WO2021115526A1 - Wälzlageranordnung - Google Patents

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WO2021115526A1
WO2021115526A1 PCT/DE2020/100951 DE2020100951W WO2021115526A1 WO 2021115526 A1 WO2021115526 A1 WO 2021115526A1 DE 2020100951 W DE2020100951 W DE 2020100951W WO 2021115526 A1 WO2021115526 A1 WO 2021115526A1
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WO
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Prior art keywords
inner ring
outer ring
rolling bearing
ring base
rolling
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/100951
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Metten
Stefan Singer
Georg Draser
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2021115526A1 publication Critical patent/WO2021115526A1/de

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    • 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
    • F16C41/002—Conductive elements, e.g. to prevent static electricity
    • 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
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/588—Races of sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing arrangement comprising a rolling bearing with an inner ring, an outer ring and rolling elements, the inner ring having an inner ring raceway and the outer ring having an outer ring raceway, the rolling elements being arranged between the inner ring and the outer ring in a rolling manner.
  • roller bearings When using roller bearings, e.g. in or on electrical machines or within a hybridized drive train of a motor vehicle, current can pass through.
  • the switching pulses from converters lead to the build-up of a voltage between the bearing rings of roller bearings, for example. This tension is relieved again and again by breakdowns. Under unfavorable conditions, the passage of current can damage the raceways and rolling elements. There is therefore a risk of premature and unexpected failure of the bearing and thus of the entire electrical machine's rule. In addition to the increased maintenance effort, the downtime of the machine results in additional costs.
  • Insulated rolling bearings are known from the prior art that are intended to prevent damaging bearing currents. For example, rolling bearings with ceramic insulation on the outer or inner ring are used. However, electrically insulated rolling bearings are comparatively expensive and are therefore not used too often. Object of the invention
  • the invention is therefore based on the object of providing a roller bearing arrangement which transmits electrical current between the inner ring and outer ring of a roller bearing in a safe and low-wear manner, especially with possible axial play between the inner ring and outer ring.
  • a rolling bearing arrangement comprising a rolling bearing with an inner ring, an outer ring and rolling elements, the inner ring having an inner ring raceway and the outer ring having an outer ring raceway, the rolling elements being arranged rollingly between the inner ring and the outer ring, the
  • the inner ring and the outer ring are each pot-shaped and the inner ring has an inner ring base and the outer ring has an outer ring base, which are arranged axially opposite one another in the roller bearing, with a grounding element being provided on the inner ring base and / or the outer ring base, which connects the inner ring with the Outer ring by means of a contact element movable in the axial direction connects in a flow-conductive manner, with at least one spring device also being arranged in the roller bearing, which exerts a resilient axial force on the grounding element and / or the contact element in such a way that the contact element acts as a spring force axia l is movable against the inner ring base and
  • This refinement ensures that the contact element rests against the inner ring base and / or outer ring base in an electrically contacting manner with a spring force.
  • the inner ring is electrically connected to the outer ring, so that there are no electrical potential differences between the inner ring and the outer ring.
  • the current dissipation implemented in this way protects the rolling bearing against electrical damage.
  • the number of components is reduced and the assembly effort is reduced as a result.
  • the soiling of the rolling bearing which usually occurs due to a sliding grounding ring that has often been used up to now, is also avoided.
  • the axial resilience of the spring device allows axial play to be reliably compensated for during operation of the roller bearing, since the contact element is spring-force-controlled following the axial play and thus ensures the electrically conductive contact between the inner ring base and the outer ring base. Furthermore, through the suitable configuration of the axial spring force effect, it can be ensured that the contact element rests against the inner ring base and / or outer ring base with an always optimal axial pressure force, whereby the wear of the contact element can be reduced to a minimum.
  • the grounding element has the function of bridging the electrical potential between the inner ring and the outer ring of the rolling bearing. It can therefore be connected to earth, but also to any other electrical potential.
  • the grounding element comprises a contact element that establishes the electrical contact between the inner ring and / or outer ring and the grounding element.
  • Rolling bearings can in particular be used to transmit rotary movements with the lowest possible friction losses.
  • Rolling bearings can be used in particular to fix axles and shafts, depending on the design, absorbing radial and / or axial forces and at the same time enabling the rotation of the shaft or the components so mounted on an axle.
  • rolling rolling elements arranged between an inner ring and an outer ring of the rolling bearing gers rolling rolling elements arranged.
  • the inner ring, outer ring and the rolling elements mainly rolling friction usually occurs within the rolling bearing. Since the rolling elements in the inner and outer ring can preferably roll on hardened steel surfaces with optimized lubrication, the rolling friction of such bearings is relatively low. It is particularly preferred to design a roller bearing according to the present invention as a needle, roller or ball bearing.
  • the inner ring can, in particular, connect the shaft that receives the roller bearings to the roller bearing or the roller bodies.
  • the Wel le can be connected to the side of the outer surface of the inner ring facing the shaft, with the rolling elements of the roller bearing rolling on the inner ring raceway opposite this outer surface.
  • the inner ring can be formed from an electrically conductive metallic and / or ceramic material. It is basically conceivable to form the inner ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
  • the outer ring can, in particular, connect the bearing receiving the roller bearing to the roller bearing or the roller bodies.
  • the bearing can in particular be connected to the side of the lateral surface of the outer ring facing the bearing, with the outer ring raceway opposite this lateral surface rolling the rolling elements of the roller bearing.
  • the outer ring can be formed from an electrically conductive metallic and / or ceramic material. It is basically conceivable to design the outer ring in one piece or in more than one piece, in particular in two pieces.
  • the rolling elements can have the shape of a Ku gel or a roller, depending on the type of roller bearing. They roll on the raceways of the rolling bearing and have the task of transmitting the force acting on a radial rolling bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa. Roller-shaped rolling bodies are also referred to as roller-rolling bodies and spherical rolling bodies as La gerkugel.
  • the rolling elements are preferably made of an electrically conductive metallic material.
  • the rolling elements can roll inside the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring.
  • the upper surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be wear-resistant, for example also by a corresponding surface treatment process and / or by applying a corresponding additional material layer.
  • the inner ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway.
  • a planar formation of the inner ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling bodies on the inner ring raceway.
  • the inner ring raceway is preferably designed to be electrically conductive.
  • the rolling elements can roll inside the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring.
  • the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be wear-resistant, for example also by a corresponding surface treatment method and / or by applying a corresponding additional material layer.
  • the outer ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled configuration of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway.
  • a planar shape of the outer ring raceway on the other hand, can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling bodies on the outer ring raceway.
  • the outer ring raceway can in particular also be designed to be electrically conductive.
  • the spring device is arranged in the grounding element.
  • the grounding element can thus be designed as a compact structural unit.
  • the spring device is designed as a spiral spring, as a result of which a particularly advantageous axial spring force effect can be set.
  • the inner ring base and / or the outer ring base are / is designed to be axially elastic. In this way, on the one hand, the axial pressure force of the contact element relative to the outer ring base and / or inner ring base can be set in an optimized manner, and on the other hand, there is an even better axial play compensation.
  • the axially spring-elastic outer ring base and / or inner ring base is present in the roller bearing in addition to a spring element, in particular a spiral spring, which is already arranged within the grounding element.
  • the axially spring-elastic outer ring base and / or inner ring base is present as the sole spring element in the roller bearing.
  • the outer ring base and / or the inner ring base comprises recesses and spring bars which are shaped such that the inner ring base and / or the outer ring base has an axial spring elasticity.
  • the contact element has an axis of rotation which coincides with the axis of rotation of the roller bearing. This results in a particularly reliable and low-wear arrangement of the contact element.
  • the contact element is a rolling body.
  • a rolling element in particular a type of rolling element already present in the rolling bearing, the component complexity and the manufacturing costs for the rolling bearing arrangement can be further reduced.
  • the rolling body, as a contact element is shaped as a roller rolling body, particularly preferably as a cylindrical roller rolling body.
  • the grounding element is integral, preferably monolithic, with the inner ring base and / or the outer ring base is formed.
  • the construction part complexity and the installation effort can be kept low and the location of the grounding element is due to the design by integral training ge compared to the inner ring and / or outer ring set.
  • the earthing element is connected to the inner ring base and / or the outer ring base as a separate component.
  • the advantage of this embodiment is that the grounding element can be pre-assembled with a spring device and a contact element and can subsequently be mounted as a modular component in the inner ring base and / or outer ring base.
  • the grounding element comprises a pot-shaped section in which the contact element is arranged to be linearly displaceable in the axial direction, whereby an axial guidance of the contact element is provided.
  • the contact element has a coating.
  • This coating can in particular be designed to conduct electricity. It is very particularly preferred that the coating of the contact element is a wear protection coating.
  • the inner ring base and / or the outer ring base can also be preferred for the inner ring base and / or the outer ring base to have a coating.
  • This coating can in particular be designed to conduct electricity. It is very particularly preferred that the coating of the inner ring base and / or the outer ring base is a wear protection coating.
  • the components of the roller bearing arrangement which are in the current flow are formed from the same materials in order to reduce the risk of corrosion along the current flow through the roller bearing arrangement.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the roller bearing according to the invention in a cross-sectional view
  • Figure 2 shows a second embodiment of the roller bearing according to the invention in a cross-sectional view.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a rolling bearing arrangement 1 according to the invention, comprising a rolling bearing 2 with an inner ring 3, an outer ring 4 and rolling elements 5.
  • the inner ring 3 has an inner ring raceway 6 and the outer ring 4 has an outer ring raceway 7.
  • the rolling elements 5 are Between tween inner ring 3 and outer ring 4 arranged rolling mounted.
  • the inner ring 3 and the outer ring 4 are each pot-shaped.
  • the inner ring 3 has an inner ring base 8 and the outer ring 4 has an outer ring base 9, which are arranged axially opposite one another in the roller bearing 2.
  • the outer ring base 9 is designed to be closed, so that no particles or fluids can penetrate from the outside through the outer ring base 9 into the roller bearing 2.
  • a grounding element 10 is provided on the inner ring base 8, which connects the inner ring 3 to the outer ring 4 by means of a cone that is movable in the axial direction.
  • clock element 11 connects electrically.
  • the inner ring base 8 has a receptacle in the form of an opening in which the grounding element 10 is fixed.
  • the grounding element 10 is connected to the inner ring base 8 as a separate component.
  • the contact element 11 is designed as a cylinder-like flea piston, the lateral surfaces of which are guided in an axially displaceable manner within the grounding element 10.
  • the grounding element 10 comprises the cup-shaped section 13 in which the contact element 11 is arranged so as to be linearly displaceable in the axial direction.
  • the inner ring 3 does not have an inner ring rim, so that the inner ring 3 with its inner ring running surface 6 is designed to be axially displaceable with respect to the rolling elements 5 and the outer ring 4, which are designed as cylindrical rollers.
  • the rolling elements 5 are enclosed in the axial direction by two outer ring rims, which are not designated in any more detail.
  • the roller bearing 2 shown can thus compensate for an axial displacement of a shaft (not shown) accommodated in the inner ring 3.
  • a spring device 12 is also arranged, which exerts a resilient axial force on the contact element 11 in such a way that the contact element 11 can be moved axially against the outer ring bottom 9 by means of a spring force, so that the contact element 11 rests against the inner ring bottom 8 in an electrically contacting manner by means of a spring force .
  • the spring device 12 designed as a spiral spring is arranged in the grounding element 10 and is supported on the one hand against the bottom of the Erdungsele element 10 and on the other hand against the bottom of the contact element 11 designed as a cylinder-like Flohlkol ben.
  • the contact element 11 has an axis of rotation which coincides with the axis of rotation of the roller bearing 2.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a rolling bearing arrangement 1 according to the invention, comprising a rolling bearing 2 with an inner ring 3, an outer ring 4 and rolling elements 5.
  • the inner ring 3 also has an inner ring raceway 6 and the outer ring 4 an outer ring raceway 7.
  • the roller - body 5 are between the inner ring 3 and outer ring 4 is rolling bearings is arranged.
  • the inner ring 3 and the outer ring 4 are also each pot-shaped.
  • the inner ring 3 has an inner ring base 8 and the inner ring 3 has an inner ring base 8, which are arranged axially opposite one another in the roller bearing 2.
  • a grounding element 10 is also provided on the inner ring base 8, which electrically connects the inner ring 3 to the outer ring 4 by means of a contact element 11 that is movable in the axial direction.
  • a spring device 12 is now formed from the inner ring base 8 and / or the outer ring base 9, the inner ring base 8 and / or the outer ring base 9 being / is configured to be axially elastic.
  • the spring device 12 formed from the inner ring base 8 and / or the outer ring base 9 exerts a resilient axial force on the grounding element 10 and / or the contact element 11 in such a way that the contact element 11 acts axially against the inner ring base 8 and / or the outer ring base 9 is movable, so that the contact element 11 rests against the inner ring base 8 in an electrically contacting manner by means of a spring force.
  • FIG. 2 also shows that the outer ring base 9 and / or the inner ring base 8 comprises recesses 14 and spring bars 15 which are shaped such that the inner ring base 8 and / or the outer ring base 9 has an axial resilience.
  • the contact element 11 also has an axis of rotation which coincides with the axis of rotation of the roller bearing 2.
  • the contact element 11 is designed as a rolling element 5, in the example shown as a cylindrical roller rolling element.
  • the grounding element 10 is formed integrally, preferably also monolithically, with the inner ring base 8.
  • the grounding element 10 comprises a pot-shaped gene section 13 in which the contact element 11 is arranged linearly slidable ver in the axial direction
  • grounding element 10 in the embodiments shown in FIG. 1 and FIG. 2 is arranged on the inner ring base 8
  • the grounding element 10 can alternatively also be arranged on the outer ring base 9, in which case the contact element 11 is then on the inner ring base 8 is applied in an electrically contacting manner.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but rather as explanatory.
  • the following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define “first” and “second” features, this designation serves to distinguish between two features of the same type without defining an order of priority.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung (1), umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Innenring (3), einem Außenring (4) und Wälzkörpern (5), wobei der Innenring (3) eine Innenringlaufbahn (6) aufweist und der Außenring (4) eine Außenringlaufbahn (7) aufweist, wobei die Wälzkörper (5) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) wälzend gelagert angeordnet sind. Die Wälzlageranordnung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Innenring (3) und der Außenring (4) jeweils topfartig ausgebildet sind und der Innenring (3) einen Innenringboden (8) und der Außenring (4) einen Außenringboden (9) aufweist, die sich axial gegenüberliegend in dem Wälzlager (2) angeordnet sind, wobei an dem Innenringboden (8) und/oder dem Außenringboden (9) ein Erdungselement (10) vorgesehen ist, das den Innenring (3) mit dem Außenring (4) mittels eines in Axialrichtung beweglichen Kontaktelements (11) stromleitend verbindet, wobei in dem Wälzlager (2) ferner wenigstens eine Federeinrichtung (12) angeordnet ist, welche eine federelastische Axialkraft derart auf das Erdungselement (10) und/oder das Kontaktelement (11) ausübt, dass das Kontaktelement (11) federkraftbewirkt axial gegen den Innenringboden (8) und/oder den Außenringboden (9) bewegbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung Wälzlageranordnung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn auf weist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gela gert angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Beim Einsatz von Wälzlagern z.B. in bzw. an elektrischen Maschinen oder in nerhalb eines hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, kann es zu ei nem Stromdurchgang kommen. Die Schaltimpulse von Umrichtern führen bei spielsweise zum Aufbau einer Spannung zwischen den Lagerringen von Wälz lagern. Diese Spannung wird durch Durchschläge immer wieder abgebaut. Un ter ungünstigen Bedingungen kommt es infolge dessen zu Stromdurchgangs schäden an Laufbahnen und Wälzkörpern. Somit besteht die Gefahr eines vor zeitigen und unerwarteten Ausfalls des Lagers und damit der gesamten elektri schen Maschine. Neben dem erhöhten Wartungsaufwand entstehen durch den Stillstand der Maschine zusätzliche Kosten.
Aus dem Stand der Technik sind ström isolierte Wälzlager bekannt, die schädli che Lagerströme unterbinden sollen. So werden beispielsweise Wälzlager mit einer Keramikisolierung am Außen- oder Innenring eingesetzt. Strom isolierte Wälzlager sind jedoch vergleichsweise teuer und werden daher nicht allzu häu fig eingesetzt. Aufgabe der Erfindung
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zu Grunde, eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, welche elektri schen Strom zwischen Innenring und Außenring eines Wälzlagers betriebssi cher und verschleißarm, insbesondere auch bei möglichem Axialspiel zwischen Innenring und Außenring, überträgt.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung umfassend ein Wälz lager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innen ring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlauf bahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wäl zend gelagert angeordnet sind, wobei der Innenring und der Außenring jeweils topfartig ausgebildet sind und der Innenring einen Innenringboden und der Au ßenring einen Außenringboden aufweist, die sich axial gegenüberliegend in dem Wälzlager angeordnet sind, wobei an dem Innenringboden und/oder dem Außenringboden ein Erdungselement vorgesehen ist, das den Innenring mit dem Außenring mittels eines in Axialrichtung beweglichen Kontaktelements ström leitend verbindet, wobei in dem Wälzlager ferner wenigstens eine Feder einrichtung angeordnet ist, welche eine federelastische Axialkraft derart auf das Erdungselement und/oder das Kontaktelement ausübt, dass das Kontaktele ment federkraftbewirkt axial gegen den Innenringboden und/oder den Außen ringboden bewegbar ist.
Durch diese Ausgestaltung wird gewährleistet, dass das Kontaktelement feder kraftbewirkt an dem Innenringboden und/oder Außenringboden elektrisch kon taktierend anliegt. Dadurch wird der Innenring mit dem Außenring elektrisch verbunden, so dass keine elektrischen Potentialunterschiede zwischen Innen ring und Außenring vorhanden sind. Durch die so realisierte Stromableitung wird das Wälzlager gegen Stromschä den geschützt. Zusätzlich wird im Vergleich zu den bisher bekannten Lösungen die Anzahl der Bauteile reduziert und dadurch der Montageaufwand verringert. Auch die in der Regel entstehende Verschmutzung des Wälzlagers durch einen bislang häufig eingesetzten schleifenden Erdungsring wird vermieden.
Durch die axiale Federelastizität der Federeinrichtung kann ein axiales Spiel im Betrieb des Wälzlagers betriebssicher ausgeglichen werden, da das Kontakte lement federkraftbewirkt dem axialen Spiel folgend nachgeführt wird und so den elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Innenringboden und dem Außen ringboden gewährleistet. Ferner kann durch die geeignete Konfiguration der axialen Federkraftwirkung sichergestellt werden, dass das Kontaktelement mit einer stets optimalen axialen Andruckkraft am Innenringboden und/oder Außen ringboden anliegt, wodurch sich der Verschleiß des Kontaktelements auf ein Minimum reduzieren lässt.
Das Erdungselement hat die Funktion das elektrische Potential zwischen dem Innenring und dem Außenring des Wälzlagers zu überbrücken. Es kann daher an einer Erdung anliegen, jedoch auch an einem anderen beliebigen elektri schen Potential. Das Erdungselement umfasst ein Kontaktelement, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem Innenring und/oder Außenring sowie dem Erdungselement herstellt.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegen standes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nach folgend bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager können insbe sondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermögli chen. Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzla- gers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außen ring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering. Es ist besonders be vorzugt ein Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Nadel-, Rollen oder Kugellager auszubilden.
Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Wel le mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings ver bunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenring laufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem elektrisch leitenden metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbeson dere zweiteilig auszubilden.
Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Au ßenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem elektrisch leitenden metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehr teilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
Die Wälzkörper können abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Ku gel oder einer Rolle aufweisen. Sie wälzen auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Au ßenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Rollenförmige Wälz körper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als La gerkugel bezeichnet. Die Wälzkörper bestehen bevorzugt aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff. Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innen ringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Ober fläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, bei spielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der In nenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschieb barkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben. Die Innenringlauf bahn ist bevorzugt elektrisch leitend ausgebildet.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außen ringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfah ren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Material schicht. Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Füh rung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausfor mung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axia le Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben. Die Außenringlaufbahn kann insbesondere auch elektrisch leitend ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Federeinrichtung in dem Erdungselement angeordnet ist. Somit kann das Erdungselement als eine kompakte Baueinheit ausgebildet werden.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Federeinrichtung als Spiralfeder ausgebildet ist, wodurch sich eine besonders vorteilhafte axiale Federkraftwir kung einstellen lässt. ln einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Innenringboden und/oder der Außenringboden axialfederelastisch ausgebil det sind/ist. Hierdurch kann zum einen die axiale Andruckkraft des Kontaktele ments gegenüber dem Außenringboden und/oder Innenringboden optimiert ein gestellt werden, zum anderen erfolgt ein noch besserer Axialspielausgleich. Es ist grundsätzlich denkbar, dass der axialfederelastisch ausgebildeten Außen ringboden und/oder Innenringboden zusätzlich zu einem bereits innerhalb des Erdungselements angeordneten Federelements, insbesondere einer Spiralfe der, im Wälzlager vorhanden ist. Es ist alternativ natürlich auch möglich, dass der axialfederelastisch ausgebildeten Außenringboden und/oder Innenringbo den als alleiniges Federelement im Wälzlager vorhanden ist.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Außenringboden und/oder der In nenringboden Aussparungen und Federstege umfasst, die derart ausgeformt sind, dass der Innenringboden und/oder der Außenringboden eine axiale Fe derelastizität aufweist. Dies wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbei spiele noch näher erläutert.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass das Kontaktelement eine Rotations achse aufweist, die mit der Rotationsachse des Wälzlagers zusammenfällt. Hierdurch wird eine besonders betriebssichere und verschleißarme Anordnung des Kontaktelements bewirkt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevor zugt sein, dass das Kontaktelement ein Wälzkörper ist. Durch die Verwendung eines Wälzkörpers, insbesondere eines im Wälzlager bereits vorhandenen Wälzkörpertyps, kann die Bauteilkomplexität und die Herstellkosten für die Wälzlageranordnung weiter reduziert werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass der Wälzkörper als Kontaktelement als ein Rollenwälzkörper, besonders bevorzugt als Zylinderrollenwälzkörper ausgeformt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das Erdungselement integral, bevorzugt monolithisch, mit dem Innenring- boden und/oder dem Außenringboden ausgebildet ist. Hierdurch kann die Bau teilkomplexität und der Montageaufwand geringgehalten werden und die Lage des Erdungselements ist konstruktionsbedingt durch integrale Ausbildung ge genüber dem Innenring und/oder Außenring festgelegt.
Alternativ hierzu kann des Weiteren jedoch auch vorteilhaft sein, dass das Er dungselement als separates Bauteil mit dem Innenringboden und/oder dem Außenringboden verbunden ist. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass das Erdungselement mit einer Federvorrichtung und einem Kontaktelement vorkonfektioniert werden kann und nachfolgend als modulares Bauteil in dem Innenringboden und/oder Außenringboden montierbar sind.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das Erdungselement einen topfförmigen Abschnitt umfasst, in dem das Kontak telement in Axialrichtung linear verschiebbar angeordnet ist, wodurch eine axia le Führung des Kontaktelements bereitgestellt wird.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass das Kontaktelement eine Beschichtung aufweist. Diese Beschichtung kann insbesondere stromleitend ausgebildet sein. Es ist ganz besonders bevorzugt, dass die Beschichtung des Kontaktelements eine Verschleißschutzbeschichtung ist.
Es kann auch bevorzugt sein, dass der Innenringboden und/oder der Außen ringboden eine Beschichtung aufweist. Diese Beschichtung kann insbesondere stromleitend ausgebildet sein. Es ist ganz besonders bevorzugt, dass die Be schichtung des Innenringbodens und/oder des Außenringbodens eine Ver schleißschutzbeschichtung ist.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass die Bauelemente der Wälzlageranordnung, die im Stromfluss liegen, aus gleichen Materialen ausgeformt sind, um Korrosi onsrisiken entlang des Stromflusses durch die Wälzlageranordnung zu vermin dern. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Zeichnun gen sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszei chen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiede nen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Querschnittsansicht,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Querschnittsansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzla geranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Au ßenring 4 und Wälzkörpern 5. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 6 auf und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 7. Die Wälzkörper 5 sind zwi schen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert angeordnet.
Der Innenring 3 und der Außenring 4 sind jeweils topfartig ausgebildet. Der In nenring 3 weist einen Innenringboden 8 und der Außenring 4 einen Außenring boden 9 auf, die sich axial gegenüberliegend in dem Wälzlager 2 angeordnet sind. Der Außenringboden 9 ist geschlossen ausgeführt, so dass von außen keine Partikel oder Fluide durch den Außenringboden 9 in das Wälzlager 2 ein- dringen können.
An dem Innenringboden 8 ist ein Erdungselement 10 vorgesehen, dass den In nenring 3 mit dem Außenring 4 mittels eines in Axialrichtung beweglichen Kon- taktelements 11 stromleitend verbindet. Der Innenringboden 8 weist hierzu eine Aufnahme in Form einer Öffnung auf, in der das Erdungselement 10 fixiert ist. Das Erdungselement 10 ist in der gezeigten Ausführungsform der Figur 1 als separates Bauteil mit dem Innenringboden 8 verbunden. Das Kontaktelement 11 ist als ein zylinderartiger Flohlkolben ausgebildet, dessen Mantelflächen in nerhalb des Erdungselements 10 axial verschiebbar geführt sind. Das Erdungs element 10 umfasst hierzu den topfförmigen Abschnitt 13, in dem das Kontakte lement 11 in Axialrichtung linear verschiebbar angeordnet ist.
Wie gut in Figur 1 erkennbar ist, besitzt der Innenring 3 keinen Innenringbord, so dass der Innenring 3 mit seiner Innenringlauffläche 6 gegenüber den als Wälzkörperzylinderrolle ausgebildeten Wälzkörpern 5 und dem Außenring 4 axial verschiebbar ausgebildet ist. Der Wälzkörper 5 sind in axialer Richtung durch zwei nicht näher bezeichnete Außenringborde eingefasst. Somit kann das dargestellte Wälzlager 2 eine axiale Verschiebung einer in dem Innenring 3 aufgenommenen Welle (nicht dargestellt) ausgleichen.
In dem Wälzlager 2 ist ferner eine Federeinrichtung 12 angeordnet, welche eine federelastische Axialkraft derart auf das Kontaktelement 11 ausübt, dass das Kontaktelement 11 federkraftbewirkt axial gegen den Außenringboden 9 be wegbar ist, so dass das Kontaktelement 11 federkraftbewirkt an dem Innenring boden 8 elektrisch kontaktierend anliegt.
Die als Spiralfeder ausgeführte Federeinrichtung 12 ist in dem Erdungselement 10 angeordnet und stützt sich einerseits gegen den Boden des Erdungsele ments 10 und andererseits gegen den Boden des als zylinderartigen Flohlkol ben ausgeführten Kontaktelements 11 ab. Das Kontaktelement 11 besitzt eine Rotationsachse, die mit der Rotationsachse des Wälzlagers 2 zusammenfällt.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälz lageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4 und Wälzkörpern 5. Der Innenring 3 weist auch hier eine Innen ringlaufbahn 6 auf und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 7. Die Wälz- körper 5 sind zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert ange ordnet. Der Innenring 3 und der Außenring 4 sind ebenfalls jeweils topfartig ausgebildet. Der Innenring 3 besitzt einen Innenringboden 8 und der Innenring 3 einen Innenringboden 8, die sich axial gegenüberliegend in dem Wälzlager 2 angeordnet sind.
Auch ist in dieser Ausführungsform an dem Innenringboden 8 ein Erdungsele ment 10 vorgesehen, dass den Innenring 3 mit dem Außenring 4 mittels eines in Axialrichtung beweglichen Kontaktelements 11 stromleitend verbindet. In dem Wälzlager 2 ist nun eine Federeinrichtung 12 aus dem Innenringboden 8 und/oder dem Außenringboden 9 ausgebildet, wobei der Innenringboden 8 und/oder der Außenringboden 9 axialfederelastisch ausgestaltet sind/ist.
Die aus dem Innenringboden 8 und/oder dem Außenringboden 9 gebildete Fe dereinrichtung 12 übt eine federelastische Axialkraft derart auf das Erdungs element 10 und/oder das Kontaktelement 11 aus, dass das Kontaktelement 11 federkraftbewirkt axial gegen den Innenringboden 8 und/oder den Außenring boden 9 bewegbar ist, so dass das Kontaktelement 11 federkraftbewirkt an dem Innenringboden 8 elektrisch kontaktierend anliegt.
Die Figur 2 zeigt ferner, dass der Außenringboden 9 und/oder der Innenringbo den 8 Aussparungen 14 und Federstege 15 umfasst, die derart ausgeformt sind, dass der Innenringboden 8 und/oder der Außenringboden 9 eine axiale Federelastizität aufweist.
Das Kontaktelement 11 besitzt auch in der in Figur 2 gezeigten Ausführungs form eine Rotationsachse auf, die mit der Rotationsachse des Wälzlagers 2 zu sammenfällt. Das Kontaktelement 11 ist als ein Wälzkörper 5 ausgeführt, im gezeigten Beispiel als eine Zylinderrollenwälzkörper.
Das Erdungselement 10 ist integral, bevorzugt auch monolithisch, mit dem In nenringboden 8 ausgebildet. Das Erdungselement 10 umfasst einen topfförmi- gen Abschnitt 13, in dem das Kontaktelement 11 in Axialrichtung linear ver schiebbar angeordnet ist
Es versteht sich, dass obwohl das Erdungselement 10 in den gezeigten Ausfüh- rungsformen der Figur 1 und der Figur 2 am Innenringboden 8 angeordnet ist, dass Erdungselement 10 alternativ auch am dem Außenringboden 9 angeord net sein kann, wobei dann das Kontaktelement 11 an dem Innenringboden 8 elektrisch kontaktierend anliegt. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unter scheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste Wälzlageranordnung Wälzlager Innenring Außenring Wälzkörpern Innenringlaufbahn Außenringlaufbahn Innenringboden Außenringboden Erdungselement Kontaktelements Federeinrichtung topfförmigen Abschnitt Aussparungen Federstege

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlageranordnung (1), umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Innenring
(3), einem Außenring (4) und Wälzkörpern (5), wobei der Innenring (3) eine Innenringlaufbahn (6) aufweist und der Außenring (4) eine Außenringlauf bahn (7) aufweist, wobei die Wälzkörper (5) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) wälzend gelagert angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (3) und der Außenring (4) jeweils topfartig ausgebil det sind und der Innenring (3) einen Innenringboden (8) und der Außenring
(4) einen Außenringboden (9) aufweist, die sich axial gegenüberliegend in dem Wälzlager (2) angeordnet sind, wobei an dem Innenringboden (8) und/ oder dem Außenringboden (9) ein Erdungselement (10) vorgesehen ist, das den Innenring (3) mit dem Außenring (4) mittels eines in Axialrichtung be weglichen Kontaktelements (11) stromleitend verbindet, wobei in dem Wälz lager (2) ferner wenigstens eine Federeinrichtung (12) angeordnet ist, wel che eine federelastische Axialkraft derart auf das Erdungselement (10) und/ oder das Kontaktelement (11) ausübt, dass das Kontaktelement (11) feder kraftbewirkt axial gegen den Innenringboden (8) und/oder den Außenring boden (9) bewegbar ist.
2. Wälzlageranordnung (1), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (12) in dem Erdungselement (10) angeordnet ist.
3. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (12) als Spiralfeder ausgebildet ist.
4. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenringboden (8) und/oder der Außenringboden (9) axialfederelastisch ausgebildet sind/ist.
5. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (11) eine Rotationsachse auf weist, die mit der Rotationsachse des Wälzlagers (2) zusammenfällt.
6. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (11) ein Wälzkörper (5) ist.
7. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungselement (10) integral, bevorzugt mono lithisch, mit dem Innenringboden (8) und/oder dem Außenringboden (9) aus gebildet ist.
8. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungselement (10) als separates
Bauteil mit dem Innenringboden (8) und/oder dem Außenringboden (9) ver bunden ist.
9. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungselement (10) einen topfförmigen Ab schnitt (13) umfasst, in dem das Kontaktelement (11) in Axialrichtung linear verschiebbar angeordnet ist
10. Wälzlageranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenringboden (9) und/oder der Innenringbo den (8) Aussparungen (14) und Federstege (15) umfasst, die derart ausge formt sind, dass der Innenringboden (8) und/oder der Außenringboden (9) eine axiale Federelastizität aufweist.
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