DE102015201506B4

DE102015201506B4 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102015201506B4
Application number: DE102015201506.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Hetterich; Rainer Spies
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: DE102015201506A1

Abstract

Lageranordnung (1), umfassend ein Gehäuseelement (2), in dem ein Wellenelement (3) relativ zum Gehäuseelement (2) axial und radial festgelegt mittels zweier Kegelrollenlager (4, 5) drehbar gelagert ist, wobei die beiden Kegelrollenlager (4, 5) je einen Außenring (6, 7) aufweisen, die im oder am Gehäuseelement (2) festgelegt sind, und wobei die beiden Kegelrollenlager (4, 5) je einen Innenring (8, 9) aufweisen, die im oder am Wellenelement (3) festgelegt sind, wobei für die Aufnahme der Lageringe (6, 7, 8, 9) im oder am Gehäuseelement (2) oder im oder am Wellenelement (3) zylindrische Aufnahmebohrungen (10, 11) oder zylindrische Sitzflächen (12, 13) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger der Lagerringe (6, 7, 8, 9) an seiner der Aufnahmebohrung (10, 11) oder Sitzfläche (12, 13) zugewandten Seite eine kegelförmig ausgebildete Fläche (14) aufweist, wobei die kegelförmig ausgebildete Fläche (14) an einer kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche (15) eines Hülsenkörpers (16) anliegt, wobei der Kegelwinkel (a) der kegelförmig ausgebildeten Fläche (14) und der kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche (15) gleich groß sind, wobei der Hülsenkörper (16) mit einer zylindrischen Fläche (17) in der Aufnahmebohrung (10, 11) oder auf der Sitzfläche (12, 13) anliegt, wobei Feststellmittel (18) vorhanden sind, mit denen der Lagerring (6, 7, 8, 9) und der Hülsenkörper (16) in einer axialen Relativposition zueinander festgelegt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend ein Gehäuseelement, in dem ein Wellenelement relativ zum Gehäuseelement axial und radial festgelegt mittels zweier Kegelrollenlager drehbar gelagert ist, wobei die beiden Kegelrollenlager je einen Außenring aufweisen, die im oder am Gehäuseelement festgelegt sind, und wobei die beiden Kegelrollenlager je einen Innenring aufweisen, die im oder am Wellenelement festgelegt sind, wobei für die Aufnahme der Lageringe im oder am Gehäuseelement oder im oder am Wellenelement zylindrische Aufnahmebohrungen oder zylindrische Sitzflächen vorhanden sind.
Gattungsgemäße Lageranordnungen werden beispielsweise eingesetzt, um eine Getriebewelle in einem Gehäuse zu lagern. Dabei werden die genannten beiden Kegelrollenlager eingesetzt, die zwecks präziser und spielfreier Lagerung des Wellenelements im Gehäuse axial gegeneinander vorgespannt werden.
Eine gattungsgemäße Lageranordnung ist aus der DE 10 2008 021 884 A1 bekannt. Ähnliche und andere Lösungen zeigen die US 3 751 124 A , die DE 698 31 995 T2, die US 6 170 991 B1 , die US 3 957 319 A und die DE 10 2013 201 097 A1 .
Die genaue Einstellung der axialen Vorspannung der beiden zusammenwirkenden Kegelrollenlager ist meist sehr aufwändig. Um den diesbezüglichen Aufwand begrenzt zu halten, ist es beispielsweise bekannt, Lagereinheiten einzusetzen, die im Werk des Lagerhersteller präzise vorgespannt und dann vor Ort nur noch eingebaut werden.
Soll indes eine Einstellung der Vorspannung am Einsatzort erfolgen, ist oft ein aufwändiges Abstimmen mit Distanzscheiben nötig. Dies erfordert nachteilig meist spezielle Sachkenntnis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lageranordnung so fortzubilden, dass es möglich ist, in einfacherer Weise als bislang die Vorspannung der Kegelrollenlager gegeneinander einstellen zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger der Lagerringe an seiner der Aufnahmebohrung oder Sitzfläche zugewandten Seite eine kegelförmig ausgebildete Fläche aufweist, wobei die kegelförmig ausgebildete Fläche an einer kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche eines Hülsenkörpers anliegt, wobei der Kegelwinkel der kegelförmig ausgebildeten Fläche und der kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche gleich groß sind, wobei der Hülsenkörper mit einer zylindrischen Fläche in der Aufnahmebohrung oder auf der Sitzfläche anliegt, wobei Feststellmittel vorhanden sind, mit denen der Lagerring und der Hülsenkörper in einer axialen Relativposition zueinander festgelegt werden können.
Bevorzugt ist dabei der mit der kegelig ausgebildeten Fläche ausgebildete und mit dem Hülsenkörper zusammenwirkende Lagerring ein Innenring des Kegelrollenlagers.
Ein Lagerring, der nicht mit dem Hülsenkörper zusammenwirkt, kann über mindestens eine Distanzscheibe an einer axialen Anlagefläche für den Lagerring anliegen.
Die Feststellmittel umfassen bevorzugt eine Mutter, die auf einem Gewindeabschnitt des Hülsenkörpers aufgeschraubt ist und an einer Stirnseite des Lagerrings anliegt. Die Mutter kann dabei mit einem Sicherungsmittel versehen sein, mit der sie in einer definierten Winkelposition am Hülsenkörper festgelegt werden kann.
Der Kegelwinkel beträgt bevorzugt zwischen 0,5° und 4,0°, besonders bevorzugt zwischen 1,0° und 2,0°.
Der Hülsenkörper weist zur Aufnahmebohrung oder zur Sitzfläche bevorzugt eine Press- oder Übergangspassung auf.
Das Wellenelement ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Welle, die an ihrem einen axialen Ende eine Verzahnung trägt, insbesondere eine Kegelradverzahnung. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass nur der Lagerinnenring des von der Verzahnung entfernten Kegelrollenlagers mit dem Hülsenkörper versehen ist.
Die beiden Kegelrollenlager können dabei in O-Anordnung oder in X-Anordnung arrangiert werden.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, die axiale und auch radiale Vorspannung der beiden zusammenwirkenden Kegelrollenlager durch Verschraubung des einen Lagerrings mit der genannten Hülse einzustellen. Es sind hierzu also keine fertig montierten Einheiten mehr nötig. Weiterhin kann auf aufwändige Abstimmscheiben verzichtet werden, so dass die Vorspannung in einfacherer Weise und mit weniger Know-How erfolgen kann. Die Einstellung kann dabei vom Anwender selber nach einer wenig aufwändigen Schulung vorgenommen werden.
Die vorgeschlagene Lösung kann generell überall dort eingesetzt werden, wo zwei zusammenwirkende Kegelrollenlager zum Einsatz kommen. Ein bevorzugter Einsatzbereich ist dabei der Kfz-Sektor, wo beispielsweise Ritzelwellen in (Hinterachs-)Getrieben entsprechend gelagert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Radialschnitt durch eine Lageranordnung, bei der ein Wellenelement in Form einer Kegelradgetriebe-Ritzelwelle in einem Gehäuse gelagert ist.
In der Figur ist eine Lageranordnung 1 skizziert, die ein Gehäuseelement 2 umfasst, in dem ein Wellenelement 3 gelagert ist. Das Wellenelement 3 ist hier als Ritzelwelle ausgebildet und hat an seinem einen axialen Ende eine Kegelradverzahnung 25. Am anderen axialen Ende des Wellenelements 3 ist ein Verbindungsbauteil 26 angeordnet, mit dem die Verbindung mit einem angrenzenden Bauteil möglich ist.
Die Lagerung des Wellenelements 3 im Gehäuseelement 2 erfolgt mit zwei Kegelrollenlagern 4 und 5, die gegeneinander axial vorgespannt sind. Durch die vorhandenen kegelförmigen Laufbahnen für die Kegelrollen wirkt eine axiale Vorspannung natürlich auch radial.
Jeder Kegelrollenlager 4, 5 hat je einen Außenring 6 bzw. 7 und einen Innenring 8 bzw. 9, zwischen denen je ein Satz Kegelrollen angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Kegelrollenlager 4, 5 in O-Anordnung positioniert; es ist aber natürlich auch eine X-Anordnung möglich.
Für die beiden Kegelrollenlager 4, 5 und namentlich für deren Außenringe 6, 7 sind im Gehäuseelement 2 jeweilige zylindrische Aufnahmebohrungen 10 bzw. 11 vorhanden. Entsprechend sind auf dem Wellenelement 3 für die Innenringe 8 bzw. 9 der beiden Kegelrollenlager 4, 5 jeweilige zylindrische Sitzflächen 12 bzw. 13 vorhanden.
Das der Verzahnung 25 zugewandte Kegelrollenlager 4 ist klassisch angeordnet, d. h. die genaue axiale Positionierung des Wellenelements 3 im Gehäuseelement 2 wird mittels einer Distanzscheibe 19 eingestellt, die an einer axialen Anlagefläche 20 des Gehäuseelements 2 anliegt und so den Außenring 6 des Kegelrollenlagers 4 in seiner axialen Position festlegt.
Indes ist für die Festlegung des Innenrings 9 des (rechten) Kegelrollenlagers 5 eine andere Ausgestaltung vorgesehen:

Das Kegelrollenlager 5 und namentlich dessen Innenring 9 hat nämlich an seiner der Sitzfläche 13 zugewandten Seite eine kegelförmig ausgebildete Fläche 14. Der Kegelwinkel ist mit α eingezeichnet und ist gering, etwa im Bereich von 1°.

Die kegelförmig ausgebildete Fläche 14 liegt an einer kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche 15 eines Hülsenkörpers 16 an; der Kegelwinkel α dieser Gegenfläche ist gleich groß, wie der Kegelwinkel der Fläche 14. Der Hülsenkörper 16 seinerseits liegt mit einer zylindrischen Fläche 17 auf der Sitzfläche 13 an. Über Feststellmittel 18 können der Lagerring 9 und der Hülsenkörper 16 in einer gewünschten axialen Relativposition zueinander festgelegt werden.
Die Feststellmittel 18 sind vorliegend wie folgt ausgestaltet: Der Hülsenkörper 16 hat in seinem einen axialen Endbereich einen Gewindeabschnitt 22, auf den eine Mutter 21 aufgeschraubt ist. Die Mutter 21 presst beim Anziehen derselben auf eine Stirnseite 23 des Lagerrings 9. Damit schieben sich die kegelförmig ausgebildete Fläche 14 und die entsprechende Gegenfläche 15 aufeinander und erzeugen eine axiale (und auch radiale) Vorspannung in den beiden Kegelrollenlagern 4, 5. Bevorzugt liegt dabei der Hülsenkörper 16 infolge einer Press- (oder Übergangs-) Passung auf der Sitzfläche 13 fest.
Ist ein gewünschtes Maß an Vorspannung in den beiden Kegelrollenlagern 4, 5 vorhanden, kann die Mutter mit einem Sicherungsmittel 24 drehfest gelegt werden, so dass sich die eingestellte Vorspannung nicht mehr ändern kann.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Gehäuseelement
3: Wellenelement
4: Kegelrollenlager
5: Kegelrollenlager
6: Außenring
7: Außenring
8: Innenring
9: Innenring
10: Aufnahmebohrung
11: Aufnahmebohrung
12: Sitzfläche
13: Sitzfläche
14: kegelförmig ausgebildete Fläche
15: kegelförmig ausgebildete Gegenfläche
16: Hülsenkörper
17: zylindrische Fläche
18: Feststellmittel
19: Distanzscheibe
20: axiale Anlagefläche
21: Mutter
22: Gewindeabschnitt
23: Stirnseite des Lagerrings
24: Sicherungsmittel
25: Verzahnung (Kegelradverzahnung)
26: Verbindungsbauteil
α: Kegelwinkel

Claims

Lageranordnung (1), umfassend ein Gehäuseelement (2), in dem ein Wellenelement (3) relativ zum Gehäuseelement (2) axial und radial festgelegt mittels zweier Kegelrollenlager (4, 5) drehbar gelagert ist, wobei die beiden Kegelrollenlager (4, 5) je einen Außenring (6, 7) aufweisen, die im oder am Gehäuseelement (2) festgelegt sind, und wobei die beiden Kegelrollenlager (4, 5) je einen Innenring (8, 9) aufweisen, die im oder am Wellenelement (3) festgelegt sind, wobei für die Aufnahme der Lageringe (6, 7, 8, 9) im oder am Gehäuseelement (2) oder im oder am Wellenelement (3) zylindrische Aufnahmebohrungen (10, 11) oder zylindrische Sitzflächen (12, 13) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger der Lagerringe (6, 7, 8, 9) an seiner der Aufnahmebohrung (10, 11) oder Sitzfläche (12, 13) zugewandten Seite eine kegelförmig ausgebildete Fläche (14) aufweist, wobei die kegelförmig ausgebildete Fläche (14) an einer kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche (15) eines Hülsenkörpers (16) anliegt, wobei der Kegelwinkel (a) der kegelförmig ausgebildeten Fläche (14) und der kegelförmig ausgebildeten Gegenfläche (15) gleich groß sind, wobei der Hülsenkörper (16) mit einer zylindrischen Fläche (17) in der Aufnahmebohrung (10, 11) oder auf der Sitzfläche (12, 13) anliegt, wobei Feststellmittel (18) vorhanden sind, mit denen der Lagerring (6, 7, 8, 9) und der Hülsenkörper (16) in einer axialen Relativposition zueinander festgelegt werden können.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der kegelig ausgebildeten Fläche (14) ausgebildete und mit dem Hülsenkörper (16) zusammenwirkende Lagerring ein Innenring des Kegelrollenlagers (4, 5) ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerring (6, 8), der nicht mit dem Hülsenkörper (16) zusammenwirkt, über mindestens eine Distanzscheibe (19) an einer axialen Anlagefläche (20) für den Lagerring (6, 8) anliegt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellmittel (18) eine Mutter (21) umfassen, die auf einem Gewindeabschnitt (22) des Hülsenkörpers (16) aufgeschraubt ist und an einer Stirnseite (23) des Lagerrings (6, 7, 8, 9) anliegt.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (21) mit einem Sicherungsmittel (24) versehen ist, mit der sie in einer definierten Winkelposition am Hülsenkörper (16) festgelegt werden kann.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (a) zwischen 0,5° und 4,0° beträgt, vorzugsweise zwischen 1,0° und 2,0°.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper (16) zur Aufnahmebohrung (10, 11) oder zur Sitzfläche (12, 13) eine Press- oder Übergangspassung aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (3) eine Welle ist, die an ihrem einen axialen Ende eine Verzahnung (25) trägt, insbesondere eine Kegelradverzahnung.
Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Lagerinnenring (9) des von der Verzahnung (25) entfernten Kegelrollenlagers (5) mit dem Hülsenkörper (16) versehen ist.