DE102015215835A1

DE102015215835A1 - Drehverbindung

Info

Publication number: DE102015215835A1
Application number: DE102015215835.7A
Authority: DE
Inventors: Roland Süßkind
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2017-02-23
Also published as: WO2017028852A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung (1), mit einem Wälzlager (2), umfassend einen äußeren Lagerring (3), einen inneren Lagerring (4) und dazwischen aufgenommene Wälzkörper, wobei zum Erzeugen einer Bremswirkung durch Reibschluss eine mit einem der Lagerringe (4) verbundene, axial verschiebbare Ankerplatte (9) gegen eine mit dem anderen Lagerring (3) verbundene Druckplatte (23) gepresst ist und der Reibschluss mit Hilfe eines Elektromagneten aufhebbar ist, wobei die Drehverbindung (1) eine Führung für die Ankerplatte (9) aufweist Erfindungsgemäß weist die Führung mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Flachfedern (18) auf, die einerseits mit der Ankerplatte (9) und andererseits mit dem mit der Ankerplatte (9) verbundenen Lagerring (4) verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung, mit einem Wälzlager, umfassend einen äußeren Lagerring, einen inneren Lagerring und dazwischen aufgenommene Wälzkörper, wobei zum Erzeugen einer Bremswirkung durch Reibschluss eine mit einem der Lagerringe verbundene, axial verschiebbare Ankerplatte gegen eine mit dem anderen Lagerring verbundene Druckplatte gepresst ist und der Reibschluss mit Hilfe eines Elektromagneten aufhebbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Drehverbindungen werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung ZAXB angeboten. Es handelt sich dabei um ein Axial-Schrägrollenlager, umfassend einen Außenring und einen Innenring mit Befestigungsgewinde, eine Stellmutter und zweiseitig wirkende Axial-Schrägrollenlager in O-Anordnung. Ferner umfasst diese herkömmliche Drehverbindung eine elektromagnetische Bremse, die eine Drehung im stromlosen Zustand verhindert. Dazu ist eine axialbewegliche Ankerplatte sowie eine mit dem Außenring verbundene Druckplatte (Belagplatte) vorgesehen, wobei zwischen der Druckplatte und der Ankerplatte ein Bremsbelag angeordnet ist. Im stromlosen Zustand drücken Federn die Ankerplatte axial gegen den Bremsbelag, wodurch die Drehverbindung gebremst ist. Im bestromten Zustand zieht ein Elektromagnet die Ankerplatte gegen die Federkraft an und gibt den Bremsbelag frei, so dass die Drehverbindung rotieren kann. Diese als Komplettbaugruppe angebotene Drehverbindung wird unter anderem in der Medizintechnik verwendet, z. B. für ein Deckenstativ oder eine Halterung für ein Operationsmikroskop.
Eine Drehverbindung dieser Art ist aus der DE 10 2007 013 164 A1 bekannt. Ein Lagerinnenring weist axiale Ausnehmungen auf, in die über den Umfang verteilte Federelemente eingesetzt sind, die eine Ankerplatte axial gegen eine mit einem Bremsbelag versehene Druckplatte drücken, wobei die Druckplatte mit dem Lageraußenring verbunden ist. Durch Bestromen einer Spule bzw. eines Elektromagnets kann die Ankerplatte gegen die Kraft der Federelemente axial von der Druckplatte weggezogen werden, so dass eine Drehung zwischen Außenring und Innenring des Wälzlagers möglich ist. Im stromlosen Zustand drücken die Federelemente die Ankerplatte axial gegen den Bremsbelag der mit dem Lageraußenring verbundenen Druckplatte, also dass eine Drehung verhindert wird. Diese Drehverbindung weist eine Führung für die Ankerplatte auf, die Führungsstifte umfasst, die Ausnehmungen der Ankerplatte durchsetzen, so dass die Ankerplatte axial geführt ist, wohingegen eine Drehung der Ankerplatte gegenüber dem Lagerinnenring verhindert wird. Allerdings ist es erforderlich, zwischen den Führungsstiften und den Bohrungen bzw. Ausnehmungen der Ankerplatte ein gewisses Spiel vorzusehen, um ein Verkanten oder Verklemmen zu vermeiden. Dadurch ergibt sich der Nachteil, dass auch im gebremsten Zustand eine geringfügige Verdrehbarkeit zwischen Innenring und Außenring gegeben ist. Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise wenn eine derartige Drehverbindung Bestandteil eines Operationsmikroskops ist, wird jedoch eine Drehverbindung benötigt, die im gebremsten Zustand, wenn Reibschluss vorhanden ist, spielfrei ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehverbindung anzugeben, die im gebremsten Zustand spielfrei ist.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Drehverbindung der eingangs genannten Art daher erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Führung mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Flachfedern aufweist, die einerseits mit der Ankerplatte und andererseits mit dem mit der Ankerplatte verbundenen Lagerring verbunden sind.
Anders als im Stand der Technik sind Innenring und Außenring im gebremsten Zustand mittels der Flachfedern miteinander gekoppelt, wodurch eine Verdrehung und somit eine Winkeldifferenz unterdrückt wird.
Vorzugsweise sind die Flachfedern bei der erfindungsgemäßen Drehverbindung mit der Ankerplatte und dem Lagerring verschraubt. Durch die Verschraubung kann eine zuverlässige Verbindung geschaffen werden. Anstelle der bevorzugten Flachfedern kann auch ein anders ausgebildetes Federelement zum Einsatz kommen, das eine ähnliche Steifigkeit aufweist.
Um den benötigten Bauraum zu minimieren, wird es bei der erfindungsgemäßen Drehverbindung bevorzugt, dass die Ankerplatte langlochartige Absätze mit einer Gewindebohrung für eine die Flachfeder befestigende Schraube aufweist. Jeder Flachfeder bzw. jeder der Flachfeder zugeordneten Schraube ist dabei ein entsprechender langlochartiger Absatz zugeordnet.
Eine besonders bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Drehverbindung sieht vor, dass der mit der Ankerplatte verbundene Lagerring axial abstehende, in Ausnehmungen der Ankerplatte eingreifende Führungsstifte aufweist, wobei der Durchmesser der Ausnehmungen größer als der Durchmesser der Führungsstifte ist. Zwischen den Ausnehmungen und den Führungsstiften ist somit ein gewisses Spiel vorgesehen, um ein Verklemmen oder Verkanten des Lagerrings und der Ankerplatte bei einer Relativbewegung zu vermeiden. Dieses Spiel führt jedoch im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen nicht zu einer Winkeldifferenz, das heißt einer Positionierungenauigkeit, da im gebremsten, stehenden Zustand aufgrund der Flachfedern keine radial wirkenden Kräfte vorhanden sind.
Besonders bevorzugt wird es in diesem Zusammenhang, dass ein Führungsstift eine Gewindebohrung für eine die Flachfeder befestigende Schraube aufweist. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass bei der erfindungsgemäßen Drehverbindung die Ausnehmungen der Ankerplatte an die langlochartigen Absätze angrenzen. Die Ausnehmungen sind somit benachbart zu den langlochartigen Absätzen angeordnet und gehen ineinander über.
Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Drehverbindung sieht vor, dass die Flachfedern mittels Senkschrauben verschraubt sind, da sich dadurch eine Zentrierung der Flachfeder einstellt. Vorzugsweise sind die Senkschrauben mit der jeweiligen Gewindebohrung verklebt.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die erfindungsgemäße Drehverbindung drei oder vier über den Umfang verteilt angeordnete Flachfedern aufweist. Die Flachfedern können zumindest näherungsweise tangential angeordnet sein.
Besonders bevorzugt wird es, dass die Flachfedern so ausgelegt sind, dass bei vorhandenem Reibschluss kein Spiel oder eine Winkeldifferenz zwischen der Ankerplatte und dem mit der Ankerplatte verbundenen Lagerring vorhanden ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ankerplatte mit dem inneren Lagerring verbunden ist. Vorzugsweise ist der äußere Lagerring mit der Druckplatte verschraubt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Drehverbindung;
2 einen Schnitt durch die Drehverbindung von 1 entlang der Linie II-II; und
3 einen Schnitt durch die Drehverbindung von 1 entlang der Linie III-III.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in den 1 bis 3 gezeigte Drehverbindung 1 umfasst ein Wälzlager 2, umfassend einen äußeren Lagerring 3 und einen inneren Lagerring 4, die konzentrisch um eine Drehachse 5 angeordnet sind. Zwischen den beiden Lagerringen 3, 4 sind als Rollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet, wodurch Axial-Schrägrollenlager 6, 7 gebildet werden.
Der innere Lagerring 4 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst eine Stellmutter 8, die mit ihrem Innengewinde auf ein Außengewinde des inneren Lagerrings 4 aufgeschraubt und damit in Axialrichtung verschiebbar ist. Auf diese Weise kann durch Anziehen der Stellmutter 8 eine Lagervorspannung eingestellt werden, wodurch die beiden Axial-Schrägrollenlager 6, 7 gegen einen V-förmigen Vorsprung des äußeren Lagerrings 3 gepresst werden.
Zum Erzeugen einer Bremswirkung ist eine ferromagnetische Ankerplatte 9 vorgesehen, die kreisringartig ausgebildet ist und an ihrer nach außen weisenden Stirnseite einen Bremsbelag 10 aufweist. Bei einer alternativen Ausführung kann der Bremsbelag auch an der Druckplatte befestigt sein. Die andere Stirnseite der Ankerplatte 9 liegt an dem inneren Lagerring 4 an und ist mit diesem über Führungsstifte 11 verbunden. In 1 erkennt man, dass insgesamt vier über den Umfang verteilte Führungsstifte 11 vorhanden sind. Jeder Führungsstift 11 greift in eine Ausnehmung 12 des inneren Lagerrings 4 ein. Die Führungsstifte 11 stehen axial von dem inneren Lagerring 4 ab. Das freie Ende der Führungsstifte 11 ragt in Ausnehmungen 13 der Ankerplatte 9, die langlochartige Absätze 15 aufweist. In 2 erkennt man, dass der Durchmesser der Ausnehmungen 13 der Ankerplatte 9 größer als der Außendurchmesser der Führungsstifte 11 ist, so dass die Ankerplatte 9 axial verschieblich bezüglich des inneren Lagerrings 4 ist.
Die Ankerplatte 9 weist eine Gewindebohrung 16 für eine Senkschraube 17 auf, die eine Ausnehmung einer Flachfeder 18 durchsetzt. An dem anderen Ende der Flachfeder 18 ist eine weitere Ausnehmung vorgesehen, die von einer Senkschraube 19 durchsetzt wird, die in eine Gewindebohrung 20 des Führungsstifts 11 eingeschraubt ist. Die Flachfeder 18 verbindet somit die Ankerplatte 9 über den Führungsstift 11 mit dem inneren Lagerring 4. Die Senkschrauben 17, 19 sind zusätzlich mit den zugehörigen Gewindebohrungen 16, 20 verklebt.
Der innere Lagerring 4 weist Ausnehmungen auf, in denen jeweils eine Spule 21 angeordnet ist. Im stromlosen Zustand der Spulen 21 ist die Drehverbindung 1 gebremst, das heißt der äußere Lagerring 3 und der innere Lagerring 4 sind reibschlüssig miteinander verbunden, da die mit dem inneren Lagerring 4 verbundene Ankerplatte 9 über ihren Bremsbelag 10 durch Federelemente 22, die in 3 gezeigt sind, gegen eine Druckplatte 23 gepresst wird, die mit dem äußeren Lagerring 3 verschraubt ist. Bei einem Stromfluss durch die Spulen 21 wird durch das erzeugte Magnetfeld die Ankerplatte 9 in Richtung der Stirnseite des inneren Lagerrings 4 bewegt, so dass dieser fest anliegt und ein Spalt zwischen Ankerplatte 9 und der Stirnfläche des inneren Lagerrings 4 verschwindet.
Im stromlosen Zustand drücken die Federelemente 22 die Ankerplatte 9 mit ihrem Bremsbelag 10 gegen die Druckplatte 23. Im gebremsten Zustand, das heißt wenn die Druckplatte 23 gegen den Bremsbelag 10 der Ankerplatte 9 gepresst ist, kann die Ankerplatte durch die Reibverbindung der Druckplatte 23 keine Relativbewegung, das heißt keine Drehung relativ zur Druckplatte 23, ausführen. In diesem gebremsten Zustand wirken somit keine radialen Kräfte auf die Verbindung durch die Flachfedern 18, so dass keine Winkeldifferenz zwischen dem inneren Lagerring 4 und dem äußeren Lagerring 3 der Drehverbindung 1 auftreten kann.
Da wie erläutert ein wirkendes Drehmoment über die Flachfedern 18 auf die Führungsstifte 11 übertragen wird, müssen die Flachfedern 18 so dimensioniert sein, dass das Drehmoment nicht zu einem Knicken führt. Andererseits soll die Kraft zur Auslenkung der Flachfedern 18 möglichst gering sein. Es wurde herausgefunden, dass eine unerwünschte Verschiebung zwischen dem inneren Lagerring 4 und dem äußeren Lagerring 3 in radialer Richtung, die grundsätzlich aufgrund des Spiels zwischen den Führungsstiften 11 und der Ausnehmung 13 der Ankerplatte 9 möglich wäre, verhindert wird, wenn wenigstens drei vorzugsweise gleichmäßig, das heißt äquidistant über den Umfang verteilte Flachfedern 18 vorgesehen sind. Selbst wenn eine Kraft bzw. ein Drehmoment auftritt, die bzw. das höher als die an dem Bremsbelag 10 angreifenden Reibkräfte ist, wird in diesem Fall eine radiale Abweichung verhindert.
Die beschriebene Drehverbindung 1 eignet sich in besonderer Weise für einen Einsatz bei einem Operationsmikroskop oder bei einer Halterung eines medizinischen Geräts, das bei einer Operation eingesetzt wird. Daneben kann die beschriebene Drehverbindung bei einem Deckenstativ eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Drehverbindung
2: Wälzlager
3: äußerer Lagerring
4: innerer Lagerring
5: Drehachse
6: Axial-Schrägrollenlager
7: Axial-Schrägrollenlager
8: Stellmutter
9: Ankerplatte
10: Bremsbelag
11: Führungsstift
12: Ausnehmung
13: Ausnehmung
15: Absatz
16: Gewindebohrung
17: Senkschraube
18: Flachfeder
19: Senkschraube
20: Gewindebohrung
21: Spule
22: Federelement
23: Druckplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007013164 A1 [0003]

Claims

Drehverbindung (1), mit einem Wälzlager (2), umfassend einen äußeren Lagerring (3), einen inneren Lagerring (4) und dazwischen aufgenommene Wälzkörper, wobei zum Erzeugen einer Bremswirkung durch Reibschluss eine mit einem der Lagerringe (4) verbundene, axial verschiebbare Ankerplatte (9) gegen eine mit dem anderen Lagerring (3) verbundene Druckplatte (23) gepresst ist und der Reibschluss mit Hilfe eines Elektromagneten aufhebbar ist, wobei die Drehverbindung (1) eine Führung für die Ankerplatte (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Flachfedern (18) aufweist, die einerseits mit der Ankerplatte (9) und andererseits mit dem mit der Ankerplatte (9) verbundenen Lagerring (4) verbunden sind.
Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfedern (18) mit der Ankerplatte (9) und dem Lagerring (4) verschraubt sind.
Drehverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (9) langlochartige Absätze (15) mit einer Gewindebohrung (16) für eine die Flachfeder (18) befestigende Schraube aufweist.
Drehverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Ankerplatte (9) verbundene Lagerring (4) axial abstehende, in Ausnehmungen (13) der Ankerplatte (9) eingreifende Führungsstifte (11) aufweist, wobei der Durchmesser der Ausnehmungen (13) größer als der Durchmesser der Führungsstifte (11) ist.
Drehverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsstift (11) eine Gewindebohrung (20) für eine die Flachfeder (18) befestigende Schraube aufweist.
Drehverbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (13) der Ankerplatte (9) an die langlochartigen Absätze (15) angrenzen.
Drehverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfedern (18) mittels Senkschrauben (17, 19) verschraubt sind, die vorzugsweise mit der jeweiligen Gewindebohrung (16, 20) verklebt sind.
Drehverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei oder vier vorzugsweise äquidistant über den Umfang verteilt angeordnete Flachfedern (18) aufweist.
Drehverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfedern (18) so ausgelegt sind, dass bei vorhandenem Reibschluss kein Spiel oder eine Winkeldifferenz zwischen der Ankerplatte (9) und dem mit der Ankerplatte (9) verbundenen Lagerring (4) vorhanden ist.
Drehverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (9) mit dem inneren Lagerring (4) verbunden ist.