WO2007099110A1 - Mehrreihiges axial vorgespanntes schrägkugellager und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Mehrreihiges axial vorgespanntes schrägkugellager und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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WO2007099110A1
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contact ball
ball bearing
inner ring
outer ring
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Georg Von Petery
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Schaeffler Kg
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Definitions

  • the invention relates to a multi-row prestressed angular contact ball bearing, with a one-piece inner ring with at least one end contact surface and at least two inner raceways, as well as with a one-piece outer ring with at least one front contact surface and at least two outer races, wherein the inner ring and the outer ring each have shoulders , at which bearing balls arranged between the inner ring and the outer ring are supported in the axial direction, and wherein at least the inner ring is axially displaceable for setting a backlash-free preloading force.
  • Rolling such as double-row angular contact ball bearings must be braced during assembly targeted to ensure proper running, for example, the bevel gear of a rear-Ausretegsgethebes.
  • a flanged nut is usually applied to another location in the past, which is screwed on until, in turn, at the defined shaft speed, the bearing friction torque previously determined for the defined axial force sets. This ensures that every construction or transmission tion is braced in their bearings with exactly the previously applied axial force.
  • DE 39 25 388 A1 describes a method for applying a defined biasing force to a rolling bearing of a shaft, in particular tapered roller bearing a bevel gear of a bevel gear, wherein an attacking on the shaft and supporting on a support collar nut is selectively bolted taking into account previously determined Lagerreibmomente.
  • the preload force is applied by starting from a just zero tension free zero point, the collar nut is rotated by a design-specific pretensioning angle.
  • the design-specific pretensioning angle must be determined and can hereafter be applied to all structural units of the same type, for example, gear units of the same bevel gear.
  • From DE 196 03 701 A1 discloses a rolling bearing, in particular three-ring bearing, with at least three rows of rolling elements and arranged between inner and outer ring intermediate ring is known, wherein the intermediate ring between two rows of rolling elements is rotatably disposed, and wherein the inner and / or outer ring also has raceways for two rows of rolling elements and is designed to be split, wherein by the separation point, the degree of bias is common to all three rows of rolling elements adjustable. Due to the fact that the outer system is indirectly connected in two ways, namely via the intermediate ring and a row of rolling elements, whereby the different possibilities of movement of the three rings are maintained, both systems should be able to be adjusted with one operation, whereby a row of rolling elements should be saved ,
  • DE 100 57 861 A1 discloses a single-row or double-row angular contact ball bearing for extremely fast-running shafts, for example for shafts of dental drills, which is not to be overloaded by prestressing during start-up.
  • a bias regulator which changes the bias voltage in dependence on certain operating conditions.
  • the desired preload should be set only when the operating speed is reached. At rest, an axial play, so no bias to adjust. Due to the lack of bias, the high operating speed can be approached very quickly.
  • Fig. 2 Described in this document with reference to the local Fig. 2 is a 0-package of two single-row angular contact ball bearings with a small axial play at rest.
  • the axial clearance is adjusted there by an end face of the inner ring is machined so that this end edge is aligned with the front edge of the outer ring, which is to be effected, that the end edges of the inner and outer ring in block relationship with the end faces of the second single row angular contact ball bearing can be brought.
  • This arrangement is intended to ensure an axial play, whereby a tensionless and therefore fast starting of the rotating at speeds of more than 500,000 rev / min shaft is to be made possible.
  • a jamming of the balls between the rings by the increase of the biasing force due to the ball centrifugal forces - as a result of very high speeds - should be avoided.
  • the US 3,150,471 describes bearing packages, which are composed of several single-row bearings, namely deep groove ball bearings or four-point bearings. These are bearings that can absorb axial forces in two directions.
  • the bearings described therein have a backlash in a change of direction of the axial load, from which the skilled person can deduce that the bearings are not axially biased. This also for the reason, because the solution described there the uniform force absorption serves two or more in tandem stacked bearing.
  • the US 3,150,471 also describes divided inner or outer rings in which under load by grinding the supernatant dimensions on the parting line of the split inner or outer ring a uniform wear of the two bearings should be achieved under load.
  • the reason given for this measure is the elimination of the elastic deflection from bearing to bearing under different load levels.
  • a transfer case for a motor vehicle in which a bevel pinion shaft is mounted on two spaced apart and axially preloaded roller bearings in a transmission housing, wherein the rolling bearings are designed as unilaterally resilient two-row tandem - angular contact ball bearings, the are employed to each other in O arrangement.
  • the bias voltage is generated there in such a way that by screwing a collar nut onto the shaft of the bevel pinion shaft, the bevel pinion is moved axially in the direction of the housing, so that both bearings are set under pretension.
  • a spacer sleeve is arranged on the shaft of the bevel pinion shaft, which is supported on the one hand on the inner ring of the bearing and on the other hand on an unspecified shoulder of the shaft.
  • the invention is based on the object, a multi-row axially biased To provide angular contact ball bearings, in which the preload is easy and precise adjustable.
  • the invention is based on the finding that the stated object can be achieved in that the bias of the angular contact ball bearing is set when aligned as stop surfaces end faces of the inner and outer ring are aligned and out of alignment in the non-biased state.
  • the invention is therefore based on a multi-row axially preloaded angular contact ball bearing, with a one-piece inner ring with at least one front contact surface and at least two inner raceways, as well as with a one-piece outer ring with at least one frontal contact surface and at least two outer raceways, wherein the inner ring and the Outer ring each have shoulders on which are supported between the inner ring and the outer ring arranged balls in the axial direction, wherein at least the inner ring for adjusting a backlash-free biasing force is axially displaceable.
  • at least two contact surfaces of the outer ring and inner ring are aligned with each other in the prestressed state, and that the contact surfaces of the outer ring and inner ring are axially offset in the de-energized state.
  • the preload can be set in the factory of the bearing manufacturer according to the customer's wishes, after which the customer, usually an automobile manufacturer, the angular contact ball bearing in the vehicle component to be stored only needs to mount block.
  • the component in which the angular contact ball bearing according to the invention is installed has two contact surfaces, for example a housing edge and a spacer sleeve, whose end edges are aligned with one another.
  • the angular contact ball bearing is axially with, for example, the outer ring shifted to the corresponding contact surface of the component, then the inner ring is pressed axially to the second contact surface of the component. As soon as no axial displacement of the inner ring is possible, the necessary preload force is set exactly.
  • the axial width of the inner ring and outer ring is equal or unequal.
  • the inner race and the outer race of the bearing rings each have different or equal diameters, or that the bearing balls have different or equal diameter, or that the raceways of an angular contact ball bearing a same or a different pressure angle exhibit.
  • outer ring and / or the inner ring are made by machining, and / or that the bearing balls of both races of an angular contact ball bearing are guided in cages and have the same or a different diameter.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the angular contact ball bearing is designed as a double angular contact ball bearing, which is used for supporting a bevel pinion shaft in a transfer case. It has surprisingly been found that a trained according to the invention angular contact ball bearings can be used particularly advantageously in such a transfer case, since there are the problems with respect to a precise and easy adjustment of each required bias particularly large.
  • the bias is set by means of deformable spacers, wherein statements about the applied preload force are taken about the extent of the deformation or the deformation. This is ultimately not very precise, so just in this sector great desire for an exact adjustment of the biasing force exists.
  • the bevel pinion shaft which is mounted in a transmission housing via two spaced apart and axially biased angular contact ball bearings, which form the double angular contact ball bearings, and with a bevel pinion via a
  • Ring gear drives a gearbox mounted in the differential gear, wherein in the differential gear axle shafts are mounted, which are connected via output and differential gears together in operative connection.
  • the double angular contact ball bearing is designed as a single-sided double-row tandem angular contact ball bearing whose two angular contact ball bearings are arranged in an O arrangement and / or in which the first angular contact ball bearing adjacent to the bevel pinion of the bevel pinion shaft is larger as the associated second dimensioned.
  • the inner ring of the second double-row angular contact ball bearing is supported in the axial direction on a spacer sleeve.
  • an embodiment of the invention which is characterized in that the inner ring of the angular contact ball bearings is supported with its respective contact surface on the contact surfaces of the spacer sleeve, and that abut the outer ring of the angular contact ball bearings with its respective contact surface on contact surfaces of the housing of the transmission, wherein The contact surfaces of the housing are aligned with the contact surfaces of the spacer sleeve.
  • the invention is also based on a method for producing a multi-row axially preloaded angular contact ball bearing, with a one-piece inner ring with at least one end-side contact surface and at least two inner races, as well as with a one-piece outer ring with at least one frontal contact surface and at least two outer raceways, wherein the inner ring and the outer ring each have shoulders on which are supported between the inner ring and the outer ring arranged balls in the axial direction, wherein at least the inner ring to Setting a play-free biasing force is moved axially.
  • the method provides that acts in a first step, a blank of the angular contact ball bearing with respect to the axial width oversized inner ring or with respect to the axial width oversized outer ring with an appropriate axial force of the biasing force and is fixed, and that in a second step, the axial width of the blank for generating aligned contact surfaces is reduced.
  • This method can be extended by reducing the axial width of the inner ring or the axial width of the outer ring in the second step.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a portion of a Häachsgetriebes with two inventive oblique ball-like, and 2a to 2c, a method for producing an angular contact ball bearing in a longitudinal section.
  • FIG. 1 a bearing portion of a transfer case 1 of a motor vehicle Schuachsgetriebes is shown schematically.
  • a bevel pinion shaft 2 has a stepped shaft 3, on whose neuroscience workedem end only indicated bevel pinion 4 is arranged.
  • the bevel pinion shaft 2 via two spaced double-row angular contact ball bearings 6 and 7 are held in tandem arrangement, each having integral inner rings 8 and one-piece outer rings 9, each having two shoulders 10 and 11.
  • the bearing balls 12 and 13 have within the angular contact ball bearings 6 and 7, the same size and are each guided in bearing cages, not shown.
  • the Fig. 1 is further removed that within an angular contact ball bearings 6 and 7 unspecified raceways of the bearing balls 12 and 13 have different diameters. Since the largest radial and axial loads of the bevel pinion shaft 2 occur in the vicinity of the bevel pinion 4, the pinion angular contact ball bearing 6 is dimensioned much larger than the pinion-distant angular contact ball bearing 7.
  • each one of the angular contact ball bearings 6, 7 can receive the force in an axial direction, so an axial displacement of the bevel pinion shaft 2 is not possible.
  • the preload in the bearing assembly is now generated such that by screwing a collar nut 14 on the shaft 3 of the bevel pinion shaft 2, the bevel pinion 4 in the direction of housing 5, ie axially moved to the left, so that both angular contact ball bearings 6 and 7 are set under axial bias , Between the angular contact ball bearings 6 and 7 is on the shaft 3 of the bevel pinion shaft 2 a spacer sleeve 15 is arranged.
  • the inner ring 8 of the pinion remote angular contact ball bearing 7 is first moved to the right until the inner ring 8 abuts the spacer sleeve 15 after overcoming a gap S.
  • the inner rings 8 and the outer rings 9 have frontal abutment surfaces 16 and 17, which abut contact surfaces 18 and 19 of the spacer sleeve 15 and the housing 5.
  • the contact surfaces 16, 17 of the inner rings 8 and outer rings 9 are designed so that these contact surfaces 16 and 17 are exactly aligned with each other, as soon as the correct dimension of the bias is adjusted by axial displacement of the inner rings 8 relative to the outer rings 9. This measure of the bias voltage is variable by the axial width of the respective inner ring 8 and the respective outer ring 9.
  • FIGS. 2a to 2c schematically show a method for producing an angular contact ball bearing according to the invention, wherein in FIGS. 2a to 2c the method is explained in a simplified manner with reference to a single-row angular contact ball bearing.
  • the principle is the same for the angular contact ball bearings according to the invention in a multi-row, in particular double-row, configuration.
  • a blank 20 of an angular contact ball bearing 21 is shown, which has like the angular contact ball bearings 6 and 7, an inner ring 22, an outer ring 23 and interposed bearing balls 24 which roll in raceways 25 and 26.
  • the angular contact ball bearing 21 is not yet biased.
  • Inner ring 22 and outer ring 23 have an excess with respect to their axial width.
  • FIG. 2 b shows the next method step, in which the blank 20 of the angular contact ball bearing 21 is provided with the inner wall that is oversized with respect to the width. ring 22 and with respect to the width oversized outer ring 23 with a biasing force corresponding axial force F, F 'acted upon and fixed.
  • the fixation of the bearing rings and the application of force can be done by suitable clamping tools, which are not shown in detail. Arrows F and F 'indicate the axial force load.
  • Black filled areas of the inner ring 22 and the outer ring 23 indicate excessive deviations from the ideal lines I and I ', which show on which line the contact surfaces 27 and 28 of the inner ring 22 and the abutment surfaces 29 and 30 of the outer ring 23 should be arranged to curse each other.
  • the contact surfaces 27 to 30 are therefore not yet visible in FIG. 2b, but in FIG. 2c.
  • the black marked areas in FIG. 2b represent protrusions 31 and 32 to be removed.
  • the excess projection 31 is removed. If the supernatant 32 of the outer ring 23 is not also removed by grinding, milling or other suitable manner, it can be an X or O arrangement of the illustrated angular contact ball bearing 21 realize. However, in order to enable an X and tandem installation, as well as the supernatant 32 of the outer ring 23 must be removed.
  • the angular ball bearing 21 After removing at least one of the projections 31, 32, the angular ball bearing 21 is relaxed again, whereby the inner ring 22 and the outer ring 23 again occupy a position with play in which the contact surfaces 27 to 30 are out of alignment. In this state, the angular contact ball bearing 21 can be made ready to ship.
  • Fig. 2c a state is shown, which corresponds to the conditions described for Fig. 1, ie after installation in a designated component.
  • the contact surfaces 27 to 30 are exactly aligned with each other, which The installer responsible for installation signals that the exact amount of preload has been set.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrreihiges axial vorgespanntes Schrägkugellager (6,7) mit einem einstückigen Innenring (8), mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche (IS) und mit wenigstens zwei Innenlaufbahnen, sowie mit einem einstückigen Außenring (9) mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche (17) und mit wenigstens zwei Außenlaufbahnen, wobei der Innenring (8) und der Außenring (9) jeweils Schultern (10, 11) aufweisen, an welchen sich zwischen dem Innenring (8) und dem Außenring (9) angeordnete Lagerkugeln (12, 13) in axialer Richtung abstützen, wobei wenigstens der Innenring (8) zur Einstellung einer spielfreien Vorspannkraft axial verschiebbar ist. Um eine einfache und präzise Einstellung der Vorspannkraftnzu ermöglichen, ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Anlageflächen (16,17) von Außenring (9) und Innenring (8) im vorgespannten Zustand miteinander fluchten, und dass die Anlageflächen (16,17) von Außenring (9) und Innenring (8) im spannungslosen Zustand zueinander axial versetzt sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Mehrreihiges axial vorgespanntes Schrägkugellager und Verfahren zu seiner Herstellung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein mehrreihiges vorgespanntes Schrägkugellager, mit einem einstückigen Innenring mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche und mit wenigstens zwei Innenlaufbahnen, sowie mit einem einstückigen Außenring mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche und mit wenigstens zwei Außenlaufbahnen, wobei der Innenring und der Außenring jeweils Schul- tern aufweisen, an welchen sich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Lagerkugeln in axialer Richtung abstützen, und wobei wenigstens der Innenring zur Einstellung einer spielfreien Vorspannkraft axial verschiebbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager, wie beispielsweise zweireihige Schrägkugellager, müssen bei der Montage gezielt verspannt werden, um einen einwandfreien Lauf beispielsweise des Kegelradgetriebes eines Hinterachs-Ausgleichsgethebes sicherzustellen. In der Serienmontage bauartgleicher Baueinheiten, beispielsweise der genannten Kegelrad-Getriebeeinheiten, ist es bislang üblich, für jede Baueinheit unter Aufbringung einer definierten Axialkraft auf eine mit einer definierten Drehzahl umlaufende Welle vorab das jeweilige Lagerreibmoment zu ermitteln. Anschließend wird zumeist an einem anderen Montageort eine Bundmutter auf die WeI- Ie aufgebracht, die so lange aufgeschraubt wird, bis sich wiederum bei der definierten Wellendrehzahl das zuvor für die definierte Axialkraft ermittelte Lagerreibmoment einstellt. Hierdurch wird sichergestellt, dass jede Bau- bzw. Getrie- beeinheit in ihren Wälzlagern mit exakt der zuvor aufgebrachten Axialkraft verspannt ist.
Die DE 39 25 388 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen einer definierten Vorspannkraft auf Wälzlager einer Welle, insbesondere auf Kegelrollenlager einer Kegelradwelle eines Kegelradgetriebes, wobei eine an der Welle angreifende und sich an einer Stütze abstützende Bundmutter unter Berücksichtigung zuvor ermittelter Lagerreibmomente gezielt verschraubt wird. Die Vorspannkraft wird dadurch aufgebracht, dass ausgehend von einem gerade eben verspan- nungsfreien Nullpunkt die Bundmutter um einen bauartspezifischen Vorspannwinkel verdreht wird. Der bauartspezifische Vorspannwinkel muss dabei ermittelt werden und kann hiernach an sämtlichen Baueinheiten der gleichen Bauart, beispielsweise Getriebeeinheiten des gleichen Kegelradgetriebes, zur Anwendung kommen.
Aus der DE 196 03 701 A1 ist ein Wälzlager, insbesondere Dreiringlager, mit mindestens drei Reihen von Wälzkörpern und einem zwischen Innen- und Außenring angeordneten Zwischenring bekannt, wobei der Zwischenring zwischen zwei Wälzkörperreihen drehbar angeordnet ist, und wobei der Innen- und/oder Außenring ebenfalls Laufbahnen für zwei Wälzkörperreihen aufweist und geteilt ausgeführt ist, wobei durch die Trennstelle das Maß der Vorspannung gemeinsam für alle drei Wälzkörperreihen einstellbar ist. Dadurch, dass das äußere System auf zwei Wegen, nämlich über den Zwischenring direkt und einer Wälzkörperreihe indirekt verbunden ist, wobei die unterschiedliche Bewegungsmög- lichkeit der drei Ringe erhalten bleibt, sollen beide Systeme mit einem Vorgang eingestellt werden können, wodurch eine Wälzkörperreihe eingespart werden soll.
Aus der DE 100 57 861 A1 ist ein einreihiges oder zweireihiges Schrägkugella- ger für extrem schnell laufende Wellen, beispielsweise für Wellen von Dentalbohrern, bekannt, das durch eine Vorspannung beim Anlaufen nicht überbelastet werden soll. Das Schrägkugellager ist dazu im Ruhezustand bei der Dreh- zahl = 0 nicht vorgespannt. Erst durch die ansteigende Drehzahl der Welle und die damit einhergehenden Fliehkräfte wird auf den Kugeln eine Vorspannung aufgebaut. Dies kann wahlweise als O-Paket oder als X-Paket erfolgen.
In der DE 100 57 861 A1 ist ein Vorspannungsregler vorgesehen, der die Vorspannung in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen verändert. Die gewünschte Vorspannung soll sich erst bei Erreichen der Betriebsdrehzahl einstellen. Im Ruhezustand ist ein Axialspiel, also keine Vorspannung einzustellen. Durch die fehlende Vorspannung kann die hohe Betriebsdrehzahl besonders schnell angefahren werden.
Beschrieben wird in dieser Druckschrift mit Bezug auf die dortige Fig. 2 ein 0- Paket aus zwei einreihigen Schrägkugellagern mit einem kleinen axialen Spiel im Ruhezustand. Das axiale Spiel wird dort dadurch eingestellt, dass eine Stirn- fläche des Innenringes spanabhebend derart bearbeitet wird, das diese Stirnkante mit der Stirnkante des Außenringes fluchtet, womit bewirkt werden soll, dass die Stirnkanten von Innen- und Außenring auf Blocklage mit den Stirnflächen des zweiten einreihigen Schrägkugellagers gebracht werden können. Diese Anordnung soll ein Axialspiel gewährleisten, wodurch ein spannungsloses und daher schnelles Anfahren der mit Drehgeschwindigkeiten vom mehr als 500000 U/min rotierenden Welle ermöglicht werden soll. Ein Verklemmen der Kugeln zwischen den Ringen durch den Anstieg der Vorspannkraft infolge der Kugelfliehkräfte - als Folge sehr hoher Drehzahlen - soll dadurch vermieden werden.
Die US 3,150,471 beschreibt Lagerpakete, die aus mehreren einreihigen Lagern zusammengesetzt sind, nämlich aus Rillenkugellagern bzw. Vierpunktlagern. Es handelt sich dabei um Lager, die axiale Kräfte in zwei Richtungen aufnehmen können. Die dort beschriebenen Lager weisen ein Umkehrspiel bei einem Richtungswechsel der axialen Belastung auf, woraus der Fachmann ableiten kann, dass die Lager nicht axial vorgespannt werden. Dies auch aus dem Grunde, weil die dort beschriebene Lösung der gleichmäßigen Kraftaufnahme zweier oder mehrerer als Tandem aneinander gesetzter Lager dient.
Die US 3,150,471 beschreibt ferner geteilte Innen- oder Außenringe, bei welchen unter Last durch Abschleifen der Überstandsmaße an der Trennfuge des geteilten Innen- oder Außenringes ein gleichmäßigeres Tragen der beiden Lager unter Last erreicht werden soll. Als Grund für diese Maßnahme wird die Beseitigung der unter Last unterschiedlich stark ausgeprägten elastischen Ein- federung von Lager zu Lager angegeben.
Schließlich ist aus der DE 198 39 481 C2 ein Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Kegelritzelwelle über zwei voneinander beabstan- dete und axial vorgespannte Wälzlager in einem Getriebegehäuse gelagert ist, wobei die Wälzlager als einseitig belastbare zweireihige Tandem - Schrägkugellager ausgebildet sind, die zueinander in O-Anordnung angestellt sind. Die Vor- Spannung wird dort derart erzeugt, dass durch Aufschrauben einer Bundmutter auf den Schaft der Kegelritzelwelle das Kegelritzel axial in Richtung Gehäuse bewegt wird, so dass beide Lager unter Vorspannung gesetzt sind. Zwischen den beiden zweireihigen Schrägkugellagern ist auf dem Schaft der Kegelritzelwelle eine Distanzhülse angeordnet, die sich einerseits am Innenring des La- gers und andererseits an einem nicht bezeichneten Absatz des Schaftes abstützt. Beim Anziehen des Gewindeteiles wird zunächst der Innenring verschoben, so dass auf die Distanzhülse eine Verformungskraft ausgeübt wird.
Gemeinsam ist allen vorbekannten Lösungen, bei denen Vorspannung eine Rolle spielt, also eine spielfreie Lagerung der Kugeln zwischen Innen- und Außenring, dass das Maß der Vorspannung nur sehr ungenau oder auf komplizierte Weise eingestellt werden kann. Üblicherweise erfolgt die Einstellung der Vorspannung durch Reibmomentmessung oder durch Wegmessung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrreihiges axial vorgespanntes Schrägkugellager zu schaffen, bei dem die Vorspannung einfach und präzise einstellbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass die Vorspannung des Schrägkugellagers dann eingestellt ist, wenn als Anschlagflächen ausgebildete Stirnseiten von Innen- und Außenring miteinander fluchten und im nicht vorgespannten Zustand außer Flucht sind.
Die Erfindung geht daher aus von einem mehrreihigen axial vorgespannten Schrägkugellager, mit einem einstückigen Innenring mit wenigstens einer stirnseitiger Anlagefläche und mit wenigstens zwei Innenlaufbahnen, sowie mit ei- nem einstückigen Außenring mit wenigstens einer stirnseitiger Anlagefläche und mit wenigstens zwei Außenlaufbahnen, wobei der Innenring und der Außenring jeweils Schultern aufweisen, an welchen sich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Kugeln in axialer Richtung abstützen, wobei wenigstens der Innenring zur Einstellung einer spielfreien Vorspannkraft axial verschiebbar ist. Zudem ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Anlageflächen von Außenring und Innenring im vorgespannten Zustand miteinander fluchten, und dass die Anlageflächen von Außenring und Innenring im spannungslosen Zustand zueinander axial versetzt sind.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass die Vorspannung im Werk des Lagerherstellers entsprechend den Kundenwünschen eingestellt werden kann, wonach der Kunde, in der Regel ein Automobilhersteller, das Schrägkugellager im zu lagernden Fahrzeugbauteil nur noch auf Block montieren muss. Darunter ist zu verstehen, dass das Bauteil, in welches das erfindungsgemäße Schrägkugellager eingebaut wird, zwei Anlageflächen, beispielsweise eine Gehäusekante und eine Distanzhülse, aufweist, deren Stirnkanten miteinander fluchten. Das Schrägkugellager wird mit beispielsweise dem Außenring axial bis zur korrespondieren Anlagefläche des Bauteils verschoben, anschließend wird der Innenring axial bis zur zweiten Anlagefläche des Bauteils gedrückt. Sobald keine axiale Verschiebung des Innenringes mehr möglich ist, ist die notwendige Vorspannkraft exakt eingestellt.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die axiale Breite von Innenring und Außenring gleich oder ungleich ist.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann kumulativ oder alternativ vorgesehen sein, dass die Innenlaufbahn und die Außenlaufbahn der Lagerringe jeweils unterschiedliche oder gleiche Durchmesser aufweisen, oder, dass die Lagerkugeln unterschiedliche oder gleiche Durchmesser haben, oder, dass die Laufbahnen eines Schrägkugellagers einen gleichen oder einen unterschiedlichen Druckwinkel aufweisen.
Andere praktische Ausgestaltungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass der Außenring und/oder der Innenring spangebend hergestellt sind, und/oder, dass die Lagerkugeln beider Laufbahnen eines Schrägkugellagers in Käfigen geführt sind und einen gleichen oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schrägkugellager als ein Doppelschrägkugellager ausgebildet ist, das zur Lagerung einer Kegelritzelwelle in einem Verteilergetriebe verwendet ist. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, dass sich ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schrägkugellager besonders vorteilhaft in einem derartigen Verteilergetriebe einsetzen lässt, da dort die Probleme bezüglich einer exakten und einfachen Einstellung der jeweils benötigten Vorspannung besonders groß sind. Üblicherweise wird dort die Vorspannung über verformbare Distanzhülsen eingestellt, wobei über das Maß der Verformung bzw. des Verformungsweges Aussagen über die anliegende Vorspannkraft getroffen werden. Dies ist letztendlich nicht sonderlich präzise, so dass gerade auf diesem Sektor ein großer Wunsch nach einer exakten Einstellmöglichkeit der Vorspannkraft besteht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kegelritzelwelle, die über zwei voneinander beabstandete und axial vorgespannte Schrägkugellager, die das Doppelschrägkugellager bilden, in einem Getriebegehäuse gelagert ist, und die mit einem Kegelritzel über ein
Tellerrad ein im Getriebegehäuse gelagertes Ausgleichsgetriebe antreibt, wobei im Ausgleichsgetriebe Achswellen gelagert sind, die über Abtriebs- und Ausgleichsräder miteinander in Wirkverbindung stehen.
Ferner kann gemäß weiteren Varianten kumulativ oder alternativ vorgesehen sein, dass das Doppelschrägkugellager als einseitig belastbares zweireihiges Tandem - Schrägkugellager ausgebildet ist, dessen zwei Schrägkugellager zueinander in O-Anordnung angestellt sind, und/oder, dass das dem Kegelritzel der Kegelritzelwelle benachbart angeordnete erste Schrägkugellager größer als das zugehörige zweite dimensioniert ist.
In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Innenring des zweiten zweireihigen Schrägkugellagers in axialer Richtung an einer Distanzhülse abgestützt ist.
Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass der Innenring der Schrägkugellager mit seiner jeweiligen Anlagefläche an den Anlageflächen der Distanzhülse abgestützt ist, und dass der Außenring der Schrägkugellager mit seiner jeweiligen Anlagefläche an Anlageflächen des Gehäuses des Verteilgetriebes anliegen, wobei die Anlageflächen des Gehäuses mit den Anlageflächen der Distanzhülse fluchten.
Die Erfindung geht auch aus von einem Verfahren zur Herstellung eines mehrreihigen axial vorgespannten Schrägkugellagers, mit einem einstückigen Innenring mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche und mit wenigstens zwei Innenlaufbahnen, sowie mit einem einstückigen Außenring mit wenigstens einer stirnseitiger Anlagefläche und mit wenigstens zwei Außenlaufbahnen, wobei der Innenring und der Außenring jeweils Schultern aufweisen, an welchen sich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Kugeln in axialer Richtung abstützen, wobei wenigstens der Innenring zur Einstellung einer spielfreien Vorspannkraft axial verschoben wird.
Um eine einfache und präzise Einstellung der Vorspannung am Schrägkugellager zu erreichen, sieht das Verfahren vor, dass in einem ersten Schritt ein Rohling des Schrägkugellagers mit einem bezüglich der axialen Breite übermaßigen Innenring oder bezüglich der axialen Breite übermaßigen Außenring mit einer der Vorspannkraft entsprechenden axialen Kraft beaufschlagt und festgelegt wird, und dass in einem zweiten Schritt die axiale Breite des Rohlings zur Erzeugung fluchtender Anlageflächen verringert wird.
Dieses Verfahren kann dadurch erweitert werden, dass im zweiten Schritt die axiale Breite des Innenringes oder die axiale Breite des Außenringes verringert wird.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im zweiten Schritt die axiale Breite des Innenringes und die axiale Breite des Außenringes verringert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Hinterachsgetriebes mit zwei erfindungsgemäßen Schräg kugella- gern, und Fig. 2a bis 2c ein Verfahren zur Herstellung eines Schrägkugellagers in einem Längsschnitt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist schematisch ein Lagerabschnitt eines Verteilergetriebes 1 eines Kraftfahrzeug-Hinterachsgetriebes dargestellt. Eine Kegelritzelwelle 2 weist einen abgestuften Schaft 3 auf, an dessen rechtsseitigem Ende ein nur angedeutetes Kegelritzel 4 angeordnet ist. In einem Gehäuse 5 des Verteilergetrie- bes 1 ist die Kegelritzelwelle 2 über zwei voneinander beabstandete zweireihige Schrägkugellager 6 und 7 in Tandem-Anordnung gehalten, die jeweils einstückige Innenringe 8 und einstückige Außenringe 9 aufweisen, die je zwei Schultern 10 und 11 besitzen.
Die Lagerkugeln 12 und 13 weisen innerhalb der Schrägkugellager 6 und 7 die gleiche Größe auf und sind jeweils in nicht dargestellten Lagerkäfigen geführt. Der Fig. 1 ist weiter entnehmbar, dass innerhalb eines Schrägkugellagers 6 und 7 nicht näher bezeichnete Laufbahnen der Lagerkugeln 12 und 13 unterschiedliche Durchmesser besitzen. Da in der Nähe des Kegelritzels 4 die größten ra- dialen und axialen Belastungen der Kegelritzelwelle 2 auftreten, ist das ritzelnahe Schrägkugellager 6 wesentlich größer dimensioniert als das ritzel-ferne Schrägkugellager 7. Durch die O-Anordnung der beiden Schrägkugel-Iager 6 und 7 zueinander ist sichergestellt, dass jeweils eines der Schräg-kugellager 6, 7 die Kraft in einer axialen Richtung aufnehmen kann, also ein axiales Ver- schieben der Kegelritzelwelle 2 ist nicht möglich.
Die Vorspannung in der Lageranordnung wird nun derart erzeugt, dass durch Aufschrauben einer Bundmutter 14 auf den Schaft 3 der Kegelritzelwelle 2 das Kegelritzel 4 in Richtung Gehäuse 5, also axial nach links bewegt wird, so dass beide Schrägkugellager 6 und 7 unter axiale Vorspannung gesetzt werden. Zwischen den Schrägkugellagern 6 und 7 ist auf dem Schaft 3 der Kegelritzel-welle 2 eine Distanzhülse 15 angeordnet. Beim Anziehen der Bundmutter 14 wird zunächst der Innenring 8 des ritzelfernen Schrägkugellagers 7 nach rechts verschoben, bis der Innenring 8 nach Überwindung eines Spaltes S an die Distanzhülse 15 anschlägt. Durch das Anziehen der Bundmutter 14 wird auch der Schaft 3 unter Mitnahme des Innenrings 8 des ritzelnahen Schrägkugellagers 6 nach axial links verschoben, nämlich soweit, bis der Innenring 8 dieses Schrägkugellagers 6 an der Distanzhülse 15 anstößt.
Die Innenringe 8 und die Außenringe 9 weisen stirnseitige Anlageflächen 16 und 17 auf, welche an Anlageflächen 18 und 19 der Distanzhülse 15 bzw. des Gehäuses 5 anstoßen. Die Anlageflächen 16, 17 der Innenringe 8 und Außenringe 9 sind so ausgestaltet, dass diese Anlageflächen 16 und 17 exakt miteinander fluchten, sobald durch axiale Verschiebung der Innenringe 8 gegenüber den Außenringen 9 das korrekte Maß der Vorspannung eingestellt ist. Dieses Maß der Vorspannung ist durch die axiale Breite des jeweiligen Innenringes 8 bzw. des jeweiligen Außenringes 9 variierbar.
In den Figuren 2a bis 2c ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schrägkugellagers dargestellt, wobei in den Figuren 2a bis 2c das Verfahren vereinfachend anhand eines einreihigen Schrägkugellagers erläutert wird. Das Prinzip ist bei den erfindungsgemäßen Schrägkugellagern in mehrreihiger, insbesondere zweireihiger, Ausgestaltung aber das gleiche.
In Fig. 2a ist ein Rohling 20 eines Schrägkugellagers 21 dargestellt, der wie die Schrägkugellager 6 und 7 einen Innenring 22, einen Außenring 23 und dazwischen angeordnete Lagerkugeln 24 aufweist, welche in Laufbahnen 25 und 26 rollen. In dem in Fig. 2a dargestellten Zustand ist das Schrägkugellager 21 noch nicht vorgespannt. Innenring 22 und Außenring 23 weisen bezüglich ihrer axialen Breite ein Übermaß auf.
In Fig. 2b ist der nächste Verfahrensschritt dargestellt, bei welchem der Rohling 20 des Schrägkugellagers 21 mit dem bezüglich der Breite übermaßigen Innen- ring 22 und dem bezüglich der Breite übermaßigen Außenring 23 mit einer der Vorspannkraft entsprechenden axialen Kraft F, F' beaufschlagt und festgelegt wird. Die Fixierung der Lagerringe und die Kraftauftragung kann durch geeignete Spannwerkzeuge erfolgen, die nicht näher dargestellt sind. Pfeile F und F' deuten die axiale Kraftbelastung an.
Schwarz gefüllte Bereiche des Innenringes 22 und des Außenringes 23 deuten übermaßige Abweichungen von den Ideallinien I und I' an, welche zeigen, auf welcher Linie die Anlageflächen 27 und 28 des Innenrings 22 sowie die Anlage- flächen 29 und 30 des Außenringes 23 angeordnet sein müssten, um miteinander zu fluchten. Die Anlageflächen 27 bis 30 sind in Fig. 2b daher noch nicht zu erkennen, wohl aber in Fig. 2c. Die schwarz markierten Bereiche in Fig. 2b stellen zu entfernende Überstände 31 und 32 dar.
Um die Flucht der Anlagefläche 27 des Innenringes 22 mit der Anlagefläche 29 des Außenringes 23 herzustellen, wird in einem anschließenden Schritt der übermaßige Überstand 31 entfernt. Wird der Überstand 32 des Außenringes 23 nicht ebenfalls durch Abschleifen, Fräsen oder auf andere geeignete Art und Weise entfernt, so lässt sich eine X- oder O- Anordnung des dargestellten Schrägkugellagers 21 realisieren. Um aber eine X- und Tandem-Einbauweise zu ermöglichen, muss ebenso der Überstand 32 des Außenringes 23 entfernt werden.
Nach dem Entfernen wenigstens eines der Überstände 31 , 32 wird das Schräg- kugellager 21 wieder entspannt, wodurch der Innenring 22 und der Außenring 23 wieder eine Lage mit Spiel einnehmen, in der die Anlageflächen 27 bis 30 außer Flucht sind. In diesem Zustand kann das Schrägkugellager 21 versandfertig gemacht werden.
In Fig. 2c ist ein Zustand dargestellt, der den zu Fig. 1 beschriebenen Verhältnissen entspricht, also nach Einbau in ein bestimmungsgemäßes Bauteil. In diesem Zustand fluchten die Anlageflächen 27 bis 30 exakt miteinander, was dem mit dem Einbau beauftragten Monteur signalisiert, dass das exakte Maß der Vorspannung eingestellt wurde.
Bezugszeichenliste
1 Verteilergetriebe 31 Überstand
2 Kegelritzelwelle 32 Überstand
3 Schaft
4 Kegelritzel
5 Gehäuse F, F' Kraft
6 Schrägkugellager I, I' Ideallinie
7 Schrägkugellager S Spalt
8 Innenring
9 Außenring
10 Schulter
1 1 Schulter
12 Lagerkugel
13 Lagerkugel
14 Bundmutter
15 Distanzhülse
16 Anlagefläche
17 Anlagefläche
18 Anlagefläche
19 Anlagefläche
20 Rohling
21 Schrägkugellager
22 Innenring
23 Außenring
24 Lagerkugel
25 Laufbahn
26 Laufbahn
27 Anlagefläche
28 Anlagefläche
29 Anlagefläche
30 Anlagefläche

Claims

Patentansprüche
1. Mehrreihiges axial vorgespanntes Schrägkugellager (6; 7; 21 ), mit einem einstückigen Innenring (8; 22) mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche (16; 27; 28) und mit wenigstens zwei Innenlaufbahnen (25), sowie mit einem einstückigen Außenring (9; 23) mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche (17; 29; 30) und mit wenigstens zwei Außenlaufbahnen (26), wobei der Innenring (8; 22) und der Außenring (9; 23) jeweils Schul- tern (10, 11 ) aufweisen, an welchen sich zwischen dem Innenring (8; 22) und dem Außenring (9; 23) angeordnete Lagerkugeln (12, 13; 24) in a- xialer Richtung abstützen, wobei wenigstens der Innenring (8; 22) zur Einstellung einer spielfreien Vorspannkraft axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Anlageflächen (16; 17; 27; 28; 29; 30) von Außenring (9; 23) und Innenring (8; 22) im vorgespannten Zustand miteinander fluchten, und dass die Anlageflächen (16; 17; 27; 28; 29; 30) von Außenring (9; 23) und Innenring (8; 22) im spannungslosen Zustand zueinander axial versetzt sind.
2. Schrägkugellager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite von Innenring (8; 22) und Außenring (9; 23) gleich oder ungleich ist.
3. Schrägkugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlaufbahn (25) und die Außenlaufbahn (26) jeweils unterschiedliche oder gleiche Durchmesser aufweisen.
4. Mehrreihiges Schrägkugellager nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkugeln (12; 13; 24) unterschiedliche oder gleiche Durchmesser aufweisen.
5. Mehrreihiges Schrägkugellager nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen (25, 26) eines Schrägkugellagers (6; 7; 21 ) den gleichen oder einen unterschiedlichen Druckwinkel aufweisen.
6. Schrägkugellager nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (9; 23) und/oder der Innenring (8; 22) spangebend hergestellt sind.
7. Schrägkugellager nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkugeln (12; 13) beider Laufbahnen (25, 26) eines Schrägkugellagers (6; 7; 21 ) in Käfigen geführt sind und den gleichen oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
8. Schrägkugellager nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Doppelschrägkugellager (6, 7; 21 ) ausgebildet ist, das zur Lagerung einer Kegelritzelwelle (2) in einem Verteilergetriebe (1 ) verwendet ist.
9. Schrägkugellager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelritzelwelle (2), welche über zwei voneinander beabstandete und axial vorgespannte Schrägkugellager (6, 7; 21 ), die das Doppelschrägkugellager bilden, in einem Getriebegehäuse (5) gelagert ist, und mit einem Kegelritzel (4) über ein Tellerrad ein im Getriebegehäuse (5) gela- gertes Ausgleichsgetriebe antreibt, wobei im Ausgleichsgetriebe Achswellen gelagert sind, die über Abtriebs- und Ausgleichsräder miteinander in Wirkverbindung sind.
10. Schrägkugellager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelschrägkugellager (6, 7; 21 ) als einseitig belastbares zweireihiges Tandem - Schrägkugellager (6, 7; 21 ) ausgebildet ist, dessen zwei Schrägkugellager (6, 7) zueinander in O-Anordnung angestellt sind.
11. Schrägkugellager wenigstens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Kegelritzel (4) der Kegelritzelwelle (2) benachbart an- geordnete erste Schrägkugellager (6) größer als das zugehörige zweite
Schrägkugellager (7) dimensioniert ist.
12. Schrägkugellager wenigstens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (8; 22) des zweiten, ritzelfernen zweireihigen Schrägkugellagers (7) in axialer Richtung an einer Distanzhülse (15) abgestützt ist.
13. Schrägkugellager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (8; 22) der Schrägkugellager (6, 7; 21 ) mit seiner jeweiligen Anlagefläche (16; 27 28) an den Anlageflächen (18) der Distanzhülse
(15) abgestützt ist, und dass der jeweilige Außenring (9; 23) der Schrägkugellager (6, 7; 21 ) mit seiner jeweiligen Anlagefläche (17; 29; 30) an Anlageflächen (19) des Gehäuses (5) des Verteilgetriebes (1 ) anliegt, wobei die Anlageflächen (19) des Gehäuses (5) mit den Anlageflächen (18) der Distanzhülse (15) fluchten.
14. Verfahren zur Herstellung eines mehrreihigen axial vorgespannten Schrägkugellagers (6; 7; 21 ) mit einem einstückigen Innenring (8; 22), mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche (16; 27; 28) und mit we- nigstens zwei Innenlaufbahnen (25), sowie mit einem einstückigen Außenring (9; 23) mit wenigstens einer stirnseitigen Anlagefläche (17; 29, 30) und mit wenigstens zwei Außenlaufbahnen (26), wobei der Innenring (8; 22) und der Außenring (9; 23) jeweils Schultern (10, 11 ) aufweisen, an welchen sich zwischen dem Innenring (8; 22) und dem Außenring (9; 23) angeordnete Lagerkugeln (12; 13; 24) in axialer Richtung abstützen, wobei wenigstens der Innenring (8; 22) zur Einstellung einer spielfreien Vorspannkraft axial verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Rohling (20) des Schrägkugellagers (6; 7; 21 ) mit einem bezüglich der axialen Breite übermaßigem Innenring (8; 22) oder bezüglich der axialen Breite übermaßigem Außenring (9; 23) mit einer der Vorspannkraft entsprechenden axialen Kraft beaufschlagt und festgelegt wird, und dass in einem zweiten Schritt die axiale Breite des
Rohlings (20) zur Erzeugung fluchtender Anlageflächen (16; 17; 27; 28; 29; 30) verringert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im zwei- ten Schritt die axiale Breite des Innenringes (8; 22) oder die axiale Breite des Außenringes (9; 23) verringert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt die axiale Breite des Innenringes (8; 22) und die axiale Breite des Außenringes (9; 23) verringert wird.
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