DE10141457A1 - Einstellanordnung für Axialspiel und Vorbelastung bei Lagern - Google Patents

Abstract

Es wird eine Anordnung zur effektiven Einstellung des Endspiels oder der Vorbelastung eines Lagersatzes angegeben. Die Einstellanordnung nutzt einen mit Gewinde versehenen Lageraußenringkörper und einen zugeordnete, mit Gewinde versehenen Einstellring. Der Lageraußenringkörper liegt an dem Außenlaufring des Lagers an, und der Einstellring ist auf den Lageraußenringkörper geschraubt und liegt an einer festen stationären Gehäusefläche an. Der Einstellring wird verdreht, um die Lagervorbelastung einzustellen und den entsprechenden Abstand bereitzustellen. Die Lagerkappe wird dann auf die Lagereinstellanordnung gesetzt, um diese an Ort und Stelle sicher festzulegen.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Lagertraganordnungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine vereinfachte Einstellanordnung, welche zwischen einer Lageranordnung und dem Gehäuse wirkt, in welchem die Lageranord­ nung eingesetzt ist. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Anord­ nung, mittels welcher inkrementelle Einstellungen für das endseitige Axialspiel und die Vorbelastung auf den Außenlaufring einer Lageranordnung entweder alleine oder beim ganzen Satz bewirkt werden können.

Selbst bei Lageranordnungen, bei denen axiale Belastungen nicht zu erwarten sind, und bei denen zylindrische Lager zur Aufnahme einer Radialbelastung geeignet sind, ist es im allgemeinen zweckmäßig, eine solche Auslegung vorzusehen, daß ein axialer Halt der Lager bewirkt wird, welche eine Welle oder dergleichen drehbar lagern. Dies wird vorgenommen, da dann, wenn die Welle in unerwarteter Weise Axialbelastungen am Lager ausgesetzt ist, das Lager im Gehäuse in Sitzanlage bleibt. Wenn die Lageranordnung in solchen Fällen eingesetzt wird, bei denen sowohl radiale Belastungen als auch axiale Belastungen zu erwarten sind, dann werden meist konische Lageranordnungen als Lagersatz eingesetzt, da sie eine ausgezeichnete Drehabstützung für eine Welle bewerkstelligen, welche derartigen Belastungen ausgesetzt ist, ohne die Drehbewegung der Welle zu behindern. Jedoch werden auch andere Alternati­ ven häufig eingesetzt, da man Schwierigkeiten bei der Einstellung des axialen Endspiels oder der Vorbelastung der Lagerlaufringe festgestellt hat, welche die Wälzkörper bei einer konischen Lageranordnung abstützen.

Die Axialbelastungen werden bei den einzelnen Lageranordnungen bei einem konischen Lagersatz von der Welle auf die Lagerbüchse oder das Gehäuse übertragen, in welchen die Lager des Lagersatzes angeordnet sind. Im all­ gemeinen liegt ein Innenlaufring jeder Lageranordnung an einer Schulter an, welche an der drehbaren Welle im Differentialgehäuse vorgesehen ist. Der Außenlaufring liegt in ähnlicher Weise an einer gegenüberliegenden Schulter an, welche am Gehäuse vorgesehen ist, in welchem das Lager untergebracht ist. Natürlich muß die Auslegung dann, wenn gegenüberliegende Schultern vorgesehen sind, zwischen denen der Lagersatz angeordnet ist, derart getrof­ fen werden, daß die Montage der Welle und beider Lageranordnungen in dem Gehäuse möglich sind. Selbst wenn gegenüberliegende starre Schultern vorgesehen sein könnten, gestattet eine solche Anordnung keine Veränderung oder Einstellung des Endspiels oder der Vorbelastung, welche auf den Lag­ ersatz wirkt.

Zur erleichterten Montage nutzen einige Auslegungsformen (beispielsweise jene, bei denen die Nabe einer axial länglichen Welle durch innenliegende und außenliegende Lageranordnungen abgestützt ist) die vorstehend genannte Auslegung für die innenseitige Lagerung, d. h. der Innenlaufring liegt gegen eine Schulter auf der Welle an, und der Außenlaufring liegt gegen eine Schul­ ter im Gehäuse an. Bei dem außenliegenden Lager wird die Auslegung umge­ kehrt getroffen. Dies bedeutet, daß der Außenlaufring des außenliegenden Lagers bei einer Schulter am Gehäuse anliegt, und der Innenlaufring an einer Schulter anliegt, die an der Welle vorgesehen ist. Bei einer solchen Auslegung wurde eine Einstellung der Vorbelastung und des Endspiels dadurch erzielt, daß man eine Mutter vorsah, die auf die Welle geschraubt ist, um eine Unter­ lagscheibe zu beaufschlagen, welche als eine Schultereinrichtung dient. Bei dieser Auslegungsform liegt die Unterlagscheibe am Innenlaufring an, und die Mutter kann angezogen oder gelöst werden, um die Unterlagscheibe zu bewe­ gen und hierdurch die Vorbelastung und das Endspiel bzw. Axialspiel ein­ zustellen.

Es ist jedoch schwierig, inkrementelle Einstellungen von kleiner Größe bei dem Einsatz einer Mutter zu erzielen und aufrecht zu erhalten, welche auf das Ende der Welle geschraubt ist. Natürlich sind die Mutter häufig mit Zacken versehen um zu ermöglichen, daß ein Sicherheitsdraht oder eine Klammer durch eine in Durchmesserrichtung durchgehende Bohrung der Welle durchgesteckt werden kann, um die gewünschte Position der Mutter festzulegen. Jedoch ist das Ausmaß der Einstellungen bei dieser Auslegung funktional auf die Gewinde­ steigung und die Anzahl der Zacken sowie deren Winkelanordnung begrenzt.

Um eine inkrementelle Einstellung mit kleinen oder äußerst kleinen Werte zu ermöglichen, wurde eine Vielzahl von unterschiedlichen Auslegungsformen bereitgestellt, bei denen Abstandsscheiben eingesetzt werden, welche zwi­ schen einem Laufring des Lagersatzes und einem Lagerhalter angeordnet sind. Die Abstandsscheiben, welche bei diesen üblichen Anordnungen zum Einsatz kommen, sind mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Abmessungen verfügbar, so daß man durch die Wahl der entsprechend geeignet bemesse­ nen Abstandsscheiben im allgemeinen das gewünschte Endspiel oder die Vorbelastung einstellen kann. Das Vorsehen einer typischen Abstandsanord­ nung jedoch macht im allgemeinen eine komplizierte Anzahl von Schritten bei der Montage erforderlich. Beispielsweise muß man im Grundzustand den Abstand zwischen einem Laufring der Lageranordnung und dem Lagerhalter messen, um die Abmessungen der Abstandsscheibe oder der Abstandsschei­ ben zu bestimmen, welche erforderlich sind, und dann muß man die Abstands­ scheibe oder eine Kombination von Abstandsscheiben in entsprechender Weise wählen. Die so gewählte Abstandsscheibe oder die so gewählten Abstandsscheiben müssen dann in geeigneter Weise zwischen dem gewählten Lagerlaufring der Lageranordnung und dem Lagerhalter angeordnet werden. Der Einbau ist nicht abgeschlossen, bevor eine abschließende Vermessung erfolgt ist, mit der überprüft wird, ob das Endspiel und die Vorbelastung in der geeigneten Weise vorgegeben sind.

Die Montage bei den üblichen Abstandsanordnungen ist daher relativ kom­ pliziert und man benötigt viel Erfahrung und Können. Ferner müssen die Abstandsscheiben in einer Vielzahl von unterschiedlichen Abmessungen bereitgehalten werden, um das jeweils gewünschte Endspiel oder die Vor­ belastung einzustellen.

Auf dem Gebiet der Differentialanordnungen macht der Montagevorgang es häufig erforderlich, daß der Träger gespreizt oder gestreckt werden muß, um die Montage der Differentialkomponenten zu erleichtern. Die Vorgehensweise und das erforderliche Spreizwerkzeug führen dazu, daß die Montagezeit und die Montagekosten größer werden.

Bei einer anderen Form einer üblichen Lagereinstellanordnung werden ge­ genüberliegende Nocken oder rampenförmige Teile eingesetzt. Der Einsatz von Nocken oder rampenförmigen Teilen ermöglicht eine Einstellung innerhalb eines großen Bereiches für das Endspiel oder der Vorbelastung, und es läßt sich die Anzahl der Komponenten reduzieren, welche man hierzu benötigt. Die Arretiereinrichtung, welche in Verbindung mit Nocken oder rampenförmigen Teilen zum Einsatz kommt, um die gewünschte Einstellung festzulegen, weist im allgemeinen eine Mehrzahl von Schrauben auf, welche in Gewindebohrun­ gen aufgenommen sind. Die Notwendigkeit, daß man Gewindebohrungen vorsehen muß, führt jedoch zu einer Schwierigkeit, daß trotz der Tatsache, daß die Nocken oder rampenförmigen Teile eine äußerst feine Einstellung gestatten, die gesonderte Anordnung von Gewindebohrungen zur Aufnahme der Schrauben bei den vorhandenen, äußerst gedrängten Platzverhältnissen schwierig wird, so daß sich die Anordnung derartiger Bohrungen äußerst schwierig gestaltet.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine vereinfachte Anordnung bereitzu­ stellen, mittels welcher sich eine inkrementelle Einstellung des Endspiels und der Vorbelastung bei einem Lagersatz erzielen lassen.

Ferner soll nach der Erfindung eine Einstellanordnung bereitgestellt werden, welche eine relativ unkomplizierte Auslegung hat, mittels welcher das ge­ wünschte Endspiel und die Vorbelastung sich dadurch festlegen lassen, daß der Lagerlaufring bewegbar ist, auf dem die Einstellanordnung für die dimen­ sionsmäßig kleinen Änderungen angeordnet wird.

Ferner soll nach der Erfindung eine Einstellanordnung der vorstehend ange­ gebenen Art bereitgestellt werden, bei der es nicht erforderlich ist, eine Mehr­ zahl von unterschiedlich groß bemessenen Abstandsscheiben bereitzuhalten.

Ferner soll nach der Erfindung eine Einstellanordnung bereitgestellt werden, welche sicherstellt, daß das gewählte Endspiel und die Vorbelastung beibe­ halten werden und die auch eine Nacheinstellung gegebenenfalls auf einfache Weise gestattet.

Auch soll eine Einstellanordnung bereitgestellt werden, welche gestattet, daß die gewünschte Vorbelastung für einen Lagersatz überschritten werden kann, und dennoch der Lagersatz korrekt in seiner Sitzanlage bleibt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Im allgemeinen gestattet eine Einstellanordnung nach der Erfindung, daß ein Ingenieur, ein Mechaniker oder ein Reparaturwerkstattmitarbeiter die Anord­ nung eines Lagersatzes in einem Traggehäuse vornehmen können, um eine inkrementelle Einstellung der Vorbelastung auf den Lagersatz zu bewirken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung nutzt die Ein­ stellanordnung einen mit Innengewinde versehenen Lageraußenringkörper und einen mit Außengewinde versehenen Einstellring. Der Lageraußenringkörper liegt an dem Außenlaufring des Lagers an, und der Einstellring ist auf den Lageraußenringkörper geschraubt und liegt an einer festen stationären Gehäu­ sefläche an. Der Einstellring wird verdreht, um die Lagervorbelastung und den entsprechenden Abstand in geeigneter Weise einzustellen. Der Lageraußen­ ringkörper wird dann aufgesetzt, um die eingestellte Lageranordnung an Ort und Stelle festzulegen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin gilt:

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht im wesentlichen längs der Achse einer Achswelle, welche an einer Differentialanordnung vorgese­ hen ist, wobei an einer Seite eine beispielhafte Auslegungsform einer Einstellanordnung gemäß der Erfindung, und auf der ande­ ren Seite eine übliche Anordnung gezeigt ist, bei der Distanz­ stücke bzw. Distanzscheiben eingesetzt werden; und

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Lagereinstellanordnung in Verbindung mit eine Lageranordnung zur Verdeutlichung der relativen Anordnung der in Fig. 1 gezeigten Teile.

Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform einer Einstellanordnung nach der Erfindung näher erläutert, welche insgesamt mit 1 bezeichnet ist und in Verbindung mit einer Differentialanordnung erläutert wird. Die Erfindung ist natürlich nicht hierauf beschränkt, sondern eine Einstellanordnung kann auch in Verbindung mit einer anderen Einrichtung zum Einsatz kommen, bei denen eine konische Lageranordnung vorgesehen ist.

Fig. 1 der Zeichnung verdeutlicht eine Differentialanordnung nach der Erfin­ dung, welche ein Differentialgehäuse 10 aufweist, welches gegenüberliegende axiale Drucklager an den jeweiligen Enden hat. Die Drucklager 12 sind vor­ gesehen, um das Gehäuse 10 zur Ausführung einer Drehbewegung um eine Achse 14 auf Wälzlagern 20, 30 zu lagern, welche durch einen Differential­ träger 40 abgestützt sind. Das Differentialgehäuse 10 hat einen externen Flansch 16, welcher in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen zum An­ bringen eines Hohlrads 17 mittels Schrauben hat. Das Hohlrad 17 ist in Kämmeingriff mit einem eingangsseitigen treibenden Zahnrad 7, welches mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden ist.

Das Differentialgehäuse 10 bildet im Innern einen Hohlraum, in welchem ein Paar von Achskegelrädern 18 angeordnet ist. Die Achskegelräder 18 sind zur Ausführung einer Drehbewegung um die Achse 14 relativ zu dem Gehäuse 10 gelagert. Die Achskegelräder 18 haben zugeordnete Keilbohrungen zur Her­ stellung einer Drehmomentübertragungsverbindung mit Achswellen 15, welche über die axialen Drucklager 12 in das Gehäuse 10 verlaufen.

Die Erfindung befaßt sich hauptsächlich mit einer Lagervorbelastungs-Ein­ stellanordnung, um die Position und die Vorbelastung der Lager 20, 30 ein­ zustellen, welche zwischen dem Differentialgehäuse 10 und dem Differential­ träger 40 angeordnet sind. Fig. 1 zeigt auf einer Seite (rechte Seite) die Einstellanordnung 1 nach der Erfindung in Verbindung mit dem Lager 30, und andererseits auf der linken Seite die übliche Anordnung 2 mit Distanzscheiben oder Distanzstücken in Verbindung mit dem Lager 20.

Der Außenlaufring 30a des Wälzlagers 30 ist für eine axiale Einstellung in­ nerhalb koaxialer Bohrungen im Differentialträger 40 angeordnet, welcher in dem Gehäusemittelbereich vorsteht. Die Einstellanordnung weist einen Lager­ außenringkörper 1a und einen Einstellring 1b auf. Bei der bevorzugten Aus­ führungsform ist der Einstellring 1b in Gewindeeingriff mit dem Lageraußen­ ringkörper 1a, um eine expandierbare oder teleskopartig verfahrbare Lager­ anordnung bereitzustellen. Die Einstellanordnung ist zwischen dem Außen­ laufring 30 des Lagers 30 und einer inneren Lagerfläche des stationären Differentialträgers 40 angeordnet. Da die relative Breite der Einstellanordnung 1 (in Richtung x-x in Fig. 1) größer wird, wird eine größere Belastung auf den Außenlaufring 30a des Lagers 30 aufgebracht. Wenn die Einstellanordnung 1 die geeignete axiale Verschiebung oder Lagervorbelastung aufbringt, wird eine Lagerkappe (nicht gezeigt) aufgesetzt, um die Einstellanordnung an Ort und Stelle festzulegen. Geeignete Sperrklauen 1g (beispielsweise Zacken, Klauen, Zungen und so weiter) können an dem Einstellring vorgesehen sein, um diesen auf zuverlässige Weise zu arretieren, wenn die gewünschte Einstellung vorgenommen worden ist. Wenn eine Lagerkappe nicht gewünscht ist, können andere geeignete Einrichtungen (beispielsweise ein Sperrstift, Schrauben, Klebstoff und so weiter) eingesetzt werden, um die Einstellanordnung 1 in ihrer geeigneten Position festzulegen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Ein­ stellanordnung in Verbindung mit dem Lager 30 verdeutlicht. Der Lageraußen­ ringkörper weist einen Eingriffsnabenabschnitt 1c und eine Gewindebohrung 1d auf, während der Einstellring einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 1e und einen Hauptnabenabschnitt 1f hat. Es ist noch zu erwähnen, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform der Hauptnabenabschnitt des Einstellrings 1b einen geringfügig kleineren Außenumfang hat, um eine Drehbewegung des Trägers oder eines anderen geeigneten Gehäuseteils zuzulassen.

Konische Lager entweder einzeln oder in einem Satz werden in vielen Fällen eingesetzt, bei denen sowohl radiale Belastungen als auch axiale Belastungen auftreten. Nach der Erfindung werden die Lageranordnungen in axialer Rich­ tung mit Hilfe wenigstens einer festen Schulter festgelegt, und es ist eine in Wirklichkeit bewegbare Schulter vorgesehen, welche durch die Einstellanord­ nung 1 bereitgestellt wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die übliche Abstandspackung, die Ab­ deckung und die Dichtungsanordnung zu ersetzen, welche bei konischen Lageranordnungen zum Einsatz kommen. Die Lagerkappe bei der Erfindung legt den drehbaren Einstellring 1b auf einer Position ohne irgendwelche Kriecheigenschaften fest, und dennoch kann eine Feineinstellung der Vor­ belastung und des Endspiels bei einer einzigen konischen Lageranordnung oder einem konischen Lagersatz 30 vorgenommen werden.

Es ist ersichtlich, daß bei der Auslegung nach der Erfindung das gewünschte Endspiel für ein konisches Lager in effektiver Weise festgelegt wird. Natürlich können die Abmessungen, die Form und die Größe des Lageraußenringkör­ pers 1a und des Einstellrings 1b sowie die Abmessungen und die Anzahl der Sperrklauen 1f und der Sperrelemente oder der Lagerkappe variiert werden, so daß sie für den jeweiligen Anwendungszweck geeignet sind. Auch kann die Auslegung derart getroffen werden, daß insbesondere eine axiale translatori­ sche Bewegung des Lageraußenringkörpers 1a in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Winkelverdrehung des Einstellrings 1b möglich ist, ohne daß hierdurch der Lösungsgedanke nach der Erfindung verlassen wird.

Die Erfindung gibt eine vereinfachte Anordnung an, mittels der eine effektive inkrementelle Einstellung des Endspiels und der Vorbelastung eines Lagers ermöglicht wird, um die Zielsetzungen nach der Erfindung zu erreichen. Ob­ gleich die Erfindung voranstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungs­ form insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort gezeigten und be­ schriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderun­ gen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (8)

1. Einstellanordnung zum selektiven Einstellen einer Vorbelastung an einer Lageranordnung (30), wobei die Einstellanordnung zwischen einer Lageranordnung (30) und einer Halteeinrichtung für die Lager­ anordnung angeordnet ist und folgendes aufweist:
einen Lageraußenringkörper (1a), welcher einen ersten Gewindeabschnitt und einen Eingriffsabschnitt hat, welcher derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er an einem Außenlaufring der Lageranordnung (30) anliegt; und
einen Einstellring (1b), welcher einen Hauptkörperabschnitt und einen zweiten Gewindeabschnitt hat, welcher in Gewindeeingriff mit dem ersten Gewindeabschnitt ist, wobei der Einstellring (1b) derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er zwischen der Lageranordnung (30) und einer Halteeinrichtung derart angeordnet ist, daß die Drehbewegung der zweiten Ringeinrichtung eine axiale, translatorische Bewegung der ersten und zweiten Ringeinrichtungen bewirkt.

2. Einstellanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (1a) derart bemessen ist, daß er in eine Lager­ ausnehmung paßt, welche in einem Differentialträger (40) ausgebildet ist.

3. Einstellanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (1b) zwischen dem Lageraußenringkörper (1a) und einer stationären Wand angeordnet ist, welche am Differentialträger (40) ausgebildet ist.

4. Einstellanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagerkappe in dem Differentialträger (40) angeordnet ist, um den Einstellring (1b) an einer festgelegten Position relativ zu dem Lageraußenringkörper (1a) zu sperren.

5. Einstellanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriffsabschnitt des Lageraußenringkör­ pers (1a) eine schalenförmige Ausnehmung in dem Lageraußen­ ringkörper (1a) bildet, und daß die schalenförmige Ausnehmung derart beschaffen und ausgelegt ist, daß ein Abschnitt der Lageranordnung (30) darin während der Einstellung der Vorbelastung aufgenommen ist.

6. Einstellanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörperabschnitt des Einstellrings (1b) einen kleineren Umfang als der Lageraußenringkör­ per (1a) hat, um eine Drehbewegung des Einstellrings (1b) relativ zu dem Lageraußenringkörper (1a) zuzulassen.

7. Einstellanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörperabschnitt Zacken aufweist, welche auf einem Außenumfang angeordnet sind, um mit einem Sperrelement (1g) zusammen zu arbeiten, welches den Einstellring (1b) in einer festen Position sichert.

8. Einstellanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Sperrelement (1g) vor­ gesehen ist, welches den Einstellring (1b) in einer festen Position relativ zu dem Lageraußenringkörper (1a) sichert, und daß das Sperrelement aus der Gruppe gewählt ist, welche eine Lagerkappe, wenigstens eine Schraube, einen Sperrstift und Klebstoff umfaßt, welche am Einstellring (1b) vorgesehen sind.