DE102009005109A1

DE102009005109A1 - Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102009005109A1
Application number: DE102009005109A
Authority: DE
Inventors: Christoph SCHRÖDER; Johann Singer; Christine Thomann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-07-22

Abstract

ng für einen Zugmitteltrieb. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche es möglich wird, eine hochbelastbare Anbindueiner im Hinblick auf das Laufverhalten der Wälzlagereinrichtung besonders vorteilhaften Weise zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb mit einem Schwenkarm, einer von dem Schwenkarm getragenen Laufrolleneinrichtung, einem Wälzlager, das Bestandteil der Laufrolleneinrichtung bildet, und einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring sowie Wälzkörper umfasst, die in einem zwischen den beiden Lagerringen definierten Wälzlagerinnenraum aufgenommen sind, und einer Schraubeneinrichtung zur Anbindubei sich diese Spannvorrichtung dadurch auszeichnet, dass in den Lagerinnenring eine Hülsenstruktur eingesetzt ist, die unter Wirkung einer durch die Schraubeneinrichtung aufgebrachten Spannkraft in radialer Richtung weitbar ist. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, den Innenring hochsteif mit dem Spannarm zu koppeln und hierbei unter gleichmäßiger Flächenpressungsverteilung die Radialluft im Innenring zu beseitigen. Zudem wird es möglich, das Laufspiel der Wälzkörper definiert zu verringern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb mit einem Schwenkarm und einer von diesem getragenen Laufrolleneinrichtung, wobei die Laufrolleneinrichtung ein Wälzlager mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring sowie Wälzkörpern umfasst die in einem zwischen den beiden Lagerringen definierten Wälzlagerinnenraum aufgenommen sind.
Hintergrund der Erfindung
Aus DE 10 2005 020 530 A1 ist eine Spannvorrichtung der vorgenannten Art bekannt. Bei dieser bewährten Spannvorrichtung ist an dem Schwenkarm ein integral mit dem Schwenkarm gefertigter Lagerzapfen vorgesehen der den Innenring des Wälzlagers durchsetzt. An einem dem Schwenkarm abgewandten Endabschnitt des Lagerzapfens ist ein Außengewinde ausgebildet. Auf diesem Außengewinde sitzt eine Mutter die als solche den Innenring des Wälzlagers gegen einen Anlageabschnitt des Schwenkarms spannt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, eine hochbelastbare Anbindung der Laufrolleneinrichtung an den Schwenkarm in einer im Hinblick auf das Laufverhalten der Wälzlagereinrichtung besonders vorteilhaften Weise zu ermöglichen.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb mit:

– einem Schwenkarm
– einer von dem Schwenkarm getragenen Laufrolleneinrichtung,
– einem Wälzlager das Bestandteil der Laufrolleneinrichtung bildet, und einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring sowie Wälzkörper umfasst die in einem zwischen den beiden Lagerringen definierten Wälzlagerinnenraum aufgenommen sind, und
– einer Schraubeneinrichtung zur Anbindung der Laufrolleneinrichtung an den Schwenkarm,
– wobei sich diese Spannvorrichtung dadurch auszeichnet,
– dass in den Lagerinnenring eine Hülsenstruktur eingesetzt ist die unter Wirkung einer durch die Schraubeneinrichtung aufgebrachten Spannkraft in radialer Richtung weitbar ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, den Innenring hochsteif mit dem Spannarm zu koppeln und hierbei unter gleichmäßiger Flächenpressungsverteilung die Radialluft zwischen dem Innenring und der diesen tragenden Struktur zu beseitigen. Zudem wird es möglich, das Laufspiel der Wälzkörper definiert zu verringern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hülsenstruktur derart ausgebildet, dass diese im Bereich ihrer Innenwandung einen Innenkonus bildet. Die radiale Weitung dieser Hülsenstruktur kann hierbei erreicht werden indem diese Hülsenstruktur auf einer komplementär gestaltete Kegel- oder Konusstruktur aufsitzt. Diese Kegel- oder Konusstruktur kann durch eine weitere Buchse, oder auch unmittelbar durch einen Kopf- oder Schaftbereich der Befestigungsschraubeneinrichtung gebildet sein.
Bei einer Ausführung der Hülsenstruktur als relativ dickwandiges Bauteil ist diese vorzugsweise geschlitzt ausgeführt. Dieser Schlitz kann im wesentlichen parallel zur Mittelachse der Hülsenstruktur ausgeführt sein. Es ist auch möglich, diesen Schlitz als Schräg- oder Spiralschlitz auszuführen. Weiterhin ist es auch möglich mehrere Schlitze in der Hülsenstruktur auszubilden um deren radiale Weitbarkeit zu unterstützen. Diese Schlitze können insbesondere wechselweise von den Stirnbereichen der Hülsenstruktur den Hülsenkorpus durchsetzen. Weiterhin ist es auch möglich, diese Schlitze wechselweise von der inneren und der äußeren Mantelfläche in den Hülsenkorpus eintauchen zu lassen. Hierdurch wird die über die Schraubenspannkraft abstimmbare Radial-Weitung der Hülsenstruktur noch weiter vergleichmäßigt.
Die Hülsenstruktur kann so gestaltet sein, dass der Kegelwinkel des Innenkonus eine Selbsthemmung bewirkt. Hierdurch ergibt sich eine gewisse Sicherungswirkung. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Kegelwinkel derart festzulegen, dass sich die Konusstruktur nach Lösen der Befestigungsschraubeneinrichtung ebenfalls löst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, einen zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Hülsenstruktur vorgesehenen Konus durch einen integral mit dem Schwenkarm ausgebildeten Zapfenabschnitt zu fertigen. Durch dieses Konzept wird es möglich, unter Einschluss der erfindungsgemäßen Hülsenstruktur den Innenring der Wälzlagereinrichtung hochfest und spielfrei unmittelbar an einem mit dem Schwenkarm integralen Zapfenabschnitt zu verankern.
Die vorangehend genannte Befestigungsschraubeneinrichtung kann insbesondere als im Wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse des Lagerinnenringes in den Schwenkarm eingeschraubte Befestigungsschraube ausgeführt sein. Es ist auch möglich, die Befestigungsschraubeneinrichtung durch einen im Schwenkarm verankerten Stehbolzen oder insbesondere einen mit dem Schwenkarm integralen Gewindezapfen zu bilden. Weiterhin ist es auch möglich, die Befestigungsschraubeneinrichtung so zu gestalten, dass diese mehrere, insbesondere drei relativ kleine Schraubenelemente umfasst, die unter vorzugsweise gleicher Umfangsteilung auf einem entsprechenden Teilkreis um die Zentralachse des Lagerinnenrings innerhalb desselben angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe auch durch die Ausgestaltung einer Spannvorrichtung nach den in Patentanspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Durch dieses Konzept wird es möglich, eine äußerst gleichmäßige Umfangsverteilung der auf den Lagerinnenring wirkenden Axialkräfte zu erreichen. Dieses Konzept kann in vorteilhafter Weise auch in Kombination mit den vorgenannten Maßnahmen realisiert werden.
Es ist möglich, das vorgenannte Ringelement als Ring mit einer Kalottengelenkringzone auszuführen. Dieses Ringelement kann insbesondere als Fließpressteil oder auch als Blechumformteil ausgeführt sein. Die an dem Ringelement ausgebildete Kalottengelenkringzone ist vorzugsweise als Konkavfläche ausgeführt. Das Ringelement kann neben der Bewerkstelligung des erfindungsgemäßen Gelenkkonzeptes auch zur Realisierung einer Lagerdeckeleinrichtung herangezogen werden. Diese Lagerdeckeleinrichtung kann so gestaltet sein, dass diese den Wälzlagerinnenraum gegenüber der Umgebung zumindest weitgehend abschottet. Es ist möglich, an diese Lagerdeckeleinrichtung eine Dichtlippeneinrichtung anzubinden, insbesondere anzuvulkanisieren.
Das erfindungsgemäße Ringelement kann entweder mit einem entsprechend komplementär gestalteten und auf dem Ringelement wiederum aufsitzenden und von der Spannschraube axial belasteten Zusatzring zusammenwirken.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, die mit dem erfindungsgemäßen Ringelement zusammenwirkende Gegenfläche durch die Unterseite des Schraubenkopfes einer entsprechenden Befestigungsschraube zu bilden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1a eine Axialschnittansicht zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes zur Anbindung der Lagereinrichtung einer Spannvorrichtung an einen Spannarm,
1b eine Axialschnittansicht zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes zur Anbindung der Lagereinrichtung einer Spannvorrichtung an einen Spannarm unter Verwendung einer Spannschraube mit Außenkonus-Kopf,
2 eine Axialschnittansicht zur Veranschaulichung einer Doppelbuchsen-Variante des erfindungsgemäßen Anbindungskonzeptes,
3 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der axialen Anspannung eines Wälzlagerinnenrings an einen Schwenkarm unter Verwendung eines Ringpfannenelementes,
4 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer vierten Variante eines erfindungsgemäßen Anbindungskonzeptes.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1a ist, in Form einer Detaildarstellung das erfindungsgemäße Anbindungskonzept zur Anbindung der Wälzlagereinrichtung 1 einer Spannvorrich tung an einen hier nur abschnittsweise angedeuteten Schwenkarm 2 dargestellt. Das Wälzlager 1 umfasst einen Lagerinnenring 3, einen Lageraußenring 4 sowie Wälzkörper 5, die in einem zwischen den beiden Lagerringen 3, 4 definierten Wälzlagerinnenraum aufgenommen sind. Der vorgenannte Wälzlagerinnenraum ist als abgedichtetes Lager ausgeführt und insoweit mit Dichtlippen 6, 7 versehen. Das Wälzlager 1 ist als dauergeschmiertes Wälzlager ausgeführt. Die Wälzkörper 5 werden durch eine Käfigeinrichtung 8 geführt.
Die Befestigung des Lagerinnenringes 3 an den Schwenkarm 2 erfolgt über eine Befestigungsschraube 9. Diese Befestigungsschraube 9 greift nicht unmittelbar an den Wälzlagerinnenring 3 an, sondern ist mit diesem über einen Spannmechanismus 10 gekoppelt. Der Spannmechanismus 10 umfasst eine Hülsenstruktur 11 und eine zur Innengeometrie dieser Hülsenstruktur 11 komplementär gestaltete Innenbuchse 12. Die Hülsenstruktur 11 ist als geschlitzte Hülse ausgeführt und bildet im Bereich ihrer Innenbohrung eine Kegelmantelfläche. Durch den hier dargestellten Konus-Mechanismus wird es möglich, über eine seitens der Befestigungsschraube 9 generierte Axialkraft die Innenbuchse 12 in die Hülsenstruktur 11 einzutreiben und dabei die Hülsenstruktur 11 radial zu weiten. Die Hülsenstruktur 11 sitzt im wesentlichen vollflächig in der Innenbohrung des Wälzlagerinnenrings 3. Durch das hier gezeigte Konzept wird es möglich, den Wälzlagerinnenring 3 unter einer im wesentlichen gleichförmigen Flächenpressungsverteilung radial von innen her zu spannen und damit spielfrei an dem Schwenkarm 2 zu verankern.
Der hier dargestellte Kegelwinkel α kann so eingestellt sein, dass der Spannmechanismus 10 als im wesentlichen selbsthemmender Spannmechanismus fungiert.
In 1b ist eine Variante einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt, bei welcher, abweichend vom Ausführungsbeispiel nach 1a die Innenbuchse 12 durch den Kopfbereich der Befestigungsschraube 9 ersetzt ist. Dieser Kopfbereich 9b bildet einen konischen Außenmantel der beim An ziehen der Befestigungsschraube in die Hülsenstruktur 11 eindringt und diese entsprechend dem Anziehmoment radial weitet.
In 2 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt, bei welcher, abweichend vom Ausführungsbeispiel nach 1a, nicht die innere Buchse 12, sondern die Hülsenstruktur 11 unter Wirkung des Kopfes 9a der Spannschraube 9 axial belastet wird. Obgleich hier nicht näher dargestellt, ist es auch möglich, die Innenbuchse 12 als integralen Bestandteil des Schwenkarms 2 auszuführen.
Insbesondere bei der in 2 dargestellten Variante ist es möglich, die innere Buchse 12 und die Hülsenstruktur 11 so aufeinander abzustimmen, dass bei Erreichen eines vorbestimmten Spannweges die Unterseite des Schraubenkopfes 9a auf einer Stirnfläche der Innenbuchse 12 aufsitzt und damit eine weitere axiale Verlagerung der Hülsenstruktur und eine damit einhergehend, gegebenenfalls unzulässig starke, radiale Weitung des Wälzlagerinnenrings 3 unterbunden ist.
In 3 ist in Form einer Detaildarstellung eine dritte Variante zur Anbindung des Wälzlagerinnenrings 3 einer Spannvorrichtung an einen Schwenkarm 2 veranschaulicht. An dem Schwenkarm 2 ist ein integral mit diesem ausgeführter Fortsatz 2a ausgebildet, der eine Sitzfläche bildet, auf welcher die Innenumfangsfläche 3a des Wälzlagerinnenrings 3 sitzt. Zur Anspannung des Wälzlagerinnenrings 3 an den Schwenkarm 2 ist eine Befestigungsschraube 9 vorgesehen. Die Übertragung der durch diese Befestigungsschraube 9 generierten Spannkraft auf den Wälzlagerinnenring 3 erfolgt gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Ringpfannenelement 14. Das Ringpfannenelement 14 bildet eine Kalottengelenkringzone 14a, die hier als Konkavfläche ausgeführt ist. Diese Kalottengelenkringzone 14a sitzt unmittelbar auf einer, durch eine Unterseite der Befestigungsschraube 9 gebildete Kalottengelenkgegenfläche 9a. Durch das hier gezeigte Konzept wird eine gleichmäßige Belastung des Innenrings 3 des Wälzlagers erreicht. Es ist möglich, dieses Ringpfannenelement 14 so zu gestalten, dass dieses auch zugleich als Bauteil fungiert, durch welches das Kugellager gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Stäube geschützt und zugleich auch die Wärmeabfuhr aus dem Lagerinnenring 3 begünstigt wird.
Das hier in 3 gezeigte Konzept zur vergleichmäßigten Einleitung der durch die Befestigungsschraube 9 generierten Axialkräfte in den Wälzlagerinnenring 3 kann insbesondere auch in Kombination mit der Konusmechanik nach 2 realisiert werden. Das Ringpfannenelement 14 kann dabei insbesondere als integraler Bestandteil der in 2 dargestellten Hülsenstruktur 11 ausgeführt sein.
In 4 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt. Die Befestigung der Laufrolleneinrichtung 15 an dem Schwenkarm 2 erfolgt ebenfalls unter Verwendung einer im Innenring 3 des Wälzlagers 1 sitzenden Hülsenstruktur 11. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt die Hülsenstruktur 11 auf einer hinsichtlich ihrer Außenumfangsfläche ballig gestalteten Innenbuchse 12. Die Hülsenstruktur 11 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel als radial weitbare, vorzugsweise axial geschlitzte Buchse ausgeführt. Durch die hier gezeigte Mechanik ergibt sich im Rahmen des Montageprozesses eine relativ gleichmäßige, radiale Weitung der Hülsenstruktur 11 sowie eine im wesentlichen gleichmäßige Umfangsverteilung der an der Hülsenstruktur 11 angreifenden, durch die Innenbuchse 12 übertragenen Axialkräfte. Bei diesem Ausführungsbeispiel fließt die Schraubenvorspannkraft über den vorzugsweise geschlitzten Gelenkinnenring in den Gelenkaußenring, wobei dieser radial gegen den Innenring des Kugellagers drückt, der bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel letztlich reibschlüssig gesichert ist. Durch dieses Konzept wird es möglich, durch Abstimmung der seitens der Befestigungsschraube 9 aufgebrachten Spannkraft auch die Radialluft im Wälzlager 1 einzustellen. Durch das hier dargestellte Konzept können besonders vorteilhafte Schmiegungsverhältnisse zwischen den Wälzkörpern 5 und den Wälzlagerlaufringen 3 bzw. 4 erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005020530 A1 [0002]

Claims

Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb mit: – einem Schwenkarm (2) – einer von dem Schwenkarm getragenen Laufrolleneinrichtung (15), – einem Wälzlager (1) das Bestandteil der Laufrolleneinrichtung (15) bildet, und einen Lagerinnenring (3), einen Lageraußenring (4) sowie Wälzkörper (5) umfasst die in einem zwischen den beiden Lagerringen (3, 4) definierten Wälzlagerinnenraum aufgenommen sind, und – einer Schraubeneinrichtung (9) zur Anbindung der Laufrolleneinrichtung (15) an den Schwenkarm (2), dadurch gekennzeichnet, – dass in den Lagerinnenring (3) eine Hülsenstruktur (11) eingesetzt ist die unter Wirkung einer durch die Schraubeneinrichtung (9) aufgebrachten Spannkraft in radialer Richtung weitbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenstruktur (11) einen Innenkonus bildet.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenstruktur (11) auf einer Kegelbuchse (12) aufsitzt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenstruktur (11) auf einem Kegelmantel aufsitzt der durch einen Schraubenkopf (9a) gebildet ist.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenstruktur (11) geschlitzt ausgeführt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz als Schräg- oder Spiralschlitz ausgeführt ist.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (α) derart festgelegt ist, dass sich eine Selbsthemmung ergibt.
Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb mit: – einem Schwenkarm (2) – einer von dem Schwenkarm getragenen Laufrolleneinrichtung (15), – einem Wälzlager (1) das Bestandteil der Laufrolleneinrichtung (15) bildet, und einen Lagerinnenring (3), einen Lageraußenring (4) sowie Wälzkörper (5) umfasst die in einem zwischen den beiden Lagerringen (3, 4) definierten Wälzlagerinnenraum aufgenommen sind, und – einer Schraubeneinrichtung (9) zur Anbindung der Laufrolleneinrichtung (15) an den Schwenkarm (2), insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass die Einleitung der durch die Schraubeneinrichtung (9) aufgebrachten Axialkraft in den Lagerinnenring (3) unter Einschluss eines Ringpfannenelements (14) bewerkstelligt wird das gegenüber der Schraubeneinrichtung (9) um ein Bündel von Kippachsen kippbar ist die in einer zur Achse (X) des Lagerinnenringes (3) radialen Ebene verlaufen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringpfannenelement (14) als Ring mit einer Kalottengelenkringpfanne ausgeführt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalottengelenkringpfanne als konkave Kugelmantelringfläche ausgeführt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Ringpfannenelement (14) Bestandteil einer Lagerdeckeleinrichtung bildet die als solche den Wälzlagerinnenraum gegenüber der Umgebung zumindest weitgehend abschottet.
Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lagerdeckeleinrichtung eine Dichtlippeneinrichtung eingebunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubeneinrichtung (9) auf ihrer dem Lagerinnenring (3) zugewandten Unterseite eine zu der Kugelmantelringfläche des Ringpfannenelementes (14) komplementäre Sitzfläche (9a) bildet.