DE102013215555B4

DE102013215555B4 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102013215555B4
Application number: DE102013215555.7A
Authority: DE
Inventors: Padelis Katsaros; Volker Wendt
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: DE102013215555A1

Abstract

Wälzlager (1), umfassend mindestens einen Innenring (2) und mindestens einen Au-ßenring (3), zwischen denen Wälzkörper (4) angeordnet sind, wobei durch relative axiale (a) Verschiebung zumindest eines Teils des Innenrings (2) und zumindest eines Teils des Außenrings (3) eine axiale Lagervorspannung in dem Wälzlager (1) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lagerringe (2) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile (5, 6) relativ zueinander in axiale Richtung (a) verschieblich sind, wobei zwischen den beiden Teilen (5, 6) ein abgeschlossener Aufnahmeraum (7) gebildet wird, der mit einem Druckfluid gefüllt ist, und wobei Mittel (8) vorhanden sind, mit denen die Höhe des Drucks des Druckfluids verändert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend mindestens einen Innenring und mindestens einen Außenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei durch relative axiale Verschiebung zumindest eines Teils des Innenrings und zumindest eines Teils des Außenrings eine axiale Lagervorspannung in dem Wälzlager einstellbar ist.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift WO 2012/034801 A1 ein Kegelrollenlager, bei dem ein Innenring relativ zu einem Außenring zur Einstellung einer axialen Lagervorspannung bewegbar ist. Ferner offenbaren die Druckschriften EP 2 360 383 A1 und DE 3810 448 A1 Lageranordnungen mit einstellbarer Vorspannung. Des Weiteren beschäftigt sich die Druckschrift US 4,319,789 mit Vorichtungen, mit denen das Schräglaufen von Zylinderrollen in Zylinderrollenlagern eingeschränkt werden soll.
Gattungsgemäße Wälzlager sind beispielsweise als Kegelrollenlager oder als Schrägkugellager ausgebildet. Der Einsatz vorgespannter Kegelrollenlager ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Ein hier stets auftretendes Problem ist die richtige Einstellung der axialen Vorspannung der beiden zusammenwirkenden Lager. Um in der Praxis mit übersichtlichem Aufwand vorgespannte Kegelrollenlager zu realisieren, wird oft nach Ausmessen der Geometrie der Lageranordnung und deren Einbausituation die Vorspannung nach vorgegebenen Regeln eingestellt. Möglich ist es auch, mögliche Änderungen der Montage- bzw. Betriebszustände bei der Einstellung der Vorspannung vorzuhalten.
Die Einstellung der Lager erfolgt dabei also über Toleranzbetrachtungen der verwendeten Lagerpassungen, der Verspannung der Lagerung und den Veränderungen aufgrund Temperaturerhöhungen im Betrieb der Lageranordnung.
Die Thematik der Einstellung der Lagervorstellung tritt dabei bei allen gattungsgemäßen Wälzlagern auf.
Nachteilig ist hierbei, dass es relativ aufwändig ist, die richtige gewünschte axiale Vorspannung in der Lageranordnung einzustellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorspannung in einer Lageranordnung mit den eingangs genannten Wälzlagern in einfacherer Weise einstellen zu können. Dabei soll es insbesondere möglich sein, die Montage der Lageranordnung zu vereinfachen. Es wird auch angestrebt, in einfacher Weise auf Änderungen der Montage- bzw. Betriebsparameter reagieren zu können.
Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lagerringe des Wälzlagers zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile relativ zueinander in axiale Richtung verschieblich sind, wobei zwischen den beiden Teilen ein abgeschlossener Aufnahmeraum gebildet wird, der mit einem Druckfluid gefüllt ist, und wobei Mittel vorhanden sind, mit denen die Höhe des Drucks des Druckfluids verändert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wälzlager als Kegelrollenlager ausgebildet, wobei das eine Teil des einen Lagerrings ein Bord für den axialen Anlauf der Kegelrollen ist, wobei der Bord auf einem zweiten Teil in Form eines Ringgrundkörpers in Achsrichtung des Kegelrollenlagers verschieblich angeordnet ist.
Bevorzugt ist nur der Innenring mit einem solchen axial verschieblichen Bord versehen.
Der Bord kann im Radialschnitt L-förmig ausgebildet sein.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass das Wälzlager als Schrägkugellager ausgebildet ist, wobei das eine Teil des einen Lagerrings ein Trägerring und das andere Teil des Lagerrings ein mit einer Laufbahn versehener Laufbahnring für den axialen Anlauf der Kugeln ist, wobei der Laufbahnring auf einem Trägerring in Achsrichtung des Schrägkugellagers verschieblich angeordnet ist.
Die Mittel zur Veränderung des Drucks des Druckfluids können durch eine Gewindebohrung gebildet werden, die in den einen Teil des Lagerrings (insbesondere in den Bord) eingearbeitet ist, wobei in die Gewindebohrung eine Schraube eingeschraubt ist. Die Gewindebohrung und die Schraube weisen dabei bevorzugt ein Feingewinde auf. Die Gewindebohrung ist vorzugsweise in einer Stirnseite des einen Teils (insbesondere des Bords) eingebracht. Die Schraube wird vorzugsweise als Madenschraube ausgebildet. Weiterhin ist die Schraube bevorzugt als Inbusschraube ausgebildet. Die Achse der Gewindebohrung kann in Achsrichtung des Wälzlagers verlaufen, wodurch die Einstellung der Lage des einen Teils des Lagerrings (insbesondere des Bords) sehr einfach möglich ist.
Zwischen den beiden Teilen des Lagerrings (insbesondere zwischen dem Ringgrundkörper und dem Bord) sind bevorzugt Dichtungselemente angeordnet, um den Aufnahmeraum gegen die Umgebung abzudichten.
Die Erfindung stellt also darauf ab, dass - im Falle eines Kegelrollenlagers - der Führungsbord für die axiale Anlage der Kegelrollen, der an einem Lagerring angeordnet ist, in axiale Richtung verschieblich ausgebildet ist, wobei eine solche Ausgestaltung gewählt wird, dass ein abgeschlossenes Volumen zwischen Führungsbord und Lagerring-Grundkörper gebildet wird. Wird der so gebildete Hohlraum mit einem inkompressiblen Medium (Hydrauliköl) gefüllt, lässt sich beispielsweise über die Einschraubtiefe einer Verschlussschraube eine geringe Menge des Mediums in das vorgesehene Volumen oder aus diesem heraus verschieben.
Somit kommt es beim Einbringen von Hydraulikfluid in das Volumen zu einer geringfügigen Bewegung des Führungsbords vom Rollensatz weg; demgemäß verringert sich die vorhandene Lagervorspannung. Wird indes Fluid aus dem Volumen herausgelassen, rückt der Führungsbord näher an die Kegelrollen heran; die Vorspannung nimmt demgemäß zu.
In vorteilhafter Weise erlaubt es das vorgeschlagene Kegelrollenlager, die Lageranordnung zunächst erst weitgehend zu montieren, wobei die benötigte bzw. gewünschte (axiale) Vorspannkraft in der Lageranordnung zunächst noch nicht abschließend berücksichtigt bzw. realisiert ist. Erst nach der vollständigen Montage kann dann mittels der Mittel zur Veränderung des Drucks im Aufnahmeraum - insbesondere durch Drehen der Schraube - die genaue axiale Endposition des Führungsbords auf dem Lagergrundkörper und somit die Vorspannung im Lager eingestellt werden.
Analoges gilt im Falle eines Schrägkugellagers.
Die Einstellung kann durch fachmännische Wahl der Abmessungen sowohl des Aufnahmeraums als auch der Schraube sowie deren Gewindeausgestaltung (Feingewinde) dabei so erfolgen, dass eine axiale Verschiebung des einen Teils des Lagerrings (insbesondere des Bords) auf dem Lagergrundkörper bzw. Trägerring im Bereich von wenigen Hundertstel bzw. Tausendstel Millimeter erfolgt. Demgemäß kann die Lagervorspannkraft sehr präzise und feinfühlig, aber dennoch einfach eingestellt werden.
Ein auf den Ringgrundkörper aufgeschraubter Führungsbord - als alternative Lösung - müsste gegebenenfalls mit einer Außenverzahnung, mit gestuft ausgeführten Planetenrädern und einer weiteren Außenverzahnung mit geringfügig geänderter Zähnezahl verglichen mit der Führungsbordverzahnung ergänzt werden, um über die Verdrehung des Planetenradträgers eine ähnlich feinfühlige Verstellung ausführen zu können. Dieser Aufbau wäre ungleich aufwändiger und somit teurer. Demgemäß zeichnet sich die hier vorgeschlagene Lösung durch einen einfachen Aufbau und eine kostengünstige Realisierungsmöglichkeit aus.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 im Radialschnitt ein Kegelrollenlager,
2 im Radialschnitt ein zweireihiges Schrägkugellager und
3 im Radialschnitt eine alternative Ausgestaltung zu 2.

In 1 ist ein Kegelrollenlager 1 zu erkennen, das einen Innenring 2 und einen Außenring 3 aufweist; zwischen den Lagerringen sind in bekannter Weise Kegelrollen 4 angeordnet. Das dargestellte Kegelrollenlager wirkt in seiner Einbausituation mit einem zweiten (nicht dargestellten) Kegelrollenlager in bekannter Weise zusammen. Die beiden Kegelrollenlager sind hierbei gegeneinander angestellt (in X- oder in O-Anordnung), wobei durch Wahl der relativen axialen Position der Lagerringe definiert wird, wie groß die benötigte (axiale) Vorspannung in der Lageranordnung ist.
Sind die Lager entsprechend gegeneinander angestellt, laufen die Kegelrollen 4 an einem Bord 5 an, der am Innenring 2 ausgebildet ist; d. h. der Bord 5 stellt eine axiale Anlagefläche für die Kegelrollen 4 zur Verfügung.
Wie aus 1 ersichtlich wird, ist das Kegelrollenlager - jedenfalls eines der beiden zusammenwirkenden Kegelrollenlager - mit einer speziellen Ausgestaltung versehen, was den Bord 5 anbelangt. Dieser wird nämlich durch ein im Radialschnitt L-förmiges, separates Bauteil gebildet, das in Achsrichtung a des Kegelrollenlagers 1 verschieblich auf einem Ringgrundkörper 6 des Innenrings 2 angeordnet ist.
Der Ringgrundkörper 6 weist in seinem linken axialen Endbereich eine Eindrehung auf, auf die der Bord 5 aufgeschoben ist. Hierdurch wird ein im Radialschnitt im wesentlichen rechteckförmiger ringförmiger Aufnahmeraum 7 gebildet, der mit Hydrauliköl gefüllt ist. Damit der Aufnahmeraum 7 hermetisch zur Umgebung dicht ist, sind Dichtungselemente 12 und 13 vorgesehen. Diese stellen sicher, dass das Hydrauliköl aus dem Aufnahmeraum 7 nicht abfließen kann.
An den Aufnahmeraum 7 bzw. fluidisch mit diesem verbunden sind Mittel 8 zur Veränderung des Drucks des Hydraulikfluids im Aufnahmeraum 7.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind diese Mittel 8 konkret wie folgt ausgebildet:

In die Stirnseite 11 des Bords 5 ist eine Gewindebohrung 9 eingearbeitet, die den Bord 5 an dieser Stelle vollständig durchsetzt. Die Gewindebohrung weist eine Achse b auf, die im Ausführungsbeispiel parallel zur Achsrichtung a angeordnet ist.

In die Gewindebohrung 9 ist eine Schraube 10 eingeschraubt.
Die Lageranordnung wird zunächst ohne Beachtung der genauen Vorspannung, die in ihr zu erzielen ist, montiert. Dann erst wird in einem letzten Montageschritt die Vorspannung in der Lageranordnung eingestellt. Dies erfolgt so, dass die Schraube 10 mehr oder weniger in die Gewindebohrung 9 eingeschraubt wird, d. h. in einer mehr oder weniger nahen Lage am Aufnahmeraum 7 zu liegen kommt.
Je näher die Schraube 10 in Richtung Aufnahmeraum 7 in die Gewindebohrung 9 eingeschraubt wird, desto mehr Hydrauliköl wird im Aufnahmeraum verdrängt, was zur Folge hat, dass der Bord 5 in 1 nach links wandert.
Wird indes die Schraube 10 aus der Gewindebohrung 9 weg vom Aufnahmeraum 7 herausgeschraubt, hat dies zur Folge, dass der Bord 5 nach rechts wandert.
So ist eine feinfühlige Einstellung der Position des Bords 5 auf dem Ringgrundkörper 6 und somit der Lagervorspannung möglich.
In 1 dargestellt ist die Anordnung des verschieblichen Bords am Innenring. Genauso ist es aber auch möglich, dass der Außenring entsprechend ausgestaltet wird.
In 2 ist eine analoge Lösung dargestellt, wobei hier ein erfindungsgemäßes (linkes) Schrägkugellager 1 vorhanden ist, das mit einem konventionellen (rechten) Schrägkugellager zusammenwirkt. Es handelt sich also um ein zweireihiges Schrägkugellager, bei dem aber in analoger Weise die axiale Vorspannung eingestellt werden muss.
Hierfür ist der Lagerinnenring 2 des linken Schrägkugellagers 1 zweiteilig ausgebildet, d. h. er besteht aus einem Trägerring 5, auf dem axial verschieblich ein Laufbahnring 6 angeordnet ist. Wiederum ist zwischen den beiden Teilen 5, 6 ein hermetisch abgeschlossener Aufnahmeraum 7 für Hydraulikfluid ausgebildet. Die Mittel 8 zur Veränderung des Drucks in dem Aufnahmeraum 7 sind nur angedeutet und können wie im Falle von 1 realisiert sein.
Bei der alternativen Lösung gemäß 3 ist die Zweiteiligkeit des einen Lagerrings im Außenring 3 verwirklicht. Es gilt hier das Analoge wie im Zusammenhang mit 2 erläutert.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager (Kegelrollenlager / Schrägkugellager)
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzkörper (Kegelrolle / Kugel)
5: Teil des Rings (Bord / Trägerring)
6: Teil des Rings (Ringgrundkörper / Laufbahnring)
7: Aufnahmeraum
8: Mittel zur Veränderung des Drucks
9: Gewindebohrung
10: Schraube
11: Stirnseite des Bords
12: Dichtungselement
13: Dichtungselement
a: Achsrichtung des Wälzlagers
b: Achse der Gewindebohrung

Claims

Wälzlager (1), umfassend mindestens einen Innenring (2) und mindestens einen Au-ßenring (3), zwischen denen Wälzkörper (4) angeordnet sind, wobei durch relative axiale (a) Verschiebung zumindest eines Teils des Innenrings (2) und zumindest eines Teils des Außenrings (3) eine axiale Lagervorspannung in dem Wälzlager (1) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lagerringe (2) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile (5, 6) relativ zueinander in axiale Richtung (a) verschieblich sind, wobei zwischen den beiden Teilen (5, 6) ein abgeschlossener Aufnahmeraum (7) gebildet wird, der mit einem Druckfluid gefüllt ist, und wobei Mittel (8) vorhanden sind, mit denen die Höhe des Drucks des Druckfluids verändert werden kann.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kegelrollenlager ausgebildet ist, wobei das eine Teil (5) des einen Lagerrings (2) ein Bord für den axialen Anlauf der Kegelrollen (4) ist, wobei der Bord (5) auf einem zweiten Teil in Form eines Ringgrundkörpers (6) in Achsrichtung (a) des Kegelrollenlagers (1) verschieblich angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Innenring (2) mit einem axial verschieblichen Bord (5) versehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (5) im Radialschnitt L-förmig ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Schrägkugellager ausgebildet ist, wobei das eine Teil des einen Lagerrings (2) ein Trägerring (5) und das andere Teil des Lagerrings ein mit einer Laufbahn versehener Laufbahnring (6) für den axialen Anlauf der Kugeln (4) ist, wobei der Laufbahnring (6) auf einem Trägerring (5) in Achsrichtung (a) des Schrägkugellagers (1) verschieblich angeordnet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8) zur Veränderung des Drucks des Druckfluids durch eine Gewindebohrung (9) gebildet werden, die in den einen Teil (5) des Lagerrings (2) eingearbeitet ist, wobei in die Gewindebohrung eine Schraube (10) eingeschraubt ist.
Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung (9) und die Schraube (10) ein Feingewinde aufweisen.
Wälzlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung (9) in einer Stirnseite (11) des einen Teiles (5) des Lagerrings (2) eingebracht ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (10) als Madenschraube ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (10) als Inbusschraube ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (b) der Gewindebohrung (9) in Achsrichtung (a) des Wälzlagers (1) verläuft.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Teilen (5, 6) Dichtungselemente (12, 13) angeordnet sind, um den Aufnahmeraum (7) gegen die Umgebung abzudichten.