DE19953092B4

DE19953092B4 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE19953092B4
Application number: DE19953092A
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. Klumpp; Ulrich Scholz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: DE19953092A1

Abstract

Lageranordnung eines Achsgetriebes (18) eines Kraftfahrzeuges, enthaltend zwei koaxial zur Drehachse (2) einer Ritzelwelle in O-Anordnung relativ zueinander angeordnete, gegeneinander angestellte Schräglager (6, 8), deren Innenringe (6-1, 8-1) auf voneinander abgewandten Seiten Innenringstirnflächen (10,12) aufweisen, die über gegeneinander zeigende Wellen-Stirnflächen (11, 13) an der Ritzelwelle abgestützt sind, und deren Außenringe (6-2, 8-2) an ihren gegeneinander zeigenden Außenring-Stirnflächen (26, 28) über voneinander weg zeigende Gehäuse-Stützflächen (27, 29) an einem Gehäuse (30) abgestützt sind, ein Positioniermittel zur Bestimmung des axialen Abstandes der beiden Innenringe (6, 8) voneinander, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniermittel einen Kreiskeil-Klemmring (40) aufweist, der Kreiskeil-Klemmflächen (40-1, 40-2, 40-3) aufweist und zwischen den beiden Innenringen (6, 8) auf der Ritzelwelle ursprünglich axial verschiebbar war und durch Verdrehen relativ zur Ritzelwelle auf dieser Ritzelwelle festgeklemmt ist an korrespondierenden Kreiskeil-Klemmflächen (4-1, 4-2, 4-3) der Ritzelwelle, wobei die Kreiskeil-Klemmflächen des Klemmringes (40) radial nach innen und die Kreiskeilflächen der Ritzelwelle radial nach...

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine Lageranordnung dieser Art mit einem Distanzring zwischen zwei Kegelrollenlagern ist aus der DE 198 08 566 C1 und aus dem Buch "Wälzlagerungen" von W. Hampp, Springer-Verlag 1971, Seiten 142-145 und 153 und 154, z.B. Abbildung 183 auf Seite 153, bekannt. In dem Buch wird das Anstellen von zwei Kegelrollenlagern mit Axialspiel oder mit axialer Vorspannkraft beschrieben. Das Buch beschreibt das schrittweise Einsetzen und Entfernen von Paßscheiben und die Verwendung von Distanzbüchsen, um entweder Spielfreiheit, axiales Spiel oder axiale Vorspannung in den beiden Kegelrollenlagern zu erhalten. Die DE 90 07 669.9 U1 zeigt einen axial beweglichen Toleranzring aus Kunststoff.

Die X-Anordnung von zwei Schräglagern (Kegelrollenlager oder Schrägkugellager) bedeutet, daß sie spiegelbildlich so eingebaut sind, daß ihre Drucklinien zwischen den beiden Schräglagern verlaufen. Die O-Anordnung von zwei Schräglagern bedeutet, daß sie spiegelbildlich so eingebaut sind, daß die Drucklinien des linken Schräglagers links von diesem und die Drucklinien des rechten Schräglagers rechts von diesem verlaufen. Sowohl bei der X-Anordnung als auch bei der O-Anordnung kreuzen sich die Drucklinien jedes Schräglagers auf der gemeinsamen Drehachse.

Vorliegende Erfindung ist für die O-Anordnung bestimmt.

Aus der DE 42 09 153 C2 ist eine Welle-Nabe-Verbindung bekannt, bei welcher auf der Umfangsfläche einer Welle eine Mehrzahl keilförmiger Erhebungen und auf der Innenfläche der Nabe die gleiche Anzahl entsprechender keilförmiger Ausnehmungen angeordnet ist. Die Steigung der so gebildeten Keilflächen ist so flach, daß in Abhängigkeit von Material und Beschaffenheit der Oberflächen der Keilflächen eine sichere Selbsthemmung zwischen der Nabe und der Welle einstellbar ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Möglichkeit zu schaffen, durch welche zwischen den Schräglagern ein vorbestimmter Abstand auf einfache Weise sehr genau eingestellt und eingehalten werden kann mit Mitteln, welche einfach und genau gefertigt werden können und durch welche das Gewicht der Lageranordnung nicht wesentlich erhöht wird.

Durch die genannte Einstellung und Aufrechterhaltung des Lagerabstandes sollen diese Schräglager je nach Bedarf auf Spiel, Spielfreiheit oder vorzugsweise mit Vorspannung gegeneinander angestellt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß bevorzugter Anwendung der Erfindung sind zwei Kegelrollenlager, die beispielsweise zur Lagerung eines Antriebskegelrades in einem Hinterachs-Zahnradgetriebe dienen, mit einer axialen Vorspannkraft im Gehäuse des Getriebes gegeneinander angestellt.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
1 einen Axialschnitt einer Lageranordnung nach der Erfindung zur Lagerung einer Ritzelwelle eines Achsgetriebes,
2 eine Querschnittsansicht der Ritzelwelle von 1 mit einem auf ihr angeordneten Kreiskeil-Klemmring in der Ebene II-II von 1 gesehen,
3 eine bezüglich 2 entgegengesetzte Stirnansicht des Kreiskeil-Klemmrings,
4 einen Längsschnitt des Kreiskeil-Klemmrings, längs der Ebene IV-IV von 3,
5 einen abgebrochenen Längsschnitt der Ritzelwelle und des Kreiskeil-Klemmrings von 1 in einer anderen Ausführungsform.
Die in den 1, 2, 3, und 4 dargestellte Lageranordnung enthält zwei in O-Anordnung koaxial zur Drehachse 2 einer Welle 4. angeordnete, gegeneinander angestellte Schräglager 6 und 8 in Form von Kegelrollenlagern. Ihre Innenringe 6-1 und 8-1 haben auf ihren voneinander abgewandten Seiten je eine Innenring-Stirnfläche 10 bzw. 12; über welche sie an gegeneinander zeigenden Wellen-Stützflächen 11 bzw. 13 der Welle 4 abgestützt sind.
Die eine Wellen-Stützfläche 11 ist an der Rückseite eines Kegelzahnrades 16 gebildet, welches zusammen mit der Welle 4 eine einstöckige Ritzelwelle bildet und Teil eines Achsgetriebes 18, beispielsweise eines Hinterachsgetriebes, eines Kraftfahrzeuges ist.
Die andere Wellen-Stirnfläche 13 ist nicht von der Welle 4 selbst gebildet, sondern entweder indirekt über eine Zwischenlage oder direkt durch eine Stirnfläche eines Flansches 20, welcher über eine Kupplungsverzahnung 22 mit der Welle 4 drehfest verbunden, jedoch auf ihr axial verschiebbar ist und durch eine Gewindemutter 24 gegen die Innenring-Stirnfläche 12 des anderen Kegelrollenlagers 8 axial spannbar ist, welches von dem Kegelzahnrad 16 weiter entfernt ist als das eine Kegelrollenlager 6.
Die Außenringe 6-2 und 8-2 der beiden Kegelrollenlager 6 und 8 sind mit ihren gegeneinander zeigenden Außenring-Stirnflächen 26 bzw. 28 an voneinander weg zeigenden Gehäuse-Stützflächen 27 bzw. 29 eines Gehäuses 30 abgestützt, welches bei der dargestellten Ausführungsform das Getriebegehäuse des Achsgetriebes 18 ist. Stattdessen könnte auch ein eigenes Lagergehäuse vorgesehen sein.
Zwischen Innenring und Außenring der beiden Kegelrollenlager 6 und 8 befinden sich jeweils deren Rollenkäfige 6-3 bzw. 6-4. Durch Anziehen der Gewindemutter 24 in Richtung zum Kegelzahnrad 16 hin können die beiden Kegelrollenlager 6 und 8 miteinander axial verspannt werden. Dabei drückt das Kegelzahnrad 16 des Innenrings 6-1 des einen Kegelrollenlagers 6 in Richtung der Lagerdrucklinien 6-4 und 6-5 axial-schräg gegen dessen Außenring 6-2 und der Flansch 20 drückt den Innenring 8-1 des anderen Kegelrollenlagers 8 in Richtung von dessen Drucklinien 8-4 und 8-5 entgegengesetzt axial-schräg nach außen gegen dessen Außenring 8-2. Die beiden Außenringe 6-2 und 8-2 werden in diesen einander entgegensetzten Richtungen an den Gehäuse-Stützflächen 27 bzw. 29 abgestützt.
Die erforderliche extreme genaue Einstellung einer Lagerspielfreiheit oder einer definierten Lagervorspannung kann dadurch erreicht werden, daß der für die gewünschte Einstellung erforderliche axiale Innenring-Abstand 32 der Innenringe 6-1 und 8-1 der beiden Kegelrollenlager bereits vor der Montage der Lageranordnung vorbestimmt wird und dann durch ein Positioniermittel sichergestellt wird, daß ein Positioniermittel eine axiale Annäherung der beiden Innenringe 6-1 und 8-1 nur soweit erlaubt, bis der vorbestimmte axiale Innenring-Abstand 32 erreicht ist.
Gemäß der Erfindung ist als Positioniermittel ein Kreiskeil-Klemmring 40 auf der Welle 4 zwischen den beiden Kegelrollenlagern 6 und 8 angeordnet und auf der Welle 4 in Drehrichtung und in Axialrichtung unbeweglich derart befestigt, daß er die axiale Annäherung des Innenringes 8-1 des Kegelrollenlagers 8, welches vom Kegelzahnrad 16 weiter entfernt ist, an den Innenring 6-1 des dem Kegelzahnrad 16 näher gelegenen Kegelrollenlagers auf den genannten axialen Innenring-Abstand 32 begrenzt. Hierzu weist der Kreiskeil-Klemmring 40 auf seiner Stirnseite, welche in Richtung von dem, dem Kegelzahnrad 16 näher gelegenen einen Kegelrollenlager 6 weg in Richtung zu dem weiter entfernt angeordneten anderen Kegelrollenlager 8 zeigt, eine stirnseitige Anschlagfläche 42 auf, an welcher eine Innenring-Stirnfläche 44 des Innenrings 8-1 dieses anderen Kegelrollenlagers 8 axial abgestützt ist. Dieser Innenring 8-1 kann an der Anschlagfläche 42 des Klemmringes 40 direkt oder über ein Distanzstück anliegen. Vorzugsweise liegt dieser Innenring 8-1 an der Anschlagfläche 42 des Klemmringes 40 direkt an. In diesem Falle entspricht der genannte axiale Abstand 32 der beiden Innenringe 6-1 und 8-1 voneinander dem Abstand der Anschlagfläche 42 des Klemmrings 40 von dem Innenring 6-1 des einen Kegelrollenlagers 6, dessen Innenring 6-1 über das Kegelzahnrad 16 an der Welle 4 axial abgestützt ist.
Dadurch kann vor der Montage der Lageranordnung der für die gewünschte Lageranstellung erforderliche axiale Abstand 32 der Anschlagfläche 42 des Klemmringes 40 durch bekannte Meßmethoden ermittelt werden und der Klemmring 40 dann auf der Welle 4 an einer axialen Stelle an der Welle 4 befestigt werden, an welcher seine Anschlagfläche 42 den axialen Abstand 32 der beiden Innenringe 8-1 und 8-2 voneinander ergibt.
Der Kreiskeil-Klemmring 40 ist im unmontierten Zustand auf der Welle 4 axial verschiebbar. Der Kreiskeil-Klemmring 40 hat gemäß den 2, 3 und 4 an seinem Innenumfang mindestens zwei, beispielsweise drei Kreiskeil-Klemmflächen 40-1, 40-2 und 40-3. Die Welle 4 hat dazu eine gleiche Anzahl von entsprechenden Gegen-Kreiskeil-Klemmflächen 4-1, 4-2, und 4-3. Die Kreiskeil-Klemmflächen des Klemmringes 40 sind radial nach innen und die Kreiskeil-Klemmflächen der Welle 4 sind radial nach außen gerichtet und derart ausgebildet, daß die Kreiskeil-Klemmflächen des Klemmringes 40 auf den Kreiskeil-Klemmflächen der Welle 4 durch Drehen relativ zueinander miteinander verklemmen und selbsthemmend werden. Zum Drehverspannen des Klemmringes 40 auf der Welle 4 kann er an seinem Außenumfang nach Art einer Gewindemutter mit einer Vielzahl von zueinander parallelen Schlüsselflächen 42 versehen sein, an welchen ein Gabelschlüssel oder eine Zange angreifen kann. Damit ist der Klemmring 40 mit der Welle 4 drehfest und axial fest verbunden.
Damit der Kreiskeil-Klemmring 40 auch nach langer Betriebszeit auf der Welle 4 axial nicht verschoben wird durch die von der Gewindemutter 4 auf die Kegelrollenlager 6 und 8 ausgeübte Lagervorspannung und durch Betriebskräfte, ist der Klemmring 40 zusätzlich zu den Kreiskeil-Klemmflächen durch ein weiteres Fixiermittel mit der Welle 4 axial unbewegbar verbunden. Dieses Fixiermittel kann ein Querstift oder ein in eine Wellennut eingesetzter Sicherungsring oder ein ähnliches Element sein, enthält jedoch gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen mit dem Klemmring einteiligen hülsenartigen Vorsprung 50, welcher radial, vorzugsweise kalt, verformbar ist zur Bildung einer axial spielfreien Verbindung mit der Welle 4. Beim Aufsetzen des Klemmrings 40 auf die Kreiskeil-Klemmflächen 4-1, 4-2 und 4-3 der Welle 4 ragt der hülsenartige Vorsprung 50 über in Längsrichtung zeigende Eingriffsflächen der Welle 4. Nachdem der Klemmring 40 mit seinen Kreiskeil-Klemmflächen auf den Kreiskeil-Klemmflächen der Welle 4 verdreht und dadurch festgeklemmt wurde, wird der hülsenartige Vorsprung 50 radial derart verformt, daß er an den Eingriffsflächen der Welle 4 in Eingriff kommt und dadurch den Klemmring 40 auf der Welle 4 in Wellenlängsrichtung festhält.
Gemäß der Ausführungsform von 1 können die Eingriffsflächen der Welle 4 durch eine Wellen-Umfangsrippe 52 gebildet sein, über welche hinweg der hülsenartige Vorsprung 50 radial nach innen verformt wird, so daß er die Ringrippe auf beiden axialen Stirnseiten spielfrei umgreift.
Gemäß der in 5 gezeigten weiteren Ausführungsform können die Eingriffsflächen der Welle 4 durch eine in ihr gebildete Umfangsnut 54 gebildet sein, in welche der hülsenförmige Vorsprung 50 radial hinein gepreßt wird und sich dadurch an beiden Stirnseiten dieser Umfangsnut 54 spielfrei abstützt. Das radiale Verformen des hülsenförmigen Vorsprunges 50 radial nach innen zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung mit der Welle 4 kann durch Rollieren, Walzen oder Verstemmen mit entsprechenden Werkzeugen gebildet werden.
Die Ringrippe 52 und/oder die Ringnut 54 der Welle 4 der 1 und 5 erstreckt sich vorzugsweise um den gesamten Wellenumfang, jedoch können auch nur Teilumfangsabschnitte vorgesehen sein.
Montage:
Nach dem Aufpressen des Innenringes 6-1 des dem Kegelzahnrad 16 benachbarten einen Kegelrollenlagers 6 auf die welle 4 wird der Kreiskeil-Klemmring 40 auf der Welle 4 in dem vorher durch eine bekannte Meßmethode ermittelten axialen Innenring-Abstand 32 seiner Anschlagfläche 42 vom Innenring 6-1 des einen Kegelrollenlagers 6 positioniert und dann verdreht, so daß er durch die Klemmwirkung zwischen den Klemmring-Kreiskeilflächen 40-1, 40-2 und 40-3 und den Wellen-Kreiskeilflächen 4-1, 4-2 und 4-3 auf der Welle 2 in der eingestellten Position gehalten wird.
Danach wird der hülsenförmige Vorsprung 50 des Klemmrings 40 bei der Ausführungsform von 1 durch Rollieren, Walzen oder Verstemmen über die Umfangsrippe 52 der Welle 4 formschlüssig mit der Welle 4 verbunden, um ein Verschieben des Klemmrings 40 auf der Welle 4 durch Axialkraft zu verhindern, welches durch die Vorspannung der Lageranordnung oder durch Kräfte während des Betriebes der Lageranordnung entsteht.
Bei der in 5 gezeigten Variante wird der hülsenförmige Vorsprung 50 des Klemmrings 40 durch Walzen oder Verstemmen in die Umfangsnut 54 der Welle 2 hineingetrieben und dadurch ebenfalls ein Formschluß des Klemmrings 40 mit der Welle 4 hergestellt.
Die derart vormontierte Welle 4 wird in den Außenring 6-2 des einen Kegelrollenlagers 6, welches in dem Gehäuse 30 sitzt, eingeführt. Danach wird der Innenring 8-1 des anderen Kegelrollenlagers 8, welches von dem Kegelzahnrad 16 weiter entfernt ist als das eine Kegelrollenlager 6, von dem vom Kegelzahnrad 16 entfernten Wellenende her auf die Welle 2 gepreßt und dabei an der Anschlagfläche 42 des Klemmrings 40 axial abgestützt.
Nach der Montage eines Dichtringes 60 in das Gehäuse 30 und dem Aufpressen des Flansches 20 auf die Welle 4 wird die Anordnung durch Aufschrauben der Gewindemutter 24 auf die Welle 4 mit der gewünschten Vorspannkraft in den Kegelrollenlagern 6 und 8 zusammengehalten.
Zwischen den sich aufeinander abstützenden Flächen können Distanz- oder Dichtungselemente angeordnet sein.
Gemäß nicht gezeigten Ausführungsformen kann anstelle des einen und/oder des anderen Kegelrollenlagers ein Schrägkugellager verwendet werden. Bevorzugt sind jedoch Kegelrollenlager.

Claims

Lageranordnung eines Achsgetriebes (18) eines Kraftfahrzeuges, enthaltend zwei koaxial zur Drehachse (2) einer Ritzelwelle in O-Anordnung relativ zueinander angeordnete, gegeneinander angestellte Schräglager (6, 8), deren Innenringe (6-1, 8-1) auf voneinander abgewandten Seiten Innenringstirnflächen (10,12) aufweisen, die über gegeneinander zeigende Wellen-Stirnflächen (11, 13) an der Ritzelwelle abgestützt sind, und deren Außenringe (6-2, 8-2) an ihren gegeneinander zeigenden Außenring-Stirnflächen (26, 28) über voneinander weg zeigende Gehäuse-Stützflächen (27, 29) an einem Gehäuse (30) abgestützt sind, ein Positioniermittel zur Bestimmung des axialen Abstandes der beiden Innenringe (6, 8) voneinander, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniermittel einen Kreiskeil-Klemmring (40) aufweist, der Kreiskeil-Klemmflächen (40-1, 40-2, 40-3) aufweist und zwischen den beiden Innenringen (6, 8) auf der Ritzelwelle ursprünglich axial verschiebbar war und durch Verdrehen relativ zur Ritzelwelle auf dieser Ritzelwelle festgeklemmt ist an korrespondierenden Kreiskeil-Klemmflächen (4-1, 4-2, 4-3) der Ritzelwelle, wobei die Kreiskeil-Klemmflächen des Klemmringes (40) radial nach innen und die Kreiskeilflächen der Ritzelwelle radial nach außen gerichtete Umfangsflächenabschnitte sind, und dass der Klemmring (40) auf einer Ringstirnseite eine Klemmring-Anschlagfläche (42) aufweist, welche vom einen Schräglager (6) weg in Richtung zum anderen Schräglager (8) zeigt und, wenn der Klemmring (40) auf der Ritzelwelle festgeklemmt ist, den axialen Abstand (32) des Innenringes (8-1) des anderen Schräglagers (8), welches sich an ihr axial abstützt, vom Innenring (6-1) des einen Schräglagers (6) definiert, wobei der Kreiskeil-Klemmring (40) eine in Richtung zum einen Schräglager (6) von ihm weg ragende Verlängerung (50) aufweist, welche an der Ritzelwelle axial unbewegbar befestigt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreiskeil-Klemmring (40) eine in Richtung zum einen Schräglager (6) von ihm weg ragende hülsenförmige Verlängerung (50) aufweist, welche radial verformbar ist und durch mindestens eine radiale Materialverformung mit mindestens einer Unebenheit in Form einer Quervertiefung oder einer Quererhöhung der Ritzelwelle in Eingriff ist, womit der Kreiskeil-Klemmring (40) auf der Ritzelwelle in beide Axialrichtungen spielfrei fixiert ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Schräglager (4, 6) ein Kegelrollenlager ist.