DE2926541B2

DE2926541B2 - Vorrichtung zur Kompensation des jeweiligen radialen Spiels eines Wälzlagers in einer Lagerbohrung

Info

Publication number: DE2926541B2
Application number: DE2926541A
Authority: DE
Inventors: Rolf 8700 Würzburg Rohloff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-30
Filing date: 1979-06-30
Publication date: 1981-04-30
Also published as: US4486055A; DE2926541A1; DE2926541C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kompensation des jeweiligen radialen Spiels eines Wälzlagers in einer Lagerbohrung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 8 51 865 bekannt

Bei der bekannten Vorrichtung wird ein ringförmiges, in radialer Richtung verformbares Zwischenorgan in den Zwischenraum zwischen den Teilen einer Friktionsverbindung eingeführt, wobei die radiale Abmessung des Zwischenorgans dem radialen Spielraum so angepaßt ist, daß bei der Verbindung eine plastische Verformung des Zwischenorgans entsteht. Nach einer besonderen Ausgestaltung besteht die Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels der Friktionsverbindung aus einer im wesentlichen kreisförmigen Platte, die am Umfang eingeschnitten ist, um Zipfel zu bilden, die im rechten Winkel zum ebenen Mittelteil der Platte aufgebogen sind; diese in einem Kreis dann angeordneten Zipfel sind in sich gekrümmt wobei ihre konkaven Seiten nach außen gerichtet sind. Bei der Montage werden die in sich gekrümmten Zipfel in den das radiale Spiel bildenden Raum eingepreßt wobei die Ausbauchung, die Wandstärke und die Breite sowie der Abstand der Zipfel untereinander mit Rücksicht auf die Größe des Zwischenraums so gewählt ist daß der gewünschte radiale Druck auf das Lager erhalten wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine demgegenüber hinsichtlich Fertigung und Montage wesentlich vereinfachte Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 möglich. Die Gegenstände der Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Es ist zwar durch das DE-GM 19 47 760 bekannt bei Kreuzgelenken zur Axialsicherung von Nadellagerbüchsen mit außen im Durchmesser kegelförmig verjüngten Deckelseiten geschlitzte Ringe mit dementsprechendem Innenkonus axial vor den Nadellagern in den Augen der Gelenkgabeln mit gegen deren Wandung nach außen gerichteter radialer Vorspannung formschlüssig festzulegen, jedoch dient dabei die Keilwirkung zwischen der kegelförmig verjüngten Deckelseiie und dem Innenkonus des geschützen Ringes ausschließlich der Verstärkung der Radialspannung des Ringes in den Gelenkgabelaugen durch die zuvor axial in richtiger Zentrierungslage in die Gelenkgabelaugen eingefügten Nadellagerbüchsen; eine Kompensation eines radialen Spiels zwischen Nadellager und Gelenkgabelauge ist nicht vorgesehen und aufgrund der Konstruktion und Festlegung von geschlitztem Ring und Nadellagerbüchse auch nicht möglich.

Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Maßnahme zur Kompensation eines radialen Spiels kann auch nicht der weiterhin bekannten DE-PS 8 44 233 entnommen werden, die ein mit einem gezielt beabsichtigten radialen Spiel ausgestattetes, axial festeingespanntes Spindellager beschreibt, bei dem zur progressiven Zunahme des Reibungswiderstandes gegen die Lagerbewegung bei der radialen Verschiebung des Lagers die Lagerhülse von einem doppelkegelförmigen Federring umschlossen wird, gegen dessen Kegelflächen entsprechend geformte Federringe axial andrückbar sind. Durch die Keilwirkung der Kegelflächen wird dabei die axiale Andruckkraft der Federringe in eine der radialen Lagerbewegung bei größeren Ausschlägen allmählich entgegenwirkende radiale Kraft umgesetzt; eine axiale Kraftausübung auf das Lager durch die axial vorgespannten Federringe erfolgt dabei nicht.

Die erfindungsgemäß als Scheibe mit angeformtem keilförmigen Außenrand ausgebildete Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels läßt sich einerseits sehr einfach, insbesondere als einteiliges, keine weitere Nachbearbeitung erforderndes Spritzteil herstellen und andererseits durch einfaches Zwischenlegen bei der Montage des Wälzlagers montieren, wobei dann unter Mitausnutzung der an sich vorhandenen axialen Anstellkraft die Keilspitze dem jeweils gegebenen radialen Spiel entsprechend tief axial in den Spielraum gedrückt wird. Die Scheibe mit dem angeformten keilförmigen Rand paßt sich dabei unter Einwirkung der axialen Anstellkraft die sich an der Keilschräge in eine axiale und eine radiale Kraftkomponente aufteilt, dem

gegebenenfalls veränderlichen radialen Spiel zwischen Wälzlageraußenring und Lagerbohrung an. Durch die axiale Anstellkraft und die Ausbildung der erfindungsgemäßen Scheibe werden somit nicht nur durch Bearbeitungstoleranzen gegebene Passungsspiele aufgehoben, sondern wird auch ein passungsspielfreier Lagersitz während des Betriebes gewährleistet wenn sich die Größe des Lagerspiels z. B. durch Erwärmung bei unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Lagerbohrung einerseits und Lager andererseits betriebsmäßig verändert Die axiale Anstellkraft kann in an sich bekannter Weise durch eine entsprechende axiale Anstellfeder oder auch durch eine insbesondere bei Verschiebeankermotoren bekannte elektromagnetische in Axialrichtung auf den Läufer wirkende Kraft hervorgerufen werden.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Keil mit einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten radial äußeren, parallel zur Lagerbohrung verlaufenden und einer zweiten radial inneren, konisch und in schrägem Anstellwinkel zur äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers verlaufenden Keilfläche versehen ist; dadurch ergibt sich einerseits eine gute geführte Anlage der Keilscheibe in der Lagerbohrung und andererseits eine sicher gewährleistete Wirksamkeit der Keilschräge zur Vermeidung eines unerwünschten radialen Spiels.

Wird darüber hinaus die Scheibe symmetrise h mit am Umfang jeder ihrer beiden Stirnseiten in der einen und jo anderen Achsrichtung anijeformtem ersten und zweiten Rand jeweils in Form eines Keiles ausgebildet, so wird bei der Montage gleichzeitig auf einfache Weise die eine Axialkraft bewirkende und zur Anstellung des Lagers vorgesehene Druckfeder zentriert und die Beachtung js einer bestimmten Einschuibseite der Scheibe überflüssig.

In vorteilhafter Weise kann die zur Kompensation des radialen Spiels ausgebildete Scheibe gleichzeitig als Staubscheibe für das Wälzlager ausgebildet sein; in diesem Fall wird die Bohrung der Scheibe zweckmäßigerweise bis nahe an den Wellendurchmesser gelegt, um offene Wälzlagerteile weitgehend gegen Eindringen von Fremdkörpern zu schützen. Natürlich ist dabei die Scheibe so ausgebildet, daß sie am umlaufenden Innenring des Wälzlagers nicht schleifen kann.

Damit sich die Scheibe mit ihrem angeformten keilförmigen Rand je nach Maß des auszugleichenden radialen Spiels den unterschiedlichen erforderlichen radialen Maßen des jeweiligen Anlagepunktes der schrägen Keilfläche an der äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers anzupassen vermag, ist eine gewisse federnde Nachgiebigkeit des Materials, insbesondere bei geschlossenem umlaufenden Rand, zweckmäßig; jedoch ist zur gezielteren Veränderung bzw. Festlegung der Federrate der Scheibe mit angeformten keilförmigen Rand und zur optimalen Abstimmung zwischen dem Material der Scheibe und der andrückenden Axialkraft nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Scheibe mit einem axial umlaufenden, durch schlitzförmige Ausnehmungen unterbrochenen Rand versehen ist

Die Erfindung sowie ihre vorteilhaften Ausgestaltungen werden im folgenden anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Darin zeigt

F i g. 1 in einem Teillängsschnitt eine unsymmetrische Scheibe.

Fig.2 in einem Teillängsschnitt eine symmetrische Scheibe,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit am Umfang durch schlitzförmige Ausnehmungen unterbrochenem Rand,

F i g. 4 ein Schnittbild der Scheibe aus F i g. 3 gemäß Schnittverlauf IV-IV.

Gemäß Fig. 1, 2 ist eine Motorwelle 6 über ein Wälzlager 3 mit Innenring 32 und Außenring 31 in einer Lagerbohrung 41 eines Lagerschildes 4 drehbar gelagert Zur Vermeidung einer Geräuschbildung durch ein Lagerluft-Spiel zwischen dem Innenring 32 und den Kugeln 33 bzw. den Kugeln 33 und dem Außenring 31 ist an sich die Maßnahme eines sogenannten »Vorspannens« oder »Anstellens« des Lagers bekannt, bei der eine axiale Verschiebung zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring durch eine Axialkraft vorgesehen ist. Zum Anstellen des Wälzlagers und damit zur Vermeidung einer Geräuschbildung aufgrund der Lagerluft zwischen Außenring und Innenring ist im vorliegenden Fall eine Feder 1 vorgesehen, die als Schraubenfeder sich mit ihrem linken Ende an einer Schulter 42 des Lagerschildes 4 in der Lagerbohrung 41 abstützt.

Als weiterer Grund einer Geräuschbildung wurde ein Radialspiel zwischen der äußeren Umfangsfläche, d. h. dem Außenring 31 des Wälzlagers 3 und der Lagerbohrung 41 des Lagerschildes 4 herausgefunden. Dieses Lagerspiel 5 soll in Fig. 1, 2 den radialen Abstand a aufweisen.

Erfindungsgemäß ist nun zur Vermeidung dieses Radialspiels zwischen dem rechten Ende der Axialdruckfeder 1 und dem Außenring 31 des mit seinem Innenring 32 au! der Motorwelle 6 zumindest kraftschlüssig fixierten Wälzlagers 3 eine Scheibe 2 mit einem axial angeformten Rand in Form eines zum Außenring 31 des Wälzlagers 3 gerichteten Keils 21 vorgesehen und der Keil 21 durch die axiale Vorspannkraft der Axialdruckfeder 1 in den Spielraum 5 zwischen dem Wälzlager 3 und der Lagerbohrung 41 im Sinne eines Ausgleichs des jeweiligen radialen Spiels 2 gedrückt. Die Scheibe 2 ist zweckmäßigerweise gleichzeitig als Staubscheibe für das Wälzlager 3 ausgebildet, derart, daß die Innenbohrung der Scheibe 2 bis nahe an den äußeren Durchmesser der Motorwelle 6 reicht und im Bereich des Innenringes 32 in Abstand zu diesem gehalten ist, so daß ein Schleifen am umlaufenden Innenring 32 vermieden ist.

F i g. 1 zeigt eine Scheibe mit nur an der einen rechten Stirnseite in Form eines Keiles angeformtem Rand und F i g. 2 eine symmetrische Ausführung der Scheibe 2 mit an beiden Stirnseiten gleichartig angeformtem Rand in Form eines Keiles.

Bei der Ausführung nach F i g. 2 wird damit sowohl eine Zentrierung der Axialandruckfeder 1 an der linken Stirnseite der Scheibe 2 als auch eine Verhinderung des radialen Spiels durch den Keil an der rechten Stirnseite der Scheibe 2 erreicht; außerdem ergibt sich bei einer symmetrischen Scheibenausführung nach Fig.2 der Vorteil, daß bei der Montage die Beachtung einer besonderen Aufsteckseite überflüssig wird.

In vorteilhafter Weise ist der Keil des einen Randes (F i g. 1) bzw. beider Ränder (F i g. 2) jeweils mit einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten radial äußeren, parallel zur Lagerbohrung 41 verlaufenden Keilfläche 211 und einer zweiten radial inneren, konisch unci in schrägem Anstellwinkel zur äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers 3 verlaufenden Keilfläche 212 versehen.

Wie insbesondere aus F i g. 3, 4 ersichtlich, sind die beiden stirnseitig in Form eines Keiles ausgebildeten umlaufenden Ränder durch am Umfang verteilte, dünne schlitzförmige Ausnehmungen 23-27 unterbrochen. Durch Anzahl und Ausführung dieser Unterbrechungen kann die Federrate der Keilscheibe gezielt verändert werden, was eine optimale Abstimmung zwischen dem Material der Keilscheibe und der axialen Federkraft der Axialdruckfeder 1 ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kompensation des jeweiligen radialen Spiels eines Wälzlagers in einer Lagerbohrung mit Hilfe einer dem Wälzlager stirnseitig vorgelagerten Scheibe mit an ihrem Umfang axial angeformtem, in den radialen Spielraum ragenden, im Sinne einer bestimmten radialen Verspannung ausgebildeten Vorsprung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch eine Feder (1) axial vorgespannten Wälzlager (3) eine Scheibe (2) mit einem axial angeformten Rand in Form eines zur äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers gerichteten Keils (21) vorgesehen und der Keil durch die axiale Vorspannkraft der Feder in den Spielraum (5) zwischen Wälzlager und Lagerbohrung gedrückt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (21) mii einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten (211) radial äußeren, parallel zur Lagerbohrung (41) verlaufenden und einer zweiten (212) radial inneren, konisch und in schrägem Anstellwinkel zur äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers (3) verlaufenden Keilfläche versehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) symmetrisch mit am Umfang jeder ihrer beiden Stirnseiten in der einen und anderen Achsrichtung angeformtem ersten and zweiten Rand (21; 22) jeweils in Form eines Keils ausgebildet ist (F i g. 2).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Scheibe (2) mit angeformtem Keil als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgebildet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) gleichzeitig als Staubscheibe für das Wälzlager (3) ausgebildet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) mit einem axial umlaufenden, durch schlitzförmige Ausnehmungen (23—27) unterbrochenen Rand versehen ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) federnd nachgiebig ausgebildet ist.