DE3101596A1

DE3101596A1 - Lagerung fuer eine in einem gehaeuse gehaltene welle

Info

Publication number: DE3101596A1
Application number: DE19813101596
Authority: DE
Inventors: Lothar Ing Grad Schard
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1981-01-20
Filing date: 1981-01-20
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE3101596C2; JPS57140912A

Description

Lagerung für eine in einem Gehäuse gehaltene Welle
Bei einer bekannten Lagerung für eine in zwei Kugellagern in einem Gehäuse gehaltene Welle mit einem Festlager und mit einem Lageraußenring, der in einem seine Axialverschiebung zulassenden Gehäusesitz gehalten ist und der unter einer der Lagerung axiale Spielfreiheit gebenden Vorspannung steht, wird diese Vorspannung durch eine in das Gehäuse gesetzte, den Außenring in Achsrichtung drängende Feder erzeugt (DE-OS 28 22 108). Für die Gewährleistung der erstrebten spielfreien Einstellung der Lagerung durch die mit geringer Vorspannkraft erfolgende Beaufschlagung des Außenringes durch Tellerfedern muß der Außenring mit einem dieser geringen Vorspannkraft angepaßten, also relativ leichtgängigen Sitz im Gehäuse gehalten sein. Bei dieser Sitzart ist die Gefahr einer im Sitzbereich erfolgenden Passungsrostbildung mit deren für das Lager und dessen Lauf nachteiligen Folgen besonders gegeben. Außerdem besteht bei außergewöhnlichen, die Vorspannkraft übesteigenden Lagerbelastungen die Gefahr einer Lageveränderung des Außenringes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beheben, gleichwohl aber bei einfach bleibender Lagermontage sicherzustellen, daß die Lagerung bei geringer Vorspannung spielfrei eingestellt ist.
Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerung haben zwar der Außenring und der Gehäusesitz eine Passung zueinander, die die zur gewünschten orsoannung und Spielfreiheit führende Schiebebewegung des Rin--a im Gehäusesitz zuläßt, jedoch wird der Aul3cnring schiler,lich - in die@@ Stellung unbewegbar festgelegt und dadurch die Möglichkeit ether Lage veränderung und Passungsrostbildung verhindert. Das Lager tann dann, unter Cer ihm gegebenen Worspannung stehend, hochcräzisen Laufforder@@ gen gerecht werden.
Die unbewegbare Festlegung kann in mannigfacher Art und Weise vorgenommen werden. z.a. ist es möglich, den Außenring und des Lagergehäuse durch Laser-Schweißen oder durch thermisches Schrumpfen unmittelbar fest miteinander zu verbinden.
Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 bis 5 sind für die in den Ansprüchen 6 und 7 genannten Arten der unbewegbaren Festlegung des Außenringes im Gehäusesitz besonders vorteilhaft. Durch die Weiterbildung wird z.8. für das gemäß Anspruch 7 erfolgende Verkleben des Außenringes im Gehäusesitz eine besonders große Berührungsfläche zwischen den Teilen geschaffen. Der einseitig verlängerte Bereich des Außenringes ist auch dafür geeignet, in ihm die unbewegbare Verbindung zum Lagergehäuse herzustellen, ohne daß sich dabei nachteilige Auswirkungen auf den die Kugellaufrille enthaltenden Bereich des AuSenringes ergeben. Z.B. wirkt sich eine bei Punktschweißung oder Hartverlötung im Werlängerungsbereich auftretende Erwärmung dann nicht mehr im Laufrillenbereich schädigend aus.
Die Vorteile der in anderen Ansprüchen genannten Weiterbildungen werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung noch besonders erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 in Seitenansicht im Schnitt ein erstes Beispiel einer Lagerung; Fig. 2 in gleicher Darstellart wie in Fig. 1 eine Lagerung mit einem anders gestalteten Lageraußenring; Fig. 3 ein drittes Beispiel einer Lagerung.
Die Figuren zeigen eine Lagerung für eine in zwei Kugellagern 1 bzw. 2 in einem Gehäuse 3 bzw. 3' gelagerte Welle 4. Die Innenlaufrillen beider Kugellager 1 und 2 sind unmittelbar in die Welle 4 eingebracht, und die Außenlaufrille für das Kugellager 1 befindet sich unmittelbar in der Innenwand des Gehäuses 3, 3'. Für einen die Außenlaufrille des Kugellagers 2 enthaltenden Außenring 5 bzw. 5' ist im Gehäuse 3, 3' ein nach dessen einer Stirnseite hin offener Sitz 6 ausgebildet, in dem der Außenring 5 bzw. 5' anfänglich axial verschieblich gehalten ist. Im Gehäuse 3, 3' ist, wie in den Fign. 1 und 2 dargestellt, außerdem eine Abstützfläche 7 für eine aus zwei Tellerfedern bestehende Feder 8 ausgebildet, die andererseits am Außenring 5 bzw. 5' anliegt. An seinen beiden Stirnseiten ist das Gehäuse 3, 3' durch von der Welle 4 durchgriffene Dichtungen 9 bzw. 10 verschlossen.
Im in den Fign. 1 und 2 dargestellten montierten Zustand der Lagerung bildet das Kugellager 1 ein Festlager, und die den Außenring 5 von diesem Festlager 1 wegdrängende Feder 8 stellt die Lagerung unter eine der Federkraft entsprechende, die axiale Spielfreiheit bewirkende Vorspannung. Die Federkraft und damit die Uorspannung ist unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen der Bauteile so gewählt, daß die Lagerung ohne unnötig hohe Reibmomente ihre Laufforderung für ausreichend lange Betriebsdauer optimal erfüllen kann. Damit sich dic gewählte Federkraft voll für die dann in ihrem Gräßenordnungswert bestimmbare axiale Worspannungseinstellung der Lagerung auswirken kann und nicht um einen unbekannte, für die verwindung der reinen Verschiebebewegung des Außenringes in seinem Gehäusesitz etwa erforderlichen Anteil reduziert wird, ist der Außenring 5 bzw. 5' in entsprechend leichtverschieblicher Sitzart im Sitz 6 des Gehäuses 3, 3' gehalten.
In dieser Vorspannungsstellung der Teile zueinander wird als abschließende Montagemaßnahme der Außenring 5 bzw. 5' im Sitz 5 des 2-häuses 3, 3' unbewegbar festgelegt. Das kann durch die anfangs scnon erwnten Maßnahmen (Laser-SchweMZung; thermisches Schrumpfen) erfolgen.
Fir fas ebenfalls schon genannt2 Verkleben des Außenringes 5 bzw. 5' im Sitz 5 sind in das Sehäuse 3 über dessen Außenumfang verteilt L" gen eingebracht, In di iein ein relativ dünnflüssi.q @leber gefüllt wird, der durch Kapillarwirkung in den zwischen dem Außenring 5 bzw. 5' und dem Sitz 6 bestehenden Spalt eindringt und die Teile 5, 5' und 3, 3' dann in ihrer zueinander bestehenden Lage fest miteinander verbindet, wodurch die bestehende Vorspannung fixiert bleibt. In dem vom Kleber ausgefüllten Spalt ist eine Passungsrostbildung verhindert.
Die Verklebung kann auch in anderer Art und Weise erfolgen,und den einander zugekehrten Flächen der Teile 3, 3' und 5, 5' können noch besondere, das Eindringen und Verteilen des Klebers in den bzw. im Spalt fördernde Gestaltungen gegeben werden, z.S. Aufrauhungen, Rillen, Nuten oder dergleichen.
Im Beispiel nach der Fig. 2 ist der Außenring 5' mit einer einseitig zu seiner Laufrille für die Kugeln liegenden Verlängerung 12 versehen und mit dieser zur nahegelegenen Stirnseite des entsprechend verlängert ausgebildeten Gehäuses 3' weisend angeordnet. Es besteht dann ein wesentlich gröberer Berührungsbereich zwischen dem Außenring 5' und dem Gehäuse 3', der sich vorteilhaft für eine Klebeverbindung zwischen beiden Teilen auswirkt. In diesem Falle kann, wie dargestellt, das Gehäuse 3' auch im Bereich der Verlängerung 12 mit Öffnungen 11 für das Einbringen des Klebers versehen sein.
In diesem Verlängerungsbereich können beide Teile aber auch gut zugänglich in anderer Art und Weise unbewegbar festgelegt werden. Bei im Bereich dieser Verlängerung 12 erfolgenden Festlegungen, die eine kurzzeitige Erwärmung der beiden Teile zur Folge haben, z.B. eine Punktverschweißung oder eine Hartverlötung, wirkt sich diese Erwärmung wegen ihres Abstandes vom Laufrillenbereich nicht schädigend auf diesen aus. Es ist dann vorteilhaft, wenn, wie dargestellt, die Verlängerung 12 einen gröberen Innendurchmesser als die lichte Weite des Außenringes 5' hat, in ihrer Wandstärke also weniger dick als der Außenring 5' als solcher ist. Für eine Hartverlötung der beiden Teile ist es güntig, wenn die Verlängerung 12 an ihrer freien Stirnseite zur Wand des Gehäuses 3' hin mit einer Abfasung 13 versehen ist, in die das Lot einfließen kann.
Diese Abfasung 13 ist für eine Verklebung des Außenringes 5' im Gehäuse 3' ebenfalls von Vorteil, weil in den vorhandenen Keilspalt der Kleber eingebracht werden und von ihm aus zwischen die Teile dringen kann. Für eine Verklebung der beiden Teile kann der Außenring 5' aber auch mit seiner Verlängerung 12 in das Innere des Gehäuses ragend angeordnet und die in Fig. 1 dargestellte axiale Länge des Gehäuses beibehalten werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Lagerung wird die ihr axiale Spielfreiheit gebende Vorspannung nicht durch eine eingebaute Feder, sondern durch eine von außerhalb des Gehäuses her ausgeübte Druckbelastung erzeugt, die durch ein Gewicht, durch Federkraft oder durch pneumatische oder hydraulische Kräfte hervorgerufen werden kann.
Zur Endmontage wird in diesem Fall bei vormontierter Lagerung und bei auf seiner Stirnfläche 14 fest abgestütztem Gehäuse 3 auf den in seinem Sitz 6 noch leicht verschieblichen Außenring 5 die durch die Pfeile 15 angedeutete Druckbelastung, die der Lagerung die gewünschte Worspennung gibt, so ausgeübt, daß der Außenring 5 mit hoher Planschlaggenauigkeit in seinem Sitz 5 gehalten ist. In dieser durch die Druckbelastung bestehenden Lage der Teile wird als abschließender Montacevorgang der Außenring 5 in seinem Sitz 6 unbewegbar festgelegt und danach noch die Dichtung 10 in das Gehäuse gesetzt.
In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Druckbelastung nicht unmittelbar auf den Außenring 5, sondern auf einen dem Außenring 5 zugeordneten, in den Sitz 6 einqebrachten Festlegering 16 einwirkt. Dieser Festlegering 16 ist anfänglich leicht verschieblich im Sitz 6 gehalten er nimmt aber schließlich eine unbewegbare Lage im Sitz 6 e.-- und hält dadurch den Außenring 5 in der diesem gegebenen Lage fest. Der Festlegering 16 kann in den schon für den Außenring 5 beschri~3enen Arten im Sitz 6 festgelegt werden, er kann aber auch in cien or der Encmntage und der beschriebenen Drckhelastung erwärmten und sz danrand zur Druckbelastung akühlenoen Endbereich des Gehäuses 3 ei n2-schrumpf; werden.
Die unter einer von außerhalb des Gehäuses 3 her kommenden Druckbelastung erfolgende Vorspannungseinstellung kann auch für die anhand der Fign. 1 und 2 erläuterten Arten der Festlegung der Außenringe 5, 5' vorgenommen werden. In die in diesen beiden Figuren dargestellten Lagerungen ist dann also keine Feder eingebaut, und bei ihnen kann die Druckbelastung unmittelbar auf die Außenring 5 bzw.
5' ausgeübt werden.
Die unbewegbare Festlegung des Außenringes mittels des Festlegeringes 16 kann auch dann vorgenommen werden, wenn der Außenring unter der Vorspannkraft einer in die Lagerung eingebauten Feder steht.
Bei fest in die Lagerung eingebauter, die Vorspannkraft erzeugender Feder kann diese auch so angeordnet werden, daß sie nicht, wie in den Fign. 1 und 2 dargestellt, den Außenring 5 bzu. 5' vom Festlager 1 wegdrängt, sondern auf die andere Stirnseite des Außenringes wirkend angeordnet wird und diesen dann zum Festlager 1 hindrängt. Im Gehäuse ist für die Feder eine Abstützfläche vorzusehen, die sich etwa am Ort der dargestellten Dichtung 10 befindet.
In den Beispielen nach den Fign. 1 und 2 stehen die beiden Kugellager 1 und 2 in O-Anordnung zueinander, während sich beim Beispiel nach Fig. 3 und auch im Falle der im vorstehenden Absatz genannten anderen Anordnungsart der Feder eine X-Anordnung der beiden Kugellager 1 und 2 zueinander ergibt. In allen Beispielen sind die Kugellager als Rillenkugellager dargestellt.
Unter Aufrechterhaltung ihrer 0- bzw. X-Anordnung können den Außen-und/oder Innenrillen aber auch die für Schräg- bzw. Schulterkugellager erforderlichen Formen gegeben werden. Anstelle der dargestellten unmittelbaren Anordnung der Laufrillen in der Welle bzw. im Gehäuse können weitere einzelne oder auch alle Laufrillen in dann entsprechend auf der Belle festliegenden Innenringen bzw. einem im Gehäuse 3 bzw. 3' festliegenden Außenring für das Kugellager 1 eingebracht sein.

Claims

Ansprüche Lagerung für eine in zwei Kugellagern in einem Gehäuse gehalten Welle mit einem Festlager und mit einem Lageraußenring, der in einem seine Axialverschiebung zulassenden Gehäusesitz gehalten und der unter einer der Lagerung axiale Spielfreiheit gebenden Vorspannung steht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der zunächst verschiebbare Außenring (5; 5') nach der Montag in der ihm durch die Vorspannung gegebenen Stellung im Gehäusesi (6) unbewegbar festgelegt ist.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (5) in seiner Vorspannungsstellung durch einen ihm zugeordneten, seinerseits im Gehäusesitz (6) unbewegbaren Festlegerinc (16) gehalten ist (Fig. 3).
3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aueenring (5') einseitig zu seiner Laufrille für die Kugeln axial verlängert und mit dieser Verlängerung (12) zur nahegelegenen Stirn seite des Gehäuses (3') weist.
4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ein seitige Verlängerung (12) des Außenringes (5') einen gröberen Innendurchmesser als die lichte Weite des AuOenrinoes (5') afweist.
5. Lagerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzechnet, einseitige Verlänge.ung (12) des Außenringes (5') -n ihrer Stirnseite zur Wand des Gehäuses (3') hin aogeas (13) isc.
6. Lagerung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unbewegbare Festlegung des Außenringes (5') im Gehäusesitz (6) durch im Bereich seiner Verlängerung (12) hergestellte Verbindung mit dem Gehäuse (3') vorgenommen ist.
7. Lagerung nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (5; 5') bzw. der Festlegering (16) im Gehäusesitz (6) festgeklebt ist.
8. Lagerung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch im Bereich des Sitzes (6) für den Außenring (5; 5') bzw. den Festlegering (16) in das Gehäuse (3; 3') eingebrachte Einfüllöffnungen (11) für einen Kleber.
9. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Vorspannung in an sich bekannter Weise durch eine dem verschiebbaren Außenring (5; 5') zugeordnete, in das Gehäuse (3; 3') gesetzte Feder (8) erzeugt ist.
10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis a, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Vorspannung durch während des Festlegevorganges des verschiebbaren Außenringes (5) auf diesen von außerhalb des Gehäuses (3) her ausgeübte Druckbelastung (15) erzeugt ist.
11. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Innenlaufrillen unmittelbar in die Welle (4) und die eine Außenlaufrille unmittelbar in das Gehäuse (3; 3') eingebracht sind.