DE2939596C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kompensation des jeweiligen radialen Spiels eines Wälzlagers in einer Lagerbohrung der im Oberbegriff des Hauptan­ spruchs angegebenen und in dem Patent 29 26 541 bereits vorgeschlagenen Art.

Bei der bereits vorgeschlagenen Vorrichtung ist zunächst in bekannter Weise zum Anstellen des Wälzlagers und zur Vermeidung einer Geräuschbildung aufgrund der Lagerluft zwischen Außen­ ring und Innenring des Lagers eine Feder vorgesehen, die als Schraubenfeder sich mit ihren einen Ende an einer Schulter des Lagerschildes in der Lagerbohrung und mit ihren anderen Ende stirnseitig am Außenring des Wälz­ lagers abstützt; bei einem derartigen Vorspannen oder Anstellen des Lagers kann durch die axiale Verschiebung zwischen dem Lageraußenring und dem auf der Welle fest­ gehaltenen Lagerinnenring unter dem Axialdruck der Schraubenfeder das Lagerspiel zwischen Innenring und Außenring und das dadurch ansonsten bedingte Geräusch merklich gesenkt werden.

Um dieses Lagerspiel weiter zu mindern und zusätzlich auch ein Radialspiel zwischen der äußeren Umfangsfläche, d. h. dem Außenring des Wälzlagers und der Lagerboh­ rung des Lagerschildes zu vermeiden, ist zwischen dem der Lagerschulter abgewandten Ende der Schraubenfeder und dem Außenring des Wälzlagers gemäß der vorgeschlagenen Lösung eine Scheibe mit einem axial angeformten Rand in Form eines zum Außenring hin gerichteten Keils zwischengelegt und der Keil durch die axiale Vorspann­ kraft der Schraubenfeder in den Spielraum zwischen dem Wälzlager und der Lagerbohrung im Sinne eines zusätzlichen Ausgleichs des jeweiligen radialen Spiels gedrückt. Die Scheibe mit dem angeformten keilförmigen Rand kann 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 Wälzlageraußen­ ring und Wälzlagerbohrung anpassen.

Durch die axiale Anstellkraft des Federelementes und die vorgeschlagene Ausbildung der Scheibe mit dem ange­ formten keilförmigen Rand werden nicht nur durch Be­ arbeitungstoleranzen gegebene Passungsspiele aufge­ hoben und durch die Anstellmöglichkeit des Außenrings am keilförmigen Rand der Außenring auf eine dem Innen­ ring angepaßte Abrollbahn gedrückt, sondern auch ein passungsspielfreier Lagersitz während des Betriebes gewährleistet, wenn sich die Größe des Lagerspiels, z. B. durch Erwärmung bei unterschiedlichem Ausdeh­ nungskoeffizient von Lagerbohrung einerseits und Lager andererseits, betriebsmäßig verändert.

Eine hinsichtlich Fertigung und Montage besonders vor­ teilhafte weitere Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels eines Wälzlagers ist gemäß vorliegendem Zusatzpatent dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zusammen mit der Scheibe und dem daran axial angeformten Rand in Form des zur äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers gerichteten Keils als einstückig handhab­ bares Montageteil ausgebildet ist; zweckmäßigerweise ist dazu die Scheibe mit dem axial angeformten Rand und der Feder aus einem einstückigen Kunststoffteil, insbesondere einem einstückigen Form-, Spritz- oder Gußteil gebildet.

In vorteilhafter Weise kann die zur Kompensation des radialen Spiels ausgebildete Scheibe mit einstückig angeformtem Rand und gleichzeitig damit verbundener Feder auch als Staubscheibe für das Wälzlager ausgebildet sein. Bei einem Kugellager ist dabei die Scheibe so ausgebildet, daß sie am umlaufenden Innenring des Kugellagers nicht schleifen kann. Bei einem nicht axial über den Lager­ schild nach außen reichenden Wellenende kann die Scheibe auch in vorteilhafter Weise als eine gleich­ zeitig die gesamte Lagerung des Wellenstumpfes nach außen abdichtende Lagerkappe mitausgebildet sein.

Damit sich die Scheibe mit ihrem angeformten keil­ förmigen Rand nach Maß des auszugleichenden radialen Spiels den unterschiedlichen radialen Maßen des je­ weiligen Anlagepunktes der schrägen Keilfläche an der äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers anzupassen ver­ mag, ist eine gewisse elastische Nachgiebigkeit des Materials, insbesondere bei in sich geschlossenem umlaufenden keilförmigen Rand, zweckmäßig; zur ge­ zielteren Veränderung bzw. Festlegung der Federrate der Scheibe mit angeformtem keilförmigen Rand und zur optimalen Abstimmung zwischen dem Material der Scheibe und der axial andrückenden Axialkraft ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Scheibe mit einem axial umlaufenden, durch schlitz­ förmige Ausnehmungen unterbrochenen Rand versehen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 in einem Teilschnitt eine Scheibe mit axial einseitig angeformtem keilförmigen Rand und daran getrennt als Einzelteil anliegender Schraubenfeder,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit am Umfang durch schlitzförmige Ausnehmungen unterbrochenem keil­ förmigen Rand,

Fig. 3 ein Schnittbild der Scheibe nach Fig. 2 gemäß Schnittverlauf III-III,

Fig. 4 in einem Teilschnitt eine Scheibe mit einstückig angeformtem keilförmigen Rand und einstückig ange­ formter Feder in Form eines Faltenbalges,

Fig. 5 in einem Teilschnitt eine Scheibe mit radial innen eingegossener Staubscheibe und radial außen eingegossener Lagerkappe,

Fig. 6 die Ausführung nach Fig. 5 als einstückiges Form-, Spritz- oder Gußteil,

Fig. 7 in einem Teilschnitt eine Scheibe mit einstückig angeformtem keilförmigen Rand und als Feder einstückig angeformter Tellerfeder,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Ausführung nach Fig. 7,

Fig. 9 ein Schnittbild der Scheibe nach Fig. 8 gemäß Schnittverlauf IX-IX,

Fig. 10 eine Scheibe mit einstückig angeformtem keil­ förmigen Rand und als Feder mehrere über den Umfang verteilt angeordnete einstückig an die Scheibe angeformte elastische Stützarme,

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Ausführung nach Fig. 10,

Fig. 12 ein Schnittbild der Ausführung nach Fig. 11 gemäß Schnittverlauf XII-XII.

Gemäß Fig. 1 ist eine Motorwelle 6 über ein Wälzlager 3 mit Innenring 32 und Außenring 31 in einer Lagerbohrung 41 eines Lagerschildes 4 drehbar gelagert. Zur Ver­ meidung einer Geräuschbildung durch ein Lagerspiel zwischen dem Innenring 32 und dem Außenring 31 ist in an sich bekannter Weise zum Vorspannen bzw. Anstellen des Lagers eine Schraubenfeder 22 vorgesehen: die Schrauben­ feder 22 stützt sich mit ihren linken Ende an einer Schulter 42 des Lagerschildes 4 in der Lagerbohrung 41 ab und liegt mit ihrem rechten Ende unter Zwischenlage der Scheibe 2 am Außenring 31 des Kugellagers 3 an. Zur Vermeidung einer Geräuschbildung aufgrund des in Fig. 1 mit "a" bezeichneten Radialspiels zwischen der äußeren Umfangsfläche des Außenrings 31 des Wälzlagers 3 und der Innenumfangsfläche der Lagerbohrung 41 des Lagerschildes 4 ist die von der Schraubenfeder 22 gegen den Außenring 31 des Kugellagers 3 angedrückte Scheibe 2 mit einem axial angeformten Rand in Form eines gegen den Außenring 31 des Wälzlagers 3 gerichteten Keils 21 versehen und der Keil 21 durch die axiale Vorspannkraft der Schraubenfeder 22 in den Spielraum 5 mit dem Radial­ spiel "a" zwischen dem Wälzlager 3 und der Lagerbohrung 41 im Sinne eines Ausgleichs des jeweiligen Radial­ spiels "a" gedrückt. Dabei wird auch gleichzeitig der Außenring des Kugellagers durch die Anstellung am Keilring auf eine dem festgehaltenen Innenring ange­ paßte Abrollbahn gedrückt, so daß ein Teil der Fertigungstoleranzen, mit denen das Kugellager selbst behaftet ist, wirkungslos wird.

Die Scheibe 2 ist zweckmäßigerweise gleichzeitig als Staubscheibe des Wälzlagers 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 ver­ mieden ist. Bei einem nicht axial über den Lagerschild nach außen reichenden Wellenende kann die Scheibe auch in vorteilhafter Weise als eine gleichzeitig die gesamte Lagerung des Wellenstumpfes nach außen ab­ dichtende Lagerkappe mitausgebildet sein.

In vorteilhafter Weise ist der an die Scheibe 2 ange­ formte Rand in Form eines Keiles 21 jeweils mit einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten radial äußeren parallel zur Lagerbohrung 41 verlaufenden Keil­ fläche 211 und einer zweiten radial inneren, konisch und in schrägem Anstellwinkel zur äußeren Umfangs­ fläche des Außenringes 31 des Wälzlagers 3 verlaufenden Keilfläche 212 versehen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der stirn­ seitig in Form eines Keiles 21 angeformte umlaufende Rand durch am Umfang verteilte dünne schlitzförmige Ausnehmungen 29 unterbrochen; durch Anzahl und Aus­ führung dieser Ausnehmungen 29 kann die Federrate der Scheibe 2 mit ihrem angeformten Rand in Form eines Keils 21 gezielt verändert werden.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels (Spielraum "a") eines Wälzlagers 3 in einer Lagerbohrung 41, bei der die Scheibe 2 mit dem daran axial angeformten Rand in Form eines Keils 21 einstückig mit einem als Feder vorgesehenen Faltenbalg 23 ausgebildet ist. Dieses in besonders ein­ facher Weise einstückig fertigbare und handhabbare Montageteil besteht zweckmäßigerweise aus einem ein­ stückigen Kunststoffteil, insbesondere einem ein­ stückigen Form-, Spritz- oder Gußteil; neben der be­ sonders einfachen Fertigung trägt ein derartiges Kunst­ stoffteil im Vergleich zu einem z. B. als Biegestanzteil herstellbaren Metallteil aufgrund seiner erhöhten Dämpfungseigenschaften zusätzlich zur Geräuschminderung bei.

Fig. 5 zeigt eine Lagerhaltung, bei der das Kugel­ lager 3 an seinem linken Ende mit dem Außenring 31 nicht an einer Schulter 42 des Lagerschildes 4 anliegt, sondern durch eine Lagerkappe 8 fixiert wird, die über Schrauben 7 am Lagerschild 4 festschraubbar ist. Sowohl die Lagerkappe 8 als auch eine das Kugellager 3 ab­ deckende Staubscheibe 9 sind als zunächst getrennte Einzelbauteile in die ringförmige Scheibe 2 mit dem in Form eines Keils 21 angeformten Rand derart eingegossen, daß Lagerkappe 8, Staubscheibe 9, Scheibe 2 und Rand mit angeformtem Keil 21 ein einstückig handhabbares Montage­ teil bilden. Als Feder ist die Lagerkappe 8 selbst elastisch ausgebildet. Eine derartige elastische Ausbildung der entgegen dem elastischen Andruck ange­ schraubten Lagerkappe 8 kann insbesondere in hier nicht näher dargestellter Weise durch konzentrisch zur Motorwelle 6 verlaufende Schlitze in der Nähe des Außen­ laufrings 31 des Wälzlagers 3 erfolgen. Eine derartige Lagerhaltung ist z. B. in der DE-AS 15 75 609 be­ schrieben.

Während in der Ausführung nach Fig. 5 Lagerkappe 8 einerseits und Scheibe 2 andererseits beispielsweise aus unterschiedlichem Werkstoff, insbesondere die Lager­ kappe 8 aus Metall und die Scheibe 2 aus Kunststoff be­ stehen können, sind in der Ausführung nach Fig. 6 Lager­ kappe 8, Staubscheibe 9 und Scheibe 2 und der Rand in Form eines zum Außenlaufring 31 des Wälzlagers 3 ge­ richteten Keils 21 als einstückiges, aus einem einheit­ lichen Material bestehendes Form-, Spritz- oder Gußteil ausgebildet.

In den Fig. 7 bis 9 ist ein Ausführungsbeispiel dar­ gestellt, bei dem die Feder aus einer einstückig mit der Scheibe 2 verbundenen bzw. an die Scheibe 2 an­ geformten Tellerfeder 24 besteht. Die ringförmige Schei­ be 2 geht dabei axial in den Rand in Form eines Keils 21 und radial innen in die Tellerfeder 24 über. Die Teller­ feder 24 wird durch vier gleichmäßig am Umfang ver­ teilte, nach radial außen zur Scheibe 2 hin geschlossene und nach innen zur Wellenöffnung hin geöffnete Schlitze 241-244 und zwischen diesen Schlitzen schräg zur Schul­ ter 42 verlaufende und am radial inneren Teil der Schul­ ter 42 anliegende Scheibenteile gebildet.

In den Fig. 10 bis 12 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zur Kompensation des radia­ len Spiels eines Wälzlagers in einer Lagerbohrung dar­ gestellt, bei der die Feder aus mehreren, über den Umfang verteilten und einstückig mit der Scheibe 2 verbundenen bzw. an die Scheibe 2 angeformten elasti­ schen Stützarmen 25-28 besteht. Wie insbesondere aus den Schnittbildern nach Fig. 10 und Fig. 12 ersichtlich, sind die Stützarme 25-28 einerseits und die Scheibe 2 mit dem in Form eines Keils 21 angeformten Rand in V-Form zueinander angeordnet, derart daß die elastischen Stützarme 25-28 mit ihrem radial äußeren Ende an der Schulter 42 des Lagerschildes 4 anliegen und auch die Scheibe 2 schräg zur Schulter 42 verläuft, so daß die Scheibe 2 zusammen mit den derart angeformten Stütz­ armen 25-28 ein axial federndes Andruckelement für den Keil bilden. Die Scheibe 2 weist in vorteilhafter Weise im Bereich der Stützarme 25-28 Durchbrechun­ gen 251, 261, 271, 281 auf, derart daß das aus der Scheibe 2, den Stützarmen 25-28 und dem an die Scheibe 2 in Form eines Keils 21 angeformten Rand be­ stehende Bauteil als einstückiges Spritzgußteil mit nur in axialer Richtung ziehbaren Formstempeln herstellbar ist.

Claims (12)

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, wobei in Anwendung auf ein durch eine Feder axial vorgespanntes Wälzlager eine Scheibe mit einem axial angeformten Rand in Form eines zur äußeren Umfangsfläche des Wälzlagers gerichteten Keils vorgesehen und der Keil durch die axiale Vorspann­ kraft der Feder in den Spielraum zwischen Wälzlager und Lagerbohrung gedrückt ist, nach Patent 29 26 541, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zusammen mit der Scheibe (2) und dem daran axial angeformten Rand in Form des zur äußeren Umfangs­ fläche des Wälzlagers (3) gerichteten Keils (21) als einstückig handhabbares Montageteil ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Scheibe (2) mit dem axial angeformten Rand und der Feder aus einem einstückigen Kunststoffteil, insbesondere einem ein­ stückigen Form-, Spritz- oder Gußteil besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) gleichzeitig als Staubscheibe für das Wälzlager (3) ausgebildet ist (Fig. 5, 6).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schei­ be (2) mit einem axial umlaufenden, durch schlitzförmige Ausnehmungen (29) unterbrochenen Rand versehen ist (Fig. 2).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbe­ sondere nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe (2) selbst elastisch ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus einem einstückig mit der Scheibe (2) verbundenen bzw. an die Scheibe (2) angeformten Falten­ balg (23) besteht (Fig. 4).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus einer einstückig mit der Scheibe (2) verbundenen bzw. an die Scheibe (2) angeformten Well­ scheibe besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus einer einstückigen mit der Scheibe (2) verbundenen bzw. an die Scheibe (2) angeformten Teller­ feder besteht (Fig. 7).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus mehreren, über den Umfang verteilten einstückig mit der Scheibe (2) verbundenen bzw. an die Scheibe (2) angeformten elastischen Stützarmen (25 bis 28) besteht (Fig. 10-12).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stützarme in Form von axial gegen ihre Eigenspannung zusammendrückbaren Wendeln ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) im Bereich der Stützarme (25-28) mit Durchbrechungen (251-281) im Sinne eines nur in axialer Richtung entformbaren einstückigen Spritz- oder Gußteils versehen ist (Fig. 12).

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer die Lagerbohrung abschließenden Lagerkappe, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in Form des Keils angeformte Rand einstückig handhabbar mit der Lagerkappe verbunden bzw. an die Lagerkappe angeformt und die Lagerkappe selbst oder ein die Lagerkappe und den Rand verbindendes Zwischen­ teil als Feder ausgebildet ist.