DE1902254C

DE1902254C - Corrosion protection and adjustment of rolling bearings

Info

Publication number: DE1902254C
Application number: DE19691902254
Authority: DE
Inventors: H. Dr.-Ing. 8730 Bad Kissingen; Markert F. Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Münnich
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Filing date: 1969-01-17
Publication date: 1973-03-29

Description

1515th

Die Lrfindung betrifft den Korrosionsschutz und die Anstellung von Wälzlagern, insbesondere Kegelrollenlagern einer itiizelwelle in den Achsgetrieben von Kraftfahrzeugen.The invention relates to corrosion protection and the adjustment of roller bearings, in particular tapered roller bearings an itiizel shaft in the axle drives of motor vehicles.

Von den Hinterachsgetrieber. in Personcp.kraftwa- »° gen wird heute allgemein ein möglichst geräuscharmer Lauf gefordert. Dafür ist in erster Linie die genaue Ausführung der Zahnrader ausschlaggebend; daneben spielt jedoch auch die Starrheit der Wälzlager der Getriebewellen eine große Rolle. Selbst für Lastkraft- *5 wagen und Omnibusse, bei denen ein geräuscharmer Getriebelauf von geringerer Bedeutung ist, fordert man eine starre Lar.Tung des Ritzels in einem Achsgetriebe. Dadurch will man ein möglichst genaues Kämmen der Zähne des Ritzels und des Tellerrades erzielen, was Voraussetzung f^i;r hohe Lebensdauer und für gelingen Verschleiß der Zahl.räder ist. Die erforderliche Starrheit der Lagerung wird in den meisten Fällen durch den paarweise vorgesehenen Einbau von anstellbaren Wälzlagern, wie z.B. Kegclrollenlagern, erreicht.From the rear axle drive. Running as quietly as possible is generally required in passenger cars today. For this, the precise design of the gears is primarily decisive; In addition, however, the rigidity of the rolling bearings of the gear shafts also plays a major role. Even for trucks and buses, where a low-noise gearbox operation is of less importance, a rigid transmission of the pinion in an axle drive is required. The aim is to achieve the most precise possible meshing of the teeth of the pinion and the ring gear, which is a requirement f ^i; r long service life and for successful wear of the number.wheels is. In most cases, the required rigidity of the bearing is achieved by installing adjustable roller bearings, such as tapered roller bearings, provided in pairs.

Die maximale Starrheit einer Lagerung mit zwei gegeneinander angestellten Kegelrollenlagern ergibt r.ich theoretisch bei einer Vorspannkraft von 40 ⁰O der von der Lagerung aufzunehmenden Axialkraft. Die axiale Federung beträgt dann nur die Hälfte des Betrags, der bei einer gleichartigen Lagerung ohne Vorspannkraft auftreten würde, !n der Praxis wird mit Rücksicht auf die Lebensdauer der Wälzlager und die tatsächlichen Kraftverhältnisse im Achsgetriebe für die Vorspannkraft ein Wert von etwa 30 °/o der axialen Belastung des Ritzt's bei maximalem Motordrehmoment und einem mittleren Fahrgang gewählt.The maximum rigidity of a bearing with two tapered roller bearings set against one another theoretically results in a preload force of 40 ⁰ O of the axial force to be absorbed by the bearing. The axial suspension is then only half the amount that would occur with a similar type of bearing without a preload force,! In practice, taking into account the service life of the roller bearings and the actual force relationships in the axle drive, a value of about 30% is used for the preload force the axial load on the scratch at maximum engine torque and a medium gear.

Aus dem bisher Gesagten geht hervor, daß eine wesentliche Über- oder Unterschreitung des optimalen Wertes für die Vorspannkraft einer Ritzellagerung einen negativen Einfluß auf das Getriebegeräusch sowie auf Verschleiß und Lebensdauer von Zahnrädern bzw. Wälzlagern ausübt. Es ist deshalb anzustreben, daß dieser Wert möglichst genau eingehalten wird.From what has been said so far it can be seen that a substantial overshoot or undershoot of the optimal Value for the preload force of a pinion bearing has a negative influence on the gear noise as well affects the wear and service life of gears and rolling bearings. It is therefore desirable to that this value is adhered to as precisely as possible.

In der Praxis sind verschiedene Verfahren zur Montage und Anstellung der Ritzelwellenlager bekannt. Im Normalfall werden dabei zuerst dieWälzlager mit dem später im Getriebe verwendeten Hypoidöl benetzt. Danach erfolgt der Einbau und die Anstellung, ζ. B. unter Verwendung einer nach den Lagerund Gchäuseniaßen sowie der gewünschten Vorspannung ausgewählten Abstandshülse und einer Wellenmutter, was hier jedoch nicht näher beschrieben werden soll. Nach der Anstellung wird die tatsächlich erreichte Vorspannung gemessen und nötigenfalls die Anstellung mit einer anders bemessenen Abstandshvjse wiederholt. Bei der Serienmontagc von Hinterachsgetrieben sind auch automatische Anstcllvornchtungen im Gebrauch, wobei die Luger, zwischen denen sich eine verformbare Abstandshülse beiindei. über eine Wellenmulter angestellt werden. Bei Krrei chen einer bestimmten Vorspannung schaltet die Vm richtung selbsttätig ab.In practice there are different procedures for Assembly and adjustment of the pinion shaft bearings known. Normally, the roller bearings are used first wetted with the hypoid oil used later in the gearbox. Then the installation and employment takes place, ζ. B. using one according to the bearings and gchäuseniaßen as well as the desired preload selected spacer sleeve and a shaft nut, which will not be described in detail here target. After the adjustment, the preload actually achieved is measured and, if necessary, the Employment with a differently measured distance repeated. In the case of the series assembly of rear axle drives, automatic installation devices are also required in use, the Luger, between which there is a deformable spacer sleeve. be employed via a shaft nut. At Krrei If a certain bias voltage is reached, the Vm direction switches off automatically.

Da die Vorspannkrafl nicht direkt gemessen weiden kann, werden bei den bekannten Verfab-en und Vorrichtungen im allgemeinen die Verformungen m den Lagen- oder das Reibungsmoment der Lagerung, das bei niedrigen Drahzahlen unabhängig von tk-i Drehzahl der Vorspannkraft proportional ist, zur Einiittlung der Vorspannkraft herangezogen. Bei Bestimmung der Anstellung über die Messung des Rl-I-bungsmonKiils wird das Ritzel angetrieben, maximal mit etwa 200 U/min, und das von der Reibung in den mit Hypoidöl geschmierten Lagern hei rührende Drehmoment am Gehäuse durch eine geeignete MeB vorrichtung festgestellt und zur Steuerung des Anstellvorgangs benutzt oder daraus die Vorspannkraft bestimmt. Since the pre-tensioning force cannot be measured directly, the known methods and Devices in general the deformations m the position or the frictional moment of the bearing, This is independent of tk-i at low number of wires Speed of the preload force is proportional to the determination the preload force is used. When determining the employment via the measurement of the exercise monitor the pinion is driven, at a maximum of around 200 rpm, and that from the friction in the with hypoid oil lubricated bearings hot touching torque on the housing by a suitable measurement device determined and used to control the adjustment process or determined the pretensioning force therefrom.

Es wurden nun in den letzten Jahren Kegelrollenlager entwickelt, bei denen die Rauhtiefe der Rollenstirn- und Führungsbordflächen infolge verbessertet Herstellungsverfahren sehr klein ist und die Form des Führungsbords so gewählt wurde, daß sich die bestmögliche hydrodynamische Schmierung zwischen Rolle und Bord ergibt. Diese Lager haben den Vorteil, daß sie bereits nach kurzer Fahrzeit eingelaufen sind und daß die Lagerreibung sehr gering ist, sie reigen jedoch bei Schmierung mit Hypoidöl im Drehzahlbereich von 20 bis 50 U/min ein ausgeprägtes Minimum des Reibungsmoments. In Fig. 1 ist z.B. eine Kurve dargestellt, die die Abhängigkeit des Reibungsmoments von der Drehzahl bei einer Ausführung derartiger Kegelrollenlager angibt. Dazu wurde eine große Anzahl von Lagern gleicher Abmessungen bei einer die Vorspannung simulierenden Axialbeiastung von 500 kg und Schmierung durch ein Hypoidöl SAE-90 mit einer Viskosität von 500 cSt bei 20° C durchgemessen und wurden die Mittelwerte des Reibungsmoments über der Drehzahl aufgetragen. DiT Verlauf der Kurve zeigt, daß das Reibungsmoment in dem für die Anstellung wichtigen Drehzahlbereich von 0 bis 200 U/min sehr stark von der Drehzahl abhängig ist. Das bedeutet nun, daß in der Praxis bei der Messung des Reibungsmoments immer eine bestimmte Drehzahl konstant eingehalten werden muß, da bei unterschiedlichen Drehzahlen sehr große Streuungen in der Vorspannkraft auftreten. Diese Forderung kann mit den bisher bei der Anstellung der Wälzlager verwendeten Einrichtungen nicht befriedigend erfüllt werden, wodurch die Anwendung von Kegelrollenlagern mit günstiger Rolle-Bord-Berührung erschwert wird.Tapered roller bearings have been used in recent years developed in which the roughness of the roller face and guide rim surfaces improved as a result Manufacturing process is very small and the shape of the guide board was chosen so that the best possible hydrodynamic lubrication between roller and board results. These bearings have the advantage that they are already run in after a short driving time and that the bearing friction is very low, they do, however when lubricated with hypoid oil in the speed range from 20 to 50 rpm a pronounced minimum of the frictional torque. In Fig. 1, for example, a curve is shown showing the dependence of the frictional torque indicates the speed in an embodiment of such tapered roller bearings. In addition there was a big one Number of bearings of the same dimensions with an axial load simulating the preload of 500 kg and lubrication with a hypoid oil SAE-90 with a viscosity of 500 cSt at 20 ° C and the mean values of the frictional torque were plotted against the speed. DiT course of Curve shows that the frictional torque in the speed range from 0 to 200 rpm is very much dependent on the speed. This now means that in practice when measuring of the frictional torque, a certain speed must always be maintained, since different Speeds, very large variations in the preload force occur. This requirement can with the facilities previously used to adjust the rolling bearings are not satisfactorily fulfilled, whereby the use of tapered roller bearings with favorable roller-rim contact is made more difficult.

Es ist festzuhalten, daß die Verwendung von ölen mit flacher Viskositäts-Temperaturkurve zur Schmierung von Lagern — allerdings im Betriebszustand — an und für sich bekannt ist.It should be noted that the use of oils with a flat viscosity-temperature curve for lubrication of bearings - albeit in operating condition - is known in and of itself.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache und genaue Bestimmung der Vorspannkraft bei der Montage von anstellbaren Wälzlagern, insbesondere Kegelrollenlagern für die Ritzelweiie der Achsgetriebe von Kraftfahrzeugen, zu ermöglichen, ohne Veränderungen an den gebräuchlichen Anstell- und Meßeinrichtungen oder zusätzliche Arbeitsgänge nötig zu machen.The present invention has set itself the task of a simple and precise determination of the preload force when assembling adjustable roller bearings, especially tapered roller bearings for the pinion shaft the axle drive of motor vehicles, without changes to the usual To make adjustment and measuring devices or additional work steps necessary.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Einbau und bei der Anstellung derAccording to the invention, this object is achieved in that prior to installation and when employing the

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JLagcr während der Messung des Reibungsinomeiits ils Maß für die Vorspannung in den Lagern ein Korfosionsschutzül verwendet wird, das bzw. dessen Grundöl eine Viskosität von maximal 25 cSt bei 20° C aufweist. Das heißt, es werden anstellbare Wälzlager montiert, die vor dem Einbau sowie während des Einbaus und der Anstellung besagtes Korrosionssehutzöl enthalten. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch die Verwendung eines derartigen Öls das Reibungsmomeniminimum bei Kegelrollenlagern mit günstiger Rolle-Bord-Berührung so zu höheren Drehzahlen verschoben wird, daß sich in dem für die Anstellung wichtigen Drehzahlbereich nur eine geringe Drehzahlabhängigkeit des Reibung'jiTioments ergibt. Somit kann auch bei diesen Lagern unabhängig von der Drehzahl mit ausreichendet Genauigkeit vom Reibungsmoment auf die Vorspannung geschlossen werden, so daß diese Lager nach den bekannten Verfahren und mit den vorhandenen Einrichtungen angestellt werden können.JLagcr during the measurement of the friction coefficient A Korfosionsschutzül is a measure of the preload in the bearings is used, the or its base oil has a maximum viscosity of 25 cSt at 20 ° C having. This means that adjustable roller bearings are installed both before and during installation and the employment of said corrosion protection oil contain. It has been shown that the use of such an oil minimizes the friction torque In the case of tapered roller bearings with favorable roller-rim contact, this leads to higher speeds is shifted so that there is only a small speed dependency in the speed range important for the employment of the friction element results. This means that these bearings can also be used independently of the Speed can be deduced from the frictional torque on the preload with sufficient accuracy, so that these camps are employed according to the known methods and with the existing facilities can be.

In F i g. 2 ist eine Kurve dargestellt, die die Abhängigkeit des Reibungsmoments von der Drehzahl bei Schmierung durch ein Korrosionsschutzöl mit der Viskosität von 19 cSt bei 20° C angibt. Es wurden die gleichen Kegelrollenlager, an denen bereits die Messungen bei Schmierung durch Hypoidöl vorgenommen wurden, verwendet. Die der Vorspannung entsprechende Axialbelastung betrug wieder 500 kg. Im Gegensatz zur Fig. 1 zeigt die Kurve einen nur schwachen Abfall. Die Änderung des Reibungsmoments von 0 bis 200 U/min beträgt etwa 30° υ und liegt damit durchaus im zulässigen Bereich, da in der Praxis solche großen Drehzahldifferenzen bei de; Messung des Reibungsmoments nicht auftreten.In Fig. 2 shows a curve showing the dependency of the frictional torque from the speed when lubricated by an anti-corrosion oil with the Indicates viscosity of 19 cSt at 20 ° C. The same tapered roller bearings were used on which the measurements when lubricated by hypoid oil. The one corresponding to the preload The axial load was again 500 kg. In contrast to FIG. 1, the curve shows only one weak waste. The change in the frictional torque from 0 to 200 rpm is about 30 ° υ and is therefore well within the permissible range, since in practice such large speed differences at de; Measurement of the frictional torque does not occur.

Bei Schmierung durch ein öl mit der Viskosität \ on 25 cSt bei 20° C ergibt sich bei den gleichen Versuchsbedingungen eine etwa doppelt so große Neigung der Reibungsmoment-Drehzahl-Kennlinie und damit eineWhen lubricated by an oil with the viscosity \ on 25 cSt at 20 ° C, under the same test conditions, the inclination is about twice as great Frictional torque-speed characteristic and thus a

ίο entsprechend stärkere Drehzahiabhängigkeit des Reibungsmoments, so daß die Verwendung eines Öls mil einer größeren Viskosität als 25 cSt bei 20'"' C nicht mehr so vorteilhaft ist.ίο correspondingly stronger speed dependency of the frictional torque, so that the use of an oil with a viscosity greater than 25 cSt at 20 '"' C does not more so beneficial.

Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Korrosionsschutzöle Verwendung finden. Ihnen wer den notwendigenfalls Additive zur Verbesserung der Haftfähigkeit und wegen ihrer sehr geringen Viskosität Additive zur Vermeidunp von Gleitflächenbeschädigungen beigegeben. Das Oi wird bereits beim WaIz- lagerhersteller, z. B. durch Tauchen, in die Lager eingebracht, so daß die Lager nach dem Auspacken sofort einbaufertig sind. Der bisher zusätzlich notwendige Arbeitsgang des Auswaschens von Korrosionsschutzmitteln und des Benetzens mit Hypoidöl fällt Various anti-corrosion oils can be used within the scope of the invention. You who the necessary additives to improve the adhesion and because of their very low viscosity Additives to avoid damage to the sliding surface. The Oi is already at the WaIz- bearing manufacturer, e.g. B. by diving, introduced into the camp, so that the camp immediately after unpacking are ready for installation. The previously additionally necessary operation of washing out anti-corrosion agents and wetting with hypoid oil is no longer necessary

as dadurch weg.as away.

Die erfrndungsgemäße Verwendung von Ölen ist nicht auf Kegelrollenlager beschränkt, sondern kann nötigenfalls sinngemäß auf andere anstellbare Wälzla-The use of oils according to the invention is not limited to tapered roller bearings, but can if necessary, analogously to other adjustable roller bearings

• ger übertragen weiden.• ger transferred to graze.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Use of anti-corrosion oil, the base oil or its base oil has a maximum viscosity 25cSt at 20 "C, in adjustable rolling bearings, especially tapered roller bearings ^ for the RU-zeKvelle the axle drives of motor vehicles, before installation and when adjusting the bearings during the measurement of the frictional torque as i & Mali for the preload.