DE102007054378A1

DE102007054378A1 - Lighting module comprises LED's mounted in at least two planes on printed circuit tracks on plastic support

Info

Publication number: DE102007054378A1
Application number: DE102007054378A
Authority: DE
Inventors: Sven Claus; Jürgen Hilbinger; Sergej Mensch
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-05-20

Abstract

The lighting module comprises LED's (102 - 105) mounted in at least two planes on printed circuit tracks (107) on a plastic support (108). Independent claims are included for: (A) headlights incorporating one or more of the modules; and (B) a method for making the modules.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung umfassend eine Welle, die in zwei an Lagerböcken angeordneten Wälzlagern, von denen ein erstes als Festlager ausgeführt ist, drehgelagert ist.The The invention relates to a bearing assembly comprising a shaft which in two bearings mounted on bearing blocks, of which a first is designed as a fixed bearing, rotatably mounted is.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Derartige Lageranordnungen sind vornehmlich Teil von Vorschubsystemen mit Gewindetrieben, wie sie beispielsweise im Bereich der Werkzeugmaschinen Einsatz finden. Auf der in zwei Wälzlagern, die als einreihige oder mehrreihige Einzel- oder Doppellager ausgeführt sein können, gelagerten Gewindespindel läuft eine Spindelmutter, mit der das zu bewegende Maschinenteil gekoppelt ist. An solche Vorschubspindeln und ihre Lagerung werden hohe Anforderungen gestellt, beispielsweise eine hohe statische und dynamische Steifigkeit, eine hohe axiale Tragfähigkeit sowie die Realisierung hoher Beschleunigungen und Geschwindigkeiten. Probleme bei Vorschubspindeln ergeben sich durch eine Ortsabhängigkeit der Axialsteifigkeit der Spindel, die von der Position der Gewindetriebmutter beeinflusst wird, sowie eine längenabhängige Axialsteifigkeit, ferner ist eine Begrenzung der Spindeldrehzahl und damit der Verfahrgeschwindigkeit durch die biegekritische Drehzahl der Spindel sowie durch Wärmedehnungen bzw. Wärmespannungen infolge der Erwärmung der Gewindespindel im Betrieb gegeben. Um insbesondere den rein mechanischen Anforderungen Rechnung zu tragen, wird eine Fest-Fest-Lagerung der Gewindespindel angestrebt. Diese ermöglicht es, den Einfluss der Position der Gewindetriebmutter auf die Axialsteifigkeit zu reduzieren und das Axialsteifigkeitsniveau anzuheben. Eine solche Lagerung zeichnet sich ferner durch eine hohe statische und dynamische Axialsteifigkeit aus, ferner kann eine hohe biegekritische Drehzahl und eine hohe knickkritische Axialspindelmutterlast erreicht werden. Mit üblichen Fest-Fest-Lagerungen können jedoch keine thermischen Dehnungen der Spindel im Betrieb aufgefangen bzw. ausgeglichen werden, sofern nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden. Hierzu sieht DE 10 2004 062 320 B4 eine Lageranordnung vor, bei der ein Lager mit einer Kupplung versehen ist, die einen Aufnahmeraum aufweist, in dem ein viskoelastisches Material vorgesehen ist, das sich je nach Krafteinwirkung viskos, plastisch, elastisch oder starr verhält. Bei einer niedrigen Wellendrehfrequenz kommt es zu keiner Abstützung des inneren Kupplungselements gegen das äußere Kupplungselement, was es ermöglicht, dass die ergebende thermische Dehnung, die langsam vonstatten geht, ausgeglichen werden kann, indem das innere Kupplungselement relativ zum äußeren Kupplungselement axial verschoben wird. Hingegen werden axiale Kräfte hoher Frequenz, z. B. Schwingungen aufgrund des Betriebs der Vorschubspindel, abgestützt, so dass das innere Kupplungselement gegen das äußere Kupplungselement abgestützt ist. Für thermische Dehnungen wirkt die dort beschriebene Lageranordnung somit wie eine Lageranordnung mit einem Festlager und einem Loslager. Für Kräfte hoher Frequenz wirkt die Lageranordnung wie eine solche mit zwei Festlagern. Zwar kann über die dort beschriebene Lageranordnung ein thermischer Längenausgleich realisiert werden, jedoch ist die konstruktive Ausführung der dort beschriebenen Lageranordnung aufwändig, ihre Funktion hängt stark von dem Verhalten des viskoelastischen Materials ab. Weiterhin können keine Axial schwingungen mit Kraftamplituden mit Mittelwert ±0 sowie konstant einwirkende Axialkräfte aufgenommen werden. Derartige Belastungen haben zur Folge, dass sich die in DE 10 2004 062 320 B4 beschriebene Lösung axial in ihre Endlage verschiebt. Weiterhin stellt diese Lösung eine reaktive Lösung dar, die auf den am Lager auftretenden Axialschwingungen beruht. Oftmals sind diese aber nicht bekannt.Such bearing arrangements are primarily part of feed systems with screw drives, as they are used for example in the field of machine tools. On the two roller bearings, which can be designed as a single row or multi-row single or double bearings, mounted threaded spindle runs a spindle nut, with which the machine part to be moved is coupled. High demands are placed on such feed spindles and their mounting, for example a high static and dynamic rigidity, a high axial carrying capacity and the realization of high accelerations and speeds. Problems with feed screws are due to a location dependence of the axial stiffness of the spindle, which is influenced by the position of the screw nut, and a length-dependent axial stiffness, also is a limitation of the spindle speed and thus the traversing speed by the critical bending speed of the spindle and by thermal expansion or thermal stress due the heating of the threaded spindle during operation given. In order to take into account in particular the purely mechanical requirements, a fixed-solid bearing of the threaded spindle is desired. This makes it possible to reduce the influence of the position of the screw nut on the axial rigidity and to raise the axial rigidity level. Such storage is further characterized by a high static and dynamic axial stiffness, also a high critical bending speed and a high crease critical Axialspindelmutterlast can be achieved. However, with conventional fixed-solid bearings, no thermal expansion of the spindle can be absorbed or compensated during operation, unless special precautions are taken. See this DE 10 2004 062 320 B4 a bearing assembly in which a bearing is provided with a coupling having a receiving space in which a viscoelastic material is provided, which behaves viscous, plastic, elastic or rigid depending on the force. At a low shaft rotational frequency, there is no support of the inner coupling element against the outer coupling element, which allows the resulting thermal expansion, which is slow, can be compensated by the inner coupling element is axially displaced relative to the outer coupling element. On the other hand, axial forces of high frequency, z. B. vibrations due to the operation of the feed screw, supported, so that the inner coupling element is supported against the outer coupling element. For thermal expansions, the bearing arrangement described there thus acts like a bearing arrangement with a fixed bearing and a floating bearing. For high frequency forces, the bearing arrangement acts as one with two fixed bearings. Although a thermal length compensation can be realized on the bearing arrangement described therein, but the structural design of the bearing assembly described therein is complex, their function depends strongly on the behavior of the viscoelastic material. Furthermore, no axial vibrations with force amplitudes with mean ± 0 and constantly acting axial forces can be recorded. Such loads have the consequence that in DE 10 2004 062 320 B4 described solution axially displaced to its final position. Furthermore, this solution is a reactive solution based on the axial vibrations occurring at the bearing. Often these are not known.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte, einfach aufgebaute Lageranordnung anzugeben.Of the The invention is therefore based on the problem, a contrast to provide improved, simple design bearing arrangement.

Zur Lösung dieses Problems ist eine Lageranordnung umfassend eine Welle, die in zwei Wälzlagern, die an sich als Festlager ausgeführt sind, drehgelagert ist, vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass mindestens ein Wälzlager wenigstens eine von einer elastischen Membran radial nach außen begrenzte, mit einem Druckmedium befüllbare Druckkammer aufweist, welche Membran sich bei in der Druckkammer anstehendem Druck radial nach außen wölbt und sich bei fehlendem Druck elastisch zurückverformt, derart, dass das Wälzlager in einem Lagerblock zur axialen Fixierung verklemmbar und im nicht geklemmten Zustand axial beweglich ist.to Solution to this problem is a bearing assembly comprising a shaft that is in two rolling bearings, which in itself as a fixed bearing are executed, rotatably mounted, provided, which is characterized in that at least one rolling bearing at least one bounded by an elastic membrane radially outward, having a pressure medium fillable pressure chamber, which membrane is radial at pending pressure in the pressure chamber bulges outward and in the absence of pressure elastically deformed, such that the rolling bearing clamped in a bearing block for axial fixation and not in the clamped state is axially movable.

Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist eines der beiden als Festlager ausgeführten Spindellager gesteuert radial verspannbar und damit radial verklemmbar, worüber durch Reibschluss eine hohe axiale Haltekraft erzeugt werden kann. Die Übertragung von aus dem Betrieb resultierenden Axiallasten ist bei gleichzeitig hoher Axialsteifigkeit möglich. Das heißt, dieses Wälzlager weist die mechanisch vorteilhaften Eigenschaften eines Festlagers auf. Bei Bedarf ist es möglich, die radiale Verspannung und damit radiale Verklemmung wieder zu lösen, so dass sich das Lager temporär wie ein Loslager verhält, es ist axial beweglich. Auftretende Wärmedehnungen bzw. Wärmespannungen seitens der Gewindespindel können im gelösten, also nicht geklemmten Zu stand ausgeglichen werden, es kommt zu einer wenngleich sehr kurzen Ausgleichsbewegung von wenigen Hundertstel oder Zehntel Millimetern zwischen dem Lager und einem der radialen Fixierung dienenden Lagerbock. Spannungen können also vorteilhaft abgebaut werden und wirken sich nicht nachteilig auf den Betrieb, insbesondere die Lebensdauer der Lager, aus. Sobald die Spannungen abgebaut sind, kann das Wälzlager erneut reibschlüssig mit dem Lagerbock verklemmt werden, es ist dann erneut axial fixiert und kann hohe Lasten aufnehmen.In the bearing assembly according to the invention one of the two designed as a fixed bearing spindle bearings is controlled radially clamped and thus radially clamped, about which a high axial holding force can be generated by frictional engagement. The transmission of axial loads resulting from the operation is possible with simultaneously high axial rigidity. That is, this rolling bearing has the mechanically advantageous properties of a fixed bearing. If necessary, it is possible to solve the radial strain and thus radial jamming again, so that the bearing behaves temporarily as a floating bearing, it is axially movable. Occurring thermal expansions or thermal stresses on the part of the threaded spindle can be compensated in the dissolved, so not clamped to stand, it comes to a although very short compensation movement of a few hundredths or tenths of a millimeter between the bearing and one of the radial fixation serving bearing block. Voltages can thus be advantageously reduced and do not adversely affect the operation, in particular the life of the bearings. Once the voltages are reduced, the roller bearing can again be frictionally jammed with the bearing block, it is then axially fixed again and can take high loads.

Um die gesteuerte radiale Verklemmung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß ein Wälzlager mit einer Druckkammer versehen, die mit einem Druckmedium, sei es hydraulisch oder pneumatisch, beaufschlagt werden kann. Die Druckkammer ist radial über eine Druckmembran begrenzt, die sich bei anstehendem Druck leicht radial nach außen wölbt und sich reibschlüssig an ein entsprechendes Widerlager im Lagerbock spannt. Je nach anstehendem Druck kann eine beliebig hohe Haltekraft erzeugt werden, die zu einer vollkommen festen axialen Fixierung führt.Around to allow the controlled radial clamping is According to the invention a rolling bearing with a Pressure chamber provided with a pressure medium, be it hydraulic or pneumatically, can be applied. The pressure chamber is bounded radially over a pressure membrane, which is pending Pressure slightly bulges radially outwards and up frictionally engaged with a corresponding abutment in the bearing block stressed. Depending on the applied pressure, an arbitrarily high holding force be generated, which leads to a perfectly firm axial fixation.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung ist damit in der Lage, bedarfsabhängig sowohl die Eigenschaften eines Loslagers als auch eines Festlagers an einem Wälzlager realisieren zu können. Im Betrieb der Werkzeugmaschine, bei der die Lageranordnung integriert ist, wird das Wälzlager über die Druckkammer verspannt, so dass es die Eigenschaften eines axial sehr starren Festlagers aufweist. Während einer Bearbeitungspause kann durch einfaches, schnelles Lösen der radialen Verspannung der thermische Längenausgleich wie im Falle eines konventionellen Loslagers vollzogen werden.The Inventive bearing assembly is thus in the Location, depending on demand, both the properties of a floating bearing as well as a fixed bearing to realize a rolling bearing to be able to. In the operation of the machine tool, in which the Bearing arrangement is integrated, the rolling bearing is over the pressure chamber is braced so that it has the characteristics of an axial has a very rigid fixed bearing. During a break can by simple, quick release of the radial tension the thermal length compensation as in the case of a conventional Loslagers be completed.

Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der Lageranordnung zur Realisierung der reversiblen, bedarfsabhängigen Klemmmöglichkeit sind zwei unterschiedliche Alternativen gegeben. Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann die Druckkammer direkt an einem Außenring des Außenlagers vorgesehen sein. Hier wird also die Druckkammer und damit die Verklemmmöglichkeit direkt in das Wälzlager selbst integriert. Eine Alternative sieht vor, dass die Druckkam mer an einem auf den Außenring des Wälzlagers aufgesetzten, mit diesem drehfest verbundenen Druckring vorgesehen ist. Auch bei dieser Ausgestaltung erfolgt eine vollständige Integration der Verklemmmöglichkeit in die erfindungsgemäße Lageranordnung, jedoch nicht unmittelbar im Wälzlager selbst, sondern mittels eines Zusatzbauteils in Form eines Druckrings, der drehfest mit dem Außenring des Wälzlagers beispielsweise verschraubt wird. Dies bietet die Möglichkeit, bereits bestehende Lageranordnungen mit der erfindungsgemäßen reversiblen Verklemmmöglichkeit nachzurüsten, wobei hierzu gegebenenfalls auch eine Variation im Lagerbock vorzunehmen ist. Grundsätzlich jedoch bieten beide Möglichkeiten, also die unmittelbare Integration der Druckkammer in den Außenring des Wälzlagers oder das Aufsetzen eines separaten Druckrings den erfindungsgemäßen Vorteil der reversiblen, flexiblen Klemmmöglichkeit.Regarding the specific embodiment of the bearing assembly for the realization the reversible, demand-dependent clamping option There are two different alternatives. After a first Erfindungsausgestaltung, the pressure chamber directly to an outer ring be provided of the external warehouse. So here is the pressure chamber and thus the Verklemmöglichkeit directly into the rolling bearing itself integrated. An alternative provides that the Druckkam mer to one placed on the outer ring of the bearing, is provided with this rotatably connected pressure ring. Also at This embodiment is a complete integration of Verklemmmöglichkeit in the bearing assembly according to the invention, but not directly in the rolling bearing itself, but by means of an additional component in the form of a pressure ring, the rotation with bolted to the outer ring of the bearing, for example becomes. This offers the possibility of already existing storage arrangements with the reversible Verklemmmöglichkeit invention to retrofit, this optionally also a variation in the bearing block is to make. Basically, however, offer both possibilities, ie the immediate integration the pressure chamber in the outer ring of the bearing or the placement of a separate pressure ring the inventive Advantage of the reversible, flexible clamping option.

Zur Realisierung der Druckkammer ist zweckmäßigerweise an der Außenseite des Außenrings oder des Druckrings eine umlaufende, beidseits axial begrenzte Nut vorgesehen, die die Druckkammer bildet und die von der Membran übergriffen ist. Die Nut weist zweckmäßigerweise an beiden Enden des Außenrings oder des Druckrings axial begrenzende Randstege auf, auf denen die Membran, vorzugsweise ein Metallring, der bei anliegendem Innendruck radial beweglich ist, aufsitzt. Das heißt, die Wandstärke des Membranrings sowie das verwendete Material ist entsprechend zu wählen, so dass sich der gewünschte Reibschluss zwischen der Membran und der entsprechenden Oberfläche (= Lagersitz) im Lagerbock ergibt. Die massiven Randstege, die die Druckringnut axial begrenzen, gewährleisten eine hohe Steifigkeit der Druckkammergestaltung und des Lagers, weil sich die konkrete Gestaltung der Druckkammer, insbesondere ihre geometrischen Abmessungen, nach der Höhe der geforderten axialen Haltekräfte und somit der notwendigen radialen Verspannkräfte richtet. Die Druckkammer kann auch durch eine U-förmige Membran und glatte Außenkontur des Lagers gebildet werden, so dass die Randstege Bestandteile der Membran sind. Die Gestaltung der Membran ist so zu wählen, dass sie sich in größer Fläche an den Lagersitz anlegt und verspannt.to Realization of the pressure chamber is expediently on the outside of the outer ring or the pressure ring a circumferential, provided on both sides axially limited groove, the Pressure chamber forms and overlapped by the membrane is. The groove has expediently on both Ends of the outer ring or the pressure ring axially delimiting Edge webs on which the membrane, preferably a metal ring, which is radially movable with applied internal pressure, is seated. The is called, the wall thickness of the diaphragm ring and the used material should be selected accordingly, so that the desired frictional engagement between the membrane and the corresponding surface (= bearing seat) in the bearing block results. The massive edge webs, which axially delimit the pressure ring groove, ensure a high rigidity of the pressure chamber design and the warehouse, because the concrete design of the pressure chamber, in particular their geometric dimensions, according to the height the required axial holding forces and thus the necessary directed radial clamping forces. The pressure chamber can also through a U-shaped membrane and smooth outer contour be formed of the bearing, so that the edge webs components of the Membrane are. The design of the membrane should be chosen that they are in larger area at the Bearing seat applies and braces.

Der Außenring oder der Druckring und die Membran sind mittels eines Dichtelements oder stoffschlüssig (Schweißen, Löten) gegeneinander abgedichtet. Das verwendete Dichtelement oder die stoffschlüssige Verbindung sind so gewählt, dass die Druckkammer auch bei hohem Innendruck (gasdicht/flüssigkeitsdicht) dicht ist. Zweckmäßigerweise ist am Außenring oder dem Druckring und/oder der Membran eine umlaufende Aufnahmenut für das Dichtelement in Form eines Dichtrings oder das Dichtmittel, das in die Nut eingebracht wird, vorgesehen (bzw. entsprechende Fügestelle vorzubereiten).Of the Outer ring or the pressure ring and the membrane are by means a sealing element or cohesively (welding, Soldering) sealed against each other. The used sealing element or the cohesive connection are chosen that the pressure chamber even at high internal pressure (gas-tight / liquid-tight) is tight. Appropriately, is on the outer ring or the pressure ring and / or the membrane has a circumferential receiving groove for the sealing element in the form of a sealing ring or the sealing means, which is introduced into the groove provided (or corresponding To prepare the joint).

Um einen hinreichenden Innendruck in der Druckkammer erzeugen zu können, ist am Außenring oder am Druckring wenigstens ein Zuführkanal für das Druckmedium vorgesehen. Der Zuführkanal wird in der Montagestellung mit einer entsprechenden Zuführleitung einer Druckmittelpumpe oder dergleichen verbunden. Als Druckmittel kann beispielsweise ein Öl verwendet werden, wie aber natürlich auch andere fluidische viskose, elastische sowie viskoelastische Druckmittel wie auch gasförmige Druckmittel verwendet werden können.Around to be able to generate a sufficient internal pressure in the pressure chamber, is at the outer ring or on the pressure ring at least one supply channel for provided the pressure medium. The feed channel is in the Assembly position with a corresponding feed line a pressure medium pump or the like connected. As a pressure medium For example, an oil can be used, as well as of course other fluidic viscous, elastic and viscoelastic pressure medium as well as gaseous pressure medium can be used.

Der Zuführkanal erstreckt sich zweckmäßigerweise axial in den Außenring oder den Druckring, kann also auf einfache Weise ausgeführt werden und ist nur über eine kurze Stichbohrung mit der Druckkammer zu verbinden. Gegebenenfalls ist der Zuführkanal mit einem Innengewinde für den Anschluss der Zuführleitung oder einem entsprechenden Steckanschluss oder dergleichen versehen.Of the Feed channel extends suitably axially in the outer ring or the pressure ring, so on easy way to run and is just over to connect a short tap hole with the pressure chamber. Possibly is the feed channel with an internal thread for the connection of the supply line or a corresponding Plug connection or the like provided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One Embodiment of the invention is in the drawing and will be described in more detail below. It demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, 1 a schematic diagram of a bearing arrangement according to the invention,

2 eine Längsschnittansicht eines Wälzlagers mit Druckkammer, und 2 a longitudinal sectional view of a rolling bearing with pressure chamber, and

3 eine Querschnittansicht durch das Wälzlager aus 2. 3 a cross-sectional view through the rolling bearing 2 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing

1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1, umfassend eine Gewindespindel 2, auf deren in bekannter Weise eine Gewindemutter 3 läuft, die, wenn die Lageranordnung 1 Teil einer Werkzeugmaschine ist, mit einem axial zu bewegenden Werkzeugelement verbunden ist. Die Gewindespindel 2 ist in zwei Wälzlagern 4, 5, die jeweils an einem Lagerbock 6, 7 angeordnet sind, an beiden Enden gelagert. Das Wälzlager 5, hier ein doppelreihiges Schrägkugellager, ist als reines Festlager ausgeführt, es ist über Schraubverbindungen 8 fest mit dem Lagerblock verschraubt. Demgegenüber ist das Wälzlager 4 als reversibel zwischen einem Festlager und einem Loslager schaltbares Lager ausgeführt, wozu das Wälzlager 4, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, radial verformbar ist, um es in reibschlüssiger Anlage mit dem Lagerbock 6 zu bringen. 1 shows a bearing assembly according to the invention 1 comprising a threaded spindle 2 on which in a known manner a threaded nut 3 that runs when the bearing assembly 1 Part of a machine tool is connected to an axially moving tool element. The threaded spindle 2 is in two rolling bearings 4 . 5 , each on a bearing block 6 . 7 are arranged, stored at both ends. The rolling bearing 5 , here a double-row angular contact ball bearing, is designed as a pure fixed bearing, it is about screw 8th firmly bolted to the bearing block. In contrast, the rolling bearing 4 designed as reversible between a fixed bearing and a movable bearing switchable bearing, including the rolling bearing 4 , which will be discussed below, radially deformable to it in frictional engagement with the bearing block 6 bring to.

2 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht das Wälzlager 4 aus 1, 3 zeigt den entsprechenden Querschnitt. Das Wälzlager 4 besteht aus einem Innenring 9, der fest auf der Gewindespindel 2 aufsitzt. Über zwei Kugelreihen 10 ist der Außenring 11 drehgelagert, die gezeigte Ausgestaltung ist hier als Schrägkugellager ausgeführt. Gleichwohl können selbstverständlich auch beliebige andere Lagertypen zum Einsatz kommen. 2 shows in an enlarged sectional view of the rolling bearing 4 out 1 . 3 shows the corresponding cross section. The rolling bearing 4 consists of an inner ring 9 , which firmly on the threaded spindle 2 seated. Over two rows of balls 10 is the outer ring 11 rotatably mounted, the embodiment shown here is designed as angular contact ball bearings. Of course, any other types of bearings can of course be used.

Am Außenring 11 ist eine Druckkammer 12 realisiert. Diese wird durch die Innenkontur der Membran und die Außenkontur des Lageraußenrings gebildet und ist durch Stege axial außen begrenzt. Sie besteht aus einer umlaufenden Nut 13, die in axialer Richtung beidseits von massiven Stegen 14 begrenzt ist. Radial wird die Druckkammer 12 von einer elastischen Membran 15 begrenzt, beispielsweise einem Metallring relativ dünner Wandstärke, der, wenn in der Druckkammer 12 ein hinreichend hoher Innendruck aufgebaut wird, sich radial nach außen bewegt bzw. wölbt und so mit seiner Außenfläche 16 in reibschlüssige Anlage mit der Gegenlagerfläche 17 am Lagerbock 6 tritt. Der Reibschluss realisiert eine derart hohe Haltekraft, dass das Wälzlager 4 fest verklemmt wird und axial fixiert ist, mithin also keine Axialbewegung durchführt, auch wenn hohe Axialkräfte aufgrund einer thermischen Längenänderung der Länge der Gewindespindel 2 auftreten. Vielmehr werden die Axialkräfte über die Stege 14 und die Membran 15 in den Lagerbock 6 geführt.On the outer ring 11 is a pressure chamber 12 realized. This is formed by the inner contour of the membrane and the outer contour of the bearing outer ring and is bounded by webs axially outward. It consists of a circumferential groove 13 in the axial direction on both sides of massive webs 14 is limited. Radial becomes the pressure chamber 12 from an elastic membrane 15 limited, for example, a metal ring of relatively thin wall thickness, which, when in the pressure chamber 12 a sufficiently high internal pressure is built up, moves radially outwardly or bulges and so with its outer surface 16 in frictional engagement with the abutment surface 17 on the bearing block 6 occurs. The frictional engagement realizes such a high holding force that the rolling bearing 4 firmly clamped and is axially fixed, so therefore performs no axial movement, even if high axial forces due to a thermal change in length of the length of the threaded spindle 2 occur. Rather, the axial forces on the webs 14 and the membrane 15 in the bearing block 6 guided.

Um in der Druckkammer 12 einen hinreichenden Druck zu erzeugen, ist eine Zuführbohrung 18 vorgesehen, die sich hier axial erstreckt und über eine Stichbohrung 19 mit der Druckkammer 12 verbunden ist. Die Zuführbohrung 18 weist zweckmäßigerweise ein Innengewinde 20 auf, über das ein Zuführschlauch, beispielsweise einer Hydraulikversorgung der Werkzeugmaschine oder dergleichen, angeschlossen werden kann.To be in the pressure chamber 12 producing a sufficient pressure is a feed bore 18 provided, which extends axially here and a tap hole 19 with the pressure chamber 12 connected is. The feed hole 18 expediently has an internal thread 20 via which a supply hose, for example a hydraulic supply of the machine tool or the like, can be connected.

Die Druckkammer 12 ist vollkommen dicht. Hierzu ist die Membran 15 druckmitteldicht auf den Randstegen 14 angeordnet, wozu im gezeigten Beispiel an der Membran 15 wie auch den Randstegen 14 entsprechende umlaufende Nuten zur Bildung einer umlaufenden Aufnahme 21 für ein Dichtelement wie einen Dichtungsring oder zur Vorbereitung einer stoffschlüssigen Verbindung (wie einer Dichtpaste oder dergleichen vorgesehen sind). Insgesamt ist die Gestaltung des Außenrings 11 mit der Dichtkammer 12 derart, dass zum einen eine Druckkammer ausgebildet wird, in der hohe Drücke erzeugt werden können, um die Membran 15 nach außen wölben zu können, zum anderen ist die Gestaltung derart gewählt, dass insbesondere über die Wandstärke und die Randstege der Membran 15 eine hohe Radial-, Axial- und Kippsteifigkeit der dann verspannten Anordnung gewährleistet ist.The pressure chamber 12 is completely tight. This is the membrane 15 pressure-tight on the edge webs 14 arranged, including in the example shown on the membrane 15 as well as the edge jetties 14 corresponding circumferential grooves to form a circumferential recording 21 for a sealing element such as a sealing ring or for preparing a cohesive connection (such as a sealing paste or the like are provided). Overall, the design of the outer ring 11 with the sealing chamber 12 such that, on the one hand, a pressure chamber is formed, in which high pressures can be generated, around the membrane 15 on the other hand, the design is chosen such that in particular on the wall thickness and the edge webs of the membrane 15 a high radial, axial and tilting rigidity of the then strained arrangement is ensured.

Im Betrieb wird das Wälzlager 4 als Festlager geschaltet, das heißt, in der Druckkammer 12 wird ein hinreichend hoher hydraulischer oder pneumatischer Druck erzeugt, so dass sich die Membran 15 nach außen in Anlage an die Ge genlagerfläche 17 des Lagerbocks wölbt und es dort zu einem klemmenden Reibschluss kommt, der über hinreichend hohe radiale Verspannkräfte realisiert wird. Aus dem Betrieb der Lageranordnung bzw. der Gewindespindel 2 resultierende Radialkräfte werden über die Randstege 14 und über die Membran 15 in den Lagerbock 6 geleitet, während axiale Betriebslasten über den Reibschluss der Außenseite 16 der Membran 15 und der Gegenlagerfläche 17 im Lagerbock 6 abgeführt werden.In operation, the rolling bearing 4 switched as a fixed bearing, that is, in the pressure chamber 12 a sufficiently high hydraulic or pneumatic pressure is generated so that the membrane 15 outward in contact with the Ge genlagerfläche 17 arching of the bearing block and there it comes to a clamping frictional engagement, which is realized by sufficiently high radial clamping forces. From the operation of the bearing assembly or the threaded spindle 2 resulting radial forces are over the edge bars 14 and over the membrane 15 in the bearing block 6 conducted while axial operating loads on the frictional engagement of the outside 16 the membrane 15 and the counter bearing surface 17 in the bearing block 6 be dissipated.

Da es im Betrieb der Lageranordnung üblicherweise zu einer Erwärmung der Gewindespindel 2 kommt, längt sich diese, so dass eine thermisch bedingte Axialkraft auf die beiden Wälzlager 4, 5 ausgeübt wird. In diesem Fall wird nun beispielsweise zeitabhängig, z. B. in Bearbeitungspausen der Werkzeugmaschine oder bei Werkzeugwechsel oder bei Überschreitung einer definierten Mindestgröße (festgestellt über eine entsprechende Kraftmessung im Bereich der Lager oder Spindel) ein axialer Dehnungs- bzw. Spannungsausgleich vorgenommen. Hierzu wird der Druck in der Druckkammer 12 reduziert, so dass die Verklemmung des Wälzlagers 4 im Lagerbock aufgehoben wird und das Wälzlager 4 in der von der Gegenlagerfläche 17 begrenzten Aufnahme im Lagerbock 6 axial bewegt werden kann. Es kommt unmittelbar nach Lösen der reibschlüssigen Verklemmung zu einem Dehnungs- bzw. Spannungsausgleich. Denn das Wälzlager 4 ist in diesem Zustand als Loslager am Lagerbock 6 aufgenommen. Der Zeitanteil für den thermischen Ausgleich ist als sehr gering anzusehen.Since it is in operation of the bearing assembly usually to a heating of the threaded spindle 2 comes, this lengthens, so that a thermally induced axial force on the two rolling bearings 4 . 5 is exercised. In this case, for example, time-dependent, z. B. in processing breaks of the machine tool or tool change or when exceeding a defined minimum size (determined by a corresponding force measurement in the field of bearings or spindle) made an axial strain or stress compensation. For this purpose, the pressure in the pressure chamber 12 reduces, so that the jamming of the rolling bearing 4 is lifted in the bearing block and the rolling bearing 4 in the from the counter bearing surface 17 limited admission in the bearing block 6 can be moved axially. Immediately after releasing the frictional clamping, a compensation of strain or stress takes place. Because the rolling bearing 4 is in this state as a floating bearing on the bearing block 6 added. The time share for the thermal compensation is considered to be very low.

Unmittelbar nach erfolgtem Spannungsausgleich kann die Druckkammer 12 wieder unter Druck gesetzt werden, die Lagereigenschaften werden von einem Loslager wieder zu einem Festlager geändert.Immediately after voltage equalization, the pressure chamber 12 be re-pressurized, the storage properties are changed from a floating bearing back to a fixed bearing.

Während die Figuren die Integration der Druckkammer 12 unmittelbar in den Außenring des Wälzlagers 4 zeigen, ist es selbstverständlich auch denkbar, die Druckkammer 12 in einem separaten Druckring vorzusehen, welcher Druckring auf den Außenring 11 des Wälzlagers 4 aufgesetzt und mit diesem verbunden wird. Hierzu weist beispielsweise der Druckring einen umlaufenden Verbindungsflansch auf, über den er mit dem Außenring 11 des Wälzlagers verschraubt werden kann. Der Außenring 11 weist dann nur noch entsprechende Befestigungsbohrungen auf, ist aber ansonsten nicht weiter ausgeformt, die Druckkammer 12 sowie die Membran 15 und die entsprechende Zuführbohrung sind dann sämtlich am Druckring vorgesehen.While the figures integrate the pressure chamber 12 directly into the outer ring of the rolling bearing 4 show, it is of course also conceivable, the pressure chamber 12 to provide in a separate pressure ring, which pressure ring on the outer ring 11 of the rolling bearing 4 attached and connected to this. For this purpose, for example, the pressure ring on a peripheral connecting flange, via which he with the outer ring 11 the rolling bearing can be screwed. The outer ring 11 then only has corresponding mounting holes, but is otherwise not formed, the pressure chamber 12 as well as the membrane 15 and the corresponding feed bore are then all provided on the pressure ring.

11: Lageranordnungbearing arrangement
22: Gewindespindelscrew
33: Muttermother
44: Wälzlagerroller bearing
55: Wälzlagerroller bearing
66: Lagerbockbearing block
77: Lagerbockbearing block
88th: Schraubverbindungscrew
99: Innenringinner ring
1010: Zwei KugelreihenTwo rows of balls
1111: Außenringouter ring
1212: Druckkammerpressure chamber
1313: Nutgroove
1414: Stegweb
1515: Membranmembrane
1616: Außenflächeouter surface
1717: GegenlagerflächeThrust face
1818: Zuführbohrungfeed bore
1919: Stichbohrungbranch bore
2020: Innengewindeinner thread
2121: Aufnahmeadmission

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102004062320 B4 [0002, 0002]

Claims

Bearing arrangement comprising a shaft which is rotatably mounted in two bearing blocks arranged on bearing blocks, of which a first is designed as a fixed bearing, characterized in that the second rolling bearing ( 4 ) at least one of an elastic membrane ( 15 ) radially outwardly limited, can be filled with a pressure medium pressure chamber ( 12 ), which membrane ( 15 ) in the pressure chamber ( 12 ) bulges pending pressure radially outwards and elastically deforms in the absence of pressure, such that the rolling bearing ( 4 ) in a bearing block ( 6 ) can be clamped for axial fixation and axially movable in the non-clamped state.

Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the pressure chamber ( 12 ) directly on an outer ring ( 11 ) of the rolling bearing ( 4 ) is provided, or that the pressure chamber ( 12 ) at one on the outer ring ( 11 ) of the rolling bearing ( 4 ) patch, is provided with this rotatably connected pressure ring.

Bearing arrangement according to claim 2, characterized in that on the outer side of the outer ring ( 11 ) or the pressure ring a circumferential, on both sides axially limited groove ( 13 ) is provided, which the pressure chamber ( 12 ) and that of the membrane ( 15 ) is overlapped, or that the chamber is formed by a flat outer surface of the outer ring and a curved, in particular a U-shaped membrane.

Bearing arrangement according to claim 3, characterized in that the groove ( 13 ) at both ends of the outer ring ( 11 ) or the pressure ring of edge webs ( 14 ) on which the membrane ( 15 ) is seated.

Bearing arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the outer ring ( 11 ) or the pressure ring and the membrane ( 15 ) are sealed against each other by means of a sealing element or a material connection.

Bearing arrangement according to claim 5, characterized in that on the outer ring ( 11 ) or the pressure ring and / or the membrane ( 1 ) a circumferential recording ( 20 ) is provided for the sealing element.

Bearing arrangement according to one of claims 2 to 6, characterized in that on the outer ring ( 11 ) or at the pressure ring at least one feed channel ( 18 ) is provided for the print medium.

Bearing arrangement according to claim 7, characterized in that the feed channel ( 18 ) axially in the outer ring ( 11 ) or the pressure ring extends.

Bearing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a feed device a spindle is.