DE3420665A1

DE3420665A1 - Lagerstelle fuer eine in einem gehaeuse gelagerte welle

Info

Publication number: DE3420665A1
Application number: DE19843420665
Authority: DE
Inventors: Hanns Ing.(grad.) 8521 Aurachtal Seegers; Alexander Ing.(grad.) 8522 Herzogenaurach Zernickel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1984-06-02
Filing date: 1984-06-02
Publication date: 1985-12-05

Description

Lagerstelle für eine in einem Gehäuse gelagerte Welle
Die Erfindung betrifft eine Lagerstelle für eine in einem Gehäuse gelagerte Welle, welche Lagerstelle aus einem die Welle in seiner Lagerbohrung aufnehmenden Lagerring, dessen äußere Mantelfläche exzentrisch zu der Lagerbohrung angeordnet ist, und einer in dem Gehäuse vorgesehenen Bohrung für den Lagerring besteht.
Derartige Lagerstellen werden zum Beispiel dann vorgesehen, wenn die Welle eine Verzahnung trägt, die mit der Verzahnung eines anderen Bauteils kämmt, und das Zahnflankenspiel der zusammenwirkenden Verzahnungen einstellbar sein soll. Dies geschieht durch Verdrehen des Lagerrings gegenüber der Bohrung. Wenn die Welle mehrere Lagerstellen aufweist, werden meist sämtliche Lagerstellen in der oben angegebenen Art ausgeführt.
Eine Lagerstelle der oben angegebenen Art ist bereits im Zusammenhang mit der Lagerung der Ritzelwelle einer Zahnstangenlenkung vorgeschlagen worden, wobei die Ritzelwelle beiderseits der Zahnstange gelagert ist und beide Lagerstellen in der oben angegebenen Art ausgeführt sind. Bei der bekannten Lagerstelle ist die Passung zwischen der äußeren Mantelfläche des Lagerringes und der Wandung der Bohrung derart bemessen, daß der Lagerring zum Zwecke des Einstellens des Zahnflankenspiels mit geringem Kraftaufwand gegenüber der Bohrung drehbar ist. Der Lagerring der bekannten Lagerstelle ist in seiner axialen Lage formschlüssig in der Bohrung fixiert. Außerdem ist eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen dem Lagerring und dem Gehäuse vorgesehen, um den Lagerring nach erfolgter Einstellung des Zahnflankenspiels in seiner Winkellage zum Gehäuse fixieren zu können. Schließlich ist, da infolge der zwischen Lagerring und Bohrung vorliegenden Passung Schmiermittel zwischen diesen beiden Teilen durchtreten kann, ein Dichtring zwischen diesen Teilen angeordnet.
Es ist nicht möglich, die bekannte Lagerstelle wirtschaftlich herzustellen und mit geringem Zeitaufwand zu montieren, da einerseits die Maßnahmen zur Lagesicherung des Lagerrings in der Bohrung einen erheblichen Herstellungsaufwand bedingen, und andererseits die Montage dadurch erschwert wird, daß zur Abdichtung zusätzliche Teile erforderlich sind und der Lagerring nach dem Einstellen mit Hilfe weiterer Montageschritte in seiner Winkellage wie auch in seiner axialen Lage zum Gehäuse fixiert werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lagerstelle zu schaffen, bei der die Herstellungs- und Montagekosten dadurch gesenkt werden, daß besondere Maßnahmen zur Fixierung des Lagerringes hinsichtlich seiner axialen Lage in der Bohrung und seiner Winkellage zum Gehäuse ebenso wie Dichtmittel zwischen dem Lagerring und der Wandung der Bohrung überflüssig sind.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die äußere Mantelfläche des Lagerringes und die Wandung der Bohrung derart ausgebildet sind, daß der nur teilweise in die Bohrung eingeführte Lagerring gegenüber dieser drehbar ist, während zwischen dem vollständig in die Bohrung eingeführten Lagerring und der Bohrung ein Festsitz vorliegt.
Die Montage einer erfindungsgemäßen Lagerstelle geht derart vor sich, daß der Lagerring zunächst nur teilweise in die Bohrung eingeführt wird.
Da er dann gegenüber dieser drehbar ist, kann die Mittelachse der Lagerbohrung in die gewünschte Lage gebracht werden. Schließlich wird der Lagerring vollständig in die Bohrung eingepreßt.
Durch die Erfindung wird somit erreicht, daß wie bei der bekannten Lagerstelle der Lagerring zum Zwecke des Einstellens leicht gegenüber der Bohrung verdreht werden kann. Da nach dem vollständigen Einpressen des Lagerringes zwischen dem Lagerring und der Bohrung aber ein Festsitz vorliegt, ist der Lagerring ohne zusätzliche Maßnahmen axial unverschieb- lich und drehfest in der Bohrung fixiert. Außerdem ist durch den Festsitz der Durchtritt von Schmiermittel zwischen dem Lagerring und der Wandung der Bohrung unterbunden.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß der Lagerring oder die Bohrung einen über die gesamte Länge der Berührfläche mit dem jeweils anderen Bauteil konstanten Durchmesser aufweist, und daß das andere Bauteil zwei axial hintereinander liegende Bereiche unterschiedlicher Durchmesser aufweist, welche derart bemessen sind, daß zwischen dem in Montagerichtung vorderen Bereich und dem Bauteil mit dem konstanten Durchmesser eine solche Passung vorliegt, daß der Lagerring gegenüber der Bohrung drehbar ist, während zwischen dem anschließenden Bereich und dem Bauteil mit dem konstanten Durchmesser der Festsitz vorliegt. Je nach den fertigungstechnischen Gegebenheiten kann es sinnvoller sein, die äußere Mantelfläche des Lagerringes oder die Bohrung mit konstantem Durchmesser auszuführen.
Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, daß in dem Bereich, in dem zwischen dem Lagerring und der Bohrung der Festsitz vorliegt, an einem der beiden Teile eine Rändelung vorgesehen ist, die formschlüssig in das andere Teil eingreift. Hierdurch wird erreicht, daß auch in Anwendungsfällen, in denen die Lagerstelle mit dynamischen Kräften belastet ist, ein unerwünschtes Verdrehen des Lagerrings in der Bohrung ausgeschlossen ist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß die Welle und die Lagerbohrung zur Bildung eines Gleitlagers zusammenwirken oder daß zwischen der Wandung der Lagerbohrung und der Welle Wälzkörper angeordnet sind, wobei gemäß einer Variante der Erfindung das Gleitlager bzw.
die Wälzkörper in einem Bereich der Lagerbohrung des Lagerringes angeordnet sind, der dem - in Montagerichtung gesehen - vorderen Enden des Lagerringes benachbart ist. Hierdurch wird verhindert, daß der Lagerring während des Einstellvorgangs in der Bohrung verkantet, falls zu diesem Zeitpunkt bereits Lagerkräfte wirksam sind.
In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein in seiner Wellenebene geschnittenes, mit erfindungsgemäßen Lagerstellen versehenes Stirnradgetriebe, Fig. 2 das in seiner Wellenebene geschnittene Stirnradgetriebe @ach Fig. 1 während der Montage und Fig. 3 ebenfalls ein in seiner Wellenebene geschnittenes Stirnradgetriebe mit erfindungsgemäßen Lagerstellen.
Fig. 1 zeigt ein Stirnradgetriebe mit einer Ritzelwelle 1, deren Verzahnung 2 mit einem Stirnrad 3 kämmt. Sowohl die Ritzelwelle 1 als auch das Stirnrad sind in einem Gehäuse 4 drehbar gelagert, wobei die konventionell ausgeführte Lagerung des Stirnrades 3 nicht dargestellt ist.
Die Ritzelwelle 1 weist auf jeder Seite ihrer Verzahnung 2 eine erfindungsgemäße Lagerstelle auf, die aus einem die Ritzelwelle 1 in seiner Lagerbohrung 5 aufnehmenden Lagerring 6 und einer in dem Gehäuse 4 vorgesehenen Bohrung 7 für den Lagerring 6 besteht, dessen Lagerbohrung 5 exzentrisch zu seiner äußeren Mantelfläche 8 angeordnet ist. Die Winkellage der Lagerringe 6 in den Bohrungen 7 ist derart eingestellt, daß das Zahnflankenspiel, mit dem die Verzahnung 2 mit dem Stirnrad 3 kämmt, einem gewünschten Wert entspricht.
Zwischen den Wandungen der Lagerbohrungen 5 und der Ritzelwelle 1 rollen zylindrische Wälzkörper 9 ab.
Wie unter Heranziehung von Fig. 2 erkennbar ist, weisen die Bohrungen 7 zwei axial hintereinander liegende Bereiche unterschiedlicher Durchmesser 10 und 11 auf, während die Lagerringe 6 einen konstanten Außendurchmesser besitzen. Der größere Durchmesser 10 der Bohrungen 7 ist in Relation zum Außendurchmesser der Lagerringe 6 jeweils so bemessen, daß diese gegenüber den Bohrungen 7 mit geringem Kraftaufwand drehbar sind, während der kleinere Durchmesser 11 der Bohrungen 7 so bemessen ist, daß zwischen diesen und den Lagerringen 6 jeweils ein Festsitz vorliegt.
Da, wie Fig. 2 weiter zeigt, bei der Montage die Lagerringe 6 jeweils von außen in Richtung auf die Verzahnung 2 in die Bohrungen 7 eingeführt werden und diese ihren größeren Durchmesser 10 an ihrem von der Verzahnung 2 abgewandten Ende besitzen, können die Lagerringe 6, wenn sie zunächst nur teilweise in die Bohrungen 7 eingeführt werden, daß heißt nur mit deren größerem Durchmesser 10 in Eingriff stehen, gegenüber diesen verdreht werden, während zwischen den Bohrungen 7 und den Lagerringen 6 der Festsitz vorliegt, wenn letztere vollständig in die Bohrungen 7 eingebracht sind.
Bei der Montage der Lagerstellen wird deshalb so vorgegangen, daß die Lagerringe 6 zunächst nur in den Bereich der Bohrungen 7 eingeführt werden, in dem diese ihren größeren Durchmesser 10 aufweisen. Mit Hilfe von Werkzeugen, die in die Sackbohrungen 12 eingesetzt werden, werden nun die Lagerringe 6 in die Winkellage gedreht, in der das gewünschte Zahnflankenspiel vorliegt. Anschließend werden die Lagerringe 6 vollständig in die Bohrungen 7 eingepreßt und sind durch den dann zwischen ihren äußeren Mantelflächen 8 und den Bereichen der Bohrungen 7 mit dem kleineren Durchmesser 11 jeweils vorliegenden Festsitz in ihrer Winkellage wie auch in ihrer axialen Lage in den Bohrungen 7 fixiert.
Die Wälzkörper 9 sind jeweils in einem Bereich der Lagerbohrungen 5 angeordnet, der sich bei der in Fig.2 dargestellten Montagesituation innerhalb desjenigen Bereiches der äußeren Mantelfläche 8 des Lagerringes 6 befindet, der mit der Wandung der Bohrung 7 in Berührung steht. Eventuell bereits bei der Montage wirksame Lagerkräfte können somit kein Kippmoment auf die Lagerringe 6 ausüben, so daß keine Gefahr besteht, daß diese in den Bohrungen 7 verkanten.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen zunächst dadurch, daß die Lagerringe 13 zwei axial hintereinander liegende Bereiche unterschiedlicher Außendurchmesser 14 und 15 aufweisen, während die Bohrungen 16 einen konstanten Durchmesser besitzen. Der kleinere Außendurchmesser 14 der Lagerringe 13 ist in Relation zu dem Durchmesser der Bohrungen 16 jeweils so bemessen, daß die Lagerringe 13 in den Bohrungen 16 drehbar sind, während der größere Durchmesser 15 der Lagerringe 13 so bemessen ist, daß zwischen diesen und den Bohrungen 16 ein Festsitz gegeben ist.
Wie die linke Hälfte der Fig. 3 zeigt, weisen die Lagerringe 13 ihren kleineren Durchmesser 14 an ihrem der Verzahnuny 2 zugewandten Ende auf. Da auch im vorliegenden Fall die Lagerringe 13 jeweils in Richtung auf die Verzahnung 2 von außen in die Bohrungen 16 eingesetzt werden, sind die Lagerringe 13, solange sie nur teilweise, daß heißt mit ihrem kleineren Außendurchmesser 14, in die Bohrungen 16 eingeführt sind, gegenüber diesen drehbar. Erst wenn die Lagerringe 13 nach dem Einstellen des Zahnflankenspiels vollständig in die Bohrungen 16 eingepreßt sind, sind sie in diesen axial unverschieblich und drehfest fixiert, da dann zwischen dem Bereich der Lagerringe 13 mit dem größeren Außendurchmesser 15 und den Wandungen der Bohrung 16 der Festsitz vorliegt.
Damit auch bei stoßartigen und schwingenden Belastungen der Lagerstellen ein Verdrehen der einmal in den Bohrungen 16 fixierten Lagerringe 13 ausgeschlossen ist, weisen die Lagerringe 13 an ihrer äußeren Mantelfläche 17 im Bereich ihres größeren Durchmessers 15 eine Rändelung 18 auf, die formschlüssig in die Wandung der jeweiligen Bohrungen 16 eingreift, wenn die Lagerringe 13 vollständig in diese eingepreßt sind.
Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Ritzelwelle 1 gleitgelagert. Zu diesem Zweck sind die Lagerringe 13 in ihren Lagerbohrungen 19 mit Gleitlagerbuchsen 20 versehen.
Die Unterschiede zwischen den kleineren und den größeren Durchmessern der Bohrungen bzw. der Lagerringe sind in den Figuren der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt.
Selbstverständlich ist die Erfindung auch zu anderen Zwecken als zum Einstellen des Zahnflankenspiels von Getrieben verwendbar.
Ebenso können die äußeren Mantelflächen der Lagerringe und die Wandungen der Bohrungen im Rahmen der Erfindung anders als in den Figuren dargestellt ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche 1. Lagerstelle für eine in einem Gehäuse gelagerte Welle, welche Lagerstelle aus einem die Welle in seiner Lagerbohrung aufnehmenden Lagerring, dessen äußere Mantelfläche exzentrisch zu der Lagerbohrung angeordnet ist, und einer in dem Gehäuse vorgesehenen Bohrung für den Lagerring besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche (8, 17) des Lagerringes (6, 13) und die Wandung der Bohrung (7, 16) derart ausgebildet sind, daß der nur teilweise in die Bohrung (7, 16) eingeführte Lagerring (6, 13) gegenüber dieser drehbar ist, während zwischen dem vollständig in die Bohrung (7, 16) eingeführten Lagerring (6, 13) und der Bohrung (7, 16) ein Festsitz vorliegt.
2. Lagerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (6) oder die Bohrung (16) einen über die gesamte Länge der Berührfläche mit dem jeweils anderen Bauteil (7, 13) konstanten Durchmesser aufweist, und daß das andere Bauteil (7, 13) zwei axial hintereinander liegende Bereiche (10 und 11, 14 und 15) unterschiedlicher Durchmesser aufweist, welche derart bemessen sind, daß zwischen dem in Montagerichtung vorderen Bereich (10, 14) und dem Bauteil (6, 16) mit dem konstanten Durchmesser eine solche Passung vorliegt, daß der Lagerring (6, 13) gegenüber der Bohrung (7, 16) drehbar ist, während zwischen dem anschließenden Bereich (11, 15) und dem Bauteil (6, 16) mit dem konstanten Durchmesser der Festsitz vorliegt.
3. Lagerstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem zwischen dem Lagerring (13) und der Bohrung (16) der Festsitz vorliegt, an einem der beiden Teile eine Rändelung (18) vorgesehen ist, die formschlüssig in das andere Teil eingreift.
4. Lagerstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) und die Lagerbohrung (19) zur Bildung eines Gleitlagers zusammenwirken.
5. Lagerstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wandung der Lagerbohrung (5) und der Welle (1) Wälzkörper (9) angeordnet sind.
6. Lagerstelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager (20) bzw. die Wälzkörper (9) in einem Bereich der Lagerbohrung (5, 19) des Lagerringes (6, 13) angeordnet sind, der dem - in Montagerichtung gesehen - vorderen Ende des Lagerringes (6, 13) benachbart ist.