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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Lagervorspannung einer Lageranordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Hinterachsgetriebe von Fahrzeugen mit Frontmotor weisen eine Kegelritzelwelle auf, die über zwei, üblicherweise in O-Anordnung angeordnete, Wälzlager im Achsgetriebegehäuse gelagert ist. Zur Gewährleistung einer hohen Lebendauer, eines guten Wirkungsgrades und eines geräuscharmen Laufs sollte die Lageranordnung mit einer Vorspannkraft vorgespannt sein, deren Größe möglichst genau einer vorgegebenen „optimalen Soll-Vorspannkraft” entspricht. Diese auf den ersten Blick relativ einfach erscheinende „Montage- bzw. Einstellvorgabe” wird in der Praxis häufig nur mit beträchtlichen Toleranzen eingehalten, d. h. die Ist-Vorspannkraft weicht bisweilen signifikant von der Soll-Vorspannkraft ab.
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Grundsätzlich wird die Lagervorspannung durch das Anzugsmoment einer auf die Ritzelwelle aufgeschraubten Bundmutter eingestellt. Für die näherungsweise Einstellung einer Soll-Vorspannkraft gibt es verschiedene in der Praxis eingesetzte Methoden.
- a) Bei einer ersten Einstellmethode macht man sich die Korrelation zwischen dem in den beiden Wälzlagern entstehenden Reib- bzw. Bremsmoment und der Vorspannkraft zunutze, mit der die beiden Wälzlager in Axialrichtung gegeneinander verspannt sind. Das Reibmoment der Wälzlager hängt nämlich signifikant von der Lagervorspannkraft ab. Je größer die Wälzlager in Axialrichtung gegeneinander verspannt sind, umso größer ist das in den Wälzlagern entstehende Reib- bzw. Bremsmoment. Bei der Einstellung der Lagervorspannkraft wird die Ritzelwelle mit einer vorgegebenen Drehzahl gedreht und dabei das zu überwindende „Reibmoment” gemessen. Die Spannmutter wird dann soweit angezogen, bis das Reibmoment einen vorgegebenen Wert erreicht, bei dem davon auszugehen bzw. bei dem bekannt ist, dass er der gewünschten Lagervorspannung entspricht.
Diese Methode ist nicht zuletzt aufgrund diverser Fertigungstoleranzen, insbesondere diverser Lagertoleranzen mit Fehlern behaftet, was dazu führen kann, dass die tatsächliche Lagervorspannkraft nur mit einer großen Toleranz von z. B. ±30% in Bezug auf die Solllagervorspannkraft eingestellt werden kann. So wird trotz einer relativ großen Streuung der Reibmomente der Wälzlager in der Praxis häufig nur mit Reibmomentmittelwerten gearbeitet.
- b) Bei einer zweiten herkömmlichen Einstellmethode wird die Lageranordnung montiert, wobei zwischen dem Innenring eines der beiden Wälzlager und einem Wellenabsatz eine sogenannte „Meisterscheibe” angeordnet wird. Anschließend wird die komplett montierte Ritzeleinheit zunächst in der einen, dann in der entgegengesetzten Axialrichtung mit der Soll-Vorspannkraft beaufschlagt, wobei das zwischen den beiden Belastungszuständen auftretende Axialspiel, das üblicherweise im Mikrometerbereich liegt, so genau wie möglich gemessen wird. Anschließend wird die Meisterscheibe gegen eine auf das Axialspiel abgestimmte Distanzscheibe ausgetauscht, welche aus einem vorgegebenen Distanzscheibensatz, der z. B. mikrometerweise gestuft ist, entnommen wird. Da auch Präzisionsdistanzscheiben gewisse Fertigungstoleranzen aufweisen, können sich auch bei dieser Einstellmethode beträchtliche Abweichungen der Ist-Lagervorspannkraft von der Soll-Lagervorspannkraft ergeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, die axiale Lagervorspannung einer Wälzlageranordnung möglichst exakt auf eine vorgegebene Soll-Lagervorspannung einzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Einstellung der axialen Vorspannung einer Lageranordnung. Der Begriff „Lageranordnung” umfasst ein erstes Wälzlager und ein koaxial dazu angeordnetes zweites Wälzlager, das axial beabstandet vom ersten Wälzlager ist. Die Innenringe der beiden Wälzlager sind auf einer Welle angeordnet, bei der es sich z. B. um eine Ritzelwelle, insbesondere um eine Kegelritzelwelle, eines Achsgetriebes, insbesondere eines Hinterachsgetriebes eines Fahrzeugs handeln kann.
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Handelt es sich bei der Welle um eine Ritzelwelle, z. B. eines Achsgetriebes, so kann das eine dem Ritzelkopf zugewandte Wälzlager auch als „Ritzelkopflager” und das andere, dem Ritzelkopf abgewandte Wälzlager als „Ritzelflanschlager” bezeichnet werden.
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Die Außenringe der beiden Wälzlager können (feststehend) in entsprechend gestaltete, kreisrunde Ausnehmungen bzw. Lagersitze eingesetzt sein, die in einem „feststehenden Element”, bzw. einer „feststehenden Baugruppe”, wie z. B. einem Gehäuse, insbesondere in einem Getriebegehäuse ausgebildet sind. Die Welle ist somit über die beiden Wälzlager in dem „feststehenden Element”, bzw. in der „feststehenden Baugruppe” gelagert.
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Bei den beiden Wälzlagern kann es sich z. B. um ein- oder mehrreihige Schrägkugellager, ein- oder mehrreihige Tonnenlager, ein- oder mehrreihige Kegelrollenlager oder um andere Lagertypen oder um eine Kombination unterschiedlicher Lagertypen handeln.
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Die beiden Wälzlager der Lageranordnung werden mittels einer mit der Welle verschraubten Spannmutter in Axialrichtung gegeneinander verspannt. Werden Schrägkugellager, schräge Tonnenlager oder Kegelrollenlager verwendet, so können diese wahlweise in O- oder X-Anordnung angeordnet sein.
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Bevor mit der Einstellung der Lagervorspannung begonnen wird, werden zumindest die Welle, die beiden Wälzlager und das Gehäuse sowie die Spannmutter vormontiert, wobei die Spannmutter vorerst noch nicht angezogen wird. Die Lageranordnung ist also zunächst in Axialrichtung noch entspannt.
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Zum Einstellen der Lagervorspannung wird eine „Spanneinrichtung” bereitgestellt, mit der eine Axialkraft auf die Welle ausgeübt werden kann. Die Spanneinrichtung kann mit einer Komponente versehen sein, die hier als „Spannkopf” bezeichnet wird. Der Begriff „Spannkopf” ist äußerst breit auszulegen. Gemeint ist ganz allgemein ein Element bzw. eine Anordnung, mittels dem bzw. mittels der eine definierte Axialkraft auf die Welle ausgeübt werden kann, z. B. über die Stirnseite des Ritzelkopfes. Die Spanneinrichtung stützt sich dabei mittelbar oder unmittelbar an dem „feststehenden Element” bzw. an der „feststehenden Baugruppe” (z. B. Gehäuse) ab, an dem bzw. an der oder in der die Welle gelagert ist.
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Die Spanneinrichtung, die Welle, die einzustellenden Wälzlager, die Spannmutter, das Gehäuse, kurz alle bei einer Belastung mit einer Axialkraft Spannkraft übertragenden bzw. aufnehmenden Komponenten bilden dabei einen „Spannungskreis”.
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Anschließend wird der Spannkopf an die Welle angesetzt.
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Der Kern der Erfindung besteht aus mehreren weiteren Schritten.
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Zunächst wird mittels der Spanneinrichtung eine in Axialrichtung der Welle wirkende „erste Testkraft” auf die Welle aufgebracht. Die erste Testkraft ist mindestens so groß wie die Soll-Vorspannkraft oder (etwas) größer als die Soll-Vorspannkraft.
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Durch das Aufbringen der ersten Testkraft werden eine Vielzahl von Komponenten elastisch verformt, insbesondere das eine der beiden Wälzlager, welches in voller Höhe die erste Testkraft aufnimmt, die Welle, das „Gehäuse”, die Spanneinrichtung einschließlich des Spannkopfes etc. Es entsteht ein geschlossener Verspannungskreis.
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Für die Durchführung des „nächsten Einstellschritts” wird eine Wegverstellung für die Spanneinrichtung „benötigt”, die der Deformierung der Spanneinrichtung, des Gehäuses und der Gehäusebefestigung in Axialrichtung entspricht, wenn diese mit einer „vorgegebenen Axialkraft” beaufschlagt wird. Die betreffende Deformierung kann z. B. mit einem hier nicht näher zu erläuternden Messverfahren gemessen, berechnet oder in anderer Weise bestimmt werden.
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Anschließend erfolgt eine „Teilentlastung” des Verspannungskreises. „Teilentlastung” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Spannkopf der Spanneinrichtung um eine Strecke „zurückgefahren” wird, welche der oben erwähnten Deformierung der Spanneinrichtung bei einer Be- bzw. Entlastung mit der „vorgegebenen Axialkraft” entspricht. Will man beispielsweise mit einer vorgegebenen Axialkraft von 5000 N arbeiten, so misst, berechnet oder ermittelt man die axiale Deformierung bzw. die axiale Verschiebung eines Referenzpunktes der Spanneinrichtung, wenn deren Spannkopf mit 5000 N beaufschlagt wird. Ist diese axiale Verschiebung bekannt, so entlastet man die Spanneinrichtung exakt soweit, bis sich der Referenzpunkt um exakt die berechnete oder anderweitig ermittelte Verschiebung verschiebt.
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Nach dem Teilentlasten des Verspannungskreises wird die Spannmutter in einem weiteren Einstellschritt soweit angezogen, bis die vom Spannkopf auf die Welle übertragene Kraft auf eine „zweite” Testkraft abgesunken ist, welche gleich der ersten Testkraft abzüglich der vorgegebenen Axialkraft ist.
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Sobald dieser Zustand erreicht ist, kann die Spanneinrichtung entfernt werden. Die Lageranordnung ist dann näherungsweise exakt auf eine Soll-Vorspannkraft eingestellt.
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Durch Erfassen und Anzeigen der beiden Testkräfte und einer gezielten Wegverstellung, die eine Teilentspannung (Deformation) des gesamten Verspannungskreises hervorruft, kann das Anziehen der Ritzelspannmutter zum exakt richtigen Zeitpunkt gestoppt werden. Um in den beiden Wälzlagern die gewünschte Soll-Vorspannkraft zu erreichen, wird immer automatisch das richtige Verschraubungsmoment eingestellt (unabhängig davon, ob mit oder ohne Spannbuchse gearbeitet wird und unabhängig von sämtlichen Verschraubungsparametern).
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Die beiden Testkräfte und die ”benötigte” Wegverstellung für die Montagespannvorrichtung zur Einstellung einer gewünschten Soll-Vorspannkraft, werden einmalig für die Montagespannvorrichtung festgelegt bzw. ermittelt.
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Die zweite Testkraft kann frei festgelegt werden. Dennoch sollte die zweite Testkraft im Hinblick auf die Genauigkeit der späteren Vorspannkrafteinstellung möglichst klein gewählt werden. Je kleiner die zweite Testkraft festgelegt wird, umso geringer ist der Einfluss der Steifigkeitsstreuung der beiden Wälzlager auf die spätere Vorspannkrafteinstellung. Wegen des flachen Anlaufs der progressiven Steifigkeitskennlinie der Spannvorrichtung, ist es vorteilhaft die „zweite” Testkraft etwas oberhalb der Nullkraft – im annähernd linearen Bereich der Steifigkeitskennlinie – festzulegen.
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Die erste Testkraft kann als Summe der Soll-Vorspannkraft und eines bestimmten Anteils der zweiten Testkraft definiert sein. Die zweite Testkraft wird entsprechend der Steifigkeiten der Ritzelwälzlager bei der gewünschten Soll-Vorspannkraft aufgeteilt und zu der Soll-Vorspannkraft hinzuaddiert. Dieser Anteil kann näherungsweise rechnerisch mit Hilfe der (meist bekannten) mittleren Steifigkeitskennlinien der Wälzlager
oder exakt durch das Anbringen von DMS-Streifen auf dem Ritzelschaft zwischen den beiden Innenringen der Wälzlager, ermittelt werden. Für diese Ermittlung wird die Ritzellagerung (ohne Spannbuchse und mit einem Spiel am Innenring des Flanschlagers) auf die Soll-Vorspannkraft eingestellt und mit der zweiten Testkraft am Ritzelkopf axial belastet. Die jetzt über DMS-Streifen angezeigte Axialkraft ergibt in Addition mit der zweiten Testkraft, die erste Testkraft.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Spannkopf der Spanneinrichtung in einem Bereich „außerhalb” der beiden Wälzlager an die Welle angesetzt. „Außerhalb” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Spannkopf insbesondere nicht im Bereich zwischen den beiden Wälzlagern an die Welle angesetzt wird. Im Falle eines Achsgetriebes kann der Spannkopf der Spanneinrichtung z. B. an die den beiden Wälzlagern abgewandte Stirnseite des Ritzelkopfs angesetzt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die vorgegebene Axialkraft kleiner oder höchstens gleich der ersten Testkraft.
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Bei einer ersten Variante der Erfindung sind die erste Testkraft und die vorgegebene Axialkraft jeweils gleich der einzustellen Soll-Vorspannkraft der Lageranordnung und die zweite Testkraft ist Null.
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An einem konkreten Zahlenbeispiel verdeutlicht kann dies z. B. bedeuten, dass das Ritzelkopflager einer Achsgetriebeanordnung zunächst mit einer ersten Testkraft von z. B. 5000 N belastet wird, was der einzustellenden Sollvorspannkraft entspricht. Da die Spannmutter in diesem Zustand gelöst ist, wird die gesamte erste Testkraft von dem Ritzelkopflager aufgenommen.
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Das sich einstellende Kräftegleichgewicht geht einher mit einer „Gesamteinfederung der elastischen Federungselemente” des Verspannungskreises, wobei die eingefederte Position, z. B. Ortskoordinate eines Referenzpunkts der Spanneinrichtung registriert wird. Die „Steifigkeitskennlinie” der Spanneinrichtung sowie des „Gehäuses”, an welches die Spanneinrichtung angeflanscht ist, ist immer gleich und wird vorab ermittelt, z. B. rechnerisch oder durch Messung im Versuch.
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Wie bereits erwähnt sind bei der ersten Variante der Erfindung die erste Testkraft und die vorgegebene Axialkraft gleich der Soll-Vorspannkraft und die zweite Testkraft ist Null. Dementsprechend wird bei der ersten Variante die Deformierung der Spanneinrichtung bei einer Belastung mit der ersten Testkraft bzw. mit der gleich großen Axialkraft, die bei dem obigen Zahlenbeispiel 5000 N beträgt, ermittelt.
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Anschließend erfolgt eine Teilentlastung des Verspannungskreises, indem ein geeigneter Referenzpunkt der Spanneinrichtung exakt um die Strecke zurückgefahren wird, welche gleich der vorab ermittelten Deformierung aller Komponenten des Verspannungskreises, mit Ausnahme der axialen Deformierung des Ritzelkopflagers zwischen den beiden Testkräften entspricht.
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Nach der Teilentlastung stellt sich ein neues Kräftegleichgewicht ein. Anschließend wird die Spannmutter soweit angezogen, bis die vom Spannkopf in die Welle eingeleitete Testkraft auf eine zweite Testkraft abgesunken ist, die bei der ersten Variante der Erfindung Null ist. Die zweite Testkraft ergibt sich aus der ersten Testkraft abzüglich der vorgegebenen Axialkraft. Da die erste Testkraft und die vorgegebene Axialkraft bei der ersten Variante der Erfindung gleich groß sind, ergibt sich, wie bereits erwähnt, eine zweite Testkraft von exakt Null.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lageranordnung und die Spanneinrichtung so beschaffen bzw. angeordnet, dass die Wälzlager und die Welle während der Montage bzw. während des Vorspannvorgangs gedreht werden können. Ein Drehen während des Vorspannvorgangs hat den Vorteil, dass die Reibung der Wälzlager ohne Einfluss auf deren Einfederungswege bleibt.
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Die ”benötigte” Wegverstellung für die Montagespannvorrichtung, die sich aus der axialen Deformation der Spannvorrichtung und des Getriebegehäuses inklusive der Gehäusebefestigung zwischen den beiden oben dargestellten Testkräften ergibt, wird wie folgt ermittelt: Um den Einfluss der Lagerreibung auf die axiale Deformation zu eliminieren, müssen die Ritzelwälzlager sowie das Axiallager der Vorrichtung ständig um ihre Rotationsachsen gedreht werden. Deshalb kann nur eine Gesamtsteifigkeitskennlinie für die Spannvorrichtung, das Gehäuse, die Gehäusebefestigung und das Ritzelkopflager reproduzierbar aufgezeichnet werden. Daraus wird indirekt mit Hilfe von DMS-Streifen (Prüfaufbau wie bei der ”ersten” Testkraft) die axiale Deformation der Spannvorrichtung und des Gehäuses inklusive der Gehäusebefestigung für die Wegverstellung der Montagespannvorrichtung ermittelt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen, mittels der die vom Spannkopf der Spanneinrichtung auf die Welle übertragene Druckkraft gemessen werden kann.
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Die Spanneinrichtung kann z. B. mittels eines Linearmotors verstellt werden. Ein Linearmotor erfüllt sehr gut die hohen Genauigkeitsanforderungen, die bei der Teilentlastung des Verspannungskreises eingehalten werden müssen, d. h. wenn es darum geht, den gewählten Referenzpunkt der Spanneinrichtung exakt um einen bestimmten Verschiebeweg zurückzufahren (z. B. einige wenige Mikrometer).
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Alternativ zu einem Linearmotor können auch Antriebe mit Spindelhubgetrieben oder Fügemodule verwendet werden, welche eine eingestellte Wegposition am Stellglied der Spannvorrichtung auch bei einer abnehmenden Kraft konstant halten. Ansonsten sind zusätzliche geeignete Klemmeinheiten erforderlich.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Gesamteinfederung der Wälzlager für die Einstellung der Soll-Vorspannkraft nicht unbedingt bekannt sein muss. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Lageranordnung sehr exakt auf eine vorgegebene Soll-Vorspannung eingestellt werden. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden Toleranzen in der Soll-Vorspannung sind im Vergleich zu den bei heutigen Einstellmethoden auftretenden Toleranzen vernachlässigbar.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Vorspannung einer Ritzellageranordnung eines Achsgetriebes unabhängig von fertigungsbedingten Toleranzen, wie z. B. Reibmomenttoleranzen der Wälzlager, Steifigkeitskennlinientoleranzen der Wälzlager, Durchmessertoleranzen des Achsgetriebegehäuses bzw. der Ritzelwelle etc. eingestellt werden können.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Spanneinrichtung als Stellglied eine Hubstange auf, an der der Spannkopf angeordnet ist. Auf der Hubstange kann ein Axiallager und ein Kraftaufnehmer angeordnet sein, welcher eine exakte Einstellung einer bestimmten Testkraft ermöglicht. Die erste Testkraft kann von einem Linearmotor aufgebracht werden. Die zweite Testkraft wird beim Anziehen der Spannmutter erreicht und dient als „Verschraubungsstoppsignal” beim Anziehen der Spannmutter.
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Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ist die erste Testkraft größer als die einzustellende Soll-Vorspannkraft und die zweite Testkraft ist größer Null. Dementsprechend ist bei der zweiten Variante der Erfindung die vorgegebene Axialkraft kleiner als die einzustellende Soll-Vorspannkraft. Die Höhe der ersten Testkraft wird erst nach Festlegung der zweiten Testkraft ermittelt.
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Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt eine Lageranordnung, wie sie typischerweise bei Achsgetrieben vorzufinden ist.
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2 zeigt ein Axialkraft-Federwegdiagramm entsprechend der ersten Variante der Erfindung;
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3 zeigt ein Axialkraft-Federwegdiagramm entsprechend der zweiten Variante der Erfindung.
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1 zeigt eine Lageranordnung 1 eines hier nicht näher dargestellten Hinterachsgetriebes.
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Eine Kegelritzelwelle 2, an deren einem Ende, das auch als „Ritzelkopf 3” bezeichnet wird, ist ein Kegelritzel 4 angeordnet. Über ein erstes Wälzlager 5, das im Folgenden auch als „Flanschlager” bezeichnet wird, und ein zweites Wälzlagers 6, das im Folgenden auch als „Ritzelkopflager” bezeichnet wird, ist die Welle 2 drehbar in einem Gehäuse 7 des Achsgetriebes 1 gelagert. Bei den beiden Wälzlagern 5, 6 handelt es sich um zweireihige Schrägkugellager, die bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in O-Anordnung angeordnet sind. Jedes der beiden Lager 5, 6 weist jeweils einen Lageraußenring 8, 9 auf, der jeweils in einen zugeordneten, im Gehäuse 7 vorgesehenen Lagersitz 10 bzw. 11 eingesetzt ist.
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Ein Innenring 12 des Flanschlagers 5 sitzt auf einem ersten Außenumfang 2a der Ritzelwelle 2. Ein Innenring 13 des Ritzelkopflagers 6 sitzt auf einem zweiten Außenumfang 2b der Ritzelwelle 2, wobei der zweite Außenumfang 2b einen größeren Durchmesser aufweist, als der erste Außenumfang 2a.
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Der Innenring 13 des Ritzelkopflagers stützt sich an der Rückseite des Kegelritzels 4 ab. Der Außenring 9 des Ritzelkopflagers stützt sich in Axialrichtung über einen Distanzring 14 am Gehäuse 7 ab. Der Außenring 8 des Flanschlagers 5 stützt sich bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in Axialrichtung unmittelbar am Gehäuse 7 ab. Der Innenring 12 des Flanschlagers stützt sich „nach rechts” über eine Spannbuchse 15 an einem Absatz 16 der Ritzelwelle 2 ab, wobei die eigentliche Spannkraft von einer Spannmutter 17 aufgebracht wird, welche auf einen Gewindeabschnitt der Ritzelwelle 2 aufgeschraubt ist. Eine Stirnseite 19 der Spannmutter 17 drückt in Axialrichtung gegen den Innenring 12 und bringt im fertigmontierten Zustand der Lageranordnung eine entsprechende Vorspannkraft auf.
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Wie bereits erwähnt, ist es sehr wichtig, dass eine bestimmte Soll-Vorspannkraft möglichst genau eingestellt werden kann. Gemäß der Erfindung werden hierzu zwei Verfahren exemplarisch erläutert.
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Verfahren 1 gemäß der Erfindung
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2 zeigt ein Axialkraft-Federwegdiagramm der Lageranordnung der 1.
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Die gestrichelte Linie 20 im Diagramm der 2 repräsentiert die „Federkennlinie” des Ritzelkopflagers 6 der in 1 gezeigten Lageranordnung.
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Die Linie 21 repräsentiert die Federkennlinie der gesamten Spanneinrichtung sowie des Gehäuses 7.
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In einem ersten Schritt wird die Lageranordnung vormontiert, wobei die Spannmutter 17 noch nicht angezogen ist. Die Lageranordnung ist somit in Axialrichtung zunächst entspannt.
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Anschließend wird eine Spanneinrichtung (nicht dargestellt) an das Gehäuse 7 angesetzt und für Montagezwecke mit dem Gehäuse verbunden, z. B. verschraubt oder über eine Klemmeinrichtung daran fixiert. Dann wird ein Spannkopf (nicht dargestellt) der Spanneinrichtung an die Stirnseite des Kegelritzes angesetzt.
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Anschließend wird über den Spannkopf eine erste Testkraft, die in 1 durch den mit der Bezeichnung „F1” versehenen Pfeil angedeutet ist, auf die Stirnseite des Kegelritzels 4 aufgebracht und in die Ritzelwelle 2 eingeleitet. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel beträgt diese erste Testkraft 5000 N. Gemäß der ersten Variante der Erfindung ist die erste Testkraft exakt gleich der einzustellenden Soll-Lagervorspannkraft.
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Da, wie bereits erwähnt, die Lageranordnung zunächst noch entspannt ist, wird die erste Testkraft allein über das Ritzelkopflager 6 abgestützt.
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Beim Applizieren der ersten Testkraft kommt es nicht nur zu einer Verformung des Ritzelkopflagers, sondern auch zu einer Verformung der hier nicht näher dargestellten Spanneinrichtung und des Gehäuses 7. Die Verformung der Spanneinrichtung und des Gehäuses 7 beim Aufbringen der ersten Testkraft ist bekannt bzw. wird oder wurde vorab ermittelt.
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Die Position des Stellglieds der Spanneinrichtung (z. B. der Hubstange der Spanneinrichtung) wird gemessen und als Referenzpunkt festgelegt, sobald die erste Testkraft aufgebracht ist.
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Anschließend erfolgt eine Teilentlastung des Verspannungskreises, in dem das Stellglied des Spanneinrichtung um exakt die Strecke „zurückgefahren” wird, welche der Deformierung der Spanneinrichtung und des Gehäuses bei einer Belastung mit der ersten Testkraft, die bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel 5000 N beträgt, entspricht. Die Teilentlastung der Lageranordnung führt zu einem gewissen Abfall der von dem Spannkopf auf die Stirnseite des Kegelritzels übertragenen Testkraft auf einen Wert, der hier bei 2745 N liegt.
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In einem letzten Einstellschritt wird die Spannmutter 17 angezogen und zwar genau so weit, bis die vom Spannkopf auf die Stirnseite des Kegelritzels 4 übertragene Kraft gerade auf Null abgesunken ist. Rechnerisch und messtechnisch kann nachgewiesen werden, dass in diesem Zustand die Vorspannkraft der Lageranordnung gerade die Soll-Vorspannkraft erreicht, die bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit 5000 N angesetzt ist.
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Verfahren 2 gemäß der Erfindung
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3 zeigt eine zweite Einstellmethode gemäß der Erfindung.
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Auch hier wird die Lageranordnung zunächst vormontiert aber noch nicht vorgespannt. Nach Ansetzen des Spannkopfes an die Stirnseite des Kegelritzels 4 wird eine erste Testkraft appliziert, die größer als die Soll-Vorspannkraft von 5000 N ist. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die erste Testkraft 5570,73 N.
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Bereits bekannt ist bzw. ermittelt wird die Deformierung der Spanneinrichtung und des Gehäuses 7 in Axialrichtung, wenn diese mit einer vorgegebenen Axialkraft beaufschlagt werden. Die vorgegebene Axialkraft ergibt sich als Differenz aus der ersten Testkraft (5570,73 N) und einer zweiten willkürlich ansetzbaren Testkraft, die hier mit 1000 N gewählt wurde. Die vorgegebene Axialkraft beträgt dementsprechend 4570,73 N.
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Anschließend wird ähnlich wie bei der ersten Methode eine Teilentlastung des Verspannungskreises durchgeführt, in dem das Stellglied der Spanneinrichtung (z. B. die Hubstange) exakt um eine Strecke zurückgefahren wird, welche der Deformierung der Spanneinrichtung und des Gehäuses 7 entspricht, wenn die Testkraft von der ersten auf die zweite Testkraft abgesenkt wird. Diese Teilentlastung führt zu einem Absinken der vom Spannkopf auf das Kegelritzel 4 übertragenen Axialkraft auf einen Wert von 3391 N.
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Anschließend wird die Spannmutter 17 so weit angezogen, bis die vom Spannkopf in die Ritzelwelle 2 eingeleitete Testkraft auf die bereits erwähnte zweite Testkraft abgesunken ist, die hier mit dem Wert 1000 N angesetzt wurde, und die der ersten Testkraft (5570,73 N) abzüglich der vorgegebenen Axialkraft (4.570,73 N) entspricht.
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Auch hier lässt sich rechnerisch nachweisen, dass mittels dieser Methode die vorgegebene Soll-Vorspannkraft von 5000 N mit sehr hoher Genauigkeit erreicht wird.
