DE1066388B - - Google Patents

Description

der Erfindung ist eine Vorrichtung, mit der bei Wälzlagern, insbesondere bei paarweise angeordneten Sohrägkugellagern und Kegelrollenlager^ das Lagerspiel temperaturabhängig selbsttätig geregelt wird.

Bei paarweise angeordneten Schrägkugellagern und Kegelrollenlagern wird das Lagerspiel, das für den Betrieb und. die Bewährung der Wälzlager von größer Bedeutung ist, beim Einbau der Lager durch gegenseitiges axiales Anstellen der Rollbahnringe geregelt. Das Anstellen muß sehr sorgfältig geschehen, damit die Lager einerseits durch zu festes Anstellen nicht verspannt werden, andererseits durch zu loses Anstellen aber auch nicht zuviel Spiel haben. Beide Zustände sind unerwünscht. Verspannte Lager sind durch die Vorspannung in vielen Fällen ebenso hoch oder sogar noch höher belastet als durch die betriebsmäßige Belastung, so daß die Lebensdauer außerordentlich herabgesetzt wird; bei zu lose angestellten Lagern kann die Lagerung nicht genau führen, die Wellen oder Räder laufen unruhig und flattern, die Rollkörper steigen auf, und die Lager werden innerhalb kurzer Zeit zerstört.

Es sind Vorrichtungen bekannt, die eine spielfreie Anstellung von paarweise angeordneten Schrägkugellagern und Kegelrollenlagern ermöglichen oder doch wesentlich erleichtern (zum Beispiel die deutsche Patentschrift 471 572 und 826 383). Die Konstruktion nach dem deutschen Patent 452 793 der Klasse 63 versucht, mittels gefederter Sperrorgane die spielfreie Anstellung der Lager zu erreichen. Allen diesen erwähnten Konstruktionen ist gemeinsam, daiß die Anstellung des Lagerspiels einmalig, und. zwar beim Einbau, erfolgt. Eine nachträgliche, selbsttätige, z. B. durch Betriebsverhältnisse bedingte Änderung der beim Einbau festgelegten, das Lagerspiel beeinflussenden Abstände ist damit nicht möglich. Insbesondere können mit diesen Vorrichtungen die infolge unterschiedlicher Erwärmung von Welle und Gehäuse auftretenden Längenänderungen und deren Rückwirkung auf das Lagerspiel nicht ausgeglichen werden.

Gerade der zuletzt angeführte Fall hat aber in der Technik besondere Bedeutung. Wenn z. B. beim Hinterachsantrieb eines Kraftwagens während der Fahrt die Wellen durch die Reibungsarbeit der Zahnräder sich erwärmen und besonders an den Lagerstellen heiß werden, das Gehäuse aber durch den Fahrwind gekühlt wird, oder wenn bei der Radlagerung eines LKW-Anhängers die Radnabe sich von der Bremstrommel her bei längerer Talfahrt erwärmt und so die Achsschenkel kälter sind als die Radnabe, so findet in beiden Fällen eine unterschiedliche Erwärmung der die Innen- bzw. Außenringe aufnehmenden oder umgebenden Teile statt, und es ergibt sich als wesent-Selbsttätig wirkende, temperaturabhängige Vorrichtung zur Regelung des Lagerspieles

Anmelder: SKF Kugellagerfabriken G.m.b.H., Schweinfurt

Dipl.-Ing. Walter Erhard, Bad Kissingen,
Dr.-Ing. Wilhelm Hampp, Schweinfurt,
und Max Raab, Werneck über Schweinfurt,
sind als Erfinder genannt worden

Hches Merkmal der zu verschiedenen Betriebszeiten verschieden große Abstand zweier das Lagerspiel beeinflussender Punkte innerhalb einer Lagerung.

In der Zeichnung ist in Abb. 1 die Ritzellagerung eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die Ritzelwelle 1 hat im Betrieb eine höhere Temperatur als das Gehäuse 2, die Ritzelwelle 1 dehnt sich daher stärker aus als das Gehäuse 2. Mit der Ritzelwelle 1 dehnen sich auch die auf ihr sitzenden Innenringe 3 der Kegelrollenlager aus, während die Außenringe 4 unverändert am Platz bleiben und weder ihren Abstand noch ihren Durchmesser ändern. Die Ausdehnung erfolgt ja allseitig, d. h. sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Wenn die Lagerung beim Einbau, d. h. im kalten Zustand, das richtige Spiel hatte, muß sich demzufolge im betriebswarmen Zustand eine unzulässige, die Lager hoch überlastende Vorspannung ergeben. Wird andererseits die Lagerung beim Einbau mit einem dem betriebswarmen Zustand Rechnung tragenden Spiel eingestellt, so wird das Ritzel, solange der betriebswarme Zustand noch nicht erreicht ist, nicht einwandfrei geführt. Das Ritzel gibt unter dem Zahndruck nach, der Antrieb ist übermäßig laut, und die Verzahnung wird beschädigt.

Abb. 2 zeigt eine Lagerung, bei der das Gehäuse 2 im Betrieb wärmer wird als die Welle 1. Infolge dieser unterschiedlichen Temperaturverhältnisse erhalten die beim Einbau, d. h. im kalten Zustand, richtig eingestellten Schrägkugellager im Betriebszustand übermäßig viel Spiel, denn das Gehäuse 2 mit den Außenringen 4 dehnt sich aus, während die Innenringe 3 unverändert am Platz bleiben.

Es ist nun in der Technik allgemein bekanntgeworden, zur Regelung des Lagerspiels bei Lagern, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind,

909 630/175

Claims (2)

anordnungen zu verwenden,. die ein temperaturbhängig regelndes Element" aus Werkstoffen mit iner von den übrigen Lagerteilen verschiedenen pezifischen Wärmedehnung besitzen und bei denen urch die unterschiedliche Wärmedehnung dieser Teile ie gewünschte Regelung des Lagerspiels eintritt. So ;t eine Konstruktion eines Pleuellagers mit zur Lagerchse quergeteilter äußerer Lagerschale bekannt, bei er zwischen den Teilen des Außenringes Einsatztücke aus einem Werkstoff mit größerem Wärme- usdehnungskoeffizienten angeordnet sind. Mit dieser .nordnung, die lediglich für Lager mit geteilten ingen verwendet werden kann, ergibt sich nur ein .usgleioh in Richtung senkrecht zur Teilfuge. In Ilen anderen Richtungen erfolgt aber kein Dehnungsusgleich, und es ist sehr wohl möglich, daß trotz er Zwischenschaltung des Einsatzstückes durch /ärmedehnungen bedingte Klemmungen auftreten, or allem ergibt sich mit; dieser Lösung kein Aus-Ieich axialer Dehnungen. "Diese sind aber von viel rößerer Bedeutung, da sie- schon rein größenmäßig iel beachtlichere Werte erreichen. Auch andere beinnte Anordnungen, wie z. B. die, bei der ein Ring .it einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten s Stahl auf dem Außenring des Lagers aufge- :hrumpft wird, dienen lediglich zur Regelung des idialen Spiels des Lagers. ,. Es ist weiterhin eine Anordnung zur selbsttätigen egelung des Lagerspiels von Kugellagern bekanntworden, bei der als regulierendes Element ein ge- hlitzter, radial nach innen bzw. außen federnder ing verwendet wird, der sich einerseits gegen den ußenring eines der Lager abstützt, andererseits an ner Kegelfläche anliegt und durch das Zusammenirken seiner Federspannung mit der kegelförmigen uflagefläche eine dauernd in etwa gleicher Höhe irkende axial gerichtete Kraft ausübt. Nachteilig 1 dieser Anordnung ist aber, daß sie, sobald die im atrieb auftretenden Axialkräfte die Federvorspanmg überschreiten, nachgibt. Im Interesse einer öglichst großen Lebensdauer soll die Axialbelastung :r Lager durch die Federvorspannung so gering wie öglich sein. Das bedeutet aber, daß schon bei veriltnismäßig kleinen Axialkräften: ein unzulässig oßes Spiel in die Lagerung kommt, ein Zustand, der irch die Vorrichtung gerade vermieden werden sollte. Die Erfindung sieht nun vor, eine temperaturihängige, selbsttätig wirkende Vorrichtung zur igelung des Lagerspiels zu schaffen, die die oben gehilderten Mängel beseitigt. Die Erfindung geht dabei ■n der Tatsache aus, daß bevor eine Lagerung durch •ermäßige Beanspruchung schadhaft wird, eine Temraturerhöhung der gefährdeten Teile erfolgt, die findungsgemäß zur Entwicklung von Elementaräften dient, durch die die Spannungen aufgehoben >rden. In Abb. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Er-J dung dargestellt. Grundsätzlich handelt es sich uimy ie Lagerung gemäß Abb. 1, bei der also die Innen-Ie'im Betrieb wärmer als die Außenteile sind. Die iBenringe_4_jsind jjedodi_m_ein€r-^eichtmetall- cihse 5 angeordnet. Wenn sich die Welle 1 stärker varmt aJsdas Gehäuse 2, bewirkt die in radialer chtung dünnwandige, in axialerJRichiun^erMlinisißig larag_e_Ljich^nT£ia^^ infoJ^e_ihxeiLgegenr er dem Stafflgußgehjiuse-..2 größeren Wärme-Λ5 livüng, daß diTVerspannung aufgehoben wird. A.n. Stelle der in radialer Richtung dünnwandigen^ i in axialer Richtung verhältnismäßig langen ichtmetallbüchee 5, die hauptsächlich durch ihre in ialer Richtung erfolgende.Dehnung des Lagerspiels reguliert, kann auch gemäß Abb. 4 eine vorwiegend in radialer Richtung sich dehnende Büchse 6 als regulierendes Element verwendet werden. Damit die aus einem Werkstoff mit größerer spezifischer Wärmedehnung bestehende Büchse^A sich im Gehäuse 2 frei dehnen kann, ist zwischeTifT3ücnse 6 und Gehäuse 2 allseitig radiales Spiel vorgesehen. In Abb. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Bei dieser Lösung — immer unter der Voraussetzung, daß es sich grundsätzlich um eine Lageranordnung nach Abb. 1 handelt, bei der die Innenteile im Betrieb wärmer werden — wird an der Stirnseite des Außenringes 4 der Leichtmetallring 7 angeordnet, der mit der Kegelfläche 8 an einer entsprechend bearbeiteten Fläche des Gehäuses 2 anliegt. Der Leichtmetallring 7 hat in axialer Richtung verhältnismäßig geringe, in radialer Richtung jedoch größere Abmessungen. Bei erhöhter Temperatur wird sich der Leichtmetallring 7 stärker ausdehnen als das Stahlgehäuse 2. Die Wärmedehnungen werden infolge der Kegelfläche 8 in eine Längenänderung umgesetzt, die zur Korrektur des Lagerspiels dient. Abb. 6 zeigt eine Abänderung der Abb. 5. Der Leichtmetallring 9 ist mit _b^iderseitigen Kegelfläühen It)" ausgestattet, die an passend geformten, im Gehäuse 2 verschiebbaren Stahlringen 11 und 12 anliegen. Mit dieser Anordnung'winCvorausgesetzt, daß die übrigen Bedingungen gleich sind, der doppelte Ausgleich wie bei der Ausführung nach Abb. 5 erhalten. Es ist möglich, durch konstruktive Abwandlung der einzelnen Elemente und durch Wahl verschiedener Werkstoffe eine große Zahl von Varianten zu entwickeln, ohne den Erfindungsgedanken abzuändern oder zu verlassen. Diese Varianten können grundsätzlich in zwei Gruppen eingeteilt werden, je nachdem ob zum Ausgleich des im Betrieb sich einstellenden unerwünschten Zustandes eine Zunahme oder Abnahme des beim Einbau eingestellten Abstandes erforderlich ist. Die im einzelnen Fall erforderliche Vergrößerung oder Verminderung des Abstandes und die Bemessung der zum Ausgleich notwendigen Mittel ist ziemlich genau berechenbar, so daß in jedem Fall die gewünschte Wirkung erhalten wird. Für das temperaturabhängig regulierende Element können auch gas- oder flüssigkeitsgefüllte Hohlkörper, z. B. in der Form von Faltenbälgen, verwendet werden. Durch entsprechende Wahl des Füllmittels und konstruktive Abstimmung des Hohlkörpers ist es möglich, die Wirkungsweise des Regelelementes in weiten Grenzen zu variieren. Patentansprüche:

1. Selbsttätig wirkende, temperaturabhängige Vorrichtung zur Regelung des Lagerspiels paarweise angeordneter Schrägkugellager oder Kegelrollenlager, bei der das temperaturabhängig regulierende Element (7, 9) aus Werkstoffen mit einer von den übrigen Lagerungsteilen verschiedenen spezifischen Wärmeausdehnung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß als regulierendes Element ein sich radial ausdehnender oder zusammenziehender Ring (7, 9) angeordnet ist, dessen radiale Größenänderung infolge zweckmäßiger geometrischer Formgebung, z. B. eine Kegelfläche, zur axialen Lageveränderung eines Lagerteils und damit zur Regelung des Lagerspiels dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gas- oder flüssigkeitsgefüllte