WO2011110457A1

WO2011110457A1 - Ringförmiges, axiales sicherungselement

Info

Publication number: WO2011110457A1
Application number: PCT/EP2011/053083
Authority: WO
Inventors: Peter Pohla; Klaus Zimmermann
Original assignee: Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-09-15
Also published as: DE102010010638A1

Abstract

Ringförmiges, axiales Sicherungselement (1, 1') zum axialen Sichern eines Bauteils (11) auf einer Welle (6) oder in einer Bohrung mit mindestens einer konischen Flanke (2), das in eine Ringnut (8) in der Welle (6) oder der Bohrung mit mindestens einer konischen Nutfläche (9) einsetzbar ist, wobei das Sicherungselement (1, 1') wenigstens an einem Bereich (3) seines Umfangs quergeteilt ist und sich in diesem Bereich (3) mit einer Schraubenanordnung (5) in der Ringnut (8) radial spreizen oder zusammenziehen und dadurch in Richtung des zu sichernden Bauteils (11) axial verschieben lässt, sowie Verwendung von einem oder zwei axial beabstandeten Sicherungselementen zum axialen Sichern und/oder Positionieren mit Formschluss von Ringen oder Naben auf Wellen mit großen Durchmessern über 1000 mm.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Ringförmiges, axiales Sicherungselement Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein ringförmiges, axiales Sicherungselement zum axia- len Sichern eines Bauteils auf einer Welle oder in einer Bohrung mit mindestens einer konischen Flanke, das in eine Ringnut in der Welle oder der Bohrung mit mindestens einer konischen Nutflanke einsetzbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Derartige ringförmige, axiale Sicherungselemente, insbesondere ein solcher Sicherungsring, sind in der DE 10 2005 042 346 A 1 beschrieben. Es handelt sich hierbei um radial federnde Ringe, die sich elastisch radial spreizen oder verkleinern lassen, um sie in eine Nut einzusetzen, in die sie dann ein- schnappen und ein Bauteil axial sichern. Derartige Sicherungselemente dienen zum Ausgleich von axialen Toleranzen und weisen die schon erwähnte konische Flanke auf, die an einer entsprechenden konischen Nutflanke der Ringnut anliegt. Da die bekannten Sicherungsringe mit einer oder zwei konischen Flanken nur durch Federwirkung in der Nut gehalten werden, ist es erforderlich, dass der Schragungswinkel α der konischen Ringflanke und der Nutflanke höchstens 15° betragen darf, um selbsthemmend zu sein. Derartige Keilringe mit einer größeren radialen Bauhöhe für Wellen oder Bohrungen mit Durchmessern bis zu 150 mm erfordern radiale Aussparungen auf ihrem Umfang, um ein Überdehnen des Keilrings bei der Montage zu ver- meiden.

Für Wellen oder Bohrungen mit einem Durchmesser größer als 150 mm sind diese bekannten Keilringe nicht geeignet, so dass die axiale Sicherung von Bauteilen auf Wellen oder in Bohrungen mit größeren Durchmessern als 150 mm mittels Wellenmuttern bzw. Nutmuttern erfolgen muss, wenn eine formschlüssige Sicherung notwendig ist. Insbesondere bei Durchmessern größer als 1 120 mm, wie sie bei Wellen in Windkraftanlagen vorkommen, sind Sonderprodukte nötig, da so große Wellenmuttern und Nutmuttern nicht genormt sind. Die dazu gehörigen Wellengewinde sind teuer, kompliziert herzustellen und schlecht zu prüfen. Zwar lassen sich Press- und Schrumpfverbände auch für derartig große Durchmesser herstellen, jedoch bieten diese nur eine kraftschlüssige Verbindung.

Aufgabe der Erfindung

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein ringförmiges, axiales Sicherungselement in der Art eines Keilrings vorzuschlagen, das einfach herzustellen ist, eine formschlüssige Verbindung auch bei Wellen oder Bohrungen großen Durchmessers gewährleistet und dabei den Ausgleich axialer Toleranzen zu erreichen gestattet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem ringförmigen, axialen Siche- rungselement zum axialen Sichern eines Bauteils auf einer Welle oder in einer Bohrung darin, dass das Sicherungselement wenigstens an einer Stelle seines Umfangs quergeteilt ist und sich in diesem Bereich mittels einer Schraubenanordnung in der Ringnut einer Welle oder einer Bohrung radial spreizen oder zusammenziehen und dadurch in Richtung des zu sichernden Bauteils axial verschieben lässt.

Dadurch, dass das Sicherungselement mittels einer Schraubenanordnung radial spreizbar oder zusammenziehbar ist, ist eine formschlüssige Verbindung des Sicherungselements mit der Welle oder der Bohrung gegeben, die besonders für Wellen oder Bohrungen mit großem Durchmesser, beispielsweise größer als 1 120 mm, geeignet ist.

Durch das radiale Verspannen des erfindungsgemäßen Sicherungselements mittels einer Schraubenanordnung wird eine axiale Verschiebung des Sicherungselements entlang seiner konischen Flanke und der entsprechenden Nutflanke der Ringnut bewirkt, wodurch das Bauteil auf der Welle oder in einer Bohrung axial durch Formschluss gespannt wird und axiale Toleranzen ausgeglichen werden.

Vorzugsweise ist das Sicherungselement an zwei Bereichen seines Um- fangs, diametral gegenüberliegend quergeteilt ausgebildet, wobei entweder je eine Schraubenordnung in den beiden quer geteilten Bereichen des Sicherungselements oder in dem einen quer geteilten Bereich eine Gelenkverbindung und in dem diametral gegenüberliegenden Bereich die Schraubenanordnung vorgesehen sein können. Für die Montage in einer Ringnut in einer Welle kann sich das Sicherungselement durch wenigstens eine Zugschraube zusammenziehen lassen, während für die Montage in einer Ringnut in einer Bohrung das Spreizen durch wenigstens eine Druckschraube erfolgen kann. Die eingangs erwähnte Aufgabe wird des Weiteren durch die Verwendung des vorstehend definierten Sicherungselements zum axialen Sichern mit Formschluss von Ringen oder Naben auf Wellen mit großem Durchmessern über 1 .000 mm und auch durch die Verwendung von zwei axial beabstande- ten Sicherungselementen zum axialen Sichern und Positionieren eines da- zwischen angeordneten Bauteils gelöst.

Wird nur ein Sicherungselement verwendet, so muss die Welle oder die Bohrung einen radialen Absatz aufweisen, gegen den sich das zu sichernde Bauteil mittels des Sicherungselements verspannen lässt. In diesem Fall ist nur ein Ausgleich von axialen Toleranzen des Bauteils möglich. Wird das Bauteil auf der Welle oder in der Bohrung durch zwei axial beabstandete Sicherungselemente fixiert, so ist kein Bund oder Absatz an der Welle oder in der Bohrung erforderlich und das Bauteil lässt sich mit Bezug auf die Welle oder Bohrung axial positionieren, indem die axial beabstandeten Sicherungselemente unterschiedlich tief in die entsprechen- den Nuten hineingezogen oder in sie gespreizt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sicherungselement an drei oder mehr Bereichen seines Umfangs quergeteilt ist. Das Sicherungselement kann insbesondere aus mehreren Segmenten be- stehen. Somit ist das Sicherungselement insbesondere bei einem großen Durchmesser desselbigen einfach und kostengünstig herzustellen und einfach zu transportieren. Die einzelnen Segmente können dabei im Wesentlichen identisch aufgebaut sein: z.B. können die Segmente eine gleiche umfängliche Erstreckung aufweisen oder gar komplett identisch ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die drei oder mehr Bereiche umfänglich im Wesentlichen äquidistant angeordnet sind. Die Verbindung der mehreren Segmente kann auf die gleiche Weise erfolgen, wie bereits zuvor mit Bezug auf ein Sicherungselement beschrieben wurde, welches an nur einem oder zwei Bereichen quergeteilt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht eines auf einer Welle mittels eines erfindungsgemäßen Sicherungselements fixierten Bauteils, Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht eines auf einer Welle durch zwei axial beabstandete Scherungselemente fixierten und axial positionierten Bauteils,

Fig. 3 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt eines quer geteilten, erfindungsgemäßen Sicherungsrings mit zwei diametral gegenüberliegenden Schraubenanordnungen, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt eines quer geteilten, erfindungsgemäßen Sicherungselements mit einer Schraubenanordnung und einer diametral gegenüberliegenden Gelenkverbindung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Gemäß Fig. 1 ist ein ringförmiges Bauteil 1 1 , beispielsweise ein Wälzlagerinnenring oder eine Nabe eines Rades, auf einer Welle 6 axial zu sichern. Zu diesem Zweck weist die Welle 6 einen Bund oder Absatz 7 auf, gegen den das Bauteil 1 1 mit seiner einen senkrechten Seitenfläche 12' axial ge- spannt wird. Dies geschieht mittels des Sicherungselements 1 , das einer senkrechten Seitenfläche 12 des Bauteils 1 1 zugewandt eine entsprechende, senkrechte Flanke 4 aufweist, während die entgegengesetzte Flanke 2 des Sicherungselements 1 konisch ausgebildet ist. Das Sicherungselement 1 ist in eine Nut 8 in der Welle 6 eingesetzt und legt sich mit seiner konischen Flanke 2 an eine entsprechende konische Nutflanke 9 der Nut 8 an. Die senkrechte Seitenfläche 12 des Bauteils 1 1 , die dem Sicherungselement 1 zugewandt ist, ragt axial geringfügig in den Bereich der Nut 8 hinein, so dass zwischen dem Sicherungselement 1 und der Nut 8 axial ein Ringspalt 10 verbleibt. Dadurch ist es möglich, das Sicherungsele- ment 1 in die Nut 8 hineinzuziehen, wodurch das Sicherungselement 1 aufgrund seiner konischen Flanke 2, die an der konischen Nutflanke 9 anliegt, axial verschoben wird, und das Bauteil 1 1 formschlüssig verspannt. Im verspannten Zustand hat das Sicherungselement 1 vorzugsweise noch einen radialen Abstand zu dem Boden der Nut 8.

Das radiale Verspannen kann gemäß Fig. 3 dadurch erfolgen, dass das Sicherungselement 1 quergeteilt ausgebildet ist, und zwischen den beiden Hälften des Sicherungselements 1 eine Teilfuge 3 vorgesehen ist. Zwischen den beiden Hälften des Sicherungselements 1 sind zwei Schraubenanordnungen 5 in Form von Zugschrauben angeordnet, die ein radiales Verspannen der Hälften des Sicherungselements 1 beim Anziehen der Schraubenanordnung 5 bewirken. Abweichend von Fig. 3 kann das Sicherungselement 1 zur Reduzierung der Herstellkosten auch aus zwei baulich identi- sehen Hälften bestehen, wobei die beiden Schrauben 5 in entgegengesetzte Richtungen und axial versetzt in die jeweils gegenüberliegende Hälfte eingeschraubt werden.

Gemäß Fig. 2 sind zwei axial beabstandete Sicherungselemente 1 , V bei- derseits des zu sichernden Bauteils 1 1 vorgesehen, die in entsprechende Nuten 8 in der Welle 6 in der gleichen Weise einsetzbar sind, wie dies zu den Figuren 1 und 3 beschrieben wurde. Durch unterschiedliches radiales Verspannen der axial beabstandeten Sicherungselemente 1 , V lässt sich das Bauteil 1 1 hinsichtlich der Welle 6 axial sichern und positionieren, wo- durch verbesserte Möglichkeiten des Ausgleichs von Toleranzen gegeben sind.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherungselements 1 ist in Fig. 4 dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass die Hälften des quer geteilten Sicherungselements 1 einerseits mittels einer Gelenkverbindung 13 miteinander verbunden sind und sich andererseits durch nur eine Schraubenanordnung 5 radial gegeneinander verspannen lassen. Werden die Figuren 1 und 2 um 180° gedreht betrachtet, entspricht dies der Anordnung eines ringförmigen Bauteils 1 1 in einer Bohrung eines Bauteils 6, wobei in diesem Fall die Sicherungselemente 1 durch Druckschrauben ge- spreizt werden, um das Bauteil 1 1 , das beispielsweise ein Außenring eines Wälzlagers sein kann, axial zu verspannen und zu positionieren.

Bezugszeichenliste

1 Sicherungselement

1 ' Sicherungselement

2 Konische Flanke des Sicherungselennents 1

3 Quergeteilter Bereich, Teilfuge

4 Senkrechte Flanke des Sicherungselennents 1 4' Senkrechte Flanke des Sicherungselennents 1 '

5 Schraubenanordnung, Zugschraube

6 Welle

7 Absatz, Bund an der Welle 6

8 Nut in der Welle 6

9 Konische Nutflanke an der Nut 8

10 Ringspalt

1 1 Bauteil, Wälzlagerinnenring

12 Senkrechte Seitenfläche des Bauteils 1 1 12' Senkrechte Seitenfläche des Bauteils 1 1

13 Gelenkverbindung

Claims

Patentansprüche

Ringförmiges, axiales Sicherungselement (1 , 1 ') zum axialen Sichern eines Bauteils (1 1 ) auf einer Welle (6) oder in einer Bohrung mit mindestens einer konischen Flanke (2), das in eine Ringnut (8) in der Welle (6) oder der Bohrung mit mindestens einer konischen Nutfläche (9) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1 , 1 ') wenigstens an einem Bereich (3) seines Um- fangs quergeteilt ist und sich in diesem Bereich (3) mit einer Schraubenanordnung (5) in der Ringnut (8) radial spreizen oder zusammenziehen und dadurch in Richtung des zu sichernden Bauteils (1 1 ) axial verschieben lässt.

Sicherungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1 , 1 ') an zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen (3) seines Umfangs quergeteilt ist.

Sicherungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Schraubenanordnung (5) in jedem der beiden quer geteilten Bereiche (3) des Sicherungselements (1 , 1 ') vorgesehen ist.

Sicherungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen quer geteilten Bereich (3) eine Gelenkverbindung (13) und in dem diametral gegenüberliegenden Bereiche (3) die Schraubenanordnungen (5) vorgesehen sind.

Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Sicherungselement (1 , 1 ') in der Ringnut (8) in der Welle (6) durch wenigstens eine Zugschraube (5) zusammenziehen lässt.

Sicherungselennent nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Sicherungselement (1 , 1 ') in der wenigstens einen Ringnut in der Bohrung durch wenigstens eine Druckschraube spreizen lässt.

Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1 , 1 ') an drei oder mehr Bereichen (3) seines Umfangs quergeteilt ist.

Sicherungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die drei oder mehr Bereiche (3) umfänglich im Wesentlichen ä- quidistant angeordnet sind.

Verwendung des Sicherungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum axialen Sichern mit Formschluss von Ringen (1 1 ) oder Naben auf Wellen (6) mit großen Durchmessern über 1000 mm.

10. Verwendung von zwei axial beabstandeten Sicherungselementen (1 , 1 ') nach Anspruch 9 zum axialen Sichern und Positionieren eines dazwischen angeordneten Bauteils (1 1 ).