DE10252432B4

DE10252432B4 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE10252432B4
Application number: DE10252432.7A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Pflug Rainer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: DE10252432A1

Abstract

Spannvorrichtung zum Vorspannen des Zugmittels (2) eines Zugmitteltriebs, umfassend: – einen hohlzylindrischen Tragkörper (6, 36) mit einer zentrischen Längsbohrung (7, 37) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (8), mit der die Spannvorrichtung (1, 31) an einem Maschinenteil (4) lösbar befestigt ist, – eine drehgesicherte Schildplatte (3, 33), die an dem Maschinenteil (4) abgestützt und mit dem Tragkörper (6, 36) verbunden ist, – einen Betriebsexzenter (9, 39), der den Tragkörper (6, 36) umschließt, wobei der Betriebsexzenter (9, 39) und der Tragkörper (6, 36) über ein Drehlager relativ zueinander verdrehbar sind, – ein Wälzlager (13, 43), das auf einer Mantelfläche (12, 42) des Betriebsexzenters (9, 39) angeordnet und von einer am Zugmittel (2) geführten Laufrolle (14, 44) umschlossen ist, – einen Winkelring (18, 48), der mit einem scheibenartigen und an dem Tragkörper (6, 36) zentrierten Abschnitt (19, 49) flächig an der Schildplatte (3, 33) anliegt, – eine Torsionsfeder (15, 45) zur kraftschlüssigen Abstützung der Laufrolle (14, 44) am Zugmittel (2), wobei die Torsionsfeder (15, 45) mit ihrem ersten Federende (16) am Betriebsexzenter (9, 39) und mit ihrem zweiten Federende (17) über den Winkelring (18, 48) an der Schildplatte (3, 33) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelring (18, 48) einen zylindrischen Ansatz (21, 51) hat, der von Federwindungen der Torsionsfeder (15, 45) umschlossen ist und mit einem radialen, zu einer Längsachse (64) der Spannvorrichtung (1, 31) rotationssymmetrischen Absatz (22, 52) des Betriebsexzenters (9, 39) eine Spaltdichtung (24, 54) bildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung, mit der ein Zugmittel eines Zugmitteltriebs vorgespannt werden kann. Die Spannvorrichtung umfasst eine an einem Maschinenteil abgestützte, drehgesicherte Schildplatte, die mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten Tragkörper verbunden ist. Die zentrische Bohrung des Tragkörpers ist zur Aufnahme einer Befestigungsschraube bestimmt, die mittelbar oder unmittelbar in die Bohrung eingesetzt ist und mit der die Spannvorrichtung an dem Maschinenteil lösbar befestigt ist. Außenseitig ist der Tragkörper von einem Betriebsexzenter umschlossen, der über ein Drehlager relativ zu dem Tragkörper verdrehbar ist. Ein auf der Mantelfläche des Betriebsexzenters angeordnetes Wälzlager ist außenseitig von einer unmittelbar an dem Zugmittel geführten Laufrolle umschlossen. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen Abstützung der Laufrolle an dem Zugmittel dient eine Torsionsfeder, welche zwischen der Schildplatte und dem Betriebsexzenter eingesetzt ist. Ein Winkelring liegt mit einem scheibenartigen und an dem Tragkörper zentrierten Abschnitt flächig an der Schildplatte an.
Hintergrund der Erfindung
Die EP 0 709 595 A1 zeigt gemäß 2 eine Spannvorrichtung. Zur kraftschlüssigen Abstützung der Laufrolle an dem Zugmittel sind zwischen der Schildplatte und dem Betriebsexzenter zwei koaxial zueinander angeordnete Torsionsfedern eingesetzt. Dabei ist die äußere Torsionsfeder über einen Winkelring an der Schildplatte abgestützt, der zur Zentrierung in eine axiale Nut der Schildplatte eingesetzt ist. Die Ausbildung des Winkelrings sieht weiterhin vor, dass dessen zylindrischer Ansatz die Torsionsfeder außenseitig umschließt.
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung mit einem am Tragkörper zentrierten Winkelring ist aus der EP 0 849 499 A1 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen bauraumoptimierten Winkelring zu schaffen, der gleichzeitig die Herstellung der Spannvorrichtung vereinfacht und damit einen Kostenvorteil bietet.
Diese Aufgabe wird mit einer Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Winkelring stützt sich mit einem scheibenartigen Abschnitt flächig an der Schildplatte ab. Dabei ist der scheibenartige Abschnitt auf der Mantelfläche des Tragkörpers zentriert. Diese Maßnahme erfordert keinerlei Anpassung auf die Gestaltung der Schildplatte bzw. des Tragkörpers. Ein zylindrischer Ansatz, eine Nabe, der bzw. die mit dem scheibenartigen Abschnitt gemeinsam den Winkelring bildet, ist im eingebauten Zustand so angeordnet, dass dieser von Federwindungen der Torsionsfeder umschlossen ist. Weiterhin greift der zylindrische Ansatz in einen radial abgesetzten rotationssymmetrisch zu einer Längsachse der Spannvorrichtung verlaufenden Absatz des Betriebsexzenters ein. Die zentrierte Anordnung des Winkelrings ermöglicht, dass dieser gemeinsam mit dem Betriebsexzenter eine eng dimensionierte Spaltdichtung bildet, die wirksam einen nachteiligen Eintritt von Verunreinigungen in das Drehlager der Spannvorrichtung unterbindet, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Spannvorrichtung auswirkt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Winkelrings, insbesondere die Anordnung des zylindrischen Ansatzes, beeinflusst vorteilhaft nicht den radialen Bauraum der Spannvorrichtung im Bereich der Torsionsfeder. Der Winkelring gemäß der Erfindung kann weiterhin ohne eine erforderliche Nacharbeit der Schildplatte und des Tragkörpers kombiniert werden, ist außerdem leicht montierbar und beinhaltet einen Kostenvorteil.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Winkelrings verbessernd, ist dieser drehfest mit der Schildplatte verbunden, wozu sich insbesondere eine formschlüssige Verbindung dieser Bauteile eignet. Beispielsweise kann dazu lokal ein Zahnprofil zwischen der Schildplatte und dem scheibenartigen Abschnitt des Winkelrings vorgesehen werden. Alternativ dazu eignet sich ein Führungsansatz, der an einem dieser Bauteile einstückig verbunden ist und im eingebauten Zustand in eine Aussparung des zugehörigen weiteren Bauteils formschlüssig eingreift.
Alternativ zu einer formschlüssigen Verbindung schließt die Erfindung weiterhin eine entsprechende Oberflächenstruktur im Bereich einer Kontaktzone zwischen der Schildplatte und dem scheibenartigen Abschnitt des Winkelrings vor. Diese ist vorteilhaft so gestaltet, dass diese im eingebauten Zustand, bei dem die Torsionsfeder den Winkelring gegen die Schildplatte presst, eine ausreichende Verdrehsicherung bildet. Eine drehgesicherte Einbaulage des Winkelrings kann weiterhin mittels einer Verklebung in der Kontaktzone zwischen dem scheibenartigen Abschnitt des Winkelrings und der Schildplatte erzielt werden.
Es ist zweckmäßig, zur Erzielung einer optimalen Abstützung des Federendes an dem Winkelring den scheibenartigen Abschnitt mit einem axialen Vorsprung zu versehen, wobei die stirnseitige Abstützfläche in einer Schraubenlinienform verläuft, die der Federwindung der Torsionsfeder entspricht. Diese Maßnahme bewirkt eine großflächige Abstützung der Torsionsfeder an dem Winkelring.
Eine lagefixierte, drehgesicherte Abstützung der Torsionsfeder an dem Winkelring ist vorteilhaft mittels eines axial vorspringenden Führungsansatzes erzielbar, an dem sich das Federende abstützt. Alternativ schließt die Erfindung ebenfalls eine Lagefixierung eines Federendes der Torsionsfeder ein, bei der ein radial nach außen abgewinkelter Schenkel des Federendes mit einer Nut oder einem Vorsprung der Schildplatte zusammenwirkt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Spaltdichtung zwischen dem zylindrischen Ansatz bzw. der Nabe des Winkelrings und dem Betriebsexzenter sieht vor, dass die Nabe mit dem gestuften Absatz des Betriebsexzenters eine labyrinthartige Spaltdichtung bildet. Der radiale Absatz des Betriebsexzenters ist dabei so gestaltet, dass der zylindrische Ansatz bündig, d. h. innerhalb der Außenkontur des zylindrisch zum Tragkörper verlaufenden Abschnitts des Betriebsexzenters eingepasst ist. Dieser konstruktive Aufbau verbessert die Abdichtqualität ohne Einbeziehung einer separaten Dichtung, bei der beispielsweise eine Dichtlippe vorgesehen ist. Der erfindungsgemäße Aufbau der Spannvorrichtung ermöglicht ein Spaltmaß von 0,5 mm im Bereich der Spaltdichtung, was sich vorteilhaft auf die Abdichtqualität des Drehlagers auswirkt.
Die Erfindung schließt weiterhin eine Drehbegrenzung des Betriebsexzenters ein, die beispielsweise die Einstellung der Spannvorrichtung bei der Montage vereinfacht. Dazu ist vorteilhaft der zylindrische Ansatz des Winkelrings oder der Betriebsexzenter im Bereich der Spaltdichtung mit zumindest einem axial vorstehenden Mitnehmer versehen, der formschlüssig in eine Aussparung des zugehörigen weiteren Bauteils, d. h. des zylindrischen Einsatzes oder des Betriebsexzenters eingreift. Die Aussparung erstreckt sich dabei über einen Winkel, der größer oder gleich einem maximalen Verdrehwinkel des Betriebsexzenters ist, der sich im Betriebszustand einstellt. Damit ist sichergestellt, dass im eingebauten Zustand der Spannvorrichtung die Drehbegrenzung die Funktion des Betriebsexzenters nicht beeinflusst.
Eine zweckmäßige weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Torsionsfeder zumindest partiell an dem zylindrischen Ansatz des Winkelrings geführt ist. Dazu ist dieser beispielsweise mit auf der Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes axial verlaufenden Rippen versehen.
Der Winkelring gemäß der Erfindung ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Damit ist dieses Bauteil nahezu gewichtsneutral in die Spannvorrichtung integrierbar. Weiterhin vermeidet ein Kunststoff-Winkelring eine Geräuschentwicklung, die beispielsweise bei Eigenschwingungen von Federwindungen der Torsionsfeder entstehen kann und die bei Berührung mit dem zylindrischen Ansatz des Winkelrings gedämpft bzw. eliminiert wird. Außerdem vermeidet diese Maßnahme eine Reibkorrosion an den sich berührenden Flächen.
Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den erfindungsgemäßen Winkelring mit einer Doppelexzenter-Spannvorrichtung zu kombinieren. Dazu ist in die zentrische Bohrung des Tragkörpers ein Einstellexzenter eingesetzt, dessen zur Aufnahme der Befestigungsschraube bestimmte Längsbohrung versetzt zur Symmetrieachse des Tragkörpers verläuft.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Spannvorrichtung, in der ein erfindungsgemäßer Winkelring integriert ist;
2 in einem vergrößerten Maßstab Details des in 1 abgebildeten Winkelrings;
3 eine als Doppelexzenter gestaltete Spannvorrichtung, versehen mit einem erfindungsgemäßen Winkelring.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine Spannvorrichtung 1 mit ihren wesentlichen Bestandteilen gezeigt. Die Spannvorrichtung 1 dient zur Erzielung einer Vorspannung eines Zugmittels 2 von einem nicht abgebildeten Zugmitteltrieb. Die Spannvorrichtung 1 ist über eine Schildplatte 3 axial an einem Maschinenteil 4 abgestützt. In einer Bohrung 5 der Schildplatte 3 ist ein Tragkörper 6 zentriert, in dessen Längsbohrung 7 eine Befestigungsschraube 8 eingesetzt ist. Die Befestigungsschraube 8 ist in dem Maschinenteil 4 lösbar eingeschraubt und über eine Scheibe 30 stirnseitig an dem Tragkörper 6 abgestützt. Der Tragkörper 6 ist umschlossen von einem Betriebsexzenter 9, der im eingebauten Zustand relativ zum Tragkörper 6 verdrehbar ist. Dazu ist in einem Ringspalt 10, der innen radial von dem Tragkörper 6 und außen von der Innenwandung des Betriebsexzenters 9 begrenzt ist, eine Gleitlagerbuchse 11 eingesetzt, zur Bildung eines Drehlagers. Auf einem gestuften Abschnitt einer Mantelfläche 12 des Betriebsexzenters 9 ist ein Wälzlager 13 angeordnet, das außenseitig von einer aus Kunststoff hergestellten Laufrolle 14 umschlossen ist, mit der die Spannvorrichtung 1 an dem Zugmittel 2 abgestützt ist. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen Abstützung der Laufrolle 14 am Zugmittel 2 dient eine Torsionsfeder 15, deren erstes Federende 16 in einem topfförmigen Abschnitt des Betriebsexzenters 9 und deren zweites Federende 17 an einem Winkelring 18 abgestützt ist.
Der Winkelring 18 ist mit einem scheibenartigen Abschnitt 19, der eine Kontaktfläche 20 bildet, stirnseitig an der Schildplatte 3 abgestützt und einstückig mit einem axial ausgerichteten, zylindrischen Ansatz 21 versehen, der einen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse der Spannvorrichtung 1 verlaufenden Absatz 22 des Betriebsexzenters 9 umschließt.
Der Winkelring 18 ist auf einer Mantelfläche 23 des Tragkörpers 6 zentriert. Diese Maßnahme ermöglicht, dass der zylindrische Ansatz 21 des Winkelrings 18 den Absatz 22 des Betriebsexzenters 9 mit einem geringen Radialspiel umschließt und dabei eine labyrinthartig verlaufende Spaltdichtung 24 bildet. Der zylindrische Ansatz 21 des Winkelrings 18 ist weiterhin mit mehreren umfangsverteilt angeordneten, radial nach außen gerichteten Stegen 25 versehen, an denen Federwindungen der Torsionsfeder 15 geführt sind. Zur Erzielung einer lagefixierten Einbaulage des Winkelrings 18 ist die Schildplatte 3 mit einem axial vorstehenden Führungsansatz 26 versehen, der formschlüssig in eine Aussparung 27 des scheibenartigen Abschnitts 19 des Winkelrings 18 eingreift. Ein weiterer Führungsansatz 28 des scheibenartigen Abschnitts 19 des Winkelrings 18 dient zur Lagefixierung des Federendes 17 der Torsionsfeder 15.
Die 2 verdeutlicht weitere Details des Winkelrings 18, der mit einem geringen Radialspiel auf der Mantelfläche 23 des Tragkörpers 6 über den scheibenartigen Abschnitt 19 zentriert ist. Der zylindrische Ansatz 21 des Winkelrings 18 bildet gemeinsam mit dem Absatz 22 des Betriebsexzenters 9 eine labyrinthartig gestaltete Spaltdichtung 24. Das sich einstellende Spaltmaß 29, das auch als ein Radialspiel zwischen den Bauteilen Winkelring 18 und Betriebsexzenter 9 im Bereich des zylindrischen Ansatzes 21 bezeichnet werden kann, beträgt ≦ 0,5 mm.
Die 3 zeigt die Spannvorrichtung 31, die abweichend zu der Spannvorrichtung 1 gemäß 1 als eine Doppelexzenter-Spannvorrichtung ausgeführt ist. Die Spannvorrichtung 31 stützt sich über eine Stirnfläche 32 des Tragkörpers 36 an einem in 3 nicht abgebildeten Maschinenteil ab. Der Tragkörper 36 ist von dem Betriebsexzenter 39 umschlossen, wobei in dem Ringspalt 40 zur Bildung eines Drehlagers die Gleitlagerbuchse 41 eingesetzt ist. Das auf einer Mantelfläche 42 des Betriebsexzenters 39 zentrierte Wälzlager 43 ist von der Laufrolle 44 umschlossen. Zur kraftschlüssigen Abstützung der Laufrolle 44 an einem in 3 nicht abgebildeten Zugmittel dient die Torsionsfeder 45, die zwischen dem Betriebsexzenter 39 und dem Winkelring 48 axial abgestützt ist. Über den scheibenartigen Abschnitt 49 ist der Winkelring 48 auf der Mantelfläche 53 des Tragkörpers 36 zentriert. Axial stützt sich der scheibenartige Abschnitt 49 über die Kontaktfläche 50 stirnseitig an der Schildplatte 33 ab. Der zylindrische Ansatz 51 des Winkelrings 48 bildet gemeinsam mit dem Absatz 52 des Betriebsexzenters 39 die Spaltdichtung 54. Zur Erzielung einer vergrößerten axialen Abstützfläche des Federendes der Torsionsfeder 45 ist der Winkelring 48 im Bereich des scheibenartigen Abschnitts 49 mit einem axialen Vorsprung 58 versehen, der dem Verlauf der Schraubenlinienform der Torsionsfeder 45 entspricht. Dem axialen Vorsprung 58 ist weiterhin ein Endanschlag für das Federende der Torsionsfeder 45 zugeordnet.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Abstützung des Federendes zeigt die 3 ein Federende, das einen radial nach außen abgewinkelten Schenkel 60 aufweist, der zur Erzielung einer drehfixierten Abstützung der Torsionsfeder 45 mit einem Anschlag der Schildplatte 33 zusammenwirkt. Der Winkelring 48, der beispielsweise mittels des in 1 abgebildeten Führungsansatzes 26 in Verbindung mit der Aussparung 27 gegenüber der Schildplatte 33 verdrehgesichert ist, kann weiterhin mit einem Mitnehmer 56 versehen werden, der eine axiale Verlängerung des zylindrischen Ansatzes 51 darstellt. Gemeinsam mit einer stirnseitig im Betriebsexzenter 39 eingebrachten Aussparung 57 kann damit eine Drehbegrenzung 55 des Betriebsexzenters 39 realisiert werden. Dazu erstreckt sich die Aussparung 57 über einen Winkel, der den maximalen Verstellbereich des Betriebsexzenters 39 im Betriebszustand übertrifft. Die Drehbegrenzung 55 vereinfacht beispielsweise die Einstellung der Spannvorrichtung 31 bei der Montage.
In die Längsbohrung 37 des Tragkörpers 36 ist ein Einstellexzenter 61 eingepasst, dessen Längsbohrung 62 axial versetzt zur Längsachse 64 des Tragkörpers 36 verläuft. Die Längsbohrung 62 dient zur Aufnahme einer in 3 nicht abgebildeten Befestigungsschraube.
Bezugszeichenliste

1: Spannvorrichtung
2: Zugmittel
3: Schildplatte
4: Maschinenteil
5: Bohrung
6: Tragkörper
7: Längsbohrung
8: Befestigungsschraube
9: Betriebsexzenter
10: Ringspalt
11: Gleitlagerbuchse
12: Mantelfläche
13: Wälzlager
14: Laufrolle
15: Torsionsfeder
16: Federende
17: Federende
18: Winkelring
19: Abschnitt (scheibenartig)
20: Kontaktfläche
21: Ansatz (zylindrisch)
22: Absatz (Betriebsexzenter)
23: Mantelfläche
24: Spaltdichtung
25: Steg
26: Führungsansatz
27: Aussparung
28: Führungsansatz
29: Spaltmaß
30: Scheibe
31: Spannvorrichtung
32: Stirnfläche
33: Schildplatte
34
35
36: Tragkörper
37: Längsbohrung
38
39: Betriebsexzenter
40: Ringspalt
41: Gleitlagerbuchse
42: Mantelfläche
43: Wälzlager
44: Laufrolle
45: Torsionsfeder
46
47
48: Winkelring
49: Abschnitt (scheibenartig)
50: Kontaktfläche
51: Ansatz (zylindrisch)
52: Absatz (Betriebsexzenter)
53: Mantelfläche
54: Spaltdichtung
55: Drehbegrenzung
56: Mitnehmer
57: Aussparung
58: Vorsprung
59: Anschlag
60: Schenkel
61: Einstellexzenter
62: Längsbohrung
63
64: Längsachse

Claims

Spannvorrichtung zum Vorspannen des Zugmittels (2) eines Zugmitteltriebs, umfassend: – einen hohlzylindrischen Tragkörper (6, 36) mit einer zentrischen Längsbohrung (7, 37) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (8), mit der die Spannvorrichtung (1, 31) an einem Maschinenteil (4) lösbar befestigt ist, – eine drehgesicherte Schildplatte (3, 33), die an dem Maschinenteil (4) abgestützt und mit dem Tragkörper (6, 36) verbunden ist, – einen Betriebsexzenter (9, 39), der den Tragkörper (6, 36) umschließt, wobei der Betriebsexzenter (9, 39) und der Tragkörper (6, 36) über ein Drehlager relativ zueinander verdrehbar sind, – ein Wälzlager (13, 43), das auf einer Mantelfläche (12, 42) des Betriebsexzenters (9, 39) angeordnet und von einer am Zugmittel (2) geführten Laufrolle (14, 44) umschlossen ist, – einen Winkelring (18, 48), der mit einem scheibenartigen und an dem Tragkörper (6, 36) zentrierten Abschnitt (19, 49) flächig an der Schildplatte (3, 33) anliegt, – eine Torsionsfeder (15, 45) zur kraftschlüssigen Abstützung der Laufrolle (14, 44) am Zugmittel (2), wobei die Torsionsfeder (15, 45) mit ihrem ersten Federende (16) am Betriebsexzenter (9, 39) und mit ihrem zweiten Federende (17) über den Winkelring (18, 48) an der Schildplatte (3, 33) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelring (18, 48) einen zylindrischen Ansatz (21, 51) hat, der von Federwindungen der Torsionsfeder (15, 45) umschlossen ist und mit einem radialen, zu einer Längsachse (64) der Spannvorrichtung (1, 31) rotationssymmetrischen Absatz (22, 52) des Betriebsexzenters (9, 39) eine Spaltdichtung (24, 54) bildet.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Ansatz (21) des Winkelrings (18) mit umfangsverteilt angeordneten und radial nach außen gerichteten Stegen (25) versehen ist, an denen die Torsionsfeder (15) geführt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellexzenter (61) in die zentrische Längsbohrung (37) des Tragkörpers (36) eingesetzt ist, wobei der Einstellexzenter (61) eine die Befestigungsschraube (8) aufnehmende Längsbohrung (62) hat, die zur Langsachse (64) des Tragkörpers (36) axial versetzt verläuft.