DE69535255T2

DE69535255T2 - Hydraulische Mutter zum Montieren von konischen Gegenständen

Info

Publication number: DE69535255T2
Application number: DE69535255T
Authority: DE
Inventors: Magnus Kellström; 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: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: EP1256735A3; EP1775490A1; DE69529731D1; EP0718515A1; EP1775490B1; EP0718515B1; EP1256735A2; DE69535845D1; NL9402211A; JPH08261244A; DE69535255D1; EP1256735B1; DE69529731T2; US5779419A

Description

Die Erfindung betrifft das Zusammenbauen von konisch geformten Gegenständen. Ein Beispiel auf diesem Gebiet ist das Montieren eines Lagers auf einem konischen Lagersitz. Beim Vorgang des Montierens derartiger Gegenstände werden innere Spannungen erzeugt, wodurch eine Presspassung erreicht wird. Der konische Gegenstand wird gedehnt, wohingegen die Welle zusammengedrückt wird. Die betroffenen Gegenstände können verschiedene technische oder maschinelle Komponenten umfassen, wie beispielsweise Getriebe, Lager etc..
Obwohl hohe innere Spannungen zu einer korrekten Presspassung führen, sollte man darauf achten, die Gegenstände nicht zu überlasten, um Kriechen und die Bildung von Rissen zu vermeiden. Andererseits sind unter Berücksichtigung der Probleme der Reibkorrosion (des Frettings) oder der Spannungskorrosion auch geringe Spannungen zu vermeiden.
In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung insbesondere eine Hydraulikmutter für die Verwendung in einem derartigen Verfahren zum Montieren eines hohlen Gegenstands mit einer konisch geformten Öffnung, wie beispielsweise eines konischen Rings, auf einer konischen Welle, mit einem Muttergehäuse, das einen ringförmigen koaxialen Hohlraum aufweist, sowie einem ringförmigen Kolben, der in dem Hohlraum verschiebbar ist.
Derartige Hydraulikmuttern sind an sich bekannt. Die US-A-3033597 zeigt eine Hydraulikmutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß werden Messvorrichtungen zum Messen der axialen Verlagerung des ringförmigen Kolbens in Bezug zu dem Muttergehäuse zur Verfügung gestellt, wie in Anspruch 1 definiert.
Der Kolben kann einen radial nach außen weisenden Flansch aufweisen, der die Stützfläche bildet.
Um mögliche Ausrichtungsfehler auszugleichen, können mehr als eine, z. B. drei, regelmäßig beabstandete Messvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise Messuhren.
Die Hydraulikmutter wird zum Montieren von Gegenständen durch Aufbringen einer Kraft einer bestimmten Größe verwendet. Dadurch soll die genaue Verlagerung der Gegenstände im Bezug zueinander erreicht werden, um so die gewünschten inneren Spannungen zu erhalten. Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt darin, dass es Ungenauigkeiten mit sich bringt, die von der unvorhersehbaren Reibung zwischen den Gegenständen ausgehen.
Die Hydraulikmutter wird deshalb vorzugsweise in einem Verfahren eingesetzt, das die folgenden Schritte aufweist:

– Installieren des hohlen Gegenstands auf der Welle, um so die konisch geformten Oberflächen des Gegenstands und der Welle gegenseitig in Anlage zu bringen,
– Treiben des hohlen Gegenstands in eine Anfangsposition, um eine Eingangspresspassung zur Verfügung zu stellen,
– Treiben des hohlen Gegenstands über eine vorbestimmte Wegstrecke von der Anfangsposition in eine Endposition, um eine endgültige Presspassung zu schaffen.

Durch Treiben des hohlen Gegenstands in seine Anfangsposition werden alle Abweichungen in der Form oder Oberflächenrauheit des Gegenstands ausgeglichen, die zu einem unvorhersehbaren, nicht linearen Verhalten führen. Über den Bewegungsablauf von der Anfangsposition in Richtung der Endposition stellt sich das Verhalten der Gegenstände als gut vorhersehbar dar, wodurch ein genaues Montieren erreicht wird.
In nahezu allen Fällen kann eine gut definierte Anfangsposition erreicht werden, wenn der hohle Gegenstand durch Ausüben einer vorbestimmten axialen Kraft in die Anfangsposition gebracht wird. Für diese Fälle kann die zum Erreichen der Anfangsposition erforderliche Kraft empirisch bestimmt werden.
Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere zum Montieren der inneren, innenseitig konisch geformten Lauffläche einer Wälzlagerung auf einer welle. Ein derartiges Lager hat im nicht montierten Zustand ein relativ großes radiales inneres Spiel zwischen den Wälzkörpern einerseits und den Laufflächen andererseits, und ein kleineres, radiales inneres Nennspiel in montiertem Zustand.
Gemäß der Praxis des Stands der Technik wird das Spiel üblicherweise mittels eines Messfühlers überprüft. Ein derartiger Messfühler wird zwischen einen Wälzkörper und einer Lauffläche eingeführt, um das Spiel festzustellen. Nach dem Aufschieben der inneren Lauffläche auf die Welle ist dieses Spiel reduziert. Dieses Verfahren ist augenscheinlich schwierig und zeitaufwendig, wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass der Messfühler jedes Mal, nachdem die innere Lauffläche aufgeschoben worden ist, eingeführt werden soll. Kontinuierliche Messungen sind nicht möglich, da der Montiervorgang jedes Mal unterbrochen werden muss, wenn der Messfühler eingeführt wird.
Außerdem kann dieser Vorgang leicht zu Überlastungen führen, wenn sich die innere Lauffläche als zu weit aufgeschoben zeigt.
Darüberhinaus kann der Raum des Lagers zwischen den Laufflächen und den Wälzkörpern zum Einführen des Messfühlers nicht immer gut zugänglich sein, insbesondere in einem maschinellen Umfeld. Oftmals wird beim Aufschieben der inneren Lauffläche eine Hydraulikmutter eingesetzt, die den verfügbaren Zugang weiter reduziert.
Dieses Problem wird weiter verschärft, wenn abgedichtete Wälzlagerungen zum Einsatz kommen. Die Dichtungen auf beiden Seiten verhindern zusammen das Einführen eines Messfühlers.
Schließlich kann man falsche Messungen erhalten, wenn die Laufflächen und Wälzkörper nicht richtig zentriert sind.
Es ist daher bevorzugt, die Hydraulikmutter in einem Verfahren anzuwenden, das diese Nachteile nicht aufweist. Zu diesem Zweck ist die Hydraulikmutter für das Aufschieben der inneren Lauffläche von der Anfangsposition bis zu der Endposition über eine derartige Distanz angewandt, dass das radiale innere Nennspiel erreicht wird. Die Wegstrecke zwischen der Anfangsposition und der Endposition kann auf der Basis der Abschrägung der inneren Lauffläche und der Welle genau berechnet werden.
Für alle in Frage kommenden Wälzlagerungen kann die für das Erreichen der Anfangsposition erforderliche Kraft zusammen mit der Wegstrecke zwischen der Anfangsposition und der Endposition tabellarisch dargestellt werden, um so eine Referenzanleitung zur Verfügung zu stellen, die einen richtigen Montiervorgang ermöglicht.
Vorzugsweise wird die Anfangsposition durch Anwenden einer axialen Kraft erreicht, die eine Verringerung des radialen inneren Spiels um 0,09 × 10^–3 × d (d = Durchmesser der inneren Lauffläche) hervorruft. Diese Kräfte können empirisch bestimmt und tabellarisch dargestellt werden.
Darüberhinaus wird die Endposition der inneren Lauffläche vorzugsweise, beginnend mit der Anfangsposition, durch Verlagern der inneren Lauffläche über eine Wegstrecke erreicht, was eine Reduktion der radialen inneren lichten Weite um 0,6 × 10^–3 × 3 (d = Durchmesser der inneren Lauffläche) bewirkt. Die Wegstrecken können von der Abschrägung der Gegenstände abgeleitet werden und ebenso tabellarisch dargestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungsformen erläutert, die in den Figuren dargestellt sind.
1 zeigt einen Überblick über den Gegenstand der Erfindung.
2 zeigt ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3–6 zeigen vier verschiedene Ausführungsformen eines sphärischen Wälzlagers während des Montagevorgangs auf der Welle.
1 zeigt ein sphärisches Wälzlager 1, das sowohl eine innere Lauffläche 2, die eine konisch geformte innere Oberfläche besitzt, eine äußere Lauffläche 3 mit einer sphärischen Lauffläche als auch zwei Reihen von Wälzkörpern 4 aufweist.
Das sphärische Wälzlager 1 wird auf einem Zapfen 5 montiert, der sowohl einen konisch geformten Bereich 6 als auch einen mit einem Schraubengewinde versehenen Bereich 7 aufweist.
Eine Hydraulikmutter 8 ist auf den mit einem Schraubengewinde versehen Bereich 7 aufgeschraubt worden. Diese Hydraulikmutter 8 weist ein Muttergehäuse 9 auf, das einen koaxialen, ringförmigen Hohlraum 10 besitzt. In dem Hohlraum 10 ist ein ringförmiger Kolben 11 verschieblich untergebracht. Mit Hilfe von Dichtungen 12 ist der Kolben 11 in Bezug zu den zylindrischen Wandungen des Hohlraums 10 abgedichtet worden.
Der Hohlraum 10 ist mittels eines Anschlusses 13 mit einem Hydraulikanschluss 14 verbunden, welcher wiederum mit einer Hydraulikpumpe 15 verbunden ist. Das Öl kann von der Pumpe 15 durch Auf- und Abbewegung eines Handstücks 16 gepumpt werden. Ein Messgerät 17 zeigt den Öldruck an.
Wie in 1 gezeigt ist, liegt der Kolben 11 an der inneren Lauffläche 2 des sphärischen Wälzlagers 1 an. Durch Pumpen von Öl in den Hohlraum 10 wird der Laufring 2 auf den konisch geformten Bereich 6 des Zapfens 15 aufgeschoben.
Der Kolben 11 hat auch einen radial nach außen weisenden Flansch 18, an dem ein Messstift 19 anliegt. Dieser Stift bildet einen Teil einer Distanzmessvorrichtung 20, welche ein mit einem Schraubengewinde versehenes Gehäuse 21 aufweist, das in eine Bohrung 22 geschraubt ist, die in dem Muttergehäuse 9 vorgesehen ist. Eine Messuhr 23 ist mit dem axial beweglichen Stift 19 verbunden, um die Messung der relativen axialen Verlagerung zwischen dem Muttergehäuse 9 und dem Kolben 11 zu ermöglichen. Wie bereits erwähnt wurde, wird das in 1 gezeigte System zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Zur Beschreibung dieses Verfahrens wird sowohl auf 1 als auch auf 2 Bezug genommen.
Während des Montagevorgangs des sphärischen Wälzlagers 1 auf dem Zapfen 5 wird das Lager 1, insbesondere dessen innere Lauffläche 2, über den Zapfen 5 geschoben, bis die konisch geformten Oberflächen der inneren Lauffläche 2 und des Zapfens 5 aneinander anliegen. In dieser Position liegt noch keine oder nahezu keine Klemmwirkung vor. Diese Stellung des sphärischen Wälzlagers wird in 2 mit A bezeichnet (Nullposition).
Nachfolgend wird die innere Lauffläche 2 durch Pumpen von Öl in den Hohlraum 10 der Hydraulikmutter 8 in die Anfangsposition B gebracht.
Die zum Erreichen dieser Anfangsposition B erforderliche Druckkraft kann aus einer Tabelle abgelesen werden, in der diese Werte tabellarisch für alle relevanten Abmessungen des Wälzlagers 1 zusammengefasst sind. Diese Werte sind empirisch bestimmt worden. Es wurde ermittelt, dass eine Anfangsposition, die einer bestimmten geringfügigen anfänglichen Passung entspricht, erreicht wird, wenn eine Reduktion der radialen inneren lichten Weite des Lagers um 0,09 × 10^–3 × d erreicht worden ist. Diese auf eine solche Reduzierung der radialen inneren lichten Weite bezogenen Werte sind tabellarisch dargestellt worden.
Sobald die Anfangsposition B erreicht worden ist, wird die innere Lauffläche 2 über eine Wegstrecke S_s in Richtung einer Endposition C geschoben. Die Wegstrecke S_s kann ebenso von der Tabelle abgelesen werden. Diese Wegstrecken sind auf der Grundlage der Abschrägung des Gegenstands berechnet worden, in Kombination mit der Festlegung, dass eine Reduktion der radialen inneren lichten Weite des Lagers um 0,6 × 10^–3 × d mm erreicht werden soll. Mit der Bezugsgröße S ist die Wegstrecke zwischen der Position, in welcher das Lager per Hand eingesetzt wird, und der Endposition bezeichnet worden.
Die Wegstrecken des axialen Aufschiebens, die erforderlich sind, um diesen Zustand zu erhalten, können auch einer Tabelle entnommen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Re duktion um 0,6 × 10^–3 × d mm beim Verschieben der inneren Lauffläche von der Anfangsposition B zu ihrer Endposition C auftritt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, kann das Verfahren sowohl in Fällen angewendet werden, in denen nur eine Gleitfläche zur Verfügung steht (3 und 4) als auch in Fällen, wo zwei Gleitflächen vorliegen (5 und 6).
3 entspricht dem Fall in 1; in 4 ist eine zusätzliche Hülse 24 vorgesehen worden. Diese Hülse 24 hat eine zylindrische Bohrung und ist auf eine zylindrische Welle 25 aufgeschoben. Die äußere Oberfläche der Hülse 24 ist teils geneigt und teils zylindrisch mit einem Schraubengewinde ausgebildet, um die Hydraulikmutter 8 darauf zu montieren.
Im Fall der 5 befindet sich die innere Lauffläche 2 in einer fixierten Position. Die innere Lauffläche 2 liegt an einem Ring 26 an, der wiederum an einem Widerlager 27 einer Welle 28 anliegt. Die zusätzliche Hülse 24 gleitet nun in der Richtung des Pfeils 29, womit sie sowohl an der inneren Lauffläche 2 als auch an der Welle 28 entlang gleitet.
Die gleiche Situation, in der ein Gleiten über zwei Oberflächen stattfindet, ist in 6 gezeigt. Auch hier gleitet ein Ring 30, der auf der Innenseite zylindrisch ist und auf der Außenseite schräg ausgebildet ist, zwischen der inneren Lauffläche 2 und der Welle 28. In den Fällen der 5 und 6 ist selbstverständlich eine größere Kraft erforderlich, um die Anfangsposition B zu erhalten. Auch die Kräfte in diesen Situationen können empirisch ermittelt und tabellarisch dargestellt werden.

Claims

Hydraulikmutter (8) zum Montieren eines hohlen Gegenstands mit einer konisch geformten Öffnung, wie einem konischen Ring (2), auf einer konischen Welle (6), mit einem Muttergehäuse (9), das einen ringförmigen koaxialen Hohlraum (10) aufweist, sowie einem ringförmigen Kolben (11), der in dem Hohlraum (10) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (19, 20, 21, 23) zum Messen der axialen Verschiebung des ringförmigen Kolbens (11) in Bezug zu dem Muttergehäuse (9) vorgesehen sind, wobei das Muttergehäuse (9) eine axiale Bohrung (22) hat, in der eine Meßeinrichtung (19, 21) montierbar ist, und der Kolben (11) ein Bezugsteil (18) hat, das von einem Meßfühler (19) der Meßeinrichtung (20) erfaßbar ist, wobei der Messfühler (19) ein axial verschiebbarer Stift (19) ist, welcher aus der axialen Bohrung (22) hervorsteht, der Kolben (11) eine Stützfläche (18) hat, an welcher der Stift (19) anliegen kann, und eine Meßuhr (23) mit dem axial beweglichen Stift (19) verbunden ist.
Hydraulikmutter nach Anspruch 1, bei welcher der Kolben (11) einen radial nach außen weisenden Flansch (18) hat, der die Stützfläche bildet.