DE4334878A1 - Adjustable-play rolling contact bearing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein spieleinstellbares Wälzlager, bestehend aus einem Außenring, einem Innenring und zwischen diesen auf zugehörigen Laufbahnen abrollenden Wälzkörpern sowie einer in einer Bohrung des Innenringes gelagerten Welle.The invention relates to an adjustable roller bearing, consisting of an outer ring, an inner ring and between them on associated Rolling rolling bodies and one in a bore of the Inner ring bearing shaft.
Zur Spiel- bzw. Vorspannungseinstellung eines Lagers sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. So wird z. B. in einfacher Weise die Spielein stellung über den Durchmesser der Wälzkörper realisiert, indem vor sortierte Wälzkörper entsprechend der gemessenen Fertigungstoleranz eingesetzt werden. Dadurch kann eine fehlerhafte Toleranz ausgeglichen werden. Diese Art der Spieleinstellung hat den Nachteil, daß das Lagerspiel erst nach dem Zusammenbau des Lagers genau feststellbar ist, so daß unter Umständen eine De- bzw. eine Neumontage erfolgen muß.There are various ways to adjust the clearance or preload of a bearing Possibilities known. So z. B. the game in a simple manner Position on the diameter of the rolling elements realized by before sorted rolling elements according to the measured manufacturing tolerance be used. This can compensate for an incorrect tolerance become. This type of game setting has the disadvantage that the Bearing clearance can only be determined after the bearing has been assembled is, so that under certain circumstances a disassembly or a new assembly take place got to.
Es ist auch bekannt, die Spieleinstellung mit Hilfe der axialen Ver schiebung eines Konus zu bewerkstelligen. So wird in der DE-AS 12 02 617 eine Zylinderrollenlager für eine Werkzeugmaschine beschrieben, dessen konischer Innenring auf einem weiteren konischen Ring angeord net ist. Mittels einer Schraube werden die Konusflächen in axialer Richtung verschiebbar bewegt, so daß das Lagerspiel bzw. die Lagervor spannung je nach Drehrichtung der Schraube verkleinert oder vergrößert werden kann.It is also known to adjust the play using the axial Ver to move a cone. So in DE-AS 12 02 617 describes a cylindrical roller bearing for a machine tool, whose conical inner ring is arranged on another conical ring is not. Using a screw, the conical surfaces become axial Movable direction so that the bearing play or the Vorervor voltage reduced or increased depending on the direction of rotation of the screw can be.
Diese bekannte Ausführungsform ist als eine recht aufwendige Konstruk tion zu bewerten, die neben einem zusätzlichen Kegelring einen hohen Fertigungsaufwand erfordert und daher teuer ist. Außerdem wird die Steifigkeit des aus insgesamt zwei Ringteilen bestehenden Innenringes vermindert.This known embodiment is a rather complex construction tion to evaluate a high cone ring in addition to an additional one Manufacturing effort required and is therefore expensive. In addition, the Rigidity of the inner ring consisting of a total of two ring parts reduced.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Lösung für ein spieleinstellbares Wälzlager zu schaffen, die ohne einen aus zwei Teilen bestehenden Innenring auskommt.The invention has therefore set itself the task of a solution for to create play-adjustable rolling bearing without one of two Share existing inner ring.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Wälzlager dadurch, daß die Welle in axialer Richtung mit einem Hohlraum versehen ist, in dem ein Druckmedium eingebracht ist, das über eine Druckerzeu gungsvorrichtung mit Druck beaufschlagbar ist.The invention solves this problem in a generic roller bearing in that the shaft is provided with a cavity in the axial direction is in which a printing medium is introduced, which is generated by a printer supply device can be pressurized.
Wird nun ein derartiges Lager mit etwas mehr Spiel als nötig zusammen gebaut, so bewirkt die unter Druck gesetzte und aufgeweitete Welle ihrerseits eine Aufweitung des Lagerinnenringes, so daß entsprechend dem vorgegebenen Druckverhältnissen das gewünschte Radialspiel einge stellt werden kann. Zweckmäßigerweise geht man dabei so vor, daß sowohl die Hohlwelle als auch der Lagerinnenring im elastischen Be reich verformt werden, so daß sie nach Wegnahme des Druckes zurück federn und eine problemlose Demontage des Wälzlagers ermöglichen. Es ist aber auch eine Beanspruchung im elastisch/plastischen bzw. im plastischen Bereich möglich.Now such a camp is put together with a little more play than necessary built, so the pressurized and widened shaft in turn an expansion of the bearing inner ring, so that accordingly the desired radial play the desired pressure conditions can be put. Appropriately, one proceeds in such a way that both the hollow shaft and the bearing inner ring in elastic loading be deformed richly so that they return after removal of the pressure springs and enable easy dismantling of the rolling bearing. It is also a strain in the elastic / plastic or in plastic area possible.
Nun sind zwar aus dem Werkzeugmaschinenbau Vorrichtungen zum Verspan nen von Werkzeugen auf einem Dorn oder dergleichen bekannt. So werden beispielsweise in der DE-PS 31 48 677 und in der DE-PS 34 46 731 Vorrichtungen zum lösbaren Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeuges auf einem Dorn beschrieben, bei denen zwischen Dorn und Werkzeug eine durch veränderbaren Druck eines Fluids radial verformbare Spannhülse angeordnet ist.Now there are devices for machining from machine tool construction NEN known from tools on a mandrel or the like. So be for example in DE-PS 31 48 677 and in DE-PS 34 46 731 Devices for releasably tensioning one with a central bore provided tool described on a mandrel, where between Radial mandrel and tool by variable pressure of a fluid deformable adapter sleeve is arranged.
Auch in der Walzwerkstechnik sind nach der DE-PS 33 42 054 bzw. nach der EP-OS 0 542 384 hydraulisch aufweitbare Walzen bekannt, wobei zwischen Walzengrundkörper und Walzenmantel ein Druckmedium zur Ver formung des Walzenmantels leitbar ist. Also in rolling mill technology are according to DE-PS 33 42 054 or from EP-OS 0 542 384 hydraulically expandable rollers, wherein a pressure medium for ver Formation of the roll shell is conductive.
Keines dieser Dokumente liefert jedoch einen Hinweis auf die mögliche Verwendung einer hydrostatisch aufweitbaren Welle zur Spieleinstellung eines Wälzlagers. Ziel dieser Entwicklungen war es vielmehr, eine präzise Lagepositionierung der Werkzeuge oder Werkstücke auch bei Auftreten hoher Bearbeitungskräfte bzw. eine verbesserte Einstell barkeit der Balligkeit von Walzen zu gewährleisten.However, none of these documents provides an indication of the possible Use of a hydrostatically expandable shaft to adjust the play of a rolling bearing. The aim of these developments was rather one precise positioning of the tools or workpieces also with Occurrence of high machining forces or an improved setting to ensure the crownability of rollers.
Der Hohlraum der Welle, der in der Regel als eine Bohrung innerhalb der Wellenmitte realisiert wird, so daß deren Formgenauigkeit und Steifigkeit nahezu unbeeinflußt bleibt, kann über eine Hydraulikver sorgung mit einer Flüssigkeit gefüllt und hydraulisch aufgeweitet wer den, aber auch ein festes Druckmedium in Form eines Metalles oder Kunststoffes ist möglich. Die Druckerzeugung erfolgt in diesem Fall in einfacher Weise durch eine Schraube, die durch Eindrehen den zur Verfügung stehenden Raum zur Aufnahme des festen Druckmediums ver kleinert.The cavity of the shaft, usually as a bore inside the shaft center is realized, so that their shape accuracy and Stiffness remains almost unaffected, can be a hydraulic ver supply filled with a liquid and hydraulically expanded that, but also a solid pressure medium in the form of a metal or Plastic is possible. In this case, the pressure is generated in simply by a screw that is screwed in Available space for holding the solid pressure medium ver diminishes.
Wird als Druckermedium ein Metall verwendet, so sollte dieses eine niedrige Streckgrenze aufweisen, da dann bereits bei geringen Drücken der plastische Verformungsbereich erreicht wird.If a metal is used as the printer medium, this should be one have a low yield strength, since even at low pressures the plastic deformation range is reached.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Druckmedium einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner, gleich oder größer als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Welle ist.According to a further feature of the invention it is provided that Print medium has a coefficient of thermal expansion that less than, equal to or greater than the coefficient of thermal expansion the wave is.
Wenn das Druckmedium den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie die Welle hat, verhält sich diese bezüglich der Temperaturaus dehnung wie eine Vollwelle, bei größerem Temperaturausdehnungskoeffi zienten wächst der Wellendurchmesser mit steigender Temperatur schnel ler als bei einer Vollwelle. Weist das Druckerzeugungsmedium einen Temperaturausdehnungskoeffizienten auf, der niedriger als der der Welle ist, kehren sich die Verhältnisse um, d. h. der Wellendurch messer wächst mit steigender Temperatur langsamer als bei einer Voll welle. Dieses Verhalten ist dann beendet, wenn durch die unterschied liche Temperaturdehnung der Druck im Inneren der Welle aufgehoben ist, d. h. dann dehnt sich der Körper genau wie eine Vollwelle. If the print medium has the same coefficient of thermal expansion as the shaft has, it behaves in terms of temperature elongation like a solid wave, with a larger coefficient of thermal expansion The shaft diameter grows rapidly with increasing temperature ler than with a full wave. Assigns the pressure generating medium Coefficient of thermal expansion lower than that of Is wave, the situation is reversed, d. H. the waves Knife grows more slowly with increasing temperature than with a full one wave. This behavior ends when the difference temperature expansion the pressure inside the shaft is released, d. H. then the body stretches just like a solid wave.
Das letztgenannte Verhalten der Welle bzw. des Innenringlaufbahndurch messers ist dann wünschenswert, wenn im Betrieb die Welle stärker erwärmt wird als der Außenring, das Spiel aber trotzdem erhalten bleiben soll.The latter behavior of the shaft or the inner ring raceway knives is desirable when the shaft is stronger during operation is heated as the outer ring, but still maintain the game should stay.
Wird in diesem Fall als Druckmedium z. B. ein Kunststoff verwendet, der einen höheren Temperaturausdehnungskoeffizienten als die übli cherweise verwendeten Stahlwellen besitzt, so wächst der Wellendurch messer mit steigender Temperatur nur dann langsamer als der Durch messer einer Vollwelle, wenn ein weiterer Hilfswerkstoff mit einem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl vorgesehen ist.In this case, as a printing medium such. B. uses a plastic, which has a higher coefficient of thermal expansion than the usual If steel shafts are used, the shaft diameter increases knife with increasing temperature only then slower than through knife of a solid shaft if another auxiliary material with a expansion coefficient lower than steel is provided.
In diesem Fall dehnt sich der Hilfswerkstoff mit geringer Wärmedehnung im Vergleich zur Welle bei Temperaturerhöhung geringer aus, so daß der ihn aufnehmende Hohlraum vergrößert wird. Das Druckmedium seinerseits kann nun in diesem zusätzlich gewonnen Raum ausweichen und der ausge übte Radialdruck bleibt gleich, wenn die Volumina und Ausdehnungskoef fizienten entsprechend abgestimmt sind. Durch Abstimmung des Volumens und des Ausdehnungskoeffizientens dieses Hilfswerkstoffes kann man alle drei obengenannten Betriebszustände erreichen. Hierbei ist vor gesehen, entweder die Volumina innerhalb der Welle hintereinander oder konzentrisch anzuordnen. Auch kann ein Gemisch oder Gemenge aus Medien unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten diesen Zweck erfüllen.In this case, the auxiliary material expands with little thermal expansion compared to the shaft when the temperature rises less, so that the cavity receiving it is enlarged. The print medium itself can now dodge in this additional space and the out Radial pressure remains the same if the volumes and expansion coefficient efficient are coordinated accordingly. By matching the volume and the expansion coefficient of this auxiliary material achieve all three operating states mentioned above. Here is before seen, either the volumes within the wave one behind the other or to be arranged concentrically. A mixture or mixture of media can also be used different expansion coefficients serve this purpose.
Auch ist es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung möglich, daß in dem Hohlraum der Welle unterschiedliche Druckmedien in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Dies ist dann von Bedeutung, wenn unterschiedliche radiale Aufweitungen der Welle bei einer Axial krafteinstellung der Spannschraube realisiert werden. Hierzu wird dann unter dem Lagersitz, der stark aufgeweitet werden soll, ein Medium mit niedriger Streckgrenze verwendet, an den Stellen, wo nicht aufgeweitet werden soll ein Material, das bei dem einzustellenden Druck noch nicht plastisch fließt. An den Stellen, wo die Welle geringfügig aufgeweitet werden soll, muß dann ein Druckmedium mit höherer Streckgrenze einge setzt werden, so daß die wirksame hydrostatische Spannung entsprechend niedriger ist als die unter dem Lagesitz, der stärker aufgeweitet werden soll. According to a further embodiment of the invention, it is also possible that in the cavity of the shaft different pressure media in axial Direction are arranged one behind the other. This is important if different radial widenings of the shaft in one axial force adjustment of the clamping screw can be realized. This will then a medium under the bearing seat, which is to be greatly expanded low yield strength used in places where not expanded should be a material that is not yet at the pressure to be set flows plastically. In the places where the wave slightly expanded then a pressure medium with a higher yield point must be used be set so that the effective hydrostatic tension accordingly is lower than that under the seat, which is more widened shall be.
Den gleichen Effekt kann man auch dann erreichen, wenn man den Durch messer der Bohrung für das Druckmedium unterschiedlich wählt. An Stellen mit großem Bohrungsdurchmesser erhält man bei gleichem Innen druck eine größere Aufweitung als an Stellen mit kleinem Bohrungs durchmesser.The same effect can also be achieved if you go through choose the diameter of the hole for the pressure medium differently. At Places with a large bore diameter are obtained with the same inside print a larger expansion than in places with a small bore diameter.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Es zeigen:The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiments tert. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine aufweitbare Welle, die in einem Innenring eines Wälzlagers gelagert ist; Fig. 1 shows a cross section through an expandable shaft which is mounted in an inner ring of a rolling bearing;
Fig. 2 die Zunahme des Wellendurchmessers unter Druckbeauf schlagung der Welle entlang ihrer Länge; Figure 2 shows the increase in the shaft diameter under pressurization of the shaft along its length.
Fig. 3 Querschnitt durch eine aufweitbare Welle mit Tempera turkompensationsteil. Fig. 3 cross section through an expandable shaft with tempera ture compensation part.
Die in Fig. 1 im Maßstab 1 : 1 dargestellte Welle 1 ist in einem Innenring 8 eines Wälzlagers eingepreßt und mit einer axialen zen trischen Bohrung 2 versehen. Die Bohrung 2 weist linksseitig einen größeren Durchmesser auf und ist in diesem Bereich mit einem Innenge winde 3 versehen. In der Bohrung 2 ist eine Druckmedium 6 in Form eines Zylinders aus einem Kunststoff angeordnet. Dieser Kunststoff zylinder 6 wird über einen Druckzylinder 7 mit Hilfe einer Druckerzeu gungsvorrichtung 5 mit Druck beaufschlagt. Dies erfolgt dadurch, daß die Schraube 5 mit ihrem Außengewinde 4 in das Innengewinde 3 der Bohrung 2 eingreift und über den Druckzylinder 7 den für den Kunst stoffzylinder 6 zur Verfügung stehenden Raum einengt.The in figure 1 at a scale of 1:. 1 illustrated shaft 1 is pressed into an inner ring of a rolling bearing 8 and provided with an axial bore 2 zen tric. The bore 2 has a larger diameter on the left and is provided in this area with an inner thread 3 . A pressure medium 6 in the form of a cylinder made of a plastic is arranged in the bore 2 . This plastic cylinder 6 is pressurized via a pressure cylinder 7 with the aid of a printer generating device 5 with pressure. This takes place in that the screw 5 engages with its external thread 4 in the internal thread 3 of the bore 2 and, via the pressure cylinder 7, constricts the space available for the plastic cylinder 6 .
Die in Fig. 2 dargestellte Vergrößerung des Durchmessers der Welle 1 zeigt, daß diese in den einzelnen Bereichen unterschiedlich ist. Zu nächst vergrößert sich der Durchmesser der Welle 1 im Bereich der Schraube 5 um etwa 16 µm, um dann im Bereich des Druckzylinders 7 auf etwa 3 µm abzufallen. Der Abfall im Bereich des Druckzylinders 7 erklärt sich damit, daß dieser aus einem Metall gefertigt ist und im elastischen Bereich beaufschlagt wird, d. h. in diesem Bereich kom pressibel ist und nicht zur Aufweitung der Welle 1 beiträgt. Darüber hinaus ist der Druckzylinder 7 überwiegend in dem Teil der Bohrung 2 mit größeren Durchmesser untergebracht, so daß er ein Radialspiel aufweist.The enlargement of the diameter of the shaft 1 shown in FIG. 2 shows that it is different in the individual areas. First, the diameter of the shaft 1 increases in the area of the screw 5 by approximately 16 μm, in order then to drop to approximately 3 μm in the area of the pressure cylinder 7 . The drop in the area of the pressure cylinder 7 is explained by the fact that it is made of a metal and is acted upon in the elastic area, ie it is compressible in this area and does not contribute to the expansion of the shaft 1 . In addition, the pressure cylinder 7 is mainly housed in the part of the bore 2 with a larger diameter, so that it has a radial play.
Über den weitaus größten Bereich des Kunststoffzylinders 6 erstreckt sich ein Plateau, entsprechend einer Durchmesservergrößerung der Welle 1 von 14 bis 17 µm. Dieses Plateau zeigt, daß der Kunststoffzylinder 6 durch die angelegte Spannung oberhalb seiner Streckgrenze im plasti schen Bereich beansprucht wird und sich wie eine Flüssigkeit verhält. Innerhalb dieser Plateauphase ist der Lagerinnenring des Wälzlagers angeordnet, so daß er über seine gesamte Breite einen festen Preßsitz hat und außerdem gleichmäßig aufgeweitet wird. Nach der Plateauphase fällt der Durchmesser der Welle auf seinen ursprünglichen Wert ab.A plateau extends over by far the largest area of the plastic cylinder 6 , corresponding to an increase in the diameter of the shaft 1 from 14 to 17 μm. This plateau indicates that the plastic cylinder will be stressed by the applied voltage above its yield strength in the pH range 6 plasticized and behaves like a liquid. Within this plateau phase, the bearing inner ring of the rolling bearing is arranged so that it has a tight interference fit over its entire width and is also expanded uniformly. After the plateau phase, the diameter of the shaft drops to its original value.
Die in Fig. 3 dargestellte Welle 1 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß in der Bohrung 2 ein zusätzliches Temperaturkompensationsteil 9 angeordnet ist. Dieses, neben dem Kunst stoffzylinder 6 liegende Temperaturkompensationsteil 9, dehnt sich bei Erwärmung der Welle 1 geringer aus als diese selbst. Diesen frei werdenden Raum füllt nun der Kunststoffzylinder 6 aus, so daß eine temperaturbedingte zusätzliche radiale Aufweitung der Welle 1 nicht auftritt.The shaft 1 shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 in that an additional temperature compensation part 9 is arranged in the bore 2 . This, in addition to the plastic cylinder 6 lying temperature compensation part 9, expands when heated, the shaft 1 is lower than this itself. This vacant space now filled by the plastic cylinder 6, so that a temperature-induced additional radial expansion of the shaft 1 does not occur.
BezugszeichenlisteReference list
1 Welle
2 Hohlraum
3 Innengewinde
4 Außengewinde
5 Druckerzeugungsvorrichtung
6 Druckmedium
7 Druckzylinder
8 Innenring
9 Temperaturkompensationsteil 1 wave
2 cavity
3 internal threads
4 external threads
5 pressure generating device
6 print medium
7 printing cylinders
8 inner ring
9 temperature compensation part
Claims (7)
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