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über die eine Stirnfläche des Wälzlagerringes reichenden Bund aufweist, dessen genügend gross gewählte Breite eine starre Befestigung am Sitz gestattet und am andern Ende einen Ringwulst besitzt, der die andere Stirnfläche des Wälzlagerringes mit geringerer radialer Erstreckung und einer das Aufziehen des Spannringes auf den Wälzlagerring ermöglichenden elastischen Verformbarkeit umgreift.
Der erfindungsgemäss gestaltete Spannring gewährleistet durch die ihm zweckentsprechend aufgeprägte radiale Elastizität einen richtigen Sitz des Wälzlagers in radialer und axialer Richtung auch an unbearbeiteten Sitzflächen von Wellen bzw. Lagerbohrungen. Entsprechend einem weiteren Erfindungsmerkmal ist der Ringwulst und der ihn tragende Teil des Spannringes durch an sich bekannte Schlitze in mehrere Lappen unterteilt. Die hiedurch an der Wulstseite erhöhte radiale Elastizität ermöglicht bzw. erleichtert das Aufziehen des Spannringes auf den Laufring des Wälzlagers.
Durch die Querschnittsform des Spannringes ist die Verbindung desselben mit dem Wälzlager in axialer Richtung gesichert. Der feste Sitz des Wälzlagers mit dem Spannring auf der Welle bzw. in der Lagerbohrung wird entsprechend weiteren Erfindungsmerkmalen dadurch erreicht, dass die mit dem Sitz zusammenwirkende Fläche des Spannringes zumindest gegen ein Ende des Spannringes zu konisch, insbesondere doppelkonisch ausgebildet ist, wobei er die grösste Wandstärke im Bereich der Lagermitte aufweist. Für grössere axiale Beanspruchungen sieht die Erfindung eine im Bund des Spannringes quer zur Achse verlaufende Bohrung zur Aufnahme eines Fixierungsstiftes vor.
Durch die Form des Spannringes und die Elastizität des hiefür verwendeten Werkstoffes können somit Unebenheiten und grössere Toleranzen der Sitze weitgehend ausgeglichen werden, so dass die Verwendung normaler Ringrillenlager auch bei nicht genau fluchtender Anordnung der Lagerstellen ermöglicht ist.
In den Zeichnungen sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Spannringes mit eingesetztem Wälzlager in Längsschnitten dargestellt. Es zeigen Fig. 1 und 2 eine Ausführungform des Spannringes für sich allein bzw. auf einer Welle montiert, Fig. 3 und 4 eine andere Ausführungsform des Spannringes für sich allein bzw. in einem Gehäuse montiert und Fig. 5 die Lagerung einer Welle in einem Gehäuse unter Verwendung zweier verschiedener Spannringe.
Der aus Fig. 1 ersichtliche Spannring 2 ist aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise einem elastischen Kunststoff, hergestellt und trägt ein Kugellager 1 auf seiner Aussenmantelfläche und kann demnach als Innenspannring bezeichnet werden. Die Innenmantelfläche, mit welcher der Spannring auf der Welle sitzt, besteht im losen Zustand des Ringes aus zwei aneinanderstossenden schlanken Kegelflächen 7 und 8, die sich gegen die Stirnflächen des Spannringes hin erweitern und deren kleinster Durchmesser sich in der Mittelebene des Kugellagers befindet. Der Spannring hat also an dieser Stelle im Bereich des Kugellagers seine grösste Wandstärke.
Zur Festlegung des Kugellagers in axialer Richtung am Spannring trägt letzterer an einem Stirnrand einen Nasenwulst 5 und am andern Rand einen Bund 9. Zwischen diesen beiden Teilen 5 und 9 ist das Kugellager 1 eingebettet. Der den Nasenwulst 5 aufweisende Teil des Spannringes besitzt mehrere Schlitze 6, die sich in axialer Richtung bis etwa zur engsten Stelle des Innenmantels erstrecken und eine elastische Formänderung dieses Ringteiles in radialer Richtung zulassen. Die radiale Verformbarkeit dieses Ringteiles ist so bemessen, dass das Kugellager über den dabei zusammengedrückten Nasenwulst 5 auf den Spannring aufgeschoben werden kann.
Am Bund 9 ist eine radiale Bohrung 10 zum Durchstecken eines Stiftes 3 (Fig. 2) vorgesehen und ein Flansch 11 ausgebildet, der sich mit seinem Rand elastisch an die Stirnfläche des Kugellagerringes anlegt und als ringförmige Dichtungslippe wirkt. Letztere verhindert das Ausfliessen von Fett sowie das Eindringen von Schmutz in die Laufrillen des Lagers.
Die mit konischem Anzug versehene Innenmantelfläche des Spannring es besitzt an ihrer engsten Stelle einen Durchmesser, der etwas kleiner bemessen ist als der dem Lager zugeordnete Wellendurchmesser.
Zum Zwecke der Montage des Kugellagers wird dieses zunächst über denNasemvulst auf den losen Spannring aufgeschoben, wobei es am Flansch 11 anliegt und durch den zurückfedernden Nasenwulst 5 festgehalten wird (Fig. 1). Beim nachfolgenden Aufschieben des Spannringes auf die Welle 4 (Fig. 2) passt sich die Innenmantelfläche der Wellenform an, wobei ein Anpressdruck entsteht, der ein Verschieben des Spannringes auf der Welle nur mit einem gewissen Kraftaufwand zulässt. Sitzt der Spannring nur unter Wirkung des Anpressdruckes auf der Welle, dann sind geringe Längsverschiebungen möglich und das Lager wäre dann als "Loslager" anzusprechen.
Sind jedoch vom Lager axiale Kräfte aufzunehmen, dann wird ein Spannstift 3 durch die Bohrung 10 des Bundes 9 und durch eineQuerbohrung der Welle geführt, der nun die auftretenden Kräfte zwischen Welle und Spannring überträgt. Die axiale Fixierung des Spannringes auf der Welle könnte auch durch Verwendung der bekannten Seegersicherung, durch einen Bund oder einen Absatz der Welle, erfolgen.
Soll ein Kugellager 1 in eine Gehäusebohrung oder in ein zylindrisches Gehäuse 14 eingesetzt werden,
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dann erhält der Spannring als "Aussenspannring" 12 die aus Fig. 3 ersichtliche Form. Das Kugellager sitzt hier auf der Innenmantelfläche des Spannringes, wogegen die Aussenmantelfläche die konischen Anzugsflächen 7 und 8 aufweist, die mit ihrem grössten Durchmesser wieder in der Mittelebene des Kugellagers aneinanderstossen. Der mit den Schlitzen 6 versehene Ringteil trägt den einwärts ragenden Nasenwulst 5 und der gleichfalls einwärts ragende Bund 9 besitzt eine Radialbohrung 10 für den Spannstift 3 (Fig. 4).
Die gewählte Ausführungsform des Aussenspannringes 12 wird für die Lagerung eines Wellenendes in einem rohrförmigen Gehäuse 14 verwendet. Der Bund 9 ist daher mit einer Dichtwand 13 ausgestattet, welche die Mittelöffnung des Spannringes vollständig abschliesst und dadurch das Eindringen von Schmutz in die Lagerung verhindert. Ist anderseits eine durchgehende Welle zu lagern, dann kann die Dichtwand 13 durch einen einwärts ragenden Flansch des Bundes 9 ersetzt werden, wobei sich der Rand des Flansches elastisch an den Kugellagerring anlegt.
Bei dieser Ausführungsform ist der grösste Aussendurchmesser des Spannringes etwas grösser als der Innendurchmesser des Rohrgehäuses 14 gewählt. Die Montage des Kugellagers geht in der bei Fig. 2 bereits beschriebenen Weise vor sich, wobei sich der Aussenmantel des Spannringes der Innenwand des Rohrgehäuses anpasst und Toleranzabweichungen ausgeglichen werden. Ein durch die Bohrungen des Bundes 9 und des Rohrgehäuses 14 gesteckter Spannstift 3 fixiert den Spannring gegen Längsverschiebung und ermöglicht die Aufnahme von Axialkräften. Fig. 5 zeigt die Verwendung eines Innenspannringes 2 und eines Aussenspannringes 12 zur Lagerung einer Welle 4 in einem rohrförmigen Gehäuse 14. Der Innenspannring 2 entspricht der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und ist durch den Spannstift 3 an der Welle 4 fixiert.
Hingegen unterscheidet sich der Aussenspannring 12 von der in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform durch einen nach aussen ragenden Bund 15, von dem der Dichtungsflansch 11 einwärts ragt. Der am Stirnende des Rohrgehäuses 14 aufsitzende Bund 15 kann durch eine auf das Stirnende aufgeschraubte Überwurfmutter 16 festgeklemmt werden, wodurch die Fixierung des Aussenspannringes 12 am Gehäuse 14 bewirkt ist. Da beide Spannringe Dichtungsflansche 11 besitzen, ist dadurch eine allseitige Abdichtung des Kugellagers gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spannring aus elastischem Material zur Befestigung von Wälzlagern auf Wellen oder in Bohrungen mit unbearbeiteten oder ungenau bearbeiteten Sitzen, wobei der einen Ringspalt zwischen einem Wälzlagerring und dem Sitz überbrückende Spannring im Ausmass der Toleranzen des Sitzes elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring an einem Ende einen radial über die eine Stirnfläche des Wälzlagerringes reichenden Bund aufweist, dessen genügend gross gewählte Breite eine starre Befestigung am Sitz gestattet, und am andern Ende einen Ringwulst besitzt, der die andere Stirnfläche des Wälzlagerringes mit geringerer radialer Erstreckung und einer das Aufziehen des Spannringes auf den Wälzlagerring ermöglichenden elastischen Verformbarkeit umgreift.
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has over the one end face of the rolling bearing ring reaching collar, the sufficiently large selected width allows a rigid attachment to the seat and at the other end has an annular bead, which the other end face of the rolling bearing ring with a smaller radial extension and an elastic that allows the tensioning ring to be pulled onto the rolling bearing ring Deformability encompasses.
The clamping ring designed according to the invention ensures correct seating of the roller bearing in the radial and axial direction, even on unmachined seating surfaces of shafts or bearing bores, due to the radial elasticity impressed on it accordingly. According to a further feature of the invention, the annular bead and the part of the clamping ring carrying it is divided into several tabs by known slots. The increased radial elasticity on the bead side enables or facilitates the pulling of the clamping ring onto the raceway of the roller bearing.
The cross-sectional shape of the clamping ring ensures that it is connected to the roller bearing in the axial direction. The tight fit of the roller bearing with the clamping ring on the shaft or in the bearing bore is achieved according to further features of the invention in that the surface of the clamping ring interacting with the seat is too conical, in particular double-conical, at least towards one end of the clamping ring, whereby it is the largest Has wall thickness in the area of the bearing center. For greater axial loads, the invention provides a bore in the collar of the clamping ring running transversely to the axis for receiving a fixing pin.
Due to the shape of the clamping ring and the elasticity of the material used for this, unevenness and larger tolerances of the seats can be largely compensated, so that the use of normal ring groove bearings is possible even if the bearing points are not exactly aligned.
In the drawings, several exemplary embodiments of the clamping ring according to the invention with an inserted roller bearing are shown in longitudinal sections. 1 and 2 show an embodiment of the clamping ring alone or mounted on a shaft, FIGS. 3 and 4 show another embodiment of the clamping ring alone or mounted in a housing, and FIG. 5 shows the bearing of a shaft in one Housing using two different clamping rings.
The clamping ring 2 shown in FIG. 1 is made of elastic material, preferably an elastic plastic, and carries a ball bearing 1 on its outer jacket surface and can therefore be referred to as an inner clamping ring. The inner circumferential surface with which the clamping ring sits on the shaft consists in the loose state of the ring of two slender conical surfaces 7 and 8 which abut each other and which expand towards the end faces of the clamping ring and whose smallest diameter is in the center plane of the ball bearing. The clamping ring has its greatest wall thickness at this point in the area of the ball bearing.
To fix the ball bearing in the axial direction on the clamping ring, the latter has a nose bead 5 on one end edge and a collar 9 on the other edge. The ball bearing 1 is embedded between these two parts 5 and 9. The part of the clamping ring having the nose bead 5 has a plurality of slots 6 which extend in the axial direction to approximately the narrowest point of the inner jacket and allow an elastic change in shape of this ring part in the radial direction. The radial deformability of this ring part is dimensioned such that the ball bearing can be pushed onto the clamping ring via the nose bead 5 which is compressed in the process.
A radial bore 10 for inserting a pin 3 (FIG. 2) is provided on the collar 9, and a flange 11 is formed, the edge of which rests elastically on the end face of the ball bearing ring and acts as an annular sealing lip. The latter prevents grease from flowing out and dirt from getting into the bearing grooves.
The inner circumferential surface of the clamping ring, which is provided with a conical tightening, has a diameter at its narrowest point which is dimensioned somewhat smaller than the shaft diameter assigned to the bearing.
For the purpose of mounting the ball bearing, it is first pushed over the nose bead onto the loose clamping ring, resting against the flange 11 and being held in place by the spring-back nose bead 5 (Fig. 1). When the clamping ring is subsequently pushed onto the shaft 4 (Fig. 2), the inner surface of the shaft adapts itself to the shape of the wave, creating a contact pressure that only allows the clamping ring to be moved on the shaft with a certain amount of force. If the clamping ring is only seated on the shaft under the effect of the contact pressure, slight longitudinal displacements are possible and the bearing would then be referred to as a "floating bearing".
If, however, axial forces are to be absorbed by the bearing, a dowel pin 3 is guided through the bore 10 of the collar 9 and through a transverse bore in the shaft, which then transmits the forces between the shaft and the clamping ring. The axial fixation of the clamping ring on the shaft could also be done by using the known Seeger lock, by a collar or a shoulder of the shaft.
If a ball bearing 1 is to be inserted into a housing bore or into a cylindrical housing 14,
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then the clamping ring is given the shape shown in FIG. 3 as an "outer clamping ring" 12. The ball bearing sits here on the inner surface of the clamping ring, whereas the outer surface has the conical tightening surfaces 7 and 8, the largest diameter of which again abuts in the center plane of the ball bearing. The ring part provided with the slots 6 carries the inwardly projecting nose bead 5 and the likewise inwardly projecting collar 9 has a radial bore 10 for the dowel pin 3 (FIG. 4).
The selected embodiment of the external clamping ring 12 is used for mounting a shaft end in a tubular housing 14. The collar 9 is therefore equipped with a sealing wall 13 which completely closes off the central opening of the clamping ring and thereby prevents dirt from penetrating into the bearing. If, on the other hand, a continuous shaft is to be supported, then the sealing wall 13 can be replaced by an inwardly projecting flange of the collar 9, the edge of the flange being applied elastically to the ball bearing ring.
In this embodiment, the largest outside diameter of the clamping ring is selected to be somewhat larger than the inside diameter of the tubular housing 14. The assembly of the ball bearing proceeds in the manner already described in FIG. 2, the outer jacket of the clamping ring being adapted to the inner wall of the tubular housing and tolerance deviations being compensated. A dowel pin 3 inserted through the bores of the collar 9 and the tubular housing 14 fixes the clamping ring against longitudinal displacement and enables the absorption of axial forces. 5 shows the use of an internal clamping ring 2 and an external clamping ring 12 for mounting a shaft 4 in a tubular housing 14. The internal clamping ring 2 corresponds to the embodiment according to FIG. 1 and is fixed to the shaft 4 by the clamping pin 3.
On the other hand, the outer clamping ring 12 differs from the embodiment described in FIG. 3 by an outwardly projecting collar 15 from which the sealing flange 11 projects inward. The collar 15 seated on the front end of the tubular housing 14 can be clamped by a union nut 16 screwed onto the front end, thereby fixing the outer clamping ring 12 on the housing 14. Since both clamping rings have sealing flanges 11, this ensures that the ball bearing is sealed on all sides.
PATENT CLAIMS:
1. Clamping ring made of elastic material for fastening rolling bearings on shafts or in bores with unmachined or imprecisely machined seats, the clamping ring bridging an annular gap between a rolling bearing ring and the seat being elastically deformable to the extent of the tolerances of the seat, characterized in that the clamping ring at one end has a collar extending radially over one end face of the roller bearing ring, the width of which is selected to be sufficiently large to allow rigid attachment to the seat, and at the other end it has an annular bead, which has the other end face of the roller bearing ring with a smaller radial extension and a pull-up of the Clamping ring encompasses elastic deformability which enables the roller bearing ring.