WO2016016110A1 - Lageranordnung mit vorspannung - Google Patents

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WO2016016110A1
WO2016016110A1 PCT/EP2015/066966 EP2015066966W WO2016016110A1 WO 2016016110 A1 WO2016016110 A1 WO 2016016110A1 EP 2015066966 W EP2015066966 W EP 2015066966W WO 2016016110 A1 WO2016016110 A1 WO 2016016110A1
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bearing
ring
relative
rolling
board
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PCT/EP2015/066966
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Padelis Katsaros
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Aktiebolaget Skf
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    • F16C2229/00—Setting preload

Definitions

  • the present invention relates to a bearing assembly according to the preamble of claim 1, and a method for adjusting a bias of such a bearing assembly.
  • Generic bearing assemblies are often designed as tapered roller bearing assemblies.
  • two cooperating tapered roller bearings are preloaded axially against each other.
  • the adjustment of the preload in tapered roller bearings is a relatively complex and inaccurate process.
  • Attempts are made to set the correct preload by sliding the two inner rings of a tapered roller bearing unit axially towards each other (in the case of an O bearing arrangement) or axially away from each other (in the case of an X bearing arrangement).
  • the correct displacement is determined by consuming the components and adjusted by shims so that the desired bias arises, after tightening a shaft nut, with which the entire bearing assembly is set on a shaft part.
  • DE 10 2012 221 297 proposed at least one of the shelves relative to the bearing ring supporting it in the axial Direction adjustable to arrange on the bearing ring, wherein the adjustable board has a thread over which its axial position is adjustable.
  • a disadvantage of this prior art is that the insertion of a thread in the flange ring and the bearing ring is very complex and must be carried out very precisely. Furthermore, the adjustment of the preload on the turning of the board is time-consuming and requires for the provision of a defined bias precise work.
  • Object of the present invention is therefore to provide a bearing assembly or a method by which the bias voltage to the bearing assembly can be easily and accurately adjusted.
  • a bearing arrangement with two rolling bearings in particular tapered roller bearings, each comprising two bearing rings, which are formed as an inner ring and outer ring, provided, wherein between the bearing rings rolling elements are arranged.
  • Both rolling bearings can be prestressed in the axial direction by a relative displacement of the inner and / or outer rings.
  • On the inner rings and / or the outer rings also shelves are arranged, which form an axial stop for the rolling elements.
  • at least one of the shelves relative to the bearing ring carrying this bearing in the axial direction is adjustable and arranged on and / or relative to the bearing ring.
  • a thread is not, as in the prior art, provided, but the at least one axially adjustable board is press-fitted on or relative to the bearing ring and against a given by the press-fitting friction slidably formed on or relative to the bearing ring.
  • a simple adjustment of the bias voltage on the size of the frictional force of the press fit in the axial displacement of the board is achieved by the inventive design of the bearing assembly.
  • the two clamping circuits namely the clamping circuit of the roller bias and the clamping ring of the inner ring clamping can be achieved, which in turn means that the negative influence of a réelleringklemmung or a mother's fuse can be separated from the actual bearing preload.
  • it can be accurately determined by means of the interference fit or the size of the friction generated by the press fit when moving the board, which force exerts the rolling elements on the board, and thus which prevails bias in the bearing assembly.
  • a defined preload can be easily and quickly achieved on the bearing assembly. It is also possible to achieve different biases on the use of different pressfittings of the shelves.
  • the board can be arranged on the outer ring or inner ring or even on a bearing housing receiving the rolling bearing or a bearing rotatably supported by the bearing.
  • the inner ring or outer ring on a cylindrical seat on which the adjustable board is pushed under press fit Due to the cylindrical seat, it can be achieved that a constant frictional force counteracts the displaceability of the bearing shelf and thus a defined preload can be determined and generated.
  • the adjustable board is axially fixed on the bearing ring fixable. Once the desired preload is created, the bearing shelf can be secured axially to prevent slippage of the shelf during operation of the bearing.
  • the board with the bearing ring and / or the bearing housing can be positively or cohesively, in particular by welding, connected. Due to the positive or cohesive connection of the board can be very quickly and reliably connected to the bearing ring or the bearing housing. It can also be provided on the bearing ring and / or the bearing housing a preferably circumferentially arranged groove into which the board is rolled and / or with the board otherwise positively connected. If the board is additionally designed to be slightly deformable in at least one subarea, in particular in the region which cooperates with the groove, the board can be deformed in the region of the groove, for example by hammering, whereby a positive connection is created.
  • the adjustable board is at least partially hardened, in particular inductively hardened, wherein preferably an axial end region facing the rolling elements is hardened and an axial end region facing away from the rolling elements is not hardened.
  • this allows a simple positive connection between the board and the bearing ring and / or the bearing housing.
  • the board should preferably have a hard contact area for the roller guide and a plastically deformable area for the determination of the shelf on the bearing ring by plastic deformation, in particular an inductively hardened contact zone is favored. As a result, a plastic deformation for a positive connection with the groove can be provided.
  • the adjustable board in particular on a surface, at least partially on a wear-resistant coating.
  • the axial end region facing the rolling elements preferably has the wear-resistant coating.
  • the contact region with the rolling elements has a wear-resistant coating.
  • the wear-resistant coating can be, for example, a DLC (diamond-like carbon), carbonitriding and / or nitriding layer, but it is also conceivable to use a ceramic layer, a hard chromium-plated layer or another wear-resistance-promoting layer known in the art. Due to the wear-resistant coating, the adjustable board is particularly susceptible to wear, especially in the area of contact with the rolling elements. This can be avoided especially at high operating times premature wear in the contact area, whereby the life of the bearing can be extended.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for adjusting a preload in a rolling bearing, in particular a tapered roller bearing, wherein the rolling bearing has two bearing rings, which are formed as an inner ring and outer ring and between which at least one rolling element is arranged. Furthermore, an axially adjustable board is arranged on the inner ring and / or the outer ring, wherein the axially adjustable board with a press fit on or arranged relative to the bearing ring and against a given by the press-fit friction on or relative to the bearing ring is displaceable.
  • the process comprises the following steps:
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view through a first embodiment of the bearing arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of the bearing arrangement shown in FIG. 1; FIG. and
  • FIG. 3 shows a detail sectional view through a second preferred embodiment of the bearing arrangement according to the invention.
  • the same or equivalent elements are identified by the same reference numerals.
  • a bearing assembly 1 which has two tapered roller bearings 2 and 3.
  • the two tapered roller bearings 2, 3 each have an inner ring 4 or 5, but a common outer ring 6.
  • rolling elements 8 and 9 are arranged.
  • Such bearing assemblies are particularly found in wheel bearing units in which the bearing assembly is fitted in a hub.
  • the illustrated bearing assembly is executed in O arrangement. Borde 10 and 11 on the inner rings 4, 5 limit the mobility of the tapered rollers 8, 9 in the axial direction.
  • the board 11 of the inner ring 5 is conventionally formed as a fixed board on the inner ring 5, this does not apply to the board 10 on the inner ring. 4
  • This board is designed as an axially adjustable board, d. H. it can be adjusted in the axial direction on the inner ring 4.
  • the board 10 is formed as an on-board sleeve, which, as shown in particular in the enlarged view of FIG. 2, is formed with a press fit to the inner ring 4. It is particularly advantageous if, as shown in FIGS. 1 and 2, the inner ring 4 has a cylindrical shoulder 12, on which the board 10 can be pushed under press fit. In this case, the flange 10 is displaced against the resistance of the friction during assembly, so that there is a predetermined bias.
  • the displacement of the shelf 10 is advantageously carried out during assembly, ie, while a shaft nut 13 is tightened to set the inner rings 4 and 5 together.
  • the rolling elements 8, 9 are pressed against the inner ring 4, 5 on the outer ring.
  • the interference fit of the flange 10 is less than the force with which the shaft nut 13, the inner rings 4, 5 in its final position, ie adjoining shifts, the flange 10 is moved axially outwardly along the cylindrical shoulder 12 along.
  • this displacement takes place only after overcoming the friction force generated by the friction, so that a bias voltage is generated which is of the order of magnitude of the frictional force.
  • a predetermined bias can be defined and determined.
  • the two bias voltages namely the bias of the storage according to the Verspann Vietnamese A and the bias or clamping of the inner rings 4, 5 corresponding to the Verspann réelle B on the delivery of the shaft nut 13 separated from each other, so that even at a later non-exact assembly of the inner rings 4, 5 to each other the predefined preload in the tapered roller bearing 1 itself remains.
  • the position of the board 10 can advantageously be fixed axially, for example by means of a positive connection or material connection. This ensures that an axial further displacement or loosening of the on-board sleeve 10 does not take place during operation.
  • a groove 14 may be incorporated, which preferably extends circumferentially around the bearing ring 4. After reaching the predetermined bias, the flange 10 can then be rolled into the groove 14 or be deformed, for example by means of hammer blows such that a jamming of the flange 10 in the groove 14 takes place.
  • an axial end region 15 of the board 10 facing the rolling elements 8 is designed to be induction-hardened.
  • the rolling elements 8 facing axial end portion 15 of the adjustable shelf 10 with a wear-resistant coating.
  • this coating it is possible to avoid premature signs of wear in a contact region between the adjustable rim 10 and the rolling elements 8, especially at high operating times.
  • the flange 10 it is of course also possible for the flange 10 to be secured to the inner ring 4 in a coherent manner, for example by means of welding, in particular laser welding. On the formation of the groove 14 can then be dispensed with.
  • the flange 10 on the inner ring 4 as shown in FIGS. 1 and 2, to arrange, it is of course also possible to place the flange 10 on the outer ring or on a bearing housing comprising the outer ring. A corresponding embodiment is shown in Fig. 3.
  • Fig. 3 shows again a roller bearing 2 with an inner ring 4 and an outer ring 6, wherein the outer ring is received in the illustrated embodiment of a bearing housing 17.
  • the on-board sleeve forming the axially displaceable board is press-fitted in the bearing housing 17 and thus arranged relative to the outer ring 6, but supports the rolling element 8 and applies the desired tension to it.
  • the flange 10 can also be arranged directly on the outer ring 6 in press fit and can be fixed there.
  • the position of the inner ring 4 is adjusted relative to the outer ring 6 via a shaft nut 13.
  • a displacement of the flange 10 takes place as soon as a frictional force caused by the interference fit of the flange 10 on the bearing housing 17 is overcome.
  • the flange 10 can in turn be arranged axially adjustable on the bearing housing 17 or the outer ring 6.
  • a groove 14 may be provided, in which a material of the flange 10 is press-fitted.
  • a laser welding can also be used here.
  • the rolling element 8 can also be accommodated in a cage 18, wherein the cage 18 can if necessary have a special configuration in order to make room for the flange 10.
  • the cage 18 is formed at its larger diameter in an area 19 angled or parallel to a direction of rotation of the bearing.
  • other configurations are possible.
  • the bearing assemblies according to the invention are particularly advantageous in wheel bearing units in which the tapered roller bearings are installed under a certain preload.
  • the inner rings 4 and 5 must always be brought into tight-fitting position to a clip ring 20 (see Fig. 1) between them to arrange and secure the two inner rings 4 and 5 axially to each other during operation.
  • This has led to the problem in particular in the known from the prior art solutions with fitting rings that during assembly exactly defined positions of the shaft nut were needed to produce a defined bias.
  • this since this is very expensive assembly technology, has been dispensed with mostly to a predetermined bias.
  • the method according to the invention can also be used for other rolling bearings in which a defined preload must be generated in the rolling bearing.
  • the axially adjustable board 10 which is arranged in a press fit on one of the bearing rings 4, 6 or relative to one of the bearing rings 4, 6, and is displaced against the press fit or against the friction generated by the interference fit, can by determining the Frictional force also be carried out a determination of the preload. If the flange 10 at its corresponding position, the bias can be set reproducible in a subsequent axial fixation of the flange 10 in this position.
  • the bias can be set larger or smaller, depending on how large or strong the press fit of the flange 10 is formed on or relative to the bearing ring 4, 6.
  • a bearing arrangement can be provided with the bearing arrangement according to the invention or the method according to the invention, which has a predetermined bias. At the same time, this bias can be easily realized. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Offenbart wird eine Lageranordnung (1) mit zwei Wälzlagern (2, 3), insbesondere Kegelrollenlager, die jeweils zwei Lagerringe (4; 5; 6), die als Innenring (4; 5) und Außenring (6) ausgebildet sind, umfassen, zwischen denen Wälzkörper (8; 9) angeordnet sind, wobei beide Wälzlager (2; 3) durch relative Verschiebung der Innenringe (4; 5) und/oder Außenringe (6) in axialer Richtung vorspannbar sind, und wobei an den Innenringen (4; 5) und/oder den Außenringen (6) Borde (10; 11) angeordnet sind, die einen axialen Anschlag für die Wälzkörper (8) bilden und mindestens einer der Borde (10) relativ zu dem zugehörigen Lagerring (4; 6) in axialer Richtung verstellbar auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) angeordnet ist, wobei der mindestens eine axial verstellbare Bord (10) mit einer Presspassung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) angeordnet und gegen eine durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) verschiebbar ist, sowie ein Verfahren zum Einstellen einer Vorspannung in einem Wälzlager.

Description

B e s c h r e i b u n g
Lageranordnung mit Vorspannung
Vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zum Einstellen einer Vorspannung einer derartigen Lageranordnung .
Gattungsgemässe Lageranordnungen werden häufig als Kegelrollenlager-Anordnungen ausgeführt. Dabei werden zwei zusammenwirkende Kegelrollenlager gegeneinander axial vorgespannt. Die Einstellung der Vorspannung bei Kegelrollenlagern ist dabei ein relativ aufwändiger und auch ungenauer Prozess. Man versucht, die richtige Vorspannung einzustellen, indem man die beiden Innenringe einer Kegelrollenlagereinheit axial aufeinander zu (im Falle einer O-Lageranordnung) oder axial voneinander weg verschiebt (im Falle einer X-Lageranordnung). Der richtige Verschiebeweg wird durch aufwändiges Messen der Komponenten bestimmt und über Passscheiben so eingestellt, dass die gewünschte Vorspannung entsteht, und zwar nach Anziehen einer Wellenmutter, mit der die gesamte Lageranordnung auf einem Wellenteil festgelegt wird.
Da die Sicherung der Mutter bzw. die Fixierung der Innenringe über eine entsprechende Klemmkraft erzielt wird, muss man dabei wiederum in Kauf nehmen, dass die aufwändig über Passscheiben eingestellte Lagervorspannung durch die in der Regel sehr große Klemmkraft beeinflusst wird. Eine genau gewünschte Vorspannung kann so nur schwerlich erreicht werden.
Es wurde deshalb im Stand der Technik, insbesondere der DE 10 2012 221 297 vorgeschlagen mindestens eines der Borde relativ zu dem ihn tragenden Lagerring in axialer Richtung verstellbar auf dem Lagerring anzuordnen, wobei der verstellbare Bord ein Gewinde aufweist, über das seine axiale Lage einstellbar ist.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass das Eindrehen eines Gewindes in den Bordring und den Lagerring sehr aufwändig ist und sehr präzise durchgeführt werden muss. Weiterhin ist das Einstellen der Vorspannung über das Aufdrehen des Bords zeitintensiv und erfordert für das Bereitstellen einer definierten Vorspannung ein präzises Arbeiten.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb eine Lageranordnung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Vorspannung an der Lageranordnung einfach und genau eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Lageranordnung mit zwei Wälzlagern, insbesondere Kegelrollenlager, die jeweils zwei Lagerringe, die als Innenring und Außenring ausgebildet sind, umfassen, bereitgestellt, wobei zwischen den Lagerringen Wälzkörper angeordnet sind. Dabei sind beide Wälzlager durch eine relative Verschiebung der Innen- und/oder Außenringe in axialer Richtung vorspannbar. An den Innenringen und/oder den Außenringen sind zudem Borde angeordnet, die einen axialen Anschlag für die Wälzkörper bilden. Dabei ist mindestens einer der Borde relativ zu dem diesen tragenden Lagerring in axialer Richtung verstellbar ausgebildet und auf und/oder relativ zu dem Lagerring angeordnet. Um nun eine einfache Montage dieser axial verschiebbaren Borde zu erreichen, ist nicht, wie im Stand der Technik, ein Gewinde vorgesehen, sondern der mindestens eine axial verstellbare Bord ist mit Presspassung auf oder relativ zu dem Lagerring angeordnet und gegen eine durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring verschiebbar ausgebildet.
Vorteilhafterweise wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lageranordnung eine einfache Einstellung der Vorspannung über die Größe der Reibkraft der Presspassung bei der axialen Verschiebung des Bords erreicht. Dadurch kann eine Trennung der zwei Verspannkreise, nämlich von dem Verspannkreis der Rollenvorspannung und dem Ver- spannkreis der Innenringklemmung erreicht werden, was wiederum dazu führt, dass der negative Einfluss einer Innenringklemmung bzw. einer Muttersicherung von der eigentlichen Lagervorspannung getrennt werden kann. Zudem kann über die Presspassung bzw. die Größe der durch die Presspassung erzeugten Reibung beim Verschieben des Bords genau ermittelt werden, welche Kraft der Wälzkörper auf den Bord ausübt, und damit welche Vorspannung in der Lageranordnung herrscht. Dadurch kann einfach und schnell eine definierte Vorspannung an der Lageranordnung erreicht werden. Dabei ist zudem möglich, unterschiedliche Vorspannungen über die Verwendung von unterschiedlichen Presspassungen der Borde zu erreichen.
Weiterhin ist vorteilhafterweise eine große Variantenvielfalt der Anordnungsmöglichkeiten des Bords erreicht. So kann beispielsweise der Bord am Außenring oder Innenring oder auch an einem das Wälzlager aufnehmenden Lagergehäuse bzw. einer von dem Lager drehend gelagerten Welle angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Innenring oder Außenring eine zylindrische Sitzfläche auf, auf die der verstellbare Bord unter Presspassung aufschiebbar ist. Durch die zylindrische Sitzfläche kann erreicht werden, dass eine konstante Reibungskraft der Verschiebbarkeit des Lagerbords entgegensteht und so eine definierte Vorspannung ermittelt und erzeugt werden kann.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der verstellbare Bord axial unverstellbar am Lagerring festlegbar ist. Ist die gewünschte Vorspannung erzeugt, so kann der Lagerbord axial gesichert werden, um ein Verrutschen des Bords während des Betriebs des Lagers zu verhindern.
Dabei kann der Bord mit dem Lagerring und/oder dem Lagergehäuse formschlüssig oder stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen, verbunden sein. Durch die formschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung kann der Bord sehr schnell und zuverlässig mit dem Lagerring oder dem Lagergehäuse verbunden werden. Dabei kann zudem an dem Lagerring und/oder dem Lagergehäuse eine vorzugsweise umfänglich angeordnete Nut vorgesehen sein, in die der Bord eingerollt und/oder mit der der Bord anderweitig formschlüssig verbunden ist. Ist der Bord zudem in zumindest einem Teilbereich, insbesondere dem Bereich der mit der Nut zusammenwirkt, leicht verformbar ausgebildet, so kann beispielsweise über Hämmern der Bord im Bereich der Nut verformt werden, wodurch ein Formschluss entsteht.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der verstellbare Bord zumindest teilweise gehärtet, insbesondere induktiv gehärtet ausgebildet, wobei vorzugsweise ein den Wälzkörpern zugewandter axialer Endbereich gehärtet und ein von den Wälzkörpern abgewandter axialer Endbereich nicht gehärtet ausgebildet ist. Wie bereits oben erwähnt, ermöglicht dies eine einfache formschlüssige Verbindung zwischen dem Bord und dem Lagerring und/oder dem Lagergehäuse. Da der Bord vorzugsweise einen harten Kontaktbereich für die Rollenführung sowie einen plastisch verformbaren Bereich für die Festlegung des Bords am Lagerring durch plastische Verformung aufweisen soll, wird insbesondere eine induktiv gehärtete Kontaktzone favorisiert. Dadurch kann eine plastische Deformie- rung für einen Formschluss mit der Nut bereitgestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich weist der verstellbare Bord, insbesondere auf einer Oberfläche, zumindest teilweise eine verschleißfeste Beschichtung auf. Dabei weist vorzugsweise der den Wälzkörpern zugewandte axiale Endbereich die verschleißfeste Beschichtung auf. Weiterhin ist bevorzugt, dass insbesondere der Kontaktbereich mit den Wälzkörpern eine verschleißfeste Beschichtung aufweist. Bei der verschleißfesten Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine DLC-Schicht (Diamond- Like Carbon), Carbonitrier- und/oder Nitrierschicht handeln, aber es ist auch eine Keramikschicht, eine hartverchromte Schicht oder eine andere im Stand der Technik bekannte verschleißresistenzfördernde Schicht denkbar. Durch die verschleißfeste Beschichtung ist der verstellbare Bord insbesondere im Kontaktbereich mit den Wälzkörpern besonders verschleißrestistent. Damit lassen sich gerade bei hohen Betriebslaufzeiten vorzeitige Verschleißerscheinungen im Kontaktbereich vermeiden, wodurch die Lebensdauer des Lagers verlängert werden kann.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Vorspannung bei einem Wälzlager, insbesondere einem Kegelrollenlager, wobei das Wälzlager zwei Lagerringe aufweist, die als Innenring und Außenring ausgebildet sind und zwischen denen mindestens ein Wälzkörper angeordnet ist. Weiterhin ist an dem Innenring und/oder dem Außenring ein axial verstellbarer Bord angeordnet, wobei der axial verstellbare Bord mit einer Presspassung auf oder relativ zu dem Lagerring angeordnet und gegen eine durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring verschiebbar ist. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte:
a) Anordnen einer den verstellbaren Bord bildenden Bordhülse auf oder relativ zu dem Lagerring;
b) Anordnen des mindestens einen Wälzkörpers auf dem Innenring;
c) Einbringen des Innenrings mit dem mindestens einen daran angeordneten Wälzkörper in den Außenring;
d) Verschieben des Innenrings und/oder des Außenrings zueinander bis zu einem Anschlag des mindestens einen Wälzkörpers an der Bordhülse;
e) Verschieben der Bordhülse gegen die durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring durch weiteres Verschieben des Innenrings und/oder des Außenrings, so dass eine vorbestimmte Vorspannung im Kegelrollenlager erreicht ist; und
f) Fixieren der Führungshülse in der Position, die die Führungshülse beim Erreichen der vorbestimmten Vorspannung eingenommen hat.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn dieses Verfahren zum Vorspannen einer oben beschriebenen Lageranordnung verwendet wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Schnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung;
Fig. 2: eine Detailansicht der in Fig. 1 dargestellten Lageranordnung; und
Fig. 3: eine Detailschnittansicht durch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung. Im Folgenden werden gleiche bzw. gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. 1 ist eine Lageranordnung 1 dargestellt, die zwei Kegelrollenlager 2 und 3 aufweist. Die beiden Kegelrollenlager 2, 3 haben jeweils einen Innenring 4 bzw. 5, aber einen gemeinsamen Aussenring 6. Zwischen den Lagerringen sind Wälzkörper 8 bzw. 9 angeordnet. Derartige Lageranordnungen sind insbesondere bei Radlagereinheiten zu finden, bei denen die Lageranordnung in eine Radnabe eingepasst wird.
Die dargestellte Lageranordnung ist in O- Anordnung ausgeführt. Borde 10 und 11 an den Innenringen 4, 5 begrenzen die Beweglichkeit der Kegelrollen 8, 9 in axiale Richtung.
Während der Bord 11 des Innenrings 5 klassisch als fester Bord am Innenring 5 angeformt ist, gilt dies nicht für den Bord 10 am Innenring 4 . Dieser Bord ist als axial verstellbarer Bord ausgeführt, d. h. er kann in axiale Richtung auf dem Innenring 4 verstellt werden.
Dazu ist der Bord 10 als Bordhülse ausgebildet, die, wie insbesondere in der vergrößerten Darstellung aus Fig. 2 dargestellt, mit Presspassung zu dem Innenring 4 ausgebildet ist. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn, wie Fig. 1 und 2 zeigt, der Innenring 4 einen zylindrischen Absatz 12 aufweist, auf den der Bord 10 unter Presspassung aufgeschoben werden kann. Dabei wird während der Montage die Bordhülse 10 gegen den Widerstand der Reibung verschoben, so dass sich eine vorbestimmte Vorspannung ergibt.
Die Verschiebung des Bords 10 erfolgt dabei vorteilhafterweise während der Montage, d.h. während der eine Wellenmutter 13 angezogen wird, um die Innenringe 4 und 5 aneinander festzulegen. Während des Festziehens der Wellenmutter 13 werden die Wälzkörper 8, 9 über die Innenringe 4, 5 an den Außenring angepresst. Da üblicherweise die Presspassung der Bordhülse 10 geringer ist als die Kraft, mit der die Wellenmutter 13 die Innenringe 4, 5 in ihre Endposition, d.h. aneinander anstoßend, verschiebt, wird die Bordhülse 10 nach axial außen an dem zylindrischen Absatz 12 entlang verschoben. Diese Verschiebung erfolgt jedoch erst nach Überwinden der von der Reibung erzeugten Gegenkraft, so dass eine Vorspannung erzeugt wird, die in der Größenordnung der Reibkraft liegt. Dadurch kann eine vorbestimmte Vorspannung definiert und bestimmt werden. Gleichzeitig werden die beiden Vorspannungen, nämlich die Vorspannung der Lagerung entsprechend dem Verspannkreis A und die Vorspannung bzw. Klemmung der Innenringe 4, 5 entsprechend dem Verspannkreis B über das Zustellen der Wellenmutter 13 voneinander getrennt, so dass selbst bei einer späteren nicht exakten Montage der Innenringe 4, 5 zueinander die vordefinierte Vorspannung im Kegelrollenlager 1 selbst bestehen bleibt.
Ist die Bordhülse 10 nach dem Zustellen der Wellenmutter 13 in ihrer Endposition an dem zylindrischen Lagersitz 12 positioniert, kann die Lage des Bords 10 vorteilhafterweise axial, beispielsweise mittels eines Formschlusses oder Stoffschlusses, fixiert werden. Dadurch ist sichergestellt, dass auch im Betrieb eine axiale weitere Verschiebung oder Lockerung der Bordhülse 10 nicht stattfindet. Dazu kann, wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise an dem Innenring 4, eine Nut 14 eingearbeitet sein, die sich vorzugsweise umfänglich um den Lagerring 4 erstreckt. Nach Erreichen der vorbestimmten Vorspannung kann die Bordhülse 10 dann in die Nut 14 eingerollt werden oder beispielsweise mittels Hammerschlägen derart deformiert werden, dass eine Verklemmung der Bordhülse 10 in der Nut 14 erfolgt.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein den Wälzkörpern 8 zugewandter axialer Endbereich 15 des Bords 10 induktionsgehärtet ausgebildet ist. Dagegen ist ein axialer Endbereich 16, der von den Wälzkörpern 8 abgewandt ist, nicht gehärtet ausgebildet. Dadurch kann der nicht gehärtete Bereich 16 der Bordhülse 10 plastisch verformt werden, so dass das in die Nut 14 einpackte Material für eine axiale Sicherung der Bordhülse 10 am Innenring 4 sorgt.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den den Wälzkörpern 8 zugewandten axialen Endbereich 15 des verstellbaren Bords 10 mit einer verschleißfesten Beschichtung auszubilden. Durch diese Beschichtung lassen sich gerade bei hohen Betriebslaufzeiten vorzeitige Verschleißerscheinungen in einem Kontaktbereich zwischen dem verstellbaren Bord 10 und den Wälzkörpern 8 vermeiden.
Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die Bordhülse 10 Stoff schlüssig, beispielsweise mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen, an dem Innenring 4 zu befestigen. Auf das Ausbilden der Nut 14 kann dann verzichtet werden. Statt die Bordhülse 10 am Innenring 4, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, anzuordnen, ist es selbstverständlich auch möglich, die Bordhülse 10 am Außenring oder an einem den Außenring umfassenden Lagergehäuse zu platzieren. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt.
Fig. 3 zeigt wiederum ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 4 und einem Außenring 6, wobei der Außenring in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Lagergehäuse 17 aufgenommen ist. Die das axial verschiebbare Bord bildende Bordhülse ist in diesem Aus- führungsbeispiel unter Presspassung in dem Lagergehäuse 17 und damit relativ zu dem Außenring 6 angeordnet, stützt aber den Wälzkörper 8 und bringt auf diesen die gewünschte Verspannung auf. Dabei sei insbesondere bemerkt, dass die Bordhülse 10 auch direkt an dem Außenring 6 in Presspassung angeordnet sein kann und dort festgelegt werden kann.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird die Position des Innenrings 4 relativ zum Außenring 6 über eine Wellenmutter 13 eingestellt. Analog zu dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt beim Einstellen der Wellenmutter 13 eine Verschiebung der Bordhülse 10 sobald eine durch die Presspassung verursachte Reibkraft der Bordhülse 10 am Lagergehäuse 17 überwunden ist. Ist die Bordhülse 10 an ihre endgültige Position verschoben, wobei gleichzeitig das Kegelrollenlager insgesamt die definierte Vorspannung erhält, kann die Bordhülse 10 wiederum axial unverstellbar am Lagergehäuse 17 oder dem Außenring 6 angeordnet sein. Dazu kann wiederum eine Nut 14 vorgesehen sein, in die ein Material der Bordhülse 10 einpressbar ist. Alternativ kann auch hier ein Laserschweißen zum Einsatz kommen.
Wie weiterhin Fig. 3 zu entnehmen, kann zudem der Wälzkörper 8 in einem Käfig 18 aufgenommen werden, wobei der Käfig 18 falls notwendig eine spezielle Ausgestaltung aufweisen kann, um Platz für die Bordhülse 10 zu schaffen. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist deshalb der Käfig 18 an seinem größeren Durchmesser in einem Bereich 19 abgewinkelt ausgebildet bzw. verläuft parallel zu einer Drehrichtung des Lagers. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen möglich.
Eine derartige Umgestaltung des Lagerkäfigs 18 kann, muss aber nicht notwendig sein. So ist beispielsweise in den Fig. 1 und 2 keine weitere Anforderung an den Lagerkäfig 18 gestellt. Wie oben bereits erwähnt, sind die erfindungsgemäßen Lageranordnungen insbesondere bei Radlagereinheiten von Vorteil, bei denen die Kegelrollenlager unter einer bestimmten Vorspannung eingebaut werden. Gleichzeitig müssen hier üblicherweise die Innenringe 4 und 5 grundsätzlich in eng anliegende Position gebracht werden, um einen Clipring 20 (siehe Fig. 1) zwischen ihnen anzuordnen und im Betrieb die beiden Innenringe 4 und 5 axial zueinander zu sichern. Dies hat insbesondere bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit Passringen zu dem Problem geführt, dass bei der Montage exakt definierte Positionen der Wellenmutter nötig waren, um eine definierte Vorspannung zu erzeugen. Da dies jedoch montagetechnisch sehr aufwendig ist, wurde bislang meistens auf eine vorbestimmte Vorspannung verzichtet.
Weiterhin sei bemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch für andere Wälzlager einsetzbar ist, bei denen im Wälzlager eine definierte Vorspannung erzeugt werden muss. Durch den axial verstellbaren Bord 10, der in Presspassung auf einem der Lagerringe 4, 6 oder relativ zu einem der Lagerringe 4, 6 angeordnet ist, und gegen die Presspassung bzw. gegen die durch die Presspassung erzeugte Reibung verschoben wird, kann durch eine Bestimmung der Reibkraft auch eine Bestimmung der Vorspannung durchgeführt werden. Ist die Bordhülse 10 an ihrer entsprechenden Position, kann bei einer nachfolgenden axialen Fixierung der Bordhülse 10 in dieser Position die Vorspannung reproduzierbar eingestellt werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Vorspannung größer oder kleiner eingestellt werden kann, je nachdem wie groß oder stark die Presspassung der Bordhülse 10 an bzw. relativ zu dem Lagerring 4, 6 ausgebildet ist.
Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Lageranordnung bereitgestellt werden, die eine vorbestimmte Vorspannung aufweist. Gleichzeitig kann diese Vorspannung einfach realisiert eingerichtet werden. Bezugszeichenliste
1 Lageranordnung
2 Wälzlager
3 Wälzlager
4 Innenring
5 Innenring
6 Aussenring
7 Aussenring
8 Wälzkörper
9 Wälzkörper
10 verstellbarer Bord
11 fester Bord
12 zylindrische Sitzfläche
13 Wellenmutter
14 Nut
15 gehärteter axialer Endbereich
16 nicht gehärteter axialer Endbereich
18 Käfig
19 Abgewinkelter Bereich des Käfigs 20 Clip-Ring
A Verspannkreis
B Verspannkreis

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Lageranordnung mit Vorspannung
1. Lageranordnung (1) mit zwei Wälzlagern(2, 3), insbesondere Kegelrollenlager, die jeweils zwei Lagerringe (4; 5; 6), die als Innenring (4; 5) und Außenring (6) ausgebildet sind, umfassen, zwischen denen Wälzkörper (8; 9) angeordnet sind, wobei beide Wälzlager (2; 3) durch relative Verschiebung der Innenringe (4; 5) und/oder Außenringe (6) in axialer Richtung vorspannbar sind, und wobei an den Innenringen (4; 5) und/oder den Außenringen (6) Borde (10; 11) angeordnet sind, die einen axialen Anschlag für die Wälzkörper (8) bilden und mindestens einer der Borde (10) relativ zu dem zugehörigen Lagerring (4; 6) in axialer Richtung verstellbar auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine axial verstellbare Bord (10) mit einer Presspassung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) angeordnet und gegen eine durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) verschiebbar ist.
2. Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der verstellbare Bord (10) an dem Innenring (4; 5) oder an dem Außenring (6) angeordnet ist.
3. Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der verstellbare Bord (10) an einem die Außenringe (6) aufnehmenden Lagergehäuse (17) angeordnet sind.
4. Lageranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenring (4) oder Außenring (6) eine zylindrische Sitzfläche (12) aufweist, auf die der verstellbare Bord (10) unter Presspassung aufschiebbar ist.
5. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der verstellbare Bord (10) axial unverstellbar am Lagerring (4; 6) bzw. am Lagerhäuse (17) festlegbar ist.
6. Lageranordnung (1) nach Anspruch 5, wobei der verstellbare Bord (10) mit dem Lagerring (4; 6) und/oder dem Lagergehäuse (17) formschlüssig oder stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißens, verbunden ist.
7. Lageranordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei am Lagerring (4; 6) oder Lagergehäuse (17) eine vorzugsweise umfänglich Nut (14) vorgesehen ist, in der der verstellbare Bord (10) eingerollt und/oder mit der der Bord (10) formschlüssig verbunden ist.
8. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der verstellbare Bord (10) zumindest teilweise gehärtet, insbesondere induktivgehärtet, ausgebildet ist, wobei vorzugsweise ein den Wälzkörpern (8) zugewandter axialer Endbereich (15) gehärtetet und ein von den Wälzkörpern (8) abgewandter axialer Endbereich (16) nicht gehärteten ausgebildet ist.
9. Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der verstellbare Bord (10), insbesondere auf einer Oberfläche, zumindest teilweise eine verschleißfeste Beschichtung aufweist, wobei vorzugsweise der den Wälzkörpern (8) zugewandte axiale Endbereich (15) die verschleißfeste Beschichtung aufweist.
10. Verfahren zum Einstellen einer Vorspannung bei einem Wälzlager (2), insbesondere einem Kegelrollenlager, wobei das Wälzlager (2) zwei Lagerringe (4; 6) aufweist, die als Innenring (4) und Außenring (6) ausgebildet sind, zwischen denen mindestens ein Wälzkörper (8) angeordnet ist, und wobei weiterhin an dem Innenring (4) und/oder an dem Außenring (6) ein axial verstellbarer Bord (10) angeordnet ist, wobei der axial verstellbare Bord mit einer Presspassung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) angeordnet und gegen eine durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a. Anordnen einer das verstellbare Bord bildenden Bordhülse (10) auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6);
b. Anordnen des mindestens einen Wälzkörpers (8) auf dem Innenring (4);
c. Einbringen des Innenrings (4) mit dem mindestens einen daran anordneten Wälzkörper (8) in den Außenring (6);
d. Verschieben des Innenrings (4) und/oder Außenrings (6) zueinander bis zu einem Anschlag des mindestens einen Wälzkörpers (8) an der Bordhülse (10);
e. Verschieben der Bordhülse (10) gegen die durch die Presspassung gegebene Reibung auf oder relativ zu dem Lagerring (4; 6) durch weiteres Verschieben des Innenrings (4) und/oder Außenrings (6), so dass eine vorbestimmte Vorspannung im Wälzlager (1) erreicht ist; und
f. Fixieren der Bordhülse (10) in der Position, die die Bordhülse (10) bei Erreichen der vorbestimmten Vorspannung eingenommen hat.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren zum Vorspannen einer Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingesetzt wird.
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