DE20115693U1 - Befestigungselement zur reibschlüssigen Befestigung eines Lagerelements - Google Patents

Description

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ABSKF Schweinfurt, 20.09.2001

DE 01 036 DE STP-he.se

Beschreibung

Befestigungselement zur reibschlüssigen Befestigung eines Lagerelements

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur reibschlüssigen Befestigung eines Lagerelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Befestigung von zylindrischen Lagerelementen, beispielsweise Wälzlagern, Gelenklagern oder Gleitlagern an einem anderen Bauteil, insbesondere an Wellen, werden gattungsgemäße Befestigungselemente häufig eingesetzt.

Aus der AT 223439 ist ein gattungsgemäßes Befestigungselement bekannt. Bei diesem Befestigungselement wird im Spalt zwischen einem Wälzlager und einem Lagergehäuse ein elastisch verformbares Zwischenglied angeordnet, das in axialer Richtung zwischen zwei Spannringen verspannt werden kann. Durch die axiale Verspannung des Zwischengliedes wird dieses in radialer Richtung verformt, so dass der Außendurchmesser des Zwischengliedes reibschlüssig am Lagergehäuse und der Innendurchmesser des Zwischengliedes reibschlüssig am Wälzlager zur Anlage kommt. Im Ergebnis kann durch Betätigung der die Spannringe verbindenden Spannschraube das Wälzlager reibschlüssig im Lagergehäuse festgelegt werden.

Ziel dieses aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungselements ist es insbesondere auch, den Wälzlageraußenring elastisch, dass heißt einstellbar, im Lagergehäuse zu lagern, um dadurch Winkelfehler ausgleichen zu können. Um die elastische Lagerung des Wälzlageraußenringes gewährleisten zu können, steht das Zwischenglied geringfügig über die Spannringe über, wodurch ein Winkelversatz zwischen dem Außenring des Wälzlagers und den Spannringen beziehungsweise dem Lagergehäuse ermöglicht wird.

Nachteilig an diesem bekannten Befestigungselement ist es, dass die damit aufbringbaren Haltekräfte beschränkt sind. Diese Beschränkung folgt im wesentlichen daraus, dass die mechanische Festigkeit des elastischen Zwischengliedes beschränkt ist, so dass das Material des Zwischengliedes bei der Überschreitung bestimmter Grenzen der von den Spannringen aufgebrachten Spannkraft anfängt plastisch zu fließen, so dass das Zwischenglied im Ergebnis zerstört wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Befestigungselement vorzuschlagen mit dem hohe Haltekräfte reibschlüssig aufgebracht werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Befestigungselement nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist das Zwischenglied bildende Druckelement aus einem Werkstoff mit hohem Kompressionsmodul hergestellt. Der Kompressionsmodul K ist ein allgemeiner Werkstoffkennwert und gibt die relative Volumenänderung eines Bauteils unter allseitigem Druck an. Durch die erfindungsgemäße Auswahl eines Werkstoffs mit hohem Kompressionsmodul soll gewährleistet werden, dass

der Werkstoff unter allseitigem Druck gar nicht beziehungsweise nur gering komprimiert wird. Das Maß der maximal zulässigen Kompression des Werkstoffes unter einem bestimmten Druck, dass heißt die untere Grenze des zulässigen Kompressionsmoduls, ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall. Erfindungsgemäß wird das Druckelement, durch dessen Verformung das Lagerelement mit dem Bauteil reibschlüssig verbunden wird, von den Bauteilwandungen des Lagerelements und/oder der Spannelemente und/oder des Bauteils im wesentlichen vollständig formschlüssig umschlossen. Das heißt mit anderen Worten, dass das Volumen zwischen Lagerelement, Spannelement und Bauteil allseitig begrenzt ist und im wesentlichen vollständig vom Druckelement ausgefüllt wird. Damit ist selbstverständlich keine absolut vollständige Ausfüllung des Volumens gemeint, da zwischen den einzelnen Bauteilen konstruktionsbedingt immer Spalten und Fugen verbleiben, die bei der späteren Verformung des Druckelement überbrückt werden. Das Druckelement wird also allseitig von den anderen Bauteilen umschlossen, so dass es auch bei Aufbringung von höheren Drücken an keiner Stelle aus der von den anderen Bauteilen gebildeten Druckkammer ausfließen kann. Dadurch wird erreicht, dass der axial von den Spannelementen aufgebrachte Druck durch das inkompressible Druckelement auf die radialen Grenzflächen zwischen Druckelement einerseits und Lagerelement beziehungsweise Bauteil andererseits übertragen und damit eine dauerhafte hohe Fugenpressung in den radialen Grenzflächen ermöglicht wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spannelemente und das Druckelement ringförmig ausgebildet und können in einem Spalt zwischen Lagerelement und Bauteil angeordnet werden. Insbesondere Wälz- und Gleitlager können auf diese Weise einfach auf Wellen oder in den Lagerstellen von Gehäusen befestigt werden.

Um die Montage des erfindungsgemäßen Befestigungselements zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn das Bearbeitungsmaß für den Innendurchmesser und/oder den Außendurchmesser der Spannringe beziehungsweise des Druckelements gegenüber

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dem Einbaumaß im Spalt zwischen Lagerelement und Bauteil mit einer Spielpassung, beispielsweise mit einer Passung h9, toleriert ist. Durch den Spielsitz zwischen Befestigungselement einerseits und Lagerelement beziehungsweise Bauteil andererseits kann das entspannte Befestigungselement in einfacher Weise axial aufgeschoben werden.

Um die Montage beziehungsweise Lagerhaltung der erfindungsgemäßen Befestigungselemente zu erleichtern, kann das Druckelement mit den Spannelementen verbunden werden, beispielsweise dadurch, dass das Druckelement zwischen die Spannelemente eingeklebt beziehungsweise an den Spannelementen aufvulkanisiert wird. Im Ergebnis entsteht dadurch ein kompaktes Bauteil, das auch im demontierten Zustand nicht in seine Einzelteile zerfällt.

Zur Herstellung des Druckelements ist grundsätzlich jeder verformbare Werkstoff mit ausreichend hohem Kompressionsmodul geeignet. Vorzugsweise wird das Druckelement aus einem Elastomer, insbesondere aus Nitril-Butadien-Kautschuk oder Fluorkautschuk oder ähnlichem hergestellt, da diese Materialien gut elastisch verformbar sind, einen hohen Kompressionsmodul aufweisen und außerdem eine hohe Reibung in den radialen Grenzflächen und damit hohe übertragbare Haltekräfte ermöglichen.

Der Einsatz erfindungsgemäßer Befestigungselemente ist auch zur Isolierung von Bauteilen gegenüber einer elektrischen Spannung denkbar. Dazu werden die Spannelemente und das Druckelement aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt. Beispielsweise kann ein aus Kautschuk hergestelltes Druckelement mit aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Spannelementen kombiniert werden, so dass im Ergebnis ein Stromfluss vom Bauteil durch das Befestigungselement zum Lagerelement hin oder umgekehrt aufgrund der isolierenden Eigenschaften der Bauteile des Befestigungselements ausgeschlossen ist.

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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Befestigungselements in einem schematisch dargestellten Querschnitt;

Figur 2 eine zweite Ausfuhrungsform eines Befestigungselements in einem schematisch dargestellten Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I;

Figur 3 das Befestigungselement gemäß Fig. 2 in einem schematisch dargestellten Längsschnitt entlang der Schnittlinie II-II.

Ein Befestigungselement 1 ist in der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsform in einem Spalt zwischen einem in der Art einer Welle ausgebildeten Bauteil 2 und dem Innenring eines in Figur 1 schematisch dargestellten Lagerelements 3, beispielsweise einem Wälzlager, angeordnet. Das Befestigungselement 1 weist ein ringförmiges Druckelement 4 auf, das in axialer Richtung zwischen zwei ringförmigen Spannelementen 6 und 07 eingeschlossen ist. Die Innendurchmesser und Außendurchmesser des Druckelements 4 und der Spannelemente 6 und 7 stimmen jeweils miteinander überein, so dass der Spalt zwischen dem Bauteil 2 und dem Lagerelement 3 vollständig durch das Befestigungselement 1 ausgefüllt ist. Dadurch wird erreicht, dass das Druckelement 4 allseitig von den Bauteilwandungen des Bauteils 2, des Lagerelements 3 und den Spannelementen 6 und 7 formschlüssig umschlossen ist.

Zur Betätigung der Befestigungseinrichtung 1 sind am Umfang mehrere in der Art von Spannschrauben ausgebildete Spanneinrichtungen 8 vorgesehen, von denen in Figur 1 lediglich eine Spanneinrichtung 8 dargestellt ist. Die Spanneinrichtung 8 durchgreift das Spannelement 7 und das Druckelement 4 in entsprechend

vorgesehenen Ausnehmungen und kann in ein am Spannelement 6 vorgesehenes Gewinde eingeschraubt werden. Durch Einschrauben der Spanneinrichtung 8 in das Spannelement 6 kann der Abstand zwischen den Spannelementen 6 und 7 verändert werden. Aufgrund der inkompressiblen Eigenschaften des Druckelements 4 wird der von den Spannelementen 6 und 7 axial aufgebrachte Druck durch die entsprechende radiale Verspannung des Druckelements gegen die radialen Grenzflächen zwischen dem Druckelement 4 einerseits und dem Lagerelement 3 beziehungsweise dem Bauteil 2 andererseits übertragen. Durch die daraus folgende Flächenpressung zwischen Druckelement 4, Lagerelement 3 und Baufeil 2 kann eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Lagerelement 3 und dem Bauteil 2 hergestellt werden.

Figur 2 zeigt den Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform 9 eines erfindungsgemäßen Befestigungselements zur reibschlüssigen Verbindung des Lagerelements 3 mit einem Bauteil 2 entlang der Schnittlinie I-I (siehe Figur 3).

Figur 3 stellt das Befestigungselement 9 im Längsschnitt entlang der Schnittlinie II-II (siehe Fig. 2) dar, wobei das ringförmige Befestigungselement 9 in Fig. 3 als teilweise Abwicklung dargestellt ist. Die Spannringe 11 und 12 des Befestigungselements 9 sind in axialer Richtung formschlüssig miteinander verzahnt, wobei zwischen der Verzahnung nach radial außen und innen offene Kammern 13 gebildet werden. In jeder Kammer 13 ist ein Teil eines insgesamt ringförmigen Druckelements 14 angeordnet, so dass die Kammer 13 im wesentlichen vollständig durch das jeweilige Teil des Druckelements 14 ausgefüllt ist. Durch Betätigung der radial über den Umfang des Befestigungselements 9 verteilten Spannschrauben 16 kann auf das Druckelement 14 axial Druck aufgebracht werden, der aufgrund der beinahe inkompressiblen Eigenschaften des Druckelements 14 zu einer radial gerichteten Flächenpressung zwischen dem Druckelement 14 einerseits und dem Lagerelement 3 beziehungsweise dem Bauteil 2 andererseits führt und eine reibschlüssige Verbindung des Lagerelements 3 mit dem Bauteil 2 durch das Befestigungselement^ ermöglicht.

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AB SKF Schweinfurt, 20.09.2001

DE 01 036 DE STP-he.se

Bezugszeichen	Befestigungselement
1	Bauteil
2	Lagerelement
3	Druckelement
4	Spannelement
6	Spannelement
7	Spanneinrichtung
8	Befestigungseinrichtung
9	Spannring
11	Spannring
12	Kammer
13	Druckelement
14	Spannschraube
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Claims (10)

1. Befestigungselement (1, 9) zur reibschlüssigen Befestigung eines zylindrischen Lagerelements (3), insbesondere eines Wälzlagers, Gelenklagers oder Gleitlagers, an einem anderen Bauteil (2), insbesondere einer Welle, mit zumindest einem verformbaren Druckelement (4, 14), das in radialer Richtung in einem Spalt zwischen Lagerelement (3) und Bauteil (2) und in axialer Richtung zwischen zwei Spannelementen (6, 7, 11, 12) angeordnet wird, wobei das Druckelement (4, 14) durch Betätigung zumindest einer die beiden Spannelemente (6, 7, 11, 12) verbinden Spanneinrichtung (8, 16) derartig verformbar ist, dass das Druckelement (6, 7, 11, 12) reibschlüssig am Lagerelement (3) und/oder am Bauteil (2) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (4, 14) aus einem verformbaren Werkstoff mit hohem Kompressionsmodul hergestellt ist und im eingebauten Zustand von den Bauteilwandungen des Lagerelements (2) und/oder der Spannelemente (6, 7, 11, 12) und/oder des Bauteils (3) im wesentlichen vollständig formschlüssig umschlossen wird.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (6, 7, 11, 12) in der Art von Spannringen und das Druckelement (4, 14) in der Art eines Druckrings ausgebildet sind, wobei die Innendurchmesser der Spannringe (6, 7, 11, 12) im wesentlichen dem Innendurchmesser des Druckrings (4, 14) entsprechen, und wobei die Außendurchmesser der Spannringe (6, 7, 11, 12) im wesentlichen dem Außendurchmesser des Druckrings (4, 14) entsprechen, und wobei die Differenz zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser zumindest geringfügig kleiner oder gleich der Spaltbreite des Spalts zwischen Lagerelement (3) und Bauteil (2) ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungsmaß für den Innendurchmesser und/oder den Außendurchmesser der Spannringe (6, 7, 11, 12) und/oder des Druckelements (4, 14) gegenüber dem Einbaumaß im Spalt zwischen Lagerelement (3) und Bauteil (2) mit einer Spielpassung toleriert ist.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (8, 16) in der Art einer Spannschraube ausgebildet ist.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (11, 12) in axialer Richtung formschlüssig miteinander verzahnt sind, wobei zwischen der Verzahnung nach radial außen und/oder innen offene Kammern (13) gebildet sind, in denen jeweils zumindest Teile eines Druckelements (14) angeordnet sind.

6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Druckelements (14) in den einzelnen Kammern (13) miteinander, insbesondere einstückig, verbunden sind.

7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (4, 14) mit den Spannelementen (6, 7, 11, 12) verbunden, insbesondere mit den Spannelementen (6, 7, 11, 12) verklebt oder aufvulkanisiert, ist.

8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (4, 14) aus einem Elastomer, insbesondere aus Nitril-Butadien-Kautschuk oder Fluorkautschuk oder ähnlichem, hergestellt ist.

9. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (4, 14) eine Shorehärte von ungefähr 50 bis 70 sh (A) aufweist.

10. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (6, 7; 11, 12) und das Druckelement (4, 14) aus einem elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere dass die Spannelemente (6, 7, 11, 12) aus einem faserverstärkten Kunststoff, hergestellt sind.