DE102011003705A1 - Bearing arrangement for bevel gear shaft, has angular contact ball bearing including outer ring that is inserted into outer sleeve with outer tracks for balls, where outer sleeve comprises annular space for retaining outer ring - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Kegelradwelle, umfassend ein Kegelrollenlager und ein Schrägkugellager mit jeweils einem Innenring sowie einem Außenring, zwischen denen auf entsprechenden Laufbahnen die Kegelrollen und die Kugeln laufen.The invention relates to a bearing arrangement for a bevel gear, comprising a tapered roller bearing and an angular contact ball bearing, each having an inner ring and an outer ring, between which the tapered rollers and the balls run on corresponding raceways.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In unterschiedlichsten Maschinen wie beispielsweise Getrieben und Ähnlichem kommen Kegelräder zum Einsatz, die üblicherweise als Ritzel ausgeführt sind und mit einem anderen Kegelrad oder dergleichen kämmen. Die das Kegelrad tragende Welle ist zwangsläufig entsprechend zu lagern, wozu eine spezielle Lageranordnung vorgesehen ist, die als kombiniertes Lager ein Kegelrollenlager und ein Schrägkugellager umfasst. Dabei ist das Kegelrollenlager üblicherweise an der Kegelradseite angeordnet, es befindet sich also benachbart zum Kegelrad, während das Schrägkugellager, axial gesehen, an der anderen Seite der Lageranordnung, also vom Kegelrad beabstandet, angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ist deshalb erforderlich, als infolge der kegelligen Ausführung des Kegelrades eine unter einem Winkel zur Wellenachse stehende Kraft auf die Kegelradwelle wirkt, die über das Kegelrollenlager aufgenommen respektive abgestützt werden kann.In a variety of machines such as gears and the like bevel gears are used, which are usually designed as a pinion and mesh with another bevel gear or the like. The shaft carrying the bevel gear is necessarily stored according to what a special bearing assembly is provided, which comprises a tapered roller bearing and an angular contact ball bearing as a combined bearing. In this case, the tapered roller bearing is usually arranged on the bevel gear, it is thus adjacent to the bevel gear, while the angular contact ball bearing, seen axially, on the other side of the bearing assembly, ie spaced from the bevel gear is arranged. Such an arrangement is necessary because, as a result of the conical design of the bevel gear acting at an angle to the shaft axis force acting on the bevel gear, which can be taken up via the tapered roller bearing respectively supported.
Eine solche Lageranordnung ist beispielsweise aus
Das Kegelrollenlager jedoch weist einen eigenen Außenring auf, der in eine entsprechende außenhülsenseitig vorgesehene Aufnahme eingesetzt ist. Diese Aufnahme ist als stirnseitige, den Durchmesser erweiternde Bohrung ausgeführt, auf deren Boden der Außenring aufsitzt, und an deren Seitenwand sich der Außenring abstützt. Das heißt, dass die Außenhülse den Außenring des Kegelrollenlagers außenseitig zwangsläufig übergreift und fixiert.However, the tapered roller bearing has its own outer ring, which is inserted into a corresponding outer sleeve side provided receptacle. This receptacle is designed as a frontal, diameter-expanding bore on the bottom of the outer ring is seated, and on the side wall of the outer ring is supported. This means that the outer sleeve inevitably overlaps and fixes the outer ring of the tapered roller bearing on the outside.
Aus der Integration des Außenrings des Kegelrollenlagers in die Außenhülse resultiert, dass die Lageranordnung insgesamt radial beachtlich aufbaut. Hierzu trägt der Außenring bei, der einerseits aufgrund der Kegelrollenform, andererseits aufgrund der erforderlichen Abstützung entsprechend zu dimensionieren ist. Der Außenring ist wie beschrieben zusätzlich radial von dem zylindrischen Abschnitt der Außenhülse übergriffen, der ebenfalls hinreichend zu dimensionieren ist. Denn die auf das Kegelrollenlager einwirkenden Druckkräfte werden über den Außenring in diesen hohlzylindrischen, radial übergreifenden Abschnitt und damit die Außenhülse eingeleitet, weshalb er entsprechend auszulegen ist. Diese Lageranordnung benötigt folglich einen beachtlichen Bauraum, der jedoch im Hinblick darauf, dass die Maschinenelemente bzw. Getriebe immer weiter verdichtet werden, nicht immer zur Verfügung steht.From the integration of the outer ring of the tapered roller bearing in the outer sleeve results in that the bearing assembly builds a considerable amount radially. Contributing to this is the outer ring, which on the one hand, due to the tapered roller shape, on the other hand, due to the required support is to be dimensioned accordingly. The outer ring is as described additionally radially overlapped by the cylindrical portion of the outer sleeve, which is also sufficient to dimension. Because the compressive forces acting on the tapered roller bearing are introduced via the outer ring in this hollow cylindrical, radially overlapping portion and thus the outer sleeve, which is why it must be interpreted accordingly. Consequently, this bearing arrangement requires a considerable amount of installation space, which, however, is not always available in view of the fact that the machine elements or gearboxes are becoming ever more compacted.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Lageranordnung für eine Kegelradwelle anzugeben, die demgegenüber verbessert ist.The invention is thus based on the problem to provide a bearing assembly for a bevel gear, which is improved in contrast.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Lageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Außenhülse vorgesehen ist, die den Außenring des Kegelrollenlagers mit der äußeren Laufbahn für die Kegelrollen bildet, und in die ein Außenring des Schrägkugellagers mit der äußeren Laufbahn für die Kugeln eingesetzt ist.To solve this problem is inventively provided in a bearing assembly of the type mentioned that an outer sleeve is provided which forms the outer ring of the tapered roller bearing with the outer raceway for the tapered rollers, and in which an outer ring of the angular contact ball bearing with the outer raceway for the balls used is.
Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist mit besonderem Vorteil kein separater Kegelrollenaußenring vorgesehen, vielmehr wird der Außenring respektive die äußere Laufbahn für die Kegelrollen unmittelbar von der Außenhülse selbst gebildet. Diese weist einen entsprechenden, kegelförmig ausgeführten Laufbahnabschnitt auf, auf dem unmittelbar die Kegelrollen laufen. Das heißt, dass – trotz entsprechender Dimensionierung der Außenhülse hinsichtlich der aufzunehmenden respektive abzustützenden Druckkräfte – der radiale Aufbau deutlich verkleinert werden kann, da nicht zusätzlich der radial beachtlich aufbauende Außenring zu integrieren ist. Vielmehr kann ein sehr kompakter, klein bauender Aufbau trotz gleichbleibend guter Abstützung der Kegelradwelle über das Kegelrollenlager erreicht werden.In the bearing assembly according to the invention no separate tapered roller outer ring is provided with particular advantage, but the outer ring respectively the outer raceway for the tapered rollers is formed directly from the outer sleeve itself. This has a corresponding tapered running track section on which run directly the tapered rollers. This means that - despite appropriate dimensioning of the outer sleeve with respect to the male respectively respectively to be supported pressure forces - the radial structure can be significantly reduced, since not additionally the radially considerable building up outer ring is to be integrated. Rather, a very compact, small-building structure despite consistently good support of the bevel gear shaft can be achieved via the tapered roller bearing.
Das Schrägkugellager hingegen weist einen separaten Außenring auf, der in eine entsprechende Aufnahme der Lagerhülse eingesetzt ist. Hieraus resultiert jedoch keine radiale Aufweitung der Lageranordnung, da die Hülse trotz unmittelbarer Lagerung der Kegelrollen immer noch hinreichend dimensioniert ist, um den Außenring des Schrägkugellagers aufzunehmen und über einen entsprechenden hohlzylindrischen Abschnitt radial hinreichend abzustützen.The angular contact ball bearing, however, has a separate outer ring, which is inserted into a corresponding receptacle of the bearing sleeve. However, this results in no radial widening of the bearing assembly, since the sleeve is still sufficiently dimensioned despite immediate storage of the tapered rollers to receive the outer ring of the angular contact ball bearing and radially sufficient support over a corresponding hollow cylindrical portion.
Damit ergibt sich insgesamt eine sehr kompakte, klein bauende Lageranordnung für eine Kegelradwelle, die auch bei geringem vorhandenem Bauraum integriert werden kann, gleichwohl aber eine hinreichende Lagerung bzw. Abstützung der herrschenden Kräfte ermöglicht.This results in a total of a very compact, small-sized bearing assembly for a bevel gear, which can be integrated even in a small existing space, but nevertheless allows sufficient support or support of the prevailing forces.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die beiden Innenringe axial aneinander anliegen. Das heißt, dass der Innenring des Kegelrollenlagers und der Innenring des Schrägkugellagers direkt aneinander anliegen. Es ist lediglich sicherzustellen, dass in der Montagestellung die Innenringe derart gepaart sind, dass die beiden Lager wie gefordert vorgespannt sind. According to one embodiment of the invention, the two inner rings can rest axially against one another. This means that the inner ring of the tapered roller bearing and the inner ring of the angular contact ball bearing lie directly against each other. It is only necessary to ensure that in the assembled position the inner rings are paired in such a way that the two bearings are pretensioned as required.
Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, zwischen den beiden Innenringen eine sie axial beabstandende Hülse anzuordnen. Die Innenringe werden hier also axial gesehen etwas kürzer ausgeführt, wobei die Einstellung der Lagervorspannung durch entsprechende Ausgestaltung der Hülse erreicht wird. Die Hülse selbst kann dabei einen etwas größeren Innendurchmesser als die beiden Innenringe, die beide den selben Durchmesser aufweisen und gegebenenfalls auf der sie durchsetzenden Kegelradwelle fixiert respektive axial verspannt werden, aufweisen, da ihre Funktion letztlich lediglich die der Beabstandung der Innenringe ist.Alternatively, it is possible to arrange an axially spaced sleeve between the two inner rings. The inner rings are thus seen here, seen axially slightly shorter, the adjustment of the bearing preload is achieved by appropriate design of the sleeve. The sleeve itself may have a slightly larger inner diameter than the two inner rings, both of which have the same diameter and optionally fixed on the bevel gear shaft passing therethrough or axially clamped, since their function is ultimately only the spacing of the inner rings.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich die Außenhülse am einen Ende zur Bildung der Außenlaufbahn für die Kegelrollen konisch bis zum Hülsenende öffnet. Das heißt, dass die konische Außenlaufbahn sich unmittelbar an der Hülsenstirnseite beginnend in das Hülseninnere erstreckt. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der konischen Außenlaufbahn an der Außenhülse.An expedient development of the invention provides that the outer sleeve opens conically at one end to form the outer race for the tapered rollers to the end of the sleeve. This means that the conical outer raceway extends directly on the sleeve end side starting in the sleeve interior. This allows easy production of the conical outer race on the outer sleeve.
Zur Aufnahme des Außenrings des Schrägkugellagers weist die Außenhülse zweckmäßigerweise einen entsprechenden Ringraum auf, der – querschnittlich gesehen – rechtwinkelige Anlageflächen für den ebenfalls entsprechend ausgeführten Außenring hat. Der Außenring sitzt auf der axialen Bodenfläche der Aufnahme auf, während er mit seiner Außenseite an dem hohlzylindrischen, ihn radial umgebenden Aufnahmeabschnitt anliegt. Auch diese Aufnahme ist fertigungstechnisch einfach an der Außenhülse herstellbar.For receiving the outer ring of the angular contact ball bearing, the outer sleeve expediently has a corresponding annular space, which - seen in cross-section - has right-angled contact surfaces for the likewise correspondingly designed outer ring. The outer ring rests on the axial bottom surface of the receptacle, while it bears with its outer side against the hollow cylindrical, radially surrounding receiving portion. Also, this recording is manufacturing technology easily produced on the outer sleeve.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckwinkel des Kegelrollenlagers 10°–35°, insbesondere 15°–30° beträgt. Der Druckwinkelbereich des Schrägkugellagers sollte zwischen 15°–50°, insbesondere zwischen 20°–45°, betragen.According to an expedient development of the invention, it is provided that the contact angle of the tapered roller bearing is 10 ° -35 °, in particular 15 ° -30 °. The contact angle range of the angular contact ball bearing should be between 15 ° -50 °, in particular between 20 ° -45 °.
Neben der Lageranordnung selbst betrifft die Erfindung ferner eine Kegelradwelle, umfassend eine Lageranordnung der beschriebenen Art. Die Kegelradwelle umfasst zum einen eine das Kegelrad tragende Welle, zum anderen die beschriebene Lageranordnung, die von der Welle durchsetzt ist. Zur Verbindung der Lageranordnung mit der Welle kann an der Welle beispielsweise ein entsprechender scheibenförmiger, sich radial erstreckender Flansch vorgesehen sein, gegen den axial gesehen der Innenring des Kegelrollenlagers anliegt. Am Innenring des Schrägkugellagers ist beispielsweise ein Flanschbauteil axial gesehen angesetzt, über das die Verbindung der Kegelradwelle mit einem weiteren Bauteil erfolgt. Über eine Spannmutter, die auf die Welle, diesen Befestigungsflansch übergreifend aufgeschraubt ist, wird die Lageranordnung auf der Welle axial verspannt.In addition to the bearing assembly itself, the invention further relates to a bevel gear shaft, comprising a bearing assembly of the type described. The bevel gear shaft comprises, on the one hand a shaft carrying the bevel gear, on the other hand, the described bearing assembly, which is penetrated by the shaft. To connect the bearing assembly with the shaft may be provided on the shaft, for example, a corresponding disc-shaped, radially extending flange against which the inner ring of the tapered roller bearing abuts axially. On the inner ring of the angular contact ball bearing, for example, a flange component is attached axially seen, via which the connection of the bevel gear shaft with another component takes place. About a clamping nut which is screwed across the shaft, this mounting flange cross-over, the bearing assembly is axially clamped on the shaft.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Das Schrägkugellager
Zwischen den beiden Innenringen
Ersichtlich kann der gesamte radiale Aufbau der erfindungsgemäßen Lageranordnung
Auch das Schrägkugellager weist einen Innenring
Anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß
An der Welle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lageranordnungbearing arrangement
- 22
- KegelrollenlagerTapered roller bearings
- 33
- SchrägkugellagerAngular contact ball bearings
- 44
- Innenringinner ring
- 55
- Laufbahncareer
- 66
- KäfigCage
- 77
- Kegelrollentapered rollers
- 88th
- Außenhülseouter sleeve
- 99
- AußenlaufbahnOuter race
- 1010
- Außenringouter ring
- 1111
- Stirnseitefront
- 1212
- Innenringinner ring
- 1313
- Laufbahncareer
- 1414
- KäfigCage
- 1515
- Kugelnroll
- 1616
- Außenringouter ring
- 1717
- Ringraumannulus
- 1818
- Bodenground
- 1919
- Abstützflächesupporting
- 20 20
- Hülsenabschnittsleeve section
- 2121
- Hülseshell
- 2222
- Kegelradwellebevel gear shaft
- 2323
- Wellewave
- 2424
- Kegelradbevel gear
- 2525
- Verbindungsbauteilconnecting member
- 2626
- Gewindeabschnittthreaded portion
- 2727
- Muttermother
- 2828
- äußere Laufbahnouter career
- 2929
- Abstützflanschsupport flange
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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