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DE2032111A1 - Abstandhalterring fur Walzlager und Verfahren zur Einstellung von Walzlageran Ordnungen - Google Patents

Abstandhalterring fur Walzlager und Verfahren zur Einstellung von Walzlageran Ordnungen

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DE2032111A1
DE2032111A1 DE19702032111 DE2032111A DE2032111A1 DE 2032111 A1 DE2032111 A1 DE 2032111A1 DE 19702032111 DE19702032111 DE 19702032111 DE 2032111 A DE2032111 A DE 2032111A DE 2032111 A1 DE2032111 A1 DE 2032111A1
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ring
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Timken Roller Bearing Co
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Description

DR» ING. E. HOFFMANN · DIFL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATEJITANWlLTB " D-8000 MONOHEN 81 · ARABEtLASTRASSE 4 .TELEFON(OeII)WlOe/ --ZUO-A-I' I I
The Timker Roller Bearing Company, Canton/Ohio/USA
Abstandhalterring für Wälzlager und Verfahren zur Einstellung von Wälzlageranordnungen
Die Erfindung betrifft einen Abstandhalterring, insbesondere für Wälzlager, die Schublasten aufnehmen können, sowie ein Verfahren zur Einstellung von Anordnungen, die solche Wälzlager enthalten·
Eine bekannte Lageranordnung umfasst eine Welle, die mittels konischer Wälzlager in einem Gehäuse befestigt ist, wobei ein Paar der konischen Wälzlager dazu
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dient, Belastungen standzuhalten, die auf die Welle ausgeübt werden. Die inneren Laufschalen der Lager sind auf der Welle und die äusseren Laufschalen im Gehäuse angebracht. Die zwei konischen Wälzlager sind im allgemeinen ■ entweder in der sogenannten "direkten Anordnung" oder in der sogenannten "indirekten Anordnung" angebracht.
Aufgrund von Herstellungstoleranzen in der Produktion der Welle, des Gehäuses und, wenn auch normalerweise in einem geringeren Ausmass, der konischen Wälzlager selbst, ist es notwendig, eine Vorrichtung zur Aufnahme jeden unzulässigen Endspiels in der Anordnung vorzusehen und manchmal auch das Endspiel vollständig auszuschalten und für eine Vorbelastung der Lageranordnung zu sorgen. Es 1st daher bekannt, einen festen Abstandhalterring aus Stahl zwischen einer Mutter oder einer Kappe am Ende der .Welle bzw» des Gehäuses und der inneren oder äusseren Laufschale des angrenzenden konischen Wälzlagers anzubringen, um das Endspiel der Welle in der Lageranordnung auf einen gewünschten Wert einzustellen oder die gewünschte Vorbelastung herzustellen. Es ist dabei notwendig, einen Vorrat an Abstandhalterringen verschiedener axialer Dicke auf Lager zu halten und/oder eine Vorrichtung zum Schleifen eines Abstandhalterringes zu einer gewünschten axialen Dicke bereitzuhalten, da das Ausmass des tatsächlichen aufzunehmenden Endspiels bei verschiedenen Lageranordnungen unterschiedlich ist, was auf die Unterschiede in den tatsächlichen Ausmassen der Bestandteile innerhalb der erlaubten Herstellungstoleranzen zurückzuführen ist.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil auszusohalten und einen verbesserten Abstandhalterring für Wälzlager zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gedass der Ring unter Wirkung eines Axialdrucks zuerst elastisch und dann plastisch verformbar und die elastische Verformung nach der Druckentlastung aufhebbar ist.
Die Erfindung umfasst ausserdem ein "Verfahren zur Einstellung einer Lageranordnung ir Bezug auf Endspiel oder Vorbelastung, wobei die Lageranordnung eine Welle, *
ein Gehäuse und ein oder mehrere Wälzlager umfasst, wel- ■
ehe die Welle zur relativen Drehung innerhalb des Gehäuses befestigen. Die Einstellung in Bezug auf Endspiel oder Vorbelastung erfolgt mit Hilfe eines Abstandhalters und geht so vor sich, dass ein zusammenziehbarer Abstandhalter in der Anordnung angebracht und ein Axialdruck auf diese ausgeübt wird, der genügt, um den Abstandhalter derart elastisch und dann plastisch zu verformen, dass er nach der Entfernung des Axialdrucks und der elastischen Verformung zurückgeht und dann eine axiale Dicke aufweist, durch welche die gewünschte Einstellung der Anordnung in Bezug auf Endspiel und Vorbelastung erreicht wird. ' (J
Zur Durchführung des Verfahrens ist ein einfaches Verformungswerkzeug vorgesehen. Zweckmässigerweise besteht das Werkzeug aus einem Stahl- oder einem anderen Metallring mit einer Aussparung in seiner Vorderseite. Der zusammenziehbare Abstandhalter wird durch die Ausübung von Axialdruck durch den Ring verformt. Die Tiefe der Aussparung in dem Ring bestimmt automatisch die endgültige Zunahme der Verformung, welche der zusamr.ienziehbare Abstandhalter erfährt, und somit auch die endgültige Einstellung der Lager.
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Die Erfindung umfasst des weiteren eine Lageranordnung mit einer Welle, einem Gehäuse und einem oder mehreren Wälzlagern,, welche die Welle relativ drehbar zum Gehäuse lagern, und mit einen zusammenziehbaren Abstandhalter, der an Ort und Stelle eine plastische Verformung erfährt, die für die gewünschte Einstellung; der Anordnung in Bezug auf Endspiel und Vorbelastung nötig ist.
Durch die Anwendung des zusammenziehbaren Abstandr halters und durch die Einstellungsverfahren gemäss: der Erfindung kann die Vorratshaltung von Abstandhalterringen rationalisiert werden, weil der erfindungsgemisse Abstandhalterring für jede Lagergrösse nur in einer Dicke vorrätig sein muss, und eine schnellere, vereinfachte und genauere Einstellung von Endspiel und/oder Vorbelastung in einer Lageranordnung erreicht werden.
Die Erfindung bietet ebenfalls bedeutende Vorteile beim Aufbau der Lageranordnungen, besonders dann, wenn eine Lageranordnung an Ort und Stelle von einem Ingenieur zerlegt und überholt werden muss. Ein Ingenieur, dem ein erforderliches Verformungswerkzeug und ein als Ersatz vorgesehener Abstandhalterring zur Verfügung stehen, kann überholte Lageranordnungen an Ort und Stelle ebensoleicht einstellen wie in einer vollständig eingerechneten Werkstatt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen axialen Schnitt einer Lageranordnung gemäss der Lehre der Erfindung,
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Fig. 2 einen diametralen Schnitt eines zusammenziehbaren Abstandhalterringes gemäss der Erfindung,
Fig. J5 einen diametralen Schnitt eines Verformungswerkzeuges,
Fig, 4 und 5 aufeinanderfolgende Schritte des Verfahrens zur Einstellung einer Lageranordnung,
Fig. 6 einen axialen Schnitt einer anderen Lageranordnung mit einem zusammenziehbaren Abstandhalterring gemäss der Erfindung,
Fig. 7 eine fragmentarische Ansicht, die eine andere Verwendung eines zusammenziehbaren Abstandhalterrings gemäss der Erfindung in einer Lageranordnung darstellt,
Fig. 8 und 9 perspektivische Ansichten einer anderen Form des zusammenziehbaren Abstandhalterrings gemäss der Erfindung, und zwar in nicht zusammengezogenem bzw. in zusammengezogenem Zustand,
Fig·Io einen diametralen Schnitt einer anderen Form des zusammenziehbaren Abstandhalterrings gemäss der Erfindung, und
Fig.11 ein Beispiel einer Druck-/Biegungskurve für einen zusammenziehbaren Abstandhalterring der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine eingestellte Lageranordnung bestehend aus einem Gehäuse 1 und einer drehbaren Welle 2,
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Die Welle 2 ist drehbar in dem Gehäuse 1 befestigt, und zwar mit Hilfe von konischen Wälzlagern 3 und 4, welche in der "indirekten Anordnung" angebracht sind. Die äusseren Laufschalen der zwei Lager 3 und 4 liegen gegen die Schultern 5 bzw. 6 in dem Gehäuse 1 an, und die inneren Laufschalen jeden Lagers sind der Welle 2 aufgepasst. Die innere Laufschale des Lagers 5 liegt an der Schulter 7 der Welle 2 an· Ein zusammenziehbarer Abstandhalterring Io ist zwischen der inneren Laufschale des Lagers 4 und einer flachen Hülse 8 angebracht, die mit Hilfe einer Mutter 9, welche auf das Wellenende aufgeschraubt ist, fest gegen eine Schulter 11 auf der Welle 2 gedrückt wird, wobei ein einfacher Ring zwi schen dem Abstandhalterring Io und der Rückseite der inneren Laufschale eingefügt ist. Die axiale Dicke des Abstandhalterrings Io bestimmt die Einstellung der Lageranordnung in Bezug auf das erlaubte Endspielausmass oder auf die Vorbelastung.
Der zusammenziehbare Abstandhalterring Io selbst ist in Fig. 2 gezeigt. Er besteht aus einem Ring aus Aluminiumlegierung, der mit einer gerundeten Rille 12 am Umfang ausgebildet ist, wie Fig. 2 zeigt, oder eine einfache V-Rille aufweisen kann, wie aus anderen Figuren hervorgeht,,und 1st mit einem nach aussen erweiterten Plansch 12a versehen, der teilweise von einer Seite der Rille 12 begrenzt wird. Die Form des Ringes mit der Rille 12 ist nur als Beispiel gezeigt, d.h. also, dass auch andere Formen möglich sind. Die axiale Dicke 1> des Abstandhalterringes Io ermöglicht seine plastische Verformbarkeit, wenn er in einer Anordnung angebracht wird, bei der die Summe der Toleranzen und die gewünschte Einstellung an der äussersten Grenze liegen. Die Form und Anordnung des Abstandhalterrings Io sowie das Material,
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aus welchem er besteht, bewirken, dass der Ring lo, wenn er einem genügend hohen Axialdruck ausgesetzt ist, zuerst elastisch und dann plastisch verformt wird und eine dauernde Verformung erhält, und dass er nach der Entfernung des Drucks aus der elastischen Verformung zurückgeht. Bei einem Abstandhalterring lo, der so geformt ist, wie Pig. 2 zeigt, erfolgt die dauernde Verformung bzw. das axiale Zusammenziehen des Ringes teilweise durch das Zusammendrücken und teilweise durch das Biegen des Flansches, wobei das Biegen der bedeutendere Faktor ist.
Das Verfahren zum Einstellen der Lageranordnung wird im folgenden anhand der Figuren 3.» 4 und 5 näher beschrieben. Das Gehäuse 1, die Welle 2 und die konischen Wälzlager 3 land 4 sind im allgemeinen so angeordnet, wie es in Figur 1 dargestellt ist· Der zusammenziehbare Abstandhalterring Io wird dann im Passitz an der Welle 2 angebracht, wie Fig. 4 zeigt, um an der inneren Laufsehale des Lagers 4 anzuliegenj wenn ein zwischenliegender einfacher Ring verwendet wird, wie Fig. 1 zeigt, wird dieser angebracht, bevor der Abstandhalterring Io auf die Welle aufgepasst wird. Ein in Fig. 3 gezeigtes Verformungswerkzeug 15 wird dann an die Welle angelegt. Das Verformungswerkzeug 15 besteht aus einem Ring, vorzugsweise aus Stahl, welcher eine flache Seite l6 aufweist, die senkrecht zur Achse des Rings verläuft. In dieser Seite 16 ist eine Vertiefung 17 ausgebildet. Die Tiefe 18 der Aussparung 17 entspricht der elastischen Rückbildung des Abstandhalterrings Io plus jedem beliebigen erforderliehen Endspiel in der Lageranordnung. Wenn in der eingestellten Lageranordnung Vorbelastung erforderlich 1st, dann entspricht die Tiefe 18 der Aussparung.17
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der elastischen Rückbildung des Abstandhalterrings Io minus der erforderlichen Vorbelastung.
Durch das Verformungswerkzeug I5 wird auf den Abstandhalterring Io ein Axialdruck L ausgeübt, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Dieser Druck kann durch das Aufschrauben der Mutter 9 auf das Ende der Welle 2, vgl. Fig. 1, oder mit Hilfe eines Druckwerkzeugs ausgeübt werden. Die Druckanwendung wird fortgesetzt, bis der Boden der Aussparung 17 die Schulter 11 der Welle berührt. Der Abstandhalterring Io zieht sich unter der Druckanwendung axial zusammen. Der Druck muss gross genug sein, um den Ring Io plastisch zu verformen. Vorzugsweise .werden die Lager während der Druckanwendung in Umdrehung?versetzt, um das Aufliegen der Rollen sicherzustellen.
Die Belastung drückt den Ring Io elastisch und dann plastisch zusammen. Wenn die Drucklast und das ringförmige Ver£>rtnungswerkzeug I5 entfernt werden, nimmt die axiale Dicke des Ringes Io von der in Fig. 5 gezeigten Dicke 19 um den Betrag der elastischen Rückbildung zu. Dann wird das Verformungswerkzeug I5 durch die Hülse 8 ersetzt und die Mutter 9 in der üblichen Weise angezogen, bis die Hülse 8 gegen die Schulter 11 auf der Welle drückt. Jetzt hat die Lageranordnung die gewünschte Einstellung.
Wenn jetzt ein Axialdruck auf den Abstandhalterring Io ausgeübt wird, wird er sich mehr durchbiegen als ein fester Ring, und daraus ergibt sich erwartungsgemäss, dass Lageranordnungen durch dieses Verfahren zu einem viel engeren Eingriff gebracht werden können. Es
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ist in vielen Fällen möglich, Vorbelastung in eine Anordnung einzubauen, wo früher Endspiel nötig war.
Die innere Laufschale des Lagers 4 muss zumindest im Gleitsitz auf der Welle angebracht sein, um Einstellungsfehlern vorzubeugen.
Fig. 6 zeigt das Beispiel einer Lageranordnung, bei welcher die konischen Wälzlager 3 und 4 in der "indirekten Anordnung" angeordnet sind und eine Welle 2a in einem Gehäuse la drehbar lagern. Die inneren Laufschalen der Lager 3 und 4 liegen an Schultern 2o und an der Welle an, und die äussere Laufschale des Lagers 2 liegt an einer Schulter an, die an einer Endkappe Ib des Gehäuses ausgebildet ist. Die Einstellung der Lageranordnung erfolgt durch einen zusammenziehbaren Abstandhalterring lo, welcher bei diesem AusfUhrungsbeispiel zwischen die äussere Laufschale des Lagers 4 und eine Endkappe la des Gehäuses eingepasst ist. Die Einstellung erfolgt nach den gleichen Gesichtspunkten, und in diesem Fall muss die äussere Laufschale des Lagers 4 mindestens im Gleitsitz in dem Gehäuse la angebracht sein.
Fig. 7 zeigt die Anbringung einer inneren Lauf* schale eines konischen Wälzlagers zwischen zwei Abstandhalterringen lo, die zum axialen Einklemmen der inneren Laufschale dienen, um diese während der Drehung der Welle 2 an der Drehung um ihre Lagerung auf der Welle zu hindern.
Der Abstandhalterring Io kann aus Metallen wie Aluminium, Alumlniumlegierung, vergütetem Aluminium, Legierungsstahl oder Kupfer sein.
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■ Ί . 2032M1
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Ein Material, das sich für den Abstandhalterring Io als günstig erwiesen hat, ist die Alumi-. niumlegierung BS 1476 HE 19 WP.
Fig. 8 zeigt eine andere Form des zusammenziehbaren Abstandhalterringes 25 in der Form einer Stahlrohre, die zu einer Wulst geformt ist, welche offen oder geschlossen sein kann. Wenn in einer Lageranordnung entlang der Wulstachse Druck auf den Ring 25 ausgeübt wird, nimmt dieser eine annähernd elliptische Form an, wie Fig. 9 zeigt.
Eine weitere Ausführung des verformbaren Abstandhalterrings Io ist in Fig. Io gezeigt. Der Ring in Fig.Io ist ein Kunststoffring loa, in-welchen axial rund um seinen Umfang Metällstifte lob eingelassen sind. Das Material am Durchmesser und die Anzahl der Stifte lob entsprechen der Belastung, die der Ring in der Lageranordnung aufzunehmen hat. Die Stifte können aus jedem beliebigen der Materialien sein, die in Bezug auf die Ringe der Fig. 2 und 8 beschrieben worden sind. Bei dieser Ausführungsform erfolgt das axiale Zusammenziehen des Ringes durch das Zusammendrücken der Stifte lob, welche sich bei der Anwendung eines axialen Verformungsdruckes elastisch und dann plastisch verformen. Der Kunststoffring loa ist nur als eine Haltevorrichtung für die Stifte lob vorgesehen.
Eine bevorzugte Druck-ZBiegungskurve fur zusammenziehbare Abstandhalterringe ist in Fig. 11 dargestellt. Es zeigt sioh, dass die Elastizitätsgrenze des Materials, aus dem der Abstandhalterring besteht, niedriger ist als die statische Widerstandsfähigkeit der
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konischen Wälzlager 5 und. 4 oder des schwächeren der zwei Lager, falls sie ungleich sind. Der Maximaldruck, der auf den Ring Io ausgeübt wird, damit er sich axial zusammenzieht und dauernd verformt, sollte vorzugsweise nicht grosser sein als 75$ der statischen Widerstandsfähigkeit, damit die Lager nicht beschädigt werden. Wenn sich der Abstandhalterring Io plastisch verformt, sollte die Kurve so horizontal wie möglich verlaufen. Je horizontaler sie verläuft, um so genauer fällt die endgültige Einstellung der Lageranordnung aus. Der Druck kann an jeder. Stelle im Bereich der plastischen Verformung zurückgenommen werden,- und das Ausmass der elastischen Rückbildung sollte von allen Stellen aus im wesentlichen gleich sein.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf konische Wälzlager beschrieben worden ist, kann sie selbstverständlich auch auf andere Arten von Wälzlagern angewendet werden, die Schublasten aufnehmen können.
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Claims (10)

Patentansprüche
1.) Abstandhalterring, insbesondere für Wälzlager* dadurch gekennzeichnet , dass der Ring (lo) unter Wirkung eines Axialdrucks zuerst elastisch und dann plastisch verformbar ist und die elastische Verformung nach der Druckentlastung aufhebbar ist.
2. Abstandhalterring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (lo) aus Metall besteht.
5· Abstandhalterring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (lo) aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer vergüteten Aluminiumlegierung., aus Stahl oder Kupfer besteht.
4. Abstandhalterring nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundteil mit einem, nach aussen erweiterten Plansch (12a) vorgesehen ist. '
5. Abstandhalterring nach Anspruch 2 oder J9 dadurch gekennzeichnet, dass der Ring eine offene oder geschlossene Wulst (25) aus Metall ist.
6. Abstandhalterring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (lo) ein Kunststoff ring mit Metallelementen (lob) ist, die durch ihn verlaufen und auf beiden Seiten herausragen·
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7· Abstandhalterring nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, dass die Metallelemente Stifte (lob) sind.
8. Abstandhalterring nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallelemente aus Aluminium, Aluminiumlegierung, vergüteter Aluminiumlegierung, Stahl oder Kupfer bestehen.
9. Verfahren zur Einstellung einer Lageranordnung in Bezug auf Endspiel oder Vorbelastung, welche aus einer Welle, einem Gehäuse und einem oder mehreren Wälzlagern besteht, die zwischen der Welle und dem Gehäuse befestigt sind, um deren Drehung relativ zueinander zu ermöglichen, und bei welcher die Einstellung bezüglich des Endspiels oder der Vorbelastung durch die Verwendung eines Ringes bzw. durch das Anbringen eines Abstandhalterringes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erfolgt, . dadurch gekenn ze 1 ohne t, dass ein genügend grosser Axialdruck auf die Anordnung ausgeübt wird, um den Ring elastisch und dann plastisch zu verformen, und zwar derart, dass der Ring nach seiner elastischen Rückbildung nach der Entfernung des Axialdrucks eine Dicke aufweist, welche die gewünschte Endspieloder Vorbelastungseinstellung bewirkt,
10. Lageranordnung bestehend aus einer Welle, einem Gehäuse, einem oder mehreren Wälzlagern, die zwischen
'der Welle und dem Gehäuse befestigt sind, um deren Drehung relativ zueinander zu ermöglichen, und mindestens einem Abstandhalterrlng nach einem der Ansprüohe 1 bis 8, dadurch g β k e η η ζ β 1 c h η et , dass der Abstandhalterring (lo) in der Anordnung an Ort und Stelle verformbar und dadurch eine gewUnsohte Einstellung
des Endspiels oder der Vorbelastung herstellbar 1st. /'··.'■
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DE2032111A 1969-06-30 1970-06-29 Einrichtung zum Einstellen des axialen Spiels bzw. der axialen Vorspannung von Ringschräglagern und Anstellringe für diese Einrichtung Expired DE2032111C3 (de)

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