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Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Wellenlagerung, enthaltend zwei axial gegeneinander
verschiebbare und axial verspannbare Schrägwälzlager, deren Innenringe mit
einer Welle über
Anschläge
verbunden sind und deren Außenringe
von einem Gehäuse
aufgenommen sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
derartige Wellenlagerung ist aus der
DE 36 22 299 C2 vorbekannt. Wie aus der einzigen
Figur und der zugehörigen
Beschreibung ersichtlich, sind in einem Gehäuse zwei gegeneinander anstellbare Kegelrollenlager
befestigt. Diese bestehen jeweils aus Außenringen, die über Kegelrollen
und Käfigen mit
den Innenringen verbunden sind. Letztere sind auf der Mantelfläche einer
Welle angeordnet. Axial erfolgt die Befestigung der Innenringe auf
der einen Seite durch eine Wellenschulter und auf der anderen Seite
durch ein Halteelement in Form einer winkelförmigen Lagerstellmutter, die über ein
Gewinde mit der Welle verbunden ist. Ein Innenring ist mit Presssitz auf
der Welle angeordnet. Um eine axiale Anstellung zu ermöglichen,
wird der zweite Innenring mit Schiebesitz auf der Welle angeordnet.
Damit sich dieser zweite Innenring nicht drehen kann, besitzt er
ein Stirnprofil, das in ein entsprechendes Stirnprofil des ande ren
Innenringes eingreift. Die zum Anstellen erforderliche axiale Relativbewegung
wird durch Anbringen eines axialen Spaltes im Bereich der Stirnprofile
ermöglicht.
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Bei
einer derartigen Wellenlagerung ist von Nachteil, dass sie sehr
kompakt ausgebildet ist. Sowohl Innen- als auch Außenringe
müssen
aufgrund der auftretenden hohen Belastung eine hohe radiale Stärke aufweisen
und sind spangebend gefertigt. Ein zweiter Nachteil ist dadurch
begründet,
dass zur Einstellung der axialen Vorspannung eine zusätzliche Lagerstellmutter
hergestellt werden muss. Schließlich
ist noch als nachteilig anzusehen, dass eine solche Wellenlagerung
nach beiden Seiten offen ist, so dass ungehindert Schmutz in das
Innere eindringen kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ausgehend
von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt daher
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wellenlagerung bereitzustellen,
die zur Einstellung der Vorspannung auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung
mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die Schrägwälzlager
als Axialschrägnadellager
ausgebildet sind, die über
spanlos geformte innere und äußere Abschlussprofile
mit der Welle und mit dem Gehäuse
verbunden sind, wobei eines der inneren Abschlussprofile an einem
Anschlag der Welle anliegt und das zugehörige andere innere Abschlussprofil mit
der Welle verdrehsicher durch einen spanlosen Formgebungsvorgang
verbunden ist.
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Durch
die Anlage und Verbindung der inneren Abschlussprofile an der Welle
und mit der Welle lässt
sich die gewünschte
Vorspannung der Wellenlagerung ohne ein zusätzliches Bauteil realisieren. Die
einzelnen Bestandteile der Wellenlagerung werden dabei nacheinander
auf die Welle in Richtung von deren Anschlag aufgeschoben und nach
Einstellung der Vorspannung wird eines der inneren Abschlussprofile
mit der Weile verbunden, so dass eine unverlierbare Baueinheit gebildet
ist. Axialschrägnadellager
sind in unterschiedlichen Größenverhältnissen
als Zukaufteil preisgünstig
auf dem Markt erhältlich,
so dass die Wellenlagerung je nach auftretenden Kräften in
unterschiedlich großen
Durchmessern gestaltet werden kann. Auch die Herstellung der inneren
und äußeren Abschlussprofile
durch spanlose Formgebungsvorgänge
ist in einfacher Weise in unterschiedlichen Größenordnungen möglich.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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So
ist nach an Anspruch 2 vorgesehen, dass die Axialschrägnadellager
in O-Anordnung gegeneinander angestellt sind, wobei deren durch
einen spanlosen Formgebungsvorgang hergestellte Laufscheiben unter
einem Winkel geneigt zu einer Lagerachse angeordnet sind. Durch
die O-Anordnung werden Axialkräfte
in beiden Richtungen, jeweils von einem Lager, aufgenommen. Wegen
der großen
Stützbreite ist
diese Lagerung sehr starr und nimmt große Kippmomente auf. Nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen,
dass die Laufscheiben einem Härtevorgang
unterworfen sind. Dadurch, dass nur die Laufbahnen der Wälzkörper entsprechend
gehärtet
sind, wird die Anwendung von inneren und äußeren Abschlussprofilen gegebenenfalls
in nicht gehärteter
Form möglich,
was die Lageranordnung kostenmäßig nochmals
entlastet.
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Die
spezielle Ausgestaltung der inneren Abschlussprofile ist in den
Ansprüchen
4 und 5 beschrieben. Danach ist vorgesehen, dass diese im Längsschnitt
gesehen ringartig ausgebildet sind, wobei ein erster axial verlaufender
Schenkel und ein zweiter radial davon beabstandet und parallel verlaufender
Schenkel durch ein schräg
zu einer Lagerachse verlaufenden Zwischenteil verbunden sind. Es
ist weiter vorgesehen, dass der zweite axial verlaufende Schenkel
in einen radialen verlaufenden Flansch übergeht. Derartige innere Abschlussprofile
lassen sich spanlos ebenfalls in einfacher Weise unkompliziert fertigen.
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Die äußeren Abschlussprofile
sind, wie in den Ansprüchen
6 und 7 beschrieben, im Längsschnitt
gesehen V-förmig
ausgebildet, wobei sie entweder einstückig oder aus zwei spiegelbildlich
zueinander angestellten Teilprofilen bestehen. Auch diese äußeren Abschlussprofile
lassen sich in unterschiedlichen Größenverhältnissen in einfacher Weise
durch spanlose Formgebungsvorgänge
herstellen.
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Schließlich sind
an unterschiedlichen Stellen der Wellenlagerung gemäß den Ansprüchen 8,
9 und 10 Dichtringe angeordnet, die eine Abdichtung des Lagers nach
außen
realisieren, so dass ein Eindringen von Schmutz in das Lagerinnere
nahezu ausgeschlossen ist. Aus Anspruch 8 geht hervor, dass zwischen
der Welle und den inneren Anschlussprofilen je ein erster in einer
Nut der Welle angeordneter Dichtring vorhanden ist. Anspruch 9 sieht
vor, dass zwischen inneren und äußern Abschlussprofilen beidseitig
je ein zweiter Dichtring vorhanden ist, während gemäß Anspruch 10 der dritte Dichtring
zwischen Welle und äußerem Abschlussprofil
angeordnet ist.
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Die
Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in vereinfachter Form dargestellt ist.
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Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Wellenlagerung,
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2 eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Wellenlagerung gemäß 1 und
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3 eine
vergrößerte Darstellung
einer Einzelheit Z gemäß 1
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Wellenlagerung besteht
aus der Welle 1, die über
ihre Länge betrachtet
unterschiedliche Abschnitte aufweist. Der mit 1.1 bezeichnete
Mittelabschnitt weist rechtsseitig den Anschlag 1.2 auf.
Der Mittelabschnitt 1.1 der aus einem seewasserbeständigen Stahl
bestehenden Welle 1 ist über das mit 2 bezeichnete
Schrägwälzlager
in einem nicht dargestellten Gehäuse
aufgenommen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll der rechtsseitig
angeordnete mit einem Gewinde versehene Endabschnitt 1.3 mit
einem Betätigungsorgan versehen
sein, beispielsweise ein Steuerrad eines Sportbootes, während der
linksseitig angeordnete Endabschnitt 1.4 mit einem Betätigungsorgan,
beispielsweise dem Ruder des Sportbootes versehen sein soll, während der
Mittelabschnitt 1.1 über
das Schrägwälzlager 2 im
Gehäuse
aufgenommen ist. Das Schrägwälzlager 2 setzt
sich aus zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten Axialschrägnadellagern 3 und 4 zusammen,
die zueinander in O-Anordnung angestellt sind. Dies bedeutet, es
werden auftretende Radial- und Axialkräfte sowie Kippmomente aufgenommen.
Jedes der beiden Axialschrägnadellager 3, 4 weist
in einem Käfig 5, 6 geführte Lagernadeln 7, 8 auf,
die auf nicht bezeichneten Laufbahnen von Laufscheiben 9, 10, 11, 12 abwälzen. Die
Schrägstellung
bei der Lager 3, 4 ist so gewählt, dass eine durch das Zentrum
der Lagernadeln 7, 8 gelegte Linie 13, 14 die
Lagerachse 15 unter einem Winkel α schneidet. Diese Linie 13, 14 ist
mit der Drucklinie der Lagernadeln 7, 8 identisch.
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Wie
weiter erkennbar, sind die Laufscheiben 9, 10, 11, 12 von
spanlos hergestellten Abschlussprofilen 16, 17 aufgenommen,
wobei das innere Abschlussprofil mit 16 und das äußere Abschlussprofil mit 17 bezeichnet
ist. Jedes der rechts- und linksseitig angeordneten inneren Abschlussprofile 16 weist einen
ersten axial verlaufenden Schenkel 16.1 und einen zweiten
axial verlaufenden Schenkel 16.2 auf, der vom ersten Schenkel 16.1 in
radialer Richtung beabstandet angeordnet ist. Beide Schenkel 16.1, 16.2 sind
durch das Zwi schenteil 16.3 verbunden, an dem die Laufscheiben 9, 11 anliegen.
Mit dem ersten axial verlaufenden Schenkel 16.1 ist das äußere Abschlussprofil 16 auf
den Mittelabschnitt 1.1 der Welle 1 aufgesetzt.
Der zweite axial verlaufende Schenkel 16.2 geht an seinem äußeren Ende
in den Flansch 16.4 über.
Die Laufscheiben 10, 12 der Axialschrägnadellager 3, 4 sind
von äußeren Abschlussprofilen 17 aufgenommen,
die spiegelbildlich zur Mittelsenkrechten 18 angeordnet
sind. Auch die äußeren Abschlussprofile 17 sind
spanlos geformt und weisen einen axial verlaufenden Schenkel 17.1 auf,
der von einem nicht dargestellten Gehäuse aufgenommen ist. Der schräg zur Lagerachse 15 verlaufende
Teil 17.2 geht schließlich
in den Schenkel 17.3 über,
wobei die äußeren Anschlussprofile 17 mit
diesem Bereich aneinander anliegen. Wie weiter erkennbar, ist in
den beiden Nuten 1.5, die im Mittelabschnitt 1.1.
der Welle 1 rechts- und linksseitig angeordnet sind, je
ein erster Dichtring 19 angeordnet, der statisch wirkt, weil
zwischen Dichtring 19 und Schenkel 17.1 keine Reibung
auftritt. Zwischen den beiden Abschlussprofilen 16 und 17 ist
ein zweiter Dichtring 20 angeordnet, der für eine Abdichtung
des Lagerinneren sorgt. Schließlich
ist ein dritter Dichtring 21 vorhanden, der ebenfalls vom
Mittelabschnitt 1.1 der Welle 1 aufgenommen ist
und zwischen den beiden äußeren Abschlussprofilen 17 angeordnet
ist. Dieser sorgt dafür, dass
die beiden gegeneinander angestellte Abschlussprofile 17 in
radialer Richtung nochmals abgestützt werden, so dass eine Versteifung
eintritt. In diesem Zusammenhang kann es aus Steifigkeitsgründen von
Vorteil sein, die beiden Abschlussprofile 17 durch einen
Schweißvorgang
miteinander zu verbinden.
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Die
Montage der Wellenlagerung wird nun in folgender Weise durchgeführt:
Zunächst wird
auf den Mittelabschnitt 1.1 der Welle 1 der erste
Dichtring 19 in die Nut 1.5 verbracht. Anschließend wird
das rechtsseitig angeordnete innere Abschlussprofil 16 gemeinsam
mit dem zweiten Dichtring 20 auf den Mittelabschnitt 1.1 aufgeschoben,
so dass sein erster Schenkel 16.1 am Anschlag 1.2 zur Anlage
gelangt. Es folgt das rechtsseitig angeordnete Axialschrägnadellager 3,
bevor das rechtsseitig angeordnete äußere Abschlussprofil 17 folgt.
Danach wird der dritte Dichtring 21 aufgeschoben, bevor das
linksseitig angeord nete zweite äußere Abschlussprofil 17 folgt.
Die Montage wird schließlich fortgesetzt
mit dem zweiten Axialschrägnadellager 4, dem
wiederum das zweite linksseitig angeordnete zweite innere Abschlussprofil 16 mit
dem zweiten Dichtring 20 folgt. Dieses zweite innere Abschlussprofil 16 wird
so lange in Richtung Anschlag 1.2 verschoben, bis die gewünschte Vorspannung
der Gesamtlageranordnung realisiert ist. Danach wird, wie aus 3 ersichtlich,
ein Teil der Stirnfläche 1.6 des Mittelabschnittes 1.1 der
Welle 1 radial nach außen umgelegt,
so dass eine vorgespannte, unverlierbare aus Welle 1 und
Schrägwälzlager 2 bestehende
Lagerbaueinheit gebildet ist. Auf diese Weise ist mittels der fünf Dichtringe 19, 20, 21 eine
gut abgedichtete und werkseitig befettete sowie seewasserbeständige Lagerbaueinheit
geschaffen, die ohne die bisher erforderliche Lagerstellmutter zu
einer vorgespannten Baueinheit zusammengesetzt werden kann. Alle
Bestandteile der Lagerbaueinheit werden dabei in einfacher Weise
nacheinander in Steckmontage gegen den Anschlag 1.2 der
Welle 1 aufgefädelt,
bevor abschließend
das linksseitig angeordnete innere Abschlussprofil 16 mit
der Welle 1 verbunden wird.
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- 1
- Welle
- 1.1
- Mittelabschnitt
- 1.2
- Anschlag
- 1.3
- Endabschnitt
- 1.4
- Endabschnitt
- 1.5
- Nut
- 1.6
- Stirnfläche
- 2
- Schrägwälzlager
- 3
- Axialschrägnadellager
- 4
- Axialschrägnadellager
- 5
- Käfig
- 6
- Käfig
- 7
- Lagernadel
- 8
- Lagernadel
- 9
- Laufscheibe
- 10
- Laufscheibe
- 11
- Laufscheibe
- 12
- Laufscheibe
- 13
- Linie
- 14
- Linie
- 15
- Lagerachse
- 16
- inneres
Abschlussprofil
- 16.1
- erster
Schenkel
- 16.2
- zweiter
Schenkel
- 16.3
- Zwischenteil
- 16.4
- Flansch
- 17
- äußeres Abschlussprofil
- 17.1
- Schenkel
- 17.2
- Teil
- 17.3
- Schenkel
- 18
- Mittelsenkrechte
- 19
- erster
Dichtring
- 20
- zweiter
Dichtring
- 21
- dritter
Dichtring
- α
- Winkel