DE10236618A1

DE10236618A1 - Axiale Festlegung von Wälzlagern

Info

Publication number: DE10236618A1
Application number: DE10236618A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Rüdle
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für ein Wälzlager 4. Hierzu ist in Umfangsrichtung in die Lagerfläche des Lagersitzes 3.1 eine Sicherungsnut 5.1 eingebracht. In der Sicherungsnut 5.1 ist ein Sicherungsring 5 angeordnet, der in seinem Innendurchmesser 5.2 veränderbar ist und das Wälzlager 4 in einer axialen Richtung sichert. Am Gehäuse ist ein Mechanismus 6 vorgesehen, der es erlaubt, den Innendruchmesser 5.2 des Sicherungsrings 5 bei geschlossenem Gehäuse 3 zu verändern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung mit einem Wälzlager für eine Welle innerhalb eines Gehäuses. Das Wälzlager sitzt in einem Lagersitz oder in einer Lagerbohrung, in der in Umfangsrichtung in die Lagerfläche eine Sicherungsnut eingebracht ist. In der Sicherungsnut ist zum Sichern des Wälzlagers ein Sicherungsring angeordnet, der offen und in seinem Innendurchmesser veränderbar ist.
Wälzlager, die als Festlager montiert werden, müssen in axialer Richtung festgelegt werden. Dies geschieht üblicherweise durch einen Anschlag im Gehäuse bzw. im Lagersitz, der das Wälzlager in einer axialen Richtung fixiert. In die andere axiale Richtung wird das Wälzlager durch den eingesetzten Sicherungsring fixiert.
Je nach Anordnung des Wälzlagers im Gehäuse und dem vorhandenen Bauraum kann der Sicherungsring nur von außerhalb des Gehäuses in die entsprechende Sicherungsnut im Lagersitz eingebracht werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn durch die Reihenfolge der Montage bedingt die Lageranordnung innerhalb des Gehäuses nicht zugänglich ist. Durch die Montage des Sicherungsrings von außen ist ein zusätzlicher Deckel inklusive Verschraubung zum Verschließen des Gehäuses notwendig.

Es ist bereits eine Axialsicherung für einen Außenring eines in eine Lagerbohrung einer Lagerwand eingesetzten Wälzlagers mittels eines in die Lagerwand einsetzbaren Sicherungsrings aus der DE 39 13 093 A1 bekannt. Der Sicherungsring greift mit ersten radial nach innen gerichteten Teilbereichen in radial gerichtete Ausnehmungen der Lagerwand im Bereich der Lagerbohrung ein. Ferner greift er mit zweiten radial nach innen gerichteten Teilbereichen in radial nach außen gerichtete Ausnehmungen am Außenring des Wälzlagers ein.

Dadurch ist es möglich, ein Wälzlager mit nur einem Sicherungsring in beide axiale Richtungen zu sichern. Hierzu bedarf es aber einer besonderen Ausgestaltung der Lagerwand um den Lagersitz, um den Sicherungsring über das Gehäuse führen zu können. Ferner ist wegen der radial gerichteten Ausnehmungen der Lagerwand ein weiterer Verschluss oder Deckel zum Abdichten des Gehäuses notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung derart auszubilden und anzuordnen, dass das Sichern eines Lagers oder Wälzlagers bei geschlossenem Gehäuse möglich ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass am oder im Gehäuse ein Mechanismus vorgesehen ist, der derart mit dem Sicherungsring in Wirkverbindung steht, dass der Sicherungsring im Innendurchmesser veränderbar oder verstellbar ist. Der Mechanismus dient zum Schließen und Öffnen des Sicherungsrings.

Hierdurch wird erreicht, dass das Gehäuse gesichert werden kann, wenn die Lageranordnung oder der Sicherungsring nicht mehr zugänglich sind. Der Sicherungsring wird hierzu vor der Montage des Wälzlagers in die entsprechende Sicherungsnut eingebracht. Um das nachträgliche Einbringen des Wälzlagers zu gewährleisten, muss der Sicherungsring nach dem Einbringen in die Sicherungsnut einen entsprechend großen Innendurchmesser aufweisen. Hierzu ist die Tiefe der Sicherungsnut in radialer Richtung mindestens gleich der radialen Breite des Sicherungsrings.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse im Bereich des Lagersitzes eine Ausnehmung aufweist, in die zumindest ein Teil des Sicherungsrings und ein Teil des Mechanismus eingebracht ist. Dadurch, dass der Sicherungsring eine Form aufweist, die normalerweise Sicherungsringe aufweisen, die auf einer Welle aufgebracht werden, müssen die nach außen gerichteten Enden des Sicherungsrings in der Ausnehmung Platz finden. Die Verwendung von Sicherungsringen mit nach außen gerichteten Enden ist vorteilhaft, um den nötigen Innendurchmesser des Sicherungsrings zum späteren Einbringen des Wälzlagers sicherzustellen. Typische Sicherungsringe für Gehäuse mit nach innen gerichteten Enden sind nur ungenügend für die erfindungsgemäße Lösung geeignet.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass das Gehäuse einen Zugang oder eine Bohrung aufweist, die sich von der Ausnehmung im Lagersitz bis in einen von außerhalb des Gehäuses zugänglichen Bereich erstreckt. In diese Bohrung wird der erfindungsgemäße Mechanismus zum Verstellen des Durchmessers des Sicherungsrings eingebracht. Der Mechanismus, die Bohrung, die Ausnehmung, die Sicherungsnut und der Sicherungsring sind im Mittel in einer Ebene angeordnet.

Die Bohrung verläuft beispielsweise im Wesentlichen tangential zur Umfangsfläche des Lagersitzes_: Hierbei ist bei der Verwendung von gattungsgemäßen Sicherungsringen eine optimale Krafteinleitung zum Verstellen des Durchmessers des Sicherungsrings in tangentialer Richtung zum Sicherungsring möglich.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass der Mechanismus durch eine Schraube gebildet ist, die über ein Innengewinde der Bohrung in die Bohrung eingebracht ist. Durch Drehen der Schraube kann auf einfache Weise der Innendurchmesser des Sicherungsrings verändert werden.

Die Schraube kann mittels Kunststoffeinlagen im Gewinde der Bohrung gegen Verdrehen gesichert werden. Ebenso ist ein einfaches Abdichten der Schraube möglich, um das Austreten von beispielsweise Motoröl aus dem Bereich der Lageranordnung zu verhindern.

Beim Einsatz von einer Schraube als Mechanismus zum Verstellen des Durchmessers des Sicherungsrings ist vorgesehen, den Sicherungsring so groß zu wählen, dass er durch seine Eigenspannung einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser des Lagersitzes ist. Der Sicherungsring taucht in radialer Richtung vollständig in die Sicherungsnut ein. Nach dem Einsetzen des Sicherungsrings wird dieser somit völlig von der Sicherungsnut aufgenommen. Die nach außen gerichteten Enden des Sicherungsrings beeinflussen den freien Innendurchmesser des Sicherungsrings ebenfalls nicht. Sie sind in der Ausnehmung untergebracht. Der Sicherungsring ist im idealen Falle spannungsfrei.

Nachdem das Wälzlager in den Lagersitz eingesetzt ist, wird der Sicherungsring durch Hineindrehen der Schraube als erfindungsgemäßer Mechanismus in seinem Durchmesser verkleinert. Dadurch greift der Sicherungsring nur noch zum Teil in die Sicherungsnut ein und sichert gleichzeitig das Wälzlager in einer axialen Richtung. Der Innendurchmesser des Sicherungsrings ist kleiner als der Außendurchmesser des Wälzlagers. Damit findet ein eigentlich für eine Welle vorgesehener Sicherungsring in einer neuen Art und Weise Anwendung.

Eine alternative Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass der Mechanismus durch einen Stift gebildet ist, der über die Bohrung in das Gehäuse eingebracht und in seiner Position in axialer Richtung der Bohrung verstellbar ist. Bei der Verwendung eines Stiftes ist vorgesehen, den Sicherungsring so groß zu wählen, dass er durch seine Eigenspannung einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser des Lagersitzes ist.

Nach dem Einbringen des Sicherungsrings in die Sicherungsnut wird, wie vorstehend beschrieben, jedes seiner Enden jeweils in einer Ausnehmung im Gehäuse plaziert. Danach wird der Sicherungsring mittels des Stiftes in seinem Innendurchmesser vergrößert. Der Sicherungsring wird so weit aufgespannt, dass sein Innendurchmesser mindestens so groß wie der Außendurchmesser des Lagersitzes ist.

In dieser Position wird der Stift beispielsweise durch Quetschen oder Stauchen in seiner Position fixiert. Nach dem Einbringen des Wälzlagers wird der Stift entfernt und das Wälzlager durch den Sicherungsring in einer axialen Richtung gesichert. Der Sicherungsring ist im idealen Fall spannungsfrei.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass der Sicherungsring an seinen beiden Enden jeweils ein Spannlager zum Spannen aufweist. Am Spannlager greift der Mechanismus oder ein anderes Werkzeug an. Das Spannlager ist in radialer Richtung nach außen hin ausgebildet, um den Innendurchmesser des Sicherungsrings zum Einbringen des Wälzlagers freizuhalten.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass jede Ausnehmung im Gehäuse je nach Verwendung einer Schraube oder eines Stiftes mehrere Anlageflächen aufweist, an welche die beiden jeweils an den Enden des Sicherungsrings befindlichen Spannlager anlegbar sind.

Bei der Verwendung einer Schraube weist die Ausnehmung in Umfangsrichtung der Lagerfläche zwei Anlageflächen auf, an denen die Spannlager vor dem Spannen anlegbar sind. Mit dem Spannen ändern sich diese Lagerverhältnisse. Ein Spannlager liegt dann an einer Anlagefläche und ein Spannlager an der Stirnseite der Schraube an.

Bei der Verwendung eines Stiftes als Mechanismus ist ein Spannlager in entsprechender Umfangsrichtung an zwei Anlageflächen einer ersten Ausnehmung anlegbar und bis auf wenige zehntel Millimeter in Umfangsrichtung nicht verschiebbar. Das zweite Spannlager ist in eine zweite Ausnehmung eingebracht, in der das Spannlager gegenüber der ersten Ausnehmung verschiebbar ist. Nach oder mit dem Spannen liegt das zweite Spannlager an der Stirnseite des Stiftes an.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass der Mechanismus eine Anlagefläche oder eine Verbindung aufweist, mit der das Spannlager in Wirkverbindung steht. Je nach Anwendung einer Schraube oder eines Stiftes liegt bei der erfindungsgemäßen Lösung das Spannlager am Mechanismus oder am Gehäuse an. Die Form des Spannlagers ist derart ausgebildet, dass das Spannen des Sicherungsrings durch den Mechanismus in tangentialer Richtung begünstigt wird. Dabei kann das Spannlager beispielsweise konkav ausgebildet sein, um zu verhindern, dass der Mechanismus am Spannlager vorbei geführt wird, ohne den Sicherungsring zu spannen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, nach dem Einbringen des Sicherungsrings die Ausnehmung in axialer Richtung durch ein weiteres Gehäuseteil oder eine Abdeckung zu verschließen, um das Vorbeiführen des Mechanismus am Sicherungsring zu verhindern.

Bei der Verwendung eines Stiftes als Mechanismus ist es vorteilhaft, dass der Sicherungsring zum Einbringen oder Demontieren des Wälzlagers vorgespannt ist und nach einem dieser Montagevorgänge spannungsfrei ist. Damit wird während des Betriebs des Wälzlagers eine potentielle Fehlerquelle, nämlich das Vorbeirutschen des Mechanismus am Spannlager, vermieden. Der Mechanismus steht nur während der Montage des Wälzlagers mit dem Sicherungsring in Kontakt. Der Mechanismus hat dann keinerlei Einwirkung auf die Lageranordnung.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse benachbart zum Lagersitz einen Anschlag aufweist. Das Wälzlager wird somit in axialer Richtung durch den Sicherungsring und den Anschlag gesichert. Das erfindungsgemäße Sichern dient in diesem Fall nur zur Sicherung in einer axialen Richtung.

Alternativ dazu ist es vorteilhaft, dass neben dem Lagersitz auch das Wälzlager eine Sicherungsnut aufweist, die in Umfangsrichtung in die äußere Mantelfläche des Wälzlagers eingebracht ist. Der Sicherungsring greift zum Sichern in axialer Richtung sowohl in die Sicherungsnut im Lagersitz als auch in die Sicherungsnut im Wälzlager ein. Damit kann die erfindungsgemäße Sicherung des Wälzlagers mit nur einem Sicherungsring eine Sicherung in beide axiale Richtungen gewährleisten.

Vor dem Sichern ist das Wälzlager entsprechend genau zu positionieren, damit beim Schließen des Sicherungsrings dieser auch exakt in die Sicherungsnut im Wälzlager eingreift. Hierzu können Kunststoffhülsen oder -ringe dienen, die in die Gehäusebereiche eingebracht werden, die in axialer Richtung an den Lagersitz anschließen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
1 eine Lageranordnung mit einem als Schraube ausgebildeten Mechanismus;
2 eine Lageranordnung mit einem als Stift ausgebildeten Mechanismus.
1 zeigt eine Lageranordnung 1 mit einem als Schraube ausgebildeten Mechanismus. In einem Gehäuse 3 ist über ein Wälzlager 4 eine Welle 2 gelagert. Das Wälzlager 4 sitzt in einem entsprechenden Lagersitz 3.1. Der Lagersitz 3.1 weist eine Sicherungsnut 5.1 zum Einbringen eines Sicherungsrings 5 auf. Eine axiale Richtung 10 und radiale Richtungen 11 sind beispielhaft durch Pfeile gekennzeichnet.
Der Sicherungsring 5 ist offen und weist an seinen beiden Enden jeweils ein Spannlager 6.2a, 6.2b auf. Zum Einbringen in die Sicherungsnut 5.1 wird der Sicherungsring 5 mit einem Werkzeug verengt, sodass sein Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Lagersitzes 3.1 ist. Das Werkzeug greift in dafür vorgesehene Löcher an den Spannlagern 6.2a, 6.2b ein.
Den Spannlagern 6.2a, 6.2b des Sicherungsrings 5 ist eine Ausnehmung 5.3 im Gehäuse 3 zugeordnet. Nach dem Positionieren des Sicherungsrings 5 federt dieser wieder auf und wird durch die Sicherungsnut 5.1 aufgenommen. In der radialen Richtung 11 ist die Tiefe der Sicherungsnut 5.1 größer als die Breite des Sicherungsrings 5.
Die Spannlager 6.2a, 6.2b des Sicherungsrings 5 liegen in radialer Richtung 11 nach außen ausgebildet in einer entsprechend in Umfangsrichtung segmentartig gestalteten Ausnehmung 5.3. Nach dem Einbringen des Sicherungsrings 5 ist dessen Innendurchmesser 5.2 größer als der Innendurchmesser des Lagersitzes 3.1.
Nach dem Einbringen des Sicherungsrings 5 kann dieser mittels eines Mechanismus 6 zum Sichern des Wälzlagers 4 gespannt und somit in seinem Innendurchmesser 5.2 reduziert werden. Durch Eindrehen des als Schraube 6 ausgebildeten Mechanismus in eine dafür vorgesehene Bohrung 6.1 wird das Spannlager 6.2a des Sicherungsrings 5 in Richtung des Spannlagers 6.2b gedrückt. Das Spannlager 6.2b liegt dabei an einer in dieser perspektivischen Ansicht nicht sichtbaren Anlagefläche 5.4 der Ausnehmung 5.3 an. Hierzu sind die Sicherungsnut 5.1, der Sicherungsring 5, der untere Bereich der Ausnehmung 5.3, die Bohrung 6.1 und die Schraube 6 im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet. Genau genommen liegen jeweils die Mittelebenen oder -achsen der vorstehend genannten Bauteile in einer Ebene.
Die Bohrung 6.1 verläuft bis in den Bereich der Ausnehmung 5.3 etwa tangential zum Lagersitz 3.1. Die Sicherungsnut 5.1 verläuft von einer der Anlageflächen 5.4 in der Oberfläche des Lagersitzes 3.1 rundherum bis zur anderen nicht sichtbaren Anlagefläche 5.4 und wird durch die Ausnehmung 5.3 unterbrochen.
Das Gehäuse 3 ist beispielhaft als Gehäusering dargestellt, der zum Einbringen der Bohrung 6.1 einen Gehäuseansatz 3.2 aufweist. Die Schraube 6 und die Bohrung 6.1 sind mit einem nicht dargestellten Gewinde versehen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in 2 dargestellt. Hier kommt als Mechanismus der Stift 6 zum Einsatz. Gleiche Teile sind entsprechend 1 mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Gegenüber dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Sicherungsring 5 im spannungsfreien Zustand den Innendurchmesser 5.2 auf, der kleiner als der Innendurchmesser des Lagersitzes 3.1 ist. Der Stift 6 greift dabei nicht am Sicherungsring 5 an. Das Spannlager 6.2a wird in eine erste Ausnehmung 5.3a eingebracht, die den Sicherungsring 5 in beide Umfangsrichtungen gegen Verdrehen sichert. Mit dem Stift 6 wird der Sicherungsring 5 gespannt, sodass sein Innendurchmesser 5.2 größer als der Außendurchmesser des Wälzlagers 4 bzw. des Lagersitzes 3.1 ist. Bei der Montage oder Demontage des Wälzlagers 4 wird der Sicherungsring 5 mittels des Stiftes 6 geöffnet.
Das Spannlager 6.2b bewegt sich zum Öffnen und Schließen des Sicherungsrings 5 in einer segmentartig ausgebildeten zweiten Ausnehmung 5.3b. Zur Anlage der Spannlager 6.2a, 6.2b weisen die Ausnehmungen teilweise dargestellte Anlageflächen 5.4 auf. Nach der Montage des Wälzlagers 4 wird der Stift 6 aus dem Gehäuse entfernt und die Bohrung 6.1 mittels eines geeigneten Verschlusselements abgedichtet.

1: Lageranordnung
2: Welle
3: Gehäuse
3.1: Lagersitz
3.2: Gehäuseansatz
4: Wälzlager
5: Sicherungsring
5.1: Sicherungsnut
5.2: Innendurchmesser des Sicherungsrings
5.3: Ausnehmung
5.3a: erste Ausnehmung
5.3b: zweite Ausnehmung
5.4: Anlagefläche
6: Mechanismus, Schraube, Stift
6.1: Bohrung
6.2a: Spannlager
6.2b: Spannlager
6.3: Anlagefläche
10: axiale Richtung
11: radiale Richtung

Claims

Lageranordnung (1) für eine Welle (2) innerhalb eines Gehäuses (3) mit einem Lagersitz (3.1), einem Wälzlager (4) und einem in einer in Umfangsrichtung in die Lagerfläche des Lagersitzes (3.1) eingebrachten Sicherungsnut (5.1) angeordneten Sicherungsring (5), der offen und in seinem Innendurchmesser (5.2) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Gehäuse (3) ein Mechanismus (6) vorgesehen ist, der derart mit dem Sicherungsring (5) in Wirkverbindung steht, dass der Sicherungsring (5) im Innendurchmesser (5.2) veränderbar oder verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) im Bereich des Lagersitzes (3.1) eine Ausnehmung (5.3) oder eine Öffnung aufweist, in die zumindest ein Teil des Sicherungsrings (5) und ein Teil des Mechanismus (6) eingebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen Zugang oder eine Bohrung (6.1) aufweist, die sich von der Ausnehmung (5.3) im Bereich des Lagersitzes (3.1) bis in einen von außerhalb des Gehäuses (3) zugänglichen Bereich erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (6) durch eine Schraube gebildet ist, die über ein Innengewinde in der Bohrung (6.1) in die Bohrung (6.1) eingebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (6) durch einen Stift gebildet ist, der über die Bohrung (6.1) in das Gehäuse (3) eingebracht und in seiner Position in axialer Richtung der Bohrung (6.1) verstelloder verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (5) an seinen beiden Enden jeweils ein Spannlager (6.2a, 6.2b) aufweist, wobei mindestens ein Spannlager (6.2a, 6.2b) am Mechanismus (6) oder am Gehäuse (3) anliegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ausnehmung (5.3) im Gehäuse (3) mindestens eine Anlagefläche (5.4) aufweist, an welche die Spannlager (6.2a, 6.2b) des Sicherungsrings (5) anlegbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (6) eine Anlagefläche (6.3) oder eine Verbindung aufweist, mit der das Spannlager (6.2a) in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Mechanismus (6) der Sicherungsring (5) vor dem Einbringen des Wälzlagers vorgespannt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) benachbart zum Lagersitz (3.1) einen Anschlag aufweist und das Wälzlager (4) in axialer Richtung durch den Sicherungsring (5) und den Anschlag zu sichern ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (4) mindestens eine Sicherungsnut (4.1) aufweist, die in Umfangsrichtung in die äußere Mantelfläche des Wälzlagers (4) eingebracht ist und das Wälzlager (4) über den Sicherungsring (5) in axialer Richtung (10) im Gehäuse (3) zu sichern ist.