DE102010048546A1 - Device for supporting shaft in bearing borehole of housing for setting initial load on inclined rolling bearing, comprises outer ring, inner ring, and rolling body, which is obliquely set between bearing rings rolling on tracks - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Lagerung einer Welle in einer Lagerbohrung eines Gehäuses zur Einstellung der Vorspannung wenigstens eines Schrägwälzlagers, bestehend aus einem Außenring, einem Innenring und zwischen den Lagerringen auf Laufbahnen abrollenden, schräg angestellten Wälzkörpern, mit einem fluidbeaufschlagten Aktuator zur Einstellung der axialen Vorspannung durch eine axiale Verschiebung eines der Lagerringe in Abhängigkeit von Betriebsparametern.The invention relates to a device for supporting a shaft in a bearing bore of a housing for adjusting the bias of at least one oblique roller bearing, consisting of an outer ring, an inner ring and rolling between the bearing rings on raceways, obliquely staffed rolling elements, with a fluidbeaufschlagten actuator for adjusting the axial Preload by an axial displacement of one of the bearing rings as a function of operating parameters.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Schrägwälzlager, insbesondere Kegelrollenlager oder Schrägkugellager, werden bei der Montage auf eine vorher definierte Vorspannung eingestellt. Dies wird durch ein gegenseitiges Anstellen der Lager zueinander bei der Montage erreicht. Diese gegenseitige Anstellung der Lager zueinander erfolgt somit einmalig bei der Montage, so dass aufgrund von Temperaturunterschieden im System und dadurch unterschiedlichen Dehnungen der Bauelemente eine Änderung der Vorspannung eintritt, die im Extremfall zu lastfreien Betriebszuständen führen kann, wenn die Temperaturunterschiede im System sehr groß werden. Lastfreie Betriebszustände führen zu Schädigungen der Wälzlager.Angular contact bearings, in particular tapered roller bearings or angular contact ball bearings, are set to a pre-defined preload during assembly. This is achieved by a mutual hiring the bearing to each other during assembly. This mutual employment of the bearing to each other thus takes place once during assembly, so that due to temperature differences in the system and thereby different strains of the components change the bias occurs, which can lead to no-load operating conditions in extreme cases, when the temperature differences in the system are very large. Load-free operating conditions lead to damage to the roller bearings.
Um die Vorspannung von Lageranordnungen mit Schrägwälzlagern bei allen Betriebszuständen konstant zu halten, ist es bekannt, wenigstens einen axial verschiebbaren Außenring mittels eines Aktuators mit gleich bleibendem Fluiddruck zu beaufschlagen, so dass sich dieser Lagerring bei auftretenden Temperaturunterschieden oder bei Abnutzung des Lagers axial verschieben kann, ohne dass sich die Lagervorspannung verändert. Eine derartige Schrägwälzlageranordnung ist aus der
Während bei der Lageranordnung gemäß der
Des Weiteren ist in der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art eine Anpassung an besondere Betriebsparameter mittels eines durch eine Steuereinheit betätigbaren Aktuators vorzunehmen, um unnötig hohen Energieverbrauch, starke Geräuschentwicklung und eine Verkürzung der Lebensdauer der Schrägwälzlager zu vermeiden.Against this background, the invention has the object, in an apparatus of the type mentioned adaptation to special operating parameters by means of an actuatable actuator by a control actuator to avoid unnecessarily high energy consumption, strong noise and a shortening of the life of the angular rolling bearings.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für eine Lagerung einer Welle in einer Lagerbohrung eines Gehäuses zur Einstellung der Vorspannung wenigstens eines Schrägwälzlagers, bestehend aus einem Außenring, einem Innenring und zwischen den Lagerringen auf Laufbahnen abrollenden, schräg angestellten Wälzkörpern, mit einem fluidbeaufschlagten Aktuator zur Einstellung der axialen Vorspannung durch eine axiale Verschiebung eines der Lagerringe in Abhängigkeit von Betriebsparametern. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass erfindungsgemäß das wenigstens eine Schrägwälzlager in einem Getriebe angeordnet ist, und dass der Aktuator durch eine Steuereinheit beaufschlagt ist, die dazu eingerichtet ist, eine hohe Vorspannung bei hoher Lagerbelastung und eine niedrige Vorspannung bei geringer Lagerbelastung durch den Aktuator herbeizuführen.Accordingly, the invention relates to a device for supporting a shaft in a bearing bore of a housing for adjusting the bias of at least one oblique roller bearing, consisting of an outer ring, an inner ring and rolling between the bearing rings on raceways, obliquely staffed rolling elements, with a fluidbeaufschlagten actuator for setting the axial preload by axial displacement one of the bearing rings depending on operating parameters. To achieve the object, it is proposed that according to the invention the at least one angular contact bearing is arranged in a gear, and that the actuator is acted upon by a control unit which is adapted to a high preload at high bearing load and a low preload at low bearing load by the Actuator bring about.
Da Getriebe in der Regel wechselnden Belastungen ausgesetzt sind, lässt sich mit der erfindungsgemäßen Steuerung bzw. Regelung der Lagerbelastung erreichen, dass nur bei hoher Lagerbelastung eine hohe Vorspannung aufgebracht wird, die dann zwar zu hohem Energieverbrauch, hoher Geräuschentwicklung und zur Verkürzung der Lebensdauer der Schrägwälzlager führt, jedoch nur dann aufgebracht wird, wenn tatsächlich eine hohe Lagerbelastung gegeben ist, während diese hohe Vorspannung jedoch sofort reduziert wird, wenn sie bei geringer Lagerbelastung nicht erforderlich ist. Je größer der Anteil geringer Lagerbelastung im Betrieb der Lageranordnung ist, desto geringer sind der Energieverbrauch sowie die Geräuschentwicklung und wird eine Verlängerung der Lebensdauer der Schrägwälzlager erreicht.Since gearboxes are usually exposed to varying loads, can be achieved with the control or regulation of the bearing load according to the invention that only at high bearing load high bias is applied, which then although high energy consumption, high noise and to shorten the life of the angular contact bearings leads, but only applied when a high bearing load is actually given, while this high bias voltage is reduced immediately, if it is not required for low bearing load. The greater the proportion of low bearing load in the operation of the bearing assembly, the lower the energy consumption and the noise and an extension of the life of the angular contact bearings is achieved.
Differentiale in Straßenfahrzeugen oder landwirtschaftlichen Fahrzeugen sind stark wechselnden Belastungen ausgesetzt, so dass die erfindungsgemäße Veränderung der Lagervorspannung besonders vorteilhaft bei Schrägwälzlagern zur Ritzelwellenlagerung in Differentialen in derartigen Fahrzeugen ist.Differentials in road vehicles or agricultural vehicles are exposed to strongly varying loads, so that the change in the bearing preload according to the invention is particularly advantageous in skew bearings for pinion shaft bearing in differentials in such vehicles.
Insbesondere, wenn das Getriebe ein Differential eines landwirtschaftlichen Traktors ist und das wenigstens eine Schrägwälzlager zur Ritzelwellenlagerung dient, ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit den Aktuator im Sinne einer hohen Vorspannung zur Aufnahme hoher Beackerungskräfte und im Sinne einer geringeren Vorspannung bei einer Straßenfahrt beaufschlagt. Die Lagerbelastung kann dabei mittels wenigstens eines Sensors für die Axial- oder Radialbelastung oder Axialverschiebung der Welle und/oder für die Drehzahl und/oder für die Temperatur im Bereich der Lagerung der Welle im Gehäuse aufgenommen und an die Steuereinheit zur weiteren Verarbeitung übermittelt werden.In particular, when the transmission is a differential of an agricultural tractor and the at least one oblique roller bearing is used for Ritzelwellenlagerung, it is advantageous if the control unit acts on the actuator in the sense of high bias to accommodate high Beackerungskräfte and in the sense of lower bias in a road trip. The bearing load can be recorded by means of at least one sensor for the axial or radial load or axial displacement of the shaft and / or for the speed and / or temperature in the storage of the shaft in the housing and transmitted to the control unit for further processing.
Da Traktoren üblicherweise mit verschiedenen hydraulisch betätigbaren Arbeitsgeräten ausgestattet sind oder ausgestattet werden können, lässt sich der Aktuator auf einfache Weise mittels des Hydraulikdrucks eines Hydraulikaggregats des Traktors beaufschlagen.Since tractors are usually equipped or can be equipped with various hydraulically actuated implements, the actuator can be applied in a simple manner by means of the hydraulic pressure of a hydraulic unit of the tractor.
Der Aktuator kann als in einer Ringnut des Außenrings oder des Innenrings abgedichtet angeordneter, sich an einem Gehäuseelement oder Wellenelement abstützender Ringkolben ausgebildet sein, wobei am Ringkolben eine den Ringkolben bei Druckverminderung in die Ringnut einziehende Rückholfeder angeordnet sein kann.The actuator may be configured as an annular piston arranged in a sealed manner in an annular groove of the outer ring or of the inner ring and supporting itself on a housing element or shaft element, wherein a return spring which retracts the annular piston when the pressure is reduced can be arranged on the annular piston.
Um die Reibung zwischen dem durch den Aktuator beaufschlagten Lagerring und dem Gehäuse oder der Welle bei möglichst enger Gleit- oder Übergangspassung herabzusetzen, kann die Mantelfläche des axial verschiebbaren Lagerrings mit einer reibungvermindernden Beschichtung, insbesondere mit einer Dünnschichtverchromung, versehen sein.In order to reduce the friction between the acted upon by the actuator bearing ring and the housing or the shaft with the closest possible sliding or transition fit, the lateral surface of the axially displaceable bearing ring may be provided with a reibungvermindernden coating, in particular with a thin-layer chrome plating.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained below with reference to two illustrated in the drawings embodiments. In the drawing shows
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Bei den in den
Die Ausführungsform gemäß
Der Innenring
Über die Druckmittelbohrung
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Ein Sensor
Diese Einstellung erfolgt in der Weise, dass die Lagervorspannung hoch eingestellt wird, wenn die Belastung der Welle
Die Druckmittelquelle
Weitere, durch nicht dargestellte Sensoren aufnehmbare Parameter sind die Drehzahl der Welle
Selbstverständlich müssen die Ringnut
Die durch die beschriebenen Mittel einstellbare Vorspannung lässt sich sowohl für einzelne Schrägwälzlager, insbesondere Kegelrollenlager und Schrägkugellager, als auch für eine doppelte Lageranordnung in O- oder X-Anordnung realisieren.The adjustable by the described means bias can be realized both for individual angular contact bearings, in particular tapered roller bearings and angular contact ball bearings, as well as for a double bearing arrangement in O or X arrangement.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich eine dem jeweiligen Betriebszustand angepasste Lagervorspannung einstellen, wodurch sich der Energieverbrauch und die Geräuschentwicklung bei geringer Lagerbelastung herabsetzen lassen und eine Verlängerung der Lagerlebensdauer erreicht wird.By means of the device according to the invention can be adjusted to the respective operating condition adjusted preload, which can reduce the energy consumption and noise at low bearing load and an extension of the bearing life is achieved.
Ist die doppelreihige Lageranordnung in O- oder X-Anordnung als Loslager vorgesehen, können entgegengesetzt wirkende Aktuatoren an den axial beweglichen Außenringen oder Innenringen angreifen, die mit demselben einstellbaren Fluiddruck beaufschlagt werden und die optimale Vorspannkraft einstellen, ohne die Axialbewegung der durch die Aktuatoren beaufschlagten Lagerringe zu behindern.If the double row bearing arrangement provided in O- or X-arrangement as a floating bearing, oppositely acting actuators can act on the axially movable outer rings or inner rings, which are acted upon by the same adjustable fluid pressure and adjust the optimum biasing force, without the axial movement of the acted upon by the actuators bearing rings to hinder.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäusecasing
- 22
- Lagerbohrungbearing bore
- 33
- Absatzparagraph
- 44
- Außenringouter ring
- 55
- Kegelige LaufbahnTapered track
- 66
- Innenringinner ring
- 77
- Kegelige LaufbahnTapered track
- 88th
- Beschichtung (Dünnschichtverchromung)Coating (thin-layer chrome plating)
- 99
- Wälzkörper (Kegelrollen)Rolling elements (tapered rollers)
- 1010
- Ringnutring groove
- 1111
- Ringkolbenannular piston
- 1212
- Sicherungsmutterlocknut
- 1313
- Rückholfederreturn spring
- 1414
- Dichtringeseals
- 1515
- Dichtringeseals
- 1616
- DruckmittelbohrungPressure medium bore
- 1717
- Wellewave
- 1818
- Gewindethread
- 1919
- Steuereinheitcontrol unit
- 2020
- Sensorsensor
- 2121
- Druckmittelquelle (Hydraulikaggregat eines Traktors)Pressure medium source (hydraulic unit of a tractor)
- 2222
- Außenringouter ring
- 2323
- Innenringinner ring
- 2424
- Ringnutring groove
- 2525
- DruckmittelbohrungPressure medium bore
- 2626
- Absatz (Welle)Paragraph (wave)
- 2727
- Bund (Gehäuse)Collar (housing)
- 2828
- Verdrehsicherung (Passstift)Anti-rotation lock (dowel pin)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 4126317 A2 [0004] DE 4126317 A2 [0004]
- GB 1535163 A1 [0005] GB 1535163 A1 [0005]
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