DE19932804A1 - Shaft bearing system comprises two reduced friction bearings connected by clamping component which passes through longitudinal bore in shaft - Google Patents
Shaft bearing system comprises two reduced friction bearings connected by clamping component which passes through longitudinal bore in shaftInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung einer Welle, welche über ein erstes und ein zweites Wälzlager drehbar an einem ersten und einem zweiten Lagersitz gelagert ist.The present invention relates to an arrangement for supporting a shaft which a first and a second roller bearing rotatably on a first and a second Bearing seat is stored.
Zur Lagerung von Wellen in einem Getriebe oder Motor ist beispielsweise die Verwendung von Kegelrollenlagern üblich. Diese werden paarweise montiert und benötigen eine axiale Vorspannung. Das Gehäuse des Getriebes ist deshalb senkrecht zur Wellenachse geteilt, wobei in jedem Gehäuseteil ein Lagersitz der zu lagernden Welle vorgesehen ist. Werden die beiden Teile des Gehäuses bei der Montage zusammengefügt und gegeneinander verschraubt, so werden die Kegelrollenlager dabei mit der erforderlichen axialen Vorspannung beaufschlagt.For example, for storing shafts in a gearbox or motor Use of tapered roller bearings is common. These are assembled in pairs and require axial preload. The housing of the gearbox is therefore vertical divided to the shaft axis, with a bearing seat of the shaft to be supported in each housing part is provided. The two parts of the housing during assembly assembled and screwed against each other, so the tapered roller bearings with the required axial preload.
Um die Größe der Vorspannung genau einzustellen, werden vor Montage des Gehäuses Justierscheiben zwischen Gehäuse und Kegelrollenlager eingelegt. Dazu muß die Länge der Welle und die Tiefe der Gehäuseteile gemessen werden, um die erforderliche Dicke der Justierscheiben bestimmen zu können. Diese Einstellung der Lager ist außerordentlich aufwendig und störanfällig. Bei falscher Einstellung kann es zu Lager- und Getriebeschäden kommen.In order to set the exact size of the preload, before installing the Housing adjusting washers inserted between the housing and the tapered roller bearing. To do this the length of the shaft and the depth of the housing parts are measured by the to be able to determine the required thickness of the adjusting washers. This attitude of Bearing is extremely complex and prone to failure. If the setting is incorrect, it may be too Bearing and gear damage come.
Hinzu kommt, daß durch den Einsatz von Magnesium als Gehäusewerkstoff aufgrund der stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und Magnesium die Lagervorspannung sehr stark temperaturabhängig ist. Dies führt wegen der geringen Warmkriechfestigkeit von Magnesium zu einer Abnahme der Lagervorspannung während der Gebrauchsdauer des Getriebes.In addition, the use of magnesium as the housing material due to the greatly different coefficients of thermal expansion of steel and magnesium Bearing preload is very temperature-dependent. This leads to the low Warm creep resistance of magnesium to a decrease in bearing preload during the service life of the gearbox.
Auch ist eine Einstellung und Überprüfung der Vorspannung zusätzlich erschwert, wenn mehrere Wellen in einem Getriebe oder Motor zu lagern sind. Setting and checking the preload is also made more difficult if several shafts must be stored in one gear or motor.
DE 41 33 649 beschreibt ein Verfahren zur Einstellung des Lagerreibmomentes einer Schrägwälz-Stützlagerung zur Lagerung von Radachsen. Dabei wird eine Radnabe in ständige Drehbewegung versetzt, das Antriebsmoment gemessen und die Lagerung in Abhängigkeit vom Meßwert eingestellt. Dieses Verfahren kommt jedoch nicht für Wellen von Getrieben oder Motoren in Betracht. Auch bezieht sich dieses Verfahren nur auf die Ermittlung der richtigen Vorspannung, bietet jedoch keine Hilfe zur ihrer Erzeugung.DE 41 33 649 describes a method for adjusting the bearing friction torque Helical roller support for the bearing of wheel axles. A wheel hub is in constant rotary movement offset, the drive torque measured and the bearing in Dependence on the measured value set. However, this method does not come for waves of gearboxes or motors. This procedure also only applies to the Determination of the correct preload, but does not offer any help for its generation.
DE 41 35 565 beschreibt eine Lageranordnung, mit deren Hilfe der Rollwiderstand eines Schrägkugellagers variiert werden soll. Dazu werden zwei auf einer Welle angeordnete Wälzlager über eine auf die Welle aufgeschraubte Schraubenmutter unter die gewünschte Vorspannung gesetzt. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß die Schraubenmutter im montierten Zustand nur schwer zugänglich ist.DE 41 35 565 describes a bearing arrangement with the aid of which the rolling resistance of a Angular contact ball bearings should be varied. For this, two are arranged on a shaft Rolling bearing via a screw nut screwed onto the shaft under the desired preload set. However, this version has the disadvantage that the Screw nut is difficult to access when assembled.
Das Problem der vorliegenden Erfindung ist daher die Weiterbildung des bekannten gattungsgemäßen Standes der Technik, so daß eine präzise und einfache Einstellung der Vorspannung möglich ist.The problem of the present invention is therefore the development of the known generic state of the art, so that a precise and easy adjustment of the Preload is possible.
Dieses Problem ist mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ein separates Spannelement erlaubt eine von der Montage der Welle getrennte Einstellung der Wälzlager. Die Durchführung des Spannelementes durch die Welle gestattet eine einfache und platzsparende Verbindung der gegeneinander zu verspannenden Wälzlager. Außerdem wird einer selbsttätigen Änderung der Vorspannung durch Lösen von Schraubverbindungen entgegengewirkt, da das Spannelement nicht mit der Welle mitrotiert.This problem is solved with the features of claim 1. A separate one Clamping element allows separate adjustment of the shaft assembly Roller bearing. The implementation of the clamping element through the shaft allows one simple and space-saving connection of the braced against each other Roller bearing. In addition, an automatic change in the preload by loosening counteracted by screw connections, since the clamping element does not with the shaft co-rotates.
Die Vorspannung läßt sich ohne Berücksichtigung der genauen axialen Position der Wälzlager und der Länge der Welle einfach einstellen, wenn zumindest eines der Wälzlager relativ zu seinem Lagersitz und/oder zur Welle axial verschieblich und die Vorspannung der Wälzlager durch Änderung des Abstandes zwischen den beiden Wälzlagern einstellbar ist. Zusätzliche unerwünschte Spannungen aufgrund ungenauer Positionierung werden vermieden.The preload can be taken into account without taking into account the exact axial position of the Simply adjust the rolling bearing and the length of the shaft if at least one of the Rolling bearing axially displaceable relative to its bearing seat and / or to the shaft and the Bearing preload by changing the distance between the two Rolling bearings is adjustable. Additional unwanted voltages due to imprecise Positioning are avoided.
Die axiale Position der Welle läßt sich einfach und eindeutig festlegen, wenn eines der Wälzlager über das Spannelement gegen einen der Lagersitze verspannt ist. The axial position of the shaft can be easily and clearly defined if one of the Rolling bearing is clamped against one of the bearing seats via the clamping element.
Wenn das Spannelement ein Schraubbolzen ist, ermöglicht dies eine leichte Einstellung der Vorspannung mit gängigem Werkzeug und eine Kontrolle der Vorspannung z. B. über Drehmomentschlüssel. Auch sind über den Bolzen sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufbringbar.If the clamping element is a screw bolt, this enables easy adjustment the preload with common tools and a control of the preload z. B. about Torque wrench. There are also both compressive and tensile forces above the bolt applicable.
Wenn die Anordnung von einem Gehäuse umgeben ist, ist es zweckmäßig, daß das Spannelement durch eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung verläuft, um eine Einstellbarkeit zu ermöglichen. Dies erleichtert eine nachträgliche Einstellung und eine separate Handhabung mehrerer Wellen.If the arrangement is surrounded by a housing, it is appropriate that the Clamping element runs through an opening provided in the housing in order to Allow adjustability. This facilitates a subsequent adjustment and one separate handling of several shafts.
Vorteilhaft ist bei einem Getriebe mit mehreren Wellen, wenn mindestens eine der Wellen über eine erfindungsgemäße Anordnung gelagert ist. Dadurch lassen sich mehrere Wellen unabhängig voneinander optimal einstellen und die Montage des Getriebes erleichtern.In the case of a transmission with several shafts, it is advantageous if at least one of the shafts is stored via an arrangement according to the invention. This allows several Optimally adjust the shafts independently and the assembly of the gearbox facilitate.
Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispiels weiter beschrieben, wobei die nachfolgenden Ausführungen lediglich als beispielhaft zu betrachten sind.The invention is then further described using an exemplary embodiment, the following explanations are only to be regarded as examples.
Die Fig. 1 zeigt ein Getriebe mit einem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 weist zwei sich beabstandet gegenüber liegende Gehäusewände 4 und 6 auf. Zwischen diesen ist eine erste Welle 10 gelagert. Ihre Längsachse steht senkrecht auf den Gehäusewänden 4 und 6. Fig. 1 shows a transmission having a housing 2. The housing 2 has two housing walls 4 and 6 that are spaced apart from one another. A first shaft 10 is mounted between them. Its longitudinal axis is perpendicular to the housing walls 4 and 6 .
Zur Lagerung der Welle 10 an der Gehäusewand 4 ist eine zylindrische Vertiefung 12 in der Gehäusewand 4 vorgesehen. Diese Vertiefung 12 dient als erster Lagersitz der Welle 10 und nimmt ein erstes Wälzlager 20 auf.For supporting the shaft 10 on the housing wall 4 is a cylindrical recess provided in the housing wall 4 12th This recess 12 serves as the first bearing seat of the shaft 10 and receives a first roller bearing 20 .
Das Wälzlager 20 besitzt einen bezüglich der Welle 10 axial äußeren Lagerring 22. "Axial außen" wird nachfolgend in der Bedeutung "entlang der Wellenlängsachse und vom zwischen beiden Lagern befindlichen Abschnitt der Welle weggerichtet" verwendet. "Axial innen" wird nachfolgend in der Bedeutung "in Richtung der Wellenlängsachse auf den zwischen beiden Lagern befindlichen Abschnitt der Welle gerichtet" verwendet.The roller bearing 20 has an axially outer bearing ring 22 with respect to the shaft 10 . "Axially outside" is used hereinafter to mean "along the longitudinal axis of the shaft and away from the section of the shaft located between the two bearings". "Axially inside" is used in the following meaning "directed in the direction of the shaft longitudinal axis on the section of the shaft located between the two bearings".
Der Lagerring 22 liegt am Gehäuse 4 an. An seiner Innenseite sind rings um den Umfang des Lagerrings 22 verteilt eine Vielzahl von Wälzkörpern 24 angeordnet. Zu deren radialen Fixierung nach innen ist ein axial innerer Lagerring 28 vorgesehen. Der Lagerring 28 sitzt drehfest an einem Ende der Welle 10 auf. Er stützt sich axial nach innen an einer Wellenschulter 13 ab.The bearing ring 22 abuts the housing 4 . A multiplicity of rolling elements 24 are arranged on its inside around the circumference of the bearing ring 22 . An axially inner bearing ring 28 is provided to fix them radially inwards. The bearing ring 28 is seated on one end of the shaft 10 in a rotationally fixed manner. It is supported axially inwards on a shaft shoulder 13 .
Zur Lagerung der Welle 10 an der Gehäusewand 6 ist am gegenüberliegenden Ende der Welle 10 eine zylindrische Vertiefung 29 in der Gehäusewand 6 vorgesehen. Die Vertiefung 29 dient als zweiter Lagersitz der Welle 10. Sie nimmt einen axial äußeren Lagerring 32 eines zweiten Wälzlagers 30 auf. Dieser ist an seiner der Gehäusewand 6 zuweisenden Seite deckelartig verschlossen.To mount the shaft 10 on the housing wall 6 , a cylindrical recess 29 is provided in the housing wall 6 at the opposite end of the shaft 10 . The depression 29 serves as the second bearing seat of the shaft 10 . It receives an axially outer bearing ring 32 of a second roller bearing 30 . This is closed like a lid on its side facing the housing wall 6 .
Der Lagerring 32 ist in der Vertiefung 29 axial verschieblich aufgenommen und gegen die Gehäusewand 6 beabstandet. An seiner Innenseite sind rings um seinen Umfang eine Vielzahl von Wälzkörpern 24' angeordnet. Zu deren radialen Fixierung nach innen ist ein axial innerer Lagerring 35 vorgesehen. Der Lagerring 35 sitzt drehfest am zweiten Ende der Welle 10 auf. Er stützt sich axial nach innen an einer Wellenschulter 15 ab.The bearing ring 32 is axially displaceably received in the recess 29 and spaced apart from the housing wall 6 . A multiplicity of rolling elements 24 'are arranged on its inside around its circumference. An axially inner bearing ring 35 is provided to fix them radially inwards. The bearing ring 35 is seated on the second end of the shaft 10 in a rotationally fixed manner. It is supported axially inwards on a shaft shoulder 15 .
Zwischen ihren beiden Enden trägt die Welle 10 zur Erfüllung ihrer Funktion erforderliche Zahnräder 17 oder sonstige Vorrichtungen.Between its two ends, the shaft 10 carries gears 17 or other devices required to perform its function.
Zur Erzeugung der Lagervorspannung ist ein Spannelement in Form eines Bolzens 50 vorgesehen. Dieser verläuft durch eine sich konzentrisch zur Längsachse der Welle 10 erstreckende Längsbohrung 40 und ragt an deren beiden Enden heraus.A clamping element in the form of a bolt 50 is provided to generate the bearing preload. This extends through a longitudinal bore 40 which extends concentrically to the longitudinal axis of the shaft 10 and protrudes at both ends thereof.
An seinem einen Ende durchdringt der Bolzen 50 das Gehäuse 2 an einer fluchtend zur Längsbohrung 40 befindlichen Bohrung 42 in der Gehäusewand 4. An seinem aus dem Gehäuse 2 herausragenden Endstück ist ein Mutter- oder Schraubenkopf 52 vorgesehen, der an der Gehäusewand 4 aufsitzt.At one end, the bolt 50 penetrates the housing 2 at a bore 42 in the housing wall 4 that is aligned with the longitudinal bore 40 . At its end piece protruding from the housing 2 , a nut or screw head 52 is provided, which is seated on the housing wall 4 .
Sein gegenüberliegendes Ende durchdringt eine zur Längsbohrung 40 der Welle 10 fluchtende Bohrung 44 im axial äußeren Lagerring 32. An diesem Ende besitzt der Bolzen 50 ein Außengewinde, das mit einem Innengewinde der Bohrung 44 verschraubt ist.Its opposite end penetrates a bore 44 in the axially outer bearing ring 32 that is aligned with the longitudinal bore 40 of the shaft 10 . At this end, the bolt 50 has an external thread which is screwed to an internal thread of the bore 44 .
Das Getriebe weist eine zweite Welle 10' auf, welche im Aufbau ihrer Lagerung der Welle 10 entspricht. Allerdings ist statt des deckelartigen Lagerrings 32 ein ringförmigen Lagerring 32' vorgesehen, der mit einem Deckel 51 von etwa gleichem Außendurchmesser abgedeckt ist. Beide zusammen besitzen die gleiche Form wie der Lagerring 32. Diese Teilung erlaubt die Verwendung serienüblicher Wälzlager. Der Deckel 51 laßt sich preisgünstig als Kaltfließpreßteil fertigen.The transmission has a second shaft 10 ', which corresponds to the structure of its mounting of the shaft 10 . However, instead of the cover-like bearing ring 32, an annular bearing ring 32 'is provided, which is covered with a cover 51 of approximately the same outside diameter. Both together have the same shape as the bearing ring 32 . This division allows the use of standard rolling bearings. The cover 51 can be inexpensively manufactured as a cold extrusion.
Das Getriebe kann bei seiner Herstellung zunächst vollständig montiert und das Gehäuse 2 verschlossen werden. Zum Einstellen der Vorspannung der Wälzlager 20, 30 der ersten Welle 10 wird der Bolzen 50 an seinem Mutterkopf 52 mit einem festgelegten Drehmoment bzw. Drehwinkel beaufschlagt. Dadurch wird der mit dem Bolzen 50 verschraubte Lagerring 32 des Wälzlagers 30 an die Gehäusewand 4 herangezogen. Er drückt dabei auf die Wälzkörper 24' des Wälzlagers 30. Diese übertragen die Anpreßkraft auf den axial inneren Lagerring 35 und die Wellenschulter 15. Da das Wälzlager 30 axial verschieblich in der Vertiefung 29 aufgenommen ist, wird die Welle 10 dabei axial in Richtung auf die Gehäusewand 4 gedrückt. Dadurch preßt die Wellenschulter 13 auf den axial innerer Lagerring 28 des Wälzlagers 20. Die Wälzkörper 24 geben den Druck weiter an den axial äußeren Lagerring 22, welcher dabei an die Gehäusewand 4 angepreßt wird.The gearbox can be completely assembled during its manufacture and the housing 2 can be closed. To set the preload of the roller bearings 20 , 30 of the first shaft 10 , the bolt 50 is acted on its nut head 52 with a fixed torque or angle of rotation. As a result, the bearing ring 32 of the roller bearing 30 screwed to the bolt 50 is drawn onto the housing wall 4 . He presses on the rolling elements 24 'of the rolling bearing 30 . These transmit the contact pressure to the axially inner bearing ring 35 and the shaft shoulder 15 . Since the roller bearing 30 is axially displaceably received in the recess 29 , the shaft 10 is pressed axially in the direction of the housing wall 4 . As a result, the shaft shoulder 13 presses onto the axially inner bearing ring 28 of the roller bearing 20 . The rolling elements 24 pass the pressure on to the axially outer bearing ring 22 , which is pressed against the housing wall 4 .
Dies bewirkt zum einen eine axiale Fixierung der Welle 10 an der Gehäusewand 4. Andererseits ist eine definierte, temperaturunabhängige Vorspannung der beiden Wälzlager 20, 30 gewährleistet.On the one hand, this causes the shaft 10 to be axially fixed to the housing wall 4 . On the other hand, a defined, temperature-independent preload of the two roller bearings 20 , 30 is guaranteed.
Die Einstellung der zweiten Welle 10' erfolgt analog.The setting of the second shaft 10 'is carried out analogously.
Im vorliegenden Beispiel besitzen die Wälzkörper 24, 24' Kegelform. Sie können jedoch auch rund oder walzenförmig gestaltet sein.In the present example, the rolling elements 24 , 24 'have a conical shape. However, they can also be round or cylindrical.
Das Spannelement könnte statt eines Bolzens auch durch ein Drahtseil gebildet werden.The tensioning element could also be formed by a wire rope instead of a bolt.
Das Spannelement könnte auch von innen an den Wälzlagern angreifen und diese axial nach außen drücken.The clamping element could also attack the inside of the rolling bearings and axially push outwards.
Statt einer Verschieblichkeit des Lagers gegenüber seinem Lagersitz könnte auch eine Verschieblichkeit gegenüber der zu lagernden Welle vorgesehen werden. Instead of displaceability of the bearing relative to its bearing seat, one could also Movability relative to the shaft to be supported can be provided.
22nd
Gehäuse
casing
44th
Gehäusewand
Housing wall
66
Gehäusewand
Housing wall
1010th
erste Welle
first wave
1010th
' zweite Welle
'second wave
1212th
Vertiefung
deepening
1313
Wellenschulter
Wave shoulder
1515
Wellenschulter
Wave shoulder
2020th
Wälzlager
roller bearing
2222
Lagerring
Bearing ring
2424th
, ,
2424th
' Wälzkörper
Rolling elements
2828
Lagerring
Bearing ring
2929
Vertiefung
deepening
3030th
Wälzlager
roller bearing
3232
, ,
3232
' Lagerring
'' Bearing ring
3535
Lagerring
Bearing ring
4040
Längsbohrung
Longitudinal bore
4242
Bohrung
drilling
4444
Bohrung
drilling
5050
Bolzen der ersten Welle
First shaft bolt
5050
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Deckel
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Mutter- oder Schraubenkopf
Nut or screw head
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