DE2532313A1

DE2532313A1 - Lageranordnung mit einer achse und zwei auf ihr angeordneten lagern zur drehbaren abstuetzung einer nabe

Info

Publication number: DE2532313A1
Application number: DE19752532313
Authority: DE
Inventors: Francis Oliver Gadd; Charles Newton Hay; William Cyril Long
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1974-08-14
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1976-03-04
Also published as: US3901568A; GB1467566A; AU8319175A; CA1025508A

Description

K- N 19 9 Te». 304 4285

W/Vh-3114 17.7.75

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Lageranordnung mit einer Achse und zwei auf ihr angeordneten Lagern zur drehbaren Abstützung einer Nabe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung mit einer gewindetragenden Achse und zwei auf ihr in Abstand voneinander angeordneten Lagern zur drehbaren Abstützung einer Nabe sowie einer Druckscheibe, die auf der Achse drehfest, aber verschieblich gegen das aussenliegende Lager anliegt und einer Stellvorrichtung, die auf der Achse angeordnet von aussen gegen die Druckscheibe anliegt und die axiale Lage des aussenliegenden Lagers bestimmt.

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Bei Lageranordnungen dieser Art ist es üblich,

die Lager auf der Achse mittels einer auf die Achse aufge*

schraubten Mutter festzuspannen, die beispielsweise als Sechs-

kant-Kronenmutter ausgebildet das Ansetzen eines Werkzeugs von aussen ermöglicht, wobei die Druckscheibe zwischen dieser Mutter und dem Innenlaufring des aussenliegenden Lagers angeordnet ist. Um einen ausreichenden Raum für einen Schraubenschlüssel zu schaffen, wird daher üblicherweise die Nabe mit einer kürzeren axialen Länge als die Achse ausgebildet, damit die auf die Achse aufgeschraubte Mutter leicht zugänglich ist. In Fällen, in denen die axiale Länge der Nabe die axiale Länge der Achse überragt, muss die Nabe mit einer wesentlich vergrösserten Bohrung ausgebildet werden, um die Einführung eines Schraubenschlüssels zur Mutter zu ermöglichen.

Bei der bekannten Ausbildung ist eine genaue Einstellung der Lager zum Ausschalten axialen Spiels, beispielsweise zwischen der Nabe und der Achse, eine besondere Erfahrung und Sorgfalt erfordernde Arbeit, da beim Aufschrauben der Mutter ein vorgegebenes Drehmoment einzuhalten ist und notfalls ein Rückdrehen der Mutter erforderlich ist, um den Splint zur Begrenzung der axialen Bewegung der Mutter in Abschraubrichtung einführen zu können.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs erwähnten Art sich selbst einstellend auszubilden und hierbei zugleich ein weiteres Lager für die Nabe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Lageranordnung nach der Erfindung, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der

Einzelteile der Lageranordnung in auseinandergezeichneter Lage, wobei jedoch die Achse um 90° gegenüber der Lage in Fig.l gedreht ist, und

Fig. 3 eine Ansicht auf die rechte Seite der Fig. 1 bei abgenommenem Deckel.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine drehfeste Achse 10 vorgesehen, die über ein innenliegendes und ein aussenliegendes Lager 12 bzw. 14 ein Maschinenteil, beispielsweise eine Nabe 16, drehbar abstützt.

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Der Innenlaufring des innenliegenden Lagers

! liegt gegen eine Schulter 10a der Achse an und der Aussenlaufring dieses Lagers liegt in einer abgesetzten Bohrung 16a an der innenliegenden Seite der Nabe gegen eine Schulter 16b der Nabe an. Das aussenliegende Lager 14 sitzt mit seinem Aussenlaufring in einer verlängerten Bohrung 16c am aussenliegenden Ende der Nabe und liegt gegen eine Schulter I6d der Nabe an, während sein Innenlaufring einen im Durchmesser abgesetzten Teil 10b der Achse umgibt, der neben einem mit Gewinde versehenen aussenliegenden Teil 10c der Achse angeordnet ist. Durch Einstellen der axialen Lage des Innenlaufrings des aussenliegenden Lagers 14 zur Achse 10 wird radiales und axiales Spiel zwischen der Nabe 16 und der Achse 10 ausgeschaltet. Eine Druckscheibe 17 ist auf die Achse 10 axial verschieblich, aber drehfest aufgekeilt, gegen die eine Selbsteinstellvorrichtung 20 von der Aussenseite her anliegt, um sie gegen den Innenlaufring des aussenliegenden Lagers 14 zu drücken. Auf diese Weise wird die Relativlage des aussenliegenden Lagers 14,des innenliegenden Lagers 12, der Achse 10 und der Nabe 16 zueinander festgelegt.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, besteht die Selbsteinstellvorrichtung 20 aus einer auf die Achse aufschraubbaren Mutter 21, einem Nockenring 22 und einer Torsionsfeder 23, die

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mit ihrem einen Ende an der Mutter 21 und mit ihrem anderen Ende ; mit dem Nockenring 22 verbunden ist. Die Befestigung mit dem j Nockenring 22 erfolgt durch einen an diesem festgelegten Ring 24,

Die Mutter 21 ist so ausgebildet, dass sie von

! ihrer Bohrung aus betätigt werden kann und daher eine zylindrische Mantelfläche aufweist, auf der drehbar die Nabe 16 abgestützt ist, so dass die Mutter zugleich als weiteres tager für die Nabe dient. Die Mutter 21 besteht daher aus einem Werkstoff, der als Lager für die Nabfe 16 geeignet ist und hat die Form

eines Drehkörpers mit einem zylindrischen Teil an der innenliegenden Seite der Mutter und einem kegelstumpffö'rmigen Teil an der aussenliegenden Seite . Die Mutter enthält eine abge-

i setzte Bohrung, in deren einem Teil ein Gewinde 27 vorgesehen ist, das auf den Gewindeteil 10c der Achse aufschraubbar ist. Fgrner ist ein radial einwärts gerichteter Flansch vom Hauptteil der Mutter neben dem aussenliegenden Ende gebildet, der gegen die freie Stirnfläche der Achse 10 anliegt.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, enthält der kegelstumpf förmige Teil 26 der Mutter radial gerichtete Schlitze 30, die parallel zur Achse der Mutter gerichtete Flanken haben und daher zur Aufnahme eines entsprechenden Kopfes eines nicht dargestellten Schlüssels geeignet sind, durch die die Mutter auf der Achse 10 gedreht werden kann. Die Schlitze 30 können

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auch in anderer geeigneter Weise zum Eingriff eines Werkzeugs geeignet ausgebildet werden.

Der zylindrische Teil der Mutter 21 hat eine an der freien Seite ebene Fläche 31 und radial einwärts von dieser einen zurückgesetzten Kragen 32, der mit axial gerichteten Rampen 33 versehen ist. Im Ausführungsbeispiel sind drei im gleichen Abstand voneinander über den Umfang verteilte Rampen vorgesehen.

" Der Nockenring 22 hat eine ebene Stirnfläche 34 auf der innenliegenden Seite (Fig. l), mit der er gegen die Druckscheibe 17 anliegt, während die gegenüberliegende Stirnfläche mit axialen Nocken 35 versehen ist, die mit den Rampen der Mutter 21 zusammenarbeiten, so dass eine axiale Verschiebung zwischen dem Nockenring 22 und der Mutter 21 möglich ist.

Die Torsionsfeder 23 dient normalerweise dazu, dem Nockönring 22 eine in Umfangsrichtung liegende Vorspannung zur Mutter 21 zu erteilen, die im Sinne des Auflaufens der Nocken auf die Rampen wirkt, also im Sinne einer Vergrösserung der axialen Ausdehnung dieser Bauteile innerhalb der gegebenen Grenzen. Die Torsionsfeder 23 wird vor dem Einbau vorgespannt und umgibt den Kragen 32 der Mutter 21 und einen Teil des Nockenrings 22, wobei das eine Ende der Torsionsfeder in ein Loch 36 am inaenliegenden Ende der Mutter 21 eingreift,während

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ihr anderes Ende mit dem Nockenring 22 verbunden wird, indem

j es in einen Schlitz 37 des Ringes 24 eingesetzt wird, der mit

; Preßsitz drehfest mit dem Nockenring 22 verbunden wird. Auf diese Weise ist die im Uhrzeigersinn wirkende Vorspannung im Sinne eines Auflaufens der Nocken auf die Rampen erzielt, wie dies durch den Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist.

Eine Relatftivdrehung des Nockenrings 22 zur Mutter 21 in entgegengesetzter Richtung entgegen der Federst lannung ergibt eine ablaufende Be-wegung an den Rampenflächen, wodurch die axiale Ausdehnung dieser Elemente verringert wird. Der Winkel der Nocken 35 und der Rampen 33 ist so gewählt, dass sie durch ReibungsSchluss gegen axiale Kräfte festgelegt sind, so dass eine Verkürzung ihrer axialen Ausdehnung durch solche Kräfte nicht möglich ist.

Um die Einheit, die aus Mutter 21, Nockenring 22 und Torsionsfeder 23 nebst Ring 24 besteht, handhaben zu können und die axiale Bewegung zwischen dem Nockenring und der Mutter 21 zu begrenzen, werden diese Bauteile in richtiger Zuordnung zueinander zuvor zusammengebaut, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist , und durch geeignete Mittel in ihrer Lage festgelegt. Beispielsweise können Teile der ebenen Stirnfläche 31 der Mutter 21 radial einwärts abgesetzt sein, um mehrere Anschläge 38 zu bilden, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, die gegen

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den radial gerichteten Flansch des Ringes 24 zur Anlage kommen, der zuvor mit dem Nockenring 22 verbunden worden ist, um die axiale Bewegung des Ringes 24 und damit des Nockenringes 22 in Bezug zur Mutter 21 nach aussen gerichtet zu begrenzen, wodurch eine sich selbst tragende Einstellvorrichtung geschaffen ist. Eine axiale Bewegung des Ringes 24 und des damit verbindenden Nockenringes 22 ist verhindert, so dass ein volles Auflaufen der Nocken auf die Rampenflächen verhindert ist und damit ein Abwickeln der zuvor vorgespannten Torsionsfeder verhindert ist.

Bei dieser Anordnung ist die axiale Ausdehnung des Nockenringes 22 und der Mutter 21 durch die Anschläge an der Mutter 21, die gegen den Ring 24 anliegen, bestimmt.

Die Anschläge 38 könnten in abgewandelter Weise auch an der Mutter 21 vor dem Zusammenbau gebildet werden und der Ring 24 könnte entsprechende Nuten enthalten, in die die Anschläge der Mutter eingreifen, worauf dann ein Verdrehen des Ringes 24 zur Mutter 21 vorgenommen wird, bevor das Festlegen erfolgt. GewUnschtenfalls können die verschiedenen Elemente der Stellvorrichtung auch unmittelbar auf der Achse 10 angeordnet werden.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Selbststellvorrichtung 20 mit der Achse 10 durch Aufschrauben des Gewindes 27 auf den Gewindeteil 10c der Mutter befestigt, indem das Aufschrauben bis zur Anlage gegen die freie Stirnfläche der Achse erfolgt, in der also der Flansch 28 der Mutter gegen die Stirnfläche der Achse anliegt. Die Stellvorrichtung ist hierbei so ausgebildet, dass vor dem Anfahren der Mutter 21 gegen die Achse die ebene Stirnfläche 34 des Nockenringes 22 gegen die Druckscheibe 17 zur Anlage kommt, sobald Spiele infolge von Toleranzen ausgedrückt sind. Die Druckscheibe 17 wurde zuvor auf die Achse aufgesetzt, wobei eine Nase 17a in eine axiale Nut 40 der Achse 10 eingreift. Beim Anfahren der Stellvorrichtung gegen die Druckscheibe 17 verhindert die auftretende Reibungskraft zv;isdhen der Druckscheibe 17 und dem Nockenring 22 das weitere Drehen, so dass bei der fortgesetzten Drehung der Mutter 21 eine Relativbewegung zwischen Druckscheibe und Mutter eintritt, wodurch eine axiale Verschiebung durch die Rampenwirkung im Sinne einer Verkürzung der axialen Ausdehnung der beiden Bauteile eintritt, bis die Mutter 21 gegen die freie Stirnfläche der Achse 10 anfährt. Beim Aufschrauben der Stellvorrichtung auf die Achse kommt daher zunächst die Druckscheibe 17 zur Anlage gegen den Innenlaufring des aussenliegenden Lagers 14 und nimmt Spiele infolge

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von Toleranzen auf. Danach bewirkt die Reibungskraft zwischen dem Nockenring 22 und der Druckscheibe 17 eine weitere ! Drehung des Nockenrings 22, so dass bei weiterem Drehen der Mutter 21 die axiale Relativbewegung zwischen Mutter 21 und Nockenring 22 eintritt, wodurch deren axiale Ausdehnung verkleinert wird, bis die Mutter 21 gegen die Achse anfährt. Danach wird die Mutter 21 nur so weit zurückgedreht, um Nuten 41 mit der Nut 40 der Achse auszurichten, damit ein Keil 42 in beide Nuten einschiebbar ist, um eine v/eitere Relativdrehung zwischen Mutter 21 und Achse 10 zu unterbinden. Im Ausführungsbeispiel ist die Mutter 21 mit zwei Nuten 41 ausgerüstet, die diametral zueinander liegen. Beim Ausführungsbeispiel kann mit nur zwei Nuten 41 in der Mutter 21 eine genaue Einstellung unter allen Bedingungen erreicht werden, da der axiale Verstellbereich zwischen der Mutter und dem Nockenring grosser ist als die Toleranzen innerhalb der Lageranordnung, so dass ein Rückdrehen der Mutter 21 um maximal eine halbe Umdrehung ausreicht, um die Nuten zueinander auszurichten.

Der Keil 42 wird durch einen Drahtklip 43 gesichert, der durch ein Loch 44 im Keil 42 und durch ein Loch 45 in der Achse 10 tritt, das im Bereich der Nut 40 liegt. Die Schlitze der Mutter 21 gestatten die Einführung des Keiles und ermög-

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! lichen das Einbringen des Klips 43. Wie die Fig. 1 und 2 ' zeigen, hat der Klip 43 im wesentlichen U-formige Gestalt, wooei der eine Schenkel durch die Löcher im Keil und der Achse steckbar ist, während der andere Schenkel in einem rechtwinklig abgebogenen Lappen 43a endet, der über den Aussen-

umfang greift und damit den Klip an der Achse festlegt. I
Die Winkel der Rampen 33 und der Nocken 35 haben eine ausreichende Reibung, um axialen Schub vom Innenlauf ring des Lagers 14 aufzufangen, damit keine Relativbewegung an den Rampenflächen eintritt, wodurch eine weitere Verringerung der axialen Ausdehnung von Mutter 21 und Nockenring 22 einträte. Es ist also in der Praxis nur erforderlich, die Stellvorrichtung 3D auf die Achse 10 aufzuschrauben und die Mutter 21 festzuschrauben, bis sie gegen die Stirnfläche der Achse 10 anfährt, und danach soweit arUckzudrehen, dass der Keil 42 eingesetzt werden kann. Eine weitere Einstellung ist nicht erforderlich, da die Torsionsfeder 23 d^ed-^e erforderliche Änderung der axialen Ausdehnung zwischen Nockenring 22 und Mutter 21 bewirkt, um die richtige Einstellung der Lager zu gewährleisten. Zweckmassig wird dann ein Schmiermittel in das Innere der Mutter 21 und in die Bohrung 16c der Nabe 16 eingeführt, worauf die Stirnfläche durch einen Deckel 46 verschlossen wird.

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Der zylindrische Teil 25 der Mutter 21 hat einen Durchmesser, der mit sehr kleinem Spiel mit der Bohrung 16c der Nabe 16 zusammenarbeitet, so dass die Mutter 21 als drehbare Abstützung der Nabe zusätzlich arbeiten kann.

Obwohl die Bohrung 16c in der Nabe 16 beim Ausführungsbeispiel mit gleichbleibendem Durchmesser dargestellt ist, um sowohl den Aussenlaufring des aussenliegenden Lagers 14 als auch die Mutter 21 aufzunehmen, könnte in abgewandelter Weise auch eine abgesetzte Bohrung verwendet werden, wobei in dem einen Teil der Aussenlaufring des aussenliegenden Lagers 14 in dem anderen die Mutter 21 abgestützt wäre. Die Merkstoffe für die Nabe 16 und die Mutter 21 müssen najjtürlich eine ausreichende Festigkeit haben, um die jeweils auftretenden Belastungen aushalten zu können und andererseits ausreichend günstige Reibeigenschaften aufweisen. Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung kann bei einer ausreichenden Länge der Nabe 16 die Mutter 21 als zusätzliche Lagerstelle für die Nabe verwendet werden. Ferner kann die Druckscheibe 17 sich nicht verbiegen und die Nabe 16 kann nicht über diese hinwegtreten, da die Mutter einen ausreichenden Durchmesser und eine genügende axiale Länge hat, um eine nach aussen gerichtete axiale Bewegung der Nabe 16 und des aussenliegenden Lagers 14 zu verhindern» Das Prinzip der Erfindung ist im übrigen auch

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für eine Lageranordnung geeignet, bei der eine umlaufende Welle über Lager in einem feststehenden Gehäuseteil abgestützt ist.

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Claims

25323Ί3

Patentansprüche

f 1.) Lageranordnung mit einer gewindetragenden Achse und zwei auf ihr in Abstand voneinander angeordneten Lagern zur drehbaren Abstützung einer Nabe sowie einer Druckscheibe, die auf der Achse drehfest, aber verschieblich gegen das aussenliegende Lager anliegt und einer Stellvorrichtung, die auf der Achse angeordnet von aussen gegen die Druckscheibe anliegt und die axiale Lage des aussenliegenden Lagers bestimmt,! dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (20) einen Nockenring (22) aufweist, der verschieblich und drehbar auf der Achse (10) angeordnet ist und an einer Stirnseite in axialer Richtung liegende Nocken (35) aufweist, und eine auf der Achse ausserhalb des Nockenrings aufge- I schraubte Mutter (21) mit den Nocken zusammenarbeitende Rampen (33) trägt, dass Teile des Nockenrings und der Mutter von einer mit ihnen verbundenen Feder (23) umgeben sind, die normalerweise den Nockenring in Umfangsrichtung zur Mutter im Sinne eines Auflaufens der Nocken auf die Rampen belastet, dass die Achse und die Mutter durch einen Keil (42) drehfest miteinander verbunden sind und dass die Mutter als Drehkörper ausgebildet mit ihrer Umfangsfläche in einer Bohrung (16c) am

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aussenliegenden Ende der Nabe (16) abgestützt, ein weiteres Lager für die Nabe bildet.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Mutter (21) der Stellvorrichtung (20) an der aussenliegenden Stirnfläche einen radial einwärts gerichteten Flansch (28) aufweist, gegen den das aussenliegende gewindetragende Ende (10c) der Achse (10) in Anlage steht*
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mutter (21), dem Keil (42) und der Achse (10) eine in radialer Richtung liegende Verriegelung (43) vorgesehen ist, die die axiale Bewegung des Keils zur Achse begrenzt.
4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem aussenliegenden Ende der Nabe (16) ein Deckel (46) verbunden ist, der Abstand von der Achse (10) und der Stellvorrichtung (20) hat und Schmiermittel für einen Schmiermittelfilm an den Lagerflächen zwischen der Mutter (21) und der Nabe (16) enthält.
5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (21) in ihrer Bohrung zum Ansetzen eines Schlüssels ausgebildet ist.

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6. Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (21) einen radial inneren Kragen(32) mit den in axialer Richtung liegenden Rampen (33) und eine radial ausserhalb des Kragens liegende zur Achse normale Stirnfläche (31) aufweist, die die axiale Bewegung zwischen der Nabe (16) And der Achse (10) begrenzt.

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