DE10209877A1

DE10209877A1 - Verfahren zur definierten Änderung einer Lagervorspannung in zwei Schräglagern

Info

Publication number: DE10209877A1
Application number: DE2002109877
Authority: DE
Inventors: Eckhard Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2003-08-14

Abstract

Das Verfahren ermöglicht, ein spielfreies oder vorgespanntes Lagersystem aus zwei Schräglagern (z. B. Kegelrollenlager, Schrägkugellager) trotz strammer Passungssitze mit einer definierten Vorspannkraft einzustellen, in dem der zu verschiebende Ring, bei axial anliegender und vorgegebener Kraft, hydraulisch aufgeweitet wird. Nach Rücknahme der hydraulischen Ringaufweitung nimmt der angestellte Ring den Sitzcharakter der ursprünglichen Passung wieder an und kann entsprechend gesichert werden. DOLLAR A Durch Verwendung eines geeigneten Klebers als Druckfluid zur hydraulischen Ringaufweitung kann der angestellte Ring nach Druckabbau und Aushärtezeit des Klebers z. B. mit einem höheren Anzugsmoment einer Mutter gesichert werden. DOLLAR A Das Verfahren ermöglicht ebenso einen Loslagereffekt eines stramm gepassten Ringes durch kurzzeitiges, hydraulisches Aufschwemmen in vorgegebenen Zeitabständen.

Description

Anwendungsgebiet

Die Anwendung von spielfreien oder vorgespannten Schräglagern, in X- oder O- Anordnung verbaut, zur Aufnahme von Radial- und Axiallasten sowie steifen Wellenlagerungen, ist weit verbreitet, z. B. in Getrieben, Axialkolbenpumpen, Walzen, Spindeln, Rotoren, Radlagern und dgl.

Stand der Technik

Unter Schräglagern versteht man im allgemeinen Schrägkugellager, Spindellager, Vierpunktlager, Kegelrollen- und Schrägrollenlager.
Für diese Lagerungsart, die meist in IX- oder O-Anordnung vorgesehen wird, ist eine individuelle axiale Einstellung eines Lagerspieles oder -vospannung mit nachfolgender Fixierung des eingestellten Spiel- oder Vorspannungswertes notwendig. Die axiale Fixierung erfolgt je nach X- oder O-Anordnung meist mittels einer Wellenmutter, Achskappe oder über Gehäusedeckel.
Die Spieleinstellung kann erfolgen:

a) durch Vorabstimmung der Lagerringe seitens des Lagerherstellers mit anschließender axialer Verspannung der Ringe durch eine Wellenmutter oder Gehäusedeckel.
b) durch abgepasste Distanzringe die jeweils zwischen den Innenringen und Außenringen positioniert werden und anschließend durch eine Wellenmutter und Gehäusedeckel axial verspannt werden.
c) durch Überstandsvermessung und Anpassen mittels Pass-Scheiben bei der Montage.
d) durch kontrolliertes Anziehen einer Wellenmutter oder Gehäusedeckels bei gleichzeitiger Reibmoment- oder Axialspielmessung.

Im überwiegenden Teil ist der Einstellvorgang an dem Lagerring durchzuführen der gemäß der Umfangslastbestimmung stramm, d. h. mit Passungsübermaß montiert werden muss. In den Fällen a) b) und c) bereitet das kaum Schwierigkeiten. Allerdings gestalten sich diese Lagerungen relativ unwirtschaftlich durch die im Vorfeld zu treffenden aufwendigen Abpassmaßnahmen.
Im Fall c) kann mit preisgünstigen Standardlagern gearbeitet werden. Das meist vorliegende Passungsübermaß des anzustellenden Ringes erschwert die Axialspieleinstellung erheblich. Einen Kompromiss stellt die Reduzierung des Passungsübermaßes bis auf 0 oder Passungsspiel dar. Hier sind Verschleißprobleme je nach Umfanglastbestimmung zwischen Innenring und Welle bzw. Außenring und Gehäuse, fehlende Steifigkeit oder ungenügende Genauigkeit am Lagersystem zu erwarten. Zum anderen stellen sich Setzeffekte der Gewindeelemente ein, da diese nicht mit dem erforderlichen Anzugsmoment montiert werden können.
Gewindeelemente können Wellenmuttern und Schrauben für Achskappen oder Gehäusedeckelbefestigungen sein.
Unter Betriebslast entstehen bei Schräglagern Axialkräfte, die bei den jeweiligen Gewindeelementen zu einem "Setzen" des Gewindes und damit zu einer zwangsläufigen Veränderung des Anfangs eingestellten Axialspieles- oder Vorspannungswertes am Lagersystem führt. Eine Verkürzung der Lagerstandzeiten, Verlust von Wellengesamtsteifigkeiten und Reduzierung von Laufgenauigkeiten an dem Lagersystem ist die Folgen.

Verfahren zur definierten Änderung einer Lagervorspannung bei Wellenlagerung in mindestens 2 Schräglagern

Das Verfahren beruht darauf, dass das Passungsübermaß des zu verschiebenden Ringes durch Einpressen eines Fluids in die Passfüge kurzzeitig eine erhebliche Reibungsminderung erfährt, was eine leichte Verschiebbarkeit des Ringes zur Folge hat. Mit einer definierten axialen Kraft auf den einzustellenden Lagerung lässt sich eine gewünschte Vorspannung im Lagersystem ermöglichen. Nach Ablassen des Fluiddruckes kommt entweder die Haltekraft aus dem Übermaß der Passung zur Wirkung, oder bei Anwendung eines Klebers als Fluid, verklebt das in der Passfuge verbleibende Fluid den Ring mit der Welle bzw. dem Gehäuse. Der Ring kann nach dem Aushärten des Fluids mit den üblichen Gewindeelementen axial gesichert werden. Die Befestigung der Gewindeelemente kann mit dem vorgegebenen Anzugsmoment erfolgen. Ein Setzen des Gewindes ist nicht zu befürchten. Die eingestellte Lagervorspannung bleibt bestehen.
Um handelsübliche Druckerzeuger mit hydraulischen Ölen verwenden zu können erfolgt eine Trennung zwischen Hydrauliköl und Klebefluid mittels eines Kolbens in einer durchmesser- und volumenmäßig abgestimmten Bohrung vor der Passfüge.

Vorgehensweise

Am Beispiel einer Getriebeabtriebswellenlagerung in 2 Kegelrollenlagern in O- Anordnung und Umfangslast für die Innenringe soll die Vorgehensweise beschrieben werden.
Die Welle ist für den Innenringsitz des Lagers (2) gemäß der Ausführungen für Hydraulikmontage mit Versorgungsbohrungen (5) und einer Ringnut (3) vorzubereiten. Die radiale Bohrung (4) zwischen Ringnut und axialer Versorgungsbohrung (5) wird hinsichtlich ihres Bohrungsdurchmessers so gewählt, dass mindestens das 1,5-fache des Ringnutvolumens aufgenommen werden kann.
Dabei ist das Trennkolbenvolumen zu berücksichtigen. Der Trennkolben (6) wird von der Ringnutseite aus bis zur Querbohrung eingebracht, anschließend wird die radiale Bohrung mit einem Klebefluid aufgefüllt. Die Lagersitzstellen sind vorher von überschüssigem Konservierungsmittel, Ölen und Fetten zu befreien. Lager (1) + (2) werden gemäß Skizze montiert. Die Innenringe sind vorzugsweise warm zu montierten um eine Oberflächenbeschädigung der Welle zu vermeiden.
Auf das Wellengewinde wird eine Mutter mit einer definierten, axialen Federkraft aufgeschraubt. Die eingestellte Federkraft ist geringer zu wählen als die Haltekraft aus dem Passungsübermaß des Lagerinnenringes (2). Die Haltekraft des Innenringes resultiert aus der Ringwandstärke, dem vorliegenden Übermaß und dem Reibwert von Stahl auf Stahl.
Über die Versorgungsbohrung (5) wird nun Hydrauliköl, je nach Passungsübermaß und Innenringwandstärke, mit einem hohen Druck aufgebracht. Über den Trennkolben wird das Klebefluid in die Passfuge gepresst. Das Klebefluid senkt kurzzeitig den Reibwert zwischen Welle und Lagerinnenring ähnlich einem Hydrauliköl. Eine definierte axiale Federkraft verschiebt den Innenring auf die gewünschte Vorspannung. Nach ablassen des Druckes wird der größte Teil des Klebefluids aus der Passfuge zurückgedrängt. Nach kurzer Zeit stellt sich wieder ein hoher Reibwert ein. Zusätzlich härtet der verbleibende Kleber in der Passfuge aus und stellt eine feste Verbindung zwischen Welle und Innenring her. Die Mutter und das Federpaket sind gegen eine Nutmutter auszutauschen. Durch die Schrumpfklebeverbindung entsteht eine Haltekraft des Innenringes, die eine Nutmutter mit dem erforderlichen Drehmomentanzug zulässt.
Eine axiale Spielveränderung durch den Setzeffekt des Gewindes ist somit im späteren Betrieb ausgeschlossen.

Claims

1. Verfahren zur definierten Änderung einer Vorspannung bei Lagerung einer Welle oder Achse in mindestens 2 Wälzlagern, insbesondere bei Anforderungen an spielfreie und vorgespannte Lagerungen im Maschinen- und Fahrzeugbau, wobei für den zu verschiebenden Ring eine Versorgung der Paßfuge mittels Bohrungen und. Ringnut für ein Druckfluid herzustellen ist, über die unter Druckeinleitung eine Reduzierung der Verschiebekraft des betreffenden Ringes eintritt.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht bei gleichzeitig anliegender, definierter, axialer Kraft auf den anzustellenden Ring, dass dieser auf die gewünschte Vorspannungsposition geschoben wird.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht für den zu verschiebenden Ring eine Passung mit Passungsübermaß ohne dass die befürchtete Stip-Slick-Erscheinung eintritt.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1 und 3 lässt nach dem Ablassen des Fluiddruckes den betreffenden Ring, entsprechend seinem Passungsübermaß, wieder fest auf dem Passungsgegenstück, Welle/Gehäuse/Ring, sitzen, was ein Sichern des vorgespannten Lagersystems mit einem Gewindeelement mit entsprechendem Anzugsdrehmoment erlaubt, ohne die Vorspannung dadurch zu verändern.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1 kann durch ein Zweikammerverfahren im Bereich der Bohrungen und Ringnut - erzeugt durch einen Trennkolben - mit 2 unterschiedlichen Druckfluids betrieben werden.

6. Das Verfahren nach Anspruch 1 und 5 lässt bei Verwendung eines Klebefluids in der zweiten Kammer zu, dass eine zusätzliche Sicherung der Lagervorspannung entfallen kann, oder eine Sicherung der Lagervorspannung mit Gewindeelementen mit einem höheren Anzugsdrehmoment möglich ist ohne die Vorspannung zu verändern.

7. Das Verfahren nach Ansprüch 1 ermöglicht eine Loslagerfunktion durch die Verschiebemöglichkeit des betreffenden Ringes in einem Passungsverband mit Übermaß, durch einen kurzzeitigen Druckaufbau in vorgegebenen Zeitabständen.