DE19653298A1

DE19653298A1 - Verfahren zur Bestimmung der axialen Vorspannung

Info

Publication number: DE19653298A1
Application number: DE1996153298
Authority: DE
Inventors: Karl Bywalez; Roland Langer
Original assignee: FAG Automobiltechnik AG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: BR9706403A; DE19653298B4; BR9706403B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der axialen Vorspannung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wälzlager, insbesondere Radlager von Kraftfahrzeugen, werden zur Aufnahme von Seitenkräften, z. B. bei Kurvenfahrten, gegeneinander angestellt. Dabei besteht das Problem, daß z. B. infolge von Fertigungstoleranzen die Vorspannkraft nicht exakt bestimmt werden kann und Unklarheit über die tatsächlich vorliegende Vorspannung herrscht.

Man hat deshalb versucht, über die Messung des Anstellweges bei einer der endgültigen Einbauanordnung gleichartigen Versuchsanordnung bei angestellten Wälzlagern die Vorspannung zu ermitteln (s. DE 15 25 257 B2). Diese Methode ist jedoch umständlich und berücksichtigt die Toleranzen und Temperaturdifferenzen der Lagerung und der Einbauteile nicht genau genug. Dies gilt auch für ein Verfahren zum Anstellen eines Schrägwälzlagers nach der DE 33 04 358 C2, bei der der ebenfalls an einem Bezugsteil ermittelte Anstellweg z. B. durch Ultraschallmessung ermittelt und eingestellt wird. Bekannt ist auch noch, die Vorspannkraft über einen Vergleich des Reibungsmomentes der Wälzlagerung abzuschätzen (DE 15 25 256 B2).

Nachteilig bei all den bekannten Verfahren und Methoden ist, daß sie keine direkte Aussage über die tatsächlich vorliegende Vorspannung der Wälzlagerung ermöglichen, so daß immer Unsicherheiten oder Ungenauigkeiten bleiben.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Vorspannkraft bei angestellten Wälzlagern aufzuzeigen, das mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Aussage über die tatsächlich in der Lagerung vorliegende Vorspannung ermöglicht. Dabei soll es auch möglich sein, bei lose in O- bzw. X-Anordnung eingebauten Wälzlagern auch nach längerer Betriebszeit die tatsächlich vorhandene Vorspannung zu ermitteln.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten. Vorteilhafte, die praktische Durchführung erleichternde Maßnahmen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß die Wälzlagerung je nach Bauart der Lager und der Umgebungsteile ein nichtlineares Federverhalten und eine spezifische Federsteifigkeit aufweist. Über die Federung von Wälzlagern ist in "Die Wälzlagerpraxis" von Eschmann Hasbargen Weigand 1978 Verlag R. Oldenbourg auf Seite 130 ff ausführlich berichtet.

Dadurch daß auf die schon vorgespannte Lagerung eine definierte Prüflast aufgebracht wird und die dabei auftretende Einfederung gemessen wird, läßt sich die jeweilige Federkennlinie der Lagerung problemlos feststellen und die vorhandene Vorspannkraft einfach ablesen. Für den Gebrauch in der Werkstatt kann zur vereinfachten Ablesung eine der Lagerung entsprechende Umrechnungstabelle erstellt werden, aus der dann die entsprechenden Werte abgelesen werden können. Da ein direkter Zusammenhang zwischen Anstellweg und Anstellkraft besteht, ist es problemlos möglich, je nach Anwendungsfall oder Kundenwunsch die Anstellung in Weg- oder Krafteinheiten (µm oder N) anzugeben bzw. umzurechnen. Natürlich darf dabei die Prüfkraft zusammen mit der tatsächlichen Anstellkraft die Grenzen der plastischen Verformung der Lagerung nicht überschreiten.

Es ist auch sinnvoll, vor dem Aufbringen der Prüfkraft die Lagerung mit einer geringen Vorlast zu beaufschlagen, um für die Wegmessung definierte Ausgangsvoraussetzungen zu schaffen.

Auch bei unbekannten Lagerkenndaten läßt sich das Verfahren anwenden, indem die Federkennlinie aufgezeichnet und die Kraft F₂ kontinuierlich erhöht wird, bis ein Knick in der Federkennlinie auftritt. Auf diese Weise ergibt sich ein direktes absolutes Meßverfahren, bei dem keine Kenntnisse über die Lagerinnenkonstruktion erforderlich sind. Durch hohe Meßkräfte wird eine genaue Messung und eine kurze Meßzeit ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Radlager in einer entsprechenden Meßvorrichtung zu Beginn des Meßvorganges (Vorlast).

Fig. 2 zeigt schematisch ein Radlager in einer entsprechenden Meßvorrichtung am Ende des Meßvorganges.

Fig. 3 ein Weg-Kraft-Diagramm bei einem Lager mit unbekannten Lagerdaten.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, liegt das zu prüfende Radlager 1 auf einer Meßvorrichtung, welche es in leichte Rotation versetzt. Das Radlager 1 stützt sich mit seinem einen Innenring 2 auf einer Grundplatte 3 der Meßvorrichtung ab. Über die Platte 4 wird die Vorlast F₁ auf den anderen Innenring aufgebracht, so daß die Lastübertragung über die Rollkörperreihen 5 erfolgt. Über eine Meßuhr 6, die direkt in der Lagerachse angeordnet ist, wird die Lage (der Abstand) festgestellt. Die Meßgröße wird als Abstandsänderung der Innenringstirnseiten ermittelt, die direkt mit der Vorspannung korelliert.

Dazu wird die Prüflast F₂ aufgebracht und die Einfederung an der Meßuhr 6 abgelesen. Somit kann die Federrate dieser Lagerung (ΔS über ΔF) bestimmt werden. Damit kann nun direkt auf die in der Lagerung herrschende Vorspannung geschlossen werden. Ergibt die Messung z. B. einen Wert von ΔS =40 µm, so entspricht das bei einer bestimmten Lagerungsreihe einer Vorspannung (negative Lagerluft) von 20 µm oder einer Vorspannkraft von 4 kN. Diese Werte können wahlweise für jede Lagerung und entsprechend den Kundenwünschen zur Verfügung gestellt werden.

Die Meßlast kann dabei gemäß der Lagerkennlinie eingestellt werden, wenn die Lagerkonstruktion bekannt ist (siehe "Die Wälzlagerpraxis" von Eschmann Hasbargen Weigand 1978 auf Seite 130ff).

Aber auch davon unabhängig ist die Erstellung einer Federkennlinie des Lagers möglich, (Fig. 3) indem die Last F₂ kontinuierlich erhöht und der Kraft/Weg-Verlauf aufgezeichnet wird, bis sich die beiden Innenringe berühren, was sich in einem Knick der Federkennlinie bemerkbar macht.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der axialen Vorspannung von losen vorgespannten, zweireihigen Wälzlagern, die in X- bzw. O-Anordnung eingebaut sind und mindestens einen radial geteilten Laufring aufweisen insbesondere von Radlagern für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet

- daß das Lager am Außenringdurchmesser bzw in der Innenringbohrung zentriert wird, wobei einer der geteilten Laufringe an einer Auflage abgestützt ist,
- daß eine axiale Meßlast F₁ zentrisch auf die Stirnseite des anderen Ringes aufgebracht und der sich dabei ergebende Federweg S₁ gemessen wird
- daß danach auf die Lagerung eine andere (höhere) Kraft F₂ aufgebracht und wiederum der sich dabei ergebende Federweg S₂ gemessen wird,
- daß die Differenz der Federwege (S₂-S₁=ΔS) ermittelt und auf die vorhandene Vorspannung geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenmeßtaster direkt in der Lagerachse angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Laufringe während der Messung rotiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht bekannten Lagerdaten die Federkennlinie aufgezeichnet und die Kraft F₂ kontinuierlich erhöht wird, bis ein Knick im Kraft-Weg-Diagramm auftritt.