in operative contact (09) with the friction element (08).
2. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (08) drehfest mit dem zweiten, an das rotierende Ma- schinenelement gekoppelten Lagerring (02) verbunden ist, und dass das Schwingelement (11) drehfest mit dem ersten, gestellfesten Lagerring (01) verbunden ist.2. Storage arrangement according to claim 1, characterized in that the friction element (08) rotatably connected to the second machine element coupled to the rotating machine element bearing ring (02), and that the vibrating element (11) rotatably connected to the first, frame-fixed bearing ring ( 01) is connected.
3. Lagerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsanordnung weiterhin ein Federelement (12) umfasst, welches zwischen dem Schwingelement (11 ) und dem ersten Lagerring (01) angeordnet ist und dessen Federkraft auf das Schwingelement3. Storage arrangement according to claim 2, characterized in that the storage arrangement further comprises a spring element (12) which is arranged between the oscillating element (11) and the first bearing ring (01) and its spring force on the oscillating element
(11) in Richtung des Wirkkontaktes (09) mit dem Reibelement (08) ausgerichtet ist.(11) in the direction of the active contact (09) with the friction element (08) is aligned.
4. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingelement durch ein piezoelektrisches Element (11) zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen gebildet ist, welches durch eine elektronische Ansteuereinheit zum Schwingen angeregt wird.4. Storage arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oscillating element is formed by a piezoelectric element (11) for generating ultrasonic vibrations, which is excited by an electronic drive unit to vibrate.
5. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (08) ringförmig ausgebildet ist.5. Storage arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the friction element (08) is annular.
6. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagerringen (01 , 02) Wälzkörper (03) angeordnet sind.6. Storage arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the bearing rings (01, 02) rolling elements (03) are arranged.
7. Lagerungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper durch Kugeln (03) gebildet sind und die Lagerungsan- Ordnung als Vierpunktkugellager ausgebildet ist. 7. Storage arrangement according to claim 6, characterized in that the rolling elements are formed by balls (03) and the Lagerungsan- order is designed as a four-point ball bearing.
8. Lagerungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper durch Kegelrollen gebildet sind, welche innerhalb der Lagerringe (01 , 02) verspannt sind.8. Storage arrangement according to claim 6, characterized in that the rolling elements are formed by tapered rollers, which are braced within the bearing rings (01, 02).
9. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch αe- kennzeichnet, dass der erste Lagerring durch einen Lageraußenring9. Storage arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized αe- indicates that the first bearing ring by a bearing outer ring
(01) gebildet ist und der zweite Lagerring durch einen Lagerinnenring(01) is formed and the second bearing ring by a bearing inner ring
(02) gebildet ist.(02) is formed.
10. Lagerungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Hohlraum (06) innerhalb einer Distanzhülse (04) aus- gebildet ist, welche an einer Stirnseite des Lageraußenringes (01) angeordnet ist und diesen axial verlängert, wobei der Lagerinnenring (02) sich über die axiale Länge des Lageraußenringes (01) und der Distanzhülse (04) erstreckt.10. Storage arrangement according to claim 9, characterized in that the annular cavity (06) within a spacer sleeve (04) is formed, which is arranged on an end face of the bearing outer ring (01) and extends it axially, wherein the bearing inner ring (02) extends over the axial length of the bearing outer ring (01) and the spacer sleeve (04).
11. Lagerungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingelement (11 ) ringförmig ausgebildet ist und an der die11. Storage arrangement according to claim 10, characterized in that the oscillating element (11) is annular and on which the
Distanzhülse (04) tragenden Stirnseite des Lageraußenringes (01) angeordnet ist.Distance sleeve (04) bearing end face of the bearing outer ring (01) is arranged.
12. Lagerungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (08) am sich innerhalb der Distanzhül- se (04) axial erstreckenden Teil des Lagerinnenringes (02) befestigt ist.12. Storage arrangement according to claim 10 or 11, characterized in that the friction element (08) is fixed to the se within the Distanzhül- (04) axially extending part of the bearing inner ring (02).
13. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Wirkkontakt zwischen dem Reibelement (08) und dem Schwingelement (11) bildende Kontaktfläche (09) schräg gegenüber der Achse der Lagerungsanordnung ausgerichtet ist. 13. Storage arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that the operative contact between the friction element (08) and the oscillating element (11) forming the contact surface (09) is aligned obliquely relative to the axis of the bearing assembly.
14. Lagerungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (06) gegenüber den Laufflächen der Lagerringe (01 , 02) mit einer Dichtung (07) abgedichtet ist.14. Storage arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the cavity (06) relative to the running surfaces of the bearing rings (01, 02) is sealed with a seal (07).
15. Lagerungsanordnung nach Anspruch 3 oder einem auf diesen rückbe- zogenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement durch eine Ringwellfeder (12) gebildet ist. 15. A storage arrangement according to claim 3 or a claim on this rückbe- retracted, characterized in that the spring element by an annular wave spring (12) is formed.
PCT/DE2007/001562 2006-09-05 2007-09-04 Bearing arrangement having an integrated oscillation drive WO2008028467A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006041630.9 2006-09-05
DE200610041630 DE102006041630A1 (en) 2006-09-05 2006-09-05 Storage arrangement with integrated vibration drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008028467A1 true WO2008028467A1 (en) 2008-03-13

Family

ID=38947700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/001562 WO2008028467A1 (en) 2006-09-05 2007-09-04 Bearing arrangement having an integrated oscillation drive

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006041630A1 (en)
WO (1) WO2008028467A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016019447A (en) * 2014-07-11 2016-02-01 Ntn株式会社 Hollow actuator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01144369A (en) * 1987-11-30 1989-06-06 Nippon Seiko Kk Direct driving system rotary driving device
US20020153785A1 (en) * 2001-04-18 2002-10-24 Nsk Ltd. Rolling bearing with built-in motor
JP2003222151A (en) * 2002-01-31 2003-08-08 Koyo Seiko Co Ltd Vibrating motor integrated bearing unit
JP2003235274A (en) * 2002-02-01 2003-08-22 Koyo Seiko Co Ltd Vibrating motor integrated bearing unit

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5937672B2 (en) 1979-03-19 1984-09-11 年生 指田 Rotary drive device using ultrasonic vibration
US5091670A (en) 1989-06-19 1992-02-25 Seiko Instruments Inc. Ultrasonic motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01144369A (en) * 1987-11-30 1989-06-06 Nippon Seiko Kk Direct driving system rotary driving device
US20020153785A1 (en) * 2001-04-18 2002-10-24 Nsk Ltd. Rolling bearing with built-in motor
JP2003222151A (en) * 2002-01-31 2003-08-08 Koyo Seiko Co Ltd Vibrating motor integrated bearing unit
JP2003235274A (en) * 2002-02-01 2003-08-22 Koyo Seiko Co Ltd Vibrating motor integrated bearing unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016019447A (en) * 2014-07-11 2016-02-01 Ntn株式会社 Hollow actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006041630A1 (en) 2008-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008064815B3 (en) Spindle motor with fluid dynamic bearing system and fixed shaft
DE102007061322B4 (en) Eccentric gear and method for transmitting a rotational force through the eccentric gear
WO2006063985A1 (en) Electric motor for rotary and axial movement
WO2010043193A1 (en) Drive shaft assembly for a transmission of a motor vehicle
DE102015216245A1 (en) Transmission device with eccentric deflection and torque adjustment method
DE102017200141A1 (en) steering device
DE102008053914A1 (en) Wave generator for a stress wave transmission and stress wave transmission
DE10239650B3 (en) Hydrodynamic bearing system for spindle motor in magnetic disc drive has pressure disc attached to shaft enclosed by bearing sleeve cooperating with counter-bearing cover plate welded to sleeve end
WO2013174514A1 (en) Electric motor and bearing arrangement
DE102012210169A1 (en) Eccentric gear for use as control gear in e.g. industrial robot, has planetary axle arranged in planetary carrier, and drive part including eccentric sleeve with eccentric part, where eccentric sleeve is rotatably mounted in carrier
EP1917157A2 (en) Eccentricity gear step
DE69819826T2 (en) POWER CONTROL SYSTEM
EP3450631B1 (en) Deep vibration apparatus with an adjustable unbalance mass body
DE102008053915A1 (en) Harmonic drive transmission for use as differential transmission, has form-stable transmission elements connected with transmission element for movement transmission and sliding relatively against each other during transmission operation
WO2003100296A1 (en) Standard drive, series with an intermediate flange
DE2626170A1 (en) DIFFERENTIAL GEAR
EP2863521A2 (en) Electronically commutatable electric motor with low vibration and low noise bearing
EP2732100B1 (en) Unbalance exciter for a ground compaction device
DE202005000155U1 (en) Fluid dynamic storage system
EP1881911B1 (en) Gear stage of an actuating drive
WO2008028467A1 (en) Bearing arrangement having an integrated oscillation drive
EP1512211A1 (en) Electric motor drive with a stator and a rotor in combination with an eccentric gear
EP1831590A1 (en) Device, especially a planet gear, comprising an annular base body
DE10319104A1 (en) Motor drive bearing arrangement for papermaking industry rotating drum has bearing inclined towards the axis of rotation
EP2527672A1 (en) Electrodynamic machine comprising a shaft supported by a three point bearing and use of a third bearing for supporting a shaft

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07801299

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07801299

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1