DE19607336A1

DE19607336A1 - Vorrichtung zum Einstellen der Position, oder des Spiels, eines Lagers

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Publication number: DE19607336A1
Application number: DE19607336A
Authority: DE
Original assignee: KRAIS MARTIN 89150 LAICHINGEN DE
Current assignee: KRAIS MARTIN 89150 LAICHINGEN DE
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-08-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit der die Position, oder das Spiel, eines Lagers, sehr genau und benutzerfreundlich eingestellt werden kann. Eine genaue Lagerspieleinstellung ist z. B. in Radlagern von Fahrzeugen, oder in Spindeln von Werkzeugmaschinen, notwendig. Das Lagerspiel der Spindel einer Werkzeugmaschine, oder die durch ein sehr enges Spiel erzeugte Lagervorspannung der Spindellagerung, bestimmt die Steifigkeit, das Schwingungsverhalten und die maximale Drehzahl der Konstruktion. Ein genau eingestelltes und auf die jeweiligen Anwendungsfall angepaßtes Lagerspiel, oder Lagervorspannung wirkt sich vorteilhaft auf die Werkstückgüte und die Wirtschaftlichkeit des Verarbeitungsverfahrens aus.

Die Einstellung der Position eines Lagers ist z. B. in einem Kegelradgetriebe erforderlich. Aufgrund von Fertigungstoleranzen muß der Eingriff der Kegelräder, nach der Montage, eingestellt werden. Oder ist durch die im Betrieb entstandenen Abnutzung ein unerwünscht großes Spiel im Zahneingriff entstanden, so sollte das Lager nachgestellt werden. Dies geschieht durch die Verschiebung des Festlagers einer Welle von einem der beiden Kegelräder.

Zum Einstellen des Lagerspiels oder der Lagerposition werden nach dem bisherigen Stand der Technik die folgenden Techniken angewandt:

1. Über aufeinander abgestimmte Lagereinheiten und axiale Distanzen, die sehr genau gefertigt sein müssen und deshalb sehr teuer sind. Hinzu kommt außerdem meistens ein mehrmaliger Aus und Einbau zur Auswahl der Distanzen.
2. Über Hydrostatische Einstellvorrichtungen, welche einen verhältnismäßig hohen Aufwand für die Ölversorgung und deren Überwachung stellt. Bei dem Ausfall der Ölversorgung muß das Lager stillgesetzt werden, um einen Ausfall des Lagers zu verhindern.
3. Bei der Einstellung der Lager über Gewinde und Stellbuchsen ist eine manuelle Anpassung möglich. Wie in Fig. 2 wird eine Stellschraube 1 und eine Kontermutter 2 verwendet. Mit der Stellschraube wird die gewünschte Einstellposition erwirkt (Abb. A dann Abb. B). Die Gegenhaltekraft der, mit dem Lager verbundenen, Buchse 3 bewirkt dabei ein Ausnutzen des gesamten Gewindespiels nach rechts (Abb. B). Zum Sichern der Stellschraube wird dann die Kontermutter 2 angezogen (Abb. C), was ein Austreiben des Gewindespiels der Stellschraube 1 nach links bewirkt. Folglich wurde durch das Anziehen der Kontermutter eine erneute Positionsänderung s erziehlt und die erste Einstellung in Abb. B wieder verändert. Also muß der gesamte Einstellvorgang so lange wiederholt werden, bis die gewünschte Position erreicht ist. Dies ist sehr aufwendig, erfordert viel Erfahrung und ist vor allem sehr ungenau. Außerdem muß an oft unzugänglichen Stellen mit zwei Schlüsseln gearbeitet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einstellsystem zu entwickeln, mit dem die Position des Lagers und damit eine folgliche Spieleinstellung, oder eine Lageveränderung des vom getragenen Lagerbauteil (z. B. Welle), ohne großen Aufwand zu bewerkstelligen ist. Diese Einstellung soll genau, unabhängig von Versorgungseinrichtungen und veränderbar sein.

Wirkungsweise

Die neuentwickelte Einrichtung ist sinngemäß eigentlich ein Distanzring der sich durch die Verstellung axial verbreitert und somit ein Lager gegen ein Gehäuse, oder eine Welle verstellen kann.

In Fig. 1 soll die Wirkungsweise veranschaulicht werden. Die Zustellung, d. h. eine axiale Verbreiterung der Stellscheibe 1 erfolgt indem man die Schraube 2 in die Auflagefläche 4 einschraubt. Die Stellscheibe verformt sich und das Lager wird, um die Strecke x, von der Auflagefläche 3 wegbewegt (Abb. 2).

Genau betrachtet wird die Einstellschraube 2 um das Maß y zugestellt, dabei wird der Hebelarm 3, der Teil der Stellscheibe ist, mit seinen Hebellängen a und b auf die Auflagefläche 4 gedrückt und verändert dabei seinen Winkel um den Drehpunkt 5. Das Resultat ist eine axiale Verbreiterung der Einstelleinrichtung um das Maß x.

Indem die Hebellänge a wesentlich größer ist als die Hebellänge b erreicht man eine große Untersetzung der Schraubenverstellstrecke y, zur auf das Lager wirkenden Verstellung x. Aufgrund dieser großen Übersetzung ist im Gegensatz zur bisherigen Gewindeverstellung, eine sehr genaue und feine Verstellung, ohne großen Kraftaufwand, möglich.

Vereinfacht für kleine Winkelverstellung gilt

In Fig. 1 werden die Hebelarme durch eine Scheibe gebildet, die von außen radial eingeschlitzt ist. Der innere Teil der Scheibe übernimmt dabei die Aufgabe einer Rückstellfeder (Tellerfeder), die bei der Zustellung der Schraube in Richtung Auflagefläche, der Zustellung entgegen wirkt. So kann die Verstellung beliebig in beide Richtungen vorgenommen werden, indem die Rückstellfeder die Hebel mit der Bewegung der Schraube mitführt. Außerdem bewirkt die Gegenhaltekraft der Feder eine Selbsthemmung der Schraube und somit ist bei schwingungsarmen Betrieb keine zusätzliche Sicherung notwendig. Wirkt nun eine axiale Lagerkraft F_L auf den Rand der Verstelleinrichtung, wird diese hauptsächlich von F_A der Auflagefläche aufgenommen und auf die Schraube wirkt nur eine kleine Kraft F_L, entsprechend der Hebelarme. Deshalb ist für eine genügende Steifigkeit der Stellscheibe der Querschnitt, an der Stelle des größten Biegemoments (am Drehpunkt 4), am stärksten ausgeführt, wobei der innere Teil der Stellscheibe aufgrund der geringeren Beanspruchung schwächer ausgeführt werden kann, was günstiger für seine Wirkung als Feder ist.

Einstellung des Spiels oder der Vorspannung eines Lagers

Vor allem notwendig, wenn eine besonders enge Führung gewünscht ist, z. B. bei Ritzellagerungen mit spiralverzahnten Kegelrollenlagern oder Spindellagerungen in Werkzeugmaschinen. Eine solche Lagerung besteht in der Regel aus zwei spiegelbildlichen Schrägkugellagern, oder Kegelrollenlagern. Hierbei wird ein Lagerring auf seinem Sitz soweit verschoben bis die Lagerung das gewünschte Spiel bzw. Vorspannung hat.

In Fig. 3 ist die Welle 8, über das Lager 9, in dem Gehäuse 10 gelagert. Das Schrägkugellager 9 in x-Anordnung ist das Festlager der Welle 8 und übernimmt eine axiale und radiale Führung. Die Stellscheibe 12 befindet sich im Lagerdeckel und kann von außen über die Stellschraube 13 verstellt werden. Bei der Verstellung (erklärt in Abschnitt Wirkungsweise) wirkt die Stellscheibe 12 auf die Büchse 14 die die beiden äußeren geteilten Lagerringe 15 gegeneinander anstellt.

In Fig. 4 wird, wie in Fig. 3, verstellt, jedoch befinden sich zwischen den beiden äußeren Lagerringen 16 zwei Tellerfedern 17. Diese Federn stehen unter Vorspannung und drücken bei einer Rückverstellung durch die Verstelleinrichtung den linken Lagerring, gegen die Reibung in dessen Sitz, automatisch vom rechten Lagerring weg. Somit wird bei einer Vergrößerung des Spiels durch die Verstelleinrichtung der linke äußere Lagerring mitgeführt und das Lagerspiel vergrößert sich.

In Fig. 5 befindet sich die Verstelleinrichtung auf der Welle. Das Festlager 18 der Welle ist ein Schrägkugellager in x-Anordnung. Es wird über die Stellscheibe 19 angestellt, indem die inneren geteilten Lagerringe 20 gegen einander verschoben werden.

In Fig. 6 wird über zwei Tellerfedern 23 die Vorspannung des Lagers erzeugt, indem sie die beiden inneren Lagerringe voneinander weg drücken. Die Verstelleinrichtung 24 befindet sich auf der Welle 25 hinter den Federn. Mit ihr kann der Federweg der Tellerfedern 23 und damit die Vorspannung des Lagers eingestellt werden.

Fig. 7 zeigt eine Variante der Verstelleinrichtung. Abb. 4 und Abb. 5 sind die Schnittdarstellungen der Verstelleinrichtung vor bzw. nach einer Verstellung. In der Draufsicht Abb. 6 der Stellscheibe 29 erkennt man, daß sie nur am hochgezogenen Rand radial eingeschlitzt ist. Die Wirkungsweise bleibt dieselbe, aber der federnde innere Durchmesser wird größer und somit müssen die Verstellwinkel und die Scheibendicke kleiner gehalten werden, damit keine unzulässigen Spannungen auftreten. Die Vorteile sind die kleineren Einbaumaße und der geringere Fertigungsaufwand.

Aufgrund der geringeren Steifigkeit der Verstelleinrichtung wird diese in Anordnungen Fig. 8 eingesetzt, in denen nur das Lager angestellt werden soll, aber die axiale Hauptkraft nicht von der Verstelleinrichtung aufgenommen werden muß, sondern von dem zweiten Lagerring 30 aufgenommen wird.

In Fig. 9 befindet sich die Verstelleinrichtung auch auf der Welle, jedoch erfolgt die Verstellbewegung der Verstelleinrichtung im Gegensatz zu Fig. 5, 6, 8 nicht nach links (von der Lageranlage 32 am Wellenbund weg), sondern nach rechts in Richtung Lageranlage 32. Dazu befindet sich die Stellscheibe 33 und die Stellschraube 34 auf der Auflageplatte 35 die fest mit der Welle 36 verschraubt ist.

Fig. 10 ist vom Prinzip her gleich mit Fig. 9, jedoch sind zusätzlich zwei vorgespannte Tellerfedern 37 vorhanden, die bei einer Rückverstellung den Lagerring 38, gegen die Reibung in dessen Sitz auf der Welle, mit zurück verstellen.

In Fig. 11 werden statt einer Stellscheibe drei Stellarme 40 verwendet. Diese befinden sich im linken inneren Lagerring 41 der gleichzeitig die Auflageplatte 41 mit dem Gewinde für die Stellschraube 43 ist. Diese Stellarme 44 arbeiten bei der Verstellung aber nach dem gleichen Prinzip wie die Stellplatte, indem auch unterschiedlich lange Hebelarme durch die Stellschraube 43, um einen Drehpunkt 45 (Berührungspunkt der Stellarme mit der Auflageplatte 41), gedreht werden und so eine Verstellung erfolgt. Dabei wird der linke innere Lagerring 41 gegen den rechten inneren Lagerring 46 verschoben, der auf der Welle 47 durch einen Segering 48 fixiert ist. Die Stellarme 40 sind über Abstandhalter 49 im Lagerring 41 radial verteilt und bilden so eine sichere Dreipunktabstützung. Auch hier wird eine Rückstellfeder benötigt, die bei der Zustellung der Schraube in Richtung Auflagefläche, der Zustellung entgegen wirkt. Bei der Ausführung mit einer Stellscheibe, ist die Stellscheibe selber diese Rückstellfeder (Tellerfeder).

Bei der Ausführung Fig. 11 hingegen benötigen die Stellarme 40 eine zusätzliche Feder, hier die gekennzeichnete Tellerfeder 51. Die Hebelarme können beliebig stark ausgeführt werden und können deshalb auch sehr große Axialkräfte aufnehmen.

Einstellen der Position eines Lagers

In Fig. 12 wird ein Ausschnitt aus einem Kegelrad-Stirnradgetriebe gezeigt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen muß der Eingriff des Ritzels 54 im Tellerrad 55 nach der Montage eingestellt werden. Dies geschieht durch die Verschiebung einer Welle, der Ritzelwelle oder der Tellerradwelle. Bisher wurden dazu axiale Distanzscheiben verwendet. Dieses Vorgehen erfordert aber einen großen Montageaufwand, da meistens ein mehrmaliger Aus und Einbau für die richtige Auswahl notwendig ist. Die Ausführung der Neuentwicklung in Fig. 12 macht es möglich nach der Montage des Getriebes die Lage der Tellerradwelle und damit den Eingriff der beiden Kegelräder 54, 55 manuell einzustellen. Damit kann jederzeit eine Verstellung ohne Montageaufwand vorgenommen werden, indem nur die Stellschraube 56 mit einem Schlüssel verstellt wird. Diese bewegen die über Abstandhaltern 57 radial verteilten Hebelarme 58, die das Rillenkugellager 60 über eine Büchse 61 verschieben. Weil das Tellerrad 55 und das Lager 60 fest auf der Welle fixiert sind, verändert sich der Zahneingriff der beiden Kegelräder mit der Verstellung des Lagers 60. Als Rückstellfeder befinden sich zwischen dem Lager 60 und dem Gehäuse 62 vorgespannte Tellerfedern 63.

Die Erfindung ist eine einfach zu bewerkstelligende Verstellmöglichkeit, die es auch wenig erfahrenen Arbeitern möglich macht, in kurzer Zeit eine Verstellung vorzunehmen, ohne dabei eine schwierige und oftmals mehrmalige De- und Montage des Getriebes durchführen zu müssen. Z.B. wenn aufgrund von Abnutzung der Kegelrädern oder der Lager ein unerwünscht großes Spiel entstanden ist.

Dies ergibt nicht nur einen geringeren Montageaufwand, sondern verspricht auch dem Benutzer einen geringeren Wartungsaufwand, was das gesamte Getriebe aufwertet.

Claims

1. Vorrichtung zum Einstellen der Position oder des Spiels eines Lagers in axialer Richtung, indem sich die Vorrichtung bei Verstellung axial verbreitert und somit Teile des Lagers relativ zueinander oder das ganze Lager verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere radial angeordnete Hebelarme (40, 58,), oder ein Bauteil mit integrierten Hebelarmen (1, 12, 11, 19, 22, 29, 28, 32, 39) durch die Verstellung wenigstens einer Schraube (2, 24, 27, 34, 43, 56, 68, 73) gegen wenigstens eine Auflagefläche (3, 25, 26, 35, 41, 65, 69, 74) bewegt wird und somit ein Lager (4), oder ein mit dem Lager in Wirkverbindung stehendes Bauteil (14, 61, 72) verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie (Fig. 3) mit dem Gehäuse (10) einer Wellenlagerung verbunden ist und zwei Lagerringe eines Wälzlagers in x-Anordnung relativ zueinander verstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (Fig. 4) zur Rückstellung des Lagerrings (16) wenigstens eine Feder (17) verwendet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie (Fig. 5) sich auf der Welle befindet und zwei Lagerringe eines Wälzlagers in x- Anordnung relativ zueinander verstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie (Fig. 6) sich auf der Welle befindet und den Federweg von wenigstens einer Feder (23), die der Lagervorspannung dient, verstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung weitgehend durch elastische Verformung des (Fig. 7) Bauteils mit den integrierten Hebelarmen (29) erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie (Fig. 9) sich auf der Welle befindet und zwei Lagerringe eines Wälzlagers (31) in o-Anordnung relativ zueinander verstellt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß (Fig. 10) zur Rückstellung des Lagerrings (38) wenigstens eine Feder (37) verwendet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß (Fig. 11) sie aus mehrere radial angeordnete Hebelarmen (40) besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie (Fig. 12) mit dem Gehäuse (62) einer Wellenlagerung verbunden ist und ein Festlager einer Welle (64), in seiner Position axial verstellt und die Rückstellung über, wenigstens eine, zwischen Gehäuse und Festlager vorgespannten Feder (63) erwirkt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie (Fig. 14) an einer axialen Anlagefläche eines Getriebegehäuses (67) anliegt und ein Festlager (68) einer Welle (69), in seiner Position axial verstellt, indem sie den axialen Abstand des Festlagers zu der Anlagefläche des Getriebegehäuses verstellt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (2) keine Sicherung benötigt, da ihr eine Federkraft entgegen wirkt, die von dem Bauteil mit integrierten Hebelarmen (1, 29) selber, oder von wenigstens einer Feder aufgebracht wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (2) durch eine Schraubensicherung gesichert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubensicherung gleichzeitig Dichtwirkung hat.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelarme, oder das Bauteil mit den integrierten Hebelarmen gegen Verdrehen gesichert ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hebelarme in Nuten befinden.