DE19607024A1 - Verfahren zum Befestigen eines Wälzlagerringes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einpressen eines Wälzlagerringes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn bei Wälzlagerungen immer höhere Kräfte im Lager übertragen werden sollen, gleichzeitig aus kostenersparnisgründen aber auf eine zusätzliche Axialfixierung verzichtet werden soll, so sind hohe Preßsitze gefordert, wo durch auch hohe Einpreßkräfte benötigt werden. Dies bedingt zum einen lei­ stungsstarke und damit teure Pressen, zum anderen führen die hohen Pas­ sungseinpreßkräfte zu Kaltverschweißungen, Nabenrissen etc.

Eine Erwärmung der Gehäuse oder ein Tiefkühlen der Ringe, um die hohen Übermaße zu verkraften, scheidet in der Serienfertigung von Rad lagern aus, da sie zu aufwendig und teuer sind. Dies gilt auch für hydraulische Montage­ verfahren, bei denen Öl unter hohem Druck in die Passungsfuge eingebracht wird und so den Ring bzw. das Gehäuse aufweitet. Zu Einzelheiten, Berech­ nung und Gestaltung von Preßsitzen wird auf die allgemeine Literatur verwie­ sen (z. B. G. Niemann "Maschinenelemente" Band 1 Seiten 359 ff, zweite Auf­ lage, erschienen 1975 im Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York oder "Zylinderpreßverband" Forschungsheft 161 der Forschungsvereinigung An­ triebstechnik e.V. 1984. Für die spezielle Anwendung bei Wälzlagern sind in "Die Wälzlagerpraxis" von Brändlein, Eschmann, Hasbargen, Weigand, 1995, Vereinigte Fachverlage GmbH, Mainz, auf Seite 398 ff oder W. Hampp "Wälzlagerungen" 1968 Springerverlag, Seiten 132 ff Hinweise für den Einbau gegeben). Daraus ist zu entnehmen, daß bei entsprechend großem Übermaß recht bald zu wärmetechnischen oder hydraulischen Montageverfahren über­ gegangen werden muß.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einpressen von Wälzlagerringen aufzuzeigen, das hohe Übermaße zuläßt, kostengünstig ist und Beschädigungen an den Laufringen oder den Gehäusen/Naben vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Eine vorteilhafte Maßnahme ist in An­ spruch 2 angegeben.

Zwar ist aus der EP 516 222 A2 eine Adapterplatte mit Vorrichtungen zum Taumelpressen für eine Axialpresse bekannt, diese ist aber in erster Linie zum Verdichten von Sinterformkörpern geeignet. Die Verwendung zum Einpressen von Wälzlagerringen legt sie nicht nahe, da bei der Taumelbewegung mit ei­ nem Verkanten des Ringes in der zylindrischen Bohrung gerechnet werden muß.

Die Verwendung einer Taumelpresse an Stelle einer Axialpresse ergibt eine örtlich hohe, in der Gesamtheit aber geringe Einpreßkraft, was eine schonende Behandlung aller Teile bewirkt. Die Segment-Wälz-Kraft wird mit mehreren Umdrehungen der Wälzspindel letztendlich den Außenring gleichmä­ ßig/zentrisch in die Nabenbohrung drücken und an der Nabenschulter zur An­ lage bringen. In Versuchen wurde überraschenderweise festgestellt, daß trotz der hohen Überdeckungen (von 262 mym bei einem Lageraußendurchmesser von D = 175 mm) kein nennenswerter Materialabtrag stattfindet. Somit sind selbst Toleranzpaarungen im Überdeckungsbereich x oder z möglich.

Man geht davon aus, daß durch das Wälz-Einpressen bei schräg geneigter drehender Döpperachse eine kontinuierliche umlaufende örtliche Aufweitung des Gehäuses erfolgt, so daß in Folge des hydraulischen Axialvorschubs der Laufring gewindeartig in die Sitzstelle eingebracht wird. Überraschenderweise tritt auch kein Stick-Slip-Effekt auf, d. h. der Gleitreibungskoeffizient bleibt beim Wälzpressen erhalten. Im Gegensatz zu zylindrischen Einpreßverfahren wird dabei an der Oberfläche keine Beschädigung festgestellt. Aber auch ein Ver­ kanten des Ringes, wie man es befürchtet hat, tritt überraschenderweise nicht auf.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Einpreßeinrichtung wie sie zum Befestigen eines Wälzlagers in einem Gehäuse verwendet wird.

Fig. 2 zeigt vergrößert den Einpreßvorgang eines Außenrings in ein Ge­ häuse.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Einpreßkraft über dem Übermaß der Toleranz­ felder entsprechend DIN 7155.

In Fig. 1 ist das Pressengehäuse mit 1 bezeichnet. Es trägt einen Antriebs­ kopf 2, der über eine Antriebswelle 3 eine Döpperaufnahme 4 in Rotation ver­ setzt. Der in der Döpperaufnahme 4 angeordnete Döpper 5 ist um einen Winkel α zur Antriebswellenachse geneigt. Eine hydraulische Vorschubeinrichtung 6 sorgt für die Einpreßbewegung und -Kraft, die den Döpper 5 auf den Außenring 7 zu bewegt und in das Gehäuse 8 einpreßt, welches sich auf dem Pressen­ tisch 9 abstützt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, befindet sich zwischen dem Pressentisch 9 und dem Gehäuse 8 eine Zentrierplatte 10, die für eine Ausrichtung der Gehäuse­ achse auf die Antriebswellenachse sorgt. Um bei Aluminiumgehäusen eine Verformung zu vermeiden, ist noch eine Zwischenplatte 11 aus elastischem Material vorgesehen. Unter dem Einfluß der Vorschubbewegung und -kraft des Döppers 5 wird der Außenring 7 in einer abwälzenden Bewegung mit hohem Übermaß in das Gehäuse 8 eingepreßt, bis er am Gehäusebund 12 anliegt. Überraschenderweise tritt dabei weder ein Stück-Slip-Effekt noch ein Verkan­ ten des Ringes 7 auf. Man geht davon aus, daß durch das Einpressen bei schräg geneigter drehender Döpperachse eine kontinuierliche umlaufende örtli­ che Aufweitung des Gehäuses 8 erfolgt, so daß in Folge des hydraulischen Axialvorschubs der Laufring 7 gewindeartig in die Sitzstelle eingebracht wird. Im Gegensatz zum zylindrischen Einpreßverfahren wird dabei an der Oberflä­ che des Gehäuses 8 keine Beschädigung festgestellt.

In Fig. 3 ist einem Diagramm der Verlauf der Einpreßkraft über dem Toleranz­ feld dargestellt. Wie man daraus ersehen kann, ist der kraftbedarf zum Ein­ pressen des Ringes beim erfindungsgemäßen Verfahren (gestrichelt gezeich­ net) wesentlich niedriger als beim zylindrischen Einpressen (durchgehende Linie), wobei der Bereich ab Toleranzfeld T bis Z (grau hinterlegt) bisher nur mittels Warmmontage oder Druckölverfahren ausgeführt wurde.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde bei einem Durchmesser des Au­ ßenrings von 175 mm und einem Übermaß von 262 mym nach dem Einpressen eine Warmdemontage vorgenommen und festgestellt, daß nur 10 mym durch Glättung eingetreten sind. Im Gehäusesitz war eine glatte Oberfläche vorhan­ den und keine Kaltverschweißung zu erkennen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Befestigen eines Wälzlagerringes mit sehr hohem Über­ maß in einem Stahl-, Guß- oder Aluminiumgehäuse oder auf einer Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung eine Kalt-Längs­ presspassung ist und das Übermaß des Wälzlagerrings mindestens dem Toleranzfeld größer/gleich T bzw. t entspricht (bei System Einheitswelle Toleranzfeld h; siehe DIN 7155; bzw. bei System Einheitsbohrung Tole­ ranzfeld "H", siehe DIN 7154) und der Ring bzw. das Gehäuse bzw. die Welle, Achse oder der Bolzen bei Raumtemperatur unter einer kontinu­ ierlichen Abwälzbewegung eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpres­ sen bei schräg geneigter rotierender Döpperachse erfolgt, wobei die Vorschubkraft und Vorschubbewegung vorzugsweise hydraulisch erfolgt.