DE3340857A1 - Lagerung einer welle in der bohrung eines gehaeuses - Google Patents

Lagerung einer welle in der bohrung eines gehaeuses

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Description

INA Wälzlager Schaeffler KG, Industriestraße 1-3,
8522 Herzogenaurach ANR 1 717 332
PG 2012
Lagerung einer Welle in der Bohrung eines Gehäuses
Die Erfindung betrifft die Lagerung einer Welle in der Bohrung eines Gehäuses mittels zweier im Abstand voneinander in einer Hülse angebrachter Wälzlager, wobei die Hülse in der Bohrung des einen größeren Temperaturausdehnungskoeffizienten als die Lagerungsteile aufweisenden Gehäuses angeordnet ist und mit einem radial nach außen gerichteten Flansch versehen ist, der durch elastisch federnde Mittel derart an eine von der Bohrung durchdrungene Anlagefläche des Gehäuses gepreßt ist, daß zwischen dieser und dem Flansch Reibschluß besteht .
Bei einer durch die DE-OS 30 04 316 bekannten derartigen Lagerung werden nachteilige Auswirkungen der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten von Leichtmetall und Wälzlagerstahl auf die Funktionsfähigkeit und die Haltbarkeit der Lagerung in durchaus zufriedenstellender Weise dadurch vermieden, daß die Hülse mit allseitigem radialen Spiel in der Bohrung des Gehäuses angeordnet ist und die Hülse über ihren Flansch
mittels als elastisch federnde Mittel verwendeter Schraubenbolzen sowohl radial als auch axial gegenüber dem Gehäuse festgelegt ist.
PG 2012 ^S '
Die bekannte Lagerung ist in ihrem Anwendungsbereich jedoch eingeschränkt, da sie nur eine geringe Steifigkeit besitzt. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein großer Stützabstand der Wälzlager realisiert werden soll oder erhebliche Lasten an dem vom Flansch entfernten Ende der Welle angreifen sollen. In derartigen Fällen besteht die Gefahr, daß sich die Hülse verbiegt und demzufolge die räumliche Zuordnung der Welle zu anderen Bauteilen, beispielsweise zur Anlagefläche des Gehäuses, verändert wird.
Außerdem vermag die bekannte Lagerung in Anwendungsfällen, in denen die Betriebstemperatur der Lagerung über einen weiten Bereich, z. B. 1000C und mehr,schwankt, erhöhten Ansprüchen an ihre Präzision nicht zu genügen.
Infolge der Tatsache, daß bei der bekannten Lösung Schrauben als elastisch federnde Mittel verwendet werden, tritt nämlich am Flansch der Hülse eine recht ungleichmäßige Normalkraftverteilung auf, und zwar derart, daß einerseits die Normalkraft in der unmittelbaren Nähe der Schrauben erheblich größer ist als in den angrenzenden Bereichen, und daß andererseits infolge der bei erhöhten Temperaturen stark unterschiedlichen Setzerscheinungen an den einzelnen Schrauben unterschiedliche Normalkräfte an diesen auftreten, was die oben genannte Ungleichmäßigkeit der Normalkraftverteilung noch vergrößert. Bei starken Abweichungen zwischen Montage- und Betriebstemperatur, wie sie bei den oben genannten Betriebsbedingungen zwangsläufig auftreten müssen, ergibt sich infolge der stärkeren Temperaturausdehnung des Gehäuses einerseits und der ungleichmäßigen Normalkraftverteilung am Flansch der Hülse andererseits eine ebenfalls ungleichmäßige Verteilung der Reibkraft am Flansch der Hülse, wodurch sowohl die Rundheit der Hülse als auch deren zentrische Lage in der Bohrung nachteilig beeinflußt
BAD ORIGINAL
PG 2012 C
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits eine gegenüber der bekannten Lagerung derart vergrößerte Steifigkeit aufweist, daß auch ein großer Stützabstand der Wälzlager und erhebliche Belastungen am vom Flansch entfernten Ende der Welle die räumliche Zuordnung der Welle zu anderen Bauteilen nicht nachteilig beeinflussen, und die andererseits die bei der
bekannten Lagerung auftretenden Ungleichmäßigkeiten der Normalkraftverteilung am Flansch der Hülse und die damit verbundenen nachteiligen Einflüsse auf Rundheit und Zentrizitat der Hülse vermeidet.
15
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Hülse und Gehäuse mittels der vorzugsweise in axialer Richtung nachgiebigen elastisch federnden Mittel axial verspannt sind, wobei die elastisch federnden Mittel an einer zur Anlagefläche planparallel verlaufenden Gehäusefläche anliegen und die Hülse gegenüber dem Gehäuse in radialer Richtung abstützen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird einerseits eine zweite Abstützung der Hülse in radialer Richtung geschaffen, so daß auch größere Stützabstände der Lager sowie hohe Belastungen der Welle an ihrem vom Flansch entfernten Ende möglich sind, ohne daß die räumliche Zuordnung der Welle zu anderen Bauteilen verändert wird. Andererseits tritt infolge der axialen Verspannung von Hülse und Gehäuse am Flansch der Hülse eine gleichmäßige Normalkraftverteilung auf, wodurch auch bei großen Betriebstemperaturschwankungen die Rundheit und die zentrische Lage der Hülse in der Bohrung des Gehäuses gewährleistet sind.
PG 2012 - y- f.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere für Anwendungsfälle mit hohen Belastungen der Welle an ihrem vom Flansch entfernten Ende geeignet ist, sieht vor, daß die Hülse mittels der elastisch federnden Mittel gegenüber dem Gehäuse durch Formschluß abgestützt ist, wobei nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die elastisch federnden Mittel als ringförmige Membran ausgebildet sind, in deren Bohrung die Hülse spielfrei aufgenommen ist, wobei die Membran an ihrem äußeren Umfang durch Zentriermittel gegenü?oer der Gehäusefläche abgestützt ist. Nach einer Variante der Erfindung Tcann dabei die Membran einen S-förmigen Querschnitt aufweisen.
Durch die membranartige Ausbildung der federelastischen Mittel, insbesondere jedoch infolge des S-förmigen Querschnittes der Membran, verfügen diese trotz ihrer vorzugsweise axialen Nachgiebigkeit über eine ausreichende radiale Nachgiebigkeit, um die infolge der Temperaturausdehnungen auftretenden Durchmesser- bzw. Abstandsänderungen der an der Gehäusefläche vorgesehenen Zentriermittel ausgleichen und somit den Formschluß aufrechterhalten zu können.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist die Hülse mittels der elastisch federnden Mittel gegenüber dem Gehäuse durch Reibschluß abgestützt. Dabei kann gemäß weiteren Varianten der Erfindung entweder die Hülse gegenüber den elastisch federnden Mitteln in radialer Richtung durch Reibschluß abgestützt sein oder zwischen den elastisch federnden Mitteln und der Gehäuse fläche ein axial verschieblich und radial spielfrei auf dem Außendurchmesser der Hülse angeordnetes Bauteil vorgesehen sein und zwischen diesem Bauteil und der Gehäuse fläche Reibschluß bestehen.
ORIGINAL
PG 2012
Ein Verfahren zur Montage einer erfindungsgemäßen Lagerung, bei der die Hülse mittels der elastisch federnden Mittel gegenüber dem Gehäuse durch Reibschluß abgestützt ist, sieht vor, daß die die in den Wälzlagern gelagerte Welle aufnehmende Hülse mit allseitigem radialen Spiel in der Bohrung des Gehäuses angeordnet ist, mittels einer Vorrichtung oder Lehre in radialer Richtung gegenüber dem Gehäuse ausgerichtet und gehalten wird, anschließend Hülse und Gehäuse durch Anbringen der elastisch federnden Mittel axial verspannt werden und schließlich die Vorrichtung oder Lehre entfernt wird.
In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lagerung,
Fig. 2 und 3 ebenfalls Längsschnitte durch
erfindungsgemäße Lagerungen und
Fig. 4 verdeutlicht ein Verfahren zur Montage
einer erfindungsgemäßen Lagerung. 25
Figur 1 zeigt die Lagerung einer Welle 1 in der Bohrung 2 eines einen größeren Temperaturausdehnungskoeffizienten als die übrigen Lagerungsteile aufweisenden Gehäuses 3 mittels zweier in einer Hülse 4 angebrachter Wälzlager, deren eines als Festlager 5 und deren anderes als Loslager 6 ausgebildet ist.
Die mit allseitigem radialen Spiel in der Bohrung 2 angeordnete Hülse 4 ist festlagerseitig mit einem radial nach außen gerichteten Flansch 7 versehen, der an einer Anlagefläche 8 des Gehäuses 3 anliegt. Loslagerseitig
PG 2012 - ßS- f
ist eine elastisch federnde, vorzugsweise in axialer Richtung nachgiebige Membran 9 mit S-förmigem Querschnitt vorgesehen, die unter Vorspannung zwischen der planparallel zur Anlagefläche 8 verlaufenden Gehäusefläche und einem auf dem Außendurchmesser der Hülse 4 angebrachten Sprengring 11 angeordnet ist.
Mittels der Membran 9 sind Gehäuse 3 und Hülse 4 axial verspannt und der Flansch 7 ist derart gegen die Anlagefläche 8 des Gehäuses 3 gepreßt, daß zwischen diesen Teilen Reibschluß besteht, wodurch die Hülse 4 festlagerseitig in radialer Richtung gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist.
Loslagerseitig ist die Hülse 4 gegenüber dem Gehäuse in radialer Richtung formschlüssig abgestützt, da sie einerseits mit ihrem Außendurchmesser in der Bohrung der Membran 9 spielfrei aufgenommen ist und andererseits die Membran 9 ihrerseits an ihrem Außendurchmesser spielfrei von einem die Gehäusefläche 10 umgebenden Zentrierrand 14 umgeben ist. Da die Membran 9 infolge ihrer S-förmigen Gestalt auch über eine gewisse radiale Nachgiebigkeit verfügt,ist sichergestellt, daß sie auch dann spielfrei an dem Zentrierrand 14 anliegt, wenn dieser infolge extremer Betriebstemperaturschwankungen seinen Durchmesser vergrößert.
Infolge der axialen Verspannung von Gehäuse 3 und Hülse mittels der loslagerseitig angeordneten Membran 9 ist einerseits sichergestellt, daß eine äußerst gleichmäßige Normal- und damit Reibkraftvertexlung zwischen dem Flansch 7 und der Anlagefläche 8 gegeben ist, wodurch bei temperaturbedingten Dehnungsdifferenzen zwischen Hülse und Gehäuse 3 sichergestellt ist, daß die Hülse ihre runde Form und ihre zentrische Lage in der Bohrung 2 behält.
BAD ORIGINAL
PG 2012
Andererseits wird durch die zusätzlich zu der reibschlüssigen Abstützung der Hülse 4 an ihrem Flansch 7 vorhandene loslagerseitige formschlüssige Abstützung der Hülse 4 mittels der Membran 9 die Steifigkeit der Lagerung erhöht und die zentrische Lage der Hülse 4 in der Bohrung 2 sowohl bei der Montage der Lagerung als auch bei Betriebstemperaturschwankungen sichergestellt.
Insgesamt steht eine Lagerung zur Verfügung, die auch bei extremen Betriebstemperaturschwankungen mit äußerster Präzision arbeitet und hoch belastbar ist.
Die in Figur 2 dargestellte Lagerung entspricht weitgehend der in Figur 1 gezeigten, jedoch ist die Hülse 4 an ihrem loslagerseitigen Ende in radialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 15 reibschlüssig abgestützt.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, ist zu diesem Zweck am loslagerseitigen Ende der Hülse 4 eine Tellerfeder 16 vorgesehen, die unter Vorspannung zwischen einer Gehäusefläche 17 und dem auf der Hülse angebrachten Sprengring 11 angeordnet ist. Da die Tellerfeder 16 die Hülse 4 mit allseitigem radialen Spiel in ihrer Bohrung 18 aufnimmt, erfolgt die radiale Abstützung der Hülse 4 gegenüber dem Gehäuse 15 einerseits durch einen Reibschluß zwischen dem auf der Hülse angeordneten Sprengring 11 und der von der Gehäusefläche 17 abgewandten Seite der Tellerfeder 16 und andererseits durch einen Reibschluß zwischen der Tellerfeder 16 und der Gehäusefläche 17.
Zur Verbesserung der Anlageverhältnisse ist die Tellerfeder 16 mit den Abflachungen 19 und 20 versehen.
Bei der in Figur 3 dargestellten Lagerung ist zwischen der Tellerfeder 16 und der Gehäusefläche 17 zusätzlich eine Reibscheibe 21 angeordnet, welche in ihrer Bohrung 22 die Hülse 4 ohne radiales Spiel aufnimmt und gemeinsam
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mit der Hülse 4 und dem Gehäuse 15 mittels der Tellerfeder 16 axial verspannt ist.
Bei dieser Ausführung der Lagerung erfolgt die radiale Abstützung der Hülse 4 gegenüber dem Gehäuse 15 zum einen formschlüssig durch die spielfrei auf dem Außendurchmesser der Hülse 4 angeordnete Reibscheibe 21 und zum anderen durch einen Reibschluß zwischen der Gehäusefläche 17 und der ihr zugewandten Stirnfläche 23 der Reibscheibe 21.
Abgesehen davon, daß die loslagerseitige Abstützung der Hülse 4 durch Reibschluß weniger hoch belastbar ist als durch Formschluß, und daß bei der Montage der Lagerung zusätzliche Maßnahmen zur zentrischen Anordnung der Hülse 4 in der Bohrung getroffen werden müssen, gilt bezüglich der Eigenschaften der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Lagerungen das bezüglich der Lagerung nach Figur 1 Gesagte.
Nach dem in Figur 4 verdeutlichten Verfahren zur Montage einer erfindungsgemäßen Lagerung wird die die in den Wälzlagern 5 und 6 gelagerte Welle 1 aufnehmende Hülse 4 zunächst in die Bohrung 2 des Gehäuses 15 eingebracht und anschließend durch Anbringen einer ringförmigen Vorrichtung 24, welche über ihren Außendurchmesser mittels eines die Anlagefläche 25 umgebenden, zentrisch zur Achse der Bohrung 2 verlaufenden Zentrierrandes 26 zur Bohrungsachse zentriert und durch die Schrauben 27 an dem Gehäuse 15 befestigt wird, zur Achse der Bohrung 2 ausgerichtet und am Gehäuse 15 gehalten.
Zu diesem Zweck wird die Hülse 4 einerseits an dem Außendurchmesser ihres Flansches 7 in der Bohrung 28 der Vorrichtung 24 aufgenommen und so zur Bohrungsachse zentriert und andererseits mit ihrem Flansch 7 mittels des an dem von der Anlagefläche 25 entfernten Ende der Bohrung 28
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PG 2012 y
der Vorrichtung 24 vorgesehenen radial nach innen gerichteten Vorsprunges 29 durch Anziehen der Schrauben gegen die Anlagefläche 25 gepreßt.
Da Hülse 4 und Gehäuse 15 nunmehr die gewünschte Lage zueinander einnehmen, werden diese beiden Teile durch Anbringen der Tellerfeder 16 und des Sprengringes 11 axial miteinander verspannt, woraufhin die Vorrichtung entfernt werden kann.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung anders als in Figur 4 ausgebildet sein und selbstverständlich kann die Ausrichtung der Hülse nach einem anderen Kriterium als der Achse der Bohrung 2 erfolgen.
- Leerseite -

Claims (8)

/ π c c: 7 '-f O O O / INA Wälzlager Schaeffler KG, Industriestraße 1-3, 8522 Herzogenaurach ANR 1 717 332 PG 2012 Ansprüche
1. Lagerung einer Welle in der Bohrung eines Gehäuses mittels zweier im Abstand voneinander in einer Hülse angebrachter Wälzlager, wobei die Hülse in der Bohrung des einen größeren Temperaturausdehnungskoeffizienten als die Lagerungsteile aufweisenden Gehäuses angeordnet ist und mit einem radial nach außen gerichteten Flansch versehen ist, der durch elastisch federnde Mittel derart an eine von der Bohrung durchdrungene Anlagefläche des Gehäuses gepreßt ist, daß zwischen dieser' und dem Flansch Reibschluß besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Hülse (4) und Gehäuse (3, 15) mittels der vorzugsweise in axialer Richtung nachgiebigen elastisch federnden Mittel (9, 16) axial verspannt sind, wobei die elastisch federnden Mittel (9, 16) an einer zur Anlagefläche (8, 25) planparallel verlaufenden Gehäusefläche (10, 17) anliegen und die Hülse (4) gegenüber dem Gehäuse (3, 15) in radialer Richtung abstützen.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) mittels der elastisch federnden Mittel (9) gegenüber dem Gehäuse (3) durch Formschluß abgestützt ist,
BAD ORIGINAL
PG 2012 - 2 -
3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch federnden Mittel als ringförmige Membran (9) ausgebildet sind, in deren Bohrung (12) die Hülse (4) spielfrei aufgenommen ist, wobei die Membran (9) an ihrem äußeren Umfang (13) durch Zentriermittel (14) gegenüber der Gehäusefläche (10) abgestützt ist.
4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) einen S-förmigen Querschnitt aufweist.
5. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse mittels der elastisch federnden Mittel (16) gegenüber dem Gehäuse (15) durch Reibschluß abgestützt ist.
6. Lagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) gegenüber den elastisch federnden Mitteln (16) in radialer Richtung durch Reibschluß abgestützt ist.
7. Lagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den elastisch federnden Mitteln (16) und der Gehäusefläche (17) ein axial verschieblich und radial spielfrei auf dem Außendurchmesser der Hülse (4) angeordnetes Bauteil (21) vorgesehen ist und zwischen diesem Bauteil (21) und der Gehäusefläche (17) Reibschluß besteht.
8. Verfahren zur Montage einer Lagerung nach einem der Ansprüche 1,5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die in den Wälzlagern gelagerte Welle (1) aufnehmende Hülse (4) mit allseitigem radialen Spiel in der Bohrung (2) des Gehäuses (15) angeordnet ist, mittels einer Vorrichtung oder Lehre (24) in radialer
PG 2012 - 3 -
Richtung gegenüber dem Gehäuse (15) ausgerichtet und gehalten wird, anschließend Hülse (4) und Gehäuse (15) durch Anbringen der elastisch federnden Mittel (16) axial verspannt werden und schließlich die Vorrichtung oder Lehre (24) entfernt wird.
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