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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft, eine Baugruppe zur Bildung einer Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft. Die Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft wird in einer Betriebsvorrichtung angeordnet, so dass z. B. über die vorgespannte Wälzlageranordnung eine Welle drehbar gegenüber der Betriebsvorrichtung anordenbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Maßnahmen bekannt, um die Lagerluft einer Wälzlageranordnung einzustellen. Unter einer Wälzlageranordnung mit eingestellter Lagerluft versteht der Fachmann im Allgemeinen ein Wälzlager, bei dem die axiale Lagerluft und die radiale Lagerluft für den vorgesehenen Betrieb der Wälzlageranordnung eingestellt sind. Üblicherweise wird eine Wälzlageranordnung in eine Betriebsvorrichtung eingebaut und dort z. B. über eine Presspassung zwischen Lagerinnenring und einem Dorn und/oder über eine Presspassung zwischen einer Aufnahme und dem Lageraußenring des Wälzlagers so angeordnet, dass die radiale und axiale Lagerluft der Wälzlageranordnung reduziert und auf das gewünschte Maß eingestellt wird.
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Die (positive) Lagerluft ist definiert als der Gesamtabstand, um den ein (innerer) Lagerring relativ zu einem anderen (äußeren) Lagerring in radialer Richtung (radiale Lagerluft) oder in axialer Richtung (axiale Lagerluft) verschoben werden kann (ohne Krafteinwirkung, der Fachmann kennt hier die Bezeichnung „ohne Messkraft“). Dabei muss man unterscheiden zwischen der Lagerluft vor dem Einbau in eine Betriebsvorrichtung, der Lagerluft nach dem Einbau und ggf. der Lagerluft, die unter tatsächlichen Betriebsbedingungen (also mit Berücksichtigung von Betriebstemperatur, Wärmeausdehnungen, usw.) vorliegt (Betriebslagerluft). Die anfängliche Lagerluft (vor dem Einbau) ist im Allgemeinen größer als die Lagerluft nach der Anordnung der Wälzlageranordnung in einer Betriebsvorrichtung, da die Presspassungen, mit denen das Wälzlager in der Betriebsvorrichtung eingespannt wird zu einem Ausdehnen (insbesondere innerer Lagerring) oder Zusammenziehen (insbesondere äußerer Lagerring) der Lagerringe führen. Insbesondere führt die Einstellung der radialen Lagerluft durch die Form der Wälzkörperführungsbahnen automatisch zu einer Einstellung der axialen Lagerluft und umgekehrt.
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Insbesondere kann eine radiale/axiale Lagerluft einer Wälzlageranordnung auf Null eingestellt werden, bzw. es kann eine Vorspannung (sogenannte negative Lagerluft) der Wälzlageranordnung erfolgen. Solche vorgespannten Lager erlauben z. B. eine exaktere Wellenführung, weil die Vorspannung z. B. die Möglichkeiten der Welle beeinträchtigt, sich unter Belastung durchzubiegen. Verschleiß- und Setzvorgänge in einer Wälzlageranordnung während des Betriebs erhöhen die Lagerluft, dies kann jedoch durch die Vorspannung kompensiert werden. Daher können in bestimmten Einsatzbereichen vorgespannte Wälzlageranordnungen die Betriebszuverlässigkeit und Nutzungsdauer erhöhen.
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Die Einstellung der Lagerluft eines Wälzlagers ist für einen zufriedenstellenden Betrieb des Wälzlagers und der Betriebsvorrichtung eine Grundvoraussetzung.
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Je nach Einsatzbereich kann es also erforderlich sein, eine positive oder negative Lagerluft in der Wälzlageranordnung bei der Montage in der Betriebsvorrichtung einzustellen.
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Aus der
DE 601 15 993 T2 ist eine Wälzlageranordnung bekannt, bei der ein äußerer Ring des Wälzlagers durch einen weiteren Ring mit geringerer Wärmeausdehnung umfasst wird. Dadurch soll im Betrieb des Wälzlagers verhindert werden, dass die beim Einbau in die Betriebsvorrichtung eingestellte Vorspannung des Wälzlagers, infolge einer Erwärmung des Wälzlagers bei unterschiedlicher Ausdehnung der einzelnen Komponenten, verlorengeht.
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Die Einstellung der Lagerluft des Wälzlagers für den Betrieb wird im Allgemeinen bei dem Einbau der Wälzlageranordnung in einer Betriebsvorrichtung vorgenommen. Dafür sind aufwendige Vorarbeiten hinsichtlich Passung zwischen Wälzlageranordnung und Welle bzw. Aufnahme für die Wälzlageranordnung (im Fall der
DE 601 15 993 T2 mit weiterem Ring) notwendig, so dass eine gleichmäßige Einspannung des Wälzlagers ermöglicht wird. Dabei sind insbesondere punktuelle Krafteinleitungen zu vermeiden, die zu punktuell erhöhten Reibwerten innerhalb des Wälzlagers führen können.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere eine Wälzlageranordnung vorgeschlagen werden, die den Einbau von Wälzlageranordnungen in Betriebsvorrichtungen erleichtert. Dadurch soll die Montage der Wälzlageranordnung in der Betriebsvorrichtung einfacher und kostengünstiger erfolgen. Weiterhin kann die Konstruktion von Betriebsvorrichtungen standardisiert und damit ebenfalls kostengünstiger ausgeführt werden.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Baugruppe zur Bildung einer Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wälzlageranordnung mit voreingestellter Lagerluft gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Wälzlageranordnung sowie der Baugruppe und des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. Insbesondere sind Merkmale, die im Zusammenhang mit der Wälzlageranordnung, der Baugruppe oder dem Verfahren genannt sind, auch untereinander austauschbar und jeweils ohne Einschränkung auf die andere Gruppe übertragbar.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere auf die Einstellung der radialen Lagerluft Bezug genommen. Die Einstellung der axialen Lagerluft wird nur in den Fällen automatisch gleichzeitig (durch die Einstellung der radialen Lagerluft) erfolgen, wenn die Form der Wälzkörperführungsbahnen und die Form des Wälzlagers dies ermöglicht. In anderen Fällen erfolgt die Einstellung der axialen Lagerluft (falls erforderlich) ggf. in einer Betriebsvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft, umfassend ein Wälzlager und mindestens einen Pressring, wobei das Wälzlager zumindest einen Lagerinnenring mit mindestens einer in einer Umfangsrichtung umlaufenden inneren Wälzkörperführungsbahn und einen Lageraußenring mit mindestens einer in der Umfangsrichtung umlaufenden äußeren Wälzkörperführungsbahn sowie einen dazwischen angeordneten Wälzkörperkäfig und eine Vielzahl von Wälzkörper aufweist. Die Wälzkörper sind jeweils in der inneren und äußeren Wälzkörperführungsbahn und durch den Wälzkörperkäfig voneinander beabstandet zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring angeordnet. An einer Außenumfangsfläche des Lageraußenrings ist der mindestens eine Pressring mit einer Presspassung angeordnet, so dass eine für den Einsatz in einer Betriebsvorrichtung vorgesehene (zweite) (radiale) Lagerluft des Wälzlagers bereits vor dem Einbau des Wälzlagers bzw. der Wälzlageranordnung in der Betriebsvorrichtung eingestellt ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass an einer Innenumfangsfläche des Lagerinnenrings der mindestens eine Pressring mit einer Presspassung angeordnet ist, so dass eine für den Einsatz in einer Betriebsvorrichtung vorgesehene (zweite) (radiale) Lagerluft des Wälzlagers bereits vor dem Einbau des Wälzlagers bzw. der Wälzlageranordnung in der Betriebsvorrichtung eingestellt ist.
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Die Anordnung des Pressrings erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von der vorgesehenen Anordnung der Wälzlageranordnung in einer Betriebsvorrichtung. Insbesondere wird der Pressring an dem feststehenden Bauteil (Lagerinnenring oder Lageraußenring) angeordnet.
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Insbesondere wird hier also vorgeschlagen, ein aus dem Stand der Technik allgemein bekanntes Wälzlager als Vormontageeinheit mit einem Pressring zu versehen, so dass bereits vor dem Einbau in eine Betriebsvorrichtung, also in der vorgesehenen Einbauposition der Wälzlageranordnung, die dafür vorgesehene (radiale) Lagerluft des Wälzlagers eingestellt ist. Durch die Anordnung des Pressrings auf dem Lageraußenring bzw. in dem Lagerinnenring kann somit z. B. bereits bei der Herstellung der Wälzlageranordnung die später vorgesehene (radiale) Lagerluft (Betriebslagerluft oder Lagerluft nach dem Einbau in die Betriebsvorrichtung) eingestellt werden. Diese (radiale) Lagerluft nach erfolgtem Einbau in der Betriebsvorrichtung wird im Rahmen dieser Erfindung als zweite (radiale) Lagerluft bezeichnet. Insbesondere entfällt damit die spätere Einpassung des Wälzlagers in die Betriebsvorrichtung, bei der üblicherweise aufwendige Einstellungsmaßnahmen bzw. Vorbereitungen hinsichtlich der erforderlichen Presspassungen vorgenommen werden müssen.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Lageraußenring einteilig ausgeführt ist.
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Bisher war es üblich, insbesondere bei zweireihigen Wälzlageranordnungen, dass der Lageraußenring zweigeteilt ausgeführt wird, so dass eine Einstellung der radialen Lagerluft (und auch der axialen Lagerluft) durch das Verbinden der Einzelteile des Lageraußenrings erfolgen konnte. Der Lageraußenring wurde üblicherweise durch zwei Ringe halber Breite gebildet. Diese aufwendige Verbindung und Einstellung der radialen Lagerluft (bzw. der Vorspannung des Wälzlagers) entfällt nun.
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Insbesondere wird weiter vorgeschlagen, dass der mindestens eine Pressring einteilig ausgeführt ist. Insbesondere weist der Pressring eine geringere Materialstärke in der radialen Richtung auf als der Lageraußenring oder der Lagerinnenring. Insbesondere wird hier die Materialstärke des Lageraußenrings/Lagerinnenrings in der radialen Richtung in einem Bereich des Lageraußenrings betrachtet, die von dem Pressring umfasst ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um die durchschnittliche Materialstärke des Lageraußenrings und die durchschnittliche Materialstärke des Pressrings. Für die Bestimmung der durchschnittlichen Materialstärke wird insbesondere nur der Bereich von Lageraußenring und Pressring betrachtet, in dem sich beide Bauteile gegenseitig überdecken.
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Insbesondere ist der Pressring ringförmig ausgebildet und rotationssymmetrisch ausgeführt.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind der Lageraußenring und der mindestens eine Pressring oder der Lagerinnenring und der mindestens eine Pressring aus Materialien gefertigt, die entweder identisch sind oder einen im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten [1/Kelvin] aufweisen. Im Wesentlichen gleich bedeutet hier insbesondere, dass für die thermischen Ausdehnungskoeffizienten eine Abweichung von höchstens 5% vorliegt.
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Es hat sich insbesondere für den Großteil der Anwendungsfälle von Wälzlageranordnungen gezeigt, dass die unterschiedliche thermische Ausdehnung im Betrieb die (radiale) (zweite) Lagerluft der Wälzlageranordnung nicht in erheblichem Maße beeinflusst. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, hier den Lageraußenring/Lagerinnenring und den mindestens einen Pressring aus entweder identischen Materialien oder aus Materialien zu fertigen, die einen im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Beispielhaft wird vorgeschlagen, hier einen Stahl einzusetzen.
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Damit lässt sich eine Werkstoff- bzw. Materialauswahl treffen, so dass die erforderliche Presspassung zwischen Pressring und Lageraußenring oder zwischen Pressring und Lagerinnenring zur Reduzierung der (radialen) Lagerluft und ggf. zur Erzeugung der Vorspannung der Wälzlageranordnung erzielbar ist. Zur Einstellung der (radialen) Lagerluft durch die Anordnung des Pressrings ist es nämlich erforderlich, dass der Pressring möglichst elastisch ist. Damit kann, bei Anordnung des Pressrings an dem Lageraußenring, einerseits die erforderliche Aufweitung zur Anordnung des Pressrings auf der Außenumfangsfläche des Lageraußenrings gewährleistet und andererseits die erforderliche Presskraft durch den Pressring aufgebracht werden, so dass der Lageraußenring in seinem Durchmesser reduziert und die (radiale) Lagerluft entsprechend eingestellt werden kann. Entsprechendes gilt für die Anordnung des Pressrings an dem Lagerinnenring, durch den der Lagerinnenring aufgeweitet wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Lageraußenring in einer radialen Richtung eine größte erste Materialstärke und der an der Außenumfangsfläche angeordnete mindestens eine Pressring eine größte zweite Materialstärke auf, wobei für ein erstes Verhältnis V1 von erster Materialstärke/zweite Materialstärke gilt: V1 ≥ 5.
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Die obigen Ausführungen zu dem Begriff Materialstärke gelten hier entsprechend.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wälzlager mehrere, parallel zueinander verlaufende äußere Wälzkörperführungsbahnen und innere Wälzkörperführungsbahnen auf.
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Insbesondere beträgt eine zweite radiale Lagerluft der Wälzlageranordnung 0 µm [Mikrometer]. Dies gilt insbesondere für Wälzlager, bei denen der erste Außendurchmesser der Lageraußenringe zwischen 10 und 300 mm beträgt. Diese zweite radiale Lagerluft bezeichnet insbesondere die Lagerluft der Wälzlageranordnung, also nach Anordnung des Pressrings. Demgegenüber wird mit erster (radialer) Lagerluft die Lagerluft bezeichnet, die vor Anordnung des Pressrings in dem Wälzlager vorliegt. Eine radiale (oder auch axiale) Lagerluft von 0 µm umfasst insbesondere auch eine Vorspannung der Wälzlageranordnung (also eine eigentlich negative Lagerluft), also eine Vorspannung, mit welcher die Wälzkörper zwischen dem Lagerinnenring und dem Lagerausring gehalten sind.
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Die zweite (radiale) Lagerluft kann insbesondere mit einem Bereich von –7 (Minus 7) µm bis 0 µm angegeben werden. Das „negative“ radiale Lagerspiel lässt sich nur theoretisch durch Berechnung ermitteln und ist nicht messbar. Gemessen werden kann nur der Wert 0 µm.
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Die Erfindung ist weiterhin auf eine Baugruppe zur Bildung einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft gerichtet. Die Baugruppe besteht aus einem Wälzlager und mindestens einem Pressring; wobei der Lageraußenring einen ersten Außendurchmesser und der an dem Lageraußenring angeordnete mindestens eine Pressring einen Pressring-Innendurchmesser aufweist, wobei gilt: erster Außendurchmesser – Pressring-Innendurchmesser = Übermaß.
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Entsprechendes gilt insbesondere für die Anordnung des mindestens einen Pressrings an einer Innenumfangsfläche des Lagerinnenrings, wobei der Lagerinnenring einen ersten Innendurchmesser und der mindestens eine Pressring einen Pressring-Außendurchmesser aufweist, wobei dann gilt: Pressring-Außendurchmesser – erster Innendurchmesser Lagerinnenring = Übermaß.
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Das Übermaß weist in beiden Fällen einen Wert größer Null auf. Im Folgenden wird lediglich auf die Anordnung eines Pressrings an dem Lageraußenring Bezug genommen. Für die Anordnung eines Pressrings an dem Lagerinnenring gelten die Ausführungen entsprechend.
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Der Wert Null für das Übermaß bedeutet, dass der erste Außendurchmesser des Lageraußenrings größer ist als der Pressring-Innendurchmesser vor Montage der beiden Bauteile aufeinander. Nach Anordnung des mindestens einen Pressrings auf dem Lageraußenring wird eine erste (radiale) Lagerluft des Wälzlagers reduziert und somit die zweite (radiale) Lagerluft der Wälzlageranordnung eingestellt. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung genannten Ausführungen zu dem Wälzlager gelten hier entsprechend.
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Insbesondere liegt nach Anordnung des mindestens einen Pressrings auf dem Lageraußenring (oder an dem Lagerinnenring) eine zweite (radiale) Lagerluft vor. Pressring und Wälzlager sind einander zugeordnet, so dass eine gewünschte zweite (radiale) Lagerluft der Wälzlageranordnung eingestellt werden kann. Damit kann die (radiale) Lagerluft der Wälzlageranordnung bereits vor Einbau in ihrer Bestimmungsposition in einer Betriebsvorrichtung eingestellt werden, so dass auf eine spätere Einstellung der (radialen) Lagerluft in der Betriebsvorrichtung verzichtet werden kann.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Baugruppe gilt nach Anordnung des mindestens einen Pressrings auf dem Lageraußenring, dass der Lageraußenring einen reduzierten, also kleineren zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei gilt: erster Außendurchmesser – zweiter Außendurchmesser = Reduktion.
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Für die Baugruppe liegt insbesondere ein zweites Verhältnis V2 von Reduktion/Übermaß vor und es gilt: 0,025 ≤ V2 ≤ 0,25.
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Das bedeutet, dass ein wesentlich größerer Wert des Übermaßes erforderlich ist, um eine gewünschte Reduzierung der ersten (radialen) Lagerluft zu erreichen. Das bedeutet auch, dass sich der Pressring nach Anordnung auf der Außenumfangsfläche des Lageraußenrings aufweitet und einen entsprechend größeren Innendurchmesser aufweist, der dem zweiten Außendurchmesser des Lageraußenrings im Wesentlichen entspricht.
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Für die Anordnung des Pressrings an dem Lagerinnenring gilt, dass der Lagerinnenring nach Anordnung des Pressrings einen geweiteten zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei dann gilt: zweiter Innendurchmesser - erster Innendurchmesser = Aufweitung.
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Für die Baugruppe liegt dann ein drittes Verhältnis V3 von Aufweitung/Übermaß vor und es gilt: 0,025 ≤ V3 ≤ 0,25.
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Insbesondere ist der Pressring ein massiver Körper. Das bedeutet, dass die Presspassung mit dem Lageraußenring oder dem Lagerinnenring und die damit verbundende Einstellung der (radialen) Lagerluft ausschließlich durch das Übermaß beeinflusst wird.
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Insbesondere ist die Form der Wälzkörper nicht festgelegt, d. h. dem Begriff Wälzkörper werden Kugeln, Zylinder, Tonnen, Nadeln und andere Formen zugeordnet. Bevorzugt richten sich die Ausführungen jedoch auf zweireihige Kugellager, bei denen nun der Lageraußenring einteilig ausgeführt sein kann, da die Einstellung der zweiten (radiale) Lagerluft über die Anordnung eines Pressrings erfolgt. Aber auch für einreihige Wälzlager sowie für Vierpunktlager ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Ausführung besonders vorteilhaft.
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Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft gerichtet. Insbesondere wird das Verfahren zum Zusammenbau der erfindungsgemäßen Baugruppe verwendet. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a. Bereitstellen eines Wälzlagers; wobei der Lageraußenring eine Außenumfangsfläche mit einem ersten Außendurchmesser und der Lagerinnenring eine Innenumfangsfläche mit einem ersten Innendurchmesser aufweist und wobei das Wälzlager eine erste (radiale) Lagerluft aufweist;
- b. Bereitstellen mindestens eines Pressrings zur Anordnung an dem Lageraußenring mit einem Pressring-Innendurchmesser, wobei gilt:
erster Außendurchmesser > Pressring-Innendurchmesser; oder
- c. Bereitstellen mindestens eines Pressrings zur Anordnung an dem Lagerinnenring mit einem Pressring-Außendurchmesser, wobei gilt:
Pressring Außendurchmesser > erster Innendurchmesser;
- d. Anordnen des mindestens einen Pressrings an der Außenumfangsfläche oder an der Innenumfangsfläche, so dass die erste (radiale) Lagerluft nach Anordnen des Pressrings um mindestens 10% auf eine zweite (radiale) Lagerluft reduziert wird.
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Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung genannten Ausführungen zu dem Wälzlager gelten hier entsprechend.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass für eine Wälzlageranordnung unterschiedliche Pressringe eingesetzt werden können, so dass eine entsprechend unterschiedliche Einstellung der (radialen) Lagerluft des Wälzlagers vorgenommen werden kann. Insbesondere sind Pressringe mit einem größeren Übermaß oder einer größeren Wandstärke erforderlich, um eine entsprechend größere Reduktion des ersten Außendurchmessers des Lageraußenrings oder eine entsprechend größere Aufweitung des ersten Innendurchmessers des Lagerinnenrings zu erzielen.
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Insbesondere beträgt die zweite radiale Lagerluft 0 µm [Mikrometer]. Dies gilt insbesondere für Wälzlager, bei denen der erste Außendurchmesser der Lageraußenringe zwischen 10 und 300 mm beträgt. Eine radiale (auch axiale) Lagerluft von 0 µm umfasst auch eine Vorspannung der Wälzlageranordnung mit negativer Lagerluft (siehe Ausführungen oben).
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das Anordnen des mindestens einen Pressrings an der Außenumfangsfläche oder an der Innenumfangsfläche durch einen Aufpressvorgang, wobei dabei zumindest der mindestens eine Pressring und der Lageraußenring oder der mindestens eine Pressring und der Lagerinnenring eine im Wesentlichen gleiche Bauteiltemperatur aufweisen. Eine im Wesentlichen gleiche Bauteiltemperatur heißt, dass die Bauteiltemperaturen um höchstens 50°C [Grad Celsius] voneinander abweichen.
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Insbesondere wird also der Pressring mittels einer Pressvorrichtung entlang einer axialen Richtung auf den Lageraußenring (oder auf den Lagerinnenring) aufgeschoben. Dafür sind insbesondere Fasen an dem Innendurchmesser des Pressrings und/oder an dem Außendurchmesser des Lageraußenrings vorgesehen, so dass ein Aufeinanderschieben von Pressring und Lageraußenring trotz des Übermaßes ermöglicht bzw. erleichtert wird. Entsprechendes gilt für die Anordnung des Pressrings an dem Lagerinnenring.
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Insbesondere kann auch eine Temperaturbehandlung von Pressring und/oder Lageraußenring/Lagerinnenring und/oder Wälzlager erfolgen, so dass ein Erwärmung des einen Bauteils zu einer Aufweitung und eine Abkühlung des anderen Bauteils zu einer Reduzierung des jeweiligen Durchmessers führt, so dass das Aufschieben der Bauteile auch ohne den Einsatz einer Pressvorrichtung bzw. mit geringerer Aufpresskraft ermöglicht wird. Die endgültige Presspassung bildet sich nach Angleichung der Bauteiltemperaturen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist nach Schritt c. die zweite (radiale) Lagerluft der Wälzlageranordnung eingestellt, so dass diese zweite (radiale) Lagerluft selbst bei Einbau in die Betriebsvorrichtung nicht weiter verändert wird. Grundsätzlich sind jedoch auch Einstellungen vorgesehen, bei welcher nach dem Einbau in die Betriebsvorrichtung die zweite radiale Lagerluft in dem Wälzlager weiter verändert wird.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass nach Schritt c., bei Anordnung des mindestens einen Pressrings an dem Lageraußenring der Außendurchmesser der Wälzlageranordnung, also insbesondere der dann vorliegende Außendurchmesser des Pressrings, bestimmt wird und/oder in einem nachfolgenden Schritt d. bearbeitet wird, also insbesondere weiter reduziert wird. Im Falle der Anordnung des mindestens einen Pressrings an dem Lagerinnenring, wird entsprechend der Innendurchmesser der Wälzlageranordnung, also der dann vorliegende Innendurchmesser des Pressrings, bestimmt und/oder in einem nachfolgenden Schritt d. bearbeitet. Die Bearbeitung umfasst insbesondere eine spanende (z. B. Drehen) oder spanlose Bearbeitung (z. B. Schleifen). Die Bearbeitung stellt sicher, dass die Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft ein vorbestimmtes Einbaumaß aufweist. Dieses Einbaumaß ermöglicht eine einfache und kostengünstige Montage in einer Betriebsvorrichtung.
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Dieser Schritt d. ermöglicht die komplette Erzeugung einer vormontierten Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft, die insbesondere ohne weitere Einstellmaßnahmen in einer Betriebsvorrichtung eingebaut werden kann. Insbesondere entfällt somit die aufwendige Vorbereitung einer Presspassung an der Betriebsvorrichtung selbst.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt nach Schritt c. oder nach Schritt d. in einem weiteren Schritt e. eine Montage der Wälzlageranordnung in einer Betriebsvorrichtung, so dass die Betriebsvorrichtung zu einem vorbestimmten Einsatzzweck einsetzbar ist. Insbesondere weist die Wälzlageranordnung auch nach Schritt e. weiterhin die zweite (radiale) Lagerluft auf.
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Insbesondere wird also durch die Bereitstellung einer Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft erreicht, dass eine Einstellung der (radialen) Lagerluft in der Betriebsvorrichtung nicht mehr erforderlich ist. Bei der Bereitstellung der Wälzlageranordnung, bestehend aus Wälzlager und Pressring, als Vormontageeinheit kann auf aufwendige Einstellarbeiten oder vorbereitende Maßnahmen an der Betriebsvorrichtung verzichtet werden.
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Es wird weiterhin eine Betriebsvorrichtung vorgeschlagen, die zumindest eine Aufnahme für mindestens eine, insbesondere erfindungsgemäße, bevorzugt erfindungsgemäß hergestellte, Wälzlageranordnung mit voreingestellter (radialer) Lagerluft umfasst, wobei eine Welle über die mindestens eine Wälzlageranordnung drehbar in der Betriebsvorrichtung angeordnet ist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
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1: eine Wälzlageranordnung mit an dem Lageraußenring angeordnetem Pressring und mit voreingestellter Lagerluft und gleichzeitig die Wälzlageranordnung nach den Verfahrensschritten c. oder d.;
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2: eine Baugruppe mit einem Pressring zur Anordnung an dem Lageraußenring und gleichzeitig die Wälzlageranordnung gemäß Verfahrensschritt a. und b.;
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3: eine Betriebsvorrichtung mit einer Wälzlageranordnung und gleichzeitig den Verfahrensschritt e.;
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4: eine Wälzlageranordnung mit an dem Lagerinnenring angeordnetem Pressring und mit voreingestellter Lagerluft und gleichzeitig die Wälzlageranordnung nach den Verfahrensschritten c. oder d.;
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5: eine Baugruppe mit einem Pressring zur Anordnung an dem Lagerinnenring und gleichzeitig die Wälzlageranordnung gemäß Verfahrensschritt a. und b.
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1 zeigt eine Wälzlageranordnung 1 mit an dem Lageraußenring 7 angeordnetem Pressring 3 und mit voreingestellter Lagerluft und gleichzeitig die Wälzlageranordnung 1 nach den Verfahrensschritten c. oder d. Die Wälzlageranordnung 1 mit voreingestellter Lagerluft umfasst ein Wälzlager 2, das einen Lagerinnenring 4 und einen Lageraußenring 7 aufweist. Der Lagerinnenring 4 weist innere Wälzkörperführungsbahnen 6 und der Lageraußenring 7 äußere Wälzkörperführungsbahnen 8 auf. Hier ist ein zweireihiges Wälzlager 2 gezeigt mit zwei parallel zueinander angeordneten inneren und äußeren Wälzkörperführungsbahnen 6, 8. In den Wälzkörperführungsbahnen 6, 8 sind eine Vielzahl von Wälzkörpern 10 angeordnet (hier Kugeln). Diese Wälzkörper 10 werden in der Umfangsrichtung 5 durch den Wälzkörperkäfig 9 voneinander beabstandet angeordnet und in dieser Relativposition zueinander festgehalten. Der Lageraußenring 7 weist eine Außenumfangsfläche 11 auf, auf der ein Pressring 3 angeordnet ist. Zwischen Pressring 3 und Lageraußenring 7 liegt eine Presspassung 12 vor. Lageraußenring 7 und Pressring 3 sind insbesondere aus einem identischen Material 13 gefertigt bzw. aus einem Material 13 mit im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Der Zwischenraum zwischen Lagerinnenring 4 und Lageraußenring 7 ist über Dichtelemente 31 nach außen abgedichtet. Der Lageraußenring 7 weist in einer radialen Richtung 14 eine erste Materialstärke 15 auf. Der Pressring 3 weist in der radialen Richtung 14 eine zweite Materialstärke 16 auf. Durch die Anordnung des Pressrings 3 auf der Außenumfangsfläche 11 des Lageraußenrings 7 wird der erste Außendurchmesser 19 (hier nicht gezeigt) des Lageraußenrings 7 auf einen zweiten Außendurchmesser 23 reduziert. Es liegt nun ein Einbaumaß 35 bzw. ein Außendurchmesser der Wälzlageranordnung 34 vor.
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Insbesondere zeigt 1 den Zustand der Wälzlageranordnung 1 nach Verfahrensschritt c., wobei der Pressring 3 an der Außenumfangsfläche 11 des Lageraußenrings 7 angeordnet ist, wobei eine erste radiale Lagerluft 22 (hier nicht gezeigt) nach Anordnung des Pressrings 3 auf eine zweite radiale Lagerluft 25 reduziert ist.
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Im unteren Teil der 1 ist der Verfahrensschritt d. gezeigt, demgemäß der Außendurchmesser der Wälzlageranordnung 34 bestimmt wurde und bearbeitet wird zur weiteren Reduzierung des Außendurchmessers der Wälzlageranordnung 34. Diese Bearbeitung des Außendurchmessers der Wälzlageranordnung 34 auf ein Einbaumaß 35 erfolgt hier durch eine Schleifvorrichtung 17. Je nach Anforderung der Einbausituation könnte die Schleifvorrichtung 17 auch durch eine Drehvorrichtung gebildet sein.
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2 zeigt die Baugruppe 18 zur Herstellung einer Wälzlageranordnung 1 sowie die Schritte a. und b. des Verfahrens. Es ist hier ein Wälzlager 2 bereitgestellt mit einem Lageraußenring 7, der eine Außenumfangsfläche 11 mit einem ersten Außendurchmesser 19 aufweist. Das Wälzlager 2 weist in diesem Zustand eine erste radiale Lagerluft 22 auf (Verfahrensschritt a.).
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Weiterhin ist ein Pressring 3 bereitgestellt (Verfahrensschritt b.) mit einem Pressring-Innendurchmesser 20, wobei gilt, dass der erste Außendurchmesser 19 des Lageraußenrings 7 größer ist als der Pressring-Innendurchmesser 20 des Pressrings 3.
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Weiterhin zeigt 2 den Zustand der Wälzlageranordnung 1 unmittelbar vor Schritt c. des Verfahrens, wobei der Pressring 3 durch einen Aufpressvorgang auf die Außenumfangsfläche 11 des Lageraußenrings 7 aufgebracht wird. Insbesondere weisen der Pressring 3 und der Lageraußenring 7 eine im Wesentlichen gleiche Bauteiltemperatur 26 auf. Der Pressring 3 bzw. der Lageraußenring 7 werden in der axialen Richtung 28 mittels einer Presskraft 30 aufeinander geschoben. Dabei weitet sich der Pressring- Innendurchmesser 20 des Pressrings 3 auf. Gleichzeitig wird der erste Außendurchmesser 19 des Lageraußenrings 7 um die Reduktion 24 auf einen zweiten Außendurchmesser 23 reduziert.
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Der Unterschied zwischen Pressring-Innendurchmesser 20 und erstem Außendurchmesser 19 des Lageraußenrings 7 wird als Übermaß 21 bezeichnet. Dieses Übermaß 21 ist erforderlich, um die Presspassung 12 zwischen Pressring 3 und Lageraußenring 7 zu erzeugen. Für das Aufpressen des Pressrings 3 auf die Außenumfangsfläche 11 des Lageraußenrings 7 sind insbesondere Fasen 29 am Pressring 3 und/oder am Lageraußenring 7 hilfreich, die ein Aufschieben entlang der axialen Richtung 28 erleichtern.
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3 zeigt eine Betriebsvorrichtung 27 und den Schritt e. des Verfahrens. Gemäß Schritt e. des Verfahrens erfolgt eine Montage der Wälzlageranordnung 1 in einer Betriebsvorrichtung 27, so dass die Betriebsvorrichtung 27 zu einem vorbestimmten Einsatzzweck einsetzbar ist. Die Wälzlageranordnung 1 weist auch nach Schritt e., wie bereits nach Schritt c., die zweite radiale Lagerluft 25 auf. Die Wälzlageranordnung 1 mit einem Einbaumaß 35 bzw. mit einem Außendurchmesser der Wälzlageranordnung 34 wird in der Aufnahme 32 der Betriebsvorrichtung 27 angeordnet. Durch die Wälzlageranordnung 1 kann eine Welle 33 drehbar in der Betriebsvorrichtung 27 angeordnet werden.
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4 zeigt eine Wälzlageranordnung 1 mit an dem Lagerinnenring 4 angeordnetem Pressring 3 und mit voreingestellter Lagerluft und gleichzeitig die Wälzlageranordnung 1 nach den Verfahrensschritten c. oder d. Die Wälzlageranordnung 1 mit voreingestellter Lagerluft umfasst ein Wälzlager 2, das einen Lagerinnenring 4 und einen Lageraußenring 7 aufweist. Hier ist ein einreihiges Wälzlager 2 gezeigt mit gegenüberliegenden inneren und äußeren Wälzkörperführungsbahnen 6, 8. In den Wälzkörperführungsbahnen 6, 8 sind eine Vielzahl von Wälzkörpern 10 angeordnet (hier Kugeln). Der Lagerinnenring 4 weist eine Innenumfangsfläche 37 auf, an der ein Pressring 3 angeordnet ist. Zwischen Pressring 3 und Lagerinnenring 4 liegt eine Presspassung 12 vor. Lagerinnenring 4 und Pressring 3 sind insbesondere aus einem identischen Material 13 gefertigt bzw. aus einem Material 13 mit im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Durch die Anordnung des Pressrings 3 an der Innenumfangsfläche 37 des Lagerinnenrings 4 wird der erste Innendurchmesser 38 (hier nicht gezeigt) des Lagerinnenring 4 auf einen zweiten Innendurchmesser 40 aufgeweitet. Es liegt nun ein Einbaumaß 35 bzw. ein Innendurchmesser der Wälzlageranordnung 41 vor.
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Insbesondere zeigt 4 den Zustand der Wälzlageranordnung 1 nach Verfahrensschritt c., wobei der Pressring 3 an der Innenumfangsfläche 37 des Lagerinnenrings 4 angeordnet ist, wobei eine erste radiale Lagerluft 22 (hier nicht gezeigt) nach Anordnung des Pressrings 3 auf eine zweite radiale Lagerluft 25 reduziert ist.
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5 zeigt die Baugruppe 18 zur Herstellung einer Wälzlageranordnung 1 sowie die Schritte a. und b. des Verfahrens. Es ist hier ein Wälzlager 2 bereitgestellt mit einem Lagerinnenring 4, der eine Innenumfangsfläche 37 mit einem ersten Innendurchmesser 38 aufweist. Das Wälzlager 2 weist in diesem Zustand eine erste radiale Lagerluft 22 auf (Verfahrensschritt a.).
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Weiterhin ist ein Pressring 3 bereitgestellt (Verfahrensschritt b.) mit einem Pressring-Außendurchmesser 39, wobei gilt, dass der Pressring-Außendurchmesser 39 größer ist als der erste Innendurchmesser 38 des Lagerinnenrings 4.
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Weiterhin zeigt 5 den Zustand der Wälzlageranordnung 1 unmittelbar vor Schritt c. des Verfahrens, wobei der Pressring 3 durch einen Aufpressvorgang auf die Innenumfangsfläche 37 des Lagerinnenrings 4 aufgeschoben wird. Insbesondere weisen der Pressring 3 und der Lagerinnenring 4 eine im Wesentlichen gleiche Bauteiltemperatur 26 auf. Der Pressring 3 bzw. der Lagerinnenring 4 werden in der axialen Richtung 28 mittels einer Presskraft 30 aufeinander geschoben. Dabei wird der Pressring- Außendurchmesser 39 reduziert. Gleichzeitig wird der erste Innendurchmesser 38 des Lagerinnenrings 4 um die Aufweitung 42 auf einen zweiten Innendurchmesser 40 aufgeweitet.
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Der Unterschied zwischen Pressring-Außendurchmesser 39 und erstem Innendurchmesser 38 des Lagerinnenrings 4 wird als Übermaß 21 bezeichnet. Dieses Übermaß 21 ist erforderlich, um die Presspassung 12 zwischen Pressring 3 und Lagerinnenring 4 zu erzeugen.
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Vorsorglich sei noch darauf hingewiesen, dass die in den Figuren gezeigten Kombinationen von technischen Merkmalen nicht generell zwingend sind. So können technische Merkmale einer Figur mit anderen technischen Merkmalen einer weiteren Figur und/oder der allgemeinen Beschreibung kombiniert werden. Etwas anderes soll nur gelten, wenn hier explizit die Kombination von Merkmalen ausgewiesen wurde und/oder der Fachmann erkennt, dass sonst die Grundfunktionen der Vorrichtung nicht mehr erfüllt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Pressring
- 4
- Lagerinnenring
- 5
- Umfangsrichtung
- 6
- Innere Wälzkörperführungsbahn
- 7
- Lageraußenring
- 8
- äußere Wälzkörperführungsbahn
- 9
- Wälzkörperkäfig
- 10
- Wälzkörper
- 11
- Außenumfangsfläche
- 12
- Presspassung
- 13
- Material
- 14
- radiale Richtung
- 15
- erste Materialstärke
- 16
- zweite Materialstärke
- 17
- zweite radiale Lagerluft
- 18
- Baugruppe
- 19
- erster Außendurchmesser
- 20
- Pressring-Innendurchmesser
- 21
- Übermaß
- 22
- erste radiale Lagerluft
- 23
- zweiter Außendurchmesser
- 24
- Reduktion
- 25
- zweite radiale Lagerluft
- 26
- Bauteiltemperatur
- 27
- Betriebsvorrichtung
- 28
- Axiale Richtung
- 29
- Fase
- 30
- Presskraft
- 31
- Dichtelement
- 32
- Aufnahme
- 33
- Welle
- 34
- Außendurchmesser der Wälzlageranordnung
- 35
- Einbaumaß
- 36
- Schleifvorrichtung
- 37
- Innenumfangsfläche
- 38
- Erster Innendurchmesser
- 39
- Pressring-Außendurchmesser
- 40
- Zweiter Innendurchmesser
- 41
- Innendurchmesser der Wälzlageranordnung
- 42
- Aufweitung
- V1
- erstes Verhältnis
- V2
- zweites Verhältnis
- V3
- drittes Verhältnis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60115993 T2 [0007, 0008]