WO2013021047A1 - Axial belastbare wälzlageranordnung mit magnetischer vorlasteinrichtung - Google Patents

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WO2013021047A1
WO2013021047A1 PCT/EP2012/065706 EP2012065706W WO2013021047A1 WO 2013021047 A1 WO2013021047 A1 WO 2013021047A1 EP 2012065706 W EP2012065706 W EP 2012065706W WO 2013021047 A1 WO2013021047 A1 WO 2013021047A1
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bearing
transmission element
force
ring
force transmission
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PCT/EP2012/065706
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Tom De Rooster
Jürgen Reichert
Thomas ZIKA
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Aktiebolaget Skf
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    • F16C39/00—Relieving load on bearings
    • F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
    • F16C39/063—Permanent magnets

Definitions

  • Embodiments of the invention are concerned with bearing arrangements, in particular bearing arrangements, which can bear not only radial loads but also loads acting in the axial direction.
  • rolling bearings which can also carry an axial load component in addition to a radial load, z.
  • an arrangement of two or more bearings is conventionally installed to maintain the bearing preload in the axial direction, which are biased or biased relative to each other. That is, even if an axial load can occur only in a single direction, among other things, to improve the rigidity, to secure against reverse loads and / or the bias at minimum loads two bearings are used, which are installed relative to each other in X or O arrangement ,
  • the bias is done by a force applied to the bias voltage (eg by means of springs or projection) is exerted on an inner ring or on an outer ring of the bearing.
  • a force applied to the bias voltage eg by means of springs or projection
  • the so-called “backup bearing” being used only for preloading, or at possibly short-term occurring load changes to absorb small forces in the other direction.
  • the second bearing permanently causes additional friction, which on the one hand increases the operating costs and, on the other hand, restricts the maximum achievable speed with the bearing arrangement. There is thus a need to improve bearing arrangements that can accommodate axial loads.
  • the embodiments of the present invention make it possible to obviate the drawbacks described above by using a bearing assembly comprising a single rolling bearing having a bearing inner race and a bearing outer race spaced apart in a radial direction from the bearing inner race, the bearing assembly further comprising a magnet assembly , By means of which a bias voltage serving force between the bearing inner ring and bearing outer ring can be generated.
  • the magnet arrangement is coupled to the bearing inner ring or the bearing outer ring in such a way that an attractive force generated by the magnet arrangement by means of a permanent magnet acting in or against an axial direction perpendicular to the radial direction, in or against the axial direction acting force between the bearing inner ring and the bearing outer ring causes, which serves a bias of the rolling bearing in the main load direction.
  • the magnet assembly may consist of so connected to the bearing inner ring or with the bearing outer ring or coupled magnet that caused by the magnet force is introduced into the bearing inner ring or bearing outer ring and thus causes a force which is a bias of the rolling bearing in a Main load direction of the rolling bearing causes.
  • the rolling bearing is loaded, for example, during operation mainly in the axial direction, so that is transmitted from a first bearing ring on the rolling elements in the axial direction of force to a second bearing ring, the biasing force acting in the axial direction and causes one of the first bearing ring via the rolling elements in the axial direction acting on the second bearing ring force.
  • a first bearing inner ring, a first power transmission element and the second bearing inner ring, a second power transmission element coupled which extend in the radial direction and are arranged so that they overlap in the radial direction, so that in the thus formed Overlap an axial gap between the two power transmission elements is formed.
  • at least one permanent magnet is arranged in the overlap region, so that an attractive magnetic force acting across the axial gap between the first and the second force transmission element results in a force acting predominantly in the axial direction between the bearing inner ring and the bearing outer ring.
  • a required bearing preload can thus be achieved without the need for a further, expensive and space-consuming bearing.
  • the friction of the entire bearing assembly can be reduced, as well as the entire setup can be simplified.
  • the total space consumed by the bearing assembly may be reduced and the bias voltage implemented independently of the other geometric constraints of the article to be stored. Due to the possibility of also bridging air gaps by the magnetic force, the bias voltage is particularly insensitive to thermal changes, fits, bearing seat tolerances, etc., so that the entire bearing arrangement can have an extended range of use or an extended range of possible operating temperatures, which is likewise possible can lead to higher maximum speeds.
  • a force transmission element is coupled both to the bearing inner ring and to the bearing outer ring, which in the radial direction is connected to the force transmission element of the opposite overlaps bearing ring. That is, either both power transmission elements extend in the radial direction far enough to the opposite bearing ring that they overlap in their radial extent each with the radial extent of the other power transmission element, or the power transmission element of the bearing inner ring or the bearing outer ring extends in the radial direction so far that it overlaps with the opposite bearing ring itself.
  • At least one permanent magnet is arranged, which ensures a force acting in or against the axial direction between the bearing inner ring and the bearing outer ring.
  • the second force transmission element of the bearing ring itself or a surface or volume region thereof may be formed.
  • the power transmission elements are arranged rotationally symmetrical and concentric with the axis of rotation of the bearing.
  • a plurality of equidistantly arranged permanent magnets are arranged along the circumference of the first or the second force transmission element within the region of the overlap or within the overlap region, resulting in an axially acting, uniform attractive force between bearing outer ring and bearing inner ring ,
  • a ring of permanent magnetic material is arranged along the circumference of the first or the second force transmission element within the overlap region, which ring runs concentrically to the bearing inner ring or to the bearing outer ring. Additionally, along the circumference of the first or second force
  • at least one ferromagnetic yoke coupled to the annular permanent magnet may be provided within the overlap region for purposefully controlling a resultant magnetic flux.
  • a concentric arrangement of annular permanent magnet and the at least one annular ferromagnetic yoke surrounding the magnet no large gradient of the magnetic field in the direction of rotation occurs during operation of the bearing, ie during rotation, so that eddy current losses remain low.
  • a concentric arrangement of the magnet and the at least one yoke means an arrangement which has at least one radial gap between the magnet and the at least one yoke.
  • a first and a second ring of a permanent magnetic material may be arranged, which run concentrically to the bearing inner ring or to the bearing outer ring. Due to the concentric arrangement, during operation of the bearing, ie during rotation, no large gradient of the magnetic field in the direction of rotation occurs, so that the eddy current losses remain low.
  • a north magnetic pole of the first ring faces toward the opposite force transmitting member without a magnet, while a south magnetic pole of the second ring also points toward that force transmitting member.
  • both the first and second force-transmitting elements extend in the radial direction to the overlap position. rich, wherein one of the two power transmission elements U- or fork-shaped, so that it overlaps with the other power transmission element in the axial direction on both sides.
  • a permanent magnet is disposed on the U-shaped power transmission element on both surfaces facing the surface of the other power transmission element. This makes it possible, by varying the distances between the U-shaped power transmission element and the other power transmission element, to exert a directed net force on the bearing in the axial direction.
  • the magnetic force in the axial direction may act to provide preload of the rolling bearing, while in other embodiments, the dynamic load, that is, the load bearing the bearing, may be additionally supported by the magnet assembly, such that the bearing is relieved. This can for example lead to the use of a bearing of lower load rating and thus to significant cost and space savings.
  • a mechanical adjustment mechanism is further coupled to the U-shaped power transmission member or to the power transmission member of the other bearing ring to produce a variable total force by varying the distances and thus the acting magnetic forces.
  • these embodiments also make it possible to dynamically support the rolling bearing, which may allow a smaller rolling bearing.
  • Figure 1 shows an embodiment of a bearing assembly with a magnet assembly with a permanent magnet
  • Figure 2 shows another embodiment of a bearing assembly with a magnet assembly having two concentric rings of permanent magnetic material
  • Figure 3 shows different side views of the embodiments of Figures 1 and 2;
  • Figure 4 shows another embodiment of a bearing assembly with alternative arrangement of the power transmission elements
  • Figure 5 shows another embodiment of a bearing assembly
  • Figure 6 shows another embodiment of a bearing assembly
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a bearing arrangement with a magnet arrangement coupled to a bearing outer ring
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a bearing arrangement with a magnet arrangement coupled to a bearing outer ring
  • Figure 9 shows an embodiment of a bearing assembly with in and against the axial direction acting forces.
  • FIG. 1 shows a section through a bearing arrangement.
  • the bearing arrangement comprises a roller bearing with a bearing inner ring 2 and a bearing outer ring 4, which lie opposite one another in a radial direction 6, that is to say they are spaced apart in the radial direction 6. Between the bearing inner ring 2 and the bearing outer ring 4, the rolling elements 8, in the angular ball bearing shown balls 8 run.
  • the angular contact ball bearing shown in Figure 1 due to the geometry of the raceways of the bearing rings an axial load, that is, carry a load in an axial direction 10 , which is perpendicular to the radial direction 6.
  • the bearing outer ring 4 is fixed in the axial direction by means of only indicated abutments 12 and 14, so that the main load in the axial direction 10 should take place.
  • the bearing assembly of FIG. 1 further includes a magnet assembly including a permanent magnet 16 located on a power transmission member 18 extending from the bearing inner race 2 in the radial direction 6.
  • a magnet assembly including a permanent magnet 16 located on a power transmission member 18 extending from the bearing inner race 2 in the radial direction 6. This is presently formed integrally with the bearing inner ring 2, rotationally symmetrical and extends as a disk in the radial direction 6 so far in the direction of the bearing outer ring 4, that the force transmission element 18 of the bearing inner ring 2 and the outer bearing ring 4 overlap in the radial direction.
  • the force transmission element 21 of the bearing outer ring 4 is formed by the geometric shape thereof or the force transmission element 21 is integrally formed with the bearing outer ring 4.
  • the permanent magnet 16 is inserted in the overlap region 20 in the force transmission element 18 of the bearing inner ring 2 and connected thereto.
  • the permanent magnet 16 may be mounted as a rotationally symmetrical, annular magnet on the power transmission element 18, so that the magnetic force along the entire circumference of the La coulter ring 2 and the bearing outer ring 4 acts (see also the illustration of Figure 3, right).
  • annular magnet 16 may still be coupled to at least one ferromagnetic yoke to optimize and / or reverse a resultant magnetic flux through the force transmitting member 21 on which no permanent magnetic material is disposed for maximum attraction of the two force transmitting members 18, 21 To keep eddy current losses low, as will be described below.
  • the permanent magnet 16 as seen for example from the view of the power transmission element 18 of the left illustration of Figure 3, also comprise a plurality of equidistant along the circumference of the force transmitting member 18 arranged magnet 16, which makes it possible to use standard magnets and thus keeping production costs low.
  • the attracting magnetic force generated by means of the permanent magnet is used to effect an attractive force acting in the axial direction 10 between the bearing inner race 2 and the bearing outer race 4, by means of which the bearing can be biased.
  • a second, so-called “backup bearing” which leads to a simplified overall arrangement and a lower friction of the bearing arrangement, while the air gap 22 also makes the bearing arrangement less susceptible to thermal or mechanical deformation
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a bearing arrangement, which largely corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. In a modification of the embodiment shown in FIG. 1, however, the embodiment shown in FIG. Asked embodiment in the overlap region 20 along the circumference of the power transmission element 18, an array of two concentric rings of permanent magnetic material 24a and 24b.
  • the rings are concentric with the axis of symmetry of the bearing inner ring 2 and the bearing outer ring 4.
  • the magnet arrangement shown in FIG. 2 leads, as is apparent from FIG Enlarged section can be seen, to the course of the magnetic field lines shown there.
  • the polarization directions 28a and 28b of the permanent magnetic material 24a and 24b aligned in the direction indicated in Figure 2 direction or a similar thereto direction, can be achieved in that the solenoid ⁇ field is mostly concentrated in the overlap region 20, resulting in low losses through non-directional or by stray fields. In other words, this is the case when
  • a magnetic north pole of the first permanent magnet ring 24a points in the direction of the force transmission element 21 of the bearing outer ring 4 and in the direction of the air gap 22 and when a magnetic south pole of the second permanent magnet ring 24b also points in this direction.
  • a single annular permanent magnet 16 may also be suitably coupled to at least one ferromagnetic yoke to optimize the magnetic flux or magnetic field losses.
  • at least one yoke made of ferromagnetic material eg iron
  • the axial radial ends of the annular permanent magnet 16 can be polarized differently in the embodiment according to FIG be.
  • a (left) axial end surface of the magnet 16 is coupled directly to the yoke 23, between each in the radial direction 6 facing and parallel surfaces of the permanent magnet 16 and the yoke 23 each have an air gap 25 is provided to a corresponding closed field line course by magnet 16, yoke 23, air gap 22 and force transmission element 21 to obtain.
  • Such a comparable or comparable arrangement of annular permanent magnet 16 and surrounding ferromagnetic (eg metallic) holes 23 does not cause any large gradient of the magnetic field in the direction of rotation during operation of the bearing, ie during rotation, so that eddy current losses are low stay.
  • the arrangement shown by way of example in FIG. 1 is only to be understood by way of example as one of many possible embodiments with permanent magnets 16 and yokes 23 coupled thereto.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a bearing arrangement which essentially corresponds to the bearing arrangement shown in FIG. 1, for example as regards the main force direction.
  • the difference from the embodiment described in FIG. 1 is that the permanent magnetic rings 24a and 24b are arranged on the magnet arrangement corresponding to the bearing outer ring 4 or on the corresponding force transmission element, so that the permanent magnet rings 24a and 24b, for example, on the fixed one of the two Bearing rings can be arranged.
  • the preloading permanent magnetic elements can be attached to both the fixed and rotating members, which is not the case with other biasing methods such as springs or the like is possible because they can be regularly attached only to a fixed element.
  • the bearing inner ring 2 is fixed via a shoulder 30 in the axial direction 10 with respect to the force transmission element 18 serving for force transmission.
  • the bearing outer ring 4 associated force transmission element 21, which has the two rings of permanent magnets 24a and 24b is fixed relative to the bearing outer ring 4 via the housing or other part not shown in and against the axial direction 10, so that also from the magnets 24a and 24b applied to a preload of the bearing in the direction of the main load, present in the axial direction 10 leads.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment that deviates from the function of the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the force transmission elements 18 and 21 are interchanged in their axial orientation 10 as compared to the configuration shown in FIG. This can be achieved overall relief of the 30 caused by the shoulder bias of the bearing, since the directed in the axial direction 10 biasing force of the shoulder 30 and counter to the axial direction 10 directed magnetic force on the force transmission element 18 at least partially compensate.
  • a total acting biasing force in the direction 10 is additionally reinforced by the magnetic force on the power transmission element 18.
  • FIGS. 7 and 8, like FIGS. 5 and 6, show further embodiments with which it is possible, by means of the geometrical arrangement of the force transmission elements, to use an angular contact ball bearing or a deep groove ball bearing with a magnetic bearing. harnessing power. Since the basic mode of operation, with the exception of the exact geometrical design of the force transmission elements, corresponds to that already discussed with reference to FIGS. 5 and 6, a further discussion of these components is dispensed with.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the present invention, or another possible magnet arrangement which can be combined with or used within all of the previously discussed embodiments of bearing arrangements.
  • At least one ring of permanent magnetic material 16 is arranged on each of the sides of the force transmission element 21 associated with the force transmission element 18 so that an attracting force acts on the force transmission element 18 both in and against the axial direction 10.
  • the magnetic forces keep the balance and the net force acting on the force transmission element 18 is Zero. This makes it possible, for example, via a variation of the width of the air gaps 34a and 34b, which arise between the two arms of the power transmission element 21 and the power transmission element 18, to generate a directed total or net force both in and against the axial direction.
  • Such a variation of the position of the force transmission element 21 or the widths of the air gaps 34a and 34b may be preset mechanically or mechanically during operation, for example. This can be done for example by means of a Pneumatic, hydraulic, electrically or by means of a servomotor or other actuator, which changes the relative position of the power transmission element 21 and the power transmission element 18.
  • the change may also be effected via a suitable mechanism depending on a centrifugal force acting on the system. This may serve, for example, to increase the magnetic force depending on the centrifugal force so that there are no no-load problems that typically occur at high speeds. Thereby, a concomitant bearing wear can be avoided.
  • the distance between the magnet rings 16 itself can be varied so that, for example, only the width of one of the air gaps 34a or 34b is varied in order to set the total force.

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Abstract

Eine Lageranordnung umfasst ein axial belastbares Wälzlager mit einem Lagerinnenring (2) und einem in einer radialen Richtung (6) von dem Lagerinnenring (2) beabstandeten Lageraußenring (4). Die Lageranordnung weist ferner eine mit dem Lagerinnenring (2) oder dem Lageraußenring (4) derart gekoppelte Magnetanordnung mit zumindest einem Permanentmagneten (16; 24a, 24b) auf, dass eine von der Magnetanordnung erzeugte anziehende Kraft, die in einer axialen Richtung (10) wirkt, eine in der axialen Richtung (10) wirkende Kraft zwischen dem Lagerinnenring (2) und dem Lageraußenring (4) bewirkt, die einer Vorspannung des Wälzlagers in einer Hauptlastrichtung des Wälzlagers dient.

Description

B e s c h r e i b u n g
AXIAL BELASTBARE WÄLZLAGERANORDNUNG MIT MAGNETISCHER
VORLASTEINRICHTUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung befassen sich mit Lageranordnungen, insbesondere mit Lageranordnung, die neben radialen Lasten auch in axialer Richtung wirkende Lasten tragen können.
Bei Wälzlagern, die neben einer radialen Last auch eine axiale Lastkomponente tragen können, z. B. bestimmte Radial- und/oder Axiallager, wie beispielsweise bei speziellen Bauformen von Schrägkugellagern, wird zur Einhaltung der Lagervorspannung in axialer Richtung herkömmlicherweise eine Anordnung von zwei oder mehr Wälzlagern verbaut, die relativ zueinander vorbelastet bzw. vorgespannt werden. D.h., auch wenn eine Axialbelastung ausschließlich in einer einzigen Richtung auftreten kann, werden unter anderem zur Verbesserung der Steifigkeit, zur Sicherung vor Umkehrlasten und/oder zur Vorspannung bei Minimallasten zwei Wälzlager verwendet, die relativ zueinander in X- oder in O-Anordnung eingebaut werden.
Die Vorspannung erfolgt, indem auf einen Innenring oder auf einen Außenring eines der Lager eine zur Vorspannung benötigte Kraft (z.B. mittels Federn oder Überstand) ausgeübt wird. Das heißt mit anderen Worten, dass, wenngleich zur Aufnahme der im Betrieb auftretenden Last ein einziges Lager eigentlich ausreichend wäre, bislang zwei Lager verwendet werden, wobei das so genannte "Backup-Lager" nur zur Vorspannung verwendet wird, oder, um bei möglicherweise kurzzeitig auftretenden Lastwechseln geringe Kräfte in der anderen Richtung aufzunehmen. Das zweite Lager verursacht permanent zusätzliche Reibung, was zum einen die Betriebskosten erhöht und zum anderen die mit der Lageranordnung maximal erziehbare Drehzahl beschränkt. Es besteht somit die Notwendigkeit, Lageranordnungen, die axiale Lasten aufnehmen können, zu verbessern.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden, indem eine Lageranordnung verwendet wird, die aus einem einzelnen Wälzlager mit einem Lagerinnenring und einem sich in einer radialen Richtung von dem Lagerinnenring beabstandeten Lageraußenring aufweist, wobei die Lageranordnung ferner eine Magnetanordnung aufweist, mittels derer eine der Vorspannung dienende Kraft zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring erzeugt werden kann.
Zu diesem Zweck ist die Magnetanordnung mit dem Lagerinnenring oder dem Lageraußenring derart gekoppelt, dass eine von der Magnetanordnung mittels eines Permanentmagneten erzeugte, anziehende Kraft, die in oder entgegen einer auf der radialen Richtung senkrecht stehenden axialen Richtung wirkt, eine in oder entgegen der axialen Richtung wirkende Kraft zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring bewirkt, die einer Vorspannung des Wälzlagers in der Hauptlastrichtung dient. Mit anderen Worten kann die Magnetanordnung aus derart mit dem Lagerinnenring bzw. mit dem Lageraußenring verbundenen oder gekoppelten Magneten bestehen, dass eine von den Magneten hervorgerufene Kraft in den Lagerinnenring bzw. Lageraußenring eingeleitet wird und so eine Kraft bewirkt, die eine Vorspannung des Wälzlagers in einer Hauptlastrichtung des Wälzlagers hervorruft. Das heißt, wird das Wälzlager beispielsweise während des Betriebes überwiegend in der axialen Richtung belastet, sodass von einem ersten Lagerring über die Wälzkörper in der axialen Richtung Kraft auf einen zweiten Lagerring übertragen wird, wirkt auch die der Vorspannung dienende Kraft in der axialen Richtung und bewirkt eine von dem ersten Lagerring über die Wälzkörper in der axialen Richtung auf den zweiten Lagerring wirkende Kraft. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist zu diesem Zweck mit dem ersten Lagerinnenring ein erstes Kraftübertragungselement und mit dem zweiten Lagerinnenring ein zweites Kraftübertragungselement gekoppelt, welche sich in radialer Richtung erstrecken und derart angeordnet sind, dass diese sich in der radialen Richtung überlappen, so dass in dem so gebildeten Überlappbereich ein axialer Spalt zwischen den beiden Kraftübertragungselementen gebildet wird. Ferner ist zumindest ein Permanentmagnet in dem Überlappbereich angeordnet, so dass eine über den axialen Spalt wirkende anziehende Magnetkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungselement dazu führt, dass überwiegend in der axialen Richtung eine Kraft zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring wirkt.
Bei geeigneter Dimensionierung der Magneten und der geometrischen Anordnung der Kraftübertragungselemente kann somit eine erforderliche Lagervorspannung erreicht werden, ohne dass ein weiteres, teures und platzintensives Lager verwendet werden müsste. Durch das Vermeiden eines zusätzlichen Wälzlagers kann die Reibung der gesamten Lageranordnung verringert, sowie das gesamte Setup vereinfacht werden. Darüber hinaus kann bei einigen Implementierungen der gesamte durch die Lageranordnung verbrauchte Platz verringert sowie die Vorspannung unabhängig von den sonstigen geometrischen Gegebenheiten des zu lagernden Gegenstandes implementiert werden. Aufgrund der Möglichkeit, durch die magnetische Kraft auch Luftspalte zu überbrücken, ist die Vorspannung beispielsweise auf thermische Veränderungen, Passungen, Lagersitztoleranzen etc. besonders unempfindlich, so dass die gesamte Lageranordnung einen erweiterten Einsatzbereich bzw. einen erweiterten Bereich von möglichen Betriebstemperaturen aufweisen kann, was ebenfalls zu höheren Maximaldrehzahlen führen kann.
Um eine Anziehungskraft zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring zu erreichen, ist bei einigen Ausführungsbeispielen sowohl mit dem Lagerinnenring als auch mit dem Lageraußenring jeweils ein Kraftübertragungselement gekoppelt, das in der radialen Richtung mit dem Kraftübertragungselement des gegenüberlie- genden Lagerrings überlappt. D.h., entweder beide Kraftübertragungselemente erstrecken sich in der radialen Richtung soweit auf den gegenüberliegenden Lagerring zu, dass diese in ihrer radialen Ausdehnung jeweils mit der radialen Ausdehnung des anderen Kraftübertragungselements überlappen, oder das Kraftübertragungselement des Lagerinnenrings oder des Lageraußenrings erstreckt sich in der radialen Richtung soweit, dass es mit dem gegenüberliegenden Lagerring selbst überlappt.
In dem Überlappbereich , d.h. dort, wo sich die Oberflächen der Kraftübertragungselemente der beiden Lagerringe in der axialen Richtung gegenüberliegen, ist zumindest ein Permanentmagnet angeordnet, der für eine in oder entgegen der axialen Richtung wirkende Kraft zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring sorgt. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen sich ein erstes der Kraftübertragungselemente so weit in Richtung des gegenüberliegenden Lagerrings erstreckt, dass es in radialer Richtung mit dem Lagerring selbst überlappt, kann das zweite Kraftübertragungselement von dem Lagerring selbst bzw. einem Oberflächen- oder Volumenbereich desselben gebildet werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Kraftübertragungselemente rotationssymmetrisch und konzentrisch zur Rotationsachse des Lagers angeordnet. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind entlang des Umfangs des ersten oder des zweiten Kraftübertragungselements innerhalb des Bereichs des Überlapps bzw. innerhalb des Überlappbereichs eine Mehrzahl von äquidistant angeordneten Permanentmagneten angeordnet, so dass sich eine in axialer Richtung wirkende, gleichmäßige anziehende Kraft zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring ergibt.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen ist entlang des Umfangs des ersten oder des zweiten Kraftübertragungselements innerhalb des Überlappbereichs ein Ring eines permanentmagnetischen Materials angeordnet (ringförmiger Permanentmagnet), welcher konzentrisch zu dem Lagerinnenring bzw. zu dem Lageraußenring verläuft. Zusätzlich kann entlang des Umfangs des ersten oder des zweiten Kraft- Übertragungselements innerhalb des Überlappbereichs beispielsweise wenigstens ein mit dem ringförmigen Permanentmagneten gekoppeltes ferromagnetisches Joch vorgesehen sein, um einen resultierenden magnetischen Fluss zielgerichtet zu steuern. Beispielsweise durch eine konzentrische Anordnung von ringförmigem Permanentmagnet und dem wenigstens einen den Magnet umgebenden ringförmigen fer- romagnetischen Joch kommt es beim Betrieb des Lagers, also während der Rotation, zu keinen großen Gradienten des Magnetfelds in Rotationsrichtung, so dass Wirbelstromverluste gering bleiben. Dabei ist unter konzentrischer Anordnung von Magnet und dem wenigstens einen Joch eine Anordnung zu verstehen, die zwischen dem Magnet und dem wenigstens einen Joch wenigstens einen radialen Spalt aufweist.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können entlang des Umfangs des ersten oder des zweiten Kraftübertragungselements innerhalb des Überlappbereichs auch ein erster und ein zweiter Ring eines permanentmagnetischen Materials angeordnet sein, welche konzentrisch zu dem Lagerinnenring bzw. zu dem Lageraußenring verlaufen. Durch die konzentrische Anordnung kommt es beim Betrieb des Lagers, also während der Rotation, zu keinen großen Gradienten des Magnetfelds in Rotationsrichtung, so dass die Wirbelstromverluste gering bleiben.
Bei einigen Ausführungsbeispielen mit zwei konzentrischen Ringen permanentmagnetischen Materials weist ein magnetischer Nordpol des ersten Rings in Richtung des gegenüberliegenden Kraftübertragungselements ohne Magnet, während ein magnetischer Südpol des zweiten Rings ebenfalls in Richtung dieses Kraftübertragungselements zeigt. Dies ermöglicht bei einigen Ausführungsbeispielen eine äußerst kontrollierte Führung des Magnetfelds in den Materialien der Kraftübertragungselemente und insbesondere eine kontrollierte Ablenkung der magnetischen Feldlinien, was ungewollte Verluste minimieren kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen erstrecken sich sowohl das erste als auch das zweiten Kraftübertragungselement in der radialen Richtung bis zum Überlappbe- reich, wobei eines der beiden Kraftübertragungselemente U- bzw. gabelförmig ausgebildet ist, so dass dieses mit dem anderen Kraftübertragungselement in axialer Richtung auf beiden Seiten überlappt. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist an dem U-förmigen Kraftübertragungselement auf beiden der Oberfläche des anderen Kraftübertragungselements zugewandten Oberflächen je ein Permanentmagnet angeordnet. Dies ermöglicht es durch eine Variation der Abstände zwischen dem U- förmigen Kraftübertragungselement und dem anderen Kraftübertragungselement in bei der axialen Richtung eine gerichtete Netto-Kraft in auf das Lager auszuüben. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die magnetische Kraft in der axialen Richtung also so wirken, dass eine Vorspannung des Wälzlagers erreicht wird, während bei anderen Ausführungsbeispielen die dynamische Last, also die Last, die das Lager trägt, zusätzlich von der Magnetanordnung getragen werden kann, so dass das Lager entlastet wird. Dies kann beispielsweise zur Verwendung eines Lagers geringerer Tragzahl führen und somit zu signifikanten Kosten- und Platzeinsparungen.
Um variierenden Belastungen Rechnung zu tragen, ist bei einigen Ausführungsbeispielen ferner ein mechanischer Verstellmechanismus mit dem U-förmigen Kraftübertragungselement oder mit dem Kraftübertragungselement des anderen Lagerrings gekoppelt, um durch einen Veränderung der Abstände und damit der wirkenden magnetischen Kräfte eine variable Gesamtkraft zu erzeugen. Diese Ausführungsbeispiele ermöglichen es, neben dem Bereitstellen der zur Vorspannung des Lagers erforderlichen Kraft ferner, das Wälzlager dynamisch zu unterstützen, was ein kleineres Wälzlager erlauben kann.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung mit einer Magnetanordnung mit einem Permanentmagneten; Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung mit einer Magnetanordnung, welche zwei konzentrischen Ringe permanentmagnetischen Materials aufweist;
Figur 3 verschiedene Seitenansichten auf die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2;
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung mit alternativer Anordnung der Kraftübertragungselemente;
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung;
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung; und
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung mit einer mit einem Lageraußenring gekoppelten Magnetanordnung;
Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung mit einer mit einem Lageraußenring gekoppelten Magnetanordnung; und
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung mit in- und entgegen der axialen Richtung wirkenden Kräften.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Lageranordnung. Die Lageranordnung um- fasst ein Wälzlager mit einem Lagerinnenring 2 und einem Lageraußenring 4, welche sich in einer radialen Richtung 6 gegenüberliegen, die also in der radialen Richtung 6 voneinander beabstandet sind. Zwischen dem Lagerinnenring 2 und dem Lageraußenring 4 laufen die Wälzkörper 8, bei dem gezeigten Schrägkugellager also Kugeln 8. Das in Figur 1 gezeigte Schrägkugellager kann aufgrund der Geometrie der Laufbahnen der Lagerringe eine axiale Last, das heißt, eine Last in einer axialen Richtung 10 tragen, welche auf der radialen Richtung 6 senkrecht steht. Bei der in Figur 1 gezeigten Konfiguration ist der Lageraußenring 4 in der axialen Richtung mittels nur angedeuteten Widerlagern 12 und 14 festgelegt, sodass die Hauptbelastung in der axialen Richtung 10 erfolgen soll.
Eine Krafteinleitung erfolgt über den Lagerinnenring 2, der mit dem zu lagernden Bauteil, das eine Kraft in der axialen Richtung 10 auf das Lager ausübt, verbunden bzw. gekoppelt wird. Zusätzlich zu dem Schrägkugellager weist die Lageranordnung der Figur 1 ferner eine Magnetanordnung auf, die einen Permanentmagneten 16 umfasst, der sich an einem von dem Lagerinnenring 2 in der radialen Richtung 6 erstreckenden Kraftübertragungselement 18 befindet. Dieses ist vorliegend einstückig mit dem Lagerinnenring 2 ausgebildet, rotationssymmetrisch und erstreckt sich als Scheibe in der radialen Richtung 6 so weit in Richtung des Lageraußenrings 4, dass das Kraftübertragungselement 18 des Lagerinnenrings 2 und der Lageraußenring 4 in der radialen Richtung überlappen. In diesem Überlappbereich 20, in dem sich die Oberflächen der Kraftübertragungselemente 18 des Lagerinnenrings 2 und des in diesem Bereich als Kraftübertragungselement 21 wirkenden Lageraußenrings 4 über einen Luftspalt 22 gegenüberliegend, wird mittels eines an dem Kraftübertragungselement 18 des Lagerinnenrings 2 angeordneten Permanentmagneten 16 eine anziehende Kraft zwischen dem Lagerinnenring 2 und dem Lageraußenring 4 erzeugt. Diese Kraft wirkt parallel zur axialen Richtung 10, also parallel zur Richtung der Last.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird somit das Kraftübertragungselement 21 des Lageraußenrings 4 durch die geometrische Form desselben gebildet bzw. das Kraftübertragungselement 21 ist einstückig mit dem Lageraußenring 4 ausgebildet. Selbiges gilt für das Kraftübertragungselement 18 des Lagerinnenrings 2. Der Permanentmagnet 16 ist in dem Überlappbereich 20 in das Kraftübertragungselement 18 des Lagerinnenrings 2 eingelegt bzw. mit diesem verbunden. Dabei kann bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Permanentmagnet 16 als rotationssymmetrischer, ringförmiger Magnet an dem Kraftübertragungselement 18 angebracht sein, so dass die Magnetkraft entlang des gesamten Umfangs des La- gerinnenrings 2 bzw. des Lageraußenrings 4 wirkt (siehe auch die Darstellung der Figur 3, rechts). Zusätzlich kann der ringförmige Magnet 16 noch mit wenigstens einem ferromagnetischen Joch gekoppelt werden, um einen resultierenden Magnet- fluss durch das Kraftübertragungselement 21, an dem kein permanentmagnetisches Material angeordnet ist, für eine maximale Anziehung der beiden Kraftübertragungselemente 18, 21 zu optimieren und/oder um Wirbelstromverluste gering zu halten, wie es nachfolgend noch beschrieben wird.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Permanentmagnet 16, wie beispielsweise aus der Ansicht des Kraftübertragungselements 18 der linken Darstellung von Figur 3 ersichtlich, auch eine Mehrzahl von äquidistant entlang des Umfangs des Kraftübertragungselements 18 angeordneten Magneten 16 umfassen, was es ermöglicht, Standard-Magnete zu verwenden und somit die Produktionskosten gering zu halten.
Durch die in Figur 1 gezeigte Anordnung wird die mittels des Permanentmagneten erzeugte anziehende magnetische Kraft genutzt, um eine in der axialen Richtung 10 wirkende anziehende Kraft zwischen dem Lagerinnenring 2 und dem Lageraußenring 4 zu bewirken, mittels derer das Lager vorgespannt werden kann. Dies führt dazu, dass auf eine zweites, sogenanntes„Backup-Lager", verzichtet werden kann, was zu einer vereinfachten Gesamtanordnung und zu einer geringeren Reibung der Lageranordnung führt. Durch den Luftspalt 22 ist die Lageranordnung darüber hinaus weniger anfällig für thermische oder mechanische Deformationen, die bei rein mechanischer Lagervorspannung zu einem erhöhten Lagerverschleiß führen können. Zusätzlich zur Verringerung der Reibung führt Verwenden einer Magnetanordnung anstatt eines zusätzlichen Wälzlagers dazu, dass mittels der in Figur 1 gezeigten Lageranordnung höhere Drehzahlen erzielt werden können.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung, das in großen Teilen zu dem in Figur 1 gezeigt Ausführungsbeispiel korrespondiert. In Abänderung des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels weist jedoch das in Figur 2 dar- gestellte Ausführungsbeispiel im Überlappbereich 20 entlang des Umfangs des Kraftübertragungselements 18 eine Anordnung von zwei konzentrischen Ringen permanentmagnetischen Materials 24a und 24b auf.
Wie aus der in Figur 3 in der mittleren Darstellung gezeigten Ansicht auf das Kraftübertragungselement 18 des Ausführungsbeispiels von Figur 2 ersichtlich, sind die Ringe konzentrisch zu der Symmetrieachse des Lagerinnenrings 2 und des Lageraußenrings 4. Die in Figur 2 dargestellte Magnetanordnung führt, wie es aus der Ausschnittsvergrößerung zu entnehmen ist, zu dem dort gezeigten Verlauf der Magnetfeldlinien. Sind die Polarisationsrichtungen 28a und 28b des permanentmagnetischen Materials 24a und 24b in der in Figur 2 angedeuteten Richtung oder einer dazu ähnlichen Richtung ausgerichtet, kann erreicht werden, dass das Magnet¬ feld überwiegend in dem Überlappbereich 20 konzentriert ist, was zu geringen Verlusten durch nicht gerichtete bzw. durch Streufelder führt. Dies ist mit anderen Worten dann der Fall, wenn
ein magnetischer Nordpol des ersten Permanentmagnetrings 24a in Richtung des Kraftübertragungselements 21 des Lageraußenrings 4 bzw. in Richtung auf den Luftspalt 22 weist und wenn eine magnetischer Südpol des zweiten Permanentmagnetrings 24b ebenfalls in diese Richtung zeigt.
Wie es oben bereits erwähnt wurde, kann, anstatt die beiden Permanentmagnetringe 24a, 24b zu verwenden, auch ein einzelner ringförmiger Permanentmagnet 16 geeignet mit wenigstens einem ferromagnetischen Joch gekoppelt werden, um den magnetischen Fluss bzw. Magnetfeldverluste zu optimieren. Dazu kann an den ring förmigen Permanentmagnet 16 angrenzend bzw. diesen umgebend oder teilweise umschließend zusätzlich wenigstens ein Joch aus ferromagnetischem Material (z.B. Eisen) vorgesehen sein, wie es in Figur 1 beispielhaft durch Bezugszeichen 23 angedeutet ist, um den magnetischen Fluss zielgerichtet zu steuern, so dass sich zwischen den Kraftübertragungselementen 18 und 21 eine größtmögliche anziehende Kraft ausbildet. Die axialen radialen Enden des ringförmigen Permanentmagneten 16 können in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 unterschiedlich polarisiert sein. Während in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine (linke) axiale Endfläche des Magneten 16 unmittelbar mit dem Joch 23 gekoppelt ist, ist zwischen einander in radialer Richtung 6 zugewandten und parallel verlaufenden Oberflächen des Permanentmagneten 16 und des Jochs 23 jeweils ein Luftspalt 25 vorgesehen, um einen entsprechenden geschlossenen Feldlinienverlauf durch Magnet 16, Joch 23, Luftspalt 22 und Kraftübertragungselement 21 zu erhalten. Durch eine derartige bzw. vergleichbare Anordnung von ringförmigem Permanentmagnet 16 und diesen umgebenden ferro magnetischen (z. B. metallischen) Jöchern 23 kommt es beim Betrieb des Lagers, also während der Rotation, zu keinen großen Gradienten des Magnetfelds in Rotationsrichtung, so dass Wirbelstromverluste gering bleiben. Die in Figur 1 beispielhaft dargestellte Anordnung ist lediglich exemplarisch als eine von vielen möglichen Ausführungsformen mit Permanentmagneten 16 und damit gekoppelten Jöchern 23 zu verstehen.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung, die im Wesentlichen der Figur 1 gezeigten Lageranordnung entspricht, zum Beispiel was die Hauptkraftrichtung anbelangt. Der Unterschied zu der in Figur 1 beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass die permanentmagnetischen Ringe 24a und 24b an der zu dem Lageraußenring 4 korrespondierenden Magnetanordnung bzw. an dem dazu korrespondierenden Kraftübertragungselement angeordnet sind, so dass die Permanentmagnetringe 24a und 24b beispielsweise an dem feststehenden der beiden Lagerringe angeordnet sein können. Allgemein ist es ein Vorteil der Ausführungsbeispiele von Lageranordnung, die hierin beschrieben sind, dass die der Lagervorspannung dienenden permanentmagnetischen Elemente sowohl an dem feststehenden also auch an dem rotierenden Teil angebracht werden können, was bei anderen Methoden der Vorspannung, beispielsweise mittels Federn oder dergleichen, nicht möglich ist, da diese regelmäßig nur an einen feststehenden Element angebracht werden können.
Während bei den in den Figuren 1-4 beschriebenen Ausführungsbeispielen zumindest Teile der Magnetanordnung, insbesondere die Kraftübertragungselemente 18 und 21, einstückig mit dem Lagerinnenring 2 bzw. dem Lageraußenring 4 ausgebildet sind, zeigen die Figuren 5 und 6 Ausführungsbeispiele, bei denen das Kraftübertragungselement und der ihnen jeweils zugeordnete Lagerring getrennt, d.h. mehrteilig sind.
Bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung ist der Lagerinnenring 2 über eine Schulter 30 in der axialen Richtung 10 bezüglich des der Kraftübertragung dienenden Kraftübertragungselements 18 festgelegt. Das dem Lageraußenring 4 zugeordnete Kraftübertragungselement 21, das die beiden Ringe von Permanentmagneten 24a und 24b aufweist, ist relativ zu dem Lageraußenring 4 über das Gehäuse oder einen anderen nicht gezeigten Teil in und entgegen der axialen Richtung 10 festgelegt, sodass auch hier die von den Magneten 24a und 24b ausgeübte anziehende Kraft zu einer Vorbelastung des Lagers in Richtung der Hauptlast, vorliegend in der axialen Richtung 10, führt.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, dass von der Funktion des in der Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiels abweicht. Auch hier weist das dem Lageraußenring 4 zugeordnete Kraftübertragungselement 21 die permanentmagnetischen Ringe 24a und 24b auf. Allerdings sind in dem Überlappbereich 20 die Kraftübertragungselemente 18 und 21 in ihrer axialen Ausrichtung 10, verglichen mit der in Figur 5 gezeigten Konfiguration, vertauscht. Dadurch kann insgesamt eine Entlastung der durch die Schulter 30 bewirkten Vorspannung des Lagers erreicht werden, da sich die in die axiale Richtung 10 gerichtete Vorspannkraft der Schulter 30 und die entgegen die axiale Richtung 10 gerichtete Magnetkraft auf das Kraftübertragungselement 18 zumindest teilweise kompensieren. Dagegen wird bei der Anordnung nach Figur 5 eine insgesamt wirkende Vorspannkraft in Richtung 10 durch die Magnetkraft auf das Kraftübertragungselement 18 zusätzlich verstärkt.
Die Figuren 7 und 8 zeigen, ebenso wie die Figuren 5 und 6, weitere Ausführungsformen, mit denen es möglich ist, durch die geometrische Anordnung der Kraftübertragungselemente ein Schrägkugellager bzw. ein Rillenkugellager mit einer magne- tischen Kraft vorzuspannen. Da die grundlegende Funktionsweise, bis auf die genaue geometrische Ausgestaltung der Kraftübertragungselemente, der bereits anhand der Figuren 5 und 6 diskutierten entspricht, wird auf ein eine weitere Diskussion dieser Komponenten verzichtet.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bzw. eine weitere mögliche Magnetanordnung die mit sämtlichen im vorhergehenden diskutierten Ausführungsbeispielen von Lageranordnungen kombiniert bzw. innerhalb dieser verwendet werden kann.
Bei der in Figur 9 dargestellten Lageranordnungen ist das Kraftübertragungselement 21, welches ohne Beschränkung der Allgemeinheit dem Lageraußenring 4 zugeordnet ist, U- förmig bzw. gabelförmig ausgebildet und überlappt mit dem Kraftübertragungselement 18 auf beiden Seiten desselben. Auf den jeweils dem Kraftübertragungselement 18 zugeordneten Seiten des Kraftübertragungselements 21 ist jeweils zumindest ein Ring aus permanentmagnetischem Material 16 angeordnet, so dass auf das Kraftübertragungselement 18 sowohl in als auch entgegen der axialen Richtung 10 eine anziehende Kraft wirkt.
Sind die Magnete exakt gleich stark und befindet sich das Kraftübertragungselement 18 in der axialen Richtung 10 exakt in der Mitte zwischen den beiden Armen des Kraftübertragungselements 21, halten sich die magnetischen Kräfte die Waage und die Netto-Kraft, die auf das Kraftübertragungselement 18 wirkt, ist Null. Dies ermöglicht es beispielsweise, über eine Variation der Breite der Luftspalte 34a und 34b, die sich zwischen den beiden Armen des Kraftübertragungselements 21 und dem Kraftübertragungselement 18 ergeben, eine gerichtete Gesamt- bzw. Nettokraft sowohl in- als auch entgegen der axialen Richtung zu erzeugen.
Eine solche Variation der Position des Kraftübertragungselements 21 bzw. der Breiten der Luftspalte 34a und 34b kann beispielsweise mechanisch voreingestellt bzw. mechanisch während des Betriebs erfolgen. Dies kann beispielsweise mittels einer Pneumatik, einer Hydraulik, elektrisch oder mittels eines Stellmotors oder eines anderen Aktuators erfolgen, der die Relativposition des Kraftübertragungselements 21 und des Kraftübertragungselements 18 verändert. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Veränderung über eine geeignete Mechanik auch abhängig von einer auf das System wirkenden Zentrifugalkraft bewirkt werden. Dies kann beispielsweise dazu dienen, um die Magnetkraft abhängig von der Zentrifugalkraft zu erhöhen, so dass es zu keinen Nullastproblemen kommt, die typischerweise bei hohen Drehzahlen auftreten. Dadurch kann ein damit einhergehender Lagerverschleiß vermieden werden.
Alternativ zu der in Figur 9 dargestellten Konfiguration kann bei weiteren Ausführungsbeispielen der Abstand zwischen den Magnetringen 16 selbst variiert werden, so dass beispielsweise nur die Breite eines der Luftspalte 34a oder 34b variiert wird, um die Gesamtkraft einzustellen.
Das mechanische und dynamische variieren eines Luftspalts zwischen den Kraftübertragungselementen 18 und 21 kann selbstverständlich auch in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen angewendet werden, um lastabhängig die zusätzliche mittels der Magnetanordnung auf das Lager ausgeübte Kraft zu variieren.
Wenngleich in Figur 9 auf jeder Seite des gabelförmigem Kraftübertragungselements 21 aus Gründen der Einfachheit lediglich ein einziger Ring permanentmagnetischen Materials 16 angeordnet ist, versteht es sich von selbst, dass in weiteren Ausführungsbeispielen auch die, beispielsweise anhand von Figur 2 detaillierte beschriebene, Konfiguration mit zwei permanentmagnetischen Ringen je Seite verwendet werden kann.
Wenngleich vorhergehenden überwiegend anhand einer Lageranordnung mit einem Schrägkugellager beschrieben, versteht es sich ferner von selbst, dass weitere Ausführungsbeispiele von Lageranordnungen mit anderen Wälzlagern bzw. Axiallagern implementiert werden können, wie beispielsweise mit Kegelrollenlagern oder Rillenkugellagern.
Bezu szeichenliste
2 Lagerinnenring
4 Lageraußenring
6 radiale Richtung
8 Wälzkörper
10 axiale Richtung
12 Widerlager
14 weiteres Widerlager
16 Magnet
18 Kraftübertragungselement
20 Überlappbereich
22 Luftspalt
24a, 24b Ring permanentmagnetischen Materials
28a, 28b Polarisationsrichtung
30 Schulter
34a, 34b Luftspalte

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Axial belastbare Lageranordnung
1. Lageranordnung, mit folgenden Merkmalen: einem axial belastbaren Wälzlager mit einem Lagerinnenring (2) und einem in einer radialen Richtung (6) von dem Lagerinnenring (2) beabstandeten Lageraußenring (4); und einer mit dem Lagerinnenring (2) oder dem Lageraußenring (4) derart gekoppelten Magnetanordnung mit zumindest einem Permanentmagneten (16; 24a, 24b), dass eine von der Magnetanordnung erzeugte anziehende Kraft, die in oder entgegen einer auf der radialen Richtung (6) senkrecht stehenden axialen Richtung (10) wirkt, eine in oder entgegen der axialen Richtung (10) wirkende Kraft zwischen dem Lagerinnenring (2) und dem Lageraußenring (4) bewirkt, die einer Vorspannung des Wälzlagers in einer Hauptlastrichtung des Wälzlagers dient.
2. Lageranordnung gemäß Anspruch 1, bei der ein mit dem Lagerinnenring (2) gekoppeltes erstes Kraftübertragungselement (18) und ein mit dem Lageraußenring (4) gekoppeltes zweites Kraftübertragungselement (21) in der radialen Richtung (6) in einem Überlappbereich (20) überlappen, wobei zumindest ein Permanentmagnet (16; 24a, 24b) innerhalb des Überlappbereichs (20) an dem ersten oder an dem zweiten Kraftübertragungselement (18, 21) angeordnet ist.
3. Lageranordnung gemäß Anspruch 2, bei der entlang eines Umfanges des ersten oder zweiten Kraftübertragungselements (18, 21) innerhalb des Überlappbereichs (20) ein Ring (16) permanentmagnetischen Materials angeordnet ist, welcher mit wenigstens einem ferromagnetischen Joch gekoppelt ist.
4. Lageranordnung gemäß Anspruch 2, bei der entlang eines Umfanges des ersten oder zweiten Kraftübertragungselements (18, 21) innerhalb des Überlappbereichs (20) ein erster Ring (24a) und ein zweiter Ring (24b) permanentmagnetischen Materials angeordnet sind, welche konzentrisch zum Lagerinnenring (2) oder zum Lageraußenring (4) angeordnet sind.
5. Lageranordnung gemäß Anspruch 4, bei der ein magnetischer Nordpol des ersten Rings (24a) in Richtung desjenigen Kraftübertragungselements zeigt, an dem kein permanentmagnetisches Material angeordnet ist, wobei ein magnetischer Südpol des zweiten Rings (24b) ebenfalls in Richtung dieses Kraftübertragungselements zeigt.
6. Lageranordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der das Material ersten oder zweiten Kraftübertragungselements (18, 21) in dem Überlappbereich (20) magnetisierbar ist.
7. Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei dem Wälzlager um eine axial belastbare Lagerbauform, insbesondere um ein Schrägkugellager, um ein Kegelrollenlager oder um ein Rillenkugellager handelt.
8. Lageranordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Kraftübertragungselemente (18, 21) mit den Lagerringen (2, 4) derart gekoppelt sind, dass eine durch die Permanentmagneten (16; 24a, 24b) verursachte Kraft auf die Lagerringe (2, 4) übertragen wird.
9. Lageranordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der das erste Kraftübertragungselement (18) oder das zweite Kraftübertragungselement (21) mit dem jeweils anderen Kraftübertragungselement in der zur radialen Richtung (6) senkrechten axialen Richtung (10) auf beiden Seiten überlappt, wobei in dem Überlappbereich (20) auf den beiden dem anderen Kraftübertragungselement zugewandten Seiten des ersten (18) oder zweiten Kraftübertragungselements (21) zumindest ein Permanentmagnet (16; 24a, 24b) angeordnet ist.
10. Verfahren zum Vorspannen eines einen Lagerinnenring (2) und einen in einer radialen Richtung (6) von dem Lagerinnenring (2) beabstandeten Lageraußenring (4) aufweisenden axial belastbaren Wälzlagers, mit folgenden Schritten: mittels eines Permanentmagneten, erzeugen einer anziehenden Kraft, die in oder entgegen einer auf der radialen Richtung (6) senkrecht stehenden axialen Richtung (10) wirkt, sodass eine in oder entgegen der axialen Richtung (10) wirkende Kraft zwischen dem Lagerinnenring (2) und dem Lageraußenring (4) bewirkt wird, die einer Vorspannung des Wälzlagers in einer Hauptlastrichtung des Wälzlagers dient.
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