DE102014005415A1

DE102014005415A1 - Lageranordnung, insbesondere für ein Getriebe, und Verfahren zum Einstellen der Vorspannung einer Lageranordnung

Info

Publication number: DE102014005415A1
Application number: DE102014005415.2A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kasper; Thomas Wittemann
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-10-15
Anticipated expiration: 2034-04-15
Also published as: DE102014005415B4

Abstract

Lageranordnung, insbesondere für ein Getriebe, und Verfahren zum Einstellen der Vorspannung einer Lageranordnung wobei eine Welle mittels Lager in einem Gehäuseteil gelagert ist, wobei auf der Welle eine Wellenmutter schraubverbunden ist, mit welcher der Innenring eines Lagers der Lageranordnung axial verschiebbar ist, insbesondere wobei der Außenring des Lagers gegen eine Schulter ansteht, insbesondere wobei die Schulter an der von der Wellenmutter abgewandten Seite des Lagers angeordnet ist, wobei in der Welle ein Mittel zur Aufweitung der Welle angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere für ein Getriebe, und ein Verfahren zum Einstellen der Vorspannung einer Lageranordnung.
Es ist allgemein bekannt, dass Lager vorspannbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorspannung eines Lagers dauerhaft vorsehbar zu machen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Lageranordnung nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Lageranordnung, insbesondere für ein Getriebe, sind, dass eine Welle mittels Lager in einem Gehäuseteil gelagert ist,
wobei auf der Welle eine Wellenmutter schraubverbunden ist, mit welcher der Innenring eines Lagers der Lageranordnung axial verschiebbar ist,
insbesondere wobei der Außenring des Lagers gegen eine Schulter ansteht, insbesondere wobei die Schulter an der von der Wellenmutter abgewandten Seite des Lagers angeordnet ist,
wobei in der Welle ein Mittel zur Aufweitung der Welle angeordnet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein Kleben zur dauerhaften Fixierung der Vorspannung verzichtbar ist. Außerdem ist das Einstellen der Vorspannung nicht zeitkritisch. Wenn das Mittel die Aufweitung reversibel erzeugt, ist die Aufweitung also auch wieder rückformbar, da sie im elastischen Bereich vorgesehen ist. Die Aufweitung ist also durch das Mittel reversibel erzeugbar. Bei Ausführen des Mittels als Bolzen ist dieser auspressbar, indem er von der vom Stempelteil axial abgewandten Seite des Bolzens mit einem anderen Stempelteil mit Druck beaufschlagt wird und somit herausgepresst wird. Hierzu ist die Welle axial durchgehend hohl, wobei der lichte Durchmesser am äußeren Endbereich der Welle kleiner ist und am dem Innenraum zugewandten Endbereich der Welle entsprechend größer, so dass der Bolzen zwar einführbar ist von der dem Innenraum zugewandten Seite aus – nicht aber von der der äußeren Umgebung aus zugewandten Seite. Ebenso ist bei Ausführung des Mittels als Spannsatz oder hydrostatische Druckkammer die Verbindung lösbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappt der von dem Mittel überdeckte axiale Bereich zumindest mit dem von dem Innenring des Lagers überdeckten axialen Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass die Aufweitung in demjenigen Bereich erfolgt, in welchem der Innenring des Lagers sitzt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel ein Bolzen, insbesondere Zylinderstift,
insbesondere wobei die Welle eine zentrale Bohrung aufweist, in welche der Bolzen einführbar ist, so dass die Welle aufweitbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Aufweitung in einfacher Weise erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle eine zentrale Bohrung auf, wobei ein erster Bohrungsabschnitt als Übergangspassung für den Bolzen ausgeführt ist und ein zweiter Bohrungsabschnitt als Presspassung für den Bolzen. Von Vorteil ist dabei, dass in dem ersten Bohrungsabschnitt der Bolzen zentriert ist und in dem zweiten Bohrungsabschnitt die Aufweitung erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle als Hohlteil ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass bei Einführen des Bolzens ein Luftdruckausgleich durch die beidseitig offene Ausführung der Welle erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel als hydrostatische Ölkammer ausgeführt, deren hydrostatischer Druck mittels einer abgedichtet mit der Welle verbundenen Schraube einstellbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Druck in einfacher Weise aufbaubar ist, wobei das Trägheitsmoment in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt ist, also keine Dipolmomente, Quadrupolmomente oder höhere Momente erzeugbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel als Spannsatz ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein massenfertigbares Mittel einsetzbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel als außenpolygonaler Bolzen ausgeführt, der in einer entsprechend unrund ausgeführten zentralen Bohrung der Welle angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches mechanisches Mittel verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Stempelteil zum Eindrücken des Bolzens in die Bohrung der Welle vorgesehen,
insbesondere wobei der vom Stempelteil überdeckte axiale Bereich den von der Getriebestufe des Getriebes überdeckten axialen Bereich umfasst und/oder überdeckt. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Stempelteils das Eindrücken einfach ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuseteil einen hohlradverzahnten Bereich auf, mit dem Planetenräder im Eingriff stehen, welche auf Planetenbolzen vorgesehen sind, die in der Welle aufgenommen sind,
wobei die Planetenräder mit einem Sonnenrad im Eingriff stehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Getriebestufe als Planetengetriebestufe ausführbar ist und das Eindrücken des Bolzens durch das Sonnenrad hindurch erfolgt, welches hierzu hohl ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Stempelteil in einem axialen Bereich, welcher den von den Planetenrädern überdeckten axialen Bereich umfasst, unrund, insbesondere außenpolygonal, ausgeführt,
insbesondere mit gerundeten Ecken. Von Vorteil ist dabei, dass Masse einsparbar ist und das Stempelteil zwischen den Planetenrädern durchführbar ist, solange das Sonnenrad noch nicht montiert ist. Nach Herausziehen des Stempelteils und Entfernen des Zentrierteils ist die Sonne von der Antriebsseite aus einführbar und der antreibende Motor anmontierbar, insbesondere an dem Zentrierbund des Gehäuseteils, sobald das Zentrierteil von diesem entfernt wurde.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Einstellen der Vorspannung einer Lageranordnung sind, dass in einem ersten Schritt ein Lager mit einer auf der Welle aufgeschraubt angeordneten Wellenmutter vorgespannt wird und
in einem nachfolgenden Schritt die Welle zumindest im vom Innenring des Lagers überdeckten axialen Bereich aufgeweitet wird.
Von Vorteil ist dabei, dass die mit der Wellenmutter erzeugte Vorspannung mittels der Aufweitung fixierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Aufweiten mittels Einpressen eines Bolzens in eine Bohrung erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Aufweitung in einfacher Weise erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Aufweiten mittels Erhöhens eines hydrostatischen Druckes erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass das Aufweiten in einfacher Weise erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Aufweiten durch Drehung eines außenpolygonalen Bolzens erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Aufweitung in einfacher Weise reversibel ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Aufweiten mittels Betätigen eines Spannsatzes erzeugt, insbesondere welcher in der Welle angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiges Mittel einsetzbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe gezeigt, wobei ein Bolzen 2 an einer ersten axialen Position angeordnet ist und eine Wellenmutter 10 die Lagerung noch nicht mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.
In der 2 ist ein Stempelteil 20 am Bolzen 2 angesetzt und die Lagerung ist mit einer von der Wellenmutter 10 erzeugten Vorspannkraft beaufschlagt.
In der 3 ist der Bolzen 2 mittels des Stempelteils 20 auf Anschlag eingedrückt.
In der 4 ist eine zur 2 zugehörige Schrägansicht dargestellt.
Wie in den Figuren gezeigt, ist ein Gehäuseteil 4 des Getriebes mit Hohlverzahnung ausgeführt, wobei auf Planetenbolzen 1 gelagerte Planetenräder 3 mit der Hohlradverzahnung im Eingriff stehen. Außerdem ist ein Sonnenrad vorgesehen, das ebenfalls mit den Planetenrädern 3 im Eingriff steht.
Die Planetenbolzen 1 weisen Längsbohrungen und darin mündende Querbohrungen auf, so dass eine Schmierung der Lagerung der Planetenräder 3 in einfacher Weise und möglichst direkt ermöglicht ist.
Der Planetenträger 7 ist mittels eines ersten und zweiten Kegelrollenlagers (5, 6) im Gehäuseteil 4 gelagert.
Das innen liegende Lager 5 besitzt einen festen Sitz auf der Welle, also auf dem Planetenträger 7, mit fester Anlageschulter. Dabei ist eine Presspassung ausgeführt. Dabei liegt also der Innenring des Lagers 5 an einer Wellenschulter des Planetenträgers 7 an, in welcher auch Bohrungen vorgesehen sind, in denen die Planetenbolzen 1 eingesteckt angeordnet sind. Der Außenring des innen liegenden Lagers 5 ist gegen eine Schulter des Gehäuseteils 4 angelegt.
Der Innenring des Lagers 5 ist auf der Welle nicht verschiebbar angeordnet.
Der Innenring des äußeren Lagers 6 ist mit Schiebesitz auf der Welle gefügt. Somit ist beim Verschieben des Innenrings mittels Wellenmutter 10 nur eine geringe Reibungskraft aufzubringen, solange ein Bolzen 2 noch nicht im vom Lager 6 überdeckten axialen Bereich angeordnet ist. Bei der Montage wird nach dem Vorspannen der Lageranordnung mittels der Wellenmutter 10, welche auf den Innenring des äußeren Lagers 6 drückt, der Bolzen 2 mittels des Stempelteils 20 in eine mittige Bohrung der Welle eingeschoben, insbesondere bis zum Boden der Bohrung. Dabei ist die Bohrung mit einem ersten Bohrungsabschnitt 9 und mit einem zweiten, axial benachbarten Bohrungsabschnitt 8 ausgeführt. Die Bohrung ist als mittige zentrale Bohrung in der Welle angeordnet. Die Welle ist also hohlgebohrt. Der Bohrungsdurchmesser im ersten Bohrungsabschnitt 9 ist als Übergangspassung zum Bolzen 2 ausgeführt. Der Bohrungsdurchmesser im zweiten Bohrungsabschnitt 8 ist als Presspassung zum Bolzen 2 ausgeführt. Der eingepresste Bolzen 2 dichtet die Welle nach außen hin ab.
Somit ist der Bolzen 2 im ersten Bohrungsabschnitt geführt, ohne dass der Planetenträger 7 verformt wird. Nach dem Einstellen der Lagerung durch Aufbringen der Lagervorspannkraft mittels einer mit der Welle schraubverbundenen Wellenmutter wird das Stempelteil 20 verwendet, um den Bolzen 2 vom ersten in den zweiten Bohrungsabschnitt (8, 9) hineinzudrücken. Bei diesem Eindrücken des Bolzens 2 mittels des Stempelteils 20 in den zweiten Bohrungsabschnitt 8 wird der Planetenträger 7 aufgeweitet. Somit wird dann der Innenring des Kegelrollenlagers 6 klemmverbunden, insbesondere pressverbunden, mit dem Planetenträger 7. Hierzu überlappt der vom Innenring des Lagers 6 überdeckte axiale Bereich mit dem von vom zweiten Bohrungsabschnitt 8 überdeckten axialen Bereich.
Das Stempelteil 20 ist in einem Zentrierteil 21 geführt. Vorzugsweise ist das Stempelteil 20 aus gehärtetem Stahl gefertigt. Das Zentrierteil 21 ist aus Kunststoff oder Aluminium gefertigt. Es könnte aber auch aus Stahl gefertigt werden.
Das Stempelteil 20 weist einen polygonalen, insbesondere gerundet dreieckigen Abschnitt auf, so dass das Stempelteil zwischen den Planetenrädern 3 durchführbar ist und auf den Bolzen 2 drückbar ist. Das Zentrierteil 21 ist am Zentrierbund angesetzt, welcher für den motorseitigen Flansch vorgesehen ist.
Die Welle weist einen außenverzahnten Abschnitt auf, auf den die Wellenmutter 10 aufgeschraubt ist. Dabei ist der außenverzahnte Abschnitt auf der vom ersten Lager 5 abgewandten Seite des zweiten Lagers 6.
Nach dem Eindrücken des Bolzens 2 wird das Stempelteil 20 entfernt und auch das Zentrierteil 21. Danach wird dann das Sonnenrad eingeführt und somit die Antriebswelle verbindbar. Vorzugsweise wird am Zentrierbund ein Motorflanschteil des antreibenden Elektromotors angesetzt.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird statt der Beaufschlagung des Bolzens 2 mittels des Stempelteils 20 ein Spannsatz in der Bohrung der Welle angeordnet, so dass die Aufweitung der Welle im vom Innenring des äußeren Lagers 6 überdeckten axialen Bereichs mittels des Spannsatzes bewirkbar ist.
Weiter alternativ ist auch ein Druck im vom Innenring des äußeren Lagers 6 überdeckten axialen Beriech aufbringbar. dabei ist der Druck zur Aufweitung der Welle mittels einer Ölkammer erzeugbar. Hierbei ist der Druck mittels einer Schraube bewirkbar, welche zur Welle hin abgedichtet angeordnet ist und beim Einschrauben in die als Sacklochbohrung ausgeführte Bohrung den Druck erhöht.
Weiter alternativ ist die Aufweitung auch mittels eines außenpolygonalen Bolzens ausführbar, der in einer entsprechend unrund ausgeführten Bohrung verdreht wird und dabei die Aufweitung der Welle bewirkt.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist der Planetenträger 7 eine zentrale Bohrung auf, die in ihrem vom Motor, also von der Antriebsseite, abgewandten Endbereich einen größeren Durchmesser hat als auf ihrer dem Motor, also der Antriebsseite, zugewandten Endbereich. Somit sind dann der zweite Bohrungsabschnitt 8 und der erste Bohrungsabschnitt 9 axial vertauscht angeordnet. Auf diese Weise ist der Bolzen 2 von der Abtriebsseite her in den Planetenträger 7 einführbar und der axiale Bereich des Planetenbereiches, welcher mit dem vom Innenring des Lagers 6 überdeckten axialen Bereich überlappt, aufweitbar, wenn der Bolzen 2 vom ersten Bohrungsabschnitt 9, der nun weiter abtriebsseitig als der zweite Bohrungsabschnitt 8 angeordnet ist, eingepresst wird in den zweiten Bohrungsabschnitt 8.
Bezugszeichenliste

1: Planetenbolzen
2: Bolzen
3: Planetenrad
4: Gehäuseteil
5: erstes Kegelrollenlager
6: zweites Kegelrollenlager
7: Planetenträger
8: zweiter Bohrungsabschnitt
9: erster Bohrungsabschnitt
10: Wellenmutter
20: Stempelteil
21: Zentrierteil

Claims

Lageranordnung, insbesondere für ein Getriebe, wobei eine Welle mittels Lager in einem Gehäuseteil gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle eine Wellenmutter schraubverbunden ist, mit welcher der Innenring eines Lagers der Lageranordnung axial verschiebbar ist, insbesondere wobei der Außenring des Lagers gegen eine Schulter des Gehäuseteils ansteht, insbesondere wobei die Schulter an der von der Wellenmutter abgewandten Seite des Lagers angeordnet ist, wobei in der Welle ein Mittel zur Aufweitung der Welle angeordnet ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Mittel überdeckte axiale Bereich zumindest überlappt mit dem von dem Innenring des Lagers überdeckten axialen Bereich.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein Bolzen, insbesondere Zylinderstift, ist, insbesondere wobei die Welle eine zentrale Bohrung aufweist, in welche der Bolzen einführbar ist, so dass die Welle aufweitbar ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine zentrale Bohrung aufweist, wobei ein erster Bohrungsabschnitt als Übergangspassung für den Bolzen ausgeführt ist und ein zweiter Bohrungsabschnitt als Presspassung für den Bolzen.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Hohlteil ausgeführt ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als hydrostatische Ölkammer ausgeführt ist, deren hydrostatischer Druck mittels einer abgedichtet mit der Welle verbundenen schraube einstellbar ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als Spannsatz ausgeführt ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als außenpolygonaler Bolzen ausgeführt ist, der in einer entsprechend unrund ausgeführten zentralen Bohrung der Welle angeordnet ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stempelteil zum Eindrücken des Bolzens in die Bohrung der Welle vorgesehen ist, insbesondere wobei der vom Stempelteil überdeckte axiale Bereich den von der Getriebestufe des Getriebes überdeckten axialen Bereich umfasst und/oder überdeckt.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil einen hohlradverzahnten Bereich aufweist, mit dem Planetenräder im Eingriff stehen, welche auf Planetenbolzen vorgesehen sind, die in der Welle aufgenommen sind, wobei die Planetenräder für das Im Eingriff Stehen mit einem Sonnenrad vorgesehen sind.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelteil in einem axialen Bereich, welcher den von den Planetenrädern überdeckten axialen Bereich umfasst, unrund, insbesondere gerundet außenpolygonal, ausgeführt ist, insbesondere mit gerundeten Ecken, insbesondere wobei das Stempelteil in einem Zentrierteil geführt ist, das mit dem Gehäuseteil verbunden ist, insbesondere an dessen Zentrierbund angesetzt und ausgerichtet ist.
Verfahren zum Einstellen der Vorspannung einer Lageranordnung, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Lager mit einer auf der Welle aufgeschraubt angeordneten Wellenmutter vorgespannt wird und in einem nachfolgenden Schritt die Welle zumindest im vom Innenring des Lagers überdeckten axialen Bereich aufgeweitet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufweiten mittels Einpressen eines Bolzens in eine Bohrung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufweiten mittels Erhöhens eines hydrostatischen Druckes erzeugt wird oder dass das Aufweiten durch Drehung eines außenpolygonalen Bolzens erzeugt wird oder dass das Aufweiten mittels Betätigen eines Spannsatzes erzeugt wird, insbesondere welcher in der Welle angeordnet ist.