DE2630035B2 - Vorrichtung zum selbsttätigen Anstellen von paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer Lagerung - Google Patents

Vorrichtung zum selbsttätigen Anstellen von paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer Lagerung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Anstellen von paarweise so gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer Lagerung für eine über ein Leistungsübertragungselement angetriebene Welle, wobei einer der Lagerringe eines der Lager gegenüber dem entsprechenden Lagerring des anderen Lagers axial verschiebbar angeordnet ist.
Es ist allgemein bekannt, bei aus paarweise eingebauten einreihigen Schräglagern bestehenden Lagerungen die Lagerringe gegeneinander durch Federn oder andere elastische Elemente anzustellen. Damit soll erreicht werden, daß die Wälzkörper der einzelnen Lager ständig in Berührung mit den entsprechenden Laufbahnen stehen, wodurch einerseits die Genauigkeit der Lagerung verbessert und andererseits auch die Geräuschbildung weitgehend vermieden wird. Bei diesen bekannten Ausführungen ist beispielsweise einer der Innenringe axial verschiebbar auf der Welle angeordnet. Auf diesen Innenring wirkt eine Feder ein, die diesen gegenüber dem entsprechenden Lagerring des anderen Lagers verschiebt Ohne eine äußere Belastung wird in diesen Lagern ständig die gleiche Vorspannung herrschen. Im Betriebszustand treten jedoch neben radialen Kräften auch axiale Kräfte auf, die je nach ihrer Wirkungsrichtung die Kraft der Feder verstärken oder verringern. Wirkt die äußere Axialkraft der Federkraft entgegen, so geht die Anstellkraft gegenüber dem unbelasteten Zustand zurück, es kann sogar der Fall eintreten, daß d;e äußere Axialkraft größer als die Kraft der Feder ist, so daß die Anstellung völlig aufgehoben wird. Dadurch wird in der Lagerung ein Spiel erzeugt, das zu einem unruhigen Lauf und damit zu Geräusch und Verschleiß führt In der Regel wird deshalb die Anstellkraft so groß gewählt, daß sie größer als die im ungünstigsten Fall zu erwartende größte Axialkraft ist Das kann jedoch bedeuten, daß die Lager im Normalzustand zu stark angestellt sind, d. h. daß die Belastung und die Reibung der Lagerung sehr stark erhöht wird.
Es ist bei paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern mit einer mit Druckfedern und einem Druckring versehenen Anstellvorrichtung bekannt den zwischen den Druckfedern und dem axial verschiebbaren Lagerring angeordneten Druckring mit einer nach einer Seite wirkenden Klemmeinrichtung zu versehen, die verhindert, daß die durch die Druckfedern aufgebrachte Anstpllkraft durch gegen diese wirkende äußere Axialkräfte aufgehoben wird (GB-PS 3 87 263). Bei dieser bekannten Ausführung ist die Vorspannung der Lager ausschließlich von der Federkraft der Druckfedern abhängig, unabhängig davon, ob die Lagerung durch äußere Kräfte mehr oder weniger stark belastet wird.
Es ist bekannt, durch eine hydraulische Anstellung der Lagerringe gegeneinander eine den äußeren Betriebsverhältnissen angepaßte Vorspannung der Lager zu erzeugen. Diese bekannten Ausführungen erfordern jedoch einen hohen Aufwand an Hydraulikelementen und — sofern der hydraulische Druck in Abhängigkeit von der äußeren Belastung einstellbar sein soll — auch einen großen Aufwand an Steuerungselementen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der ohne großen Aufwand eine selbsttätige, vom Drehmoment gesteuerte und abhängige Anstellung der Lager erfolgt und bei der Einflüsse aus den Wärmedehnungsdifferenzen stetig selbsttätig ausgeglichen werden.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß das Leistungsübertragungselement über eine aufgrund des Reaktionsmomentes eine Axialverschiebung des Leistungsübertragungselementes erzeugende Einrichtung axial verschiebbar auf der Welle angeordnet ist und daß das Leistungsübertragungselement in Wirkverbindung mit dem axial verschiebbaren Lagerring steht
Die die Axialverschiebung erzeugende Einrichtung kann nach weiteren Merkmalen der Erfindung entweder eine schrägverzahnte Evolventen-Vielkeil-Verzahnung oder eine Kugelspindel oder ein einen Axialschub erzeugendes Wälzlager mit gegenüber der Wellenachse geneigten Taschen für die Wälzkörper sein.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Leistungsübertragungselementes, das z. B. ein Zahnrad, eine Riemenscheibe oder dgl. sein kann, wird durch das aufgebrachte Drehmoment ein Reaktionsmoment erzeugt, das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung
eine Axialverschiebung des Leistungsflbertragungselementes erzeugt, die auch auf den axial verschiebbaren Lagerring übertragen wird. Durch geeignete Wahl des SchrägungswinkeJs beispielsweise der Evolventen-Vielkeil-Verzahnung 014er des Steigungswinkels der Kugelspindel bzw, des Neigungswinkels der Wälzkörpertaschen wird die Axialverschiebung in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment und damit von der in einem bestimmten Verhältnis dazu stehenden Axialkraft festgelegt
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung können das Leistungsübertragungselement und der axial verschiebbare Lagerring mittelbar oder unmittelbar nebeneinander auf der Welle angeordnet sein oder kann das Leistungsübertragungselement mit einem axial verlaufenden, nabenartigen Ansatz versehen sein, auf dem der axial verschiebbare Lagerring aufgesetzt ist.
Schließlich kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an dem Leistungsübertragungselement eine axial wirkende Feder oder dgl. angreifen, die auch im Stillstand bzw. im leistungsfreien Leerlauf der Welle der Lager gegeneinander anstellt
Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 eine Spindellagerung für eine Werkzeugmaschine mit einem Riemenscheibenantrieb,
Fig.2 eine Spindellagerung mit einem Zahnradantrieb und
F i g. 3 die Lagerung einer Hohlwelle eines Planetenradgetriebes mit einem Tellerradantrieb.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die Welle 1 in den beiden Kegelrollenlagern 2 und 3 in einem Gehäuse 4 gelagert. Die Kegelrollenlager sind dabei so angeordnet daß ihre Drucklinien in bezug auf die Wellenachse auseinanderlaufen (O-Anordnung). Während die Außenringe 5 und 6 an den einander zugekehrten Seiten an entsprechenden Vorsprüngen des Gehäuses zur Anlage kommen und axial unverschiebbar festgelegt sind, ist der eine Innenring 7 axial auf der WeJIe 1 verschiebbar angeordnet und der Innenring 8 liegt gegen eine Wellenschulter 9 axial an. Das vordere Ende (rechts in der Fig. 1) der Welle 1 ist zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges, das nicht näher beschrieben werden soll, ausgebildet. Am hinteren Ende der Welle ist eine Riemenscheibe 10 vorgesehen, über die das Drehmoment von einem (nicht gezeichneten) Riemen auf die Welle und damit auf das Bearbeitungswerkzeug übertragen werden soll. Die Riemenscheibe ist nicht — wie sonst üblich — fest mit der Welle verbunden, sondern gemäß der Erfindung ist zwischen der Bohrung der Riemenscheibe 10 und der Welle eine Kugelspindel 11 angeordnet In der Welle 1 sind in diesem Bereich schraubenlinienförmige Nuten 12 zur Aufnahme der Kugeln 13 der Kugelspindel 11 eingearbeitet Die Kugeln 13 greifen in ringförmige Nuten der Riemenscheibe 10 ein. zwischen der Riemenscheibe 10 und dem Lagerinnenring 7 ist eine Hülse 14 angeordnet Zur axialen Sicherung der Riemenscheibe 10 auf der Welle ist mit einem geringen axialen Spiel zwischen den Stirnkanten eine Befestigungsmutter 15 auf einem entsprechenden Gewindeabschnitt der Welle 1 aufgeschraubt Bei einem Antrieb der Riemenscheibe 10 wird entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment die Riemenscheibe durch die Kugelspindel 11 in axialer Richtung gegen die Hülse 14 und damit gegen den Innenring 7 gedrückt. Durch diese Axialbewegung werden die beiden Lager 2 und 3 gegeneinander spielfrei unter Vorspannung angestellt Dabei wird in Abhängigkeit vom zu übertragenden Drehmoment und von der Wahl der Steigung der Nuten 12 der Kuselspindel H eine gewisse Vorspannkraft äff
s die Lagerung ausgeübt Nachdem die auf die Welle 1 in Richtung auf das hintere Lager 2 ausgeübte Axialkraft im Verhältnis zum jeweiligen Drehmoment steht, wird somit erreicht daß die Anstellkraft abhängig von der äußeren Axialkraft ist Um auch im Stillstand bzw. im leistungsfreien Leerlauf für den notwendigen Kontakt der Lagerringe mit den Wälzkörpern zu sorgen, ist zwischen der Riemenscheibe 10 und der Befestig-ungsmutter 15 eine Tellerfeder 16 vorgesehen, die die Riemenscheibe 10 und die Hülse 14 gegen den Innenring 7 preßt Bei dieser Anordnung werden auch die aufgrund der Wärmedehnungsdifferenzen der Einzelteile entstehenden Verschiebungen selbsttätig ausgeglichen. Damit steht die Tragfähigkeit der einzelnen Lager immer voll zur Verfügung.
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie das nach Fig. 1. Anstelle der Kegelrollenlager 2 und 3 sind hier f?^.irägkugellager 17 und 18 zur Lagerung der Weile 1 in et sm Gehäuse 4 vorgesehen. Die Schrägkugellager 17 und 18 sind mit ihren Drucklinien wiederum in O-Anordnung eingebaut Der Innenring 19 des vorderen Lagers 18 liegt an der Wellen-chulter 9 an, während der Innenring 20 des hinteren Lagers 17 an der Nabe eines Zahnrades 21 anliegt Dieses Zahnrad 21 ist über eine schrägverzahnte Evolventen-Vielkeil-Verzahnung 22 auf der Welle axial verschiebbar angeordnet Diese Evo'iventen-Vielkeil-Verzahnung 22 bewirkt bei der Übertragung des Drehmomentes eine Axialverschiebung des Zahnrades 21 in Richtung auf das Lager 17 und damit eine Vorspannung der beiden Lager 17 und 18 entsprechend dem übertragenen Drehmoment Um auch hier im Stillstand bzw. im leistungsfreien Leerlauf für den notwendigen Kontakt der Lagerringe mit den Wälzkörpern zu sorgen, sind zwischen dem Abschlußring 23, der
z. B. mit dem Wellenende verschraubt ist, uad der äußeren Stirnseite der Nabe des Zahnrades 21 mehrere am Umfang verteilte axial wirkende Schraubenfedern 24 angeordnet Diese Schraubenfedern 24 drücken das Zahnrad 21 gegen den innenring 20 des Lagers 17 und bewirken somit eine Vorspannung der Lagerung.
In F i g. 3 ist mit 25 die Hohlwelle sines Planetengetriebes bezeichnet Diese Hohlwelle ist über die einreihigen Schrägkugellager 26 und 27 abgestützt. Das Lager 27 sitzt dabei mit seinem Außenring im Planetenradträger 28, der seinerseits über ein zweireihiges Schrägkugellager 29 im Gehäuse 30 des Planetengetriebes abgestützt ist. Das Lager 26 ist mit seinem Außenring 31 ebenfalls im Gehäuse 30 abgestützt und sitzt mit seinem Innenring 32 auf der Nabe 33 eines
Tdle.rfcdes 34. Über dieses Tellerrad 34 wird die Antriebskraft eingeleitet. Das Tellerrad 34 ist über eine Evolventen-Vielkeii-Verzahnung 35 (ähnlich der von Fig.2) auf der Hohlwelle 25 axial verschiebbar befestigt Bei der Einleitung eines Drehmomentes über das Tellerrad 34 erfolgt aufgrund der Evolventen-Vielkeil-verzahnung JS eine axiale Verschiebung des Tellerrades 34 und damit des Innenringes 32 des Lagers 26, wobei die beiden Lager 26 und 27 axial eh/gestellt werden. Durch mehrere am Umfang angeordnete, axial wirkende Schraubenfedern 36, die im an der Hohlwelle angeschraubten Schlußring 37 angeordnet sind und gegen das Tellerrad 34 wirken, wird auch im Stillstand bzw. im leistungsfreien Leerlauf eine Anstellung der
Lager erzeugt. Außerdem kann bei der hier beschriebenen Anordnung das Schrägkugellager entlastet werden, wenn am Planetenradträger 28 eine äußere Axialkraft (nach oben) wirkt.
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen stellen nur Ausfuhrungsbeispiele des Erfindungsgedankens dar. Es sind selbstverständlich Änderungen möglich. So können anstelle der Schrägkugellager oder der Kegelrollenlager auch Rillenkugellager zur Anwendung kommen. Auch ist es möglich, die Anordnung der Lager so zu treffen, daß eine X-Anordnung entsteht. In diesem Falle werden dann die Innenringe axial auseinandergepreßt.
Wie bereits in der Beschreibung der Erfindungsmerkmale aufgeführt, kann anstelle der Kugelspindel bzw. der Evolventenverzahnung auch ein einen Axialschub erzeugendes Wälzlager mit gegenüber der Wellenachse geneigten Taschen zur Anwendung gelangen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung sum sejbstt&tigen Anstellen von paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer Lagerung für eine Ober ein Leistungsübertragungselement angetriebene Welle, wobei einer der Lagerringe eines der Lager gegenüber dem entsprechenden Lagerring des anderen Lagers axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsübertra- to gungselement (10, 21, 34) über eine aufgrund des Reaktionsmomentes eine Axialverschiebung des Leistungsübertragungselementes erzeugende Einrichtung (11,22,35) axial verschiebbar auf der Welle (1,25) angeordnet ist und daß das Leistungsübertra- ts gungselement in Wirkverbindung mit dem axial verschiebbaren Lagerring (7,20,32) steht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Axialverschiebung erzeugende Einrichtung eine schrägverzahnte Evolventen-Vielkeil-Verzahnung (22,35) ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Axialverschiebung erzeugende Einrichtung eine Kugelspindel (11) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Axialverschiebung erzeugende Einrichtung ein einen Axialschub erzeugendes Wälzlager mit gegenüber der Wellenachse geneigten Taschen für die Wälzkörper ist
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsübertragungselement (10, 21) und der axial verschiebbare Lagerring {'/', 20) mittelbar oder unmittelbar nebeneinander auf der Welle("<) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach pinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß d s Leistungsübertragungselement (34) einen axial verlaufenden nabenartigen Ansatz aufweist, auf dem der axial verschiebbare Lagerring (32) angeordnet ist
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Leistungsübertragungselement (10,21,34) axial im Sinne einer Lagernachstellung wirkende Federn (16,24,36) oder dgl. angeordnet sind.
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