WO2016180415A1 - Verbindungselement zur befestigung von bauteilen an wälzlagern und wälzlageranordnung - Google Patents

Verbindungselement zur befestigung von bauteilen an wälzlagern und wälzlageranordnung Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a connecting element for fastening components to rolling bearings and a rolling bearing assembly, which is such
  • the connecting element can be used, for example, in sensor bearings or resolver bearings.
  • sensor bearings for the purposes of the present invention are sensor bearings
  • Rolling bearings having integrated sensors for detecting bearing state variables.
  • Resolverlager arrangements which comprise a rolling bearing with an integrated angle sensor.
  • connecting element components can be attached to the realization of additional functionalities on rolling bearings.
  • the components to be fastened are in particular
  • WO 201 1/134955 A2 shows a device equipped with an angle sensor
  • Rolling bearing assembly having an inner ring and an outer ring, each having a suitable for receiving a sealing ring circumferential groove.
  • In the circumferential groove of the inner ring is a to the axis of rotation of the bearing
  • a trained as a plastic injection molded part holding member is in a support ring made of metal, whose outer diameter corresponds at most to the outer diameter of the rolling bearing used. Between the inner diameter of the support ring and a portion of the retaining element remains an annular gap. The retaining element is secured in the circumferential groove of the outer ring.
  • a designed as a printed circuit, provided for performing an angle measurement sensor ring is fixed to the holding member such that it is partially radially within the support ring and partially radially within the holding member.
  • a disadvantage of the prior art fasteners for mounting components of rolling bearings is that they are specific to a particular Wälzlagerart and
  • Rolling bearing size are. For different types of rolling bearings and bearing sizes are thus different, adapted to the respective rolling bearing
  • the object of the present invention is therefore to provide a connecting element for fastening components to rolling bearings available, which is universally applicable for different types of rolling bearings and bearing sizes.
  • the connecting element should have a simple structure and be inexpensive to produce.
  • a rolling bearing assembly is to be provided with a fastened to one of the two bearing rings by means of a connecting element component.
  • a connecting element according to claim 1 is initially used.
  • the connecting element according to the invention has a head and a shaft.
  • the head is shaped so that it can be fixed in a groove of the bearing ring, while the shank is shaped to be fixed in a bore of the component.
  • a significant advantage of the connecting element according to the invention is that it is not adapted to a particular Wälzlagerart and Wälzlageruß in contrast to the prior art fasteners but is versatile.
  • the groove of the bearing ring which is the head of
  • connecting element namely the existing anyway groove for receiving a sealing ring.
  • These grooves are the same cross-section in many bearings and differ only with respect to the bearing ring dependent diameter.
  • the head of the connecting element can thus be used at any circumferential position in the groove.
  • the connecting element thus has a very simple structure, whereby wide application areas are opened. This results in the production of the connecting element comparatively low production costs, because the quantities can be selected high.
  • Connecting element a latching element which cooperates with a latching element of the component for the realization of a latching connection between the component and the connecting element.
  • connection element allows on the component.
  • a locking connection also has the advantage that it can be solved again at any time.
  • the shaft can also be fastened in another suitable manner in the bore of the component, for example by gluing, soldering or welding.
  • Between connecting element and groove in the bearing ring is also preferably a latching connection.
  • the connecting element preferably has a shaft between the head and a head
  • the head of the connecting element is spherical. Again, other embodiments are possible.
  • the head is such that between the groove of the bearing ring and connecting element a secure connection can be made.
  • the connecting element consists of a corrosion-resistant material. In this way it is ensured that the connecting element can be used even under harsh environmental conditions over a longer period.
  • the rolling bearing assembly according to the invention includes a rolling bearing with two bearing rings and a component which by means of at least one
  • Connecting element is mounted on the rolling bearing.
  • the connecting element comprises a fixed in a groove of the bearing ring head and arranged in a bore of the component shaft.
  • a significant advantage of the rolling bearing assembly according to the invention is the fact that by means of a connection element simple coupling of the rolling bearing can be done with a supplementary function-bearing component. For attachment of the
  • the head of the connecting element must be inserted into a groove of one of the two bearing rings, the head preferably engages and a firm connection between the connecting element and bearing ring is formed.
  • the head of the connecting element On the rolling bearing itself, no modifications are required.
  • the already commonly used for receiving a sealing ring groove can be used.
  • the shaft of the connecting element is inserted into a previously introduced into the component bore.
  • the fixation of the connecting element in the bore of the component is preferably carried out by means of a latching connection.
  • All fasteners are each preferably inserted with their head in the same groove in the bearing ring.
  • the head of the connecting element advantageously engages in the groove of the outer ring.
  • the head of the connecting element advantageously engages in the groove of the outer ring.
  • the component fastened to the roller bearing is preferably a printed circuit board, which acts as a carrier of components for realizing a specific additional function.
  • a printed circuit board which acts as a carrier of components for realizing a specific additional function.
  • Rolling bearing assembly shows.
  • a roller bearing assembly 01 comprises a rolling bearing 02 with an outer ring 03 and an inner ring (not shown).
  • the rolling bearing assembly 01 further includes a component 04, for example a printed circuit board, which is fastened by means of one or more connecting elements 05 on the outer ring 03.
  • the connecting element 05 is designed as a holding pin. It has a spherical head 07 and a shaft 08. Between head 07 and shaft 08 is a
  • truncated cone-shaped portion 09 is formed, which for a given
  • the head 07 engages in a circumferential groove 10 of the outer ring 03 a.
  • Between connecting element 05 and outer ring 03 is preferably a latching connection.
  • the shaft 08 is fixed in a hole 12 introduced in the component 04.
  • Connecting element 05 and component 04 are preferably also connected to one another via a latching connection.
  • corresponding latching elements are provided on shaft 08 and bore 12.
  • the frusto-conical region 09 terminates in a shoulder 13 which rests against a surface 14 of the component 04 facing the outer ring 03. Bezuas Lake list

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement (05) zur Befestigung von Bauteilen (04) an einem Lagerring (03) eines Wälzlagers (02). Das Verbindungselement besitzt einen ersten Endbereich (07), welcher in einer umlaufenden Nut (10) des Lagerrings (03) festgelegt ist, und einen zweiten Endbereich (08), welcher am Bauteil (04) festgelegt ist. Das Verbindungselement (03) zeichnet sich dadurch aus, dass es einen Kopf (07) und einen Schaft (03) aufweist, wobei der Kopf (07) in der Nut (10) des Lagerrings (03) und der Schaft (08) in einer Bohrung (12) des Bauteils (04) festgelegt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wälzlageranordnung (01), welche zur Befestigung eines Bauteile (04) ein derartiges Verbindungselement (05) nutzt.

Description

Verbindunqselement zur Befestigung von Bauteilen an Wälzlagern
und Wälzlageranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Befestigung von Bauteilen an Wälzlagern sowie eine Wälzlageranordnung, welche ein solches
Verbindungselement verwendet.
Das Verbindungselement kann beispielsweise bei Sensorlagern oder Resolverlagern zum Einsatz kommen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Sensorlager
Wälzlager, die integrierte Sensoren zur Erfassung von Lagerzustandsgrößen aufweisen. Als Resolverlager werden Anordnungen bezeichnet, welche ein Wälzlager mit einem integrierten Winkelsensor umfassen. Mittels Verbindungselement können Bauteile zur Realisierung zusätzlicher Funktionalitäten am Wälzlager befestigt werden. Bei den zu befestigenden Bauteilen handelt es sich insbesondere um
Leiterplatten mit darauf realisierten elektrischen Schaltungen.
Die WO 201 1/134955 A2 zeigt eine mit einem Winkelsensor ausgestattete
Wälzlageranordnung mit einem Innenring und einem Außenring, welche jeweils eine zur Aufnahme eines Dichtrings geeignete umlaufende Nut aufweisen. In der umlaufenden Nut des Innenrings ist ein zur Rotationsachse des Wälzlagers
exzentrischer, als Maßverkörperung fungierender metallischer Ring befestigt. Ein als Kunststoffspritzgussteil ausgebildetes Halteelement ist in einem Stützring aus Metall, dessen Außendurchmesser höchstens dem Außendurchmesser des Wälzlagers entspricht, eingesetzt. Zwischen dem Innendurchmesser des Stützrings und einem Abschnitt des Halteelements verbleibt ein ringförmiger Spalt. Das Halteelement ist in der umlaufenden Nut des Außenrings befestigt. Ein als gedruckte Schaltung ausgebildeter, zur Durchführung einer Winkelmessung vorgesehener Sensorring ist am Halteelement derart fixiert, dass er sich teilweise radial innerhalb des Stützrings und teilweise radial innerhalb des Halteelements befindet. An der Anordnung aus Halteelement, Stützring und Sensorring ist ein ferromagnetischer Schalenkern befestigt. Nachteilig an den vorbekannten Verbindungselementen zur Befestigung von Bauteilen an Wälzlagern ist, dass sie spezifisch für eine bestimmte Wälzlagerart und
Wälzlagergröße sind. Für unterschiedliche Wälzlagerarten und Wälzlagergrößen werden somit verschiedene, an das jeweilige Wälzlager angepasste
Verbindungselemente benötigt. Die Kosten für die Verbindungselemente sind zwar gering. Im Gegensatz dazu fallen bei der Herstellung der zur Fertigung der
verschiedenen Verbindungselemente benötigten Spritzgusswerkzeuge aber verhältnismäßig hohe Kosten an. Hieraus ergibt sich ein erheblicher Kostenaufwand, gerade bei kleineren Stückzahlen und Prototypen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verbindungselement zur Befestigung von Bauteilen an Wälzlagern zur Verfügung zu stellen, welches universell für verschiedene Wälzlagerarten und Wälzlagergrößen einsatzbar ist. Das Verbindungselement soll einen einfachen Aufbau aufweisen und kostengünstig herstellbar sein. Weiterhin soll eine Wälzlageranordnung mit einem an einem der beiden Lagerringe mittels Verbindungselement befestigen Bauelement zur Verfügung gestellt werden.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient zunächst ein Verbindungselement gemäß Anspruch 1 .
Das erfindungsgemäße Verbindungselement weist einen Kopf und einen Schaft auf. Der Kopf ist so geformt, dass er in einer Nut des Lagerrings festgelegt werden kann, während der Schaft geformt ist, um in einer Bohrung des Bauteils festgelegt zu werden.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verbindungselements besteht darin, dass es im Unterschied zu den vorbekannten Verbindungselementen nicht an eine bestimmte Wälzlagerart und Wälzlagergröße angepasst ist sondern vielseitig einsetzbar ist. Insbesondere ist die Nut des Lagerrings, welche den Kopf des
Verbindungselements aufnehmen soll, nämlich die sowieso vorhandene Nut für die Aufnahme eines Dichtrings. Diese Nuten sind im Querschnitt bei vielen Wälzlagern gleich ausgeführt und unterscheiden sich nur in Bezug auf den vom Lagerring abhängigen Durchmesser. Der Kopf des Verbindungselements kann somit an einer beliebigen Umfangsposition in der Nut eingesetzt werden.
Die Anpassung an die Spezifik des jeweiligen Wälzlagers erfolgt über die
Positionierung des bzw. der zur Aufnahme des Schaftes des Verbindungselements benötigten Bohrung im anzubringenden Bauteil. Das Verbindungselement weist somit einen sehr einfachen Aufbau auf, wodurch breite Einsatzbereiche eröffnet werden. Dadurch fallen bei Herstellung des Verbindungselements vergleichsweise geringe Produktionskosten an, denn die Stückzahlen können hoch gewählt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schaft des
Verbindungselements ein Rastelement, welches mit einem Rastelement des Bauteils zur Realisierung einer Rastverbindung zwischen Bauteil und Verbindungselement zusammenwirkt. Mittels Rastverbindung wird eine sichere Fixierung des
Verbindungselements am Bauteil ermöglicht. Eine Rastverbindung hat außerdem den Vorteil, dass sie jederzeit wieder gelöst werden kann. Der Schaft kann jedoch auch auf andere, zweckmäßige Weise in der Bohrung des Bauteils befestigt werden, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen. Zwischen Verbindungselement und Nut im Lagerring besteht ebenfalls bevorzugt eine Rastverbindung.
Das Verbindungselement weist vorzugsweise zwischen Schaft und Kopf einen
Bereich mit einer Schulter zur Anlage an einer Außenfläche des Bauteils auf. Über diesen Bereich kann ein fest vorgegebener Abstand zwischen Bauteil und Wälzlager realisiert werden. Der Bereich ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfs die am Bauteil anliegende Schulter des Verbindungselements darstellt. Es soll jedoch keine Einschränkung auf Verbindungselemente mit einem kegelstumpfförmigen Bereich erfolgen. Andere Ausführungsformen sind durchaus möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kopf des Verbindungselements kugelförmig. Auch hier gilt, dass andere Ausführungsformen möglich sind. Der Kopf ist so auszubilden, dass zwischen Nut des Lagerrings und Verbindungselement eine sichere Verbindung hergestellt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das Verbindungselement aus einem korrosionsbeständigen Material. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Verbindungselement auch unter rauen Umgebungsbedingungen über einen längeren Zeitraum einsetzbar ist.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient weiterhin auch eine
Wälzlageranordnung gemäß Anspruch 7.
Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung beinhaltet ein Wälzlager mit zwei Lagerringen und ein Bauelement, welches mit Hilfe mindestens eines
Verbindungselements am Wälzlager befestigt ist. Das Verbindungselement umfasst einen in einer Nut des Lagerrings festgelegten Kopf und einen in einer Bohrung des Bauteils angeordneten Schaft.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung ist darin zu sehen, dass mittels Verbindungselement eine einfache Kopplung des Wälzlagers mit einem eine Zusatzfunktion tragenden Bauteil erfolgen kann. Zur Befestigung des
Bauteils am Wälzlager muss lediglich der Kopf des Verbindungselements in eine Nut eines der beiden Lagerringe eingeführt werden, wobei der Kopf vorzugsweise einrastet und eine feste Verbindung zwischen Verbindungselement und Lagerring entsteht. Am Wälzlager selber sind keine Modifikationen erforderlich. Zur Befestigung des Kopfes des Verbindungselements kann die zur Aufnahme eines Dichtringes bereits üblicherweise vorhandene Nut genutzt werden. Des Weiteren ist der Schaft des Verbindungselements in eine zuvor in das Bauteil eingebrachte Bohrung einzuführen. Die Fixierung des Verbindungselements in der Bohrung des Bauteils erfolgt vorzugsweise mittels einer Rastverbindung. Hierfür sind Bohrung des Bauteils und Schaft des Verbindungselements mit entsprechenden Rastelementen
auszustatten. Die Verbindung zwischen Wälzlager und Bauteil lässt sich somit aufwandsarm lösen, wodurch verschlissene Teile ausgetauscht werden können bzw. das Wälzlager mit anderen Funktionalitäten ausgestattet werden kann. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, das Bauteil mittels mehrerer
Verbindungselemente am Wälzlager zu fixieren. Hierzu sind in das Bauteil mehrere verteilt angeordnete Bohrungen zur Aufnahme des Schaftes von jeweils einem
Verbindungselement einzubringen. Alle Verbindungselemente sind jeweils mit ihrem Kopf vorzugsweise in dieselbe Nut im Lagerring eingesetzt.
Der Kopf des Verbindungselements greift vorteilhafterweise in die Nut des Außenrings ein. Es sind jedoch auch Varianten möglich, bei denen der Kopf des
Verbindungselements mit einer Nut des Innenrings in Eingriff steht.
Das am Wälzlager befestigte Bauteil ist vorzugsweise eine Leiterplatte, welche als Träger von Bauelementen zur Realisierung einer bestimmten Zusatzfunktion fungiert. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten einzigen Figur näher erläutert, welche eine erfindungsgemäße
Wälzlageranordnung zeigt.
Eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung 01 umfasst ein Wälzlager 02 mit einem Außenring 03 und einem Innenring (nicht dargestellt). Die Wälzlageranordnung 01 beinhaltet weiterhin ein Bauteil 04, beispielsweise eine Leiterplatte, welche mittels eines oder mehrerer Verbindungselemente 05 am Außenring 03 befestigt ist. Das Verbindungselement 05 ist als Haltestift ausgeführt. Es weist einen kugelförmigen Kopf 07 und einen Schaft 08 auf. Zwischen Kopf 07 und Schaft 08 ist ein
kegelstumpfförmiger Bereich 09 ausgebildet, welcher für einen vorgegebenen
Abstand zwischen Außenring 03 und Bauteil 04 sorgt. Der Kopf 07 greift in eine umlaufende Nut 10 des Außenrings 03 ein. Zwischen Verbindungselement 05 und Außenring 03 besteht vorzugsweise eine Rastverbindung. Der Schaft 08 ist in einer, im Bauteil 04 eingebrachten Bohrung 12 fixiert. Verbindungselement 05 und Bauteil 04 sind bevorzugt ebenfalls über eine Rastverbindung miteinander verbunden. Hierfür sind an Schaft 08 und Bohrung 12 entsprechende Rastelemente vorzusehen. Der kegelstumpfförmige Bereich 09 endet in einer Schulter 13, welche an einer zum Außenring 03 gewandten Fläche 14 des Bauteils 04 anliegt. Bezuaszeichen liste
01 Wälzlageranordnung
02 Wälzlager
03 Außenring
04 Bauteil
05 Verbindungselement
06
07 Kopf
08 Schaft
09 kegelstumpfförmiger Bereich
10 Nut
1 1
12 Bohrung
13 Schulter
14 Fläche des Bauteils

Claims

Patentansprüche 1 . Verbindungselement (05) mit einem Kopf (07) und einem Schaft (08) zur
Befestigung von Bauteilen (04) an einem Lagerring (03) eines Wälzlagers (02), dadurch gekennzeichnet, dass das der Kopf (07) an die Form einer umlaufenden Nut (10) im Lagerring (03) angepasst ist, um in diese Nut (10) einsetzbar zu sein, und dass der Schaft (08) angepasst ist, um in einer Bohrung (12) des Bauteils (04) festlegbar zu sein.
2. Verbindungselement (05) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (08) ein Rastelement aufweist, welches beim Einsetzen in das Bauteil (04) mit einem in der Bohrung (12) angebrachten Rastelement zur Realisierung einer Rastverbindung zwischen Bauteil (04) und Verbindungselement (05) zusammenwirkt.
3. Verbindungselement (05) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen Schaft (08) und Kopf (07) einen Bereich (09) mit einer Schulter (13) zur Anlage an einer Außenfläche (14) des Bauteils (04) aufweist.
4. Verbindungselement (05) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (09) kegelstumpfförmig ist, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfs die am Bauteii (04) anliegende Schulter (13) des Verbindungselements (05) darstellt.
5. Verbindungselement (05) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kopf (07) kugelförmig ist.
6. Verbindungselement (05) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass es aus einem korrosionsbeständigen Material besteht.
7. Wälzlageranordnung (01 ) umfassend ein Wälzlager (02) mit zwei Lagerringen (03) und ein Bauteil (04), welches mit Hilfe mindestens eines
Verbindungselements (05) am Wälzlager (02) befestigt ist, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (05) einen in einer umlaufenden Nut (10) eines der beiden Lagerringe (03) festgelegten Kopf (07) und einen in einer Bohrung (12) des Bauteils (04) festgelegten Schaft (08) aufweist.
8. Wälzlageranordnung (01 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass das Bauteil (04) mehrere verteilt angeordnete Bohrungen (12) zur Aufnahme jeweils des Schaftes (08) von mehreren Verbindungselementen (05) aufweist.
9. Wälzlageranordnung (01 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (07) des Verbindungselements (05) in die Nut (10) des
Außenrings (03) eingerastet ist.
10. Wälzlageranordnung (01) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass das Bauteil (04) eine elektrische Leiterplatte ist.
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