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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Teilesatz für die Montage eines Rollenlagers, insbesondere zum Einfügen eines Innenrings in einen Rollenkäfig des Rollenlagers.
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Ein Rollenlager umfasst bekanntermaßen einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Relief, die zwischen Innenring und Außenring in Kontakt mit beiden angeordnet sind, und einen Rollenkäfig, der sich im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenring erstreckt und Aussparungen aufweist, die die Rollen aufnehmen, um diese gleichmäßig über den Umfang der Ringe verteilt zu halten. In den Aussparungen des Rollenkäfigs sind die Rollen in radialer Richtung in begrenztem Umfang beweglich. Dies hat zur Folge, dass, wenn ein Innenring in einen axialen Durchgang des mit Rollen bestückten Rollenkäfigs eingeführt werden soll, die Rollen in den Raum eingreifen, den der Innenring eigentlich belegen soll. Um beim Einfügen die Rollen beiseiteschieben zu können, ist der Innenring herkömmlicherweise mit einer Fase versehen. Eine solche Fase verengt allerdings die Lauffläche des Innenrings, auf der nach dem Zusammenfügen des Rollenlagers die Rollen abrollen können. Wenn die Rollen axial nicht vollständig mit der Lauffläche überlappen, kann dies zu Schäden am Lager führen.
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Wenn beim Einschieben des Innenrings in den Rollenkäfig die Achsen von Innenring und Rollenkäfig horizontal liegen, können nur Rollen in einer oberen Hälfte des Rollenkäfigs in den für den Innenring vorgesehenen Platz eingreifen, und es genügt, die Fase des Innenrings groß genug zu machen, damit beim Einschieben des Innenrings die dem Innenring zugewandten Stirnflächen eben dieser Rollen gegen die Fase stoßen und beim weiteren Vordringen des Innenrings von der Fase nach außen gedrängt werden können. Wenn der Innenring an einem schweren Bauteil vormontiert ist und dieses beim Ausrichten des Innenrings mitbewegt werden muss, dann ist das Ausrichten wesentlich einfacher, wenn die Achsen von Innenring und Rollenkäfig vertikal ausgerichtet sind. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass die Rollen von entgegengesetzten Seiten her in den für den Innenring vorgesehenen Platz eingreifen können, so dass der freie Querschnitt innerhalb des Rollenkäfigs deutlich kleiner sein kann als im Falle horizontaler Achsen. Ein Innenring, der in horizontaler Orientierung problemlos und sicher einführbar ist, kann daher bei vertikaler Orientierung der Achsen von den Rollen blockiert werden.
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Würde man, um eine solche Blockade zu verhindern, die axiale und radiale Ausdehnung der Fase des Innenrings verdoppeln, dann müssten entweder die axiale Ausdehnung des Innenrings – und damit der Platzbedarf des gesamten Lagers – vergrößert werden, um Platz für die Fase zu schaffen, oder die Lauffläche des Innenrings müsste verkürzt werden, was entweder das Risiko einer unvollständigen axialen Überlappung von Rollen und Innenring erhöhen oder eine entsprechende Verkürzung der Rollen erfordern und folglich eine Verringerung der Belastbarkeit des Lagers mit sich bringen würde.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist, einen Teilesatz zu schaffen, der einen erleichterten Zusammenbau eines Rollenlagers ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Teilesatz für die Montage eines Rollenlagers mit
einem Rollenkäfig, in dem Rollen um einen zentralen Durchgang herum angeordnet und mit radialem Spiel gehalten sind,
einer Welle mit einem in den zentralen Durchgang einzuschiebenden Innenring, einer Hülse, die in den zentralen Durchgang in eine Fixierstellung einschiebbar ist, in der ein Fixierabschnitt der Hülse reibschlüssig an den Rollen anliegt, wobei der Durchmesser eines zentralen Hohlraums der Hülse ausreichend bemessen ist, um ein über den Innenring überstehendes Ende der Welle aufzunehmen und kleiner als der Außendurchmesser des Innenrings ist.
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Die Montage des Rollenlagers erfolgt erfindungsgemäß, indem in einem ersten Schritt die Hülse in den zentralen Durchgang des Rollenkäfigs eingeschoben wird, bis der Fixierabschnitt reibschlüssig an den Rollen anliegt und diese radial nach außen drängt und insbesondere gegen einen Außenring des Rollenlagers andrückt. In einem zweiten Schritt des Einschiebens der Welle und des Innenrings in den zentralen Durchgang wird die Hülse vom Innenring aus dem zentralen Durchgang wieder verdrängt.
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Nachdem die Hülse verdrängt worden ist, kann sie vom nun fertig zusammengefügten Wälzlager getrennt und mit einem anderen Rollenkäfig und einem anderen Innenring erneut verwendet werden.
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Da die Hülse auch dann noch die Rollen nach außen gedrückt halten kann, wenn sie mit den Rollen nicht auf deren ganzer Länge überlappt, kann der Innenring in den von der Hülse freigehaltenen Raum zwischen den Rollen nachrücken, ohne an deren Rändern hängenzubleiben.
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Um elastisch komprimierbar zu sein und trotz eventueller Abmessungstoleranzen einen reibschlüssigen Sitz im zentralen Durchgang zu gewährleisten, sollte der Fixierabschnitt wenigstens einen Längsschlitz, vorzugsweise mehrere Längsschlitze aufweisen.
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Dieser wenigstens eine Längsschlitz sollte sich über die gesamte axiale Ausdehnung der Rollen erstrecken.
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Die Hülse kann einen in Umfangsrichtung ununterbrochenen Trägerabschnitt aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner als der des Fixierabschnitts ist. Der Trägerabschnitt kann mehrere Funktionen haben, eine davon ist, durch seinen geringeren Durchmesser das Einführen der Hülse in den zentralen Durchgang zu erleichtern.
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Wenigstens ein Teil des Trägerabschnitts sollte kegelförmig sein und zum Fixierabschnitt weiter werden.
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Um das oben erwähnte Trennen der Hülse von der Welle nach dem Einschieben zu erleichtern, kann die Hülse eine Feder tragen, die bei Kontakt des Innenrings mit einem Ende der Hülse zwischen der Hülse und der Welle axial gestaucht ist.
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Die Spannkraft der gestauchten Feder sollte kleiner sein als die zwischen dem Fixierabschnitt der Hülse und den Rollen wirkende Reibkraft, damit beim Einschieben der Hülse in den zentralen Durchgang des Rollenkäfigs der Innenring mit dem Rand der Hülse in Kontakt kommen kann und die Hülse erst durch den Kontaktdruck des Innenrings verschoben wird. So ist sichergestellt, dass beim Einschieben zwischen Innenring und Hülse keine Lücke entsteht, in die die Rollen hineinkippen könnten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Welle und eines Getriebegehäuseteils, an denen die Erfindung anwendbar ist;
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2 einen schematischen axialen Schnitt durch einen Außenring, einen Rollenkäfig und Rollen des Rollenlagers der 1;
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3 einen Schnitt entlang der Ebene III-III aus 2;
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4 eine beim Zusammenfügen des Rollenlagers verwendete Hülse in perspektivischer Ansicht;
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5 die in Längsrichtung aufgeschnittene Hülse;
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6 einen axialen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Teilesatz in einem ersten Montagestadium;
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7 einen zu 6 analogen Schnitt in einem nachfolgenden, zweiten Montagestadium;
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8 einen zu 6 analogen Schnitt in einem dritten Montagestadium; und
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9 einen zu 6 analogen Schnitt durch das fertig zusammengefügte Rollenlager.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Welle 1 und ein Gehäuseteil 2 eines Kfz-Schaltgetriebes, das vorgesehen ist, um die Welle 1 aufzunehmen. In einer Stirnwand 3 des Gehäuseteils 2 ist eine Öffnung 4 gebildet. In die Öffnung 4 sind ein Außenring 5 sowie ein Rollenkäfig 6 mit Rollen 7 eines Rollenlagers 8 eingefügt. Ein Innenring 9, der das Rollenlager 8 vervollständigt, ist auf die Welle 1 zwischen einer mit einer Außenverzahnung 10 versehenen Spitze 11 und mehreren Zahnrädern 12 aufgepresst, er kann zusätzlich durch einen Sprengring 33 gesichert sein. Die Spitze 11 soll in fertig zusammengebautem Zustand an der vom Betrachter abgewandten Seite der Stirnwand 3 aus dem Gehäuse des Schaltgetriebes herausragen, während die Zahnräder 12 sich nach Fertigstellung des Getriebes im Innern des Gehäuses befinden werden.
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Benachbart zu der Öffnung 4 sind in der Stirnwand 3 zwei Vertiefungen 13, 14 geformt, die vorgesehen sind, um Lager von in der Fig. nicht dargestellten Vorgelegewellen aufzunehmen. Um die Welle 1 und die Vorgelegewellen zu montieren, wird das Gehäuseteil 2 so platziert, dass Achsen 15, 16, 17 der Öffnung 4 und der Vertiefungen 13, 14 vertikal orientiert sind, die Welle 1 und die Vorgelegewellen werden in einem Halter so aufgehängt, dass die Zahnräder der Vorgelegewellen mit den Zahnrädern 12 der Welle 1 kämmen, und die so gebildete Baugruppe wird in das Gehäuseteil 2 abgesenkt, so dass die Vorgelegewellen in die Vertiefungen 13, 14 und die Spitze 11 der Welle 1 in die Öffnung 4 einrückt.
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2 und 3 zeigen den Außenring 5, den Rollenkäfig 6 und die Rollen 7 in einem Schnitt quer zur Achse 15, entlang der in 3 mit II-II bezeichneten Ebene bzw. in Richtung der Achse 15, entlang der in 2 mit III-III bezeichneten Ebene. Die Rollen 7 sind jeweils in Aussparungen 18 des Rollenkäfigs 6 aufgenommen, die nach innen, zur einem zentralen Durchgang 23 und zur Achse 15 hin, schmaler werden, so dass die Rollen 7 in den Aussparungen 18 zwar mit einem gewissen Spiel um ihre Längsachse 19 drehbar sind, die Aussparungen 18 aber nicht zur Achse 15 hin verlassen können.
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Wenn die Achse 15 vertikal orientiert ist und die Rollen 7 sich jeweils mit einer unteren Stirnfläche 20 an einem unteren Rand 21 der Aussparungen 18 abstützen, können ihre oberen Stirnflächen 22 zur Achse 15 hin kippen, wie in 2 und 3 für einzelne, mit 7' bezeichnete Rollen gezeigt. Die Rollen 7' liegen dann zum Teil innerhalb des in 2 durch eine gestrichelte Linie begrenzten zentralen Durchgangs 23, in dem beim Einfügen der Welle 1 in die Öffnung der Innenring 9 Platz finden muss.
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Um eine Blockade des Innenrings 9 durch die gekippten Rollen 7' zu verhindern, kommt eine in 4 in perspektivischer Ansicht gezeigte Hülse 24 zum Einsatz. Die Hülse 24 ist einteilig aus Kunststoff geformt. Sie ist an einer in 4 dem Betrachter zugewandten Stirnseite 32 offen, um im Laufe des Zusammenbaus der Spitze 11 der Welle 1 Platz zu bieten. Sie ist in axialer Richtung in Abschnitte 25, 26, 27 gegliedert. Der dem Betrachter zugewandte Abschnitt 25, auch als Fixierabschnitt bezeichnet, ist zylindrisch und kann, wie in 4 durch gestrichelte Linien angedeutet, einen oder mehrere Längsschlitze 28 aufweisen. Im hier gezeigten Fall teilen mehrere Längsschlitze 28 den Fixierabschnitt 25 in mehrere rinnenförmige Sektoren 29, die untereinander nur über einen der benachbarten Abschnitte 26, 27 verbunden sind. Die Längsschlitze können abweichend von der Darstellung der 4 einen schraubenlinienförmigen Verlauf aufweisen, um während des Zusammenbaus des Rollenlagers ein Einrasten einer Rolle 7 in einen Längsschlitz zu verhindern.
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Der Abschnitt 27, auch als Trägerabschnitt bezeichnet, hat einen kleineren Durchmesser als der Fixierabschnitt 25; im Fall der 4 hat er eine geschlossene Stirnseite 30 und eine sich von der Stirnseite 30 zum Fixierabschnitt 25 kegelförmig aufweitende Außenwand. Der Kegelwinkel α der Außenwand (s. 5) beträgt typischerweise 5–10°. Im Übergangsabschnitt 26 reichen die Längsschlitze 28 bis in die kegelförmige Außenwand hinein. Die Abschnitte 25, 26, 27 gehen jeweils kontinuierlich, ohne Sprünge des Außendurchmessers, ineinander über.
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In der aufgeschnittenen Ansicht der Hülse 24 in 5 ist eine Schraubenfeder 31 zu sehen, die sich von der Stirnseite 30 ins Innere der Hülse 24 erstreckt und in Längsrichtung der Hülse 24 elastisch komprimierbar ist.
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5 zeigt einen Schnitt entlang der Achse 15 durch die Hülse 24 und die in die Öffnung 4 eingefügten Komponenten 5, 6, 7 des Rollenlagers 8 vor dem Einführen der Hülse 24 in den Durchgang 23. Einzelne Rollen 7 sind gekippt und verengen den zentralen Durchgang 23, allerdings ist der Durchmesser des stirnseitigen Endes des Trägerabschnitts 27 klein genug, um dennoch zwischen die Rollen 7 einrücken und diese in dem Maße, in dem der Trägerabschnitt 27 tiefer in den Durchgang 23 einrückt, allmählich nach außen zu verdrängen und gegen den Außenring 5 zu drücken.
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Wenn alle Rollen 7 am Außenring 5 anliegen, erreicht der Fixierabschnitt 25 den Durchgang 23; die Hülse kann nun weiter in den Durchgang eingeschoben werden, bis die Rollen 7 wie in 6 gezeigt auf ihrer gesamten Länge mit dem Fixierabschnitt 25 überlappen.
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Im nächsten Schritt wird die Spitze 11 der Welle 1 in die Hülse 24 eingeführt. Die Der Innendurchmesser der Hälse 24 und der Außendurchmesser der Welle 1 sind aneinander so angepasst, dass die Spitze 11 über einen Großteil des Weges der Welle 1 zwischen der Hülse 24 und der Spitze 11 ein radiales Spiel besteht; erst kurz vor Erreichen einer Anschlagstellung, in der die Spitze 11 die Schraubenfeder 31 komprimiert und der Innenring 9 oder der Sprengring 33 an der Stirnseite 32 anliegt, kommt ein reibschlüssiger Kontakt zwischen der Welle 1 und der Hülse 24 insbesondere in der Nähe der Stirnseite 23 zustande, der eine exakte Zentrierung des Innenrings 9 in Bezug auf die Hülse 24 gewährleistet, so dass der Fixierabschnitt 25 und der Innenring 9 eine kontinuierliche zylindrische Oberfläche bilden und der Innenring 9 in der Folge der Hülse 24 in den zentralen Durchgang 23 einrücken und dabei die Hülse vor sich herschieben kann.
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Die Hülse 24 kann an ihrer dem Innenring 9 zugewandten Stirnseite 32 mit einer Aussparung 34 versehen sein, die den Sprengring 33 wenigstens teilweise aufnimmt, um so die axiale Abmessung eines Spalts 35 zwischen der Hülse 24 und dem Innenring 9 zu minimieren oder gar einen unmittelbaren Kontakt zwischen beiden zu ermöglichen.
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Die Spannkraft der Schraubenfeder 31 ist so bemessen, dass sie im Stadium der 8, in der die Spitze 11 bis zum Anschlag in die Hülse 24 eingeführt ist, der Fixierabschnitt 25 aber noch mit den Rollen 7 auf deren gesamter Länge überlappt, nicht ausreicht, um die Reibung zwischen dem Fixierabschnitt 25 und den Rollen 7 zu überwinden. Der Innenring 9 bleibt daher während des Einrückens in den Durchgang 23 auf einem Großteil seines Weges in Kontakt mit der Stirnseite 32 der Hülse 24. Erst kurz bevor diese komplett aus dem Durchgang 23 verdrängt ist, wird die Reibung zwischen dem auf deren gesamter Länge überlappt, die Reibung zwischen dem Fixierabschnitt 25 und den Rollen 7 so gering, dass die Schraubenfeder 31 sie überwindet und sich wieder ausdehnt.
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Durch die Ausdehnung der Schraubenfeder 31 wird der Reibschluss zwischen Welle 1 und Hülse 24 aufgehoben, die Hülse 24 löst sich und fällt herab, wie in 9 gezeigt. So liegt die Außenverzahnung 10 wieder frei, auf der anschließend eine (nicht dargestellte) Kupplungsscheibe montiert wird. Die Hülse 24 kann nun an einem weiteren Gehäuseteil 2 in den Durchgang 23 eingeführt werden, um das Verfahren dort zu wiederholen.
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Bei einer vereinfachten Variante der Hülse 24 ist die Schraubenfeder weggelassen; der Trägerabschnitt 27 kann am vom Fixierabschnitt abgewandten Ende offen sein. vorsieht. In diesem Fall kann die Hülse von Hand abgezogen werden, nachdem ihr Fixierabschnitt den Außenring durchlaufen hat, oder die Hülse 24 ist mit Übermaß gegenüber der Welle 1 gefertigt, so dass sie sich, nachdem sie von oben durch den Außenring 5 hindurchgeschoben worden ist, durch die Schwerkraft von der Welle 1 löst und herabfällt.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Gehäuseteil
- 3
- Stirnwand
- 4
- Öffnung
- 5
- Außenring
- 6
- Rollenkäfig
- 7
- Rolle
- 8
- Rollenlager
- 9
- Innenring
- 10
- Außenverzahnung
- 11
- Spitze
- 12
- Zahnrad
- 13
- Vertiefung
- 14
- Vertiefung
- 15
- Achse
- 16
- Achse
- 17
- Achse
- 18
- Aussparung
- 19
- Längsachse
- 20
- untere Stirnfläche
- 21
- unterer Rand
- 22
- obere Stirnfläche
- 23
- Durchgang
- 24
- Hülse
- 25
- Fixierabschnitt
- 26
- Abschnitt
- 27
- Abschnitt
- 28
- Längsschlitz
- 29
- Sektor
- 30
- Stirnseite
- 31
- Schraubenfeder
- 32
- Stirnseite
- 33
- Sprengring
- 34
- Aussparung
- 35
- Spalt
