DE19733026C2

DE19733026C2 - Verfahren zum Federsetzen eines bogenförmigen Federelementes eines Klemmrollenfreilaufs

Info

Publication number: DE19733026C2
Application number: DE19733026A
Authority: DE
Inventors: Otmar Loex
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: JPH1193984A; DE19733026A1; US6170626B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Federsetzen eines bogenförmigen Federelementes eines Klemmrollenfreilaufs. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Klemmrollenfreilaufs.

Bei Klemmrollenfreiläufen werden die Klemmrollen üblicherweise mittels Federelementen in einen von den Klemmbahnen gebildeten keilförmigen Spalt hineingefedert, wobei eine der beiden Klemmbahnen eine rampenförmige Kontur aufweist. Die Anfederung ermöglicht die ständige Klemmbereitschaft des Klemmrollenfreilaufs.

Aus der GB-B 11 25 636 beispielsweise ist ein Klemmrollenfreilauf bekannt, bei dem als Federelement eine bogenförmig gebogene Blattfeder vorgesehen ist, deren Bogenenden gegen die Klemmrollen angefedert sind. Die Blattfeder ist in axialer Richtung mittig an einem Steg abgestützt. Das bedeutet, daß die Stelle der maximalen Biegebeanspruchung dieser Blattfeder im mittigen Stützkontakt liegt. Bei einer derartigen Anfederung ist beobachtet worden, daß sich die Federelemente im Betrieb stark setzen. Das bedeutet, daß die notwendige Federkraft bzw. der Restfederweg bis zur Blocklage für eine einwandfreie Anfederung der Klemmrollen nicht mehr ausreicht. In diesen Fällen können Fehlschaltungen des Klemmrollenfreilaufs auftreten, die auf jeden Fall uner wünscht sind. Als Restfederweg wird der Weg bezeichnet, der nach dem Setzvorgang der Feder von einer lastfreien Ausgangsposition bis zu deren Blocklage verbleibt. Aufgrund der hohen dynamischen Biegebelastung - der Hebelarm beträgt zwischen der Stelle der Krafteinleitung und der Stelle der Abstützung im Stützkontakt annähernd die halbe Blattfederlänge - sind auch Brüche dieser Federelemente beobachtet worden.

Aus DE 42 16 055 A1 ist ein Klemmrollenfreilauf bekannt, bei dem die Klemmrollen von bogenförmigen Federn angefedert werden. Die Federn sind mit ihren Enden an dem Käfig abgestützt. Die Klemmrollen liegen etwa in der axialen Mitte an den Federn an. Unter zunehmender Belastung der Feder wandert der Stützkontakt zwischen der Klemmrolle und der Feder in Richtung auf die Federenden.

Aus DE-GM 69 41 547 ist ein Klemmrollenfreilauf bekannt, bei der die Federelemente auf Käfigstege aufgesteckt sind. Ebenso wie bei dem aus GB 11 25 636 A bekannten Klemmrollenfreilauf ist die Feder in axialer Richtung mittig abgestützt. Das bedeutet, daß die Stelle der maximalen Biegebeanspruchung dieser blattförmigen Feder im mittigen Stützkontakt liegt.

Aus DE-GM 17 86 251 ist ein Klemmrollenfreilauf bekannt geworden, bei dem Blattfedern gegen die Klemmrollen angefedert sind. Die Federenden sind in Bohrungen in den Seitenstegen eines Käfigringes hindurchgeführt und umgelegt. Die Klemmrollen liegen etwa in der axialen Mitte an den Blattfedern an. Unter zunehmender Belastung der Blattfeder wandert der Stützkontakt zwischen der Klemmrolle und der Blattfeder in Richtung auf die Federenden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Federletzen eines bogenförmigen Federelementes eines Klemmrollenfreilaufs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, nach dem die bogenförmigen Federelemente eine zuverlässige Anfederung der Klemmrollen in die Klemmspalte sicherstellen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, ein Verfahren zum Herstellen eines Klemmrollenfreilaufs anzugeben, bei dem die bogenförmigen Federelemente eine zuverlässige Anfederung der Klemmrollen in die Klemmspalte sicherstellen.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zum Federsetzen gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Klemmrollenfreilaufs gemäß Anspruch 2 gelöst.

Zunächst ist die dynamische Biegebelastung der Federelemente bei dem erfin dungsgemäßen Klemmrollenfreilauf niedriger als bei den erwähnten bekannten Federelementen. Dieser Effekt ist darauf zurückzuführen, daß der Hebelarm zwi schen angreifender Kraft und Abstützung des Federelementes im Stützkontakt an der Stützfläche mit zunehmender Belastung immer kürzer wird, weil sich das Federelement infolge der Belastung an die Stützfläche anlegt; deshalb wird zwangsweise das Biegemoment und damit auch die Biegespannung reduziert. Die Auslegung der bogenförmigen Blattfeder und der Stützfläche kann in vorteilhafter Weise derart erfolgen, daß während der ersten Belastungszyklen im Klemmrollenfreilauf die elastische Beanspruchungsgrenze bei dem bogenförmi gen Federelement überschritten wird, so daß mehr Werkstoffquerschnitt als bei bekannten Anordnungen tatsächlich gesetzt wird. Also ist im Idealfall an der Stelle der maximalen Einfederung der gesamte Federquerschnitt bis zur Streck grenze belastet und ein Federsetzen im Betrieb ist noch minimal. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß gegenüber bekannten Lösungen ein größerer Restfederweg verbleibt. Der Federsetzvorgang erfolgt vorzugsweise im Klemm rollenfreilauf.

Bezüglich des Federsetzvorganges wird eine ebene Stützfläche vorgeschlagen, die das lastfreie bogenförmige Federelement in dessen axialer Mitte tangiert. Selbstverständlich sind auch gekrümte Stützflächen denkbar, entscheidend ist, daß sich das bogenförmige Federelement mit zunehmender Belastung in der beschriebenen Weise an die Stützfläche anlegt. Bogenförmige Federelemente mit einer konstanten Krümmung lassen sich fertigungstechnisch auf besonders einfache Art und Weise herstellen. Selbstverständlich sind die erfindungsgemä ßen Vorteile auch bei bogenförmigen Federelementen mit ungleichmäßiger Krümmung sichergestellt.

Klemmrollenfreiläufe, die mit einem Käfig zur Aufnahme der Klemmrollen versehen sind, lassen sich in besonders günstiger Weise zur Befestigung der erfindungsgemäßen bogenförmigen Federelemente verwenden. Üblicherweise sind die Klemmrollen in Taschen des Käfigs angeordnet, wobei die Taschen umfangsseitig durch Stege des Käfigs begrenzt sind. An den Stegen sind nun die bogenförmigen Federelemente beispielsweise durch Aufklipsen oder mittels einer einstückigen Verbindung befestigt. Eine die Tasche begrenzende Fläche des Stegs kann gleichzeitig als Stützfläche für das bogenförmige Federelement verwendet werden.

Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Klemmrollenfreilaufs gemäß Anspruch 2 werden die gekrümmten Federelemente in den Klemmrollenfreilauf eingesetzt. Danach werden die Klemmrollen und die Federelemente gegeneinander gedrückt, wobei dieses Gegeneinanderdrücken vorzugsweise mit den ersten Belastungszyklen im Betrieb erfolgen kann. Es ist aber auch denkbar, daß vor der Inbetriebnahme des Klemmrollenfreilaufs mittels geeigneter Einrichtungen dieses Gegeneinanderdrücken bewerkstelligt wird. Die Belastung der Federelemente infolge des Gegeneinanderdrückens erfolgt oberhalb der Streckgrenze, aber unterhalb der Bruchgrenze des Federmaterials. Infolge dieser Belastung setzen sich die Federelemente. Während bei bekannten Klemmrollenfreiläufen ein Setzvorgang der Federelemente eher ungewollt und während des Betriebs mit den eingangs geschilderten Nachteilen erfolgt, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein einwandfreier Betrieb des Klemmrollenfreilaufs sichergestellt, weil der Setzvorgang gezielt mit den ersten Belastungszyklen durchgeführt wird, wobei nach Durchführung des gewollten Setzvorganges eine Mindestanfederung der Federelemente gegen die Klemmrollen gewährleistet ist. Die Federelemente erhalten vor dem Einsetzen in den Klemmrollenfreilauf eine Krümmung und eine Bogenlänge, die so gewählt sind, daß mit dem Einsetzen in den Klemmrollenfreilauf zunächst eine erhöhte Anfederung der Federelemente gegen die Klemmrollen vorhanden ist. Nach dem durchgeführten gewollten Setzvorgang ist zwar die Anfederung reduziert, jedoch den Betriebsbedingungen angepaßt.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren ist nicht beschränkt auf die be schriebenen Ausführungsbeispiele. Entscheidend ist, daß die Form und Größe der verwendeten Federelemente die Anwendung des Verfahrens ermöglichen, wobei das Verfahren sicherstellt, daß ein sich im Laufe der Betriebszeit ein stellendes, eher ungewolltes Federsetzen ersetzt wird durch ein gewolltes, zu Beginn der Inbetriebenahme im wesentlichen abgeschlossenes Federsetzen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend werden die Erfindung und eine Gegenüberstellung der Erfindung und des bekannten Standes der Technik anhand von zwei in insgesamt acht Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt in perspektivischer Darstellung eines erfin dungsgemäßen Klemmrollenfreilaufs,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des unbelasteten Federelemen tes,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des belasteten Federelementes,

Fig. 4 eine zum Stand der Technik zählende Anfederung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der unbelasteten bekannten Blattfeder,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der belasteten bekannten Blatt feder,

Fig. 7 die Federkennlinie des erfindungsgemäßen Federelementes und

Fig. 8 die Federkennlinie des bekannten Federelementes.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Der erfindungsgemäße Klemmrollenfreilauf nach Fig. 1 weist ein inneres Maschinenelement 1, ein - aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestell tes - konzentrisch angeordnetes äußeres Maschinenelement und einen zwischen diesen beiden Maschinenelementen 1 angeordneten Käfig 2 auf. Der Käfig 2 ist mit Taschen 3 versehen, in denen Klemmrollen 4 angeordnet sind. Die Klemm rollen 4 sind gegen Klemmrampen 5 des inneren Maschinenelementes 1 und gegen eine zylindrische Klemmbahn des nicht dargestellten äußeren Maschinen elementes mittels bogenförmiger Blattfedern 6 angefedert, die an die Taschen 3 begrenzende Stegen 7 des Käfigs 2 abgestützt sind. Die Stege 7 sind mit Nasen 8 versehen, die in Nuten 9 des inneren Maschinenelementes 1 derart eingreifen, daß eine drehfeste Verbindung zwischen dem Käfig 2 und dem inneren Maschi nenelement 1 hergestellt ist. Eine die Tasche 3 begrenzende Fläche des Stegs 7 bildet eine Stützfläche 10 für die Blattfeder 6, die mit ihren Bogenenden 11 gegen die Klemmrolle 4 angefedert ist. Die Blattfeder 6 ist in ihrer axialen Mitte an einem Stützpunkt A an der Stützfläche 10 abgestützt.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die lastfreie bogenförmige Blattfeder 6, die in dem Stützpunkt A an der Stützfläche 10 abgestützt ist. Wenn nun, wie in Fig. 3 dargestellt, die bogenförmige Blattfeder 6 belastet wird, schmiegt sich die bogenförmige Blattfeder 6 mit zunehmender Belastung an die Stützfläche 10 an, wobei Stützkontakte A' bzw. A" zwischen der Stützfläche 10 und der Blattfeder 6 in Richtung auf die Enden der bogenförmigen Blattfeder 6 wandern. Auf diese Weise verkürzt sich der für die Biegebelastung maßgebliche Hebelarm zwischen dem Punkt der Krafteinleitung und dem Stützkontakt A' bzw. A". Die Blattfeder 6 ist derart dimensioniert, daß nach mehrmaligen Belastungszyklen ein Setzvorgang der Blattfeder 6 eintritt, wobei die elastische Beanspruchungs grenze mit der Folge überschritten wird, daß mehr Werkstoffquerschnitt gesetzt wird. Demzufolge ist im Idealfall an der Stelle der maximalen Einfederung der gesamte Federquerschnitt bis zur Streckgrenze belastet und ein Federsetzen im Betrieb ist minimal. Nach Abschluß des Setzvorganges bleiben demzufolge die Stützkontakte A' und A" mit der Wirkung erhalten, daß der für die Biegebela stung wirksame Hebelarm verkürzt ist. Die auf diese Weise sichergestellte reduzierte dynamische Biegebelastung erhöht demzufolge die Sicherheit gegen Dauerbruch. In Kenntnis des Setzvorganges wird die bogenförmige Blattfeder 6 derart ausgelegt, daß nach dem Setzvorgang eine hinreichende Anfederung der Klemmrollen aufrecht erhalten bleibt.

Fig. 4 zeigt ein bekanntes blattförmiges Federelement, wie es oftmals in Klemmrollenfreiläufen verwendet wird. Der Zeichnung ist zu entnehmen, daß die Blattfeder 12 lediglich einen Stützkontakt A aufweist, wobei gemäß den Fig. 5 und 6 dieser Stützkontakt sowohl bei lastfreier als auch bei belasteter Blattfeder 12 den einzigen Stützkontakt A darstellt, der unter Belastung der Blattfeder 12 nicht in Richtung auf die Bogenenden wandert. Die gestrichelt dargestellte Linie markiert die Lage der Stützfläche bei dem erfindungsgemäßen Klemmrollenfreilauf gemäß Fig. 1. Insbesondere der Fig. 6 ist zu entnehmen, daß ein maximaler Hebelarm zwischen dem Stützkontakt A und der Kraftein leitung besteht, wobei im Stützkontakt A die Gefahr eines Dauerbruchs wegen hoher Biegebeanspruchung besteht. Der Unterschied des erfindungsgemäßen Federelementes gegenüber dem bekannten Federelement läßt sich zusätzlich anhand der entsprechenden Federkennlinien aufzeigen.

Fig. 7 zeigt die Federkennlinie eines erfindungsgemäßen Federelementes, wobei mit s1 der Federsetzweg, mit s2 der verbleibende Restfederweg bis zur Blocklage und mit s3 der gesamte Federweg von der erstmaligen Belastung bis zur Blocklage bezeichnet ist. Vergleicht man nun den relevanten Federsetzweg s1 mit dem korrespondierenden Federsetzweg s1' (Fig. 8) des bekannten Federelementes, fällt auf, daß s1' wesentlich größer als s1 ausfällt, so daß der verbleibende Restfederweg s2 deutlich größer ist als der Restfederweg s2'.

Ursache für den deutlich verkürzten Federsetzweg bei der erfindungsgemäßen Anfederung ist der verkürzte Hebelarm zwischen der Stelle der Krafteinleitung und der Stelle der Abstützung der belasteten Blattfeder an der Stützfläche. Zwar findet aufgrund des verkürzten Hebelarmes eine gewollte Überschreitung der Streckgrenze statt; in vorteilhafter Weise wird aber dadurch erreicht, daß bereits bei den ersten Belastungszyklen des Klemmrollenfreilaufs mehr Werkstoffquer schnitt der Blattfeder gesetzt wird als bei den bekannten Anfederungen, wobei ein weiteres Federsetzen ausbleibt.

Bezugszahlenliste

1

inneres Maschinenelement

2

Käfig

3

Tasche

4

Klemmrolle

5

Klemmrampe

6

Blattfeder

7

Steg

8

Nase

9

Nut

10

Stützfläche

11

Bogenende
s1 Federsetzweg
s1' Federsetzweg
s2 Restfederweg
s2' Restfederweg
s3 Gesamtfederweg
s3' Gesamtfederweg

Claims

1. Verfahren zum Federsetzen eines bogenförmigen Federelementes eines Klemmrollenfreilaufs, dessen Klemmrollen (4) jede mittels wenigstens eines der bogenförmigen Federelemente, insbesondere Blattfeder (6), gegen Klemmbahnen (5) angefedert sind, wobei das bogenförmige Federelement (6) mit seinen Bogenenden (11) gegen die Klemmrollen (4) angefedert ist, gekennzeichnet durch

- eine im oder außerhalb des Klemmrollenfreilaufs vorgesehene, vorzugsweise ebene Stützfläche, die das lastfreie bogenförmige Federelement in dessen axialer Mitte tangiert,
- wobei das bogenförmige Federelement gegen die Stützfläche angedrückt wird,
- wobei eine Belastung oberhalb der Streckgrenze, aber unterhalb der Bruch grenze des Federmaterials derart erfolgt, daß infolge dieser Belastung ein gewollter Setzvorgang der Federelemente (6) durchgeführt wird,
- wobei nach Durchführung des gewollten Setzvorganges eine für den ein wandfreien Betrieb des Klemmrollenfreilaufs erforderliche Mindestanfede rung der Federelemente (6) gegen die Klemmrollen (4) gewährleistet ist.

2. Verfahren zum Herstellen eines Klemmrollenfreilaufs, dessen Klemmrollen (4) jede mittels wenigstens eines bogenförmigen Federelementes, insbesondere Blattfeder (6), gegen Klemmbahnen (5) angefedert sind, wobei das bogenför mige Federelement (6) mit seinen Bogenenden (11) gegen die Klemmrollen (4) angefedert ist, gekennzeichnet durch

- Einsetzen der gekrümmten Federelemente (6) in den Klemmrollenfreilauf,
- Belastung der Federelemente (6) durch Gegeneinanderdrücken der Feder elemente (6) und der Klemmrollen (4),
- wobei die Belastung oberhalb der Streckgrenze, aber unterhalb der Bruch grenze des Federmaterials derart erfolgt,
- daß infolge dieser Belastung ein gewollter Setzvorgang der Federelemente (6) durchgeführt wird,
- wobei nach Durchführung des gewollten Setzvorganges eine für den ein wandfreien Betrieb des Klemmrollenfreilaufs erforderliche Mindestanfede rung der Federelemente (6) gegen die Klemmrollen (4) gewährleistet ist.