WO2008089727A1 - Lagereinheit mit einstellbarem reibmoment zur bereitstellung einer bremsfunktion - Google Patents

Lagereinheit mit einstellbarem reibmoment zur bereitstellung einer bremsfunktion Download PDF

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WO2008089727A1
WO2008089727A1 PCT/DE2008/000074 DE2008000074W WO2008089727A1 WO 2008089727 A1 WO2008089727 A1 WO 2008089727A1 DE 2008000074 W DE2008000074 W DE 2008000074W WO 2008089727 A1 WO2008089727 A1 WO 2008089727A1
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WO
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bearing
rolling
rolling bearing
outer ring
brake
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PCT/DE2008/000074
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Inventor
Sergej Schwarz
Original Assignee
Schaeffler Kg
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Publication date
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/001—Integrated brakes or clutches for stopping or coupling the relatively movable parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F16D65/186—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes with full-face force-applying member, e.g. annular
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/14—Mechanical

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the friction torque of a bearing.
  • a brake function can be integrated into a bearing at the same time, whereby the braking force can be varied as needed.
  • a brake or torque control unit is installed in addition to a storage unit, which may be designed, for example, as a rolling, sliding, magnetic and air bearings.
  • the task of this control unit is to set a controllable or non-adjustable turning or braking torque.
  • An example of such an application is an exercise bike in which the pedals are mounted in a rolling bearing unit that is designed so that the torque is very low.
  • a brake or torque control unit is provided, for example an eddy current brake which brakes regulated against the easily common rolling bearing.
  • Such training device which comprises a base frame mounted and driven by bicycle cranks first shaft and an electromagnetic brake unit with a mounted on a second shaft flywheel.
  • an eddy current brake can be used as a brake unit.
  • a rolling bearing in which the outer ring is rotatably connected to a brake shoe via a mounting bracket.
  • bolts are screwed, on which the bore provided with brake shoe is arranged to be displaceable perpendicular to the bore wall of the inner ring in the longitudinal direction.
  • the brake shoe is applied to the bore wall of the inner ring, under the action of a contact force, which is generated by acting on the bolt under bias plate spring assemblies.
  • the contact force can be adjusted by means of nuts provided on the bolts.
  • the bore wall of the inner ring is formed by a lining which is formed by circumferentially extending portions, which consist of materials with different coefficients of friction.
  • the brake lining is arranged directly on the outer ring of the roller bearing and in the form of a circular ring which extends over the entire circumference of the raceway.
  • the braking surface is formed directly on the inner ring of the rolling bearing.
  • the contact pressure can be generated by acting on the brake pad plate springs or by adjusting screws.
  • the adjusting screws are screwed into one of the two bearing rings, which is provided in this case with a slot resiliently.
  • the disadvantage of this solution is that for damping the torsional vibrations a permanent braking takes place.
  • the slewing drives of the wind turbine must therefore be large enough so that they can overcome the permanent braking torque in addition to the aerodynamic yawing moments.
  • DE 100 12 773 A1 discloses a rotary joint for the nacelle storage of a wind turbine with a braking device integrated in the rotary joint.
  • the rotary joint may comprise a rolling bearing or a plain bearing.
  • the braking device has at least one brake member, which can be actuated to carry out braking with a regulated braking torque by hydraulic pressurization. In this way, the braking torque can be changed and adjusted according to the respective requirements.
  • the problem with this solution is that in case of disturbances in the hydraulic system no braking effect is more feasible.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved control device for the frictional torque of a bearing available, which is inexpensive and can be realized without much effort and at the same time characterized by a small footprint. Another object is that, if necessary, the influence on the Lagerreibmoments can be repealed, ie can be returned to normal storage function.
  • This device is characterized in particular by the fact that it is installed in the camp itself.
  • the invention is generally based on the fact that the friction (rolling friction, sliding friction, fluid friction) can be selectively increased within the bearing by suitable adjusting elements.
  • suitable adjusting elements for this purpose, for example, the running of the rolling elements available in a rolling bearing available restraint, so that the increased frictional forces reduce the ease of rolling elements.
  • the cage of a rolling bearing can be braked or the flow possibilities of the lubricant used are limited.
  • the following are examples of such friction-increasing control elements, wherein the scope of the invention should not be limited to the examples mentioned.
  • a device according to the invention according to a first embodiment is incorporated in a rolling bearing, which has an outer ring, an inner ring and a arranged between outer and inner ring roller bearing cage with at least one side ring for receiving the rolling elements.
  • a brake disc is attached to the side ring of the rolling bearing cage and arranged on the outer ring of the rolling bearing a corresponding brake pad.
  • the force acting on the brake lining can be adjusted.
  • To preset the force acting on the brake disc on the brake pad force is preferably a turntable with a disc spring used.
  • the Auf loftulation is screwed onto a mounted on the outer ring external thread. Depending on how far the turntable is screwed onto the external thread, a high or no force can be exerted on the brake disc on the brake pad. This can be varied in a simple manner between the functions of a conventional bearing and a rolling bearing with a strong brake.
  • the positioning of the Auftaxulation can be done manually or motor-driven, if frequent and / or rapid changes in the braking force are desired.
  • a device comprises, in a modified embodiment, an inflatable component arranged in the raceway of the roller bearing.
  • This design is particularly easy to implement and is also very inexpensive. It has proven to be advantageous if the height of the inflatable component is adjustable.
  • the inflatable component is preferably connected to an inflation device, for example in the form of an air pump. By changing the height of the inflatable component, the control of the friction torque takes place.
  • the inflatable member may be modified by using a hydraulic system which, for example, pumps oil into this component to change its cross-section projecting into the raceway of the rolling elements.
  • a device comprises, in a further modified embodiment, a flow control for the lubricant introduced into the roller bearing.
  • the flow control is preferably via an inserted into the lubricant supply aperture. This design is characterized by a low installation effort.
  • a device according to the invention according to a further embodiment is installed in a magnetic bearing and comprises a coil arranged inside the magnetic bearing.
  • the friction torque of the bearing is controlled by the coil via electromagnetic induction.
  • the integration of an additional coil is possible without much effort. It is advantageous if the induced voltage is fed back into the bearing arrangement. In this way, energy savings can be achieved in the operation of the warehouse. However, the induced voltage can also be dissipated via a correspondingly dimensioned resistor.
  • Figure 1 is a built-in a rolling bearing first embodiment of a device according to the invention in a view from above.
  • Fig. 2 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1;
  • Fig. 3 is a detail view of the detail Y of Fig. 2;
  • 4 shows a diagram of the dependency of the bearing friction torque on the setting of a turntable used in the first embodiment
  • 5 shows a simplified representation of a built-in a rolling bearing second design of the device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a simplified representation of a built in a magnetic bearing third construction of the device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a built-in a rolling bearing first design of a device according to the invention in a view from above. The explanation of this design is made with simultaneous reference to Figures 2 and 3.
  • Fig. 2 shows a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1st
  • the device according to the invention is installed in a rolling bearing.
  • the rolling bearing has an outer ring 01, an inner ring 02 and arranged between outer ring 01 and inner ring 02 roller bearing cage 03 with Wälz- bodies 04, which has a side ring.
  • the device used to control the Lagerreibmoments comprises a brake disk 05 and a brake pad 06.
  • the brake disk 05 is fixed to the side ring of the rolling bearing cage 03.
  • each of the two side rings of the roller bearing cage 03 can have a brake disk 05.
  • the brake pad 06 is disposed on the outer ring 01 of the rolling bearing. He is about bolt 07 with a plate spring 08 and a turntable 09 with the outer ring 01 in conjunction.
  • the turntable 09 is provided with a thread which can be screwed into a mounted on the outer ring 01 external thread.
  • the force acting on the brake disk 05 via the brake pad 06 can be adjusted by turning the turn-up disk 09 on or off. Depending on how far the turntable 09 is screwed onto the external thread, either no or a strong braking effect is achieved.
  • the brake pad 06 can be moved away from the brake disk 05, so that there is no longer any system and thus no braking action is exerted on the roller bearing cage 03.
  • it can be varied between the functions of a conventional, ie unbraked rolling bearing and a rolling bearing with a strong brake.
  • the Lagerreibmoment can be set for example between 50 Ncm and 600 Ncm.
  • a scale for the Lagerreibmoment and the turntable 09 may be attached to the outer ring 01 a mark.
  • the brake function When the brake function is activated, the brake pad 06 is pressed against the brake disk 05.
  • the roller bearing cage 03 is braked defined and set at the rolling elements 04 a defined slip. It can thereby be set in comparison to conventional bearings in response to the force on the roller bearing cage 03, a much higher Lagerreibmoment.
  • Fig. 5 shows a simplified representation of a built-in a rolling bearing second design of the device according to the invention.
  • an inflatable component 10 which is introduced into the raceway of the rolling bearing.
  • the inflatable component 10 can be designed, for example, in the form of a hose.
  • the inflatable component 10 is located in a groove-shaped chamber 11 introduced into the inner ring 02.
  • the inflatable component 10 may also be located in a similar chamber introduced into the outer ring 01. It is also conceivable that chambers with inflatable components are arranged both in the inner ring and in the outer ring.
  • the height of the inflatable member 10 can be varied.
  • the inflatable component 10 is connected to an inflating device (not shown), for example in the form of an air pump or a hydraulic pump.
  • an inflating device for example in the form of an air pump or a hydraulic pump.
  • the state is shown in which the inflatable component 10 is located completely within the chamber 11 of the inner ring 02. In this case, no impairment occurs. Fluxing the bearing friction torque.
  • the height of the inflatable member 10 has been changed by inflation. It now projects beyond the chamber 11 in the direction of the rolling element 04 into the raceway and can now influence the flexing work and thus also the rolling friction and the bearing friction moment.
  • the resulting Lagerreibmoment can be controlled depending on the respective present height of the inflatable member 10 defined.
  • other elements may be used instead of the inflatable component, which more or less restrict the running space of the rolling elements.
  • these elements should engage flat in the barrel so as not to unnecessarily affect the tracking characteristics of the rolling bearing.
  • Fig. 6 shows a simplified representation of a built-in a magnetic bearing third embodiment of the device according to the invention.
  • the magnetic bearing can be designed as a passive or active bearing. Details of the bearing itself were not shown in Fig. 6.
  • a coil 20 is arranged via which the Lagerreibmoment is controlled by electromagnetic induction.
  • the coil is located in the outer ring 21 of the magnetic bearing.
  • the coil 20 is arranged in the inner ring 22 of the magnetic bearing.
  • the induced voltage can be fed back into the magnetic bearing.
  • active magnetic bearings can be provided in this way a part of the power supply constantly required for operation available, and thus energy can be saved.
  • the induced voltage can also be reduced by a correspondingly dimensioned resistor 23. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Reibmoments eines Lagers. Die Steuerung des Reibmoments ermöglicht es, dass im Lager gezielt Bremskräfte erzeugt werden können. Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung in das Lager integriert. Vorzugsweise ist das Lager ein Wälzlager mit einem Wälzlagerkäfig (03), an dessen Seitenring eine Bremsscheibe (05) befestigt ist, die mit einem am Außenring (01) des Wälzlagers angeordneten Bremsbelag (06) in Reibkontakt bringbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lagereinheit mit einstellbarem Reibmoment zur Bereitstellung einer Bremsfunktion
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Reibmoments ei- nes Lagers. Darüber lässt sich in ein Lager gleichzeitig eine Bremsfunktion integrieren, wobei die Bremskraft bei Bedarf variiert werden kann.
Bei verschiedenen Anwendungen ist neben einer Lagereinheit, die beispielsweise als Wälz-, Gleit-, Magnet- und Luftlager ausgeführt sein kann, eine Brems- bzw. Drehmomentregeleinheit installiert. Die Aufgabe dieser Regeleinheit besteht darin, ein regelbares oder nicht regelbares Dreh- oder Bremsmoment einzustellen. Ein Beispiel für eine derartige Anwendung ist ein Hometrainer, bei dem die Pedale in einer Wälzlagereinheit gelagert sind, die so ausgelegt ist, dass das Drehmoment sehr niedrig ist. Gleichzeitig ist zu- sätzlich zu dieser Lagereinheit eine Brems- bzw. Drehmomentregeleinheit vorgesehen, zum Beispiel eine Wirbelstrombremse, die gegen das leicht gängige Wälzlager geregelt bremst. Aus der DE 20 2004 000 287 U1 ist ein derartiges Trainingsgerät bekannt, welches eine im Grundgestell gelagerte und über fahrradartige Tretkurbeln angetriebene erste Welle und eine elektromagnetische Bremseinheit mit einer auf einer zweiten Welle befestigten Schwungscheibe umfasst. Als Bremseinheit kann eine Wirbelstrombremse eingesetzt werden.
Ähnliche Konstellationen treten zumindest zeitweilig auf vielen Gebieten auf, wenn beispielsweise Bremsvorgänge eingeleitet werden. Die Trennung von Lagerfunktion und Brems- bzw. Drehmomentregelfunktion hat den Nachteil, dass solche Lösungen einen großen Platzbedarf mit sich bringen.
In der DE 34 02 522 A1 ist ein Wälzlager beschrieben, bei dem der Außenring mit einer Bremsbacke drehfest über einen Tragbügel verbunden ist. In den Tragbügel sind Bolzen eingeschraubt, auf denen die mit Bohrungen ver- sehene Bremsbacke senkrecht zur Bohrungswandung des Innenrings in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Die Bremsbacke liegt an der Bohrungswandung des Innenrings an, unter Einwirkung einer Anpresskraft, welche durch auf den Bolzen unter Vorspannung einwirkende Tellerfederpakete erzeugten wird. Die Anpresskraft ist mittels auf den Bolzen vorgesehe- ner Muttern einstellbar. Die Bohrungswandung des Innenrings wird durch einen Belag gebildet, der von in Umfangsrichtung erstreckenden Abschnitten gebildet ist, welche aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten bestehen. Werden Außen- und Innenring so weit relativ zueinander verdreht, dass die Bremsbacke einen der Abschnitte verläset und auf einem der anderen Abschnitte gleitet, verändert sich der Drehwiderstand des Wälzlagers entsprechend dem Verhältnis der Reibungskoeffizienten der entsprechenden Abschnitte. Der Drehwinkelbereich in dem zum Beispiel ein niedriger Dreh widerstand gegeben ist, lässt sich durch die Größe des Winkelbereichs, über den sich der Abschnitt mit einem geringen Reibungs- koeffizienten erstreckt, beeinflussen. Bei dieser Lösung erfolgt eine permanente Bremsung. Die DE 37 25 972 C2 beinhaltet eine Wälzlager-Drehverbindung für die Ma- schinenhauslagerung von Windkraftanlagen mit einer die Drehschwingungen der Lagerung dämpfenden Bremseinrichtung. Der Bremsbelag ist unmittelbar an dem Außenring des Wälzlagers angeordnet und in Form eines Kreis- ringes ausgebildet, der sich über den gesamten Laufringumfang erstreckt. Die Bremsfläche ist direkt auf dem Innenring des Wälzlagers ausgebildet. Die Anpresskraft kann durch auf den Bremsbelag einwirkende Tellerfedern bzw. durch Einstellschrauben erzeugt werden. Die Einstellschrauben sind in einen der beiden Lagerringe eingeschraubt, welcher in diesem Fall mit einem Schlitz versehen federelastisch ausgebildet ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass zur Dämpfung der Drehschwingungen eine permanente Bremsung erfolgt. Die Drehwerksantriebe der Windkraftanlage müssen daher entsprechend groß dimensioniert werden, damit sie neben den aerodynamischen Giermomenten auch das permanente Bremsmoment überwinden können.
Aus der DE 100 12 773 A1 ist eine Drehverbindung für die Maschinenhaus- lagerung einer Windenergieanlage mit einer in die Drehverbindung integrierten Bremseinrichtung bekannt. Die Drehverbindung kann ein Wälzlager oder ein Gleitlager umfassen. Die Bremseinrichtung weist mindestens ein Brems- organ auf, welches zur Durchführung einer Bremsung mit geregeltem Bremsmoment durch hydraulische Druckbeaufschlagung betätigbar ist. Auf diese Weise kann das Bremsmoment entsprechend den jeweiligen Erfordernissen verändert und eingestellt werden. Problematisch bei dieser Lösung ist, dass bei Störungen im hydraulischen System keine Bremswirkung mehr realisierbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Steuervorrichtung für das Reibmoment eines Lagers zur Verfügung zu stellen, welche preiswert und ohne großen Aufwand zu realisieren ist und sich gleichzeitig durch einen geringen Platzbedarf auszeichnet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass im Bedarfsfall die Beeinflussung des Lagerreibmoments aufgehoben werden kann, d. h. zur normalen Lagerfunktion zurückgekehrt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung gemäß beigefügtem Anspruch 1. Diese Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie in das Lager selbst eingebaut ist.
Als bevorzugte Bauformen werden mehrere alternative Steuervorrichtungen gemäß den beigefügten Ansprüchen 3, 7, 9 und 11 zur Verfügung gestellt, wobei die nach den Ansprüchen 3, 7 und 9 vorgeschlagenen Bauformen in ein Wälzlager eingebaut sind und die nach dem Anspruch 11 vorgeschlagene Bauform in ein Magnetlager eingebaut ist.
Die Erfindung beruht generell darauf, dass durch geeignete Stellelemente die Reibung (Wälzreibung, Gleitreibung, Flüssigkeitsreibung) innerhalb des Lagers gezielt erhöht werden kann. Dazu lässt sich beispielsweise der den Wälzkörpern in einem Wälzlager zur Verfügung stehende Laufraum einschränken, so dass die erhöhten Reibungskräfte die Leichtgängigkeit der Wälzkörper reduzieren. Ebenso kann der Käfig eines Wälzlagers gebremst werden oder die Strömungsmöglichkeiten des verwendeten Schmiermittels werden eingeschränkt. Nachfolgend werden Beispiele derartiger reibungser- höhender Stellelemente genannt, wobei der Schutzbereich der Erfindung nicht auf die genannten Beispiele eingeschränkt werden soll.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ist in ein Wälzlager eingebaut, welches einen Außenring, einen Innenring und einen zwischen Außen- und Innenring angeordneten Wälzlagerkäfig mit mindestens einem Seitenring zur Aufnahme der Wälzkörper aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist an dem Seitenring des Wälzlagerkäfigs eine Bremsscheibe befestigt und am Außenring des Wälzlagers ein entsprechender Bremsbelag angeordnet. Die auf diese Weise realisierte Bremsfunktion lässt sich ohne großen Montageaufwand in ein herkömmliches Wälzlager integrieren.
Von Vorteil ist es, wenn die auf den Bremsbelag einwirkende Kraft einstell- bar ist. Zur Voreinstellung der auf die Bremsscheibe über den Bremsbelag einwirkenden Kraft kommt vorzugsweise eine Aufdrehscheibe mit einer Tellerfeder zum Einsatz. Nach einer weitergebildeten Ausführung ist es zweckmäßig, wenn die Aufdrehscheibe auf ein am Außenring angebrachtes Außengewinde aufschraubbar ist. Je nach dem wie weit die Aufdrehscheibe auf das Außengewinde aufgeschraubt ist, kann auf die Bremsscheibe über den Bremsbelag eine hohe bzw. keine Kraft ausgeübt werden. Dadurch kann auf einfache Weise zwischen den Funktionen eines konventionellen Wälzlagers und eines Wälzlagers mit stark angezogener Bremse variiert werden. Die Positionierung der Aufdrehscheibe kann manuell oder auch motorgetrieben erfolgen, wenn häufige und/oder schnelle Änderungen der Bremskraft gewünscht sind.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst bei einer abgewandelten Ausführung ein in der Laufbahn des Wälzlagers angeordnetes aufblasbares Bauteil. Diese Ausführung lässt sich besonders einfach realisieren und ist gleichzeitig auch sehr preiswert. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Höhe des aufblasbaren Bauteils einstellbar ist. Hierzu steht das aufblasbare Bauteil vorzugsweise mit einer Aufpumpvorrichtung, beispielsweise in Form einer Luftpumpe, in Verbindung. Durch Veränderung der Höhe des aufblasbaren Bauteils erfolgt die Steuerung des Reibmoments. Das aufblasbare Bauteil kann abgewandelt werden, indem eine Hydraulik Verwendung findet, die beispielsweise Öl in dieses Bauteil einpumpt, um dessen in die Laufbahn der Wälzkörper hineinragenden Querschnitt zu verändern.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst bei einer nochmals abgewandelten Ausführung eine Durchflussregelung für den in das Wälzlager eingebrachten Schmierstoff. Die Durchflussregelung erfolgt vorzugsweise über eine in die Schmierstoffzuführung eingebrachte Blende. Auch diese Ausführung zeichnet sich durch einen geringen Montageaufwand auf.
Die bislang genannten Ausführungsformen werden bei Wälzlagern einge- setzt und lassen sich problemlos miteinander kombinieren.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in ein Magnetlager eingebaut und umfasst eine innerhalb des Magnetlagers angeordnete Spule. Über die Spule wird durch elektromagnetische In- duktion das Reibmoment des Lagers gesteuert. Die Integration einer zusätzlichen Spule ist ohne großen Aufwand möglich. Von Vorteil ist es, wenn die induzierte Spannung in die Lageranordnung zurückgespeist wird. Auf diese Weise lassen sich Energieeinsparungen beim Betrieb des Lagers erreichen. Die induzierte Spannung kann jedoch auch über einen entsprechend dimen- sionierten Widerstand abgebaut werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine in ein Wälzlager eingebaute erste Bauform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Detaildarstellung der Einzelheit Y aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Diagrammdarstellung der Abhängigkeit des Lagerreibmoments von der Einstellung einer bei der ersten Bauform ver- wendeten Aufdrehscheibe; Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer in ein Wälzlager eingebauten zweiten Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung einer in ein Magnetlager einge- bauten dritten Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine in ein Wälzlager eingebaute erste Bauform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben. Die Erläuterung dieser Bauform erfolgt unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in ein Wälzlager eingebaut. Das Wälzlager besitzt einen Außenring 01 , einen Innenring 02 und einen zwischen Außenring 01 und Innenring 02 angeordneten Wälzlagerkäfig 03 mit Wälz- körpern 04, welcher einen Seitenring aufweist. Die zur Steuerung des Lagerreibmoments dienende Vorrichtung umfasst eine Bremsscheibe 05 und einen Bremsbelag 06. Die Bremsscheibe 05 ist an dem Seitenring des Wälzlagerkäfigs 03 befestigt. Bei Wälzlagerkäfigausführungen mit zwei Seitenringen kann jeder der beiden Seitenringe des Wälzlagerkäfigs 03 eine Brems- scheibe 05 aufweisen. Der Bremsbelag 06 ist am Außenring 01 des Wälzlagers angeordnet. Er steht über Bolzen 07 mit einer Tellerfeder 08 und einer Aufdrehscheibe 09 mit dem Außenring 01 in Verbindung. Die Aufdrehscheibe 09 ist mit einem Gewinde versehen, welches in ein am Außenring 01 angebrachtes Außengewinde aufgeschraubt werden kann. Die über den Bremsbelag 06 auf die Bremsscheibe 05 einwirkende Kraft lässt sich durch Auf- bzw. Abdrehen der Aufdrehscheibe 09 einstellen. Je nachdem wie weit die Aufdrehscheibe 09 auf das Außengewinde aufgeschraubt ist, wird entweder keine bzw. eine starke Bremswirkung erreicht. Der Bremsbelag 06 kann von der Bremsscheibe 05 wegbewegt werden, so dass keine Anlage mehr besteht und somit keine Bremswirkung auf den Wälzlagerkäfig 03 ausgeübt wird. Somit kann zwischen den Funktionen eines konventionellen, d. h. ungebremsten Wälzlagers und eines Wälzlagers mit stark angezogener Bremse variiert werden.
Ein Beispiel für die Abhängigkeit des Lagerreibmoments von der Stellung der Aufdrehscheibe 09 kann Fig. 4 entnommen werden. Das Lagerreibmoment kann beispielsweise zwischen 50 Ncm und 600 Ncm eingestellt werden. Um eine einfache Einstellung zu ermöglichen, kann am Außenring 01 eine Skala für das Lagerreibmoment und an der Aufdrehscheibe 09 eine Markierung angebracht sein. Bei aktivierter Bremsfunktion wird der Bremsbelag 06 gegen die Bremsscheibe 05 gedrückt. Dadurch wird der Wälzlagerkäfig 03 definiert abgebremst und bei den Wälzkörpern 04 ein definierter Schlupf eingestellt. Es kann dadurch im Vergleich zu herkömmlichen Wälzlagern in Abhängigkeit von der Krafteinwirkung am Wälzlagerkäfig 03 ein viel höheres Lagerreibmoment eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer in ein Wälzlager eingebauten zweiten Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zur Steuerung des Lagerreibmoments dient bei dieser Ausführung ein aufblasbares Bauteil 10, welches in die Laufbahn des Wälzlagers eingebracht ist. Das aufblasbare Bauteil 10 kann beispielsweise in Form eines Schlauches ausgeführt sein. Im dargestellten Beispiel befindet sich das aufblasbare Bauteil 10 in einer in den Innenring 02 eingebrachten nutförmigen Kammer 11. Das aufblasbare Bauteil 10 kann sich natürlich auch in einer in den Außenring 01 einge- brachten gleichartigen Kammer befinden. Ebenso ist es denkbar, dass sowohl im Innenring als auch im Außenring Kammern mit aufblasbaren Bauteilen angeordnet sind. Die Höhe des aufblasbaren Bauteils 10 kann variiert werden. Hierzu ist das aufblasbare Bauteil 10 mit einer Aufpumpvorrichtung (nicht dargestellt), beispielsweise in Form einer Luftpumpe oder einer Hyd- raulikpumpe, verbunden. In der linken Abbildung der Fig. 5 ist der Zustand dargestellt, bei dem sich das aufblasbare Bauteil 10 vollständig innerhalb der Kammer 11 des Innenrings 02 befindet. In diesem Fall erfolgt keine Beein- flussung des Lagerreibmoments. Im rechts dargestellten Zustand wurde die Höhe des aufblasbaren Bauteils 10 durch Aufpumpen verändert. Es ragt nun über die Kammer 11 hinaus in Richtung Wälzkörper 04 in die Laufbahn hinein und kann nun die Walkarbeit und somit auch die Rollreibung und das Lagerreibmoment beeinflussen. Das resultierende Lagerreibmoment kann abhängig von der jeweils vorliegenden Höhe des aufblasbaren Bauteils 10 definiert gesteuert werden.
Bei abgewandelten Ausführungsformen können anstelle des aufblasbaren Bauteils andere Elmente verwendet werden, welchen den Laufraum der Wälzkörper mehr oder weniger stark einschränken. Vorzugsweise sollten diese Elemente flächig in den Laufraum eingreifen, um die Gleichlaufeigenschaften des Wälzlagers nicht unnötig zu beeinträchtigen.
Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer in ein Magnetlager eingebauten dritten Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Magnetlager kann als passives oder als aktives Lager ausgeführt sein. Einzelheiten zum Lager selbst wurden in Fig. 6 nicht dargestellt. Innerhalb des Magnetlagers ist eine Spule 20 angeordnet über die durch elektromagnetische Induktion das Lagerreibmoment gesteuert wird. Im vorliegenden Beispiel befindet sich die Spule im Außenring 21 des Magnetlagers. Es sind jedoch auch Ausführungen möglich, bei denen die Spule 20 im Innenring 22 des Magnetlagers angeordnet ist. Die induzierte Spannung kann in das Magnetlager zurückgespeist werden. Bei aktiven Magnetlagern kann auf diese Weise ein Teil der zum Betrieb ständig benötigten Stromversorgung zur Verfügung gestellt und somit Energie eingespart werden. Die induzierte Spannung kann aber auch über einen entsprechend dimensionierten Widerstand 23 abgebaut werden. Bezugszeichenliste
01 Außenring des Wälzlagers
02 Innenring des Wälzlagers
03 Wälzlagerkäfig
04 Wälzkörper
05 Bremsscheibe
06 Bremsbelag
07 Bolzen
08 Tellerfeder
09 Aufdrehscheibe
10 aufblasbares Bauteil
11 Kammer
20 Spule
21 Außenring des Magnetlagers
22 Innenring des Magnetlagers
23 Widerstand

Claims

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche
1. Vorrichtung zur Steuerung des Reibmoments eines Lagers, dadurch gekennzeichnet, dass sie in das Lager eingebaut ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Wälzlager ist, wobei das Wälzlager einen Außenring (01), einen In- nenring (02) und zwischen Außenring (01) und Innenring (02) angeordnete Wälzkörper (04) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager einen Wälzlagerkäfig (03) zur Aufnahme der Wälzkörper (04) mit mindestens einem Seitenring umfasst, dass an dem Seitenring des Wälzlagerkäfigs (03) eine Bremsscheibe (05) befestigt ist, und dass am
Außenring (01) des Wälzlagers ein Bremsbelag (06) angeordnet ist, der mit der Bremsscheibe in Reibkontakt bringbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Bremsscheibe (05) einwirkende Kraft einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Voreinstellung der auf die Bremsscheibe (05) einwirkenden Kraft eine Aufdrehscheibe (09) mit einer Tellerfeder (08) dient.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufdrehscheibe (09) auf ein am Außenring (01) angebrachtes Außengewinde aufschraubbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich- net, dass sie ein in der Laufbahn des Wälzlagers angeordnetes quer- schnittserweiterbares Bauteil (10) umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das quer- schnittserweiterbare Bauteil (10) in einer Kammer (11) des Innenrings (02) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in die Laufbahn des Wälzlagers erstreckende Abschnitt des quer- schnittserweiterbaren Bauteils (10) durch Aufbalsen einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das querschnittserweiterbare Bauteil (10) mit einer Auf- pumpvorrichtung in Verbindung steht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Durchflussregelung für den in das Lager eingebrachten Schmierstoff umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussregelung über eine in die Schmierstoffzuführung angeordnete
Blende erfolgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Magnetlager ist, und dass innerhalb des Magnetlagers eine Spule (20) angeordnet ist, über die durch elektromagnetische Induktion das Lagerreibmoment gesteuert wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (20) im Außenring (21) des Magnetlagers angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die induzierte Spannung in die Lagerstromversorgungsanordnung zurückgespeist wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die induzierte Spannung über einen elektrischen Lastwiderstand (23) abgebaut wird.
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