SE533565C2 - Axelanordning och förfarande för lagring av en axel - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en axelanordning med en roterbar axel (4) som har etti sin Iängdriktning förlöpande genomgående häl (9). Enligt uppfinningen innefattar anordningen vidare en stäng (10) somförlöper i axelns (4) Iängdriktning genom hålet (9) frän ena änden av axeln (4) tillden andra. Stängen (10) är vid sin ena ände försedd med ett radiellt riktatstödelement (14). Stödelementet (14) är axiellt beläget utanför axelns (4) ände ochsträcker sig radiellt utanför axelns ytterdiameter vid änden. Uppfinningen avser även ett förfarande för lagring av en axel med hjälp av den uppfunna axelanordningen. (Fig. 1)

Description

30 533 565 Redogörelse för uppfinningen Det uppställda ändamålet uppnås ur uppfinningens första aspekt genom att en axelanordning av det inledningsvis angivna slaget uppvisar de speciella särdragen att anordningen vidare innefattar en stång som föilöperi axelns längd- riktning genom hålet från en första ände av axeln till andra ände av axeln, vilken stång vid nämnda första ände är försedd med ett radiellt riktat stödelement axiellt beläget utanför nämnda första ände och som sträcker sig radiellt utanför axelns ytterdiameter vid nämnda första ände, varvid stödelementet har en axiell inneryta med ett radiellt yttre parti och ett radiellt inre parti, vilket radiellt yttre parti är axiellt förskjutet in mot axeln i förhållande till det radiellt inre partiet.

Därmed underlättas att stödelementet går axiellt fritt frân axiell kontakt med axeländen och de roterande delama av lagret samtidigt som lagrets ytterring kan ges stöd vid ett axialläge som sammanfaller med axelns ände eller vid ett axialläge ett litet stycke in på axeln.

Med hjälp av en så utformad axelanordning kan axeln lagras utan att lagrets precision påverkas av temperaturförändringar. Stången kan fixeras axiellt relativt axeln vid axelns andra ände, varvid stödelementets axiella läge relativt axeln blir i huvudsak bibehället oavsett temperaturförändringar. Detta naturligtvis under förutsättning att stången är av ett material med ungefär samma värmeut- vidgningskoefficient som axelns material. Lämpligtvis är stången och axeln av samma material såsom t.ex. stål. Med samma material i stång och axel maxime- ras precisionen avseende att bibehålla stödelementets och den första axelländens relativa axiella position.

Då axeln ska lagras i en lagring som bl.a. innefattar ett axialkraftsupp- tagande rullningslager vid eller i närheten av axelns första ände kan stödelementet tjänstgöra som axiellt stöd för lagrets stillastående ring. Tack vare att stödelemen- tets och axeländens relativa axiella position ej förändras av temperaturförändrin- gar kommer lagerprecisionen, dvs. inställt spel eller förspänning inte att förändras.

Om ytterringen istället på konventionellt sätt vore monterad i den omgivande stöd- strukturen och får sitt axialstöd från den så förändrar den sin axiella position relativt axeländen med förändrad temperatur och erfordrarjusteringar och åtgärder för att kompensera för detta.

Med den uppfunna axelanordningen elimineras således problem förknip- pade med sådana kompensationsåtgärder eftersom stödelementet åstadkommer 20 25 30 533 555 3 en axialstödsyta som är opàverkad av temperaturförändringar. Den uppfunna lagringsanordningen underlättar därmed att på ett enkelt sätt lagra axeln med optimal inställning över ett stort temperaturintervall. Vidare elimineras behovet av att vidta andra åtgärder för att inställa ett fast lagerspel.

Lämpligtvis, ehuru ej nödvändigtvis, är hålet genom axeln cirkulärt och lämpligtvis är det koaxiellt med axeln. Även stången är lämpligtvis cirkulär och bör vara koaxiell med hålet.

Enligt en föredragen utföringsforrn av den uppfunna axelanordningen sträcker sig stödelementet radiellt utanför axelns ytterdiameter vid ett flertal i omkretsled fördelade ställen.

Ett så utformat stödelement möjliggör axialstöd på flera i omkretsled fördelade ställen hos rullningslagrets ytterring så att kraftupptagandet fördelas.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är dessa ställen fördelade med lika inbördes avstånd i omkretsled.

Stödet för axialkraftupptagningen blir därmed symmetriskt jämnt fördelat så att kraften på ytterringen blir jämnt fördelad och risken för snedställning av densamma elimineras.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsforrn sträcker sig stödelementet utanför ytterdiametern runt hela axelns omkrets.

Därmed blir kraftupptagningen så jämnt fördelad som möjligt, vilket medför optimal driftssäkerhet. Stödelementet kan därvid t.ex. ha cirkulär ytterkontur och vara utformat som en skiva.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsforrn är stödelementet fäst vid stången med fästorgan sä anordnat att stödelementets axialläge på stången är inställbarl.

Därmed kan stödelementets axialläge anpassas relativt axeln så att optimal precision för ytterringens axialstöd uppnås för de driftstemperaturer som kan förutses. Arrangemanget medger även viss efterjustering.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsforrn innefattar fästorganet ett gängat parti av stången och en mutter.

Därmed kan den nämnda axialposltioneringen av stödelementet åstad- kommas på ett enkelt och tillförlitligt sätt.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsfonn är stången anordnad med radiellt spel i hålet. 15 20 25 30 533 565 4 Därmed undviks risk för kontakt mellan stången och axeln, vilket skulle leda till friktionsförluster och risk för driftsstömingar.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är stången vid axelns andra ände försedd med ett andra radiellt riktat stödelement axiellt beläget utanför nämnda andra ände och som sträcker sig radiellt utanför axelns ylterdiameter vid nämnda andra ände.

Med denna utföringsform möjliggörs att även ett axialkraftsupptagande rullningslager vid axelns andra ände ges samma slag av axialstöd.

Då stödelementen anpressas mot respektive ytterring hos ett rullnings- lager vid vardera axelände kommer det axiella avståndet mellan ytterringama därvid att förändras unisont med förändringar av axelns längd till följd av tempe- raturförändringar, dvs. det axiella avståndet är fixerat relativt sett. Därmed åstad- kommes ett lätthanterligt axelpaket som med säkerställd lagerprecision kan in- monteras i en stödstruktur. Lämpligtvis har "stödstrukturen axiella stödytor som begränsar respektive stödelements möjlighet till utåtriktad axiell rörelse.

Enligt ytteriigare en föredragen utföringsform är det andra stödelementet utformat pà ett sätt som anges ovan för det första stödelementet, speciellt enligt någon av de föredragna utföringsformema beskrivna ovan. Därmed kommer således även det andra stödelementet att uppvisa motsvarande fördelar.

Stödelementen är lämpligtvls identiskt utförda, men kan altemativt vara utförda enligt sinsemellan olika utföringsformer.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform är stången vid axelns andra ände försedd med axialfixeringsorgan för fixering av det axiella läget hos stångens motsvarande ände relativt en stödstruktur.

Denna utföringsform utgör ett altemativ till den närmast ovan beskrivna utföringsformen och underlättar axelanordningens montering vid den första axeländen eftersom den första stödringen därmed inte behöver något särskilt stopp mot utåtriktad axiell rörelse.

Ett lagringsarrangemang enligt uppfinningen innefattar dels den uppfunna axelanordningen, speciellt i enlighet med någon av de föredragna utföringsforrner- na av densamma, dels åtminstone ett första axialkraftsupptagande rullningslager med en med axeln roterande ring, en stillastående ring, och mellan dessa anordnade rullkroppar, varvid nämnda första stödelement är anordnat anpressande mot den stillastående ringen, vars axiella rörlighet dänned 20 25 30 533 565 5 begränsas endast av å ena sidan lagrets rullkroppar och å andra sidan av nämnda första stödelement.

Med axialkraftsupptagande rullningslager avses i denna patentansökan inte endast ett lager som upptar enbart axialkrafter utan även lager som upptar såväl axialkrafter som radialkrafter, såsom t.ex. ett koniskt rullager.

Enligt en föredragen utföringsforrn av det uppfunna lagringsarrange- manget innefattar detta vidare ett andra axialkraftsupptagande rullningslager för axialkraft motriktad den axialkraft som det första axiallagret är anordnat att uppta, vilket andra rullningslager har en med axeln roterande ring, en stillastående ring, och mellan dessa belägna mllkroppar, varvid nämnda andra stödelement är anordnat anpressande mot den stillastående ringen, vars axiella rörlighet därmed begränsas endast av å ena sidan lagrets rullkroppar och å andra sidan av nämnda andra stödelement.

En växellåda enligt uppfinningen innefattar ett lagringsarrangemang i enlighet med uppfinningen.

Ett fordon enligt uppfinningen innefattar en växellåda i enlighet med uppfinningen.

Det uppfunna lagringsarrangemanget, den uppfunna växellådan och det uppfunna fordonet medför fördelar av samma slag som fördelama hos den upp- funna axelanordningen och de föredragna utföringsforrnema av densamma, vilka fördelar har beskrivits ovan.

Enligt uppfinningens andra aspekt innefattar ett förfarande för lagring av en axel de speciella åtgärdema - att en ihålig axel tillhandahålles, - att en stång skjuts in genom axelns hål, - att axeln lagras med lager innefattande ett första axialkrattsupptagande rullningslager, med en med axeln roterbar ring, en stillastående ring och rullkroppar mellan dessa, - att ett första stödelement innefattande en axiell inneryta med ett radiellt yttre parti och ett radiellt inre parti, vilket radiellt yttre parti är axiellt förskjutet in mot axeln i förhållande till det radiellt inre partiet anbringas pä stången vid en första ände av axeln, - att nämnda första stödelements radiella yttre parti bringas att anpressa den stillastående ringen mot rullningslagrets rullkropp, så att den 20 30 533 565 6 stillastående ringens axiella rörlighet begränsas endast av å ena sidan lagrets rullkroppar och å andra sidan av nämnda första stödelement, - att axelns lager monteras i en stödstruktur på ett sådant sätt att stödstrukturen begränsar nämnda första stödelements axiella rörlighet.

Enligt föredragna utföringsformer av det uppfunna förfarandet utövas detta under användande av en axelanordning i enlighet med uppfinningen, speciellt i enlighet med någon av de föredragna utföringsformerna av densamma. Även det uppfunna förfarandet medför fördelar av samma slag som an- givits ovan för den uppfunna axelanordningen och de föredragna utförings- formerna av densamma.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskriv- ning av utföringsexempel av densamma och med hänvisning till medföljande ritningar.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 är ett längdsnitt genom en del av en växellåda enligt ett första utföringsexempel av uppfinningen.

Fig. 2 är ett motsvarande snitt enligt ett andra utföringsexempel.

Beskrivning av utföringsexempel Figur 1 är ett Iängdsnitt genom en del av en växellåda enligt uppfinningen.

Växellådan har ett hus 1 som utgör stödstruktur för växellådans axlar. Växellådan i exemplet har en huvudaxel 2 och en sidoaxel 4. Uppfinningen beskrivs i anslut- ning sidoaxeln 4., som är utförd med en axelanordning och ett lagringsarrange- mang i enlighet med uppfinningen. Övriga delar av växellådan äri princip av kon- ventionellt slag och beskrivs ej närmare här. Sidoaxeln 4, i den fortsatta benämn- da axeln 4 är försedd med några kugghjul 5 i samverkan med huvudaxeln 2.

Axeln 4 är lagrad i ett första koniskt rullager 7 vid ena änden av axeln 4 och ett andra koniskt rullager 8 vid motsatta änden av axeln 4. l axeln 4 är upp- taget ett koncentriskt cirkuläit hàl 9 som går genom hela axelns 4 längd. Genom hàlet 9 sträcker sig en stång 10 med ett litet spel i hålet 9 så att kontakt med axeln undviks. Stången är med sin ifiguren vänstra ände fäst vid ett parti 11 av husets gavelvägg. lnfästningen är àstadkommen genom att stàngens 10 ände 13 är gängad och inskruvad i ett gängat hàl i gavelväggens parti 11. 20 25 30 533 565 7 Vid stàngens 10 högra ände är ett stödelement 14 i form av en cirkulär skiva 14 fastsatt. Skivan 14 har ett centriskt hål medelst vilket den trås på stången 10 och fastskruvas med hjälp av en mutter 17 och ett gängat ändparti av stången 10.

Genom avpassad inskruvning av stångens 10 vänstra ände i hålet 12 i gavelväggspartiet 11 och/eller åtdragning av muttern 17 anpressas innersidan av skivans 14 radiellt ytter del 142 mot lagrets 7 stillastående ytterring 71. Skivan 14 utgör därmed ett kraftupptagande stöd för lagret 7 för axialkrafter riktade åt höger.

Lagringen av axelns 4 vänstra ände är i detta exempel utförd på konven- tionellt sätt, där det andra lagret 8 med sin ytterring anligger mot en axiell stödyta hos gavelpartiet 11 för upptagande av axialkrafter riktade åt vänster.

Huset 1 är av aluminium och axeln 4 liksom den genomgående stången 10 är av stål. Om växellådan blir uppvärmd till en högre temperatur än den som är för handen vid det i fig. 1 visade tillståndet kommer såväl huset 1 som axeln 4 och stången 10 att utvidgas både radiellt och axiellt. Eftersom huset 1 är av aluminium kommer det att utvidgas i högre gard än axeln 4 och stången 10. I radiell led är det fråga om så små värden att det inte leder till något problem, medan skillnaden i utvidgning i axiell led kan uppgå till flera tiondels mm.

Då huset 1 utvidgar sig axiellt i förhållande till axeln innebär det att den del 21 av huset i vilken det högra lagret 7 är monterat förflyttas i riktning mot höger relativt den änden av axeln 4 och relativt den vid stången 10 fastsatta skivan 14.

Eftersom nämnda del 21 av huset inte har någon axiell stoppyta för den yttre ringen 71 påverkas ej lagrets 7 axiella stöd. Det utgörs av skivan 14 och dess läge är oförändrat l förhållande till axeln. Således är de båda lagrens 7, 8 inställning av spel eller förspänning opåverkad av temperaturskillnaden.

Som framgår har skivan 14 ett radiellt yttre parti med en mot lagrets ytter- ring 71 vänd yta 142 som är förskjuten inåt i förhållande till resten av skivan. Detta för att skapa ett frigångsutrymme mellan skivan 7 och axel respektive rullkroppar- na. En altemativ möjlighet är att anordna en mellanring mellan ytterringen 71 och skivan 14. Med en mer accentuerad förskjutning av ytan 142 eller med en mellan- ring med påtaglig axiell utsträckning kan axiallagret 7 vara beläget ett stycke in på axeln. 20 25 533 565 8 Det i fig. 2 illustrerade andra utföringsexemplet skiljer sig från det i fig. 1 avseende stångens fastsättning och avseende en detalj vid skivan vid axelns högra ände, men är i övrigt utförd på samma sätt. l detta exempel är stången 10 inte fixerad vid husgaveln utan är även vid sin vänstra ände försedd med en anordning av liknande slag som vid den högra änden. Således är stången ej förankrad i huset vid den vänstra änden. l stället är ett stoppelement 14b i form av en skiva 14b fäst vid stången 10 medelst en på gängad mutter 17b.

Därmed kommer axeln 4, stången 10, de båda skivoma 14, 14b, och lagren 7, 8 att utgöra ett sammanhållet paket med temperaturoberoende fixerat avstånd mellan lagren 7, 8 så att dessa bibehåller en oförändrad inställning.

Vid axelns vänstra ände är skivan 14b inklämd mellan lagrets ytterring 81 och en axiell stödyta 110b hos ett gavelparti 11b på huset. Vid axelns högra ände är en stoppnng 18 infäst i en husdel 21b och anordnad att begränsa skivans 14 rörelse axiellt utåt från axeln.

Då huset 1 utvidgar sig axiellt i förhållande till axeln 4 kommer avståndet mellan den axiella stödytan 110b i gavelpartiet 11b och stoppningen 18 att öka några tiondels mm mer än avståndet mellan skivoma 14, 14b. Därmed kommer ett motsvarande axiellt spel att uppträda. Det spelet kommer emellertid inte att påver- ka lagrens förinstållning eftersom denna bibehålls genom sammanhållnings- kraftema mellan skivoma 14, 14b. Axeln får således en viss axiell rörlighet, men som är acceptabel ur andra aspekter än lagringen, som ju i sig blir opåverkad.

Axialkraften från paketet upptas av den axiella stödytan 110b i gavelpartiet 11b eller av stödringen 18 i husdelen 21 b i beroende av åt vilket håll axialkraften verkar.

Claims (16)

20 25 30 533 565 PATENTKRAV

1. Axelanordning innefattande en roterbar axel (4) med ett i sin längdriktning förlöpande genomgående hål (9), varvid anordningen vidare innefattar en stång (10) som förlöper i axelns (4) längdriktning genom hålet (9) från en första ände av axeln till en andra ände av axeln, vilken stång vid nämnda första ände är försedd med ett radiellt riktat stödelement (14) axiellt beläget utanför nämnda första ände och som sträcker sig radiellt utanför axelns (4) ytterdiameter vid nämnda första ände, kännetecknad av att stödelementet har en axiell inneryta med ett radiellt yttre parti (142) och ett radiellt inre parti (143), vilket radiellt yttre parti (142) är axiellt förskjutet in mot axeln (4) i förhållande till det radiellt inre partiet (143).

2. Axelanordning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att stödelementet (14) sträcker sig radiellt utanför axelns (4) ytterdiameter vid ett flertal i omkretsled fördelade ställen.

3. Axelanordning enligt patentkrav 2 kännetecknad av att nämnda flertal ställen är fördelade med lika inbördes avstånd iomkretsled.

4. Axelanordning enligt patentkrav 1 kännetecknad av att stödelementet (14) sträcker sig radiellt utanför axelns (4) ytterdiameter vid nämnda första ände runt hela axelns omkrets.

5. Axelanordning enligt något av patentkraven 1 - 4 kännetecknad av att stödelementet (14) är fäst vid stången (10) med fästorgan (17) så anordnat att stödelementets (14) axialläge på stången (10) är inställbart.

6. Axelanordning enligt patentkrav 5 kännetecknad av att fästorganet (17) innefattar ett gängat parti av stången och en mutter (17).

7. Axelanordning enligt något av patentkraven 1 - 6 kännetecknad av att stången (10) är anordnat med ett radiellt spel i nämnda häl (9). 20 25 30 533 565 10

8. Axelanordning enligt patentkrav 7 kännetecknad av att stången (10) vid axelns andra ände är försedd med ett andra radiellt riktat stödelement (14b) axiellt beläget utanför nämnda andra ände och som sträcker sig radiellt utanför axelns (4) ytterdiameter vid nämnda andra ände.

9. Axelanordning enligt patentkrav 8 kännetecknad av att nämnda andra stödelement (14b) uppvisar de särdrag som anges i något av kraven 2 - 5 för det vid stångens (10) första ände belägna stödelementet (14).

10. Axelanordning enligt något av patentkraven 1 - 7 kännetecknad av att stången (10) vid axelns (4) andra ände är försedd med axiallägesfixeringsorgan (12, 13) för fixering av det axiella läget hos stångens (10) motsvarande ände relativt en stödstruktur (1).

11. Lagringsarrangemang kännetecknat av att lagringsarrangemanget innefattar en axelanordning enligt något av patentkraven 1 - 10 och åtminstone ett första axialkraftsupptagande rullningslager (7) med en med axeln roterande ring (72), en stillastående ring (71), och mellan dessa anordnade rullkroppar (73), varvid nämnda första stödelement (14) är anordnat anpressande mot den stilla- stående ringen (71), vars axiella rörlighet därmed begränsas endast av å ena sidan lagrets rullkroppar (73) och å andra sidan av nämnda första stödelement (14).

12. Lagringsarrangemang enligt patentkrav 11 då detta beror av något av patentkraven 8 - 10 kännetecknat av att lagringsarrangemanget vidare innefattar ett andra axialkraftsupptagande rullningslager (8) för axialkraft motriktad den axialkraft som det första rullningslagret (7) är anordnat att uppta, vilket andra rullningslager (8) har en med axeln (4) roterande ring (81), en stillastående ring (82), och mellan dessa belägna rullkroppar (83), varvid nämnda andra stödelement (14b) är anordnat anpressande mot den stillastående ringen (82), vars axiella rörlighet därmed begränsas endast av à ena sidan lagrets rullkroppar (83) och ä andra sidan av nämnda stödelement (14b). 20 25 533 565 11

13. Växellåda kännetecknad av att växellådan innefattar ett lagringsarrange- mang enligt patentkrav 11 eller 12.

14.' Fordon kännetecknat av att fordonet är försett med en växellåda enligt patentkrav 13.

15. Förfarande för lagring av en axel kännetecknat av att en ihålig axel tillhandahållas, att en stång skjuts in genom axelns hàl, att axeln lagras med lager innefattande ett första axialkraftsupptagande rullningslager, med en med axeln roterbar ring, en stillastående ring och rullkroppar mellan dessa, att ett första stödelement innefattande en axiell inneryta med ett radiellt yttre parti och ett radiellt inre parti, vilket radiellt yttre parti är axiellt förskjutet in mot axeln i förhållande till det radiellt inre partiet anbringas pà stången vid en första ände av axeln, att nämnda första stödelements radiella yttre parti bringas att anpressa den stillastående ringen mot rullningslagrets rullkropp, så att den stillastående ringens axiella rörlighet begränsas endast av å ena sidan lagrets rullkroppar och å andra sidan av nämnda första stödelement, att axelns lager monteras i en stödstruktur på ett sådant sätt att stödstrukturen begränsar nämnda första stödelements axiella rörtighet.

16. Förfarande enligt patentkrav 15 kännetecknat av att förfarandet utövas under användande av en axelanordning enligt något av patentkraven 1 - 10.