DE4240099C1 - Lageranordnung zur spielfreien Einstellung einer Welle - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur spielfreien Einstellung
einer Welle, bestehend aus zumindest zwei Radialwälzlagern, die exzen
trisch gegenüber einer Mittelachse der Welle angeordnet sind, so daß
jedes Wälzlager eine radiale Vorspannung erhält, wobei Wälzkörper auf
Laufbahnen von äußeren Lagerringen und auf Laufbahnen von inneren
Lagerringen oder direkt auf der Welle abrollen und wobei die äußeren
Lagerringe über elastische Zwischenlagen in einer Bohrung eines Gehäu
ses abgestützt sind.
Eine derartige regulierbare Lageranordnung ist bereits bekannt (G.
Hentschel, "Entwicklungsstand und Entwicklungsmöglichkeiten spiel
freier Wälzlagerungen . . .", Konstruktion, 13. (1961) Heft 11, Seiten
443 bis 450). In Bild 14 dieser Vorveröffentlichung ist eine vorge
spannte Offsetdruckzylinderlagerung dargestellt, die aus drei Radial
wälzlagern besteht, die exzentrisch gegenüber einer Mittelachse der
Welle angeordnet sind. Die äußeren Lagerringe der Radialwälzlager sind
über elastische Zwischenlagen in einer Bohrung eines Gehäuses abge
stützt.
Der Nachteil dieser Lageranordnung besteht darin, daß die Lagerringe
des in Längsrichtung geschnittenen Lagers über den Umfang keine kon
stanten Querschnitte aufweisen und daher aufwendig gefertigt werden
müssen.
Eine etwas andere Lageranordnung ist in der österreichischen Patent
schrift 221 880 beschrieben. Dort ist in einer Bohrung eines Gehäuses
ein Wälzlager angeordnet, das eine Welle trägt. Durch das Gewicht der
Welle tritt auf der unbelasteten Seite des Wälzlagers zwischen Wälz
körper und Außenring ein Lagerspiel auf. Der Außenring dieses Wälz
lagers ist gegenüber der Mittellinie der Welle um etwa das halbe
Lagerspiel exzentrisch versetzt.
In einer weiteren Bohrung des Gehäuses ist auf der Welle ein zweites
Wälzlager ebenfalls exzentrisch angeordnet, das über einen Gummiring
im Gehäuse abgestützt ist. Der Gummiring ist nun ebenfalls exzentrisch
zur Welle angeordnet, so daß er auf der entlasteten Seite am zweiten
Wälzlager anliegt, während auf der belasteten Seite ein Spiel zwischen
Gummiring und zweitem Wälzlager auftritt. Dieser Gummiring wird nun im
oberen Segment in axialer Richtung zusammengepreßt, während er sich im
unteren uneingespannten Teil ungehindert ausweiten kann. Auf diese
Weise wird das tragende Wälzlager in seiner Belastungsrichtung vor
gespannt, so daß eine angemessene Abstützung der Welle gegen über
mäßiges Spiel gegeben ist.
Vom Fundament ausgehende, das tragende Wälzlager in seiner Belastungs
zone treffende Stöße, sogenannte Stillstanderschütterungen, werden
über das zweite Wälzlager und den vorgespannten Gummiring in das
Gehäuse weitergeleitet. Damit können auch keine Relativbewegungen
zwischen Innenring, Wälzkörpern und Außenring des tragenden Wälzlagers
auftreten.
Der Nachteil einer derartigen Lageranordnung besteht darin, daß zwei
getrennte Wälzlager in zwei unterschiedlichen Gehäusebohrungen unter
gebracht werden müssen. Insbesondere die Gehäusebohrung für das Wälz
lager mit Preßpassung ist exakt auszuführen, um eine weitgehend
spielfreie Lagerung zu erreichen. Eine derartige Präzisionsbohrung
macht aber diese Lageranordnung in ihrer Fertigung teuer.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine spielfreie Lageranordnung zu
schaffen, die sich einfach herstellen läßt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beide Wälzlager
zu einer Lagereinheit zusammengefaßt sind, deren äußere Lagerringe
über einen gemeinsamen elastischen Ring in einer durchgehenden Bohrung
des Gehäuses gehalten sind, daß die Lagerringe des in Längsrichtung
geschnittenen Lagers über den Umfang konstante Querschnitte aufweisen,
daß die Achsen der zylindrischen Bohrungsflächen des elastischen
Ringes zur Mittelachse der Welle parallel versetzt verlaufen.
Nach dem Einpressen des elastischen Ringes in das Gehäuse wird er
reicht, daß beide Wälzlager der Lagereinheit unter einem gegebenen
Lagerspiel eine eigenständige radiale Vorlast erhalten. Die Laufbahnen
der Wälzkörper haben dabei jeweils eine Achse, die in bekannter Weise
exzentrisch gegen die Achse des vorgesehenen Lagers versetzt ist. Die
exzentrische Versetzung der Achsen der Laufbahnen ist um den Umfang
der Welle verteilt in gleichen Abständen vorgesehen, d. h. je mehr
Wälzlagerreihen angeordnet sind, desto besser kann auf den Umfang der
Welle verteilt für eine angemessene Abstützung gesorgt werden.
Die radiale Vorlast für jedes Wälzlager wird dabei von der Exzentrizi
tät der Lager und damit von der Größe des radialen Versatz im Innen
durchmesser des elastischen Ringes bestimmt. Dabei gilt, je größer die
Exzentrizität, desto größer die radiale Vorspannung. Der Vorteil des
beide Außenringe umfassenden elastischen Ringes besteht darin, daß er
neben dem Aufbringen der radialen Vorlast aufgrund seiner Elastizität
Toleranzen innerhalb der die Lagereinheit aufnehmenden Bohrung im
Gehäuse ausgleichen kann. Eine aufwendige, genaue Zentrierung dieser
Bohrung im Gehäuse ist damit nicht mehr erforderlich.
Weitere, erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter
ansprüche 2 und 3 und werden im folgenden näher beschrieben.
Aus Anspruch 2 geht hervor, daß der elastische Ring an seinen beiden
Enden einen radialen Vorsprung aufweist. Dieser bzw. diese radialen
Vorsprünge übernehmen die axiale Fixierung der Lagereinheit.
Nach Anspruch 3 sollen auf der äußeren Mantelfläche des elastischen
Ringes in Achsrichtung hintereinander angeordnete Ringnuten vorhanden
sein.
Dadurch entstehen zwischen den einzelnen Ringnuten in radialer Rich
tung hervorstehende Noppen, die gegenüber einer glatten Mantelfläche
größere Toleranzen in der Gehäusebohrung ausgleichen können, da sie
sich beim Einpressen in das Lagergehäuse leicht verquetschen lassen.
Darüberhinaus läßt sich durch diese Noppen die Elastizität eines
derartigen elastischen Ringes nochmals steigern.
In Weiterbildung der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 4 ist
vorgesehen, daß beide Wälzlager zu einer Lagereinheit zusammengefaßt
sind, deren innere Lagerringe über einen gemeinsamen elastischen Ring
auf der Welle gehalten sind, daß die Lagerringe des in Längsrichtung
geschnittenen Lagers über den Umfang konstante Querschnitte aufweisen,
daß die Achsen der zylindrischen Mantelflächen des elastischen Ringes
zur Mittelachse der Welle parallel versetzt verlaufen.
Dabei treten die gleichen Vorteile ein, wie sie bereits unter Anspruch
1 beschrieben wurden.
Bei dieser Ausbildung der Lagereinheit muß nach Anspruch 5 die innere
Bohrungsfläche des elastischen Ringes in Achsrichtung hintereinander
angeordnete Ringnuten aufweisen.
Nach einem zusätzlichen weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch
6 sollen die Wälzkörper als Zylinder, Kugeln oder Kegelrollen ausge
bildet sein. Je nach der verwendeten Wälzkörperart sind in diesen
Fällen die Laufbahnen und der elastische Ring den Wälzkörpern anzupas
sen.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 die spielfreie Einstellung einer Welle mit zwei zu
einer Lagereinheit zusammengefaßten Wälzlagern, deren
äußere Lagerringe über einen elastischen Ring in einer
Gehäusebohrung gehalten sind;
Fig. 2 die spielfreie Einstellung einer Welle mit zwei zu
einer Lagereinheit zusammengefaßten Wälzlagern, deren
innere Lagerringe über einen elastischen Ring auf
einer Welle gehalten sind;
Fig. 3 eine Lageranordnung nach Fig. 1 mit Verwendung von
Kugeln als Wälzkörper.
Nach Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 mit einer durchgehenden Gehäuse
bohrung 2 eine Antriebswelle 3 gelagert. Dabei sitzt eine aus zwei
Radialwälzlagern 4, 5 und einem elastischen Ring 6 bestehende Lager
einheit 7 auf der Welle 3. Die zwei vorgespannten Wälzlager 4, 5
umfassen als äußere Lagerringe 8, 9 zwei Blechringe mit in radialer
Richtung weisenden Borden 8a, 9a sowie zwei Reihen von Wälzkörpern 10,
die in Käfigen 11 geführt sind.
Während die jeweiligen Laufbahnen der Wälzlager 4, 5 zylindrisch sind
und alle Laufbahnen den gleichen Durchmesser aufweisen, sind die
Laufbahnen mit ihren Achsen 13, 14 gegen die Mittelachse 12 der Welle
3 exzentrisch versetzt. Die Exzentrizität ist hierbei mit dem Bezugs
zeichen 15 versehen. Die exzentrische Versetzung 15 der Achsen 13, 14
der Laufbahnen erfolgt im vorliegenden Fall bei zwei Wälzlagern 4, 5
in einem Winkel von 180° bezogen auf den Umfang der Welle 3. Da die
vorgespannten Lager 4, 5 sich auf dem Umfang der Welle 3 in
gleichmäßig verteilter Lage befinden, ist für eine ständige feste
Abstützung der Welle 3 in zwei Punkten gesorgt.
Der erfindungsgemäße elastische Ring 6 umschließt mit einer Innenboh
rung die mit ihren Borden 8a, 9a aneinanderliegenden Wälzlager 4, 5
und hält diese so gebildete Lagereinheit 7 in der Bohrung 2 des Gehäu
ses 1.
Entsprechend der exzentrischen Anstellung 15 der Lager 4, 5 gegen die
Mittelachse 12 der Lagereinheit 7 weist der Innendurchmesser des
elastischen Ringes 6 einen radialen Versatz 16 auf. Dieser Versatz 16
sorgt dafür, daß entsprechend der eingestellten Exzentrizität 15 die
äußeren Lagerringe 8, 9 mit einer entsprechenden Kraft beaufschlagt
werden.
Zur axialen Fixierung der Lagereinheit 7 ist der elastische Ring 6 an
seinen beiden Enden mit radialen Vorsprüngen 17, 18 versehen. Während
nach dem Einschieben der Wälzlager 5 und 4 in den elastischen Ring 6
das Wälzlager 5 mit seinem Bord 9a am radialen Vorsprung 18 anliegt,
liegt das Wälzlager 4 mit seinem Bord 8a am radialen Vorsprung 17 an.
Ein axiales Verschieben der Wälzlager 4 und 5 ist somit ausgeschlos
sen.
Der Fig. 1 ist weiter entnehmbar, daß der elastische Ring 6 auf
seiner Mantelfläche in Achsrichtung hintereinander angeordnete Ringnu
ten 19 aufweist. Zwischen diesen Ringnuten 19 befinden sich in radia
ler Richtung hervorgehobene sägezahnartige Vorsprünge 20, sog. Noppen,
die gegenüber einer glatten Mantelfläche vergrößerte Toleranzen der
Gehäusebohrung 2 ausgleichen können. Dies geschieht dadurch, daß die
Noppen 20 beim Einschieben in die Gehäusebohrung 2 verquetscht werden.
Da die in Fig. 2 gezeigte Variante der spielfreien Einstellung einer
Welle eine Umkehrung der Variante von Fig. 1 darstellt, wurden die
gleichen Bezugszeichen verwendet.
Zwischen der Welle 3 und der durchgehenden Gehäusebohrung 2 ist die
Lagereinheit 7 angeordnet, die wiederum aus den beiden Radialwälz
lagern 4 und 5 sowie dem elastischen Ring 6 besteht. Im Unterschied zu
Fig. 1 umschließt der elastische Ring 6 mit seiner Innenbohrung bzw.
seinen Noppen 19 die Welle 3 und weist in seinem Außendurchmesser
einen radialen Versatz 16 auf. Auf der im Durchmesser unterschiedli
chen Mantelfläche des elastischen Ringes 6 sind die beiden inneren
Lagerringe 22 und 23 der Lager 4 und 5 angeordnet. Der äußere Lager
ring 21 umfaßt mit seinen Borden 21a die Borde 22a und 23a der Radial
wälzlager 4 und 5 und ist mittels Preßsitz in der Gehäusebohrung 2
gehalten. Da die beiden inneren Lagerringe 22 und 23 keine Innenborde
aufweisen, ist zusätzlich eine Anlaufscheibe 24 angeordnet, so daß die
in Käfigen 11 geführten Wälzkörperreihen 10 nicht aneinander stoßen
können.
Die in Fig. 3 dargestellte Lageranordnung unterscheidet sich von der
in Fig. 1 dargestellten lediglich dadurch, daß die Wälzkörper 10 als
Kugeln ausgebildet sind.
Demzufolge weisen die beiden äußeren Lagerringe 8, 9 eine nicht näher
bezeichnete konkave Laufbahn auf, die durch Materialverlagerung in die
dünnwandigen Lagerringe 8, 9 eingepreßt wurde. Die dadurch auf der
äußeren Mantelfläche der Lagerringe 8, 9 auftretenden Ausbauchungen
25, 26 werden zur axialen Fixierung der Lagereinheit 7 benutzt. Nach
dem Einschieben der Wälzlager 4, 5 in den elastischen Ring 6 werden
die Ausbauchungen 25, 26 der Lagerringe 8, 9 von Ausnehmungen 27, 28
des elastischen Ringes 6 umfaßt und somit gegen axiales Verschieben
gesichert. Die radialen Vorsprünge 17, 18 des elastischen Ringes 6
können bei dieser Ausführungsvariante entfallen.
Bezugszeichen
1 Gehäuse
2 Gehäusebohrung
3 Welle
4 Radialwälzlager
5 Radialwälzlager
6 elastischer Ring
7 Lagereinheit
8 äußerer Lagerring
8a Bord
9 äußerer Lagerring
9a Bord
10 Wälzkörper
11 Käfig
12 Mittelachse
13 Achse
14 Achse
15 Exzentrizität
16 radialer Versatz
17 radialer Vorsprung
18 radialer Vorsprung
19 Ringnut
20 Noppen
21 äußerer Lagerring
21a Bord
22 innerer Lagerring
22a Bord
23 innerer Lagerring
23a Bord
24 Anlaufscheibe
25 Ausbauchung
26 Ausbauchung
27 Ausnehmung
28 Ausnehmung
2 Gehäusebohrung
3 Welle
4 Radialwälzlager
5 Radialwälzlager
6 elastischer Ring
7 Lagereinheit
8 äußerer Lagerring
8a Bord
9 äußerer Lagerring
9a Bord
10 Wälzkörper
11 Käfig
12 Mittelachse
13 Achse
14 Achse
15 Exzentrizität
16 radialer Versatz
17 radialer Vorsprung
18 radialer Vorsprung
19 Ringnut
20 Noppen
21 äußerer Lagerring
21a Bord
22 innerer Lagerring
22a Bord
23 innerer Lagerring
23a Bord
24 Anlaufscheibe
25 Ausbauchung
26 Ausbauchung
27 Ausnehmung
28 Ausnehmung
Claims (6)
1. Lageranordnung zur spielfreien Einstellung einer Welle (3), beste
hend aus zumindest zwei Radialwälzlagern (4, 5), die exzentrisch
gegenüber einer Mittelachse (12) der Welle (3) angeordnet sind, so daß
jedes Wälzlager (4, 5) eine radiale Vorspannung erhält, wobei Wälzkör
per (10) auf Laufbahnen von äußeren Lagerringen (8, 9) und auf Lauf
bahnen von inneren Lagerringen oder direkt auf der Welle (3) abrollen,
und wobei die äußeren Lagerringe (8, 9) über elastische Zwischenlagen
in einer Bohrung (2) eines Gehäuses (1) abgestützt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Wälzlager (4, 5) zu einer Lagereinheit (7)
zusammengefaßt sind, deren äußere Lagerringe (8, 9) über einen gemein
samen elastischen Ring (6) in der Bohrung (2) des Gehäuses (1) gehal
ten sind, daß die Lagerringe (8, 9) des in Längsrichtung geschnittenen
Lagers über den Umfang konstante Querschnitte aufweisen, daß die
Achsen (13) bzw. (14) der zylindrischen Bohrungsflächen des elasti
schen Ringes (6) zur Mittelachse (12) der Welle (3) parallel versetzt
verlaufen.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
elastische Ring (6) an seinen beiden Enden einen radialen Vorsprung
(17, 18) aufweist.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der äußeren Mantelfläche des elastischen Ringes (6) in Achsrich
tung (12) hintereinander angeordnete Ringnuten (19) vorhanden sind.
4. Lageranordnung zur spielfreien Einstellung einer Welle (3), beste
hend aus zumindest zwei Radialwälzlagern (4, 5), die exzentrisch
gegenüber einer Mittelachse (12) der Welle (3) angeordnet sind, so daß
jedes Wälzlager (4, 5) eine radiale Vorspannung erhält, dadurch ge
kennzeichnet, daß beide Wälzlager (4, 5) zu einer Lagereinheit (7)
zusammengefaßt sind, deren innere Lagerringe (22, 23) über einen
gemeinsamen elastischen Ring (6) auf der Welle (3) gehalten sind, daß
die Lagerringe (22, 23) des in Längsrichtung geschnittenen Lagers über
den Umfang konstante Querschnitte aufweisen, daß die Achsen (13) bzw.
(14) der zylindrischen Mantelflächen des elastischen Ringes (6) zur
Mittelachse (12) der Welle (3) parallel versetzt verlaufen.
5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der
inneren Mantelfläche des elastischen Ringes (6) in Achsrichtung (12)
hintereinander angeordnete Ringnuten (19) vorhanden sind.
6. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (10) als Zylinder, Kugeln oder
Kegelrollen ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4240099A DE4240099C1 (de) | 1992-11-28 | 1992-11-28 | Lageranordnung zur spielfreien Einstellung einer Welle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4240099A DE4240099C1 (de) | 1992-11-28 | 1992-11-28 | Lageranordnung zur spielfreien Einstellung einer Welle |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4240099C1 true DE4240099C1 (de) | 1994-05-19 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4240099A Expired - Fee Related DE4240099C1 (de) | 1992-11-28 | 1992-11-28 | Lageranordnung zur spielfreien Einstellung einer Welle |
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