-
Die Erfindung betrifft eine Montageeinheit mit einer Lageranordnung und ein Verfahren zum Montieren einer Lageranordnung an einem Maschinenteil.
-
Das Montieren einer Lageranordnung ist mitunter sehr aufwendig, da diese aus mehreren Einzelteilen besteht. Um dennoch eine effiziente Montage zu ermöglichen, kann versucht werden, bei der Montage einen möglichst hohen Automatisierungsgrad zu erreichen. Dies erfordert allerdings einen hohen maschinellen Aufwand und verursacht demgemäß erhebliche Kosten. Außerdem steht der erforderliche Maschinenpark in der Regel lediglich bei der Erstmontage, nicht aber bei einem späteren Austausch der Lagereinheit zur Verfügung. Ein solcher Austausch kann beispielsweise bei Radlagereinheiten von Lastkraftwagen erforderlich sein. Der Austausch wird in der Regel in einer Werkstatt und nicht direkt beim Hersteller durchgeführt.
-
Der Aufwand kann dadurch verringert werden, dass die Lageranordnung so konstruiert wird, dass sie als eine Einheit handhabbar und insbesondere auch montierbar ist. Dies führt aber zu Einschränkungen bei der konstruktiven Auslegung der Einzelteile, die mit einem erhöhten Gesamtaufwand oder mit unerwünschten Eigenschaften der Lageranordnung einhergehen können.
-
Aus der
DE 41 22 679 A1 ist ein Axial-Wälzlager bekannt, welches zwei Lagerscheiben und einen Haltering aufweist, der die Lagerteile zu einer Einheit verbindet.
-
Aus der
JP 2007-263305 A ist ein Montagewerkzeug zur Montage eines Kegelrollenlagers auf einer Welle bekannt. Das Montagewerkzeug weist eine Befestigungseinrichtung zum Verbinden und Befestigen des Innenrings und des Außenrings auf.
-
Die
US 6,149,244 A offenbart ein Radlager mit einem Ausrichtelement zum Ausrichten eines Abstandhalters während der Montage des Radlagers auf einer Achse.
-
Aus der
DE 39 13 343 A1 ist eine Haltehilfshülse für Rollen- oder Nadellager bekannt, welche das Wälzlager im nicht montierten Zustand als eine Baueinheit zusammenhält.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne nennenswerte Einschränkungen bzgl. der Konstruktion einer Lageranordnung den Aufwand für die Montage der Lageranordnung an einem Maschinenteil möglichst gering zu halten.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Montageeinheit gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Montageeinheit weist eine Lageranordnung mit einer ersten Baugruppe und einer zweiten Baugruppe und eine Halterung auf, welche die zweite Baugruppe verliersicher mit der ersten Baugruppe verbindet. Die erste Baugruppe weist ein als ein Achszapfen ausgebildetes Innenteil mit mehreren Durchbrechungen zur Aufnahme je einer Befestigungsschraube zur Fixierung der Lageranordnung in einer Einbauumgebung auf. Die Halterung weist mehrere Haltearme auf, die miteinander verbunden sind und durch die Durchbrechungen hindurch greifen.
-
Bei dem Haltearm handelt es sich nicht um die Befestigungsschraube, sondern um ein sonstiges Bauteil, das lediglich temporär in der Durchbrechung angeordnet ist und bei der Fixierung der Lageranordnung in der Einbauumgebung durch die Befestigungsschraube ersetzt wird.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie mit geringem Aufwand eine einfache und zuverlässige Montage einer Lageranordnung an einem Maschinenteil ermöglicht. Insbesondere kann die separate Handhabung einer Vielzahl von Einzelteilen vermieden werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine sehr präzise und zuverlässige Verbindung zwischen den Baugruppen der Lageranordnung ausgebildet werden kann.
-
Durch die Halterung kann eine axial formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe der Lageranordnung ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die verliersichere Verbindung zwischen den beiden Baugruppen mit geringem Aufwand und ohne eine Beschädigung der Baugruppen ausgebildet und wieder gelöst werden kann.
-
Jeder Haltearm kann einen Endbereich aufweisen, der vollständig aus der Durchbrechung herausragt. Innerhalb des Endbereichs jedes Haltearms können die Abmessungen in einer Richtung senkrecht zur Durchbrechung wenigstens bereichsweise mit zunehmender Entfernung zur Durchbrechung abnehmen. Die Abmessungen jedes Haltearms können insbesondere kontinuierlich abnehmen. Beispielsweise kann jeder Haltearm in seinem Endbereich keilförmig ausgebildet sein. Außerdem können die Abmessungen jedes Haltearms innerhalb des Endbereichs in allen Richtungen senkrecht zur Durchbrechung kleiner als die jeweiligen Erstreckungen der Durchbrechung in diesen Richtungen sein. Dies erleichtert die Montage der Lageranordnung, da beispielsweise die Möglichkeit besteht, die Halterung während der Montage als Zentnerhilfe zu verwenden und die verliersichere Verbindung während der Montage ohne zusätzliche manuelle Eingriffe automatisch aufzuheben.
-
Der Endbereich jedes Haltearms kann teilweise außerhalb der Quererstreckungen der Durchbrechung angeordnet sein. Auf diese Weise kann die formschlüssige Verbindung ausgebildet werden. Weiterhin kann jeder Haltearm in seinem Endbereich eine Schulter aufweisen. Die Schulter kann zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung genutzt werden.
-
Jeder Haltearm kann berührend an der Innenfläche der Durchbrechung anliegen. Insbesondere kann jeder Haltearm unter Vorspannung an der Innenfläche der Durchbrechung anliegen. Die Vorspannung kann beispielsweise aus einer elastischen Verformung der Halterung resultieren. Dies erleichtert eine automatisierte Ausbildung und Aufhebung der Formschluss-Verbindung.
-
Die zweite Baugruppe kann wenigstens ein Lager aufweisen. Weiterhin kann die zweite Baugruppe eine Distanzscheibe aufweisen, durch die die Vorspannung der Lageranordnung im eingebauten Zustand vorgegeben wird. Die Distanzscheibe kann insbesondere axial neben dem Lager angeordnet sein. Außerdem kann die Distanzscheibe der Lageranordnung individuell zugepaart sein. Auf diese Weise können aufwendige Einstellarbeiten während der Montage vermieden und trotzdem eine präzise Einstellung der Vorspannung sichergestellt werden.
-
Die Halterung kann aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Fertigung, so dass die Halterung beispielsweise als ein Einwegteil ausgebildet sein kann.
-
Die Lageranordnung kann beispielsweise als eine Radlageranordnung ausgebildet sein, insbesondere als eine Radlageranordnung eines Lkws oder eines Busses.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Lageranordnung, die eine erste und eine zweite Baugruppe aufweist, an einem Maschinenteil. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Montageeinheit, die durch die Lageranordnung und eine Halterung gebildet wird, welche sich durch mehrere Durchbrechungen in der ersten Baugruppe erstreckt und die beiden Baugruppen der Lageranordnung verliersicher miteinander verbindet, und das Maschinenteil einander derart angenähert, dass die Halterung zunehmend in mehrere Ausnehmungen des Maschinenteils eintaucht und dabei durch die Ausnehmungen derart zwangsgeführt wird, dass die Halterung wenigstens bereichsweise quer zu den Ausnehmungen versetzt wird und dabei die verliersichere Verbindung zwischen den beiden Baugruppen der Lageranordnung gelöst wird. Die Halterung wird aus den Ausnehmungen des Maschinenteils und den Durchbrechungen in der ersten Baugruppe entfernt. Danach werden Befestigungsschrauben durch die Durchbrechungen in der ersten Baugruppe hindurch in die Ausnehmungen des Maschinenteils eingeführt und dadurch die Lageranordnung am Maschinenteil fixiert.
-
Insbesondere wird eine Formschluss-Verbindung zwischen der Halterung und der zweiten Baugruppe aufgehoben. Die Montageeinheit kann bei der Annäherung an das Maschinenteil durch die Halterung geführt werden. Dadurch wird eine präzise Positionierung erleichtert.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
-
Es zeigen
-
1 eine Momentaufnahme einer erfindungsgemäß ausgebildeten Montageeinheit und eines Maschinenteils zu Beginn des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer schematischen Schnittdarstellung und
-
2 bis 4 weitere Momentaufnahmen zu jeweils späteren Zeitpunkten in einer 1 entsprechenden Darstellung.
-
1 zeigt eine erste Momentaufnahme einer erfindungsgemäß ausgebildeten Montageeinheit 1 und eines Maschinenteils 2 zu Beginn des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer schematischen Schnittdarstellung.
-
Die Montageeinheit 1 weist eine Lageranordnung 3 und eine Halterung 4 auf. Die Lageranordnung 3 weist ein Innenteil 5, ein Außenteil 6, zwei Kegelrollenlager 7 und 8 sowie eine Distanzscheibe 9 auf. Die Lageranordnung 3 wird durch die Halterung 4 zu einer als Ganzes handhabbaren Einheit zusammengehalten. Insbesondere werden das Innenteil 5 als eine erste Baugruppe und das Außenteil 6, die Kegelrollenlager 7 und 8 sowie die Distanzscheibe 9 als eine zweite Baugruppe durch die Halterung 4 verliersicher miteinander verbunden.
-
Das Außenteil 6 und das Innenteil 5 sind durch die beiden Kegelrollenlager 7 und 8 relativ zueinander drehbeweglich gelagert. Das Innenteil 5 ist beispielsweise als ein Achszapfen, insbesondere als ein Achszapfen eines Lastkraftwagens ausgebildet und weist mehrere axiale Durchgangsbohrungen 10 oder sonstige Durchbrechungen auf, die in Umfangsrichtung äquidistant verteilt sein können und einen radial auswärts gerichteten Flansch 11. Die Axialrichtung wird durch eine Achse 12 des Innenteils 5 definiert.
-
Das Außenteil 6 weist zwei Außenverzahnungen 13 und 14 auf, die axial nebeneinander angeordnet sind und unterschiedliche Außendurchmesser besitzen. Weiterhin weist das Außenteil 6 einen umlaufenden Vorsprung 15 auf, der sich radial einwärts erstreckt.
-
Die beiden Kegelrollenlader 7, 8 sind in einem Abstand axial nebeneinander auf dem Innenteil 5 angeordnet, der durch die axiale Erstreckung des Vorsprungs 15 des Außenteils 6 vorgegeben ist. Das Kegelrollenlager 7 ist dem Maschinenteil 2 zugewandt und axial zwischen der Distanzscheibe 9 und dem Vorsprung 15 des Außenteils 6 angeordnet. Das Kegelrollenlager 8 ist vom Maschinenteil 2 abgewandt und axial zwischen dem Vorsprung 15 des Außenteils 6 und dem Flansch 11 der Komponente 5 angeordnet.
-
Das Kegelrollenlager 7 weist einen Innenring 16, einen Außenring 17, einen Satz von Wälzkörpern 18, einen Käfig 19 und einen Dichtring 20 auf. Der Innenring 16 liegt axial an der Distanzscheibe 9 an. Der Außenring 17 liegt axial am Vorsprung 15 des Außenteils 6 an. Die Wälzkörper 18 werden im Käfig 19 geführt und rollen zwischen dem Innenring 16 und dem Außenring 17 ab. Der Dichtring 20 dichtet das Kegelrollenlager 7 zu der vom Kegelrollenlager 8 abgewanden Axialseite hin ab.
-
Analog zum Kegelrollenlager 7 weist das Kegelrollenlager 8 einen Innenring 21, einen Außenring 22, einen Satz von Wälzkörpern 23, einen Käfig 24 und einen Dichtring 25 auf. Der Innenring 21 liegt axial am Flansch 11 des Innenteils 5 an. Der Außenring 22 liegt axial am Vorsprung 15 des Außenteils 6 an. Die Wälzkörper 23 werden im Käfig 24 geführt und rollen zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 ab. Der Dichtring 25 dichtet das Kegelrollenlager 8 zu der vom Kegelrollenlager 7 abgewanden Axialseite hin ab.
-
Die Halterung 4 ist als ein flaches Kunststoffteil ausgebildet und weist wenigstens einen Quersteg 26 und wenigstens einen Haltearm 27 auf, die fest miteinander verbunden sind und insbesondere einteilig ausgebildet sein können. Die Querstege 26 sind auf der vom Maschinenteil 2 abgewandten Seite des Innenteils 5 axial außerhalb der Durchgangsbohrungen 10 angeordnet und verlaufen quer zu den Durchgangsbohrungen 10. Dabei erstrecken sich die Querstege 26 jeweils in einen Bereich radial außerhalb der Durchgangsbohrungen 10.
-
Die Haltearme 27 sind jeweils durch eine der Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 hindurchgeführt und ragen mit ihren freien Enden axial aus der jeweiligen Durchgangsbohrung 10 heraus. Im Bereich der freien Enden der Haltearme 27 ist jeweils ein Endbereich 28 ausgebildet, der ausgehend von einer Schulter 29 zum jeweiligen freien Ende hin spitz zuläuft.
-
Die Halterung 4 kann beispielsweise zwei bezüglich der Achse 12 diametral gegenüberliegende Haltearme 27 aufweisen, die durch einen gemeinsamen Quersteg 26 miteinander verbunden sind. Ebenso kann die Halterung 4 drei vorzugsweise in Umfangsrichtung des Innenteils 5 äquidistant angeordnete Haltearme 27 aufweisen, die durch drei sternförmig angeordnete Querstege 26 miteinander verbunden sind. Auch eine andere Anzahl von Haltearmen 27 oder von Querstegen 26 ist möglich.
-
Die Schultern 29 der Haltearme 27 liegen axial an der Distanzscheibe 9 und die Querstege 26 liegen axial am Innenteil 5 an, so dass die Distanzscheibe 9 durch die Halterung 4 in Axialrichtung formschlüssig am Innenteil 5 fixiert wird und auf diese Wiese die Lageranordnung 3 durch die Halterung 4 zusammengehalten wird. Außerdem kann durch die Halterung 4 eine Vorspannung der Lageranordnung 3 bis zur Montage aufrechterhalten werden.
-
Zur Ausbildung der Vorspannung wird die Lageranordnung 3 zunächst ohne die Distanzscheibe 9 zusammengebaut. Dann wird das Außenteil 6 mehrmals gedreht, damit die Wälzkörper 18, 23 die ihnen zugedachte Position einnehmen, in der sie an den radial äußeren Borden der Innenringe 16, 21 axial anlaufen. Während des Drehens oder jeweils in einer Pause wird der Innenring 16 unter Aufwendung einer Kraft, die der gewünschten axialen Vorspannung entspricht, zum Innenring 21 hin verschoben. Dies wird dadurch erleichtert, dass der Innenring 16 mit einem Schiebesitz oder allenfalls einem leichten Presssitz auf dem Innenteil 5 angeordnet wird.
-
Wenn die gewünschte Vorspannung erreicht ist, wird die axiale Distanz ermittelt, um die der Innenring 16 gegenüber dem axialen Ende des Innenteils 5 zurückversetzt ist. Dann wird die Distanzscheibe 9, deren axiale Erstreckung der gemessenen Distanz entspricht, hergestellt oder aus einem Sortiment von Distanzscheiben 10 mit unterschiedlichen axialen Erstreckungen ausgewählt. Die derart hergestellte oder ausgewählte Distanzscheibe 9 wird axial neben dem Innenring 16 auf dem Innenteil 5 angeordnet und mit der Halterung 4 gesichert. Hierzu werden die Haltearme 27 der Halterung 4 durch die Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 geführt, bis die Querstege 26 der Halterung 4 axial an das Innenteil 5 anschlagen. In dieser Position treten die Endbereiche 28 der Haltearme 27 vollständig aus den Durchgangsbohrungen 10 aus und vollziehen infolge der Elastizität der Haltearme 27 jeweils eine Bewegung quer zu den Durchgangsbohrungen 10, bis die Haltearme 27 an den Innenflächen der Durchgangsbohrungen 10 anliegen. Diese Bewegung kann beispielsweise bezogen auf die Achse 12 radial nach außen gerichtet sein. Danach ist der in 1 dargestellte Zustand erreicht, bei dem die Endbereiche 28 der Haltearme 27 radial mit der Distanzscheibe 9 überlappen und die Distanzscheibe 9 axial an den Schultern 29 der Haltearme 27 anschlägt. Ein ggf. eingesetztes Hilfswerkzeug zum temporären Fixieren der Distanzscheibe 9 kann jetzt entfernt werden und die Montageeinheit 1 ist bereit für die Montage.
-
Alternativ zu einer unmittelbaren Montage besteht aber auch die Möglichkeit, die Montageeinheit 1 in diesem Zustand zu lagern und/oder an einen anderen Ort zu verbringen, so dass die Montage zu einer anderen Zeit und/oder an einem anderen Ort als die Herstellung erfolgen kann. Beispielsweise kann ein Hersteller eines Produkts, bei dem die Lageranordnung 3 zum Einsatz kommt mit der Montageeinheit 1 beliefert werden oder eine Werkstatt, welche mit Hilfe der Montageeinheit 1 einen Austausch der Lageranordnung 3 vornimmt.
-
Die Montage der Lageranordnung 3 mit Hilfe der Montageeinheit 1 kann auf folgende Weise durchgeführt werden.
-
Zunächst wird die Montageeinheit 1 derart neben dem Maschinenteil 2, an dem die Lageranordnung 3 angebracht werden soll, positioniert, dass die Endbereiche 28 der Haltearme 27 zum Maschinenteil 2 hin zeigen und die Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 mit Gewindebohrungen 30 oder sonstigen dafür vorgesehenen Ausnehmungen des Maschinenteils 2 fluchten. Dieser Zustand ist in 1 dargestellt. Die Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 weisen einen geringfügig größeren Durchmesser als die Gewindebohrungen 30 des Maschinenteils 2 auf.
-
Danach wird die Montageeinheit 1 dem Maschinenteil 2 axial angenähert, so dass die Endbereiche 28 der Haltearme 27 zunehmend in die Gewindebohrungen 30 des Maschinenteils 2 eintauchen. Aufgrund ihrer spitz zulaufenden Form werden die Endbereiche 28 der Haltearme 27, die infolge der Elastizität der Haltearme 27 an der Innenfläche der jeweiligen Gewindebohrung 30 anliegen, zunehmend quer zu den Gewindebohrungen 30 und damit auch quer zu den Durchgangsbohrungen 10 verschoben. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt.
-
Die axiale Annäherung der Montageeinheit 1 an das Maschinenteil 2 wird fortgesetzt, bis die Distanzscheibe 9 an das Maschinenteil 2 axial anschlägt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Endbereiche 28 der Haltearme 27 soweit quer zu den Gewindebohrungen 30 des Maschinenteils 2 ausgelenkt, dass die radiale Überdeckung der Endbereiche 28 mit der Distanzscheibe 9 vollständig aufgehoben ist und die Endbereiche 28 vollständig innerhalb der radialen Erstreckung der jeweiligen Durchgangsbohrung 10 des Innenteils 5 angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die formschlüssige Fixierung der Distanzscheibe 9 durch die Schultern 29 der Haltearme 27 aufgehoben ist und somit die Haltearme 27 aus den Gewindebohrungen 30 des Maschinenteils 2 und den Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 herausgezogen werden können. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt.
-
In einem nächsten Schritt wird die Halterung 4 axial vom Maschinenteil 2 wegbewegt, wobei die Montageeinheit 1 durch ein nicht figürlich dargestelltes Werkzeug fixiert wird, mit dem auch die bisherige Handhabung der Montageeinheit 1 durchgeführt wurde. Durch diese Bewegung der Halterung 4 werden die Querstege 26 zunehmend axial vom Innenteil 5 entfernt und die Haltearme 27 aus den Gewindebohrungen 30 des Maschinenteils 2 und aus den Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 herausgezogen. Eine Momentaufnahme während des Entfernens der Halterung 4 ist in 4 dargestellt.
-
Sobald die Haltearme 27 vollständig aus den Durchgangsbohrungen 10 des Innenteils 5 herausgezogen sind können nicht figürlich dargestellte Befestigungsschrauben durch die Durchgangsbohrungen 10 hindurch in die Gewindebohrungen 30 des Maschinenteils 2 eingeschraubt werden und dadurch das Innenteil 5 der Lageranordnung 3 am Maschinenteil 2 befestigt werden. Durch das Festziehen der Befestigungsschrauben wird in der Lageranordnung 3 gerade die Vorspannung erzeugt, die zuvor beim Zusammenbau der Montageeinheit 1 eingestellt und durch die individuelle Anfertigung oder Auswahl der Distanzscheibe 9 konserviert wurde.
-
Mit dem Festziehen der Befestigungsschrauben ist die Montage der Lageranordnung 3 beendet. Je nach Ausführung kann die Halterung 4 dann entweder entsorgt oder einer nochmaligen Verwendung zugeführt werden.
-
Die Montageeinheit 1 kann auch so abgewandelt werden, dass für eine Durchgangsbohrung 10 des Innenteils 5 mehrere Haltearme 27 der Halterung 4 vorgesehen sind, die beispielsweise jeweils radial nach außen vorgespannt sind. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Durchgangsbohrungen 10 einen großen Durchmesser aufweisen und/oder nur eine Durchgangsbohrung 10 oder einige wenige Durchgangsbohrungen 10 vorhanden sind.
-
Die Montageeinheit 1 kann beispielsweise für die Montage von Radlagern, insbesondere von Radlagern von Lkws oder Bussen, eingesetzt werden. In diesem Fall ist das Maschinenteil 2, an dem das Innenteil 5 der Lageranordnung 3 befestigt wird, beispielsweise als ein Bestandteil des Fahrzeugchassis oder des Motorblocks ausgebildet. Am Außenteil 6 der Lageranordnung 3 können eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad angebracht sein. Dies bedeutet, dass das Innenteil 5 bei einer Bewegung des Fahrzeugs ruht und sich das Außenteil 6 relativ zum Innenteil 5 dreht.
-
Die Lageranordnung 3 der Montageeinheit 1 kann auf vielfältige Weise abgewandelt werden. Beispielsweise können die Außenverzahnungen 13, 14 des Außenteils 6 entfallen. Außerdem kann der Vorsprung 15 des Außenteils 6 entfallen und die Kegelrollenlager 7, 8 können sich direkt axial berühren. Anstelle der dargestellten Kegelrollenlager 7, 8 können auch andersartig ausgebildete Kegelrollenlager 7, 8 oder sonstige Lagertypen zum Einsatz kommen. Weiterhin kann die Distanzscheibe 9 entfallen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Montageeinheit
- 2
- Maschinenteil
- 3
- Lageranordnung
- 4
- Halterung
- 5
- Innenteil
- 6
- Außenteil
- 7
- Kegelrollenlager
- 8
- Kegelrollenlager
- 9
- Distanzscheibe
- 10
- Durchgangsbohrung
- 11
- Flansch
- 12
- Achse
- 13
- Außenverzahnung
- 14
- Außenverzahnung
- 15
- Vorsprung
- 16
- Innenring
- 17
- Außenring
- 18
- Wälzkörper
- 19
- Käfig
- 20
- Dichtring
- 21
- Innenring
- 22
- Außenring
- 23
- Wälzkörper
- 24
- Käfig
- 25
- Dichtring
- 26
- Quersteg
- 27
- Haltearm
- 28
- Endbereich
- 29
- Schulter
- 30
- Gewindebohrung
