CH660623A5 - In achsrichtung hinsichtlich vorspannung einstellbare waelzlageranordnung mit zwei lagerstellen fuer eine zu lagernde welle. - Google Patents

In achsrichtung hinsichtlich vorspannung einstellbare waelzlageranordnung mit zwei lagerstellen fuer eine zu lagernde welle. Download PDF

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CH660623A5
CH660623A5 CH6458/81A CH645881A CH660623A5 CH 660623 A5 CH660623 A5 CH 660623A5 CH 6458/81 A CH6458/81 A CH 6458/81A CH 645881 A CH645881 A CH 645881A CH 660623 A5 CH660623 A5 CH 660623A5
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Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Bei einer bekannten in Achsrichtung hinsichtlich Vorspannung einstellbaren Wälzlageranordnung mit zwei Lagerstellen für eine zu lagernde Welle, bei der das erste Wälzlager fest im Gehäuse bzw. auf der Welle und der Aussenring des zweiten Wälzlagers im Gehäuse verschiebbar angeordnet und ihm auf der einen Seite eine ihn in Achsrichtung vom ersten Wälzlager wegdrängende Feder und auf der anderen Seite ein Einstellglied für die Federkraft zugeordnet ist (US-PS 1 399 959), ist das Einstellglied für die Federkraft ein im Gehäuse verschraub-barer Ring. Trotz des Aufwandes für die Anordnung der beiden Gewinde sind dem durch die Ringeinstellung erzielbaren Feinheitsgrad der durch entsprechende Be- oder Entlastung der Feder erfolgenden Vorspannungseinstellung relativ grobe Grenzen gesetzt, auch bei Anwendung eines den Aufwand noch erhöhenden Gewindes besonders geringer Steigung. Deshalb wird die vorbekannte Vorrichtung auch nur dazu verwendet, ein nach langer Gebrauchsdauer der Lagerung durch Verschleiss entstandenes erkennbares Axialspiel durch entsprechende Ringeinstellung und sich dadurch ergebende neue Vorspannungseinstellung wieder auszugleichen. Der tatsächlich bestehende ursprüngliche und der neu eingestellte Grössenwert der Vorspannung sind dabei aber nur ungefähr bekannt, und der Grössenwert lässt sich auch nur in etwa ungefährer Grössenordnung bestimmbar einstellen. Die innerhalb eines Gewindeganges erfolgende Bewegung des Einsteilgliedes hat ausserdem den grundsätzlichen Mangel einer einseitigen Krafteinwirkung auf den Aussenring, durch die dieser innerhalb seiner Verschiebeführung verkantet wird, was sich dann auf den Lauf des Lagers schädlich auswirkt. Die vorbekannte Wälzlager-Anordnung ist deshalb nicht für eine Anwendung an Lagerungen geeignet, an die hochpräzise Laufforderungen gestellt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine im Dauerbetrieb hochtourig (n-dm^lO6) laufende Lagerung eine von den genannten Mängeln freie Vorspan-nungs-Einstellanordnung zu schaffen, die es erlaubt, in einfacher Weise der Lagerung den für deren axiale Spielfreiheit erforderlichen Vorspannungswert hinreichend genau zu geben.
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Diese Aufgabe ist durch die in den Ansprüchen 1,5 und 8 genannten Erfindungen gelöst.
Im wesentlichen Unterschied zum Vorbekannten wird es durch die erfindungsgemässe verschiebliche Anordnung auch des Innenringes des zweiten Wälzlagers möglich, der Lagerung bei ihrer Montage durch eine mit bestimmter Kraft erfolgende Belastung dieses Innenringes zunächst eine in ihrem Grössenwert bekannte Vorspannung zu geben, die danach durch mit bekannter anderer Kraft erfolgende, auf den Aussenring wirkende Entlastung präzise bis auf die dann verbleibende gewünschte bestimmte Vorspannung reduziert wird. Die Be- und die Entlastung können in einfacher Weise z.B. dadurch erfolgen, dass in vertikaler Stellung der Lagerung der Innen- und der Aussenring zusammen mit dem ihnen zugeordneten Festlegering bzw. Einstellglied über aufgesetzte Montagehülsen mit entsprechend unterschiedlichen Gewichten belastet werden. Durch die Art der erfindungsge-mäss erfolgenden Fixierung der Lagerringe auf der Welle bzw. im Gehäuse, treten keine die Lagerringe in deren Sitzen etwa verkantenden Kräfte auf, wodurch, im vorteilhaften Unterschied zur vorbekannten Einstellungsart, ein eine hohe Laufpräzision gewährleistender Sitz der Lagerringe erzielt und unter Einbeziehung der inneren Spannung der Lagerbauteile die gegebene Vorspannung aufrechterhalten bleibt. Die nur während des Montagevorganges verschieblich gehaltenen Ringe des zweiten Wälzlagers können in gleicher Weise wie die ihnen zugeordneten Festlegeringe durch Schrumpfung oder in anderer Weise, z.B. durch Klebung, am ihnen gegebenen Ort auf der Welle bzw. im Gehäuse festgelegt werden. Auch das trägt zur Erzielung der hohen Laufpräzision der Lagerung bei, ausserdem wird dadurch die bei der vorbekannten Lagerung mögliche Passungsrostbildung unterbunden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gewährleistet in einfacher Weise eine für den Sitz der beiden Wälzlager und für die Vorspannungsbestimmung förderliche hohe Lagegenauigkeit der Lagerungsbauteile innerhalb des Lagergehäuses, die durch die Weiterbildung gemäss Anspruch 6 noch insofern vereinfacht und verbessert wird, als hier für die Schaffung der Abstützflächen als solche keine mechanische Bearbeitung innerhalb des Lagergehäuses vorgenommen zu werden braucht, vielmehr durch die in das Gehäuseteil gesetzte Hülse, die zuvor in einfacherer Weise äusserlich und stirnseitig entsprechend genau bearbeitet werden kann, Abstützflächen so hoher Planschlaggenauigkeit geschaffen werden, wie sie durch spanabhebende Bearbeitung von Sacklochbohrungen im Inneren des Lagergehäuses nicht herstellbar wären.
Die gemäss Anspruch 7 getroffene Ausbildung der beiden Wälzlager als spezielle Kugellager vereinfacht einerseits den Aufbau und die Montage der Lagerung, hat andererseits noch den wesentlichen funktionstechnischen Vorteil, dass sich durch die dann bestehende O-Anordnung der Lagerung eine grosse Abstützlänge und damit eine hohe statische Steifigkeit und dynamische Stabilität ergibt.
Durch die Massnahmen gemäss den Ansprüchen 3 und 4 wird gewährleistet, dass durch beim Lagerlauf erfolgende Erwärmung der Welle und des Lagergehäuses der Schrumpfsitz der die beiden verschieblichen Lagerringe fixierenden Bauteile noch verfestigt wird, also der bei der Montage der Lagerung gegebene Vorspannungswert sich beim Lagerlauf nicht unzulässig ändern kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer im Längsschnitt dargestellten Lagerung näher erläutert.
Das Lagergehäuse ist zweckmässigerweise zweiteilig und besteht aus dem mit 1 bezeichneten Gehäuseteil und der fest in dieses eingesetzten Distanz-Hülse 2. Der Hülse 2 wird dadurch ein genauer Sitz innerhalb des Gehäuseteiles 1
gegeben, indem beim Montagevorgang in das Gehäuseteil 1 eine entsprechend lange Montagebuchse gesetzt wird, die einen Endes mit der einen Stirnseite des Gehäuseteiles 1 bündig gehalten wird und die mit ihrem anderen Ende einen Anschlag für die eine axiale Stirnseite der in das Gehäuseteil
I eingeschobenen Hülse 2 bildet. Für den Montagevorgang und für die genaue Lagegebung der Hülse 2 im Gehäuseteil 1 sowie für den festen Sitz der Hülse 2 in ihm ist es förderlich, wenn die Montage bei erwärmtem Gehäuseteil 1 erfolgt, durch Schrumpfung des sich abkühlenden Gehäuseteiles also erst eine sichere gegenseitige Verfestigung der Teile stattfindet. Damit sich dieser Schrumpfsitz bei Lagererwärmung nicht lockert, ist es zweckmässig, die Hülse 2 aus einem Material zu fertigen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient grösser als derjenige des Materials des Gehäuseteiles 1 ist. Die Hülse 2 bildet mit ihren beiden vorher entsprechend genau zueinander bearbeiteten axialen Stirnseiten innerhalb des Gehäuseteiles 1 eine Abstützfläche 3 bzw. eine Anlagefläche 4 mit zueinander und gegenüber dem Innenzylinder des Gehäuseteiles 1 hoher Planschlaggenauigkeit und genauem Abstand voneinander.
Die Hülse 2 kann aber auch in anderer Weise, z.B. durch Verkleben, im Gehäuseteil 1 festgelegt werden.
Die Anlagefläche 4 bildet einen Anschlag für den Aussenring 5 des von der freien Stirnseite her in das Gehäuseteil 1 einzubringenden ersten Wälzlagers, das allgemein mit 6 bezeichnet ist. Dieses als selbsthaltendes Schulterkugellager ausgebildete Wälzlager 6 wird bei noch ausserhalb des Lagergehäuses befindlicher Welle 8 auf die Welle 8 montiert, die die Laufrille 7 für die Kugel enthält. Die Welle 8 mit dem auf sie montierten Wälzlager 6 bildet eine Baueinheit, die als solche bei der Montage der Lagerung so weit in das Gehäuseteil 1 hineingeschoben wird, bis der Aussenring 5 satt an der Anlagefläche 4 liegt.
Die Welle 8 lagert andererseits in einem zweiten Wälzlager 9, das ebenfalls ein Schulterkugellager ist. Die beiden Lager 6 und 9 sind mit den Schultern ihrer Aussenringe einander abgekehrt liegend montiert, woraus sich eine sogenannte O-Anordnung der Lager ergibt, bei der durch die beim Lagerlauf in aller Regel erfolgende stärkere Erwärmung der Welle keine die gegebene Lagerungsvorspannung unzulässig ändernde Verspannungen auftreten. Der Aussenring 10 des zweiten Wälzlagers 9 sitzt mit einem Übergangssitz im Gehäuseteil 1, und mit gleicher Sitzart ist sein Innenring 11 auf der Welle 8 festgelegt. Am Aussenring 10 liegt eine vorzugsweise aus Tellerfeldern gebildete Feder 12 an, die andererseits auf der Abstütz fläche 3 liegt und das Wälzlager 9 vom Wälzlager 6 wegzudrängen trachtet. Dem Innenring
II ist ein zur Montage der Lagerung auf die Welle 8 geschobener Festlegering 13 zugeordnet, der bei der Montage durch Schrumpfung auf der Welle 8 festgelegt wird. Dem Aussenring 10 ist ein Ring 14 zugeordnet, der zur Montage der Lagerung in das erwärmte Gehäuseteil 1 eingeschoben wird und auf dem sich bei der Montage durch Schrumpfung das Gehäuseteil 1 festlegt.
Durch Dichtungen 15 bzw. 16 ist das Lagergehäuse an seinen beiden Stirnseiten abgeschlossen. Der zwischen den beiden Wälzlagern 6 und 9 bestehende Innenraum des Lagergehäuses kann zu einem Vorratsraum für Schmiermittel ausgenutzt werden. Zu diesem Zweck kann die Hülse 2 mit einer Innenumfangsnut 17 versehen sein, die mit dem Schmiermittel gefüllt wird oder in die ein Schmiermittel speichernder und es an die beiden Lager abgebender Körper gesetzt ist.
Die Montage der in ihrer montierten, betriebsbereiten Stellung der Teile dargestellten Lagerung wird in folgender Weise vorgenommen.
Nach dem schon beschriebenen Festlegen der Hülse 2 im Gehäuseteil 1 wird das Gehäuseteil 1 im Bereich des Sitzes
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für das Wälzlager 6 erwärmt und die aus der Welle 8 und dem Wälzlager 6 bestehende Baueinheit so weit in das Gehäuseteil 1 eingeschoben, bis der Aussenring 5 satt an der Anlagefläche 4 der Hülse 2 liegt. Nach dem Erkalten des Gehäuseteiles 1 ist in ihm der Aussenring 5 und damit auch das Wälzlager 6 mit der Welle 8 festgelegt. Zufolge der oben schon erwähnten besonderen Gestaltung der Hülse 2 und der ebenfalls schon geschilderten Art ihrer Montage in das Gehäuseteil 1 ergibt sich ein mit hoher Planschlaggenauigkeit gegenüber dem Inneren des Lagergehäuses 1,2 bestehender Sitz des Wälzlagers 6.
Das Gehäuseteil 1 wird danach im Bereich des Sitzes für das nun zu montierende Wälzlager 9 partiell erwärmt und dann mit der Stirnfläche 18 der Welle 8 auf einen ebenen, horizontalen Montagetisch gestellt. Das Wälzlager 6 steht dann unter der durch das Gewicht des Gehäuseteiles 1, der Hülse 2 und des Aussenringes 5 gegebenen Axiallast. In die nach oben offene Seite des Gehäuseteiles 1 werden nun die die Feder 12 bildenden Tellerfederscheiben eingelegt, nachfolgend wird das Wälzlager 9 mit seinem erwärmten Innenring 11 auf die Welle 8 und mit seinem Aussenring 10 in das Gehäuseteil 1 geschoben, auf die Welle 8 ausserdem noch der erwärmte Festlegering 13. Auf den Festlegering 13 wird danach eine die Welle 8 lose umgreifende erste Montagehülse gesetzt, die durch ihr Eigengewicht und gegebenenfalls durch zusätzlich auf sie aufgesetzte Gewichte voll auf den Festlegering 13 wirkt, diesen in feste Anlage an den Innenring 11 drängt und beide Ringe 13 und 11 längs der Welle 8 verschiebt. Die von der ersten Montagehülse ausgeübte Kraft pflanzt sich über die Wälzkörper des Lagers 9 auch auf dessen Aussenring 10 und auf die an der Abstützfläche 3 der Hülse 2 liegende Feder 12 fort. Das durch die erste Montagehülse gebildete Gewicht ist so gross bemessen, dass unter Verschiebung auch des Aussenringes 10 ein Zusammenpressen der Feder 12 erfolgt. Die Lagerung steht dann unter der durch die Gewichtsgabe der ersten Montagehülse gegebenen, bestimmten axialen Vorspannung, und wenn dann durch das Abkühlen des Festlegeringes 13 und des Innenringes 11 sich diese auf der Welle 8 festschrumpfen und die erste Montagehülse vom Festlegering 13 heruntergenommen wird, bleibt diese nun durch die gespannte Feder 12 erzeugte Vorspannung bestehen. Durch entsprechende Gewichtsgabe ist diese Vorspannung so hoch gewählt, dass sie deutlich grösser als die an sich für einen spielfreien Lauf der Lagerung erforderliche Vorspannung ist. Die Reduzierung dieser bestehenden Vorspannung auf die für den spielfreien Lagerlauf erforderliche Vorspannung erfolgt dadurch, dass der Aussenring 10 entsprechend entlastet wird. Zu diesem Zweck wird den in das partiell erwärmte Gehäuseteil 1 eingeschobenen, auf dem Aussenring 10 aufliegenden Ring 14 eine zweite Montage-
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hülse gesetzt, die gegenüber dem Gehäuseteil 1 freisteht und mit ihrem Eigengewicht und gegebenenfalls durch zusätzlich auf die aufgesetzte Gewichte voll auf die Ringe 14 und 10 wirkt. Aus dem Gewichtsunterschied der gegenüber der s ersten Montagehülse und deren zusätzlichen Gewichtsbelastungen leichteren zweiten Montagehülse und deren zusätzlichen Gewichtsbelastungen ergibt sich die Entlastung und die danach verbleibende, dann in ihrem Grössenwert bekannte und somit genau vorherbestimmbare Vorspan-10 nung, die im Verein mit der den Bauteilen beider Wälzlager durch innere Verformungen innewohnenden Spannung nach Aufschrumpfen des Lagergehäuses 1 auf den Ring 14 und auf den Aussenring 10 und der dadurch erfolgenden Festlegung der Teile in ihren Lagen bestehenbleibt, wenn schliesslich die ls zweite Montagehülse heruntergenommen wird. Die Belastung durch die zweite Montagehülse bewirkt nämlich, dass die Feder 12 in dem Masse weiter zusammengedrückt wird, in welchem die Teile der beiden Wälzlager 6 und 9, die sich unter der Kraft der ersten Montagehülse nach Art einer 20 Feder in sich verformen und dadurch gespannt hatten, sich durch die entsprechende Bewegung des Aussenringes 10 entspannen.
Die Innendurchmesser des Innenringes 11 und des Festlegeringes 13 sind gegenüber dem Durchmesser der Welle 8 25 so gewählt, dass bei der durch die Abkühlung dieser Ringe erfolgenden Schrumpfung der Innenring 11 schliesslich unter einem Übergangssitz auf der Welle 8 sitzt, während sich für den Festlegering 13 schliesslich ein Presssitz auf der Welle 8 ergibt. Die Aussendurchmesser des Aussenringes 10 30 und des Ringes 14 sind gegenüber dem Innendurchmesser des Gehäuseteiles 1 so gewählt, dass sich durch das Aufschrumpfen des Gehäuseteiles 1 auf sie für den Aussenring 10 schliesslich ebenfalls ein zum Presssitz tendierender Übergangssitz und für den Ring 14 ein Presssitz im Gehäuseteil 1 35 ergibt.
Da bei der Vorspannungseinstellung des Wälzlagers 9 auf dieses nur von sich verschiebenden Teilen, nämlich den Ringen 13 und 14, ausgehende Kräfte ausgeübt werden und die Ringe 13 und 14 ihrerseits durch die vertikale Stellung 40 der Welle 8 und die aufgesetzten Montagehülsen nur Verschiebebewegungen hoher Verkantungsfreiheit ausführen, ergibt sich für das Wälzlager 9 die die hohe Laufpräzision gewährleistende Einstellung und Fixierung innerhalb des Lagergehäuses 1,2 und gegenüber dem Wälzlager 6. 45 Die beiden Wälzlager müssen aus Funktionsgründen kombinierte Belastungen aufzunehmen in der Lage sein. Anstelle der dargestellten Ausbildung der beiden Wälzlager als Schulterkugellager kann die Lagerung auch mit Rillenkugellagern oder gegebenenfalls aus Montagegründen mit Schrägkugella-50 gern oder Kegelrollenlagern ausgerüstet sein.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

660623 PATENTANSPRÜCHE
1. Wälzlageranordnung mit zwei Lagerstellen für eine zu lagernde Welle, mit einem Gehäuse und Positionierungsmitteln für die beiden Wälzlager, wobei das erste Wälzlager (6) mindestens in Bezug auf das Gehäuse (1,2) oder auf die Welle axial festlegbar ist und der Aussenring (10) des zweiten Wälzlagers im Gehäuse verschiebbar angeordnet und ihm auf der einen Seite eine in Achsrichtung vom ersten Wälzlager (6) wegdrängende Feder (12) sowie auf der anderen Seite ein Einstellglied ( 14) für die Feder zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Gehäuses (1,2) eine Abstützfläche (3) für die Feder (12) aufweist und eine weitere, dieser Abstützfläche entgegengesetzt im Gehäuse angeordnete Fläche (4) eine Anlagefläche für die dem Inneren des Gehäuses zugekehrte Stirnseite des Aussen-ringes (5) des ersten Wälzlagers (6) bildet.
2. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1,2) aus einem Gehäuseteil ( 1 ) und einer in dieses fest eingesetzten Distanzhülse (2), deren eine Stirnseite die Abstützfläche (3) für die Feder (12) und deren andere Stirnseite die Anlagefläche (4) für den Aussenring (5) des ersten Wälzlagers (6) bildet, zusammengesetzt ist.
3. Wälzlageranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das als Ring (14) ausgebildete Einstellglied aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient grösser als derjenige des Gehäusematerials ist.
4. Wälzlageranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Aussenringes (10) des zweiten Wälzlagers (9) gegenüber dem Innendurchmesser des Gehäuseteils (1) so gewählt ist, dass ein Aufschrumpfen des Gehäuseteils (1) auf den Aussenring (10) diese Teile (10,1) unter einem Übergangssitz miteinander verbindet.
5. Lagerung mit Welle und mit einer Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Innenrings (11) des zweiten Wälzlagers (9) gegenüber dem Durchmesser der Welle (8) so gewählt ist, dass ein Aufschrumpfen des Innenrings (11) auf die Welle (8) diese Teile (11,18) durch einen Übergangssitz miteinander verbindet.
6. Lagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzlager (6,9) Schulterkugellager sind, deren Aussenringe (5,10) mit einander abgekehrten Schultern angeordnet sind und dass die Innenrille (7) für die Kugelreihe des ersten Wälzlagers (6) unmittelbar in die Welle (8) eingebracht ist.
7. Lagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (8) für das zweite Wälzlager (9) ein Festlegering (13) vorgesehen ist, welcher aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als derjenige des Wellenmaterials ist.
8. Verfahren zum Einstellen der axialen Vorspannung einer Lagerung mit Welle und Wälzlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebliche Innenring (11) des zweiten Wälzlagers (9) mit Hilfe eines zunächst verschieblichen Festlegerings (13) durch eine entgegen der Feder (12) gerichtete Krafteinwirkung belastet wird, um der Lagerung bei ihrer Montage zunächst eine vorgegebene, die einzustellende Vorspannung übersteigende, axiale Vorspannung zu geben, dass der genannte Innenring (11) in dieser Stellung mittels des Festlegeringes (13) auf der Welle (8) festgelegt wird und dass dann mit Hilfe des ebenfalls zunächst verschieblichen Einsteilgliedes (14) durch in gleicher Richtung erfolgende Krafteinwirkung auf den Aussenring (10) des zweiten Wälzlagers diese vorgegebene Vorspannung auf den für einen spielfreien Lauf der
Lagerung erforderlichen Wert entsprechend der einzustellenden Vorspannung reduziert und der Aussenring (10) in dieser Stellung mittels des Einsteligliedes im Gehäuse (1) festgelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: das Gehäuse (1) wird im Bereich des zweiten Wälzlagers (9) erwärmt; die Feder (12) wird in das Gehäuse eingesetzt; das zweite Wälzlager (9) wird mit erwärmtem Innenring (11) auf die Welle (8) bzw. in das Gehäuse geschoben ; der dem Innenring (11) zugeordnete, ebenfalls erwärmte Festlegering (13) wird auf die Welle geschoben; bei auf ihrer einen Stirnfläche (18) senkrecht stehender Welle wird auf den Festlegering (13) eine Belastung ausgeübt, welche eine axiale Vorspannung bewirkt, die grösser ist als die einzustellende Vorspannung, solange, bis der Festlegering auf die Welle aufgeschrumpft ist; das dem Aussenring (10) des zweiten Wälzlagers (9) zugeordnete EinStellglied (14) wird in das noch warme Gehäuse eingeschoben und mit einer Kraft belastet, die die vorgegebene Vorspannung bis auf den für einen spielfreien Lauf der Lagerung erforderlichen Wert reduziert, bis das Einstellglied (14) im Gehäuse eingeschrumpft ist.
CH6458/81A 1980-10-09 1981-10-08 In achsrichtung hinsichtlich vorspannung einstellbare waelzlageranordnung mit zwei lagerstellen fuer eine zu lagernde welle. CH660623A5 (de)

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