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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer Bremseinrichtung, insbesondere Drehverbindung, bestehend aus einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei zur Erzeugung einer Bremswirkung durch Reibschluss ein mit einem der Lagerringe verbundenes verschiebbares Bremselement gegen eine mit dem zugehörigen anderen Lagerring verbundene Gegenfläche gepresst ist und der Reibschluss mit Hilfe eines Elektromagneten aufhebbar ist.
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Wälzlager mit Bremseinrichtungen sind seit langem bekannt. Ein solches Bremslager, welches gleichzeitig auch den nächsten Stand der Technik bildet, ist aus
DE 10 2007 013 164 A1 bekannt. Dieses Wälzlager
1, welches auch in
1 gezeigt, ist besteht aus einem Lageraußenring
2 und einem Lagerinnenring
3, die konzentrisch um eine Lagerachse
4 ineinander angeordnet sind. In dem zwischen beiden Lagerringen gebildeten Ringraum sind Axialschrägnadellager
5,
6 angeordnet, die zueinander in O-Anordnung angestellt sind. Beide Schräglager
5,
6 weisen Wälzkörper in Form von Lagernadeln
5.1,
6.1 auf, die in jeweils einem Käfig (nicht bezeichnet) geführt sind, wobei sich die verlängerten Drehachsen
5.3,
6.3 der Lagernadeln
5.1,
6.1 im Punkt
7 schneiden, der im Lagerinnenring
3 liegt. Zu den Axialschrägnadellagern
5,
6 gehören jeweils zwei Laufscheiben, die die nicht näher bezeichneten Laufbahnen für die Lagernadeln
5.1,
6.1 stellen. Wie leicht einzusehen ist, kann das Verhältnis von radialer und axialer Kraftaufnahme beeinflusst werden, indem der Winkel der Drehachsen
5.3,
6.3 der Lagernadeln
5.1,
6.1 zur Lagerachse
4 verändert wird. Wie auch ersichtlich, ist der Lagerinnenring
3 zweiteilig ausgebildet, wobei die Stellmutter
3.1 mit ihrem Innengewinde
3.1.1 auf das Außengewinde
3.2 des Lagerinnenrings
3 aufgeschraubt und damit in axialer Richtung verschiebbar ist. Auf diese Weise kann die Lagervorspannung in einfacher Weise durch Anziehen der Stellmutter
3.1 eingestellt werden, wobei die beiden Axialschrägnadellager
5,
6 gegen den V-förmigen Vorsprung
2.1 des Lageraußenringes
2 gepresst werden.
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Das Bremselement 8 besteht aus der ferromagnetischen Ankerplatte 8.1, die kreisringartig ausgebildet ist und an ihrer nach außen weisenden Stirnseite mit dem Bremsbelag 8.2 versehen ist. Die andere Stirnseite der Ankerplatte 8.1 liegt an der Stirnseite des Lagerinnenrings 3 an und ist mit dieser über Führungsstifte 8.3 verbunden. Dabei sind im Lagerinnenring 3 in Umfangsrichtung mehrere voneinander beabstandete Führungsstifte 8.3 fest positioniert. Diese Führungsstifte 8.3 greifen in zugehörige Bohrungen 8.8 der Ankerplatte 8.1 ein, wobei die Bohrungen 8.8 im Durchmesser etwas größer als die Durchmesser der Führungsstifte 8.3. sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Ankerplatte 8.1 im Lagerinnenring 3 axial verschiebbar gehalten ist, wobei diese durch gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Federelemente 8.4 unter Vorspannung gesetzt ist.
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Wie weiter erkennbar ist der Lagerinnenring 3 mit einer in axialer Richtung offenen Ausnehmung 3.3 versehen, in der die Spule 8.5 angeordnet ist. Zum Bremselement 8 gehört weiter die Druckplatte 8.7, die mit ihrem Außengewinde 8.7.1 im Lageraußenring 2 über dessen Innengewinde 2.2 aufgenommen ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch eine unterschiedliche axiale Stellung der Druckplatte 8.7 im Lageraußenring 2 den Luftspalt 8.6 genau zu justieren. Nach Einstellung des Luftspaltes 8.6 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Druckplatte 8.7 gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben zu sichern. Auf diese Weise sind der Lagerinnenring 3 und der Lageraußenring 2 kraftschlüssig über den Bremsbelag 8.2 verbunden. Dieser Reibschluss ist über zwei Parameter definiert, nämlich über den Reibwert µ des Bremsbelages und der Vorspannkraft F, wobei diese Vorspannkraft F durch die Federelemente 8.4 vorgegeben ist. Im stromlosen Zustand der Spule 8.5 ist die Lageranordnung gebremst, d. h. der Lageraußenring 2 und der Lagerinnenring 3 sind reibschlüssig miteinander verbunden, da die mit dem Lagerinnenring 3 verbundene Ankerplatte 8.1 über ihren Reibbelag 8.2 durch die Federelemente 8.4 gegen die Druckplatte 8.7 gepresst wird, welche wiederum mit dem Lageraußenring 2 verbunden ist. Bei Stromfluss durch die Spule 8.5 wird durch das erzeugte Magnetfeld die Ankerplatte 8.1 in Richtung der Stirnseite des Lagerinnenrings 3 bewegt, sodass diese fest anliegt und der Luftspalt 8.6 verschwunden ist.
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Als nachteilig wird es jedoch empfunden, dass Anordnungen gemäß
1 in der Praxis nicht die erforderliche Präzision haben. Beispielsweise bei medizinischen Anwendungen, wo es auf eine hohe Präzision von wenigen Winkelminuten oder -sekunden ankommt, können bekannte Bremseinrichtungen bzw. Bremslager eine Relativbewegung der beiden Lagerringe
2,
3 nicht vollständig ausschließen. Sicherlich ist es möglich, die erforderliche Präzision dadurch zu erhöhen, indem man zusätzlich Verriegelungen zwischen den Lagerringen vorsieht. Abgesehen davon, dass solche zusätzlichen Verriegelungen sehr aufwendig sind und die Vorteile von Bremslagern ad absurdum führen, sind Lager, welche über solche Verriegelungen verfügen, außerordentlich erschütterungsempfindlich, so dass auch schon leichte Erschütterungen auf den in einer Anschlusskonstruktion drehfest eingebauten Lagerring sofort auf den anderen Lagerring übertragen werden. Daher wird gemäß einer bisher noch nicht veröffentlichten Anmeldung (
DE 10 2012 202 366 A1 ) vorgeschlagen, dass zwischen den Führungsmitteln (
8.3,
8.8) und der Ankerplatte (
8.1) Dämpfungsmittel in der Form von O-Ringen (in
1 nicht gezeigt) zwischengeordnet werden. Andere Dämpfungsmittel, wie mit einem Lagerring in Werkstoffverbund stehende ringförmige Dämpfungskörper aus gieß- oder spritzbarem oder aus aufschäumbaren Material, sind auch aus der
DE 10 2009 031 063 A1 bekannt.
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Diese Zwischenordnung von Dämpfungsmitteln bewirkt zwar eine reduzierte Erschütterungsempfindlichkeit, hat aber den Nachteil, dass durch die Nachgiebigkeit der Dämpfungsmittel nur eine verminderte Präzision bereitgestellt werden kann. Dies gilt insbesondere bei langen, in der Praxis oft vorkommenden und an einem der Lagerringe angebrachten Hebeln.
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Aufgabe der Erfindung
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Bremslager anzugeben, welches die Nachteile im Stand der Technik überwindet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremslager mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung geht also aus von einem Bremslager mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring und Wälzkörpern, die zwischen den Lagerringen abrollen, sowie mit einer Bremseinrichtung, welche im Wesentlichen eine Druckplatte, eine verschiebbare Ankerplatte, Federmittel, die Ankerplatte durchdringende und/oder seitlich führende Führungsmittel und einen Elektromagneten aufweist, wobei die Druckplatte mit einem der Lagerringe und die Ankerplatte, die Federmittel und die Führungsmittel mit dem anderen Lagerring verbunden sind oder damit in unmittelbarer Beziehung stehen, und bei welcher zur Arretierung einer Relativbewegung der Lagerringe zueinander die Ankerplatte von den Federmitteln gegen die Druckplatte gepresst sowie eine Relativbewegung der Lagerringe zueinander freigegeben wird, indem die verschiebbare Ankerplatte unter Wirkung des Elektromagneten von der Druckplatte abgehoben wird, wobei das Bremslager mit einer ersten, einen Stift und eine Bohrung umfassenden Fügekombination F2 versehen ist, die lediglich aus Stift und Bohrung gebildet und als Spielpassung ausgeführt ist.
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Dieses Bremslager ist erfindungsgemäß nur noch mit einer weiteren, ebenfalls einen Stift und eine Bohrung aufweisenden Fügekombination F1 versehen, welche eine Positioniertoleranz aufweist, wobei zwischen Stift und Bohrung noch ein Dämpfungselement zwischengeordnet ist und die Positionierpassung immer größer als die Spielpassung ist und wobei zumindest bei der als Spielpassung ausgeführten Fügekombination F2 die Bohrung zusätzlich mit einer Gleitbuchse ausgekleidet ist.
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Dadurch wird ein Bremslager geschaffen, welches nur durch die zwei Fügekombinationen und die enge Tolerierung der beiden Fügekombinationen eine Schiebeverbindung bilden, die bei blockiertem Bremslager auch bei einem langen, auf einen der Lagerringe wirkenden Hebel eine außerordentlich geringe Verdrehbarkeit zwischen der Ankerplatte und dem Lagerring, an welchem die Ankerplatte verschiebbar befestigt ist, zulässt. Auch muss nicht befürchtet werden, dass durch die enge Tolerierung Erschütterungen ungefiltert weitergegeben werden, da die eine Fügeverbindung noch mit einem dämpfenden O-Ring versehen ist. Durch die Reduzierung auf einen O-Ring muss auch nicht befürchtet werden, dass dadurch dessen Nachgiebigkeit eine zu große Instabilität in das Bremslager eingebracht wird.
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Durch die zusätzliche Auskleidung der Bohrung mit einer Gleitbuchse wird zudem sichergestellt, dass eine besonders eng tolerierte Spielpassung bereitgestellt wird. Dies ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass Gleitbuchsen in aller Regel gezogen oder stranggepresst werden und wegen dieser Art der Bearbeitung im Vergleich zu Bohrungen besonders glattwandige Oberflächen haben und daher insbesondere gegenüber reinen Bohrungen besonders eng toleriert werden können.
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Nur aus Gründen der Klarstellung wird noch darauf hingewiesen, dass, wenn die Bohrung mit einer Gleitbuche versehen wird, die erforderliche Spielpassung zwischen dem lichten Durchmesser der Gleitbuchse und dem jeweiligen in die Gleitbuchse eingreifenden Stift gebildet wird.
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Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Bremslagers sind den Unteransprüchen 2 und 3 entnehmbar.
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Eine besonders gute Kombination von Spiel- und Positionstoleranz ist gemäß Anspruch 2 dann geschaffen, wenn die Spielpassung eine Bohrung oder die Gleitbuchse aufweist, deren lichter Durchmesser zwischen 0 und 30 µm größer ist als der Durchmesser des in die Bohrung oder die Gleitbuchse eingreifenden Stifts und die Positionierpassung eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser zwischen 0,05 mm und 0,12 mm größer ist als der Durchmesser des in diese Bohrung eingreifenden Stifts.
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Um nicht zu viel Elastizität über den mit dem O-Ring versehenen Stift einzubringen, sollte gemäß Anspruch 3 der Durchmesser des Stiftes gegenüber dem Durchmesser der Bohrung, in welchen dieser Stift eingreift, nur bis zu 0,10 mm kleiner sein.
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Figurenliste
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Bremslagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Bremslager gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine eine Positioniertoleranz aufweisende Fügekombination nach der Erfindung;
- 3 eine an sich bekannte Spielpassung zwischen einem Stift und einer Bohrung;
- 4 eine Draufsicht auf ein Bremslager nach der Erfindung; und
- 5 eine weitere an sich bekannte Spielpassung zwischen einem Stift und einer Bohrung.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 2 ist eine zweite Fügekombination F1 gezeigt, welche auch im Zusammenhang mit dem noch nicht veröffentlichten Stand verwendet wird. Im Gegensatz zum noch nicht veröffentlichten Stand der Technik wird bei einem erfindungsgemäßen Bremslager lediglich eine in 2 gezeigte Fügekombination F1 verwendet. Diese Fügekombination F1 besteht aus einem Führungsstift 8.3 und einer Bohrung 8.8. Der Führungsstift 8.3 ist in den Innenring 2 des Wälzlagers 1 eingepresst und durchdringt mit seinem aus dem Innenring 2 axial heraustretenden Ende die Bohrung 8.8 der Ankerplatte 8.1. An dem aus dem Innenring 2 heraustretenden Ende des Führungsstifte 8.3 ist eine Nut 8.3.1 vorgesehen, in die ein O-Ring 9 gelegt ist.
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Wird nun die in die Ausnehmung 3.3 eingebrachte Spule 8.5 bestromt, wird die Ankerplatte 8.1 angezogen und hebt sich von der Druckplatte 8.7 ab, wodurch der in 2 gezeigte Luftspalt 8.6 entsteht. Während sich die Ankerplatte 8.1 von der Druckplatte 8.7 abhebt, gleitet die Bohrung 8.8. auf dem O-Ring 9 des Führungsstifts 8.3.
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In 3 ist eine der Ausführung gemäß 2 ähnliche Fügekombination aus einem Führungsstift 8.3 und einer Bohrung 8.8 gezeigt. Im Unterschied zur Ausführung gemäß 2 gleitet dieser Fügekombination F2 der Führungsstift 8.3 direkt, d.h. ohne Zwischenordnung eines dämpfenden O-Rings in der Bohrung 8.8, wenn die Spule 8.5 bestromt wird. Ebenso wie in der Anordnung gemäß 2 wird die Anordnung gemäß 3 beim erfindungsgemäßen Bremslager nur einmal verwendet. Diese einmalige Verwendung einer Fügekombination F1 gemäß 2 und einer Fügekombination F2 gemäß 3 ist in 4 angedeutet, indem dort nur die Fügekombination F1 und die Fügekombination F2 gezeigt sind, ohne dass auf Einzelheiten dieser Fügekombinationen eingegangen wird. Deutlich ist jedoch der Darstellung gemäß 4 entnehmbar, dass die Fügekombination F1 in einem Winkelabstand von 180° zur Fügekombination F2 angeordnet ist.
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Um die Ankerplatte 8.1 zu montieren bzw. diese mit ihren Bohrungen 8.8 auf die beiden Führungsstifte 8.3 aufzuschieben, ist es notwendig, eine der beiden Fügekombinationen F1, F2 mit einer sogenannten Positioniertoleranz zu versehen. Diese Positioniertoleranz zeichnet sich dadurch aus, dass der Bohrungsdurchmesser gegenüber dem Durchmesser des Führungsstifts 8.3 zwischen 0,05 und 0,12 mm größer ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2, welche eine Fügekombination F1 mit Positioniertoleranz zum Gegenstand hat, hat die Bohrung 8.8 gegenüber dem in diese Bohrung eingreifenden Führungsstift 8.3 einen um 0,1 mm größeren Durchmesser.
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Im Gegensatz dazu ist die Fügekombination F2, welche in 3 gezeigt ist und welche eine Spielpassung aufweist, wesentlich enger toleriert. Die Bohrung 8.8 gemäß 3 hat gegenüber dem Führungsstift 8.3 gemäß 3 einen um maximal 28 µm größeren Durchmesser, da die Bohrung 8.8 ein Toleranzfeld E7 und der zugehörige Stift 8.3 ein Toleranzfeld m6 hat.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist ebenfalls eine Fügekombination aus einem Führungsstift 8.3 und einer Bohrung 8.8 gezeigt. Im Gegensatz zur Spielpassung gemäß 3 wird im Ausführungsbeispiel gemäß 5 die Spielpassung nicht zwischen dem Stift 8.3 und der Bohrung 8.8 realisiert, sondern zwischen dem Führungsstift 8.3 und einer in die Bohrung 8.8 eingepressten Gleithülse 10. Die Verwendung einer Gleithülse 10 hat den Vorteil, dass die erforderliche Spielpassung sehr einfach realisiert werden kann. Außerdem ist die Gleithülse 10, welche im 5 gezeigten Ausführungsbeispiel tiefgezogen worden ist, aus Messing gebildet, wodurch ein Gleiten des aus Stahl gebildeten Führungsstifts 8.3 während der Bewegung der Ankerplatte 8.1 weiter verbessert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Lageraußenring
- 2.1
- Vorsprung
- 2.2
- Innengewinde
- 3
- Lagerinnenring
- 3.1
- Stellmutter
- 3.1.1
- Innengewinde
- 3.2
- Außengewinde
- 3.3
- Ausnehmung
- 4
- Lagerachse
- 5
- Axialschrägnadellager
- 5.1
- Lagernadel
- 5.3
- Drehachse
- 6
- Axialschrägnadellager
- 6.1
- Lagernadel
- 6.3
- Drehachse
- 7
- Punkt
- 8
- Bremselement
- 8.1
- Ankerplatte
- 8.2
- Bremsbelag
- 8.3
- Führungsstift
- 8.3.1
- Nut
- 8.4
- Federelemente
- 8.5
- Spule
- 8.6
- Luftspalt
- 8.7
- Druckplatte
- 8.7.1
- Außengewinde
- 8.8
- Bohrung
- 9
- O-Ring
- 10
- Gleithülse
