DE102010024033A1

DE102010024033A1 - Einrichtung zum Verspannen eines Lagerrings mit dessen Umgebungsstruktur

Info

Publication number: DE102010024033A1
Application number: DE201010024033
Authority: DE
Inventors: Frank Forbrig
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22
Also published as: WO2011157587A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verspannen eines Lagerringes (4) mit dessen Umgebungsstruktur (2). Erfindungsgemäß ist zwischen dem Lagerring (4) und der diesen aufnehmenden Umgebungsstruktur (2) eine zur Lagerachse konzentrische, unter axialem Spanndruck sich radial aufspreizende Federanordnung (6) oder dergleichen angeordnet, und es sind Mittel (10) vorgesehen, um die Federanordnung (6) axial zu spannen. In Abhängigkeit von der aufgebrachten Vorspannung entsteht ein Reibschluss zwischen der Federanordnung und der Welle (2) einerseits sowie dem Lagerring (4) andererseits, so dass diese reibschlüssig miteinander verbunden werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verspannen eines Lagerrings mit dessen Umgebungsstruktur, und sie insbesondere vorteilhaft bei der Befestigung von Radiallagerringen auf Wellen oder in Gehäusen anwendbar.
Hintergrund der Erfindung
Radialwälzlager werden im Allgemeinen mittels einer Übermaßpassung des jeweiligen Lagerrings gegenüber der diesen aufnehmenden Umgebungsstruktur mit dieser reibschlüssig verbunden, d. h. der innere Lagerring wird auf eine Welle aufgepresst oder der äußere Lagerring in die Aufnahmebohrung beispielsweise eines Gehäuses eingepresst. Zusätzlich können die Lagerringe in axialer Richtung mittels an der zugeordneten Umgebungsstruktur ausgebildeter Absätze oder an dieser angeordneter Sicherungsringe fixiert sein. Die Übermaßpassungen müssen sehr präzise ausgeführt werden, damit der Lagerring einerseits einen sicheren Sitz hat, und damit andererseits der Lagerring sowie damit das gesamte Wälzlager nicht mechanisch überbeansprucht wird. Zudem kann eine Montage mittels Übermaßpassung beispielsweise wegen konstruktiver Vorgaben nicht überall eingesetzt bzw. nur mit Schwierigkeiten verwirklicht werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verspannen eines Lagerringes mit dessen Umgebungsstruktur zu schaffen, die eine genaue Einstellung der Reibschlusskraft zwischen Lagerring und Umgebungsstruktur ohne aufwendige Präzisionsbearbeitung der zugeordneten Bauteile ermöglicht und vielseitig einsetzbar ist.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die für die Fixierung einer Skalenscheibe auf einer Verstellwelle bekannte, so genannte Sternscheiben verwendende Technik, auch für das Verspannen eines Lagerringes mit dessen Umgebungsstruktur verwendbar sein sollte.
Aus einem Produktprospekt der Firma Ringspann GmbH, Bad Homburg, zu finden unter der Internetadresse www.ringspann.de/produkte und dem Link „Welle-Nabe-Verbindungen”, ”Datenblatt Sternscheiben” ist es beispielsweise bereits bekannt, zwischen einer Verstellwelle und einer damit zu verbindenden Skalenscheibe eine oder mehrere Sternscheiben anzuordnen, die sich unter einer axialen Kraft zwischen Welle und Scheibe radial verspreizen und so die Skalenscheibe mit der Verstellwelle reibschlüssig verbinden.
Die Erfindung geht daher aus von einer Einrichtung zum Verspannen eines Lagerringes mit dessen Umgebungsstruktur. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Lagerring und der diesen aufnehmenden Umgebungsstruktur eine zur Lagerachse konzentrische, unter axialem Spanndruck sich radial aufspreizende Federanordnung oder dergleichen angeordnet ist, und dass Mittel vorgesehen sind, um die Federanordnung axial zu spannen. Für diese Aufgabe ist prinzipiell jede Federanordnung geeignet, welche die beschriebenen Eigenschaften hat, d. h. die sich zwischen dem die Umgebungsstruktur bildenden Bauteil und dem zugeordneten Lagerring radial umso stärker verspreizt, je größer der aufgebrachte axiale Spanndruck ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Federanordnung wenigstens eine Tellerfeder umfasst. Unter einer Tellerfeder versteht man bekanntlich eine kegelige Ringschale, die in Achsrichtung belastbar ist, wobei die Krafteinleitung über den Innenrand oder den Außenrand und die axiale Abstützung über den jeweils anderen Rand erfolgt. Die jeweils erzielbare Spreizung und damit die erreichbare Reibschlusskraft hängen unter anderem von der aufgebrachten axialen Vorspannkraft ab. Die Reibschlusskraft lässt sich weiter vergrößern, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Federanordnung mehrere axial hintereinander angeordnete Tellerfedern umfasst, wobei die Anzahl der Tellerfedern als Faktor in die erreichbare Reibschlusskraft eingeht.
Die Federcharakteristik derartiger Tellerfedern lässt sich durch deren konstruktive Ausgestaltung beeinflussen. So ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Tellerfedern als an ihrem Rand gekerbte Tellerfedern ausgebildet sind, wie anhand von Ausführungsbeispielen noch im einzelnen dargelegt wird.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Federanordnung als Balgfeder ausgebildet. Auch Balgfedern haben die vorne beschriebene Eigenschaft, dass sie sich bei Aufbringen einer axialen Vorspannkraft radial verspreizen und damit einen Reibschluss zwischen dem Lagerring sowie der zugeordneten Umgebungsstruktur erzeugen.
Die Mittel zum Spannen der jeweiligen Federanordnung umfassen gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine zu dieser koaxiale, axial gegen diese schraubbare Spannmutter. Dazu ist beispielsweise an dem jeweiligen Lagerring ein Schraubgewinde vorgesehen, in das die Spannmutter eingeschraubt wird, wobei über den Einschraubweg der erzeugte Reibschluss sehr genau eingestellt werden kann.
Um beispielsweise einen inneren Lagerring auf einer Welle zu verspannen, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen der Innenbohrung des inneren Lagerringes und der Außenfläche der Welle ein Ringraum für die Aufnahme der Federanordnung ausgebildet ist, wobei an einem ersten axialen Ende der Innenbohrung ein radial nach innen vorstehender, den Ringspalt wenigstens zum Teil verschließender Ringwulst oder dergleichen und an dem anderen Ende ein Innengewinde ausgebildet ist, in das eine gegen die Federanordnung sich anlegende Spannmutter einschraubbar ist, wie anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch in einem Teil-Längsschnitt einen auf einer Welle angeordneten, noch nicht verspannten inneren Lagerring;
2 eine Ansicht ähnlich der 1, mit einem verspannten inneren Lagerring;
3 eine Teilansicht einer Tellerfeder von vorne;
4 eine Teilansicht einer gekerbten Tellerfedern von vorne;
5 eine Teilansicht einer anderen gekerbten Tellerfedern von vorne;
6 eine Ansicht ähnlich der 1, mit einer dieser gegenüber geänderten Federanordnung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt demnach eine Welle 2, auf der ein innerer Lagerring 4 eines nicht im einzelnen dargestellten Wälzlagers angeordnet ist. Zwischen dem Lagerring 4 und der Welle 2 ist eine Federanordnung 6 angeordnet, die im dargestellten Beispiel aus mehreren axial hintereinander angeordneten Tellerfedern 8 besteht. Die Tellerfedern 8 bilden im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Tellerfederpaket, bei welchem alle Tellerfedern gleich ausgerichtet sind. Es versteht sich, dass auch andere Tellerfederanordnungen möglich sind, beispielsweise ein Tellerfederpaket, bei welchem die Tellerfedern abwechselnd in der einen oder der anderen Richtung ausgerichtet sind.
Um den Lagerring 4 gegenüber der Welle 2 zu verspannen, wird die Federanordnung 6 durch eine Spannmutter 10 axial belastet, d. h. zusammengedrückt. Dabei richtet sich der Rand der Tellerfedern 8 auf und verspannt sich zwischen Welle 2 und Lagerring 4 mit einer von der aufgebrachten Vorspannkraft abhängigen Andruckkraft, so dass zwischen Welle 2 und Federanordnung 6 einerseits sowie Federanordnung 6 und Lagerring 4 andererseits jeweils Reibschluss entsteht.
Wie die 1 erkennen lässt, ist zwischen der Innenbohrung des Lagerringes 4 und der Außenfläche der Welle 2 ein Ringraum 12 für die Aufnahme der Federanordnung 6 ausgebildet. An einem ersten, in der 1 linken axialen Ende der Innenbohrung ist ein radial nach innen vorstehender, den Ringraum 12 zum Teil verschließender Ringwulst 14 ausgebildet, an welchem die Federanordnung 6 axial anliegt, während an dem anderen, in der 1 rechten Ende der Innenbohrung ein Innengewinde 16 ausgebildet ist, in das die gegen die Federanordnung 6 sich anlegende Spannmutter 10 einschraubbar ist.
2 zeigt eine Anordnung ähnlich der 1, wobei jedoch die Spannmutter 10 so weit in den Ringsraum 12 des Innenringes 4 eingeschraubt ist, dass die Federanordnung 6 ihre vorgegebene Vorspannung hat, bei welcher der gewünschte Reibschluss zwischen der Federanordnung 6 und der Welle 2 einerseits sowie dem Lagerring 4 andererseits gegeben ist. Die Auslegung der Einrichtung ist so getroffen, dass bei vollständig vorgespannter Federanordnung 6 zwischen einem an der Spannmutter 10 ausgebildeten Ringflansch 18 und der Stirnseite des Lagerringes 4 ein Spalt S frei bleibt, um eine Doppelpassung zu vermeiden.
3 zeigt sehr schematisch eine Tellerfeder 20 in einer Ansicht von vorne, d. h. in die konkave Seite hinein. Der Innendurchmesser d_i der Tellerfeder 20 entspricht dem Außendurchmesser der zugeordneten Welle 2 plus einem Fügespiel zwischen Tellerfeder 20 und Welle 2. Der Außendurchmesser d_a entspricht dem Innendurchmesser eines Lagerringes 4 minus einem Fügespiel zwischen Tellerfeder 20 und Lagerring 4. Die Fügespiele schließen sich beim Spannen der Tellerfeder 10, wie weiter vorne bereits erläutert wurde.
4 zeigt eine Tellerfeder 22, deren Federcharakteristik durch am Außen rand bzw. Innenrand ausgebildete Kerben 24 bzw. 26 in besonderer, gewünschter Weise verändert worden ist.
5 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung einer Tellerfeder 28, wobei die am Innenrand ausgebildeten Kerben 30 und die am Außenrand ausgebildeten Kerben 32 jeweils die Form eines Kreisabschnittes haben.
6 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die zwischen der Welle 34 und dem Lagerring 36 angeordnete Federanordnung 38 als Balgfeder 40 ausgebildet ist, die sich in ähnlicher Weise wie Tellerfedern dann, wenn durch die Spannmutter 42 ein axialer Druck aufgebracht wird, zwischen Welle 34 und Lagerring 36 verspreizt und damit eine Reibschlussverbindung zwischen Welle 34 und Lagerring 36 herstellt.
Bezugszeichenliste

2: Welle
4: Innerer Lagerring
6: Federanordnung
8: Tellerfedern
10: Spannmutter
12: Ringraum
14: Ringwulst
16: Innengewinde
18: Ringflansch
20: Tellerfeder
22: Tellerfeder
24: Kerben
26: Kerben
28: Tellerfeder
30: Kerben
32: Kerben
34: Welle
36: Lagerring
38: Federanordnung
40: Balgfeder
42: Spannmutter
S: Spalt
d_a: Außendurchmesser
d_i: Innendurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

www.ringspann.de/produkte [0005]

Claims

Einrichtung zum Verspannen eines Lagerringes (4) mit dessen Umgebungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerring (4) und der diesen aufnehmenden Umgebungsstruktur (2) eine zur Lagerachse konzentrische, unter axialem Spanndruck sich radial aufspreizende Federanordnung (6) oder dergleichen angeordnet ist, und dass Mittel vorgesehen sind, um die Federanordnung (6) axial zu spannen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (6) wenigstens eine Tellerfeder umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (6) mehrere axial hintereinander angeordnete Tellerfedern (8) umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedern (22, 28) als an ihrem Rand gekerbte Tellerfedern ausgebildet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (38) als Balgfeder (40) ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Spannen der Federanordnung (6) eine zu dieser koaxiale, axial gegen diese schraubbare Spannmutter (10) umfassen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend einen auf einer Welle (2) angeordneten, inneren Lagerring (4), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenbohrung des inneren Lagerringes (4) und der Außenfläche der Welle (2) ein Ringraum (12) für die Aufnahme der Federanordnung (6) ausgebildet ist, wobei an einem ersten axialen Ende der Innenbohrung ein radial nach innen vorstehender, den Ringspalt (12) wenigstens zum Teil verschließender Ringwulst (14) und an dem anderen Ende ein Innengewinde (16) ausgebildet ist, in das eine gegen die Federanordnung (6) sich anlegende Spannmutter (10) einschraubbar ist.