DE2630035C3 - Vorrichtung zum selbsttätigen Anstellen von paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer Lagerung - Google Patents
Vorrichtung zum selbsttätigen Anstellen von paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer LagerungInfo
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Description
25
30
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttäligen Anstellen von paarweise
gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern einer Lagerung für eine über ein Leistungsübertragungsele·
ment angetriebene Welle, wobei einer der Lagerringe eines der Lager gegenüber dem entsprechenden
Lagerring des anderen Lagers axial verschiebbar «ngeordnet ist.
Es ist allgemein bekannt, bei aus paarweise
eingebauten einreihigen Schräglagern bestehenden Lagerungen die Lagerringe gegeneinander durch
Federn oder andere elastische Elemente anzustellen. Damit soll erreicht werden, daß die Wälzkörper der
einzelnen Lager ständig in Berührung mit den entsprechenden Laufbahnen stehen, wodurch einerseits
die Genauigkeit der Lagerung verbessert und andererseits auch die Geräuschbildung weitgehend vermieden
wird, Bei diesen bekannten Ausführungen ist beispielsweise einer der Innenringe axial verschiebbar auf der
Welle angeordnet, Auf diesen Innenring wirkt eine Feder ein, die diesen gegenüber dem entsprechenden
Lagerring des anderen Lagers verschiebt. Ohne eine äußere Belastung wird in diesen Lagern ständig die
gleiche Vorspannung herrschen. Im Betriebszustand treten jedoch neben radialen Kräften auch axiale Kräfte
auf, die je nach ihrer Wirkungsrichtung die Kraft der Feder verstärken oder verringern. Wirkt die äußere
Axialkraft der Federkraft entgegen, so geht die Anstellkraft gegenüber dem unbelasteten Zustand
zurück, es kann sogar der Fall eintreten, daß die äußere Axialkraft größer als die Kraft der Feder is.t, so daß die
Anstellung völlig aufgehoben wird. Dadurch wird in der Lagerung ein Spiel erzeugt, das zu einem unruhigen
Lauf und damit zu Geräusch und Verschleiß führt In der Regel wird deshalb die Anstellkraft so groß gewählt,
daß sie größer als die im ungünstigsten Fall zu erwartende größte Axialkraft ist Das kann jedoch
bedeuten, daß die Lager im Normalzustand zu stark angestellt sind, d. h. daß die Belastung und die Reibung
der Lagerung sehr stark erhöht wird.
Es ist bei paarweise gegeneinander angestellten
Schrägwälzlagern mit einer mit Druckfedern und einem Druckring versehenen Anstellvorrichtung bekannt, den
zwischen den Druckfedern und dem axial verschiebbaren Lagerring angeordneten Druckring mit einer nach
einer Seite wirkenden Klemmeinrichtung zu versehen, die verhindert, daß die durch die Druckfedern
aufgebrachte Anstellkraft durch gegen diese wirkende äußere Axialkräfte aufgehoben wird (GB-PS 3 87 263).
Bei dieser bekannten Ausführung ist die Vorspannung der Lager ausschließlich von der Federkraft der
Druckfedern abhängig, unabhängig davon, ob die Lagerung durch äußere Kräfte mehr oder weniger stark
belastet wird.
Es ist bekannt, durch eine hydraulische Anstellung der Lagerringe gegeneinander eine den äußeren Betriebsverhältnissen angepaßte Vorspannung der Lager zu
erzeugen. Diese bekannten Ausführungen erfordern jedoch einen hohen Aufwand an !lydraulikelementen
und — sofern der hydraulische Druck in Abhängigkeit von der äußeren Belastung einstellbar sein soll — auch
einen großen Aufwand an Steuerungselementen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art zu schaffen, mit der ohne großen Aufwand eine selbsttätige, vom Drehmoment gesteuerte und abhängige
Anstellung der Lager erfolgt und bei der Einflüsse aus den Wärmedshnungsdifferenzen stetig selbsttätig
ausgeglichen werden.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß das Leistungsübertragungselement
über eine aufgrund des Reaktionsmomentes eine Axialverschiebung des Leistungsübertragungselementes
erzeugende Einrichtung axial verschiebbar auf der Welle angeordnet ist und daß das Leistungsübertragungselement
in Wirkverbindung mit dem axial verschiebbaren Lagerring steht.
Die die Axialverschiebung erzeugende Einrichtung kann nach weiteren Merkmalen der Erfindung entweder
eine schrägverzahnte Evolventen-VielkeiUVerzahnung
oder eine Kugelspindel oder ein einen Axialschub erzeugendes Wälzlager mit gegenüber der Wellenachse
geneigten Taschen für die Wälzkörper sein.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Leistungsübertragungselementes,
das z. B. ein Zahnrad, eine Riemenscheibe oder dgl, sein kann, wird durch das
aufgebrachte Drehmoment ein Reaktionsmoment erzeugt, das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung
eine Axialverschiebung des Leistungsübertragungselementes erzeugt, die auch auf den axial verschiebbaren
Lagerring übertragen wird. Durch geeignete Wahl des Schrägungswinkels beispielsweise der Evolventen-Vielkeil-Verzahnung
oder des Steigungswinkeis der Kugelspindel bzw. des Neigungswinkels der Wälzkörpertaschen
wird die Axialverschiebung in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment und damit von der
in einem bestimmten Verhältnis dazu stehenden Axialkraft festgelegt
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung können das Leistungsübertragungselement und der axial verschiebbare
Lagerring mittelbar oder unmittelbar nebeneinander auf der Welle angeordnet sein oder kann das
Leistungsübertragungselement mit einem axial verlaufenden, nabenartigen Ansatz versehen sein, auf dem der
axial verschiebbare Lagerring aufgesetzt ist
Schließlich kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an dem Leistungsübertragungselement eine
axial wirkende Feder oder dgl. angreifen, die auch im Stillstand bzw. im ieistungsfreien Leerlauf der Welle der
Lager gegeneinander anstellt.
Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 eine Spindellagerung für eine Werkzeugmaschine mit einem Riemenscheibenantrieb.
Fig. 2 eine Spindellagerung mit einem Zahnradantrieb und
F i g. 3 die Lagerung einer Hohlwelle eines Planetenradgetriebes mit einem Tellerradantrieb.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Welle 1
in den beiden Kegelrollenlagern 2 und 3 in einem Gehäuse 4 gelagert. Die Kegelrollenlager sind dabei so
angeordnet, daß ihre Drucklinien in bezug auf die Wellenachse auseinanderlaufen (O-Anordnung). Während
die Außenringe 5 und 6 an den einander zugekehrten Seiten an entsprechenden Vorsprüngen
des Gehäuses zur Anlage kommen und axial unverschiebbar festgelegt sind, ist der eine Innenring 7 axial
auf der Welle 1 verschiebbar angeordnet und der Innenring 8 liegt gegen eine Wellenschuiier 9 axial an.
Das vordere Ende (rechts in der Fig. 1) der Welle 1 ist
zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges, das nicht näher beschrieben werden so'l, ausgebildet. Am
hinteren Ende der Welle ist eine Riemenscheibe 10 vorgesehen, über die das Drehmoment von einem (nicht
ge7eichneten) Riemen auf die Welle und damit auf das Bearbeitungswerkzeuf übertragen werden soll. Die
Riemenscheibe ist nicht — wie sonst üblich — fest mit der Welle verbunden, sondern gemäß der Erfindung ist
zwischen der Bohrung der Riemenscheibe 10 und der Welle eine Kugelspindel 11 angeordnet. In der Welle 1
sind in diesem Be-eich schraubenlinienförmige Nuten 12
zur Aufnahme der Kugeln 13 der Kugelspindel 11 eingearbeitet. Die Kugeln 13 greifen in ringförmige
Nuten der Riemenscheibe 10 ein. /wischen der Riemenscheibe 10 und dem Lagerinnjriring 7 ist eine
Hülse 14 angeordnet. Zur axialen Sicherung der Riemenscheibe 10 auf der Welle ist mit einem geringen f>o
axialen Spiel zwischen den Stirnkanten eine Befestigutigsmutler
15 auf einem entsprechenden Gewindeabschnitt der Welle 1 aufgeschraubt. Bei einem Antrieb
der Riemenscheibe 10 wird entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment die Riemenscheibe durch
die Kugelspindel 11 in axialer Richtung gegen die Hülse
14 und damit gegen den Innenring 7 gedruckt. Durch diese Axialbewegung werden die beiden Lager 2 und 3
gegeneinander spielfrei unter Vorspannung angestellt Dabei wird in Abhängigkeit vom zu übertragenden
Drehmoment und von der Wahl der Steigung der Nuten 12 der Kugelspindel 11 eine gewisse Vorspannkraft auf
die Lagerung ausgeübt Nachdem die auf die Welle 1 in Richtung auf das hintere Lager 2 ausgeübte Axialkraft
im Verhältnis zum jeweiligen Drehmoment steht, wird somit erreicht, daß die Anstellkraft abhängig von der
äußeren Axialkraft ist. Um auch im Stillstand bzw. im Ieistungsfreien Leerlauf für den notwendigen Kontakt
der Lagerringe mit den Wälzkörpern zu sorgen, ist zwischen der Riemenscheibe 10 und der Befestigungsmutter 15 eine Tellerfeder 16 vorgesehen, die die
Riemenscheibe 10 und die Hülse 14 gegen den Innenring 7 preßt. Bei dieser Anordnung werden auch die
aufgrund der Wärmedehnungsdifferenzen der Einzelteile entstehenden Verschiebungen selbsttätig ausgeglichen.
Damit steht die Tragfähigkeit der einzelnen Lager immer voll zur Verfugung.
Das Ausführungsbeispiel nach ig. 2 ibt in ähnlicher
Weise aufgebaut wie das nach r'ij. i. Anstelle der Kegelrollenlager 2 und 3 sind hier Schrägkugellager 17
und 18 zur Lageiing der Welle 1 in einem Gehäuse 4 vorgesehen. Die Schrägkugellager 17 und 18 sind mit
ihre·. Drucklinien wiederum in O-Anordnung eingebaut. Der Innenring 19 des vorderen Lagers 18 liegt an der
Wellenschulter 9 an, während der Innennng 20 des hinteren Lagers 17 in der Nabe eines Zahnrades 21
anliegt. Dieses Zahnrad 21 ist über eine schrägverzahnte Evolventen-Vielkeil-Verzahnung 22 auf der Welle axial
verschiebbar angeordnet. Diese Evolventen-Vielkeil-Verzahnung 22 bewirkt bei der Übertragung des
Drehmomentes eine Axialverschiebung des Zahnrades 21 in Richtung auf das Lager 17 und damit eine
Vorspannung der beiden Lager 17 und 18 entsprechend dem übertragenen Drehmoment. Um auch hier im
Stillstand bzw im Ieistungsfreien Leerlauf für den notwendigen Kontakt der Lagerringe mit den Wälzkörpern
zu sorgen, sind zwischen dem Abschlußring 23. der z. B. mit dem Wellenende verschraubt ist. und der
äußeren Stirnseite der Nabe des Zahnrades 21 mehrere am Umfang verteilte axial wirkende Schraubenfedern
24 angeordnet. Diese Schraubenfedern 24 drücken das Zahnrad 21 gegen den Innenring 20 Hes Lagrrs 17 und
bewirken somit eine Vorspannung der Lagerung.
In Fig. 3 ist mit 25 die Hohlwelle eines Planetengetriebes
bezeichnet. Diese Hohlwelle ist über die einreihigen Schrägkugellager 26 und 27 abgestützt. Das
Lager 27 sitzt dabei mit seinem Außenring im Planetenradträger 28, der seinerseits über ein zweireihiges
Schrägkugellager 29 im Gehäuse 30 des Planetengetriebes abgestützt is.. Das Lager 26 ist mit seinem
Au Jenring 31 ebenfalls im Gehäuse 30 abgestützt und sitzt mit seinem Innenring 32 auf der Nabe 33 eines
Tellerrades 34. Über dieses Tellerrad 34 wird die Antriebskraft eingeleitet. Das Tellerrad 34 ist über eine
Evolventen-Vielkeil-Verzahnung 35 (ähnlich der von Fig. 2) auf Jpr Hohlwelle 25 axial verschiebbar
befestigt. Bei der Einleitung eines Drehmomentes über das Tellerrad 34 erfolgt aufgrund der Evolventen-Vielkeil-verzahnung
35 eine axiale A'erschiebung des Tellerrades 34 und damit des Innenringes 32 des Lagers
26, wobei die beiden Lager 26 und 27 axial eingestellt werden. Durch mehrere am Umfang angeordnete, axial
wirkende Schraubenfedern 36, die im an der Hohlwelle angeschraubten Schlußring 37 angeordnet sind und
gegen das Tellerrad 34 wirken, wird auch im Stillstand bzw. im leistunHsfreien Leerlauf eine Anstellung der
Lager erzeugt. Außerdem kann bei der hier beschriebenen Anordnung das Schrägkugellager entlastet werden,
Wenn am Planetenradträger 28 eine äußere Axialkraft (nach oben) wirkt.
Die vorstehend beschriebenen Anordnungen stellen nur Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dar.
Es sind selbstverständlich Änderungen möglich. So können anstelle der Schrägkugellager oder der Kegelrollenlager
auch Rillenkugellager zur Anwendung kommen. Auch ist es möglich, die Anordnung der Lager
so zu treffen, daß eine X-Anordnung entsteht. In diesem Falle werden dann die Innenringe axial auseinanderge-Dreßt.
Wie bereits in der Beschreibung der Erfindungsmerkmale aufgeführt, kann anstelle der Kugelspindel bzw.
der Evolventenverzahnung auch ein einen Axialschub erzeugendes Wälzlager mit gegenüber der Wellenachse
geneigten Taschen zur Artwertdung gelangen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vorrichtung zum selbsttätigen Anstellen von paarweise gegeneinander angestellten Schrägwälzlagern
einer Lagerung für eine über ein Leistungsübertragungselement angetriebene Welle, wobei
einer der Lagerringe eines der Lager gegenüber dem entsprechenden Lagerring des anderen Lagers
axial verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsübertragungselement
(10, 21, 34) über eine aufgrund des Reaktionsmomentes eine Axialverschiebung des
Leistungsübertragungselementes erzeugende Einrichtung (11,22,35) axial verschiebbar auf der Welle
(1,25) angeordnet ist und daß das Leistungsübertra- π
gungselement in Wirkverbindung mit dem axial verschiebbaren Lagerring (7,20,32) steht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Axialverschiebung erzeugende Einrichtung eine schrägyerzahnte Evolventen-Vielkeii-Verzahnung
(22,35) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Axialverschiebung erzeugende
Einrichtung eine Kugelspindel (11) ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Axialve-schiebung erzeugende
Einrichtung ein einen Axialschub erzeugendes Wälzlager mit gegenüber der Wellenachse geneigten
Taschen für die Wälzkörper ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch ge ennzeichnet, daß das Leistungsübertragungselement (10, 21) und Mr axial verschiebbare
Lagerring (7, 20) mittelbar oder unmittelbar nebeneinander auf der Wslle (M angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem aer Ansprüche I bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsübertragungselement (34) einen axial verlaufenden nabenartigen
Ansatz aufweist, auf dem der axial verschiebbare Lagerring (32) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Leistungsübertragungselement
(10,21,34) axial im Sinne ei;,2r Lagernachstellung wirkende Federn (16,24,36) oder
dgl. angeordnet sind.
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