DE816039C - Einbauvorrichtung fuer Waelzlager - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 8. OKTOBER 1951

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einbauvorrichtung für Wälzlager, die zum Festspannen des Wälzlagerinnenringes auf der Welle und des Lageraußenringes im Gehäuse mit zylindrischen Spannhülsen ausgestattet ist.

Für das zufriedenstellende Arbeiten eines Wälzlagers ist in eingebautem Zustande sein richtiger Sitz auf der Welle und in der Gehäusebohrung ebenso wichtig wie die Güte der Bauart als solche. Bei der Wahl des richtigen Sitzes für Welle und Gehäusebohrung sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen : die Art der Belastung, die Stärke der Laufringe, der Werkstoff und die Wandstärke der Lagergehäuse, das Lagerspiel, die Temperaturverteilung während des Betriebes, die Anforderungen an Genauigkeit und Lebensdauer der Lagerung und die axiale Verschiebbarkeit der Welle im Lagergehäuse während des Betriebes sowie die Art des Einbaus.

In erster Linie ist für die Wahl des Lagersitzes die Art der Belastung maßgebend. Dabei sind drei verschiedene Belastungsformen zu unterscheiden: 1. die Welle läuft um, und das Gehäuse steht fest, 2. die Welle steht fest, und das Gehäuse läuft um, 3. Welle und Gehäuse laufen wechselweise um.

Ist der Wälzlagerinnenring im ersten Falle mit losem Sitz eingebaut, so wird er sich infolge der Belastung auf der Welle drehen; ebenso wird der Außenring im zweiten Falle im Gehäuse wandern, wenn er mit losem Sitz eingebaut ist. In beiden Fällen werden die Passungsflächen des Lagers beschädigt, Werkstoffteilchen können in das Lager eindringen und einen Verschleiß verursachen, wodurch die Brauchbarkeit und Lebensdauer der Lager empfindlich beeinträchtigt werden können.

Dem Wandern eines Laufringes kann nur durch eine so feste Passung des Lagerringes auf der Welle bzw. im

Gehäuse begegnet werden, daß kein Spiel zwischen den Paßflächen besteht oder auftreten kann. Durch Festspannung des Ringes an den Seitenflächen kann das Wandern nicht verhindert werden, außer wenn die hier auftretende Kraftwirkung mehr als das Zehnfache der Radialbelastung des Lagers -beträgt und in dieser Höhe aufrechterhalten werden kann, was in der Regel nicht möglich ist.

Zur Berücksichtigung der genannten Forderungen

to worden im Hinblick auf die verschiedenen Belastungsfälle, den Ein- und Ausbau und auf die Werkstoffart und die Wandstärken der Lagergehäuse zahlreiche Toleranzen zugelassen, die international genormt sind. Beispielsweise muß für ein Lagergehäuse aus Leichtmetall eine festere Passung gewählt werden als für Lagergehäuse aus Gußeisen oder Stahl. Die Passung in einem dünnwandigen Gehäuse muß gleichfalls fester sein als jene in einem dickwandigen.

Weil das Wälzlager auf der Welle und in der Ge-

ao häusebohrung festsitzen muß, können der Ein- und Ausbau nur durch Pressen, Schlagen, Erwärmen der Innenringe und mit Hilfe von Sondervorrichtungen erfolgen, wobei immer die Gefahr einer Beschädigung des Lagers und eines verkanteten Einbaus besteht.

Zur Aufnahme der Axialkräfte werden Wellen und Gehäusebohrungen mit entsprechenden Absätzen versehen und mit Hilfe von Zwischenrohren, Muttern, Deckeln, Schrauben u. dgl. distanziert und gesichert. Bei der Bearbeitung der Deckelanlageflächen muß besonders darauf geachtet werden, daß diese in einer Aufspannung mit den Gehäusebohrungen erfolgen.

Für lange Vorlegewellen, bei welchen keine Anlageflächen für die Wälzlagerinnenringe vorhanden sind, werden geschlitzte Kegelspannhülsen verwendet, die mit Hilfe von Muttern das Lager auf der Welle festspannen. Hierfür werden besondere Wälzlager mit Kegelbohrung verwendet. Die Kegelspannhülsen weisen einen großen Verstellweg beim Festziehen auf und lassen sich nur durch Schlagen lösen. Sie sind geschlitzt und ergeben keine hohe Rundlaufgenauigkeit.

Durch die Einbauvorrichtung nach der Erfindung werden alle Nachteile der bisher bekannten Einbauverfahren in sehr einfacher und zuverlässiger Weise vermieden.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einbauvorrichtung, bei welcher anstelle einer Vielzahl von Toleranzen nur eine einzige Toleranz erforderlich ist, wobei die verschiedenartigen Belastungsfälle spielend beherrscht, der Einbau und Ausbau einfach und mit geringstem Zeitaufwand ermöglicht werden, eine Zerstörung des Lagers verhindert ist und die Werkstoffart und die Wandstärke der Lagergehäuse keine wesentliche Rolle mehr spielen. Die neue Einbauvorrichtung bietet dem Wälzlagerhersteller die Möglichkeit, sich ausschließlich auf die Fertigung von Wälzlagern mit zylindrischer Bohrung zu beschränken; dem Wälzlagerverbraucher bleibt nur noch die Fertigung von glatten Wellen und glatten Gehäusebohrungen mit zylindrischem Außenbzw. Bohrungsdurchmesser übrig.

Erfindungsgemäß dient als Spannelement eine unabhängige oder mit den Lagerringen je aus einem Stück bestehende Spannhülse, die durch Zug- oder Druckbelastung in axialer und radialer Richtung verformbar ist, derart, daß durch Anziehen einer Mutter oder eines Gewinderinges im Sinne einer Dehnung oder Pressung die Spann wirkung geregelt werden kann. Dieses Lager sitzt vollständig spielfrei, weil die Ausdehnung gleichzeitig nach innen und außen völlig gleichmäßig erfolgt. Es gestattet und gewährleistet einen sehr wirksamen, aber leicht lösbaren Preßsitz und ermöglicht höchste Rundlaufgenauigkeit.

Im einzelnen dient der Lösung der Aufgabe vorzugsweise eine Spannhülse, die längs ihres inneren und äußeren Umfanges mit gegeneinander versetzten Aussparungen versehen ist, durch welche Gelenkstellen gebildet werden, die zur Folge haben, daß sich die Spannhülse unter Einwirkung einer axialen Kraft in radialer Richtung nach außen erweitert und nach innen verengt. Die einzelnen Gelenkstellen können gleich stark ausgeführt und in gleichem Abstand voneinander angeordnet sein, in welchem Falle die Verengung bzw. Erweiterung an allen Gelenkstellen gleichmäßig und genau parallel zur Achse der Bohrung erfolgt. Statt dessen können die Gelenke aber aAh verschieden stark bemessen sein oder bzw. und in verschiedenem Abstand liegen. Auch auf diese Weise ist eine weitgehende Anpassung der Spannhülsen an den jeweiligen besonderen Verwendungszweck möglich. An Stelle einer besonderen Spannhülse kann man auch den Wälzlagerinnenring bzw. den Lageraußenring selbst nach Art einer Spannhülse ausbilden. In diesem Falle tritt beim Innenring nur eine Verengung in der Bohrung und beim Lageraußenring nur eine Erweiterung am Außendurchmesser auf.

Durch die neue Lageranordnung wird erreicht, daß die Einstellung des Lagerspieles oder die Nachstellung nach beiden Seiten ohne Abpassen von Distanzringen möglich ist und der seitliche Lagerdurchhang von Innen- und Außenring keine Rolle mehr spielt. Das Gehäuse kann auf einer Seite geschlossen oder auf beiden Seiten offen sein. Die Welle kann auch bei Anordnung mehrerer Lager hintereinander in kürzester Zeit verschoben oder ausgewechselt werden, ohne daß dabei die Dichtstellung des Lagers innerhalb der Lagergruppe beeinträchtigt wird oder Schmiermittel verlorengeht.

' In der Zeichnung sind lediglich beispielsweise verschiedene Ausführungsformen von Einbauvorrichtungen nach der Erfindung in schematischer Form wiedergegeben, wobei in allen Fällen ein Kugellager zugrunde gelegt ist. Sinngemäß kann natürlich auch der Erfindungsgedanke bei anderen Bauarten von Wälzlagern verwendet werden.

Bei der Einbauvorrichtung nach Fig. 1 sind zwei Spannhülsen 1 bzw. 5 zum Festspannen des inneren und äußeren Wälzlagerringes 3 bzw. 7 auf der Welle 4 bzw. in der Bohrung des Gehäuses 8 verwendet. Beide Spannhülsen besitzen zylindrische Bohrungen und zylindrische Außendurchmesser. Sie weisen radial von außen nach innen verlaufende ringförmige Aussparungen 10 bzw. 11 und diesen gegenüber axial versetzte, von innen nach außen verlaufende Aussparungen 12 bzw. 13 auf, durch welche Gelenkstellen 14 gebildet werden. Die als Stützringe wirkenden äußeren Begrenzungsflächen 15 dieser Aussparungen verlaufen radial und sind am äußeren und inneren Umfang durch

ringförmige Ansätze 16 axial verbreitert, wodurch eine breite Stützfläche erzielt und ein weiches Spannen ermöglicht wird.

Anzahl und Form dieser Aussparungen können innerhalb weiter Grenzen verschieden gewählt werden. Wird zwischen den Wälzlagerinnenring 3 und die Welle 4 bzw. den Wälzlageraußenring 7 und das Gehäuse 8 die Spannhülse 1 bzw. 5 eingeschoben und werden die Muttern 2 oder Gewinderinge 6 angezogen, so pflanzt sich die durch letztere eingeleitete Kraftwirkung über die Gelenkstellen 14 fort. Da diese Gelenkstellen gegeneinander versetzt sind, entsteht zwischen ihnen eine Kniehebelwirkung, welche ein Auseinanderpressen der Spannelemente zur Folge hat. Die Spannhülsen verlängern sich beim Anziehen der Muttern bzw. Gewinderinge so lange, bis ihre kreisringförmigen Innen- bzw. Außenflächen an den Gelenken gleichzeitig auf der Welle und der Bohrung des Wälzlagerinnenringes bzw. im Gehäuse und Außendurchmesser des Wälzlageraußenringes zur Anlage kommen, wodurch schließlich die beiden Lagerringe in Preßsitz festgehalten werden. Bei einer Lockerung der Muttern bzw. Gewinderinge geben die Spannhülsen die W^relle und den Lagerinnenring bzw. das Gehäuse und den Lageraußenring sofort wieder frei.

Etwaige Schwankungen der Toleranz zwischen den einzelnen Paßflächen lassen sich durch die Spannhülsen mühelos beherrschen.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Spannhülse 1 mit kegeligem Außenmantel 17. Diese Ausführungsform stellt sich in der Herstellung teurer als jene nach Fig. 1 und erfordert auch ein Wälzlager mit Innenkegel.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Stützringe 15, bei welchen

ringförmige Ansätze fehlen. Bei dem Beispiel nach Fig. 3 sind die Stützringe radial, bei jenem nach Fig. 4 schräg gerichtet. Beide Ausführungsarten ermöglichen eine einfachere Herstellung der inneren und äußeren Ausnehmungen der Spannhülsen, ergeben aber ein hartes Spannen und keine so hoheRundlaufgenauigkeit wie die Ausführungsform nach Fig. 1.

Während bei den Beispielen nach Fig. 1 bis 4 die durch die Mutter 2 eingeleitete Zugkraft in der Nähe der Welle 4 wirksam wird, zeigt Fig. 5, daß die Anordnung ebensogut auch so getroffen werden kann, daß die Zugkraft in der Nähe der Wälzlagerbohrung, also am äußersten Rande der Spannhülse, wirksam wird. Im Gegensatz zu Fig. 1 zeigt Fig. 6 ein nur auf einer Seite offenes Lagergehäuse 8, in welches zwei Kugellager unmittelbar hintereinander eingebaut sind. Die aus einem Stück bestehende innere Spannhülse 1 ist mit einem Bund 18 und für jeden Lagerinnenring 3⁰ bzw. 3⁶ mit zwei äußeren Aussparungen 10 und einer inneren Aussparung 12, ferner zum Gegenhalten beim Anziehen der Mutter 2 mit einer Nut 19 versehen. Wird die Mutter 2 angezogen, so pflanzt sich die eingeleitete Kraft über den vorderen Innenring 3⁰ und das Zwischenrohr 20 zum hinteren Innenring 3* bis zum Bund 18 der Spannhülse 1 fort. Bei weiterem Anziehen der Mutter 2 verlängert sich die Spannhülse 1 so lange, bis die beiden Innenringe y, 3* fest mit der Welle 4 verbunden sind. Die beiden Außenringe y", J^b stehen je unter Einwirkung einer unabhängigen Spannhülse 5° bzw. 5⁶, die ebenfalls mit einem Stützring 21 und Nut 22 zum Gegenhalten beim Anziehen der Gewinderinge versehen sind und werden durch diese im Gehäuse 8 festgespannt. Das getrennte Festspannen der beiden Außenringe 7", j^b bietet den Vorteil, daß die aus dem Gehäuse 8 vorstehende Spannhülse 5° zuletzt festgespannt und dabei gleichzeitig axial derart verschoben werden kann, daß jegliches Kugelspiel an den Laufstellen 23, 24, 25 und 26 restlos beseitigt wird. Auf diese Weise läßt sich auch jederzeit nach dem Einlaufen der Lager eine Nachstellung in beiden Achs_r richtungen vornehmen. Das bekannte zeitraubende Abpassen von Distanzringen fällt dadurch weg, und seitliche Differenzen von Innenring zu Außenring spielen keine Rolle mehr.

Statt der in Fig. 6 gezeigten Anordnung kann man auch die umgekehrte Anordnung treffen, indem die äußeren Spannhülsen aus einem Stück hergestellt werden und die innere Spannhülse unterteilt wird. Schließlich können auch sowohl die innere als die äußere Spannhülse je aus einem Stück bestehen. Diese Möglichkeiten und die Art der Anordnung machen es technisch zum erstenmal möglich, daß die Welle 4 oder das Gehäuse 8 in wenigen Sekunden ausgewechselt oder ausgebaut werden können, ohne daß dadurch die Dichtstellung der Lagergruppe beeinträchtigt oder Schmiermittel verloren wird.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens in der Richtung, daß die Aussparungen unmittelbar in die Wälzlagerringe verlegt sind, daß also letztere selbst als Spannhülsen ausgebildet sind. Die beiden Lagerringe sind mit Nuten 19 zum Gegenhalten beim Anziehen der Muttern bzw. Gewinderinge versehen. Die äußeren Abschlußflächen und die ringförmigen Ansätze sind ähnlich wie bei den Spannhülsen 1 und 5 nach Fig. 1 ausgebildet. Die mittleren Ringansätze 27,28 bleiben bei breiten Lagern zweckmäßig als Verstärkung bestehen, können aber bei schmalen Lagern mit Rücksicht auf die einfachere Herstellung weggelassen werden.

Der Vorgang beim Festspannen der Welle 4 bzw. des Gehäuses 8 ist ähnlich wie bei Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß sich der Lagerinnenring, infolge seiner erheblichen Verstärkung nach außen, nur in der Bohrung verengt bzw. der Lageraußenring, infolge seiner Verstärkung nach innen, nur am Außendurchmesser erweitert, daß die Lagerringe 3 und 7 unmittelbar mit der Welle 4 bzw. dem Gehäuse 8 verbunden werden und daß die Spannkraft auf beiden Seiten getrennt mit Hilfe der Muttern 2 bzw. Gewinderinge 6 ausgeübt werden muß.

Bei geringeren Lagerbelastungen können die als Spannhülsen ausgebildeten Lagerringe 3 und 7 auch nur auf einer Seite als Spannelemente ausgebildet und festgespannt werden.

Im Gegensatz zu allen anderen Figuren zeigt Fig. 8 das Beispiel eines Wälzlagers, bei welchem der Lagerinnenring als Spannhülse mit Druckbelastung auf der iao Welle befestigt werden kann. Wird in die Bohrung des Lagerringes 3 die Welle 4 eingeschoben und werden links und rechts die Gewinderinge 32 angezogen, wobei zum Gegenhalten Nuten 19 vorgesehen sind, so verengt sich die Bohrung über die durch die Aussparungen 12 ias und 29 gebildeten Gelenkstellen 31, so daß die Welle 4

festgespannt wird. Die Druckfläche 30 ist verbreitert, so daß eine gute Anlage des Gewinderinges erzielt wird.

Ähnlich wie der Lagerinnenring läßt sich natürlich auch der Lageraußenring als Spannhülse für Druckbelastung ausbilden.

In den Fig. 9 bis 14 ist gezeigt, wie sich die Einbauvorrichtungen nach den vorher gegebenen Ausführungsbeispielen im entspannten und im gespannten Zustande verhalten. Im einzelnen zeigen Fig. 9 und 10 eine Anordnung nach Fig. 1 je in entspanntem und gespanntem Zustande, die Fig. 11 und 12 bzw. 13 und 14 in gleicher Art der Darstellung die Anordnungen nach den Fig. 7 und 8.

Aus diesen Darstellungen ist insbesondere deutlich zu entnehmen, wo die sogenannten Gelenkstellen 14 bzw. 31 auftreten und wie die Verformung der Spannhülse erfolgt.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE: 20

1. Einbauvorrichtung für Wälzlager, gekennzeichnet durch Spannhülsen (1, 5), welche die Lagerringe (3, 7) auf der Welle (4) bzw. im Gehäuse (18) spannen, und die nach Art von Tellerfedern durch Anziehen von Muttern (2) bzw. Gewinderingen (6)' in axialer und radialer Richtung verformbar sind.

2. Einbauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (1, 5) längs ihres äußeren und inneren Umfangs gegeneinander versetzte Aussparungen (10 bis 13) aufweisen, durch welche die Gelenkstellen (4) gebildet werden, derart, daß sich die Spannhülsen unter einer axial wirkenden Kraft in radialer Richtung nach außen erweitern und nach innen verengen.

3. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gelenkstellen (14) und Stützringe (15) durch kreisringförmig verlaufende Aussparungen (10, 11, 12, 13) gebildet sind.

4. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (15) am äußeren und inneren Umfang durch ringförmige Ansätze (16) axial verbreitert sind, so daß eine breite Stützfläche für die Lagerringe gebildet wird.

5. Einbauvorrichtung für Wälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagerringe (3, 7) selbst als Spannhülsen ausgebildet sind (Fig. 7).

6. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung der Wälzlagerringe (3, 7) mit der Welle (4) bzw. dem Gehäuse (8) durch eine beim Festziehen der Muttern (2) bzw. Gewinderinge (6) auf die Spannhülsen (1, 5) bzw. Wälzlagerringe (3, 7) eingeleitete axiale Zugwirkung erreicht wird (Fig. 1 bis 7).

7. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung des Wälzlagerringes (3) mit der Welle (4) durch eine beim Festziehen der Gewinderinge (32) auf die Druckfläche (30) der Wälzlagerringe eingeleitete axiale Druckwirkung erreicht wird (Fig. 8).

8. Einbauvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Eingriff der Gewinderinge (32) dienenden Druckflächen (30) der Spannhülse (3) über die Wandstärke der Gelenkstellen(3i) der Spannhülse h^;naus radial verbreitert sind (Fig. 8).

9. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den verbreiterten Druckflächen (30) Nuten (29) eingestochen sind, durch welche an den Endgliedern der Spannhülse (3) zusätzliche Gelenkstellen (31) gebildet werden (Fig. 8).

10. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) nach beiden Seiten offen ist und auf beiden Seiten Muttern (2) und Gewinderinge (6) zum Festspannen der Spannhülsen angebracht sind (Fig. 1, 7 und 8).

11. Einbauvorrichtung für Wälzlager nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) auf einer Seite geschlossen ist und demzufolge die Spannhülsen (1, 5⁰, 5⁶) nur auf der offenen Seite Spannglieder aufweisen (Fig. 6).

12. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Wälzlagerinnenringe (3", 3^b) von einer Spannhülse (1) aufgenommen und festgespannt sind, während die Wälzlageraußenringe (7°> 7^b) jeder für sich von den Spannhülsen (5⁰, $^b) aufgenommen und festgespannt sind (Fig. 6).

13. Einbauvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülsen (1 bzw. 5) mit so viel inneren und äußeren Aussparungen (io, 11, 12, 13) versehen sind, daß zwei oder mehrere Wälzlagerinnenringe bzw. -außenringe zugleich auf der Welle (4) bzw.

im Gehäuse (8) festgespannt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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