DE2445054C3 - Arrangement for fastening roller bearing races - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur formschlüssigen Befestigung des axial wechselseitig belasteten Außen- oder Innenlaufringes eines Wälzlagers an einem ungeteilten Gehäuse, insbesondere an einer Radnabe b?w. auf einer Welle.The invention relates to an arrangement for the positive fastening of the axially alternating loaded outer or inner race of a rolling bearing on an undivided housing, in particular on a wheel hub b? w. on a wave.
Zur formschlüssigen Befestigung des axial wechselseitig belasteten Außenlaufringes eines Wälzlagers am zugehörigen Gehäuse i;t es Dekann?, die den Außenlaufring aufnehmende Gehäusebohrurife an der Mündung, in weiche das Wälzlager eingeführt wird, zu erweitern, das heißt mit einem Abschnitt größeren Innendurchmessers zu versehen, so daß sich eine verhältnismäßig breite, der Mündung zugewandte Ringschulter ergibt, und den Außenlaufring zwischen der Ringschulter und einem vor der Mündung außen am Gehäuse, das heißt an der entsprechenden Gehäusestirnseite, befestigten Deckel einzuspannen, oder aber am Außenlaufring einen sich verhältnismäßig weit radial nach außen erstreckenden Ringflansch anzuformen, welcher an der Stirnseite des zugehörigen Gehäuses unmittelbar oder über einen entsprechend ausgesparten Deckel mittels Schrauben befestigt wird. In beiden Fällen sind verhältnismäßig viele Bauteile erforderlich, nämlich Deckel und/oder Schrauben, außerdem muß die Gehäusebohrung entsprechend erweitert bzw. am Außenlaufring ein verhältnismäßig großer Ringflansch vorgesehen werden. For the positive fastening of the axially alternately loaded outer race of a roller bearing on the associated housing i; t it decann ?, which is the outer race receiving housing bores at the mouth, into which the rolling bearing is inserted, to expand the is to be provided with a section with a larger inner diameter, so that a relatively wide, the Muzzle facing ring shoulder results, and the outer race between the ring shoulder and a front the mouth on the outside of the housing, that is to say on the corresponding housing face, attached cover to clamp, or on the outer race a relatively far radially outwardly extending An annular flange to be formed, which on the end face of the associated housing directly or via a appropriately recessed cover is attached by means of screws. Both cases are proportionate many components are required, namely cover and / or screws, and the housing bore must accordingly expanded or a relatively large ring flange can be provided on the outer race.
Auch ist es bekannt, zur formschlüssigen Befestigung des axial wechselseitig belasteten Außenlaufringes eines Wälzlagers einen Sprengring zu verwenden, welcher in eine äußere Ringnut des Außenlaufrings eingesetzt und zwischen der äußeren Stirnseite des zugehörigen Gehäuses und einem daran mittels Schrauben befestigten Deckel eingespannt wird oder aber in einer Ringnut der Gehäusebohrung aufgenommen ist. Im ersten Fall ergeben sich die bereits geschilderten Mangel, im zweiten Fall muß das Gehäuse geteilt sein. Darüber hinaus ist keine genaue und ausreichend feste Fixierung des Außenlaufringes bezüglich des zugehörigen Gehäuses gewährleistet. Ferner schwächen die verhältnismäßig tiefen Ringnuten, so daß bei hohen Belastungen und Stoßen mit Brüchen gerechnet werden muß.It is also known, for the positive fastening of the axially alternately loaded outer race of a Rolling bearing to use a snap ring, which is inserted into an outer annular groove of the outer race and between the outer end face of the associated housing and one attached to it by means of screws Cover is clamped or is received in an annular groove of the housing bore. In the first case result in the deficiencies already described, in the second case the housing must be divided. About that In addition, there is no precise and sufficiently firm fixing of the outer race with respect to the associated housing guaranteed. Furthermore, the relatively deep annular grooves weaken, so that at high loads and Hitting with fractures must be expected.
Auch bei Radlagerungen von Kraftfahrzeugen gehört es zum Stand der Technik, am Außenlaufring eines auf einem Achsschenkel vorgesehenen, zweireihigen Kugellagers einen sich verhältnismäßig weit radial nach außen erstreckenden Ringflansch anzuformen, an welchem die Nabe des zugehörigen Rades angeschraubt wird. Auch dabei ergeben sich also die oben geschilderten Nachteile.In the case of wheel bearings in motor vehicles, too, it is part of the state of the art to have one on the outer race a steering knuckle provided, two-row ball bearing a relatively far radially externally extending annular flange to which the hub of the associated wheel is screwed will. This also results in the disadvantages outlined above.
Aus der US-PS 10 81 257 ist eine Gleitlagerbüehse fürFrom US-PS 10 81 257 a plain bearing bush for
ίο den Zylinder einer Kraftmaschine bekannt, die einen umlaufenden Außenbund aufweist, der in eine Ringnut der Zylinderbohrung eingreift und eine so geringfügige Höhe aufweist, daß die Büchse in die Bohrung des erwärmten Zylinders schiebbar ist Bei diesem Gleitla- 5er werden jedoch keine oder zumindest nur geringe Axialkräfte übertragen. Der Verwendung dieses Vorschlags für Wälzlager stehen daher die verhältnismäßig hohen Axialkräfte entgegen, denen Wälzlager üblicherweise ausgesetzt sind.ίο the cylinder of a combustion engine, which has a circumferential outer collar, which engages in an annular groove of the cylinder bore, and has such a small height that the bush in the bore of the heated cylinder is slidable, in this sliding bearings 5er but no or at least only small Transferring axial forces. The use of this proposal for roller bearings is therefore opposed to the relatively high axial forces to which roller bearings are usually exposed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche einfach und dennoch sicher ist, insbesondere keine zusätzlichen Bauteile erfordert und keine die Festigkeit beeinträchtigenden Querschnittsschwächungen aufweist, ferner leicht zu montieren und zu demontieren ist.The invention is based on the object of creating an arrangement of the type specified at the beginning, which is simple and yet safe, in particular requires no additional components and none of the Has strength-impairing cross-sectional weakening, also easy to assemble and to is dismantled.
Diese Aufgabe isi durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im Anspruch 2 gekennzeichnet.This problem is solved by the features specified in the characterizing part of the main claim Advantageous further developments of the invention are characterized in claim 2.
Die Schwachstelle bei der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber Axialkräften bildet die Ringnut Die Festigkeit derselben und damit die Tragfähigkeit der Anordnung läßt sich nach folgender Formel berechnen, weiche dem Buch von W. H A M P P »Wälzlagerungen, Berechnung und Gestaltung«, Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg/New York, 1971, Seite 93, zu entnehmen ist:The weak point in the arrangement according to the invention with respect to axial forces is formed by the annular groove die The strength of the same and thus the load-bearing capacity of the arrangement can be calculated using the following formula: soft to the book by W. H A M P P "Rolling bearings, calculation and design", Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York, 1971, page 93, can be found:
Pn=Os- F/qPn = Os F / q
Dabei ist F = 17 (t/12 - d2 2)/4 die Nutfläche in mm2, os die Streckgrenze in kp/mm2 und ς die Beanspruchungszahl, die in der Regel etwa 1 beträgt. Beispielsweise bei einer Nutfläche von etwa 23 mm und einer Streckgrenze von 27 kp/mm2 ergibt sich damit eine Tragfähigkeit von 610 kp.F = 17 (t / 1 2 - d 2 2 ) / 4 is the groove area in mm 2 , o s is the yield point in kp / mm 2 and ς is the load factor, which is usually around 1. For example, with a groove area of around 23 mm and a yield point of 27 kp / mm 2, this results in a load-bearing capacity of 610 kp.
Tatsächlich wurde jedoch bei einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Ringnut mit dieser Nutfläche und mit einem Gehäuse aus einem Material mit dieser Streckgrenze durch Versuche eine Tragfähigkeit gegenüber Axialkräften von mehr als 7000 kg ermittelt.In fact, however, in an arrangement according to the invention with an annular groove with this groove surface and with a housing made of a material with this yield strength compared to a load-bearing capacity through tests Axial forces of more than 7000 kg determined.
Ein Vergleich der rechnerischen und versuchsmäßigen Ergebnisse zeigt, daß die axiale Tragfähigkeit — ohne Berücksichtigung des Preßsitzes zwischen Lageraußenlaufring und Gehäuse — tatsächlich überraschen-A comparison of the calculated and experimental results shows that the axial load-bearing capacity - without taking into account the interference fit between the bearing outer race and the housing - actually surprising -
SS derweise mehr als lOmal so groß ist als auf Grund rechnerischer Untersuchungen zu erwarten war.SS is so more than 10 times as big as the reason computational investigations was to be expected.
Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnungen anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben, deren einzige Figur einen Teil eines Längsschnitts zeigt.A preferred embodiment of the arrangements according to the invention is shown below with reference to FIG Drawing described for example, the single figure shows part of a longitudinal section.
Ein zweireihiges Schrägkugellager 1 mit zwei Innenlaufringen 2, zwei Kugelreihen 3 sowie einem Außenlaufring 4 ist in einem Gehäuse 5 untergebracht. Die beiden Innenlaufringe 2 sitzen auf einem nicht dargestellten Bauteil.A double row angular contact ball bearing 1 with two inner races 2, two rows of balls 3 and one Outer race 4 is accommodated in a housing 5. The two inner races 2 do not sit on one shown component.
Das Schrägkugellager 1 vermag Axialkräfte zwischen dem nicht dargestellten Bauteil und dem Gehäuse 5 zu übertragen, und zwar in beiden Richtungen, d. h. in derThe angular contact ball bearing 1 is capable of generating axial forces between the component (not shown) and the housing 5 transmitted, in both directions, i. H. in the
Zeichnung sowohl von links nach rechts als auch umgekehrt Die Laufringe 2 und 4 sind daher jeweils axial wechselseitig belastet und müssen axial nach beiden Seiten befestigt sein.Drawing both from left to right and vice versa The races 2 and 4 are therefore respectively axially alternately loaded and must be fastened axially on both sides.
Der Außenlaufring 4 sitzt im Bereich der Mantelfläche 4' mit Preßsitz in der Bohrung 5' des Gehäuses 5. Er weist an dem in der Zeichnung rechten Ende einen umlaufenden Außenbund 4" auf, welcher in eine Ringnut 5" des Gehäuses 5 eingreift Der Bund 4" steht nur geringfügig über die Außenlaufringmantelfläche 4' vor. Zweckmäßigerweise ist die Ringnut 5" tiefer als der Bund 4" hoch ist so daß Querkräfte zwischen Außenlaufring 4 und Gehäuse 5 im Bereich der Mantelfläche 4' übertragin werden und die Toleranzen der Nuttiefe verhältnismäßig groß sein können, ohne daß eine Überbestimmung der Paßflächen eintreten könnte.The outer race 4 sits in the area of the lateral surface 4 'with a press fit in the bore 5' of the housing 5. It has at the right end in the drawing a circumferential outer collar 4 "which engages in an annular groove 5" of the housing 5 The collar 4 "only stands slightly above the outer raceway surface 4 '. The annular groove is expediently 5 ″ deeper than that The collar is 4 "high so that transverse forces between the outer race 4 and the housing 5 in the area of the Jacket surface 4 'are transferred and the tolerances of the groove depth can be relatively large without that an overdetermination of the mating surfaces could occur.
Die axiale Festlegung des Außenlaufringes 4 im Gehäuse 5 nach beiden Seiten ist in erster Linie durch den Eingriff des Bundes 4" in die Ringnut 5" gewährleistet, also formschlüssig. Axialkräfte werden vom Außenlaufring 4 auf das Gehäuse 5 bzw. umgekehrt über die seitlichen, schmalen Ringflächen des Bundes 4" und die Seitenflanken der Ringnut 5" übertragen.The axial fixing of the outer race 4 in the housing 5 on both sides is primarily through the engagement of the collar 4 "in the annular groove 5" guaranteed, so form-fitting. Axial forces are from the outer race 4 to the housing 5 or vice versa Transferred over the lateral, narrow annular surfaces of the collar 4 "and the side flanks of the annular groove 5".
Es hat sich gezeigt daß trotz der verhältnismäßig geringen Höhe des Bundes 4" überraschenderweise hohe Axialkräfte übertragen werden können, entgegen der in der Fachwelt vertretenden Meinung, daß zur Übertragung hoher Axialkräfte entsprechend den eingangs geschilderten, bekannten Vorschlägen vorgegangen werden müsse.It has been shown that despite the relatively low height of the federal 4 "surprisingly high axial forces can be transmitted, contrary to the opinion represented in the professional world that for Transmission of high axial forces proceeded according to the known proposals outlined at the beginning must be.
Dadurch, daß der Außenlaufring 4 außerhalb des Bundbereiches mil Preßsitz in der Bohrung 5' des Gehäuses 5 sitzt, können Kipp- bzw. Querkräfte sicher übertragen werden. Der Bund 4" braucht lediglich Axialkräfte zu übertragen.The fact that the outer race 4 outside the collar area with a press fit in the bore 5 'of the Housing 5 is seated, tilting or transverse forces can be safely transmitted. The federal government 4 "only needs To transmit axial forces.
Montage und Demontage sind einfach und schnell durchzuführen. Bei der Montage wird das Gehäuse 5 erwärmt, beispielsweise induktiv, so daß sich die Bohrung 5' irweitert und der Außenlaufring 4 mit dem Bund 4" in die Bohrung 5' eingeschoben werden kann, bis der Bund 4" der Ringnut 5" gegenüberliegt. Nach Abkühlung des Gehäuses 5 ergibt sich die in der Zeichnung wiedergegebene formschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse 5 und Außenlaufring 4, wobei also der Bund 4" in die Ringnut 5" eingreift.Assembly and disassembly can be carried out quickly and easily. During assembly, the housing 5 heated, for example inductively, so that the bore 5 'expands and the outer race 4 with the Collar 4 "can be pushed into the bore 5 'until the collar 4" is opposite the annular groove 5 " Cooling of the housing 5 results in the form-fitting connection shown in the drawing between housing 5 and outer race 4, so the collar 4 "engages in the annular groove 5".
Die Demontage erfolgt in ähnlicher Weise ebenfalls durch Erwärmen des Gehäuses 5, so daß der Bund 4" von der Ringnut 5" freigegeben wird und der Außenlaufring 4 aus der Gehäusebohrung 5' herausgezogen werden kann. Sowohl Montage als auch Demontage werden dadurch zusätzlich erleichtert, daß der Bund 4" an einem Ende des Außenlaufrings 4 vorgesehen ist so daß der Bund 4" nur eine verhältnismäßig kurze Strecke in die Gehäusebohrung 5' eingeschoben bzw. daraus herausgezogen zu werden braucht was der Vermeidung von Beschädigungen des Bundes 4" bzw. der Gehäusebohrung 5' zugute kommt Außerdem brauchen nur zwei Mantelflächen am Außenlaufring 4 herausgearbeitet zu werden, nämlich ίο die Mantelfläche 4' und die Mantelfläche des Bundes 4". Auch die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung ist einfach. So kann der Bund 4" am AußenlaufringThe dismantling is carried out in a similar way by heating the housing 5, so that the collar 4 " is released from the annular groove 5 "and the outer race 4 is pulled out of the housing bore 5 ' can be. Both assembly and disassembly are additionally facilitated by the fact that the collar 4 "is provided at one end of the outer race 4 so that the collar 4" only one relatively short distance to be pushed into the housing bore 5 'or pulled out of it needs what the avoidance of damage to the collar 4 ″ or the housing bore 5 'benefits In addition, only two lateral surfaces need to be worked out on the outer race 4, namely ίο the jacket surface 4 'and the jacket surface of the collar 4 ". The production of the arrangement according to the invention is also simple. So the collar can be 4 "on the outer race
4 beim Schleifen der Mantelfläche 4' nach einem einfachen Einstechschleifverfahren erzeugt werden. Die Ringnut 5" kann bei der Bearbeitung der Gehäusebohrung 5' einfach eingedreht werden.4 can be generated when grinding the outer surface 4 'using a simple plunge-cut grinding process. the The ring groove 5 ″ can simply be screwed in when machining the housing bore 5 ′.
Zusätzliche Bauteile, wie Deckel, Sprengringe. Schrauben usw., fallen weg, was nicht nur die Anordnung verbilligt, sondern auch die Montage und Demontage erleichtert sowie der Genauigkeit der axialen Positionierung des Außenlaur. >ngs 4 im GehäuseAdditional components such as lids, snap rings. Screws, etc., are omitted, which is not just that Arrangement cheaper, but also the assembly and disassembly easier and the accuracy of the axial positioning of the outer laurel. > ngs 4 in the housing
5 und der Sicherheit zugute kommt. Auch können zusätzliche Bauteile nicht verloren werden oder falsch eingebaut werden.5 and safety benefits. Additional components cannot be lost or incorrect to be built in.
Von Vorteil ist ferner, daß im ungeteilten Gehäuse 5 eine durchgehende Bohrung 5' vorgesehen werden kann, in die nur eine verhältnismäßig flache Ringnut 5" eingearbeitet werden muß, was beispielsweise leicht 'jnd schnell durch Eindrehen geschehen kann.It is also advantageous that a through hole 5 'are provided in the undivided housing 5 can, in which only a relatively flat annular groove 5 "has to be incorporated, which is easy, for example, 'jnd can be done quickly by screwing in.
Bei dem Gehäuse 5 kann es sich beispielsweise um die Nabe eines Rades handeln, insbesondere auch eines Kraftfahrzeugrades.The housing 5 can be, for example, the hub of a wheel, in particular also one Motor vehicle wheel.
Analog der vorstehenden Schilderung kann auch die Anordnung zur forrnschlüssigen Befestigung des axial wechselseitig belasteten Irinenlaufrings eines Wälzlagers auf einer Welle ausgestaltet sein. Dieser weist dann einen Innenbund auf, welcher in eine Ringnut der Welle eingreift und nur geringfügig über die Irinenlaufringbohrungsfläche radial nach innen vorsteht. Dabei ist eine solche Bundhöhe vorgesehen, daß der erwärmte Inr°nlaufring über die Welle geschoben werden kann, um nach der Abkühlung auf Umgebungstemperatur mit dem Innenbund in die entsprechende Ringnut der Welle formschlüssig einzugreifen. Weiterhin ist es auch dabei von Vorteil, wenn der Innenbund an einem Ende des Innenlaufrings vorgesehen ist.Analogous to the description above, the arrangement for the positive fastening of the axially alternately loaded irine race of a roller bearing be designed on a shaft. This then has an inner collar which is inserted into an annular groove in the shaft engages and only slightly over the irine raceway bore surface protrudes radially inward. Such a collar height is provided that the heated Inner race can be pushed over the shaft after cooling down to ambient temperature the inner collar to engage positively in the corresponding annular groove of the shaft. It is also included advantageous if the inner collar is at one end of the Inner race is provided.
Es ist nicht erforderlich, daß die einander gegenüberliegenden Mantel- und Bohrungsflächen zylindrisch sind. Sie können auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein.It is not necessary that the opposing jacket and bore surfaces be cylindrical are. They can also be designed in the shape of a truncated cone.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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