DE102019207255A1 - Device for preloading a bearing arrangement for supporting a shaft of a drive train of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung (1) zur Lagerung einer Welle (2) eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lageranordnung (1) zur Lagerung einer Ritzelwelle (2) eines Achsgetriebes, eines Achsantriebs oder eines Winkeltriebs eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche als Kegel-Außenring (5) ausgeführt ist, der mit einer auf der Welle (2) vorgesehenen Fase (8) oder mit einem mit auf der Welle (2) vorgesehenen Kegel-Innenring (6) einen Kegelpressverband bildet und vorgespannt wird.A device is proposed for preloading a bearing arrangement (1) for supporting a shaft (2) of a drive train of a motor vehicle, in particular a bearing arrangement (1) for supporting a pinion shaft (2) of an axle drive, an axle drive or an angular drive of a motor vehicle, which as Conical outer ring (5) is designed, which forms a conical interference fit with a bevel (8) provided on the shaft (2) or with a conical inner ring (6) provided on the shaft (2) and is prestressed.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung zur Lagerung einer Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes, eines Achsantriebs oder eines Winkeltriebs eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a device for preloading a bearing arrangement for supporting a shaft of a drive train of a motor vehicle, in particular a bearing arrangement for supporting a pinion shaft of a final drive, an axle drive or an angular drive of a motor vehicle according to the preamble of
Achsgetriebe dienen dazu, das von einem Antriebsaggregat bzw. einem Schaltgetriebe abgegebene Drehmoment auf die Antriebsräder eines Kraftfahrzeugs zu übertragen. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zum Einstellen der erforderlichen Lagervorspannung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes Buchsen oder Einstellscheiben zu verwenden.Axle drives are used to transmit the torque output by a drive unit or a gearbox to the drive wheels of a motor vehicle. It is known from the prior art to use bushings or adjusting disks to set the required bearing preload of a pinion shaft of an axle drive.
Ferner können zum Einstellen der erforderlichen Lagervorspannung einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle plastisch vorgespannte Buchsen verwendet werden, welche bei der Montage plastisch verformt werden. Die Vorspannkraft wird hierbei über den Weg und die Geometrie der Buchsen eingestellt.Furthermore, to set the required bearing preload of a bearing arrangement for mounting a pinion shaft, plastically preloaded bushings can be used which are plastically deformed during assembly. The preload force is set via the path and geometry of the bushes.
In nachteiliger Weise resultiert die Montage und Verwendung derartiger Buchsen in einer hohen Belastung der Ritzelwelle, wobei sich die Montage als aufwendig erweist. Um die Verwendung einer plastisch vorgespannten Buchse zu ermöglichen, ist die Ritzelwelle an der axialen Anlage der Buchse stark gekerbt, wobei in diesem Bereich, der dem Bereich eines kritischen Radius entspricht, das Biegemoment am höchsten ist. Zudem fällt die Kennlinie stark ab und wird ab einem Wert vollplastisch, so dass die Buchse sich die Lagervorspannung reduziert, was zu einer Verringerung der Lebensdauer führt.Disadvantageously, the assembly and use of such sockets results in a high load on the pinion shaft, the assembly proving to be costly. In order to enable the use of a plastically pre-stressed bush, the pinion shaft is strongly notched on the axial contact of the bush, with the bending moment being highest in this area, which corresponds to the area of a critical radius. In addition, the characteristic curve drops sharply and becomes fully plastic above a value, so that the bushing reduces the bearing preload, which leads to a reduction in service life.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch die unterschiedliche Torsionssteifigkeit der Materialien eine Relativbewegung auftritt, welche zum einem wahrnehmbaren Quietschen führt; ferner ist zum Ändern der Vorspannkraft eine neue Geometrie der Buchse erforderlich, wobei der benötigte Bauraum für die Buchse größer ist und ebenfalls den Außendurchmesser der Antriebswelle verringert.Another disadvantage is that the different torsional stiffness of the materials causes a relative movement that leads to a perceptible squeak; Furthermore, a new geometry of the bushing is required to change the pretensioning force, the space required for the bushing being larger and also reducing the outer diameter of the drive shaft.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung zur Lagerung einer Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes, eines Achsantriebs oder eines Winkeltriebs eines Kraftfahrzeugs anzugeben.The present invention is based on the object of specifying a device for preloading a bearing arrangement for supporting a shaft of a drive train of a motor vehicle, in particular a bearing arrangement for supporting a pinion shaft of an axle drive, an axle drive or an angular drive of a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by the features of
Demnach wird eine Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung zur Lagerung einer Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes, eines Achsantriebs oder eines Winkeltriebs eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche als Kegel-Außenring ausgeführt ist, der mit einer auf der Welle vorgesehenen Fase oder mit einem mit auf der Welle vorgesehenen Kegel-Innenring einen Kegelpressverband bildet und plastisch vorgespannt wird.Accordingly, a device for preloading a bearing arrangement for supporting a shaft of a drive train of a motor vehicle, in particular a bearing arrangement for supporting a pinion shaft of an axle drive, an axle drive or an angular drive of a motor vehicle, is proposed, which is designed as a conical outer ring that is connected to a shaft provided chamfer or with a conical inner ring provided on the shaft forms a conical interference fit and is plastically pretensioned.
Der Kegel-Außenring wird durch Einpressen vorgespannt, wodurch eine nichtlineare Weg-Vorspannkraft-Kennlinie erzeugt wird. Für den Fall, dass auf der Welle ein Kegel-Innenring vorgesehen ist, stützt sich dieser axial betrachtet an einer Schulter der Welle ab.The outer cone ring is preloaded by pressing, which generates a non-linear displacement-preload force characteristic. In the event that a conical inner ring is provided on the shaft, this is supported, viewed axially, on a shoulder of the shaft.
Die Vorspannkraft und die nichtlineare Weg-Vorspannkraft-Kennlinie werden durch den Kegelwinkel der Kegelverbindung, der Werte über 0° annimmt, den Reibwert in der Kegelverbindung, den Werkstoff des Kegel-Außenrings, den Aufpressweg der Kegelverbindung und die Fläche des Kegel-Außenrings eindeutig bestimmt; Änderungen der Vorspannkraft sind durch Ändern der genannten Einflussparameter leicht durchführbar.The pre-tensioning force and the non-linear displacement-pre-tensioning force characteristic curve are clearly determined by the cone angle of the cone connection, which assumes values above 0 °, the coefficient of friction in the cone connection, the material of the cone outer ring, the pressing path of the cone connection and the area of the cone outer ring ; Changes to the preload force can easily be carried out by changing the influencing parameters mentioned.
Gemäß der Erfindung kann die Weg-Vorspannkraft-Kennlinie auch in Abhängigkeit der Kontur der Flächen des Kegel-Außenrings und des Kegel-Innenrings bzw. der Fase eingestellt werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption kann über geeignete Werte der Einflussparameter eine Lagervorspannung mit vorgegebener Vorspannkraft und Einpressweg eingestellt werden.According to the invention, the path-pretensioning force characteristic curve can also be set as a function of the contour of the surfaces of the conical outer ring and the conical inner ring or the chamfer.
With the concept according to the invention, a bearing preload with a predetermined preload force and press-in path can be set using suitable values of the influencing parameters.
In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Konzeption ein Quietschen vermieden, da eine Relativbewegung der beiden Kegelringe zueinander ausgeschlossen ist. Zudem fällt die Vorspannkraft mit zunehmendem Weg nicht ab, da ein Kollabieren des Kegel-Außenrings ausgeschlossen ist, wobei die Einstellung des Lagers und des Rollmomentes prozesssicher sind.Squeaking is advantageously avoided by the concept according to the invention, since a relative movement of the two conical rings to one another is excluded. In addition, the pre-tensioning force does not decrease with increasing travel, since a collapse of the conical outer ring is excluded, with the setting of the bearing and the rolling torque being process-reliable.
Ferner werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung die Herstellungs- und evtl. auch die Montagekosten verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen reduziert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Baulänge des Kegel-Außenrings gering ist, so dass axial betrachtet Bauraum zur Verfügung gestellt wird. Zudem wird die Festigkeit der Welle erhöht, da eine Kerbstelle der Welle und somit der kritische Radius entfällt.Furthermore, the device according to the invention for preloading a bearing arrangement reduces the manufacturing costs and possibly also the assembly costs compared with the solutions known from the prior art. Another advantage is that the overall length of the conical outer ring is short, so that, viewed axially, installation space is made available. In addition, the strength of the shaft is increased since there is no notch point on the shaft and thus the critical radius is no longer required.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Die für die Erfindung relevanten Bauteile sind mit Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
-
1 : Eine schematische Schnittansicht einer nach dem Stand der Technik ausgeführten Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes eines Kraftfahrzeugs; -
2 : Eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgeführten Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes eines Kraftfahrzeugs; und -
3 : Eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgeführten Vorrichtung zum Vorspannen einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes eines Kraftfahrzeugs.
-
1 : A schematic sectional view of a device designed according to the prior art for preloading a bearing arrangement for supporting a pinion shaft of an axle drive of a motor vehicle; -
2 : A schematic sectional view of a first embodiment of a device designed according to the invention for preloading a bearing arrangement for mounting a pinion shaft of an axle drive of a motor vehicle; and -
3 : A schematic sectional view of a second embodiment of a device designed according to the invention for preloading a bearing arrangement for mounting a pinion shaft of an axle drive of a motor vehicle.
In
Um die Verwendung der plastisch vorgespannten Buchse
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung und bezugnehmend auf
Im Rahmen weiterer, nicht dargestellter Ausführungsformen der Erfindung können mehrere erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtungen zum Vorspannen einer Lageranordnung kombiniert werden. Es ist auch möglich, zumindest einen Rohrabschnitt, der auf einen Kegel gepresst werden kann, zu verwenden, um den Kegelpressverband zusätzlich zu verstärken.Within the scope of further, not shown embodiments of the invention, several devices designed according to the invention for preloading a bearing arrangement can be combined. It is also possible to use at least one pipe section that can be pressed onto a cone in order to additionally strengthen the conical interference fit.
Des Weiteren können radial betrachtet über dem Kegel-Außenring eine oder mehrere Zylinderscheiben übereinander angeordnet sein, die durch Haftreibung miteinander bzw. mit dem Kegel-Außenring kraftschlüssig verbunden sind, wobei vor dem Vorspannvorgang die Zylinderscheiben jeweils einen unterschiedlichen Abstand zur Lageranordnung aufweisen. Zum Vorspannen einer Lageranordnung werden in Abhängigkeit des Weges die Zylinderscheiben nacheinander und anschließend der Kegel-Außenring axial bewegt, wodurch die Weg-Vorspannkraft-Kennlinie gezielt beeinflusst werden kann.Furthermore, viewed radially, one or more cylinder disks can be arranged one above the other above the conical outer ring, which are connected to each other or with the conical outer ring in a force-locking manner by static friction, the cylinder disks each having a different distance from the bearing arrangement before the preloading process. To preload a bearing arrangement, depending on the path, the cylinder disks are moved one after the other and then the conical outer ring axially, whereby the path-preload force characteristic can be influenced in a targeted manner.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LageranordnungBearing arrangement
- 22
- Welle, RitzelwelleShaft, pinion shaft
- 33
- BuchseRifle
- 44th
- KerbstelleNotch
- 55
- Kegel-AußenringCone outer ring
- 66
- Kegel-InnenringInner cone ring
- 77th
- Schultershoulder
- 88th
- Fasechamfer
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DE102019207255.0A DE102019207255A1 (en) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | Device for preloading a bearing arrangement for supporting a shaft of a drive train of a motor vehicle |
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2019
- 2019-05-17 DE DE102019207255.0A patent/DE102019207255A1/en not_active Withdrawn
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