DE69529731T2

DE69529731T2 - Verfahren zum Montieren von konischen Gegenständen und hydraulische Mutter zur Verwendung in diesem Verfahren

Info

Publication number: DE69529731T2
Application number: DE69529731T
Authority: DE
Inventors: Magnus Kellstroem; Kenneth Petterson; Magnus Rydin
Original assignee: SKF Maintenance Products BV
Current assignee: SKF Maintenance Products BV
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: DE69535255D1; EP1256735A3; DE69535845D1; NL9402211A; JPH08261244A; EP1256735A2; EP1775490B1; EP1256735B1; DE69529731D1; EP0718515A1; US5779419A; EP1775490A1; DE69535255T2; EP0718515B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Montage konischer Gegenstände. Ein Beispiel hierfür ist die Montage eines Lagers auf einer konischen Sitzfläche. Im Verfahren zum Montieren solcher Gegenstände werden innere Spannungen erzeugt, wodurch ein Preß- oder Festsitz erhalten wird. Der konische Gegenstand wird gestreckt, während der Schaft zusammengedrückt oder komprimiert wird. Die betroffenen Gegenstände können verschiedenartige technische bzw. Maschinenbau- oder Maschinenkomponenten sein, z. B. Getriebe oder Zahnräder, Lager, usw.
Obwohl hohe innere Spannungen zu einem korrekten Preß- oder Festsitz führen, sollte darauf geachtet werden, die Gegenstände nicht überzubelasten, um allmähliche Verformungen und Rißbildung zu vermeiden. Andererseits müssen auch zu niedrige Spannungen vermieden werden und müssen die Probleme des Reibverschleißes oder der Spannungskorrosion berücksichtigt werden.
Gemäß einem herkömmlichen Verfahren werden die Gegenstände montiert, indem eine Kraft mit einer bestimmten Größe ausgeübt wird. Dadurch soll die korrekte Verschiebung der Gegenstände relativ zueinander erreicht werden, um die gewünschten inneren Spannungen zu erhalten. Der Nachteil dieses herkömmlichen Verfahrens besteht darin, daß dadurch aufgrund der unvorausbestimmbaren Reibung zwischen den Gegenständen Ungenauigkeiten erhalten werden.
In der FR-A-2619428 und in der DE-C-59 74 08 werden Verfahren beschrieben, die sich vom Inhalt von Patentanspruch 1 im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß die vorgegebene Kraft nicht spezifiziert ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Montieren eines hohlen Gegenstandes mit einer konischen Öffnung, z. B. einen Kegel- oder Keilring, auf einem konischen Schaft oder einer auf einem Schaft angeordneten konischen Buchse bereitzustellen, wodurch ein besser vorausbestimmbares Ergebnis erhalten wird. Erfindungsgemäß weist das Verfahren die in Patentanspruch 1 definierten Schritte auf.
Beim Treiben oder Bewegen des hohlen Gegenstandes zu seiner Ausgangsposition werden jegliche Abweichungen der Form oder der Oberflächenrauhigkeit der Gegenstände berücksichtigt, die zu einem nicht vorausbestimmbaren, nichtlinearen Verhalten führen können. Über die Trajektorie von der Ausgangsposition zur Endposition hin ist das Verhalten der Gegenstände geeignet vorausbestimmbar, so daß eine exakte Montage ermöglicht wird.
Die gut definierte Ausgangsposition wird durch Ausüben einer vorgegebenen Axialkraft auf den hohlen Gegenstand erhalten. Die zum Erhalten der Ausgangsposition erforderliche Kraft kann empirisch ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zum Montieren eines innen konisch geformten Innenrings oder inneren Laufrings eines Rollenlagers auf einen Schaft geeignet. Ein solches Lager weist einerseits im nicht montierten Zustand einen relativ großen radialen Innenabstand zwischen den Rollenelementen des Rollenlagers und dem Laufring und andererseits im montierten Zustand einen kleineren nominellen radialen Innenabstand auf.
Herkömmlich wird der Abstand normalerweise durch einen Abstandsmesser geprüft. Ein solcher Abstandsmesser wird zwischen einem Rollenelement und einem Laufring eingeführt, um das Spiel einzustellen. Das Spiel wird reduziert, indem der Innenring den Schaft hinauf bewegt wird. Dieses Verfahren ist hinsichtlich der Tatsache, daß der Abstandsmesser jedesmal eingeführt werden sollte, nachdem der Innenring den Schaft hinauf bewegt wurde, offensichtlich mühselig und zweitaufwendig. Es sind keine kontinuierlichen Messungen möglich, weil der Montagevorgang jedesmal unterbrochen werden muß, wenn der Abstandsmesser eingeführt wird.
Dieser Vorgang kann außerdem leicht zu Überbelastungen führen, wenn der Innenring zu weit hinauf bewegt wird.
Außerdem ist der Lagerzwischenraum zwischen den Laufringen und den Rollenelementen, insbesondere in einer Maschinenumgebung, zum Einführen des Abstandsmessers möglicherweise nicht immer geeignet zugänglich. Um den inneren Laufring den Schaft hinauf zu bewegen, wird häufig eine Hydraulikmutter verwendet, wobei diese Mutter jedoch den verfügbaren Zugangsraum noch weiter reduziert.
Dieses Problem wird größer, wenn gedichtete Rollenlager verwendet werden. Die Dichtungen auf beiden Seiten verhindern das Einführen eines Abstandsmessers.
Schließlich können fehlerhafte Meßwerte erhalten werden, wenn die Laufringe und die Rollenelemente nicht korrekt zentriert sind.
Daher ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, in dem diese Nachteile eliminiert sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenring von der Ausgangsposition über eine derartige Distanz zur Endposition den Schaft hinauf bewegt wird, daß der nominelle radiale Innenabstand erhalten wird. Die Distanz zwischen der Ausgangsposition und der Endposition kann auf der Basis des Verjüngungsgrades oder der Konizität des Innenrings und des Schafts exakt berechnet werden.
Für alle in Frage kommenden Rollenlager kann die zum Einstellen der Ausgangsposition erforderliche Kraft zusammen mit der Distanz zwischen der Ausgangsposition und der Endposition tabellarisiert werden, um ein Handbuch bereitzustellen, durch das ein korrekter Montagevorgang ermöglicht wird.
Vorzugsweise wird die Ausgangsposition erhalten, indem eine Axialkraft ausgeübt wird, die eine radiale Innenabstandsreduktion von 0,09 · 10&supmin;³ · d (d = Durchmesser des Innenrings) verursacht. Diese Kräfte können empirisch ermittelt und tabellarisiert werden.
Außerdem wird die Endposition des Innenrings ausgehend von der Ausgangsposition vorzugsweise erhalten, indem der Innenring über eine Distanz bewegt wird, durch die eine radiale Innenabstandsreduktion von 0, 6 · 10&supmin;³ · d (d = Durchmesser des Innenrings) erhalten wird. Die Distanzen können basierend auf dem Verjüngungsgrad oder der Konizität der Gegenstände hergeleitet und ebenfalls tabellarisiert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf mehrere in den Figuren dargestellte Ausführungsformen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht des Gegenstands der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 3-6 zeigen vier verschiedene Ausführungsformen von Pendelrollen- oder Tonnenlagern, während sie auf einem Schaft montiert werden.
Fig. 1 zeigt ein Pendelrollen- oder Tonnenlager 1 mit einem Innenring oder inneren Laufring 2 mit einer konischen Innenfläche, einem sphärischen Außenring oder äußeren Laufring 3 sowie zwei Reihen von Rollen 4.
Das Pendelrollen- oder Tonnenlager 1 wird auf einem Schaft 5 montiert, der einen konisch geformten Abschnitt 6 und einen Schraubengewindeabschnitt 7 aufweist.
Eine Hydraulikmutter 8 ist auf den Schraubengewindeabschnitt 7 geschraubt. Die Hydraulikmutter 8 weist einen Mutterkörper 9 auf, in dem eine koaxiale, ringförmige Kammer 10 ausgebildet ist. In der Kammer 10 ist ein ringförmiger Kolben 11 gleitend aufgenommen. Durch Dichtungen 12 ist der Kolben 11 bezüglich der zylindrischen Wände der Kammer 10 abgedichtet.
Mit Hilfe eines Verbinders 13 ist die Kammer 10 mit einem Hydraulikschlauch 14 verbunden, der mit einer Hydraulikpumpe 15 verbunden ist. Durch Bewegen eines Griffs 16 nach oben und unten kann Öl von der Pumpe 15 gepumpt werden. Ein Druckmeßgerät 17 zeigt den Öldruck an.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, liegt der Kolben 11 am Innenring 2 des Pendelrollen- oder Tonnenlagers 1 an. Durch Pumpen von Öl in die Kammer 10 wird der Ring 2 entlang des konisch geformten Abschnitts 6 des Schafts 5 hinaufbewegt.
Der Kolben 11 weist außerdem einen radial nach außen weisenden Flansch 18 auf, an dem ein Meßstift 19 anliegt. Der Meßstift bildet einen Teil einer Abstandsmeßvorrichtung 20, die ein Schraubengewindegehäuse 21 aufweist, das in eine im Mutterkörper 9 ausgebildete Öffnung 22 eingeschraubt ist. Eine Rundskala 23 ist mit dem axial beweglichen Stift 9 verbunden, wodurch der relative axiale Versatz zwischen dem Mutterkörper 9 und dem Kolben 11 gemessen werden kann. Wie vorstehend erwähnt, wird das in Fig. 1 dargestellte System zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Für eine Beschreibung dieses Verfahrens wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen.
Beim Montieren des Pendelrollen- oder Tonnenlagers 1 auf dem Schaft 5 wird das Lager 1, insbesondere sein Innenring 2, auf den Schaft 5 geschoben, bis die konischen Flächen des Innenrings 2 und des Schafts 5 aneinander anliegen. In dieser Position ist noch keine oder fast keine Klemmwirkung vorhanden. Diese Position des Pendelrollen- oder Tonnenlagers ist in Fig. 2 durch A (Nullstellung) bezeichnet.
Anschließend wird der Innenring 2 zur Ausgangsposition B bewegt, indem Öl in die Kammer 10 der Hydraulikmutter 8 gepumpt wird.
Die Kraft oder der Druck, die/der erforderlich ist, um die Ausgangsposition B zu erreichen, kann von einer Tabelle abgelesen werden, in dem diese Werte für alle relevanten Abmessungen von Rollenlagern 1 tabellarisiert sind. Diese Werte sind empirisch ermittelt worden. Es hat sich gezeigt, daß eine einem bestimmten geringfügigen Anfangseingriff entsprechende Ausgangsposition erreicht wird, wenn eine Reduktion des radialen Innenabstands des Lagers von 0,09 · 10&supmin;³ · d erreicht worden ist. Die mit dieser Reduktion des radialen Innenabstands in Beziehung stehenden Werte sind tabellarisiert worden.
Nachdem die Ausgangsposition B erreicht worden ist, wird der Innenring über eine Distanz SS zur Endposition C den Schaft hinauf bewegt. Die Distanz SS kann ebenfalls in einer Tabelle abgelesen werden. Diese Distanzen sind auf der Basis des Verjüngungsgrades bzw. der Konizität des Gegenstands in Kombination mit der Vorschrift berechnet worden, daß eine Reduktion des radial Innenabstands des Lagers von 0, 6 · 10&supmin;³ · d mm erreicht werden sollte. Durch das Bezugszeichen 5 wird die Distanz zwischen der Position, wo das Lager von Hand angeordnet wird, und der Endposition bezeichnet.
Die axialen Bewegungsdistanzen, die erforderlich sind, um diese Bedingung zu erhalten, können ebenfalls in einer Tabelle abgelesen werden. Die Reduktion von 0,6 · 10&supmin;³ · d mm wird bei einer Bewegung des Innenrings von der Ausgangsposition B zu seiner Endposition C erhalten.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, kann das Verfahren sowohl in Fällen angewendet werden, in denen nur eine Gleitfläche vorhanden ist (Fig. 3 und 4), als auch in Fällen, in denen zwei Gleitflächen vorhanden sind ( Fig. 5 und 6).
Fig. 3 entspricht dem Fall von Fig. 1; in Fig. 4 ist eine Zusatzbuchse 24 vorgesehen. Diese Buchse 24 weist eine auf einem zylindrischen Schaft 25 befestigte zylindrische Öffnung auf. Die Außenfläche der Buchse 24 weist einen sich verjüngenden Abschnitt und einen zylindrischen Abschnitt mit einem Schraubengewinde auf, auf dem eine Hydraulikmutter 8 montiert werden kann.
Im Fall von Fig. 5 befindet sich der Innenring in einer fixierten Position. Der Innenring 2 liegt an einem Ringelement 26 an, das an einer Gegenfläche 27 des Schafts 28 anliegt. Die Zusatzbuchse 24 gleitet nun in Richtung des Pfeils 29, wodurch sie sowohl über den Innenring 2 als auch über den Schaft 28 gleitet.
Die gleiche Situation, in der eine Gleitbewegung über zwei Flächen auftritt, ist in Fig. 6 dargestellt. Auch hierbei gleitet ein Ringelement 30, das an der Innenseite zylindrisch und auf der Außenseite konisch ausgebildet ist, zwischen einem Innenring 2 und einem Schaft 28. In den Fällen der Fig. 5 und 6 ist natürlich eine größere Kraft erforderlich, um die Ausgangsposition B zu erreichen. Die in diesen Fällen auszuübenden Kräfte können ebenfalls empirisch ermittelt und tabellarisiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Montieren eines hohlen Gegenstands (2) mit einer konischen Öffnung, z. B. eines Kegelrings, auf einem konischen Schaft (6) oder einer auf einem Schaft (25, 28) montierten konischen Büchse (24, 30) mit den Schritten:

- Installieren des hohlen Gegenstandes auf dem Schaft oder der konischen Buchse derart, daß die konischen Oberflächen des Gegenstands und des Schafts oder der konischen Buchse in einer Nullstellung (A) aneinander anliegen;

- Ausüben einer vorgegebenen Axialkraft auf den hohlen Gegenstand (2), um den hohlen Gegenstand von der Nullstellung (A) zu einer Ausgangsposition (B) zu bewegen und einen anfänglichen Preß- oder Festsitz bereitzustellen;

- Bewegen des hohlen Gegenstands von der Ausgangsposition (B) über eine vorgegebene Distanz (SS) zu einer Endposition (C), um einen End-Preß- oder Festsitz bereitzustellen;

- wobei die vorgegebene Kraft als Kraft definiert ist, die erforderlich ist, um in der Ausgangsposition (B) eine elastische Streckung des hohlen Gegenstandes von 5% - 20% der elastischen Streckung in der Endposition (C) zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Montieren eines innen konisch ausgebildeten inneren Laufrings (2) eines Rollenlagers auf einem Schaft (6), wobei das Lager einerseits im nicht montierten Zustand einen relativ großen radialen Innenabstand zwischen den Rollenelementen (4) des Rollenlagers und den Laufringen (2, 3) aufweist und andererseits im montierten Zustand einen kleineren nominellen radialen Innenabstand aufweist, wobei der innere Laufring (2) von der Ausgangsposition (B) über eine derartige Distanz zur Endposition (C) bewegt wird, daß der nominelle radiale Innenabstand erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Ausgangsposition (B) durch Ausüben einer Axialkraft erhalten wird, die eine radiale Innenabstandsreduktion von 0,09 · 20&supmin;³ · d (d = Durchmesser des inneren Laufrings) verursacht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei, ausgehend von der Ausgangsposition (B), die Endposition (C) des inneren Laufrings (2) durch Verschieben des inneren Laufrings über eine Distanz erhalten wird, die eine radiale Innenabstandsreduktion von 0,6 · 10&supmin;³ · d (d = Durchmesser des inneren Laufrings) verursacht.