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Dokumentenidentifikation DE102006027526B3 03.01.2008
Titel Anordnung
Anmelder AB SKF, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Brandenstein, Manfred, 97776 Eußenheim, DE;
Kaiser, Tristan, 97422 Schweinfurt, DE
Vertreter Gosdin, M., Dipl.-Ing.Univ. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 97422 Schweinfurt
DE-Anmeldedatum 14.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006027526
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F16C 33/62(2006.01)A, F, I, 20060614, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16D 27/00(2006.01)A, L, I, 20060614, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit wenigstens einem Laufbahnelement, auf dem Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, wobei das Laufbahnelement zum Leiten eines magnetischen Flusses mit einer Magnetisierbarkeit von wenigstens 10000 Gauß vorgesehen ist und aus einem Stahl ausgebildet ist, der Molybdän mit einem Gewichtsprozentanteil größer 0,15 enthält.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine steuer- oder regelbare Magneteinrichtung und wenigstens ein Laufbahnelement, auf dem Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind.

Beispielsweise aus der DE 892 260 C ist insbesondere bezugnehmend auf deren

eine Kugellagerung einer Welle bekannt, bei der als Abrollflächen für zwei Reihen von Kugeln in die Welle zwei Nuten eingearbeitet sind, die beiden Kugelreihen von einem Zwischenteil umgeben sind, dessen Innenmantel als weitere Abrollfläche für besagte beide Kugelreihen ausgebildet ist und dessen Außenmantel als Abrollfläche für zwei weitere Kugelreihen ausgebildet ist, die schließlich von einem Außenteil umschlossen sind, dessen Innenmantel die weiteren Abrollflächen für die beiden weiteren Kugelreihen bildet.

Aus der US 4,150,738 ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Riemenscheibe mit einer Welle über eine elektromagnetische Kupplung kuppelbar ist. Dabei ist die Anordnung derart ausgestaltet, dass ein von der elektromagnetischen Kupplung ausgehender magnetischer Streufluss, insbesondere durch eine Wälzlagerung der Anordnung hindurch reduziert ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung derart zu schaffen, dass wenigstens ein Teil der Anordnung Widerstands- und steuerungsarm in den magnetischen Flusspfad einer steuer- bzw. regelbaren Magneteinrichtung miteinbeziehbar ist.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 betrifft die Erfindung eine Anordnung, umfassend eine steuer- oder regelbare Magneteinrichtung und wenigstens ein Laufbahnelement einer Wälzlagerung, auf dem Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, wobei das Laufbahnelement derart angeordnet ist, dass es zum Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung in den magnetischen Flusspfad der Magneteinrichtung einbezogen ist, und das Laufbahnelement aus einem Stahl mit einer Magnetisierbarkeit von wenigstens 10000 Gauß ausgebildet ist, der Molybdän mit einem Gewichtsprozentanteil größer 0,15 enthält.

Umfangreiche Versuche und Auswertungen haben dabei ergeben, dass bei Ausbildung des Laufbahnelements aus einem Stahl mit einem Molybdänanteil von größer 0,15 Gew.-% die aus der Wälzlagertechnik kommenden Materialanforderungen, wie hohe Oberflächenhärten, Aufbau geeigneter Druckeigenspannungsprofile usw. in Kombination mit geeigneten magnetischen Materialeigenschaften, insbesondere einer guten Leitfähigkeit des magnetischen Flusses bei geringem Widerstand, geringer Streuung und höher Sättigungsfeldstärke und einer Magnetisierung größer 10000 Gauß mit Vorteil gleichzeitig erfüllbar sind. Weiterhin hat sich gezeigt, dass auch ein Kohlenstoffgewichtsprozentanteil von kleiner 1,1 sich auf vorgenannte Eigenschaften positiv auswirkt. Damit können als mögliche Stähle einsatzzuhärtende wie 20CrMo4 oder durchzuhärtende wie 81MoCrV42-16 oder 80MoCrV42-16 zum Einsatz kommen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei besagten Laufbahnelement um einen Mittenring einer Dreiringlagerung mit zwei übereinander angeordneten Wälzkörperreihen, wobei bei vielen Einsatzgebieten von Dreiringlagerungen insbesondere der Mittenring aufgrund seines Einbauorts und seiner Einbauweise als besonders vorteilhaft geeignet ist, um ihn in einen magnetischen Kreis der steuerbaren oder regelbaren Magneteinrichtung miteinzubeziehen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung gehört dabei die Anordnung einem mit einer Elektromagnetkupplung versehenen Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs zu, wobei mit der Elektromagnetkupplung das Nebenaggregat entweder mit einem sich bestimmungsgemäß drehenden Teil des Kraftfahrzeugs gekoppelt oder davon entkoppelt werden kann. Bei den Nebenaggregaten kann es sich dabei insbesondere um eine Wasserpumpe, einen Lüfter oder dergleichen handeln.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur.

Die Figur zeigt dabei als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine Wälzlageranordnung. Dabei umfasst die Wälzlageranordnung ein zum Rotieren vorgesehenes Wellenteil 10, auf dem zueinander beabstandet zwei radial umlaufende Nuten als Laufbahnen für zwei Reihen von als Kugeln 12 ausgebildete Wälzkörper ausgebildet sind. Die Kugeln 12 jeder der beiden Reihen sind dabei jeweils in einem Käfig 14 angeordnet. Die beiden Kugelreihen sind weiterhin von einem Mittenteil 20 umgeben, an dessen Innenmantel wiederum entsprechende Laufbahnen für die Kugeln 12 eingearbeitet sind. Der die beiden Kugelreihen beinhaltende Raum zwischen einem Abschnitt des Wellenteils 10 und einem Abschnitt des Mittenteils 20 ist dabei durch zwei Dichtungen 16 derart abgeschlossen, dass einerseits in besagten Raum beispielsweise vorhandener Schmierstoff nicht nach außen dringen kann und umgekehrt von außen keine Verschmutzung in den Wälzlagerbereich vordringen kann.

Der Außenmantel des Mittenteils 20 ist wiederum mit zwei radial umlaufenden Laufbahnen ausgebildet, auf denen Kugeln 22 zweier weiterer Kugelreihen zum Abrollen vorgesehen sind. Die beiden weiteren Kugelreihen sind wiederum von einem Außenteil 30 umschlossen, dessen Innenmantel wiederum mit Laufbahnen für die beiden weiteren Kugelreihen ausgebildet ist. Auch der die beiden weiteren Kugelreihen beinhaltende Raum zwischen dem Außenteil 30 und einem Abschnitt des Mittenteils 20 ist wiederum durch Einsatz zweier Dichtungen 26 entsprechend abgedichtet. Auch die Kugeln 22 jeder der beiden weiteren Kugelreihen sind jeweils in einem Käfig 24 angeordnet.

Das Mittenteil 20 ist dabei fest mit einem nicht dargestellten, nicht zum Rotieren vorgesehenen Gehäuse eines Nebenaggregats, insbesondere einer Wasserpumpe oder eines Lüfters eines Kraftfahrzeugs verbunden. Weiterhin ist das Außenteil 30 mit weiteren ebenfalls nicht dargestellten Elementen, insbesondere einer Riemenscheibe verbunden, die über einen entsprechenden Riemen entsprechend antreibbar ist. Zwischen dem Außenteil 30 und den damit fest verbundenen Elementen auf der einen Seite und dem Wellenteil 10 auf der anderen Seite ist ein ebenfalls nicht dargestellter Kupplungsmechanismus vorgesehen, mit dem das Wellenteil 10 mit dem Außenteil 30 inklusive der weiteren Elemente entweder koppelbar oder entkoppelbar ist.

Besagter Kupplungsmechanismus umfasst dabei eine Magneteinrichtung, deren magnetischer Flusspfad durch Teile besagten Gehäuses und des Mittenteils 20 verläuft. Um dabei den magnetischen Flusspfad möglichst widerstandsarm und steuerungsfrei zu gestalten, ist das Mittenteil 20 aus einem Stahl ausgebildet, der Molybdän in einem Gewichtsprozentanteil Stahl ausgebildet, der Molybdän in einem Gewichtsprozentanteil größer 0,15 beinhaltet. Dabei haben umfangreiche Versuche und Auswertungen ergeben, dass bei Ausbildung des Mittenteils 20 aus einem Stahl mit einem Molybdänanteil von größer 0,15 Gew.-% die aus der Wälzlagertechnik kommenden Materialanforderungen, wie Härtbarkeit zu hohen Oberflächenhärten hin, Aufbau geeigneter Druckeigenspannungsprofile usw. mit geeigneten magnetischen Materialeigenschaften, insbesondere einer Magnetisierbarkeit größer 10000 Gauß, guten Leitfähigkeit des magnetischen Flusses bei geringem Widerstand, geringer Streuung und höher Sättigungsfeldstärke mit Vorteil gleichzeitig erfüllbar sind. Damit wird ferner bei geringer Verlustleistung der Magneteinrichtung ein hoher Wirkungsgrad erzielt.

10
Wellenteil
12, 22
Kugel
14, 24
Käfig
16, 26
Dichtung
20
Mittenteil
30
Außenteil


Anspruch[de]
Anordnung, umfassend eine steuer- oder regelbare Magneteinrichtung und wenigstens ein Laufbahnelement einer Wälzlagerung, auf dem Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind, wobei das Laufbahnelement derart angeordnet ist, dass es zum Leiten des magnetischen Flusses der Magneteinrichtung in den magnetischen Flusspfad der Magneteinrichtung einbezogen ist, und das Laufbahnelement aus einem Stahl mit einer Magnetisierbarkeit von wenigstens 10000 Gauß ausgebildet ist, der Molybdän mit einem Gewichtsprozentanteil größer 0,15 enthält. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Stahl einen Kohlenstoffgewichtsprozentanteil kleiner 1,1 aufweist. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Stahl den einsatzzuhärtenden 20CrMo4 oder die durchzuhärtenden 81MoCrV42-16 oder 80MoCrV42-16 umfasst. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Laufbahnelement ein Mittenteil einer Wälzlageranordnung ist, bei der wenigstens zwei Reihen von Wälzkörpern übereinander angeordnet und die beiden Reihen durch das Mittenteil voneinander getrennt sind. Anordnung nach Anspruch 4, wobei wenigstens eine der übereinander angeordneten Reihen von Wälzkörpern wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Reihen von Wälzkörpern umfasst. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Wälzkörper wenigstens einer der Reihen in einem Käfig angeordnet sind. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Wälzlageranordnung ein Außenteil umfasst, das als Laufbahn für Wälzkörper der über der anderen angeordneten Reihe ausgebildet ist. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Wälzlageranordnung ein Wellenteil umfasst, das als Laufbahn für die Wälzkörper der von der anderen umgebenen Reihe ausgebildet ist. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Wellenteil und/oder das Außenteil aus einem Stahl ausgebildet sind, der im wesentlichen frei von Molybdän ist. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei ein, wenigstens eine der Reihen beinhaltender Raum abgedichtet ausgebildet ist. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Wälzkörper wenigstens einer der Reihen als Kugeln ausgebildet sind. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei die Wälzlageranordnung einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung zugehört, deren Magnetflusspfad das Mittenteil beinhaltet. Anordnung nach Anspruch 12, wobei mittels der Kupplung das Außenteil und das Wellenteil miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar sind. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Anordnung einem kuppelbaren Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs zugehört. Anordnung nach Anspruch 14, wobei das Nebenaggregat eine Wasserpumpe, Kompressor oder ein Lüfter ist.






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