DE3701397A1 - Befestigungsvorrichtung fuer ein lager in einem gehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für ein Lager in einem Gehäuse, mit der eine Einstellung des Lagers sowohl in axialer Richtung als auch eine Winkel­ justage der Lagerachse in bezug auf das Gehäuse möglich ist.

Es gibt eine Reihe von Lagern, die in bezug auf die Lager­ achse in einem entsprechenden Gehäuse winkeleinstellbar sind. Bei diesen Lagern hat der Außenring bzw. der Außen­ mantel des Lagers eine kugelsegmentförmige konvexe Form, die in einem entsprechend konkav ausgebildeten kugelsegment- förmigen Lagergehäuse gelagert ist. Die axiale Ver­ stellbarkeit ist bei solchen bekannten Lagern nicht ein­ fach zu verwirklichen.

Da andererseits derartige Lager in vielen Fällen auch eine axiale Belastung aufnehmen sollen, wird der Lagerinnenring auf der Welle axial durch konische Spannhülsen oder Exzen­ terringe verspannt. Man erreicht so eine axiale Einstell­ barkeit auf der Welle.

Im Landmaschinenbau werden solche Lager in großer Zahl ein­ gesetzt. Die äußeren Abmessungen dieser Lagereinheiten sind indessen in bezug auf die Tragzahl des Lagers relativ hoch. Um höhere Tragzahlen auf möglichst kleinem Raum unterzubringen, können bei derartigen Einstellagern auch zweireihige Wälzlager oder Nadellager eingesetzt werden. Das derartige Lager aufnehmende Gehäuse muß indessen eine sehr genaue Passung zum äußeren Lagerring aufweisen, sonst wird das eigentliche Lager verspannt und läuft heiß, was in kurzer Zeit zur Zerstörung des Lagers führt.

Bei derartig aufgebauten Lagern ist eine kraftschlüssige Verbindung von Gehäuse und Lager beispielsweise durch Vor­ spannung des Lagergehäuses, bei dem der Gehäusebohrungs­ durchmesser um einen Betrag kleiner ist als der des Außen­ ringes bzw. Außenmantels des Lagers, nicht möglich, es sei denn, der Außenring bzw. der Außenmantel des Lagers ist übermäßig stabil, was einen sehr großen Durchmesser erforderlich macht. Die kraftschlüssige Verbindung von Lager und Lagergehäuse wird im übrigen bei der Verwendung von handelsüblichen Einstellagern auch nicht angestrebt. Statt dessen sollen Fluchtpunktveränderungen durch sich durchbiegende Wellen zwischen Lager und Lagergehäuse aus­ geglichen werden, damit kein Kippmoment auf das Lager einwirkt.

Ein axialer Verstellbereich zwischen Lageraußenring bzw. Lagermantel und Gehäuse, d. h. eine Verstellbarkeit in axialer Richtung ist bei dieser Art Verstell­ lager ebenfalls nicht gegeben. Die axiale Einstellung kann nur über den Innenring erfolgen.

Für Kurbel- oder Pleuellager, bei denen Drehbewegungen in oxzillierende Bewegungen oder umgekehrt umgesetzt werden müssen, ist der Lagerinnenring in den meisten Fällen axial nicht verstellbar und bildet somit den axialen Festpunkt des Lagers. Da der Außenring der bekannten Einstellager gegenüber dem Gehäuse ebenfalls in axialer Richtung nicht verstellt werden kann, können Toleranzen nicht ausgeglichen werden. Die Bauteile müssen daher auf ein hundertstel Mil­ limeter genau gearbeitet sein.

Für viele Lageranwendungen ist es sehr vorteilhaft, wenn gegenüber einem axial feststehenden Lagerinnenring das Lagergehäuse Toleranzen sowohl in axialer Richtung als auch in bezug auf die Winkelverstellung der Lagerachse ausgleichen kann.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung für ein Lager in einem Gehäuse zu schaffen, mit dem sowohl Toleranzen in axialer Richtung als auch in bezug auf die Winkelverstellung der Lagerachse leicht ausgeglichen werden können.

Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, daß der Lageraußenmantel von einer in axialer Richtung fest­ setzbaren Hülse umgeben ist, deren Außenwandung zumindest teilweise konvex kugelsegmentförmig ausgebildet ist und in dem entsprechend konkav kugelsegmentförmig ausgebilde­ ten Gehäuse fest spannbar ist.

Unter der kugelsegmentförmigen Ausbildung wird dabei eine kugelförmige Ausbildung verstanden, von der durch zuein­ ander parallele Schnitte Kugelabschnitte oder Kugelkappen entfernt sind.

Durch Verschieben der Hülse und Festsetzen derselben in axialer Richtung auf dem Lageraußenmantel lassen sich so die Toleranzen in axialer Richtung ausgleichen, während andererseits die konvexe kugelsegmentförmig ausgebilde­ te Außenwandung der Hülse in dem entsprechenden konkav und kugelsegmentförmig ausgebildeten Gehäuse Winkelab­ weichungen der Lagerachse leicht ausgleichen kann und dann das Gehäuse in der gewünschten axialen Stellung fest­ spannbar ist.

Als ein für viele andere Anwendungsfälle stehendes Bei­ spiel wird die Erfindung anhand des Kopflagers eines Mäh­ messers von Erntemaschinen im einzelnen näher beschrieben. Ein solches Kopflager eines Mähmessers unterliegt einer oszillierenden Bewegung. Der Lagerinnenring bzw. die Lager­ achse ist in diesem Falle an einem hin- und hergehenden Hebel bzw. bei Verwendung sogenannter Planetenantriebe an dem Kurbelzapfen axial nicht verschiebbar und auch nicht einstellbar befestigt. Der Messerkopf, der mit dem eigent­ lichen Mähmesser fest verbunden ist, bildet das äußere Ge­ häuse des Kopflagers.

Derartige Messerköpfe und die damit verbundenen Mähmesser können nicht so genau gearbeitet werden, daß beim Anschluß an das feststehende Lager keine Toleranzen ausgeglichen werden müssen. Diese Toleranzen treten sowohl in axialer Richtung als auch in der Winkelabweichung der Lagerachse auf.

So müssen beispielsweise beim Einsetzen eines neuen Mäh­ messers andere Toleranzen ausgeglichen werden als bei dem bisher verwendeten abgenutzten Mähmesser. Wenn im Kopflager des Mähmessers keine Möglichkeit vorgesehen ist derartige Toleranzen auszugleichen, müssen jeweils die Antriebshebel bzw. die ganze Getriebebefestigung neu ju­ stiert werden.

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung für ein La­ ger in einem Gehäuse erweist sich daher insbesondere auf dem Landmaschinensektor speziell beim Kopflager von Mäh­ messern von Erntemaschinen als außerordentlich vorteil­ haft.

Bei dieser Ausführungsform gestattet sie, daß der Innen­ ring bzw. die Lagerachse an einem Festpunkt befestigt werden kann und das Lagergehäuse gegenüber dem Lager so­ wohl in axialer Richtung als auch in bezug auf die Winkel­ verstellung des Lagers eingestellt werden kann, wobei nach der erfolgten Einstellung Lagergehäuse und Lager kraftschlüssig miteinander verspannt werden können.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn im Gehäuse ebenfalls eine mit entsprechend konkaver, kugel­ segmentförmiger Innenfläche versehene Hülse vorgesehen ist, die mit der den Lageraußenmantel umgebenden konvex und kugelsegmentförmig ausgebildeten Hülse zusammenwirkt. Eine solche Ausführungsform ist in herstellungstechnischer Hinsicht besonders vorteilhaft, weil die kugelsegmentför­ mige Ausbildung viel leichter an einer solchen Hülse ver­ wirklicht werden kann als bei dem Lagergehäuse oder im speziellen Fall beim Messerkopf.

Es hat sich weiterhin als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn die den Lageraußenmantel umschließende Hülse und gegebenen­ falls oder die im Gehäuse mit entsprechend konkaver, kugel­ segmentförmiger Innenfläche vorgesehene Hülse in axialer Richtung aufgeschlitzt ist bzw. sind. Durch dieses Merk­ mal ist sichergestellt, daß beim Festspannen eine allsei­ tige Auflage erzielt wird.

Es hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, die den Lager­ außenmantel umgebende Hülse aus hartelastischem Material zu fertigen. Als besonders vorteilhaft hat sich für diesen Zweck Polyamid erwiesen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr in axialer Richtung hintereinander angeord­ nete Lager von der Hülse umgeben sind. Diese Ausführungs­ form ermöglicht dabei zwei oder mehr handelsübliche Gleit- oder Wälzlager in einer Lagereinheit unterzubringen.

Das für die Aufnahme des Lagers vorgesehene Gehäuse weist zweckmäßig eine Gehäusebohrung auf, die um einen kleinen Betrag geringer ist als der Außendurchmesser der Hülse, und dabei wird das Gehäuse vorzugsweise durch zwei Spann­ brücken gebildet, die mittels zweier Schrauben zusammenge­ schraubt werden und so im zusammengeschraubten Zustand eine Vorspannung auf die Hülse ausüben und diese dadurch gegen den oder die Außenringe oder Außenmäntel des oder der Lager pressen, so daß im verschraubten Zustand das Lagergehäuse, die Hülse und der Außenmantel bzw. die Außen­ mäntel des oder der Lager eine kraftschlüssige Einheit bilden.

Für den eingangs erwähnten Zweck, nämlich die Ausbildung des Messerkopflagers von Erntemaschinen, hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn als Lager Gleitlager oder Rollenlager Anwendung finden. Ebenfalls vorteilhaft für diesen Zweck erweisen sich Wälzlager, und insbesondere zwei Kegelrollenlager, die durch ein Federelement auseinanderpreßbar sind. Dieselben können als Einzellager oder wie vorstehend be­ schrieben als in axialer Richtung hintereinander angeord­ nete Doppel- oder Mehrfachlager zum Einsatz kommen.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagereinheit als Schnittzeichnung,

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Lagereinheit als Schnittzeichnung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Messerkopflager, wie es in Fig. 1 im Schnitt gezeichnet ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Lagereinheit besteht aus den beiden Zylinderrollenlagern 1 und 2, die mit dem Lager­ innenhülsenpaar 3 und 4 dadurch zusammengehalten werden, daß das Hülsenpaar bei 5 durch Vorspannungspassung mit­ einander verpreßt ist. Auf dieses Hülsenpaar kann ver­ zichtet werden, wenn ein entsprechend stabiles Kompaktla­ ger verwendet wird. Ein solches Kompaktlager kann den un­ terschiedlichsten Aufbau haben, so sind außer Gleitlagern beispielsweise Doppelkegelrollenlager, Doppelschulterla­ ger, Pendelrollenlager, Nadellager usw. denkbar.

Die Lager 1 und 2 sind mit der Schraube 6 an einem nicht eingezeichneten Antriebselement fest verschraubt. Dieses Antriebselement kann beispielsweise eine Schwinge, ein Hebel oder auch das Kurbelrad eines Planetengetriebes sein.

Um die Lager 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Hülse 7 mit nach innen zylindrischer und nach außen konvexer, kugel­ segmentartiger Form aufgezogen. Zwischen Lager und Hülse kann je nach Lagerart zusätzlich ein Mantel 18 angeordnet sein, der ein Eindringen des Materials der Hülse in den Spalt zwischen zwei benachbarte Lager (Fig. 2) verhindert. Die Hülse 7 ist dabei in axialer Richtung, also in Richtung des Pfeiles A-B ver­ schiebbar. Der Spannbügel 8 und der Messerkopf 9, wie er aus Fig. 3 resultiert, werden durch die Schrauben 11 und 12 zusamengehalten und bilden ein Kopflagerauge mit nach innen konkavem, kugelsegmentförmigem Querschnitt, der der nach außen konvexen, kugelsegmentförmigen Form der Hülse 7 entspricht.

Anstelle dieses vorstehend beschriebenen Querschnittes des Lagerauges kann auch, wie in Fig. 2 gezeigt, eine zusätz­ liche Hülse 10 mit entsprechend konkaver, kugelsegmentför­ miger Innenfläche in das Lagerauge eingesetzt sein, die das Gegenstück zu der konvexen, kugelsegmentförmigen Form der Hülse 7 darstellt. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch fertigungstechnische Vorteile aus, ist indessen in ihrer Funktion der in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsform gleichzusetzen. Sowohl die Ausführungsform nach Fig. 1 als auch die Ausführungsform nach Fig. 2 mit der zusätzlichen Hülse 10 bewirken, daß alle Fluchtungsfehler in bezug auf die Winkelabweichung der Lagerachse zwischen Antriebshebel und Lagergehäuse ausgeglichen werden können, ohne daß eine Kippkraft auf die Lager 1 und 2 einwirkt.

Fig. 2 veranschaulicht dabei die Ausgleichsmöglichkeit durch die schräg zur Lagerachse positionierten Spannbügel. In axialer Hinsicht können weiterhin Einbautoleranzen durch die Verschiebung der Hülse in Richtung A-B elimi­ niert werden.

Durch die erfindungsgemäße Lagerkonstruktion werden somit alle Toleranzen aufgefangen und ausgeglichen. Der Ausgleich der Bautoleranzen braucht dabei nur einmal, also im darge­ stellten Ausführungsbeispiel beim Einlegen des Mähmessers, durchgeführt werden. Nach der Befestigung des Messerkopfes soll die Lagereinheit außer der Winkelabweichung der La­ gerachse, die von den jeweils verwendeten Lagern aufgefan­ gen wird, in oszillierender Richtung spielfrei sein, damit die Wechsellast des hin- und hergehenden Mähmessers keiner­ lei Verschleiß der Hülse 7 des Messerkopfauges 8 und 9 und der Außenmäntel der Lager 1 und 2 und beim Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2 der Hülse 10 bewirkt. Die Lager­ außenmäntel, die Hülse 7 und gegebenenfalls die Hülse 10 sowie das Kopflagerauge aus den Spannringen 8 und 9 müssen also durch die Schrauben 11 und 12 zu einer spielfreien Einheit verspannt werden.

Die Hülse 7, die beispielsweise aus Stahl gefertigt sein kann, soll beim Einbau in axialer Richtung über die Lager 1 und 2 geschoben werden. Hierfür ist es zweckmäßig, die Hülse in axialer Richtung aufzuschlitzen.

Desweiteren müssen sowohl die konkave, kugelsegmentförmi­ ge Ausführung des Spannbügels 8 und des Messerkopfes 9 bzw. (gemäß Fig. 2) der Hülse 10 wie auch die konvexe, kugelsegmentförmige Ausbildung der Hülse 7 sehr genau, zweckmäßig auf hundertstel Millimeter genau, gearbeitet sein. Andernfalls wird die Lagerluft der Lager 1 und 2 so stark gestört, daß zumindest dann, wenn das Kopflager bei einem Planetenantrieb eingesetzt wird, bei den Dreh­ zahlen zwischen 500 und 1000 Umdrehungen pro Minute auf­ treten, die Wälzlager innerhalb kurzer Zeit zerstört wer­ den.

Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Hülse 7 aus ela­ stischem und dennoch stabilem Material, beispielsweise Polyamid gefertigt ist, die Nachteile einer Stahlhülse weit­ gehend vermieden werden. Dabei braucht eine aus derarti­ gem hartelastischem Material gefertigte Hülse noch nicht einmal den axialen Längsschlitz 13 aufzuweisen, um sich erfindungsgemäß verspannen zu lassen. Die Genauigkeit der Fertigung kann vielmehr in den zehntel Bereich eines Milli­ meters gelegt werden und die Rauhtiefen der Bearbeitung können ebenfalls relativ groß sein. Dies führt bei einer solchen auf Kunststoff basierenden Ausführungsform zu einer bedeutenden Kosteneinsparung.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung für Lager in einem Messerkopflager einer Erntemaschine dadurch, daß Schläge auf das Mähmesser, die durch Steine und andere Fremdkörper hervorgerufen werden können, elastisch aufge­ fangen werden und somit nur in stark abgeschwächter Form sowohl auf das Kopflager als auch auf die gesamten An­ triebselemente einwirken. Dies erhöht die Lebensdauer die­ ser Bauteile ganz entscheidend.

Um möglichst wirtschaftlich zu bauen und trotzdem große Tragzahlen im Kopflager zu erreichen, sind, wie in Fig. 2 dargestellt, handelsübliche Kegelrollenlager in der Lager­ einheit eingesetzt. Da beim Einsatz von zwei Kegelrollen­ lagern diese gegeneinander angestellt werden müssen, ist zwischen den beiden Außenlagermänteln 16 ein gewellter Federdraht bzw. eine Federscheibe 17 eingelegt. Die Feder­ kraft drückt die Lageraußenmäntel 16 in axial entgegen­ gesetzter Richtung gegen die Lagerrollen und hält die La­ ger spielfrei. Sobald die Hülse 7 durch den Bügel 8 und den Messerkopf 9 so vorgespannt ist, daß sie sich gegen die Lageraußenmäntel 16 pressen, sind die beiden Kegel­ rollenlager fest und spielfrei gegeneinander angestellt.

Die Konstruktion des Messerkopfauges, wie es durch die beiden Halbkreise einmal im Messerkopf 9 und zum anderen im Spannbügel 8 dargestellt wird, stellt ein Ausführungs­ beispiel dar. Es ist selbstverständlich auch eine andere Ausführungsform möglich, bei der der Messerkopf und der Spannbügel einstückig ausgeführt und mit einem Spannschlitz versehen sind. In einem solchen Falle wird nur eine der beiden Spannschrauben 11 bzw. 12 benötigt.

Beispielsweise kann der Bügel 8 bei 14 fest mit dem Messer­ kopf 9 verbunden sein und der gegenüber bei 15 vorgesehene Spannschlitz wird durch die Schraube 12 so zusammengepreßt, daß sich der Innendurchmesser des Kopflagerauges entspre­ chend der gewünschten Vorspannung verändert. Bei einer solchen Konstruktion muß sich der Innendurchmesser des Kopflagerauges durch den Schlitz 15 soweit vergrößern lassen, daß die Hülse 7 in das Kopflagerauge eingeschoben werden kann.

Claims (11)

1. Befestigungsvorrichtung für ein Lager in einem Gehäuse, dadurch gekennzeich­ net, daß der Lageraußenmantel (16) von einer in axialer Richtung festsetzbaren Hülse (7) um­ geben ist, deren Außenwandung zumindest teilwei­ se konvex, kugelsegmentförmig ausgebildet ist und in dem entsprechend konkav, kugelsegment­ förmig ausgebildeten Gehäuse (8, 9) festspannbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (8, 9) eine mit entsprechend konkaver, kugelseg­ mentförmiger Innenfläche versehene Hülse (10) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) in axialer Richtung aufge­ schlitzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) aus hartelastischem Material besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) aus Polyamid besteht.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei oder mehr in axialer Richtung hintereinander angeordnete Lager (1, 2) von der Hülse (7) umgeben sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Lager Gleit­ lager Anwendung finden.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Lager Rollen­ lager Anwendung finden.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Lager Wälz­ lager Anwendung finden.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lager zwei Kegelrollenlager Anwendung finden, deren Außenmäntel (16) durch ein dazwischen angeord­ netes Federelement (17) in axialer Richtung auseinander­ gedrückt werden.

11. Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 in einem Messerkopflager einer Erntemaschine.