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Die
Erfindung betrifft eine Lagerungsbaugruppe gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus
der
DE 102 22 522
A1 ist eine Lagerungsbaugruppe bekannt, die zur antriebsseitigen Drehlagerung
der Gewindespindel eines Gewindetriebs verwendet wird. Gemäß der
4 der
DE 102 22 522 A1 umfasst die Lagerungsbaugruppe
7 einen dickwandigen
Zapfenring
7.2, an dessen erster Längsstirnseite
ein zu einer Längsachse konzentrischer Lagerzapfen
1.2 vorgesehen
ist. Dieser besitzt einen ersten Abschnitt in Form eines zylindrischen Antriebszapfens
der zum Anschluss eines Antriebes beispielsweise eines Elektromotors
vorgesehen ist. An den Antriebszapfen schließt sich ein
zweiter Abschnitt des Lagerzapfens an, der zur Aufnahme von Radialwälzlagern
vorgesehen ist, die als Drehlagerung für die Gewindespindel
dienen.
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An
der der ersten Längstirnseite gegenüberliegenden
zweiten Längsstirnseite des Zapfenrings ist eine dünnwandige
Zapfenhülse 7.1 einstückig vorgesehen,
die konzentrisch zur Längsachse angeordnet ist. Die Zapfenhülse
weist an ihrer Außenumfangsfläche einen Zapfenhülsenkonus
auf. Weiter ist ein gesonderter Spannring 7.3 vorgesehen,
der an seiner Innenumfangsfläche einen Spannringkonus 7.3.1 aufweist,
der an den Zapfenhüllsenkonus so angepasst ist, dass die
Zapfenhülse mit dem Spannring radial bezüglich
der Längsachse verformt werden kann. Hierfür muss
der Spannring in Längsrichtung relativ zur Zapfenhülse
bewegt werden, wofür die Schraubbolzen 7.4 vorgesehen
sind. Um die Verformbarkeit der Zapfenhülse in radialer
Richtung zu erhöhen, ist diese mittels mehrerer längsgerichteter Schlitze
in einzelne Segmente 7.1.1 unterteilt. Wenn im Rahmen der
vorliegenden Anmeldung von einer Hülse die Rede ist, sind
hiermit auch Hülsen erfasst, die aus mehreren separaten
Hülsensegmenten bestehen, wobei diese, beispielsweise vom
angrenzenden Zapfen- oder Hülsenring, in einer hülsenartigen Anordnung
gehalten werden.
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In
der Zapfenhülse ist ein zylindrisch ausgeformtes Ende der
Gewindespindel aufgenommen, wobei die Zapfenhülse mit der
Gewindespindel vermittels des Spannrings unter Zuhilfenahme der Schraubbolzen
verklemmt ist, so dass eine reibschlüssige Verbindung zwischen
der Zapfenhülse und der Gewindespindel gegeben ist. Mit
einer derartigen Verbindung kann eine hohe Konzentrizität
und Parallelität zwischen dem Lagerzapfen und der Gewindespindel
erreicht werden.
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Wie
bereits erwähnt ist an der Lagerungsbaugruppe der
DE 102 22 522 A1 ein
Antriebszapfen zum Anschluss eines Antriebes vorgesehen. Es ist bekannt,
diesen Antriebszapfen mit einem Antriebsrad, beispielsweise einem
Zahnrad, einem Riemenrad oder einem Zahnriemenrad zu versehen. Hierfür werden
häufig die aus
US 3
958 888 ,
EP
898 660 B1 oder
DE
75 12 290 U bekannten Konusspannsätze verwendet,
die gesondert ausgeführt und dementsprechend teuer sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lagerungsbaugruppe anzugeben,
bei der die Klemmung des Antriebsrades auf kostengünstigere Weise
bewerkstelligt werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß dem
selbstständigen Anspruch dadurch gelöst, dass
an einer Längsstirnseite des Spannrings eine zur Längsachse
konzentrische, dünnwandige Spannhülse einstückig
vorgesehen ist, wobei die Spannhülse einen zum Zapfenhülsenkonus
komplementären Spannhülsenkonus aufweist, wobei
an dem Zapfenring ein an den Spannhülsenkonus angepasster
Zapfenringkonus vorgesehen ist, mit dem die Spannhülse
radial bezüglich der Längsachse verformt werden
kann. Somit ist kein gesonderter Konusspannsatz erforderlich, stattdessen
muss nur die Spannhülse an dem Spannring angebracht werden und
der Zapfenring anstatt mit der bekannten zylindrischen Außenumfangsfläche
mit einer konischen Außenumfangsfläche versehen
werden. Die Herstellung der Lagerungsbaugruppe mit beiden Klemmungen
vereinfacht sich somit beträchtlich. Darüber hinaus
muss zur Herstellung der Klemmverbindung nur eine Klemmbewegung
ausgeführt werden, nämlich die Relativbewegung
zwischen Spann- und Zapfenring und nicht wie im Stand der Technik
zwei gesonderte Spannbewegungen, nämlich die an der Gewindespindel
und die am Antriebsrad.
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Es
wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Zapfenhülsenkonus
sowohl ein Außen- als auch ein Innenkonus sein kann. Dementsprechend wird
an der Zapfenhülse entweder wie bekannt die Gewindespindel
oder aber das Antriebsrad geklemmt. Die Spannhülse weist
folglich einen zum Zapfenhülsenkonus komplementären
Innen- oder Außenkonus auf, so dass das jeweils andere
Bauteil geklemmt werden kann.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Der
Lagerzapfen kann eine zylindrische Außenumfangsfläche
aufweisen, wobei die Zapfenhülse oder die Spannhülse
eine zylindrische Innenumfangsfläche besitzt, die im Wesentlichen
den gleichen Durchmesser aufweist wie der Lagerzapfen. Eine derartige
Lagerungsbaugruppe ist insbesondere für Antriebe gedacht,
bei denen das Antriebsrad wahlweise zu einer oder zu beiden Seiten
mit einem Drehlager versehen werden soll. Bei derartigen Antrieben
ist es üblich, für jede der beiden Antriebsvarianten
eine gesonderte Antriebswelle vorzusehen, deren Antriebszapfen sich
nur durch die Länge unterscheiden, so dass auf dem längeren
Antriebszapfen ein zusätzliches Lager montiert werden kann.
Bei der vorgeschlagenen Lösung wird die Verlängerung
des Antriebszapfens von der Lagerungsbaugruppe übernommen,
so dass nur noch eine Variante der Antriebswelle hergestellt werden
muss. Hieraus ergibt sich insbesondere bei der Serienherstellung
derartiger Antriebe ein erheblicher Kostenvorteil, da nur eine Variante
der Antriebswelle auf Lager gehalten werden muss, wobei gleichzeitig
flexibel auf Marktbedürfnisse reagiert werden kann.
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Es
kann wenigstens ein parallel zur Längsachse angeordneter
Schraubbolzen vorgesehen sein, der eine Durchgangsbohrung des Zapfenrings durchsetzt,
so dass ein Kopf des Schraubbolzens an diesem abgestützt
ist, wobei ein Gewinde des Schraubbolzens in den Spannring eingreift.
Aus der
DE 102 22
552 A1 ist es bekannt, die Relativverschiebung von Zapfen-
und Spannring mittels axial eingebauter Schraubbolzen zu bewerkstelligen.
Es hat sich gezeigt, dass die dort vorgesehene Ausrichtung der Schraubbolzen
ungünstig ist, da diese in vielen Einbaufällen
der Gewindespindel schlecht zugänglich sind. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Gewindespindel in das zugeordnete Gehäuse
eingebaut werden muss, bevor die Lagerungsbaugruppe an der Gewindespindel
befestigt wird. Dementsprechend wird eine Anordnung der Schraubbolzen
vorgeschlagen, bei der die Schraubbolzen von der Seite des Lagerzapfens
her zugänglich sind. Da das auf dem Lagerzapfen vorgesehene Drehlager
immer auch montiert werden kann, nachdem die Lagerbaugruppe auf
der zugeordneten Antriebswelle montiert ist, ist die Zugänglichkeit
der Schraubbolzen in nahezu jedem Einbaufall der Lagerungsbaugruppe
gewährleistet. Es ist somit möglich, eine einzige
Variante der Lagerungsbaugruppe für sehr viele verschieden
Anwendungsfälle zu verwenden.
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Der
Spannhülsenkonus kann als Innenkonus ausgeführt
sein, wobei der Zapfenring so auf die Spannhülse abgestimmt
ist, dass sich der Kopf des Schraubbolzens wenigstens abschnittsweise
innerhalb der Spannhülse befinden kann. Aufgabe dieser Ausführungsform
ist es, einen Spannmechanismus bereitzustellen, der möglichst
wenig axialen Bauraum benötigt. Hierbei wird ausgenutzt,
dass die Spannhülse regelmäßig länger
ausgeführt werden muss als der entsprechende Zapfenring,
um den notwendigen axialen Spannweg bereitzustellen. Im verspannten
Zustand befindet sich der Zapfenring etwa in der Mitte der Spannhülse.
Somit entsteht beim Verspannen der Lagerungsbaugruppe innerhalb
der Spannhülse genügend Freiraum, der zur Aufnahme des
Kopfes des Schraubbolzens genutzt werden kann. Eine axiale Verlängerung
der Lagerungsbaugruppe, um Bauraum für den Schraubenkopf
bereitzustellen, ist also nicht erforderlich. Bei dieser Ausführungsform
wird ausgenutzt, dass die Schraubenköpfe von der Seite
des Antriebszapfens her zugänglich sind, wobei das entsprechende
Drehlager erst montiert wird, wenn die Lagerungsbaugruppe verspannt
ist, so dass sich die Schraubenköpfe innerhalb der Spannhülse
befinden und dem Drehlager nicht mehr im Wege sind.
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Der
Lagerzapfen kann über einen topfartigen Abschnitt mit dem
Zapfenring verbunden sein. Durch diese Ausgestaltung soll der für
die Lagerungsbaugruppe erforderliche Bauraum weiter vermindert werden,
wobei gleichzeitig ein besonders langes Stück der der Lagerungsbaugruppe
zugeordneten Antriebswelle in diese aufgenommen werden können soll,
so dass eine hohe Ausrichtgenauigkeit zwischen der Lagerungsbaugruppe
und der Antriebswelle gegeben ist. Dies wird dadurch erreicht, dass
sich die Antriebswelle in den Innenraum des topfartigen Abschnittes
hinein erstrecken kann, wobei sich die kleinst mögliche
axiale Länge dieses Innenraums durch den für die
Köpfe der Schraubbolzen notwendigen axialen Bauraum ergibt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert. Es stellt dar:
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1 einen
Längsschnitt einer Antriebsvorrichtung, in der eine erste
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lagerungsbaugruppe eingebaut ist;
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2 einen
Längsschnitt der ersten Ausführungsform der Lagerungsbaugruppe;
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2a eine
perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der
Lagerungsbaugruppe; und
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3 ein
Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der
Lagerungsbaugruppe.
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1 zeigt
eine Antriebsbaugruppe 10, in der eine erfindungsgemäße
Lagerungsbaugruppe 30 eingebaut ist. Die Antriebsbaugruppe 10 umfasst
ein Gehäuse 17, bestehend aus einem ersten 18 und
einem zweiten Gehäuseteil 19, die von Verbindungsschrauben 21 zusammengehalten
werden. In dem Gehäuse 17 ist eine Antriebswelle 11 drehbar
gelagert, die als Gewindespindel ausgeführt ist. Die Antriebswelle 11 besitzt
daher einen Gewindeabschnitt 13, der einstückig
mit einem Antriebszapfen 12 verbunden ist. Am Ende des
Antriebszapfens 12 ist die Lagerungsbaugruppe 30 mit
einer Konusklemmung reibschlüssig befestigt. Das Antriebsrad 16 in
Form eines Zahnriemenrads für den Zahnriemen 25 ist ebenfalls
mit einer Konusklemmung an der Lagerungsbaugruppe 30 befestigt.
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Zur
drehenden Lagerung der Antriebswelle 11 im Gehäuse 17 ist
ein erstes 14 und ein zweites Drehlager 15 vorgesehen.
Das erste Drehlager 14 umfasst zwei Radialrillenkugellager,
deren Außenringe mit einer ersten Mutter 22 am
ersten Gehäuseteil 18 festgelegt sind. Die entsprechenden
Innenringe sind mit einer zweiten Mutter 23 an der Antriebszapfen 12 der
Antriebswelle 11 befestigt. Das erste Drehlager 14 ist
somit als Festlager ausgeführt. Das zweite Drehlager 15 umfasst
ein einziges Radialrillenkugellager, das in Form eines Loslagers
im Gehäusedeckel 20 aufgenommen ist, der mit dem
zweiten Gehäuseteil 19 fest verbunden ist. An
dem Lagerzapfen 32 der Lagerungsbaugruppe 30 ist
das zweite Drehlager mit einem Sicherungsring 24 gesichert.
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An
dieser Stelle sei darauf hinzuweisen, dass der zylindrische Lagerzapfen 32 der
Lagerungsbaugruppe 30 den gleichen Durchmesser aufweist wie
das zylindrische Ende des Antriebszapfens 12 der Antriebswelle 11 und
koaxial zu dieser ausgeführt ist. Der Lagerzapfen 32 stellt
also eine Verlängerung des Antriebszapfens 12 dar.
Diese Ausführungsform wurde gewählt, weil das
erste Gehäuseteil 18 mit der Antriebswelle 11 auch
für andere Antriebsarten einsetzbar sein soll. Insbesondere
ist an Fälle gedacht, bei denen die Antriebswelle 11 mittels
einer Kupplung mit einem koaxialen Elektromotor verbunden ist. Für die
Befestigung der genannten Kupplung ist die Länge des vorhandenen
Antriebszapfens 12 ausreichend.
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2 zeigt
die Lagerungsbaugruppe 30 im Querschnitt, wobei in 2a eine
entsprechende perspektivische Ansicht dargestellt ist. Der kreiszylindrische
Lagerzapfen 32 der Lagerungsbaugruppe 30 ist konzentrisch
zu einer Längsachse 31 ausgeführt. Er
ist über den topfartigen Abschnitt 33 einstückig
mit der ersten Längsstirnseite 52 eines dickwandigen Zapfenrings 50 verbunden.
Die zweite gegenüber liegende Längsstirnfläche 53 des
Zapfenrings 50 ist mit einer Zapfenhülse 55 einstückig
verbunden. Die Innenumfangsfläche 37 der Zapfenhülse 55 ist
kreiszylindrisch und konzentrisch zur Längsachse 31 ausgeführt,
wobei sie sich absatz- und knickfrei in den Zapfenring 50 und
in den Innenraum 35 topfartigen Abschnitt 33 hinein
fortsetzt. Hierdurch kann ein besonders langer Abschnitt des Antriebszapfens (Nr. 12 in 1)
in der Zapfenhülse 55 aufgenommen werden, so dass
sich eine hohe Ausrichtgenauigkeit zwischen Lagerungsbaugruppe 30 und
der Antriebswelle ergibt.
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An
der Außenumfangsfläche der Zapfenhülse 55 ist
ein Zapfenhülsenkonus 56 mit geringer Neigung
vorgesehen, der an einem angepassten Spannringkonus 73 eines
gesonderten, dickwandigen Spannrings 70 anliegt. Weiter
ist an einer Längstirnseite 72 des Spannrings 70 eine
dünnwandige Spannhülse 73 einstückig
vorgesehen. An der Innenumfangsfläche der Spannhülse 73 ist
ein Spannhülsenkonus 74 vorgesehen, der an einem
Zapfenringkonus 51 am Zapfenring 50 anliegt und
an diesen angepasst ist. Der Spannhülsenkonus 74 ist
im Wesentlichen parallel zum Zapfenhülsenkonus 56 geneigt, wobei
die Neigung der genannten Koni 74; 56 in geringem
Maße voneinander abweichen kann.
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Weiter
sind vier Schraubbolzen 90 vorgesehen, die gleichmäßig
am Zapfenring 50 verteilt angeordnete Durchgangsbohrungen 54 durchsetzen,
wobei sie mit ihrem Gewinde 92 in den Spannring 70 eingreifen.
Der Kopf 91 der Schraubbolzen 90 ist am Zapfenring 50 abgestützt,
wobei er vom Lagerzapfen 32 her zum Eingriff mit einem
entsprechenden Werkzeug zugänglich ist. Zur Einsparung
von axialem Bauraum ist der Kopf 91 innerhalb der Spannhülse 73 angeordnet.
Durch Festdrehen der Schraubbolzen 90 werden der Zapfen-
und der Spannring 50; 70 aufeinander zu bewegt,
woraufhin sich die Spannhülse 73 bezüglich
der Längsachse 31 nach radial innen verformt,
wodurch der Antriebszapfen der Antriebswelle geklemmt wird. Gleichzeitig
verformt sich die zur Längsachse 31 konzentrische,
kreiszylindrische Außenumfangsfläche 75 der
Spannhülse 73 bezüglich der Längsachse 31 nach
radial außen, wodurch das Antriebsrad (Nr. 16 in 1)
geklemmt wird.
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Der Übersichtlichkeit
halber wurden in 2 und 2a die
Längsschlitze in der Zapfen- und der Spannhülse 55; 73 weggelassen.
Diese Längsschlitze dienen zur Erhöhung der radialen
Nachgiebigkeit der genannten Bauteile und sind wie bei Konusspannsätzen
allgemein üblich ausgebildet. Hinzuweisen ist außerdem
auf die umlaufende Sicherungsringnut 38 am Ende des Lagerzapfens 32,
die zur Aufnahme des Sicherungsrings (Nr. 24 in 1) dient.
Alle Teile der Lagerungsbaugruppe 30 bestehen vorzugsweise
aus Stahl.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform der Lagerungsbaugruppe 30 im
Längsschnitt. Diese Lagerungsbaugruppe unterscheidet sich
von der Ausführungsform gemäß 2 dadurch,
dass die Spannhülse 73 und der Spannring 70 mit
einem Außenkonus versehen sind, während die Zapfenhülse 55 und
der Zapfenring 50 mit einem entsprechenden Innenkonus ausgestattet
sind. Da diese Ausführungsform für einen Einsatzfall
mit genügend großem axialen Bauraum vorgesehen
ist, wurde auf den topfartigen Abschnitt (Nr. 33 in 2)
verzichtet. In der Folge konnte der Außendurchmesser der
Zapfenhülse 55 sehr klein gewählt werden,
weshalb an dieser Lagerungsbaugruppe ein entsprechend kleines Antriebsrad
montiert werden kann. In 3 wurden für sich entsprechende
Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der Ausführungsform gemäß 2,
so dass im Übrigen auf die obigen Ausführungen
verwiesen werden kann.
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- 10
- Antriebsbaugruppe
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Antriebszapfen
- 13
- Gewindeabschnitt
- 14
- erstes
Drehlager
- 15
- zweites
Drehlager
- 16
- Antriebsrad
- 17
- Gehäuse
- 18
- erstes
Gehäuseteil
- 19
- zweites
Gehäuseteil
- 20
- Gehäusedeckel
- 21
- Verbindungsschraube
- 22
- erste
Mutter
- 23
- zweite
Mutter
- 24
- Sicherungsring
- 25
- Zahnriemen
- 30
- Lagerungsbaugruppe
- 31
- Längsachse
- 32
- Lagerzapfen
- 33
- topfartiger
Abschnitt
- 35
- Innenraum
des topfartigen Abschnitts
- 37
- zylindrische
Innenumfangsfläche (der Zapfen- oder Spannhülse)
- 38
- Sicherungsringnut
- 50
- Zapfenring
- 51
- Zapfenringkonus
- 52
- erste
Längsstirnseite des Zapfenrings
- 53
- zweite
Längsstirnseite des Zapfenrings
- 54
- Durchgangsbohrung
des Zapfenrings
- 55
- Zapfenhülse
- 56
- Zapfenhülsenkonus
- 70
- Spannring
- 71
- Spannringkonus
- 72
- Längstirnseite
des Spannrings
- 73
- Spannhülse
- 74
- Spannhülsenkonus
- 75
- Außenumfangsfläche
der Spannhülse
- 90
- Schraubbolzen
- 91
- Kopf
des Schraubbolzens
- 92
- Gewinde
des Schraubbolzens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10222522
A1 [0002, 0002, 0005]
- - US 3958888 [0005]
- - EP 898660 B1 [0005]
- - DE 7512290 U [0005]
- - DE 10222552 A1 [0010]