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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Lagerbaugruppe. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine mehrteilige Lagerunterbaugruppe, die
als Einheit an einer Welle innerhalb einer Lagerbaugruppe festlegbar
ist.
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Lagerbaugruppen
sind häufig
so ausgelegt, dass sie an einer Welle rasch angebracht werden können. Typischerweise
wird eine Lagerunterbaugruppe zunächst entlang der Welle in die
gewünschte Stellung
geschoben. Sobald sie dort angelangt ist, wird der Innenring des
Lagerteilaufbaus an der Welle unter Einsatz einer von verschiedenen
Techniken festgelegt, wie etwa unter Verwendung eines konusförmigen bzw.
verjüngten
Adapters mit verjüngter
Außenseite
und einer axialen Bohrung zur Aufnahme der Welle. Der verjüngte bzw.
kegelförmige
Adapter wird axial in eine verjüngte Öffnung in
dem Innenring durch Manipulation einer Einstellmutter gedrängt. Der
verjüngte
Adapter wird um die Welle durch Passgewinde an einem Ende des Adapters
geschlossen und durch entsprechende Gewinde auf der Einstellmutter.
Ein weiteres Verschieben des Lagerrings entlang der verjüngten Außenseite
führt zu
einer Presspassung zwischen den verjüngten Flächen.
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Lagerunterbaugruppen
unter Verwendung verjüngter
Adapter sind üblicherweise
als zwei Typen kommerziell verfügbar,
als Ziehtyp und als Schiebetyp. Ein Ziehtypadapter ist im US-Patent
Nr. 5011306, erteilt am 30. April 1991 auf Martinie, dargestellt.
In dem Ziehtyp sind Gewinde auf dem verjüngten Adap ter benachbart zu
seinem durchmesserkleineren Ende festgelegt und eine Einstellblockiermutter
ist auf die Gewinde geschraubt, um den verjüngten Adapter in die Wellenbohrung
der Wellenunterbaugruppe zu ziehen. Eine Anzahl von Ziehtypadapterkonstruktionen
sind im US-Patent Nr. 5685650, erteilt am 11. November 1997 auf
Martinie et al., gezeigt. In einem Schiebetypadapter sind Gewinde
auf dem durchmessergrößeren Ende
des Adapters angeordnet und der Adapter wird in den Lagerinnenring
durch Drehen der Einstellmutter relativ zu dem Adapter geschoben.
In einer der Schiebetypkonstruktionen stellt ein radial zusammendrückbarer
Schnappring eine ringförmige
Verbindung zwischen der Einstellmutter und dem Lagerinnenring her.
Der Schnappring ist in einer Nut auf der Außenseite des Lagerinnenrings angeordnet
und die Mutter wird axial auf den Lagerinnenring derart bewegt,
dass die Muttervorderseite den Schnappring in die Nut zusammendrückt. Wenn eine
gegenüberliegende
Nut in einer Innenseite der Mutter mit der Nut in dem Lagerinnenring
fluchtet, weitet sich der Schnappring in die Mutternut auf, um die
Mutter und das Innenringelement zu verbinden.
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Ein
Nachteil dieser Konstruktion ist ihre gelegentliche Unfähigkeit,
zu gewährleisten,
dass der Schnappring korrekt eingesetzt ist auf Grund von Graten
oder anderen Anormalitäten
auf dem Schnappring. Selbst dann, wenn ein Schnappring korrekt eingesetzt
ist, können
große
Lastkräfte
mitunter einen defekten Schnappring dazu veranlassen, zu zerbrechen
oder vorübergehend
von seinem Sitz freizukommen. Nicht korrekt eingesetzte, zerbrochene oder
vom Sitz freigekommene Ringe können
zu einer Auftrennung der Lagerbaugruppe führen, was potentiell zu einer
Anlagenbeschädigung
und zu Kosten führt,
die mit dem Warten der beeinträchtigen
Anlage einhergehen.
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Aufgaben und
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Lagerunterbaugruppe bereitzustellen,
die zwischen dem Innenring und der Einstellmutter eine Zwangsverriegelungsanordnung aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
verbesserten Wellenhalterungsaufbau zum Festlegen eines Lagers auf
einer länglichen
Welle zu schaffen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
einfache, wirtschaftliche und zuverlässige Verriegelungsanordnung
und einen Klemmaufbau zu schaffen.
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Gelöst werden
diese Aufgaben durch den Gegenstand des Anspruchs 1 sowie durch
den Gegenstand der unabhängigen
Ansprüche
8 und 11, die ein Verfahren und einen Einstellmutterbausatz bereitstellen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen festgelegt.
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Die
unabhängigen
Ansprüche
tragen in ihrem Obergriff der US-A-5685650
Rechnung, die vorstehend genannt ist, und eine Lagerunterbaugruppe zum
drehbaren Tragen einer Welle innerhalb eines Wellenhalterungsaufbaus
offenbart. Die GB-A-2081408 offenbart eine Rohrkupplung, die ein ringförmiges Kupplungselement
aufweist, das eine Innenseite aufweist, die eine Innenumfangsnut
festlegt. Das Kupplungselement besitzt eine Bohrung in Verbindung
mit der Nut. Außerdem
umfasst die Rohrkupplung Kugeln, die durch die Bohrung in die Nut einführbar sind.
Die Kugeln dienen zum drehbaren Festlegen des Kupp lungselements
an dem ersten rohrförmigen
Element 1, das Außenumfangsnuteintiefungen
in Gegenüberlage
zu der Nut aufweist und die Kugeln festlegt, die durch die Bohrungen
eingeführt
werden. Außerdem
legt das ringförmige
Kupplungselement ein Innengewinde fest. Das Innengewinde ist mit
einer Innenseite benachbart zu der Nut vorgesehen und weist einen
Innendurchmesser auf, der geringfügig kleiner oder nahezu gleich
demjenigen der Nut ist. Das Innengewinde dient zum Eingriff mit
einem Außengewinde
eines zweiten rohrförmigen Kupplungselements.
Die Gewinde dienen zum Pressen sich radial erstreckender Stirnseiten
der ersten und zweiten rohrförmigen
Elemente aneinander.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung, einschließlich der sich dem Fachmann
auf diesem Gebiet der Technik erschließenden besten Art und Weise,
die Erfindung auszuführen,
wird nunmehr im nachfolgenden Teil der Beschreibung unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:
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1 eine
Schnittteilansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Lagerbaugruppe
und einer Lagerunterbaugruppe, die um eine Welle angeordnet und
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ausgelegt sind;
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2 eine
vergrößerte Teilschnittansicht
eines Teils der Vorrichtung von 1;
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3 eine
Explosionsansicht der Lagerunterbaugruppe von der Welle entfernt;
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4A eine
Teilschnittansicht eines Verfahrens zum Einführen von Festlegungselementen
in einen Lagerinnenring der Lagerunterbaugruppe;
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4B eine
weitere Ansicht des in 4A gezeigten Verfahrens unter
Darstellung von einem eingeführten
Festlegungselement, wobei der Lagerinnenring so positioniert ist,
dass er ein zweites Festlegungselement aufnimmt;
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5A eine
Teilschnittansicht einer alternativen Lagerinnenringkonstruktion
mit einer Nut zum Halten der Festlegungselemente im Gegensatz zu den
singulären
Eintiefungen, die in 4A gezeigt sind; und
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5B eine
Teilschnittansicht ähnlich 5A unter
Darstellung einer Anzahl von Festlegungselementen, die in der Nut
positioniert sind.
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Soweit
Bezugsziffern in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen
wiederholt verwendet werden, dienen sie zur Erläuterung derselben oder analoger
Merkmale und Elemente der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Dem
Fachmann auf diesem Gebiet der Technik erschließt sich, dass die nachfolgende
Erläuterung
beispielhafter Ausführungsformen
nicht dazu dient, die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung
zu beschränken,
die durch den Umfang der anliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente
festgelegt sind.
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In 1 ist
eine Lagerbaugruppe 10 gezeigt, die in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegen den Erfindung erstellt und an einer Welle 12 festgelegt
ist. 1 zeigt außerdem
einen kegelförmigen
bzw. verjüngten
Adapter 14, durch den sich die Welle 12 erstreckt,
und ein Lagerinnenringelement 16, das in dem verjüngten Adapter 14 aufgenommen
ist. Wie vorliegend erläutert, umfasst
die Lagerbaugruppe 10 ein Lagerinnenringelement 16 der
Lagerbaugruppe 10. Es wird bemerkt, dass die Lagerbaugruppe 10 von
beliebiger Art sein kann, die geeignet ist, eine Drehwelle zu tragen.
Weitere Einzelheiten der Lagerbaugruppe 10 (die auch mit
der Bezugsziffer 17 bezeichnet ist) werden nicht benötigt, um
den Fachmann auf diesem Gebiet der Technik in die Lage zu versetzen,
die beanspruchte Erfindung zu würdigen
und in die Praxis umzusetzen.
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2 zeigt
insbesondere eine Lagerunterbaugruppe 18 im Querschnitt
und vergrößert in
Bezug auf 1. Die Lagerunterbaugruppe 18 umfasst den
kegelförmigen
bzw. verjüngten
Adapter 14, den Innenring 16, eine Einstellmutter 20 und
ein Festlegungselement 22. Obwohl das Lagerinnenringelement 16 typischerweise
kommerziell als Teil der Lagerbaugruppe 17 bereitgestellt
wird, wird bemerkt, dass die Lagerunterbaugruppe 18, die
nachfolgend erläutert
ist, einen derartigen Lagerinnenringelement 16 enthält.
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Der
verjüngte
Adapter 14 legt außerdem
eine Kegelaußenseite
bzw. eine verjüngte
Außenseite 24 fest,
die sich zwischen einem ersten Ende 26 geringeren Durchmessers
und einem zweiten Ende 28 größeren Durchmessers erstreckt.
Wie in 2 gezeigt, legt ein Innenringelement 16 eine
verjüngte
Innenseite 30 fest, die allgemein komplementär zur verjüngten Außenseite 24 ist
und durchmessergrößere und
durchmesserkleinere Enden 34 und 32 aufweist.
Der Adapter 14 legt außerdem
einen radialen Schlitz 36 fest, der sich entlang seiner
gesamten axialen Länge
erstreckt, wie am besten aus 3 hervorgeht.
Der radiale Schlitz 36 erlaubt es, den Adapter 14 um
die Welle 12 zusammenzudrücken, wenn die verjüngte Außenseite 24 und
die verjüngte
Innenseite 30 axial gemeinsam bewegt werden. Hierdurch wird
ein zwangsweises Festklemmen der Lagerunterbaugruppe 18 an
der Welle 12 erreicht. Der verjüngte Adapter 14 umfasst
außerdem
einen Verlängerungsabschnitt 38,
der sich axial ausgehend vom durchmessergrößeren Ende 28 der
verjüngten
Außenseite 24 erstreckt.
In ähnlicher
Weise enthält
der Innenring 16 einen Verlängerungsabschnitt 40,
der sich axial ausgehend vom durchmessergrößeren Ende 42 der
verjüngten
Innenseite 30 erstreckt.
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Die
Mutter 20 umfasst einen ersten axialen Abschnitt 44,
der Innengewinde 46 zum Eingriff mit Außengewinden 48 festlegt,
die um den Verlängerungsabschnitt 38 festgelegt
sind. Wie nachfolgend näher
erläutert,
ist die Mutter 20 mit dem Innenring 16 über den
Verlängerungsabschnitt 38 derart
verbunden, dass eine axiale Bewegung der Mutter 20 eine entsprechende
axiale Bewegung des Innenrings 16 hervorruft. Gewinde 46 und 48 verbinden
die Mutter 20 jedoch mit dem Verlängerungsabschnitt 38 so, dass
eine freie Drehung der Mutter 20 um den Verlängerungsabschnitt 38 möglich ist
sowie eine entsprechende geringe relative Axialbewegung. Sobald die
Mutter 20 an dem Lagerinnenring 16 festgelegt ist,
verschiebt damit eine Drehung in einer Richtung der Mutter 20 den
Adapter 14 in den Lagerinnenring 16 hinein, um
die verjüngte
Außenseite 24 und
die verjüngte
Innenseite 30 zu veranlassen, in Eingriff bewegt zu werden.
Eine Drehung der Mutter 20 in der entgegengesetzten Richtung
führt zu
einem Ziehen des Adapters 14 aus dem Lagerinnenring 16 heraus, um
die verjüngte
Außenseite 24 und
die verjüngte
Innenseite 30 zu veranlassen, außer Eingriff bewegt zu werden.
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Aus 3 geht
eine bevorzugte Art und Weise hervor, durch die die Mutter 20 mit
dem Innenring 16 in geeigneter Weise in Verbindung gebracht
werden kann. Wie gezeigt, sind demnach mehrere Taschen 50 um
die Außenseite 52 des
Innenringverlängerungsabschnitts 40 festgelegt.
Eine Umfangsnut 54 ist um eine Innenseite 56 des
zweiten axialen Abschnitts 58 der Mutter 20 festgelegt.
Die Nut 54 weist bevorzugt einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt
auf und die Taschen 50 sind bevorzugt im Wesentlichen halbkugelförmig (d.
h. schalenförmig).
Die Taschen 54 und die Nuten 54 kommen im Einsatz
radial aufeinander zu weisend zu liegen.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung sind Festlegungselemente 22 vorgesehen,
um gemeinsam das Innenringelement 16 und die Mutter 20 axial festzulegen.
Wie gezeigt, umfassen demnach diese Festlegungselemente 22 bevorzugt
mehrere, im Wesentlichen kugelförmigen
Elemente, wie etwa Kugeln. Wie am besten aus 2 hervorgeht,
besitzen die Taschen 50 und die Nuten 54 einen
ausreichenden Radius und ausreichende Tiefe, damit die Elemente 22 vollständig in
ihnen aufnehmbar sind. Die Elemente 22 sind im Wesentlichen
gleichermaßen zwischen
den Taschen 50 und den Nuten 54 angeordnet, um
die Mutter 20 zu veranlassen, mit dem Innenring 16 axial
verriegelt bzw. versperrt zu werden.
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Wie
aus 3 hervorgeht, legt die Mutter 20 außerdem eine Öffnung 60 in
Verbindung mit einer Nut 54 fest, durch die die Elemente 22 einführbar sind.
Demnach erstreckt sich die Öffnung 60 bevorzugt
radial. Die Öffnung 60 kann
sich jedoch auch axial oder in einer anderen Richtung oder in einer Kombination
von Richtungen gegebenenfalls erstrecken. Die Öffnung 60 ist außerdem bevorzugt
zur Aufnahme einer Einstell schraube 62 mit einem Gewinde
versehen, obwohl andere Einrichtungen stattdessen verwendet werden
können,
die geeignet sind, einzuschnappen, zu gleiten oder stopfenartig
zu sitzen.
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Durch
Entfernen der Einstellschraube 62 können die Elemente 22 durch
die Öffnung 60 in
die Nut 54 eingesetzt werden. Wenn die Öffnung 60 nicht mit
einer Tasche 50 fluchtet, wenn ein Element 22 eingeführt wird,
bringt ein Drehen der Mutter 20 relativ zum Innenring 16 eine
Tasche 50 in Flucht mit der Öffnung 60, wodurch
das Element 22 in die Tasche 50 gelangen kann.
Eine weitere Relativdrehung veranlasst die Tasche 50, in
die das Element 22 eingesetzt ist, das Element 22 mitzunehmen.
Bei einer weiteren Relativdrehung kommt eine benachbarte Tasche 50 zur
Flucht mit der Öffnung 60 und
ermöglicht es,
dass ein weiteres Element 22 in die benachbarte Tasche 50 gelangt.
Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis sämtliche Taschen 50 mit
Elementen 22 bestückt sind,
wobei zu diesem Zeitpunkt der Innenring 16 axial, jedoch
nicht drehmäßig mit
der Mutter 20 verriegelt ist. Die Einstellschraube 62 kann
ersetzt bzw. ausgetauscht werden, um zu verhindern, dass die Elemente 22 aus
der Nut 54 und den Taschen 54 herausfallen. Eine
entgegengesetzte Drehung der Mutter 20 und des Innenrings 16 führt dazu,
dass der verjüngte
Adapter 14 axial in den Innenring 16 auf Grund einer
Wechselwirkung der Gewinde 46 und 48 getrieben
wird. Eine derartige axiale Bewegung führt gegebenenfalls zu einer
drehmäßigen Verriegelung
des Innenrings 16 und des verjüngten Adapters 14 auf Grund
eines Reibungseingriffs der verjüngten
Flächen 24 und 30.
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Wie
vorstehend erläutert,
kann es vorgesehen sein, dass die Mutter 20 und die Festlegungselemente 22 einen
Einstellmutterbausatz umfassen, der getrennt gehandelt werden kann
zur Verwendung mit verschiedenen Lagerbaugruppen, wie etwa der Baugruppe 17.
Der Bausatz kann auch gegebenenfalls den verjüngten Adapter 14 sowie
die Einstellschraube 62 enthalten.
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4A und 4B zeigen
ein Verfahren zum Zwangsverriegeln der Lagerunterbaugruppe 18. Demnach
werden die Elemente 22 sequenziell in die Taschen 50 eingeführt. 4A zeigt
das Einführen eines
ersten Elements 22 in eine erste Tasche 50 und 4B zeigt
eine Relativdrehung der Einstellmutter 20 in methodischer
Weise, um die Öffnung 60 mit
der benachbarten Tasche 50 zur Aufnahme eines zweiten Elements 22 auszurichten
bzw. zur Flucht zu bringen. Um die Lagerunterbaugruppe 18 zu
zerlegen, werden umgekehrt ablaufende Schritte genutzt.
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5A zeigt
einen alternativen Innenring 116. In diesem Fall sind die
Taschen 50 durch eine Außennut 150 zur Aufnahme
von Festlegungselement 122 ersetzt. Die Außennut 150 erstreckt
sich umfangsmäßig über den
Innenring 116 und sie besitzt im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. Eine
große
Anzahl von Elementen 122 sind bevorzugt so vorgesehen,
dass sie im Wesentlichen die Innenringnut 150 füllen.
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Das
Verfahren zum Einführen
der Elemente 122 ist im Wesentlichen dasselbe wie das vorstehend erläuterte Verfahren. 5B zeigt
ein methodisches Drehen der Einstellmutter 120 zum Ausrichten
der Einstellmutteröffnung 160 über einer Öffnung der
Nut 150 zur sequenziellen Aufnahme von mehreren Elementen 122.
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Während bevorzugte
Ausführungsformen der
Erfindung erläutert
und gezeigt worden sind, erschließen sich dem Fachmann auf diesem
Gebiet der Technik Modifikationen und Abwandlungen, ohne vom Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.
Beispielsweise müssen
die Festlegungselemente nicht notwendigerweise kugelförmig (Kugeln)
sein. Andere Arten von Festlegungselementen, wie etwa zylindrische
Walzen, können
ebenfalls verwendet werden. Der Ort und der Pfad für die Öffnung zum Einführen der
Festlegungselemente kann ebenfalls von dem dargestellten abweichen
durch erneutes Konfigurieren der Einstellmutter bzw. des Lagerinnenrings.
Außerdem
wird bemerkt, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen
insgesamt oder teilweise austauschbar sind. Dem Fachmann auf dem
Gebiet der Technik erschließt
sich, dass die vorstehende Erläuterung
lediglich beispielhaft erfolgt ist und nicht zur Beschränkung der
Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen näher erläutert ist.