[go: up one dir, main page]

DE102008017262B4 - Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse - Google Patents

Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse Download PDF

Info

Publication number
DE102008017262B4
DE102008017262B4 DE102008017262.6A DE102008017262A DE102008017262B4 DE 102008017262 B4 DE102008017262 B4 DE 102008017262B4 DE 102008017262 A DE102008017262 A DE 102008017262A DE 102008017262 B4 DE102008017262 B4 DE 102008017262B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rolling bearing
bearing
brake
ring
rotary joint
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008017262.6A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008017262A1 (de
Inventor
Robby Lipfert
Christian Nuissl
Jürgen Stölzle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and 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
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102008017262.6A priority Critical patent/DE102008017262B4/de
Publication of DE102008017262A1 publication Critical patent/DE102008017262A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008017262B4 publication Critical patent/DE102008017262B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/62Selection of substances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/44Needle bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • F16C37/007Cooling of bearings of rolling bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/001Integrated brakes or clutches for stopping or coupling the relatively movable parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/083Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H02K7/1025Magnetically influenced friction brakes using electromagnets using axial electromagnets with generally annular air gap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • F16C33/586Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00Type of actuator operation force
    • F16D2121/18Electric or magnetic
    • F16D2121/20Electric or magnetic using electromagnets
    • F16D2121/22Electric or magnetic using electromagnets for releasing a normally applied brake
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Wälzlager-Drehverbindung umfassend ein Wälzlager mit zwei Lagerringen (01, 02) und zwischen den Lagerringen (01, 02) angeordneten Wälzkörpern (03), sowie weiterhin umfassend einen in das Wälzlager eingebauten Direktantrieb bestehend aus einem Stator mit einer elektrischen Wicklung (06), welche mit einem der Lagerringe (01, 02) lagefest verbunden ist und einem Rotor mit einer Vielzahl von Permanentmagneten (08) für einen Drehantrieb eines der beiden Lagerringe (01, 02), wobei die Permanentmagneten (08) des Rotors mit dem anderen Lagerring (01, 02) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in das Wälzlager integrierte Bremse (11) aufweist, die als elektromagnetische Friktionsbremse (11) ausgeführt ist, bestehend aus einer Kupferspule (12) und einer Druckscheibe (13) mit einem Reibbelag (14), wobei die Bremse (11) mit einem der Lagerringe (01, 02) verbunden ist, und wobei der andere Lagerring (01, 02) als Gegenfläche für den Reibbelag (14) dient.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wälzlager-Drehverbindung umfassend ein Wälzlager mit zwei Lagerringen und zwischen den Lagerringen angeordneten Wälzkörpern, sowie weiter umfassend einen Direktantrieb bestehend aus einem Stator mit einer Vielzahl elektrischer Wicklungen und einem Rotor mit einer Vielzahl von Permanentmagneten zur aktiven Drehung eines der beiden Lagerringe des Wälzlagers.
  • Wälzlager-Drehverbindungen sind seit langem bekannt. Sie werden beispielsweise als Schwenklager für die Abstützung von Baggern, Kränen oder im Fahrzeugbau für Gelenkbusse bzw. Straßenbahnen eingesetzt, d. h. in Einsatzgebieten, bei denen bei begrenztem Bauraum hohe Belastungen auftreten und die eine hohe Betriebssicherheit verlangen. Wälzlager-Drehverbindungen können Axialkräfte, Radialkräfte und Kippmomente aufnehmen.
  • Eine Wälzlager-Drehverbindung ist zum Beispiel aus der DE 10 2006 019 082 A1 bekannt.
  • In vielen Bereichen der Medizintechnik werden ebenfalls Wälzlager-Drehverbindungen eingesetzt. Beispielhaft sei hier auf Lagerstellen in Röntgengeräten (C-Bogen) oder bei Deckenstativen für den Operationssaal verwiesen. Dort werden vor allem die hohe Kippsteifigkeit, die hohen Tragzahlen und der relativ große freie Innendurchmesser, welcher als Durchführung für Kabel oder Versorgungsleitungen dienen kann, dieser Lagerung genutzt. Die Hersteller von medizintechnischen Geräten kombinieren die Vorteile der Lagerung seit kurzem auch vermehrt mit Antriebslösungen. Diese motorisch betriebenen Systeme steigern die Bedienfreundlichkeit für den Benutzer. Zurzeit kommen hierzu separate Antriebseinheiten zum Einsatz, welche an die jeweiligen Lager angepasst werden müssen. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass für die separaten Antriebseinheiten in der Regel ein vergleichsweise großer Bauraum benötigt wird. Außerdem muss die für den konkreten Anwendungsfall benötigte elektrische Leistung mit den Antriebsherstellern abgestimmt werden.
  • Der DE 10 2005 036 239 A1 kann eine Wälzlager-Drehverbindung bestehend aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Laufringen, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, entnommen werden. Die Wälzlager-Drehverbindung ist zur aktiven Drehung einer der beiden Laufringe mit einer Antriebseinheit verbunden. Die Antriebseinheit kann als Direktantrieb in Form eines Drehmomentmotors in Segmentbauweise ausgeführt sein. In diesem Fall ist einer der Laufringe mit wenigstens einem, aus Eisenkernen und elektrischer Wicklung bestehenden Statorsegment und einer der Laufringe mit Permanentmagneten verbunden. Dadurch, dass der Drehmomentmotor integraler Bestandteil der Wälzlagerverbindung ist, wird kein zusätzlicher Bauraum für den Antrieb benötigt.
  • Die DE 101 27 487 A1 beschreibt eine Radiallageranordnung mit einem ersten axialen Abschnitt, der als Lagerbereich ausgebildet ist und zwei Maschinenteile, zueinander drehbar lagert, und einem zweiten axialen Abschnitt, der als Bremsbereich ausgebildet ist. Im Bremsbereich ist ein Bremselement zur Erzeugung der Bremswirkung und ein fernbedient ansteuerbares Betätigungselement zur Betätigung des Bremselements angeordnet. Das Bremselement ist axial beweglich und wird zur Erzeugung der Bremswirkung gegen eine Gegenfläche gepresst. Das Betätigungselement kann als elektrische Spule ausgebildet sein.
  • Die EP 0 402 240 A1 zeigt eine Wälzlager-Drehverbindung umfassend ein Wälzlager und einen in das Wälzlager eingebauten Direktantrieb mit einem Stator, welcher mit dem Außenring des Wälzlagers verbunden ist, und einem Rotor mit einer Vielzahl von Permanentmagneten, welche mit dem Innenring verbunden sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit ausgehend von der EP 0 402 240 A1 darin, eine verbesserte Wälzlager-Drehverbindung mit einem in ein Wälzlager eingebauten Direktantrieb zur Verfügung zu stellen, welche zusätzlich mit einer Bremse ausgestattet ist, wobei die Bremse möglichst bauraumneutral in die Wälzlager-Drehverbindung angeordnet sein soll.
  • Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient eine Wälzlager-Drehverbindung gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
  • Die erfindungsgemäße Wälzlager-Drehverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrischen Wicklungen des Stators mit einem der beiden Lagerringe lagefest verbunden sind, und dass die Permanentmagneten des Rotors mit dem anderen Lagerring verbunden sind.
  • Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass der als Antrieb dienende Direktantrieb direkt in das Wälzlager eingebaut ist und damit eine sehr kompakte Einheit geschaffen werden kann, bei der einzelne Komponenten Mehrfachaufgaben erfüllen. Dadurch reduzieren sich die Anzahl der benötigten Bauteile und damit auch das damit verbundene Gewicht. Weiterhin können die Vorteile eines Direktantriebssystem genutzt werden, die unter anderem darin bestehen, dass die bereitgestellten Antriebskräfte ohne Zwischenschaltung von Getriebeelementen, wie beispielsweise Zahnritzeln oder Seilelementen, auf die Wälzlager-Drehverbindung übertragen werden können. Mit dem Wegfall der Getriebeelemente sind bei reduziertem konstruktivem Aufwand auch ein höherer Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer verbunden. Durch die der Antriebseinheit zugeordnete Steuerung ist eine exakte Positionierung möglich. Es sind sowohl niedrige als auch hohe Drehzahlen realisierbar. Außerdem werden bei Direktantrieben keine Kohlebürsten benötigt, woraus geringere Verschmutzung, reduzierter Verschleiß, geringere Wartung und niedriger Geräuschpegel resultieren.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist einer der beiden Lagerringe als Innenring und einer der beiden Lagerringe als Außenring ausgebildet.
  • In die Wälzlager-Drehverbindung ist zusätzlich zum Antrieb eine Bremse integriert. Als Bremse kommt eine elektromagnetische Friktionsbremse bestehend aus einer Kupferspule und einer Druckscheibe mit einem Reibbelag zum Einsatz. Die Bremse ist hierbei mit einem der beiden Lagerringe, beispielsweise dem Außenring, verbunden. Der andere Lagerring, beispielsweise der Innenring, dient als Gegenfläche für den Reibbelag. Friktionsbremsen sind besonders vorteilhaft, da sie sich durch einen hohen Reibbeiwert und eine kleine Bauform auszeichnen. Durch zusätzliche Integration einer Bremse liegt ein Antriebs-Brems-Lagerkonzept vor, welches problemlos an die entsprechenden Erfordernisse angepasst werden kann. Im Gegensatz zu den bisherigen Lösungen wird keine separate Bremseinheit mehr benötigt. Die Bremse kann in den bereits vorhandenen Bauraum eingebaut werden, was nicht zuletzt auch zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Außenring mit einem Innengewinde versehen, welches mit einem entsprechenden Außengewinde der Bremse in Eingriff steht. Die Bremse kann über ihr Außengewinde axial eingestellt werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Wälzlager-Drehverbindung mindestens eine Feder zum Vorspannen der Bremse aufweist. Die Feder kann beispielsweise als Druckfeder oder als Tellerfeder ausgeführt sein.
  • Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die elektrischen Wicklungen des Stators stoffschlüssig oder formschlüssig mit einem der beiden Lagerringe verbunden. Eine stoffschlüssige Verbindung kann zum Beispiel durch Kleben erfolgen. Für eine formschlüssige Verbindung kann beispielsweise eine Befestigung durch Verstiften erfolgen. Es muss sichergestellt werden, dass es zu keiner Relativbewegung zwischen Stator und Lagerring kommen kann.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn als Wälzlager ein Axial-Schrägnadellager oder eine Axial-Schrägkugellager zum Einsatz kommt. Derartige Lager sind für höhere Drehzahlen geeignet und haben gleichzeitig eine hohe Präzision. In einer gepaarten Lageranordnung haben sie zusätzlich eine hohe Steifigkeit.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Mantelfläche des Außenrings mit Kühlrippen versehen. Durch die Kühlrippen und die damit verbundene größere Oberfläche kann eine gute Wärmeableitung erfolgen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform dient der Innenring gleichzeitig auch als magnetisch leitender Rückschlussring. Bei anderen Ausführungsformen kann ein separater magnetisch leitender Rückschlussring vorhanden sein. Hierdurch vereinfacht sich die Montage. Außerdem kann Material und damit auch Gewicht eingespart werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Außenring aus Aluminium besteht. Durch die Verwendung von Aluminium kann eine besonders leichte Lagereinheit zur Verfügung gestellt werden.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform einer Wälzlagerdrehverbindung mit einem integrierten Direktantrieb in einer perspektivischen Ansicht;
  • 2 die Ausführungsform gemäß 1 in einer Längsschnittdarstellung;
  • 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlagerdrehverbindung mit integriertem Direktantrieb und einer integrierten Friktionsbremse in einer perspektivischen Ansicht;
  • 4 die Ausführungsform gemäß 3 in einer Längsschnittdarstellung;
  • 5 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlagerdrehverbindung mit integriertem Direktantrieb und integrierter Friktionsbremse in einer perspektivischen Ansicht;
  • 6 die Ausführungsform gemäß 5 in einer Längsschnittdarstellung.
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wälzlagerdrehverbindung in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht. 2 zeigt eine Längsschnittdarstellung dieser Ausführungsform. Die Wälzlagerdrehverbindung umfasst ein Wälzlager mit einem Außenring 01 und einem Innenring 02. Zwischen Außenring 01 und Innenring 02 sind Wälzkörper 03 angeordnet, die im dargestellten Beispiel als Lagerkugeln ausgebildet sind. Der Außenring 01 ist vorzugsweise zweiteilig ausgeführt, um hierdurch die Montage zu erleichtern. Wälzlagerdrehverbindungen mit einem Außenring 01 aus Aluminium haben sich als besonderst zweckmäßig erwiesen, da sich derartige Verbindungen durch ein besonders geringes Gewicht auszeichnen. Der Außenring 01 weist vorzugsweise ein Außengewinde auf, über welches das Wälzlager mit der Umgebungsgeometrie verbunden werden kann.
  • Als Wälzlager kommt vorzugsweise ein Axial-Schrägnadellager oder ein Axial-Schrägkugellager zum Einsatz. Kernstück dieser Lagerungen sind Axial-Schrägnadellager bzw. Axial-Schrägkugellager, deren Laufbahnen durch zwei spanlos gefertigte Laufscheiben 03a gebildet sind. Zwei dieser Axial-Schräglager, in O-Anordnung gepaart, ergeben eine Wälzlagerung, welche auftretende Axialbelastungen und auch Kippmomente aufnehmen kann. Die Oberflächen der Außenringe können sowohl optisch, beispielsweise mit verschiedenen Farben, als auch technisch, beispielsweise für eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit, individuell nach Kundenwunsch beschichtet werden.
  • Zum Vorspannen der Lagereinheit dient eine Stellmutter 04. Der Außenring 01 ist zweiteilig ausgebildet, um die Montage der inneren Bauteile zu gestatten. Die beiden Außenringteile sind mithilfe einer Schraube 05 verspannt. Die Zentrierung kann durch ineinandergreifende Elemente vorgenommen werden.
  • Die Wälzlagerdrehverbindung umfasst weiterhin einen in das Wälzlager integrierten Direktantrieb. Der Direktantrieb besteht aus einem Stator mit mindestens einer elektrischen Wicklung 06 mit zahlreichen Windungen, die auf einem Stator-Blechpaket 07 aufgebracht sind, und mit einem Rotor mit einer Vielzahl von Permanentmagneten 08, vorzugsweise Seltenerd-Permanentmagneten.
  • Die elektrischen Wicklungen 06 des Stators sind mit dem Außenring 01 lagefest verbunden. Hierbei kann zwischen Außenring 01 und Stator beispielsweise eine stoffschlüssige Klebeverbindung oder eine formschlüssige Verbindung, zum Beispiel durch Verstiften, ausgebildet werden. Eine Relativbewegung zwischen Stator und Außenring 01 muss in jedem Fall verhindert werden. In das Stator-Blechpaket 07 können Aussparungen für Befestigungsschrauben eingebracht sein, welche als Verdrehsicherung dienen. Die Permanentmagneten 08 des Rotors sind direkt am Innenring 02 befestigt. Der Innenring 02 übernimmt bei dieser Ausführungsform auch die Aufgabe eines magnetisch leitenden Rückschlussrings, was bei der Materialauswahl zu beachten ist. Außerdem stellt der Innenring 02 auch die Verbindung zur Lagereinheit her und dient zum Übertragen des Drehmoments auf eine Abtriebswelle 09. Stator und Rotor stellen die magnetischen Pole dar, die zueinander drehend über das Wälzlager gelagert werden. Zwischen Stator und Rotor muss in bekannter Weise ein Luftspalt bestehen, der jedoch möglichst klein gehalten wird, um hohe Antriebskräfte erzeugen und um einen höheren Wirkunsgrad erreichen zu können.
  • Der in das Wälzlager auf die beschriebene Weise integrierte Antrieb stellt somit einen Direktantrieb dar, da auf Getriebeelement verzichtet wird. Als Direktantrieb kommt vorzugsweise ein 3-phasiger bürstenloser Synchronmotor mit Permanenterregung zum Einsatz. Andere Ausführungen sind jedoch denkbar.
  • Die gesamte Einheit aus Wälzlager und integriertem Antrieb lässt sich bei Bedarf verkapseln, wodurch ein effizienter Schutz vor Verschmutzung und Korrosion erreichbar ist. Zur Abdichtung kann beispielsweise Dichtmaterial, z. B. in Form von Radialwellendichtringen, zwischen Innenring und Außenring eingebracht werden.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlagerdrehverbindung in einer perspektivischen Ansicht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass zusätzlich zum Direktantrieb eine Bremse in das Wälzlager integriert ist. 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung dieser Ausführungsform.
  • Die integrierte Bremse ist vorzugsweise als elektromagnetische Friktionsbremse 11 ausgeführt. Die Friktionsbremse 11 umfasst eine Kupferspule 12 und eine Druckscheibe 13 mit einem Reibbelag 14. Zur Aufnahme der Friktionsbremse 11 dient ein am Außenring 01 angebrachtes Innengewinde, welches mit einem entsprechenden Außengewinde der Friktionsbremse 11 in Eingriff steht. Die Friktionsbremse 11 kann über das Gewinde axial eingestellt werden. Der Innenring 02 dient als Gegenfläche für den Reibbelag 14. Zum Abdichten der Friktionsbremse 11 gegenüber der Abtriebswelle 09 dienen Dichtmittel 16. Zur Verdrehsicherung der Friktionsbremse 11 ist ein Stift 17 an der Innenfläche des Außenrings 01 angebracht.
  • Die Bremsfunktion wird folgendermaßen realisiert. Die stromdurchflossene Kupferspule 12 erzeugt ein Magnetfeld, welches durch Einbringen eines ferromagnetischen Werkstoffes, zum Beispiel ein Weicheisenkern, verstärkt werden kann. Die zwischen dem starren, d. h. sich nicht drehenden Außenring 01 und dem rotierenden Innenring 02 befindliche ferromagnetische Druckscheibe 13 ist beispielsweise durch Stifte axial beweglich aber rotativ gesperrt mit dem Außenring 01 verbunden. Die Druckscheibe 13 wird durch in die Friktionsbremse 11 integrierte Federn 18 unter Vorspannung gegen den Innenring 02 gedrückt und erzeugt über den Reibbelag 14 eine drehhemmende Wirkung. Sobald die Kupferspule 12 bestromt wird, wird die Druckscheibe 13 gegen die Federkraft zurückgezogen und die Bremswirkung aufgehoben. In Abhängigkeit von der Anordnung der Federn kann eine Drehbewegung zugelassen werden, wenn die Spule stromdurchflossen oder nicht-stromdurchflossen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Federn 18 als Druckfedern ausgeführt.
  • 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlagerdrehverbindung in einer perspektivischen Ansicht. 6 zeigt eine Längsschnittdarstellung dieser Ausführungsform. Diese Ausführungsform weist ebenfalls eine in das Wälzlager integrierte Friktionsbremse 11 auf. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsformen sind auf der Mantelfläche des Außenrings 01 Kühlrippen 20 angeordnet. Durch die damit verbundene größere Oberfläche kann eine bessere Wärmeableitung realisiert werden. Der Außenring 01 ist in zwei unterschiedlich große Teile unterteilt, wobei der größere Teil mit Kühlrippen 20 versehen ist. Der Außenring 01 ist mit einem Radial-Wellendichtring 21 zur Abdichtung versehen. Ein weiterer Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass der Innenring 02 selbst direkt als Abtriebswelle dient. Ein separater Ring dient als magnetischer Rückschluss. Die zum Vorspannen der Friktionsbremse 11 dienenden Federn 18 sind als Tellerfedern ausgeführt. Die bei der zweiten Ausführungsform verwendeten Dichtmittel zum Abdichten der Friktionsbremse 11 können entfallen.
  • Der nicht mit Kühlrippen ausgerüstete Abschnitt des Außenrings kann an einem Ende mit einem Außengewinde 22 versehen sein, mit welchem die komplette Einheit in ein Konstruktionselement (nicht dargestellt) eingeschraubt werden kann.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind die elektrische Wicklung des Stators mit dem Außenring und die Permanentmagneten des Rotors mit dem Innenring verbunden. Bei anderen Ausführungsformen können die elektrische Wicklung des Stators mit dem Innenring und die Permanentmagneten des Rotors mit dem Außenring verbunden sein. Für Ausführungsformen mit Friktionsbremse gilt, dass zwar in den 3 bis 6 lediglich Ausführungsformen beschrieben sind, bei denen die Bremse mit dem Außenring verbunden ist und der Innenring als Gegenfläche für den Reibbelag dient. Darüber hinaus sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Bremse mit dem Innenring verbunden ist und der Außenring als Gegenfläche für den Reibbelag dient.
  • Bezugszeichenliste
  • 01
    Außenring
    02
    Innenring
    03
    Wälzkörper
    03a
    Laufbahnscheibe
    04
    Stellmutter
    05
    Schraube
    06
    elektrische Wicklungen
    07
    Stator-Bleckpaket
    08
    Permanentmagneten
    09
    Abtriebswelle
    10
    Passfeder
    11
    Friktionsbremse
    12
    Kupferspule
    13
    Druckscheibe
    14
    Reibbelag
    15
    16
    Dichtmittel
    17
    Stift
    18
    Federn zum Vorspannen der Bremse
    19
    20
    Kühlrippen
    21
    Radial-Wellendichtring
    22
    Außengewinde

Claims (15)

  1. Wälzlager-Drehverbindung umfassend ein Wälzlager mit zwei Lagerringen (01, 02) und zwischen den Lagerringen (01, 02) angeordneten Wälzkörpern (03), sowie weiterhin umfassend einen in das Wälzlager eingebauten Direktantrieb bestehend aus einem Stator mit einer elektrischen Wicklung (06), welche mit einem der Lagerringe (01, 02) lagefest verbunden ist und einem Rotor mit einer Vielzahl von Permanentmagneten (08) für einen Drehantrieb eines der beiden Lagerringe (01, 02), wobei die Permanentmagneten (08) des Rotors mit dem anderen Lagerring (01, 02) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in das Wälzlager integrierte Bremse (11) aufweist, die als elektromagnetische Friktionsbremse (11) ausgeführt ist, bestehend aus einer Kupferspule (12) und einer Druckscheibe (13) mit einem Reibbelag (14), wobei die Bremse (11) mit einem der Lagerringe (01, 02) verbunden ist, und wobei der andere Lagerring (01, 02) als Gegenfläche für den Reibbelag (14) dient.
  2. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Lagerringe als Innenring (02) und einer der beiden Lagerringe als Außenring (02) ausgebildet ist.
  3. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (01) ein Innengewinde aufweist, welches mit einem entsprechenden Außengewinde der Bremse (11) in Eingriff steht.
  4. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Feder (18) zum Vorspannen der Bremse (11) aufweist.
  5. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (18) eine Druckfeder oder eine Tellerfeder ist.
  6. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch Wicklung (06) des Stators stoffschlüssig oder formschlüssig mit dem feststehenden Lagerring (01, 02) verbunden ist.
  7. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager ein Axial-Schrägnadellager oder ein Axial-Schrägkugellager ist.
  8. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (01) ein Außengewinde zum Verbinden mit einer Anschlusskonstruktion aufweist.
  9. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Außenrings (01) Kühlrippen (20) aufweist.
  10. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (02) mit einer Abtriebswelle (09) verbunden ist.
  11. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (02) als Abtriebswelle dient.
  12. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (02) als magnetisch leitender Rückschlussring dient.
  13. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen magnetisch leitenden Rückschlussring aufweist.
  14. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein 3-phasiger bürstenloser Synchronmotor mit Permanenterregung ist.
  15. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (01) aus Aluminium besteht.
DE102008017262.6A 2008-04-04 2008-04-04 Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse Expired - Fee Related DE102008017262B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008017262.6A DE102008017262B4 (de) 2008-04-04 2008-04-04 Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008017262.6A DE102008017262B4 (de) 2008-04-04 2008-04-04 Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008017262A1 DE102008017262A1 (de) 2009-10-08
DE102008017262B4 true DE102008017262B4 (de) 2016-06-09

Family

ID=41051436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008017262.6A Expired - Fee Related DE102008017262B4 (de) 2008-04-04 2008-04-04 Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008017262B4 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010050707A1 (de) * 2010-11-06 2012-05-10 Ina - Drives & Mechatronics Gmbh & Co. Ohg Wälzlager mit einem Direktantrieb
CN102494062A (zh) * 2011-12-15 2012-06-13 迈柯唯医疗设备(苏州)有限公司 一种一体式医用电磁刹车装置
DE102012202027A1 (de) * 2012-02-10 2013-08-14 Aktiebolaget Skf Lager und Windkraftanlage
DE102013015442A1 (de) * 2013-09-17 2015-03-19 Ondal Tape Processing Gmbh Wickelkopfantrieb für eine Wickelmaschine und offener Segmentmotor
DE102015200297A1 (de) 2015-01-13 2016-03-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager-Antriebsverbindung
EP3623655A1 (de) 2018-09-17 2020-03-18 Ondal Medical Systems GmbH Lageranordnung mit einer bremsvorrichtung
US11637477B2 (en) * 2019-01-02 2023-04-25 Joseph Gentile Rotating machine
EP4101796B1 (de) 2021-06-11 2023-08-16 FMS Force Measuring Systems AG Aufwickelvorrichtung für eine längsgeschnittene materialbahn und system zum geregelten aufwickeln einer längsgeschnittenen materialbahn
CN114061745B (zh) * 2021-11-16 2022-10-21 徐州健川机械制造有限公司 一种回转支承调试机构

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1956130U (de) * 1966-12-23 1967-02-23 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Waelzlager.
DE2021156A1 (de) * 1969-10-13 1971-04-29 Trw Inc Antifriktionslager
DE3725972A1 (de) * 1987-08-05 1989-02-16 Schaeffler Waelzlager Kg Waelzlager-drehverbindung
EP0402240A1 (de) * 1989-06-08 1990-12-12 R.K.S. Drehkranz mit integriertem Motor
DE10032590A1 (de) * 2000-07-07 2002-01-17 Skf Gmbh Verriegelbare Lagereinheit
US20020153785A1 (en) * 2001-04-18 2002-10-24 Nsk Ltd. Rolling bearing with built-in motor
DE10127487A1 (de) * 2001-06-07 2002-12-12 Skf Ab Lageranordnung mit Bremsfunktion und/oder Haltefunktion
WO2003023943A2 (de) * 2001-09-13 2003-03-20 High Technology Investments B.V. Windkraftstromgenerator
US20030173844A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 Ntn Corporation Bearing assembly with electric power generator
JP2004132447A (ja) * 2002-10-10 2004-04-30 Ntn Corp 発電機能付き軸受
DE102004021966A1 (de) * 2004-05-04 2005-12-22 Ina-Schaeffler Kg Wälzlager-Drehverbindung
DE102006019082A1 (de) * 2005-04-25 2006-10-26 Denso Corp., Kariya Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102005019481A1 (de) * 2005-04-27 2006-11-09 Ab Skf Kegelrollenlager
DE102005036239A1 (de) * 2005-08-02 2007-02-08 Schaeffler Kg Wälzlager-Drehverbindung

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1956130U (de) * 1966-12-23 1967-02-23 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Waelzlager.
DE2021156A1 (de) * 1969-10-13 1971-04-29 Trw Inc Antifriktionslager
DE3725972A1 (de) * 1987-08-05 1989-02-16 Schaeffler Waelzlager Kg Waelzlager-drehverbindung
EP0402240A1 (de) * 1989-06-08 1990-12-12 R.K.S. Drehkranz mit integriertem Motor
DE10032590A1 (de) * 2000-07-07 2002-01-17 Skf Gmbh Verriegelbare Lagereinheit
US20020153785A1 (en) * 2001-04-18 2002-10-24 Nsk Ltd. Rolling bearing with built-in motor
DE10127487A1 (de) * 2001-06-07 2002-12-12 Skf Ab Lageranordnung mit Bremsfunktion und/oder Haltefunktion
WO2003023943A2 (de) * 2001-09-13 2003-03-20 High Technology Investments B.V. Windkraftstromgenerator
US20030173844A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 Ntn Corporation Bearing assembly with electric power generator
JP2004132447A (ja) * 2002-10-10 2004-04-30 Ntn Corp 発電機能付き軸受
DE102004021966A1 (de) * 2004-05-04 2005-12-22 Ina-Schaeffler Kg Wälzlager-Drehverbindung
DE102006019082A1 (de) * 2005-04-25 2006-10-26 Denso Corp., Kariya Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102005019481A1 (de) * 2005-04-27 2006-11-09 Ab Skf Kegelrollenlager
DE102005036239A1 (de) * 2005-08-02 2007-02-08 Schaeffler Kg Wälzlager-Drehverbindung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008017262A1 (de) 2009-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008017262B4 (de) Wälzlager-Drehverbindung mit integriertem Direktantrieb und mit integrierter Bremse
EP2852517B1 (de) Lageranordnung in einem axialantrieb
EP3225448B1 (de) Radnabenantriebsanordnung
DE102010049748B4 (de) Elektromotor
DE102004060351A1 (de) Elektromotor für Rotation und Axialbewegung
DE10324664A1 (de) Rollen und Rollenmotoren
DE102010049747B4 (de) Bausatz zur Herstellung unterschiedlicher Elektromotoren einer Baureihe von Elektromotoren und Verfahren zur Herstellung
DE102013208980B4 (de) Retarderwelle
DE102004014865A1 (de) Elektrischer Nockenwellerversteller mit Scheibenläufermotor
DE102010049744A1 (de) Bremse
DE102011011164A1 (de) Rotorlagerung für elektrische Maschine
DE102004024136B4 (de) Antriebsmotor mit integrierten Wellenverbindungselementen
DE102013107378A1 (de) Antriebsvorrichtung
EP4256199B1 (de) Generator-getriebe-anordnung mit bremse für eine windkraftanlage
DE102023001269A1 (de) Elektrischer Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug
EP1593865B1 (de) Wälzlager-Drehverbindung
DE102007039239A1 (de) Elektromotor, insbesondere Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen
DE102006016390B4 (de) Spindelmotor
WO2011141511A2 (de) Elektrische maschine, insbesondere für eine windkraftanlage
WO2016055236A1 (de) Antriebseinheit für ein hybridmodul
DE102011051218A1 (de) Elektromotor
DE102009040864A1 (de) Friktions-Motorspindel
EP4511948A1 (de) Linearmodul, linearmodul mit einem magneten und gebervorrichtung zur bestimmung der winkellage und/oder ermittlung der position eines schlittens
DE102014212928A1 (de) Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug
DE102014207189A1 (de) Elektrische Maschine mit integrierter Kupplung

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMBH & CO. OHG, 98, DE

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMB, SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH &, , DE

Effective date: 20120828

Owner name: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMBH & CO. OHG, DE

Free format text: FORMER OWNER: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMB, SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH &, , DE

Effective date: 20120828

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMB, SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH &, , DE

Effective date: 20120828

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMBH & CO. OHG, 98527 SUHL, DE; SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120828

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMB, SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO, , DE

Effective date: 20121120

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMB, SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO, , DE

Effective date: 20121120

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: INA - DRIVES & MECHATRONICS GMBH & CO. OHG, 98527 SUHL, DE; SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20121120

R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20131128

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20150122

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee