Es ist bekannt, dass zur Erzielung einer maximalen Lebensdauer von Lagern, insbesondere von Kegelrollenlagern mit einen axialen Abstand voneinander aufweisenden Sätzen von entgegengesetzt konischen Rollenlagern, bei denen dementsprechend einen axialen Abstand voneinander aufweisende Wellenteile mit abgestuftem Durchmesser gelagert werden, wie man sie bei zahlreichen und verschiedenartigen Wellenanwendungen benutzt, eine genaue Lagereinstellung erforderlich ist.
Das heisst, Kegelrollenlager, die ohne das richtige Laufspiel zwischen ihrer äusseren Stirnfläche und dem verwendeten Lagersicherungsmittel entweder zu fest oder zu lose eingestellt sind, erzielen nicht die Lebensdauer, für die sie konstruiert wurden. Demgegenüber gewährleistet eine richtige Lagereinstellung eine gleichmässige Lastverteilung über die gesamte Lagerarbeitsfläche und erbringt folglich eine längere Lebensdauer des Lagers.
In der Vergangenheit galt die Einstellung von Kegelrollenlagern auf Wellen als eine Arbeit, die nur von erfahrenem Personal unter Benutzung besonderer Messvorrichtungen zur Gewährleistung einer genauen Einstellung ausgeführt werden konnte, so dass eine genaue Ersteinstellung und die folgenden Nacheinstellungen solcher Lager an der Lagerstelle einer Welle, wie sie im Einsatz erforderlich sein mögen, sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich waren.
In jüngerer Zeit jedoch wurde es mehr oder weniger zur normalen Praxis, Kegelrollenlager auf einer Welle zu montieren und gleichzeitig eine genaue Einstellung dieser Lager zu erzielen, indem die Welle mit einem äusseren Ende geringeren Durchmessers versehen wurde, das von dem Lagerteil der Welle, auf den das Lager direkt montiert wird, durch eine rechtwinklige Schulter getrennt ist, die nach aussen hin in einem Abstand von einer ebenfalls auf der Welle vorhandenen inneren Bezugsschulter zur Festlegung der innersten Linie der Lagersätze angeordnet wird; dieser Abstand ist grösser als die Gesamtbreite des Lagers, und zwar um den kleinen Betrag, der genau dem Laufspiel entspricht, das dem Lager aufgrund der besonderen Konstruktionsbedingungen des Einbaus beizumessen ist.
Ein in die Umfangsfläche dieses im Durchmesser kleineren Aussenendteils der Welle über dessen Länge eingeschnittenes Gewinde gestattet das Aufschrauben einer selbstsichernden Mutter, die winkelrecht gegen die vorhin erwähnte äussere Schulter angezogen wird, damit auf diese Weise nicht nur ein Lagersicherungsmittel geschaffen wird sondern auch eine Schulter. die so angeordnet ist, dass sie das richtige Laufspiel zwischen der äusseren Stirnfläche des Lagers und des genannten Sicherungsmittels (Aufschraubmutter) schafft.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung zum Befestigen und Sichern von Kegelrollenlagern auf einer Welle, die mit einem mit einer Aussenschulter endenden Wellenteil und einem mit vermindertem Durchmesser ausgebildeten äusseren Endteil versehen ist, der sich nach aussen hin vorstehend an die Aussenschulter anschliesst, wobei der axiale Abstand zwischen der Aussenschulter und der dieser zugewandten Stirnfläche des Innenringes eines auf dem Wellenteil angeordneten Rollenlagers einem vorbestimmten Laufspiel entspricht.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass auf dem äusseren Endteil der Welle eine Scheibe, die an der Aussenschulter anliegt und eine das Lager sichernde Schulter bildet, und an der Aussenseite der Scheibe ein die Scheibe gegen die Aussen schulter andrückender und gegen Abheben von der Aussen schulter verriegelnder Sicherungsring angeordnet sind.
Zweckmässigerweise kann die Scheibe aus einem ringförmi gen Blechteil bestehen und auf dem Endteil der Welle Schie besitz aufweisen. Der Sicherungsring kann als ein im Quer schnitt keilförmig ausgebildeter, federnder Sicherungsspreng ring ausgebildet sein, welcher unter Spannung in eine in der
Mantelfläche des äusseren Endteils der Welle ausserhalb der
Aussenschulter angeordnete Ringnut eingesetzt ist und mit dieser derart zusammenwirkt, dass er durch die Wirkung seiner Federspannung eine axiale Kraft gegen die Aussenfläche der Scheibe ausübt, so dass die Scheibe gegen die Aussenschulter gedrückt wird.
Die Ringnut kann im Querschnitt ebenfalls keilförmig, vorteilhafterweise der einen Keilfläche des Sicherungsringes angepasst, ausgebildet sein. Des weiteren können die Scheibe und der äussere Endteil der Welle mit Verdrehsicherungsmitteln versehen sein. Dazu ist es zweckmässig, wenn die Verdrehsicherungsmittel eine Abflachung der Mantelfläche des äusseren Endteils der Welle und eine entsprechende Abflachung der inneren Mantelfläche der Scheibe sind.
Die Vorteile der beschriebenen Vorrichtung gegenüber der bisherigen Lagersicherungsvorrichtung mit Gegenmutter sind die folgenden: eine viel kürzere Länge des Wellenendes mit verringertem Durchmesser und die Hinfälligkeit eines Schraubgewindes auf diesem Wellenende; die Möglichkeit des Ersatzes der Sicherungs-Kontermutter durch eine einfache, billige gestanzte Scheibe, deren Dickentoleranzen auf handels übliche Blechtoleranzen gehalten werden können, da der keilförmig ausgebildete Sicherungsring nur diese Toleranzen und die Toleranzen der Nutlage aufzunehmen hat, was mit einem richtig konstruierten Sicherungsring mit keilförmiger Ausbildung mühelos bewirkt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; und zwar zeigen
Fig. 1 teils in Ansicht und teilweise im Schnitt ein mit einer bekannten Vorrichtung montiertes Kegelrollenlager auf einer Welle,
Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 eine Vorrichtung mit keilförmig ausgebildetem Sicherungsring und Scheibe,
Fig. 3 eine Stirnsansicht des fertigmontierten Kegelrollenlagers der Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrösserte Teilansicht, teilweise im Schnitt, entlang der Linie 4-4 in Fig. 3,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den keilförmig ausgebildeten Sicherungsring gemäss Fig. 2 bis 4,
Fig. 6 einen vergrösserten Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,
Fig. 7a, 7b eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht der Scheibe gemäss Fig. 2 bis 4,
Fig. 8 eine Teilschnittansicht ähnlich wie in Fig.
4, jedoch mit anderer Ausgestaltung von Scheibe und Wellenende, die zur Verhinderung einer Relativdrehung zwischen Scheibe und Welle bei solchen Anwendungen vorteilhaft ist, bei denen hohe Belastungszustände herrschen,
Fig. 9 eine Draufsicht auf die beim Lagerzusammenbau der Fig. 8 angewendeten abgeänderten Scheibe.
In der Fig. 1 bezeichnet 10 das Lagerende einer Welle, das in ein hohles Gehäuse 12 hineinragt und das einen axialen Abstand voneinander aufweisende Lagerteile 14, 16 mit abgestuftem Durchmesser aufweist, die durch einen kegelförmigen Teil 18 verbunden sind. Die Wellenteile 14, 16 mit abgestuftem Durchmesser sind in den drehbaren Innenlaufringen von in entsprechendem axialen Abstand voneinander angeordneten, mit 20, 22 bezeichneten Kegelrollenlagern gelagert, deren Aussenringe mit Pressitz in Bohrungen des Gehäuses 12 angeordnet sind.
Die Welle 10 ist an ihrem Ende mit einem Endteil 24 mit verringertem Durchmesser versehen, wodurch eine äussere rechtwinklige Schulter 26 gebildet wird, die wie eingangs erläutert, so in Längsrichtung der Welle angeordnet ist, dass beim winkelrechten Anliegen eines als Schulter wirkenden Lagersicherungsmittels ein richtiges Laufspiel für die Kegelrolleniageranordnung ebenfalls sichergestellt ist.
Wie schon bereits erwähnt, besteht das Lagersicherungsmiftel, wie es bei der in Fig. 1 dargestellten Lagerbefestigung gemäss dem bekannten Stand der Technik verwendet wird, aus einer Kon termutter 28, die auf das Wellenende mit verringertem Durchmesser bis zu einer Stellung aufgeschraubt wird, in der sie fest und winkelrecht an der genannten Schulter 26 anliegt, wozu das Wellenende im wesentlichen über seine gesamte Länge mit einem Schraubgewinde versehen ist.
Die vorstehende Beschreibung zeigt, dass die derzeitige bekannte Methode zum Montieren eines Kegelrollenlagers auf den Lagerteil am äusseren Ende einer Welle, Achse und dergleichen das Vorhandensein eines Teils am äusseren Ende der Welle mit eingeschnittenem Gewinde und verringertem Durchmesser sowie das Vorhandensein eines Lagersicherungsmittels in Form einer Gegenmutter erfordert, die zur Verhinderung von Gewindebeschädigungen sorgfältig aufgeschraubt, dann gegen die äussere Schulter 26 der Welle winkelrecht weitergeführt werden und schliesslich mit einem Schlüssel festgezogen werden muss.
Zum Unterschied davon wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Aufschraubmutter der vorbekannten Lagerbefestigung durch eine einfache Blechscheibe ersetzt, die mühelos auf das Wellenende 24a (Fig. 2) mit verringertem Durchmesser aufgeschoben und dann lediglich axial weitergeschoben werden kann, bis sie an der Aussenschulter, die der anhand der Fig. 1 erläuterten Schulter 26 entspricht, anliegt; in dieser Stellung wird sie dann fest durch die in Axialrichtung nach innen gerichtete Spannwirkung eines im Querschnitt keilförmig ausgebildeten Sicherungsrings gehalten, der in eine direkt ausserhalb der aufgeschobenen Scheibe in das Wellenende mit verringertem Durchmesser eingeschnittene oder auf andere Weise eingearbeitete Nut federnd einrastet.
Gemäss Fig. 2 bis 4, deren Einzelheiten in Fig. 5 bis 7b dargestellt sind, weist also die Vorrichtung eine glatte Metallscheibe 30 (Fig. 7a) auf, deren Mittelöffnung, festgelegt durch die innere Kreiskante 32a, einen geringfügig grösseren Durchmesser als das Wellenende mit vermindertem Durchmesser hat, wodurch sie ohne weiteres über das Wellenende geschoben und in axialer Richtung weiter bis zu einer Stellung geführt werden kann, in der sie gegen die zuvor erwähnte Aussenschulter 26 anliegt, und deren Aussendurchmesser wesentlich grösser als der Durchmesser des Wellenteils 16 der Welle ist, wodurch ihr äusserer Rand bzw. der Kantenteil 32b radial über den Wellenteil vorsteht und somit eine das Lager sichernde Schulter bildet.
Die Scheibe 30 wird fest gegen die genannte Wellenschulter 26 angedrückt und zwar durch die in Axialrichtung einwirkende Kraft eines sogenannten Keil- oder Sprengringes 34, der in eine Ringnut 36 einschnappt, die an einer solchen Stelle des im Durchmesser kleiner ausgebildeten Wellenendes auf dessen Umfangsfläche angeordnet ist, dass eine stramme Berührung zwischen der inneren Stirnfläche des Sicherungsringes 34 und der äusseren Stirnfläche der Scheibe 30 sichergestellt ist. Aufbau eines keilförmig ausgebildeten Sicherungsrings (hier mit 34 bezeichnet) und dessen Wirkungsweise beim Einsetzen in eine Wellennut (hier mit 36 bezeichnet) sind allgemein bekannt. Es genügt hier die Angabe, dass zum Einsetzen des Rings 34 in die Nut dieser gespreizt und dadurch gespannt wird, worauf er bestrebt ist, sich umfangmässig zu schliessen, d.h. sich in den ungespannten Zustand zusammenzuziehen.
Der Ring 34, in sogenannter keilförmiger Ausbildung hergestellt, ist an seiner der Scheibe 30 abgewandten Fläche und entlang seiner Innenkante mit einer abgeschrägten Fläche 34a versehen, und die Seitenwand 36a der Nut 36, gegen die die genannte Ringfläche 34a anliegt, ist geneigt. Somit bewirkt jedes umfangmässige Schliessen oder Zusammenziehen des Ringes eine Ringbewegung in Axialrichtung gegen die Scheibe 30 mit einer Kraft, die bei richtiger Konstruktion des Ringes von ausreichender Grösse sein kann, um die Scheibe fest gegen die Wellenschulter 26 angedrückt zu halten.
Die vorstehenden Ausführungen verdeutlichen, dass das Lagersicherungsmittel aus Sprengring und Scheibe sowohl ein einfaches als auch praktisches Mittel zum Befestigen von Kegelrollenlagern auf Wellen darstellt, im Gegensatz zum Lagersicherungsmittel mit Kontermutter gemäss dem bekannten Stand der Technik. Darüber hinaus ist das Lagersicherungsmittel aus Sprengring und Scheibe auch weniger kostspielig als das vorbekannte Mittel mit Aufschraubmutter da seine Verwendung eine viel kürzere Länge des Wellenendes mit vermindertem Durchmesser als das vorbekannte Mittel mit Gegenmutter erfordert und ausserdem kein Einschneiden eines Gewindes in das Wellenende mit vermindertem Durchmesser erfordert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin. dass die anstelle der bisher benutzten Aufschraubmutter verwendete Scheibe ohne weiteres billig durch Ausstanzen in grossen Mengen aus Blechmaterial hergestellt werden kann und dass ausserdem die Dickentoleranzen des Blechmaterials innerhalb der handelsüblichen Blechtoleranzen gehalten werden können.
da der erfindungsgemäss zusammen damit angewendete keilförmige Sicherungsring vollauf in der Lage ist. sowohl die Toleranzen in der Scheibendicke als auch die Toleranzen der Nutlage aufzunehmen.
Ein weiterer praktischer Vorzug der Lagersicherungsvorrichtung aus Sicherungsring und Scheibe besteht darin. dass die hierbei benutzten keilförmigen Sicherungsringe ohne weiteres in die Nuten eingebaut und danach wieder ausgebaut werden können, wozu sie mit gelochten Lappen versehen sein können.
mit denen die Spitzen von zangenartigen Montage- und Demontagewerkzeugen mühelos gekoppelt werden können.
Dementsprechend kann ein Lagersicherungsmittel. bei dem ein solcher keilförmiger Sicherungsring Verwendung findet. auch unter praktischen Einsatzbedingungen immer wieder verwendet werden, wobei nicht nur eine ausreichende Lagersicherung.
sondern auch eine genaue Lagereinstellung gewährleistet ist.
Im Falle hoher Belastungen, die eine unerwünschte Relativdrehung der Scheibe 30 und möglicherweise auch des Sicherungsrings 34 gegenüber der Welle bzw. des Wellenendes verursachen können, wird vorzugsweise die in Fig. 8 und 9 dargestellte abgeänderte Ausbildung der Welle und der Scheibeninnenkante angewendet. Danach ist der den verminderten Durchmesser aufweisende äussere Endteil 24a der Welle 10 mit einer Abflachung 40 und die Scheibe 38 entlang ihrer Innenkante mit einer entsprechenden Abflachung 40a versehen, die sich als Sehne über die sonst kreisförmige Innenkante erstreckt. Mittels dieser zueinander passenden Flachstellen wird die Scheibe 38 auf dem Wellenende verriegelt und gegen jede Relativdrehung gesichert.
Im übrigen stimmt die Lagerbefestigungs- und Sicherungsvorrichtung der Fig. 8 aufbau- und funktionsmässig mit der anhand der Figuren 2 bis 4 beschriebenen überein.