DE102007051475A1

DE102007051475A1 - Verbindung eines Achsversatzausgleichselements und eines Innenrings eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE102007051475A1
Application number: DE102007051475A
Authority: DE
Inventors: Armin Braun
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-10-27
Filing date: 2007-10-27
Publication date: 2009-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung eines Achsversatzausgleichselementes und eines Innenrings (01) eines Wälzlagers, umfassend ein Verbindungselement (10), ein Achsversatzausgleichselement und einen Innenring eines Wälzlagers. Die Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbindungselement ein Schnappbolzen (10) ist, welcher an einem seiner beiden Enden ein Rastelement (12) aufweist, und wobei das Achsversatzausgleichselement (07) und der Innenring (01) jeweils eine Bohrung (08, 09) zur Aufnahme des Schnappbolzens (10) aufweisen, wobei eine der Bohrungen (08, 09) einen Bereich zur Aufnahme des Rastelementes (12) umfasst.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung eines Achsversatzausgleichselements und eines Innenrings eines Wälzlagers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zu den Achsversatzausgleichselementen gehören Oldham-Kupplungen, welche beispielsweise bei Phasenverstellern für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.
Ein Phasenversteller zum Verstellen einer relativen Winkellage zweier Wellen ist aus der DE 103 24 845 A1 bekannt. Die Winkellagenverstellung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle erfolgt durch einen Drehphasensteuermechanismus mit einem Zwischendrehglied, welches durch einen Bremsmechanismus mit einer Hysteresebremse verstellt wird. Die Hysteresebremse umfasst einen Hysteresering, welcher eine Halteplatte aufweist. Die Halteplatte ist mit dem Zwischendrehglied verbunden. Das Zwischendrehglied bzw. die Halteplatte ist mit einer Radialrille versehen, während die Halteplatte bzw. das Zwischendrehglied einen Vorsprung aufweist, welcher gleitend in der Rille aufgenommen ist, um das Zwischendrehglied radial relativ zu dem Hysteresering zu verschieben. Hierdurch kann ein Achsversatz der Hysteresebremse zum Zwischendrehglied ausgeglichen werden. Die zwischen Hysteresebremse und Zwischendrehglied realisierte Kupplung arbeitet nach dem bekannten Oldham-Prinzip.
Oldham-Kupplungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so dass auf eine Erläuterung ihrer grundsätzlichen Bau- und Funktionsweise an dieser Stelle verzichtet werden kann.
Die Kopplung einer Oldham-Scheibe mit dem Innenring eines Wälzlagers erfolgt nach dem Stand der Technik über so genannte Oldham-Bolzen. Die bekannten Oldham-Bolzen bestehen aus Metall. Zur Aufnahme der Oldham-Bolzen sind sowohl in der Oldham-Scheibe als auch im Innenring des Wälzlagers zwei einander gegenüberliegende Bohrungen eingebracht. Zwischen den Oldham-Bolzen und den Bohrungen des Innenrings besteht eine Presspassung. Um eine solche Presspassung realisieren zu können, ist eine sehr genaue Fertigung der Bohrungen im Innenring erforderlich. Die Herstellung von Bohrungen mit genauem Durchmesser ist jedoch sehr aufwendig und somit mit hohen Kosten verbunden. Zunächst wird mittels Bohrer eine entsprechende Bohrung eingebracht. Diese Bohrung wird anschließend einer Feinbearbeitung unterzogen, bei der mit einer Reibahle durch Reiben Material abgetragen wird, um die Bohrung auf das erforderliche Endmaß zu bringen. Darüber hinaus ist auch die Herstellung der Oldham-Bolzen relativ aufwendig und damit teuer, da die Bolzen im Passungsbereich entsprechend geschliffen werden müssen. Bei der Montage muss der Oldham-Bolzen in die Bohrung eingepresst werden. Eine derartige Presspassung kann später nur noch durch Gewalt bzw. durch Wärmezufuhr gelöst werden. Dabei kann es zu Zerstörungen am Innenring und an der Oldham-Scheibe kommen, die eine Wiederverwertung dieser Teile unmöglich macht. Weiterhin ist es nachteilig, dass die metallischen Oldham- Bolzen vergleichsweise schwer sind und damit das Massenträgheitsmoment der Baugruppe ungünstig beeinflussen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Verbindung eines Achsversatzausgleichselements und eines Innenrings eines Wälzlagers zur Verfügung zu stellen, welche einfach und kostengünstig herzustellen ist und sich durch einfache Montage- und Demontagemöglichkeiten auszeichnet.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient eine Verbindung gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbindungselement als Schnappbolzen ausgebildet ist. Der Schnappbolzen weist an mindestens einem seiner beiden Enden ein Rastelement auf. Zur Befestigung des Achsversatzausgleichselements am Innenring des Wälzlagers werden vorzugsweise zwei Schnappbolzen verwendet, welche in zwei einander gegenüberliegenden Bohrungen im Achsversatzausgleichselement und im Innenring angeordnet sind. In Abhängigkeit davon, welche der Bohrungen zur Aufnahme der Rastelemente dienen sollen, sind entweder die Bohrungen im Achsversatzausgleichselement oder im Innenring entsprechend auszuführen.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass auch ohne Presspassung eine zuverlässige und sichere Verbindung eines Achsversatzausgleichselements mit dem Innenring eines Wälzlagers hergestellt werden kann. Beim Einführen des Schnappbolzens verhakt sich das Rastelement des Schnappbolzens in der entsprechend ausgestalteten Bohrung des Achsversatzausgleichselements bzw. des Innenrings. Auf diese Weise wird sowohl eine kraftschlüssige als auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Achsversatzausgleichselement und Innenring geschaffen, welche einen sicheren Halt des Achsversatzausgleichselements am Innenring gewährleistet. Durch den Wegfall der Presspassung zwischen Achsversatzausgleichselement und Innenring kann die Bohrungstoleranz am Innenring durch einfaches Bohren gefertigt werden. Ein aufwendiges Nacharbeiten der Bohrung durch Reiben ist daher nicht mehr erforderlich. Ebenso entfällt durch Einsatz des Schnappbolzens das bislang notwendige Verstemmen der Bolzen. Die erfindungsgemäß realisierte Schnappverbindung stellt im Gegensatz zu der bislang verwendeten Verbindung, beispielsweise über Oldham-Bolzen, eine einfache und kostengünstige Art der Verbindungstechnik dar.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Schnappverbindung einfach gelöst werden kann, und zwar ohne das die Gefahr einer Beschädigung von Innenring und/oder Achsversatzausgleichselement besteht. Die einzelnen Komponenten stehen nach der Demontage zur weiteren Verwendung zur Verfügung.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Verbindungselement aus Kunststoff besteht. Es soll jedoch keine Einschränkung auf Verbindungselemente aus Kunststoff erfolgen. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise auch die Verwendung von Federstahl für Schnappverbindungselemente bekannt. Kunststoffe werden schon seit langem für Schnappverbindungen eingesetzt, da deren Werkstoffeigenschaften, wie beispielsweise ihre Flexibilität, und die vielfältigen Formgebungsmöglichkeiten einem derartigen Einsatz besonders entgegen kommen. Der Einsatz von Kunststoff für das Verbindungselement hat darüber hinaus noch den besonderen Vorteil, dass Kunststoffe eine verhältnismäßig geringe Dichte aufweisen und somit relativ leichte Werkstoffe sind. Im Vergleich zu den bisher verwendeten metallischen Oldham-Bolzen haben die Verbindungselemente aus Kunststoff nur einen geringen Einfluss auf das Massenträgheitsmoment der montierten Einheit Achsversatzausgleichselement/Innenlagerring, da sie viel leichter als die Oldham-Bolzen sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das an einem der beiden Enden des Verbindungselementes befindliche Rastelement von einem im Querschnitt erweiterten in radialer Richtung elastischen Bereich gebildet, welcher sich in Richtung Bolzenende verjüngt. Die Gestaltung des Rastelementes ermöglicht ein leichtes Einführen des Verbindungselements in die Bohrungen von Achsversatzausgleichselement und Innenlagerring. Das Einführen des Verbin dungselements kann zusätzlich unterstützt werden, indem bei einer weitergebildeten Ausführungsform der erweiterte Bereich mit mehren in Längsrichtung des Bolzens verlaufenden Schlitzen versehen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Rastelement in den Bohrungen des Achsversatzausgleichselements angeordnet. Die Bohrungen des Achsversatzausgleichselements weisen zur Aufnahme des Rastelements in dem vom Innenring abgewandten Randbereich einen im Durchmesser erweiterten Bereich auf. Alternativ kann das Rastelement auch in den Bohrungen des Innenrings angeordnet sein. In diesem Fall sind die Bohrungen des Innenrings in dem von dem Achsversatzausgleichselement abgewandten Randbereich im Durchmesser entsprechend erweitert. Beim Einführen des Rastelements durchläuft dieses zunächst den nicht erweiterten Bohrungsbereich von Achsversatzausgleichselement und Innenring. Das Rastelement ist zu diesem Zeitpunkt zusammengedrückt. Sobald das Rastelement den im Durchmesser erweiterten Bereich der Bohrung erreicht, wird es nicht länger zusammengedrückt. Infolgedessen verhakt sich das Rastelement in der Bohrung. Bei abgewandelten Ausführungen können Bolzen mit an beiden Enden angeformten Rastelementen verwendet werden, soweit die Bohrungen in Achsversatzausgleichselement und Innenlagerring entsprechend angepasst sind.
Von Vorteil ist es, wenn bei einer weiteren Ausführungsform über die Bohrungen im Innenring bzw. in dem Achsversatzausgleichselement ein zur Demontage des Verbindungselementes dienendes Werkzeug einführbar ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Schnappverbindung zu einem späteren Zeitpunkt problemlos gelöst werden kann.
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 Verbindung eines Achsversatzausgleichselements mit einem Innenring eines Wälzlagers über einen Oldham-Bolzen nach dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung;
2 eine erfindungsgemäße Verbindung eines Achsversatzausgleichselements und eines Innenrings eines Wälzlagers mit einem Verbindungselement mit Rastelement in einer schematischen Darstellung;
3 ein Verbindungselement aus 2 in einer räumlichen Darstellung;
4 die Vorderseite der Verbindung gemäß 2 in einer räumlichen Darstellung;
5 die Rückseite der Verbindung gemäß 2 in einer räumlichen Darstellung.
1 zeigt eine Verbindung eines Achsversatzausgleichselements mit einem Innenring eines Wälzlagers, die über einen Oldham-Bolzen nach dem Stand der Technik hergestellt ist, in einer schematischen Schnittdarstellung. Das Achsversatzausgleichselement umfasst eine Oldham-Kupplung. Eine solche Verbindung kann beispielsweise bei Phasenverstellern vorliegen, bei denen Oldham-Scheiben zur Kupplung zweier achsversetzter Wellen dienen. Das Wälzlager umfasst einen Innenring 01 und einen Außenring 02. Zwischen Innenring 01 und Außenring 02 sind Wälzkörper 03 innerhalb eines Käfigs 04 angeordnet.
Der Innenring 01 des Wälzlagers ist über zwei metallische Oldham-Bolzen 06 mit einer Oldham-Scheibe 07 verbunden. Hierzu sind sowohl der Innenring 01 als auch die Oldham-Scheibe 07 mit zwei einander gegenüberliegenden Bohrungen 08, 09 versehen. Die Oldham-Bolzen 06 und die Bohrungen 08 des Innenrings 01 sind über eine Presspassung miteinander verbunden. Für die Realisierung einer solchen Passung müssen die Bohrungen 08 im Innenring 01 sehr genau gefertigt werden, was durch eine Nachbearbeitung der eingebrachten Bohrungen 08, insbesondere durch Reiben erfolgt. Außerdem müssen die Oldham-Bolzen 06 im Passungsbereich mit einem entsprechenden Schliff versehen werden. Zur Montage werden die Oldham-Bolzen 06 in die Bohrungen 08 gepresst und anschließend verstemmt.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Verbindung eines Achsversatzausgleichselements und eines Innenrings eines Wälzlagers in einer schematischen Schnittdarstellung. Das Achsversatzausgleichselement umfasst bei der dargestellten Ausführungsform wiederum eine Oldham-Scheibe 07. Das Wälzlager besteht wiederum aus Innenring 01, Außenring 02 und Wälzkörpern 03, welche innerhalb eines Käfigs 04 angeordnet sind.
Der Innenring 01 des Wälzlagers ist erfindungsgemäß über zwei Schnappbolzen 10 mit der Oldham-Scheibe 07 verbunden, die als Verbindungselemente wirken.
Anhand der 2 und 3 wird nachfolgend der Aufbau des Schnappbolzens 10 erläutert. 3 kann eine räumliche Darstellung des Schnappbolzens 10 entnommen werden.
Als Material für den Schnappbolzen 10 wird vorzugsweise Kunststoff verwendet. Der gezeigte Schnappbolzen 10 weist an einem seiner beiden Enden ein Rastelement 12 auf. Das Rastelement 12 wird von einem im Querschnitt erweiterten Bereich des Schnappbolzens 10 gebildet, welcher sich in Richtung Bolzenende verjüngt. In den erweiterten Bereich des Schnappbolzens 10 sind vorzugsweise mehrere in Längsrichtung des Schnappbolzens 10 verlaufende Schlitze 13 eingebracht, welche sich bei der dargestellten Ausführungsform über den erweiterten Bereich hinaus erstrecken. An dem dem Rastelement 12 gegenüberliegenden Ende des Schnappbolzen 10 ist dieser mit einem Bolzenkopf 14 versehen.
Bei der in den 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind die Rastelemente 12 im montierten Zustand in den Bohrungen 09 der Oldham-Scheibe 07 gelegen. Um eine Aufnahme der Rastelemente 12 zu ermöglich, sind die Bohrungen 09 der Oldham-Scheibe 07 in dem vom Innenring 01 abgewandten Randbereich mit einem im Durchmesser erweiterten Bereich 16 versehen.
Bei anderen Ausführungsformen können die Rastelemente 12 in montiertem Zustand auch in den Bohrungen 08 des Innenrings 01 des Wälzlagers einschnappen. In diesem Fall sind dann die Bohrungen 08 des Innenrings 01 entsprechend zu gestalten.
Zur Montage der Baugruppe werden die Schnappbolzen 10 durch die Bohrungen 08 des Innenrings 01 hindurch in die Bohrungen 09 der Oldham-Scheibe 07 eingeführt. Durch die konische Gestaltung des Rastelements 12 lässt sich der Schnappbolzen 10 problemlos in die Bohrung 08 des Innenrings 01 einführen. Dabei wird das Rastelement 12 zusammengedrückt. Dieser Vorgang wird durch die im Randbereich verlaufenden Schlitze 13 zusätzlich unterstützt. Sobald das Rastelement 12 den im Durchmesser erweiterten Bereich 16 der Bohrung 09 der Oldham-Scheibe 07 passiert, wird das Rastelement 12 nicht mehr länger zusammengedrückt, es entspannt sich und verhakt sich infolgedessen in der Bohrung 09 der Oldham-Scheibe 07. Oldham-Scheibe 07 und Innenring 01 des Wälzlagers sind nun fest miteinander verbunden. Die bestehende Schnappverbindung kann jedoch jederzeit wieder gelöst werden, wenn dies beispielsweise im Falle von Nacharbeiten bzw. Teilewiederverwertung erforderlich ist.
Zum Lösen der Schnappverbindung wird über die Bohrung 09 der Oldham-Scheibe 07 ein geeignetes Werkzeug eingeführt, mit welchem das Rastelement 12 zusammengedrückt wird, das Rastelement rastet aus und kann im Anschluss daran durch die Bohrungen 09, 08 hindurch geführt und entnommen werden.
4 und 5 zeigen die zusammengebaute Verbindung in Vorder- und Rückansicht. Dabei ist erkennbar, dass die Oldham-Scheibe 07 in bekannter Weise Achsversatzausgleichsabschnitte 17 besitzt. Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Schnappbolzen einstückig an das Achsversatzausgleichselement oder den Innenlagerring angeformt sein, wodurch sich der Montageaufwand reduzieren lässt.

01: Innenring
02: Außenring
03: Wälzkörper
04: Käfig
05
06: Oldham-Bolzen
07: Oldham-Scheibe
08: Bohrungen des Innenrings
09: Bohrungen der Oldham-Scheibe
10: Verbindungselement/Schnappbolzen
11
12: Rastelement
13: Schlitze
14: Bolzenkopf
15
16: im Durchmesser erweiterter Bereich der Bohrung der Oldham-Scheibe
17: Achsversatzausgleichsabschnitte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10324845 A1 [0003]

Claims

Verbindung umfassend ein Verbindungselement (10), ein Achsversatzausgleichselement und einen Innenring (01) eines Wälzlagers, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Schnappbolzen (10) ist, welcher an mindestens einem seiner beiden Enden ein Rastelement (12) aufweist, wobei das Achsversatzausgleichselement (07) und der Innenring (01) jeweils eine Bohrung (08, 09) zur Aufnahme des Schnappbolzens (10) aufweisen, und wobei mindestens eine der Bohrungen (08, 09) einen Bereich zur Aufnahme des Rastelementes (12) umfasst.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsversatzausgleichselement eine Oldham-Scheibe (07) umfasst.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnappbolzen (10) aus Kunststoff besteht.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (12) von einem im Querschnitt erweiterten Bereich gebildet wird, welcher sich in Richtung Bolzenende verjüngt.
Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erweiterte Bereich des Schnappbolzens (10) mehrere in Längsrichtung des Verbindungselements (10) verlaufende Schlitze (13) aufweist, welche eine federnde Verformung des erweiterten Bereichs gestatten.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnappbolzen (10) an dem dem Rastelement (12) gegenüberliegenden Ende einen Bolzenkopf (14) aufweist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (12) in den Bohrungen (09) des Achsversatzausgleichselements (07) angeordnet ist, und dass die Bohrungen (09) des Achsversatzausgleichselements (07) in dem vom Innenring (01) abgewandten Randbereich einen im Durchmesser erweiterten Bereich (16), als Mittel Aufnahme des Rastelements (12) aufweisen.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (12) in den Bohrungen (08) des Innenrings (01) angeordnet ist, dass die Bohrungen (08) des Innenrings (01) in dem von dem Achsversatzausgleichselement (07) abgewandten Randbereich einen im Durchmesser erweiterten Bereich zur Aufnahme des Rastelements (12) aufweisen.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass über die Bohrungen (08, 09) im Innenring (01) bzw. im Achsversatzausgleichselement (07) ein zur Demontage des Verbindungselementes (10) dienendes Werkzeug einführbar ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsversatzausgleichselement (07) zur Kupplung zweier Wellen eines Phasenverstellers dient, wobei das Verbindungselement (10) das Achsversatzausgleichselement (07) mit dem Innenring (08) eines auf einem der beiden Wellenenden angeordneten Wälzlagers verbindet.