DE2519023A1 - Axiale lagerbefestigung eines waelzlagers - Google Patents

Description

• "Axiale Lagerbefestigung eines Wä lz lage rs " Die Erfindung betrifft eine axiale Lagerbefestigung des Außenringes eines in eine Bohrung eingeschobenen Wälzlagers, dessen Außenring sich in der einen axialen Richtung gegen einen vorzugsweise einseitig angegossenen Deckel und in der gegenüberliegenden Richtung gegen einen Ring abstützt, der in einer konzentrisch in die Bohrung eingebrachten Nut sitzt.
• Lagerungen von rotierenden Wellen in ortsfesten Gehäusen erhalten in der Regel Umfangs last für die Innenringe und Punktlast für die Außenringe der Wälzlager. Die Innenringe werden daher mit Haftsitz auf der Welle, die Außenringe hingegen mit Schiebesitz im Gehäuse montiert.
• Häufig treten als Wellenbelastung neben Radialkräften auch Axialkräfte auf. Letztere können sich aus einer angekuppelten Maschine ergeben oder stellen Reaktionskräfte z.B. von Schnecken oder schräg verzahnten Stirn-Zahnrädern dar, die mit der Welle starr gekuppelt sind.
• Für die axiale Fixierug des Außenringes eines Lagers in einer Gehäusebohrung sind zahlreiche Lösungen bekanntgeworden. Verwendet wird zEc eine Durchgangsbohrung mit zwei Deckeln, die mittels Schrauben beidseitig gegen die Stirnseiten des Außenringes gezogen werden. werner werden in der Durchgangsbohrung beidseitig vom Außenring in Nuten angeordnete Sicherungsringe verwendet Bei Verwendung eines einseitig angegossenen Deckels kann auf der Gegen-Seite ein über Schrauben anzuziehender loser Deckel vorgesehen werden oder auch ein Sicherungsring in einer Nut der Gehäusebohrung verwendung finden. Diese Sicherungsringe engen nach Einsetzen in die Nut den freien Durchgang durch die Bohrung so weit ein, daß eine axiale Verschiebung des Lagers über diese Stelle hinaus nicht mehr möglich ist.
• Einige dieser vorbekannten Lösungen verb keten sich in einer Serienfertigung von z.B. elektrischen Maschinen aus Kostengründen von selbst. Andere sind dann, wenn das Lagergehäuse für das Festlager das letzte zu montierende Teil der Lagerung darstellt, wegen unmöglicher Montage nicht anwendbar. Die Verwendung eines Deckels mit Schrauben muß z.B. dann als Lösung ausscheiden, wenn nur ein stark eingeengter Einbauraum zur Verfügung steht, wie es z.B.
• bei niederig-poligen elektrischen Maschinen durch die relativ kleinen Wickelkopf-Innendurchmesser der Fall ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die den bekannten Lagerbefestigungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden. So soll die eingangs erläuterte axiale Lagerbefestigung dahingehend verbessert werden daß sie sich auch bei stark eingeengtem Einbauraum sowie in all denjenigen Fällen realisieren läßt, in denen das Lagergehause für das Festlager das letzte zu montierende Teil der Lagerung darstellt. Schließlich soll die neue Lagerbefestigung einfach zu montieren und demontieren sein.
• 3iese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen axialen Lagerbefestigung dadurch gelöst , daß der Ring ein Sprengring mit vorzugswelse kreisförmigem Querschnitt Ast, der ,n eingebautem Zustand unter eigener Federspannung einen lichten Inneniurchmesser aufweist, der etwa dem der Bohrung entspricht zur daß der Sprengring nach Montage des Lagers von einer oder mehreren in geringem Abstand von und vorzugsweise achsparallel zu der Lagerbohrung in das Lagergehäuse eingebrachten Schrauben, Stiften o.dgl. radial nach innen verspannt ist.
• Der Sprengring weist vorzugsweise die Form B DIN 7993 auf und öffnet sich unter eigener Federspannung nach seinem Einsetzen in die Nut so weit, daß sich das Lagerschild mit dem eingesetzten Sprengring über den Wälzlager-Außenring schieben läßt. Anschließend werden die Schrauben, Stifte o.dgl. eingebracht, die mit ihrem innenliegenden Ende nach Erreichen des Sprengringes auf diesen eine radiale Kraftkomponente ausüben und ihn so radial nach innen verspannen. Dadurch wird der Sprengring an den Stellen der Beaufschlagung durch die Schrauben o.dgl. aus seiner Nut radial nach innen verdrängt, bis er sich je nach Position der Nut auf der gerundeten Kante des Wälzlager-Außenringes abstützt oder sich vor die Stirnseite des Außenringes schiebt.
• Bei zwei um 180° gegenüberliegend angeordneten Schrauben o.dgl.
• nimmt der Sprengring durch die beiden radial nach innen wirkenden Kräfte eine ellipsenähnliche Form an und ist dadurch in der Lage, die über die Welle und das Lager in Richtung Sprengring wirkenden Axialkräfte vom Lager-Außenring aufzunehmen und sich an der gegenüberlieaenden SeitSflEche der Nut abzustützen. Dabei ist es für die Festigkeit der kraftübertragenden Elemente sehr günstig, daß die größere spezifische Flächenpressung zwischen den Teilen aus hochfestem Werkstoff besteht (Lager-Außenring und Sprengring), während die wesentlich kleinere Flächenpressung zwischen den Teilen mit niedrigerer Werkstoff-Festigkeit ansteht (Lagergehäuse und Sprengring).
• Mit der neuen Art der axialen Lagerbefestigung des Wälzlager-Außenringes im Gehäuse ist der Vorteil verbunden, daß trotz großer zulässiger Toleranzen bei der axialen Positionierung der Nut eine absolut spielfreie axiale Befestigung des Lager-Außenringes möglich ist. Dies ist dadurch bedingt, daß sich der Sprengring mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt auf der gerundeten Außenkante des Lager-Außenringes abstützt und zwar unabhängig davon, ob die tragende Seitenfläche der Nut in ihrer axialen Positionierung um einige zehntel Millimeter in der einen oder anderen Richtung versetzt ist. Demgegenüber ist die Mehrzahl der vorbekannten Lösungen für derartige Lagerbefestigungen gegenüber Fertigungstoleranzen in axialer Richtung außerordentlich empfindlich. Schon sehr geringe Maßabweichungen in einer Richtung können die Montierbarkeit z.B. der Sicherungsringe unmöglich machen, während kleinste Toleranzen in der anderen Richtung sich als Axialspiel auswirken und zu Geräuschen und Ausfällen führen können.
• Ein weiterer Vorteil der neuen Lösung liegt in dem äußerst geringen Platzbedarf. So läßt sich die neue axiale Lagerbefestigung insbesondere auch bei einem durch Wickelkopf-Innendurchmesser stark eingeengten Einbauraum bei niedrig-poligen elektrischen Maschinen einsetzen. Schließlich bewährt sich die neue Konstruktion auch in all den Fällen, in denen das Lagergehäuse für das Festlager das letzte zu montierende Teil der Lagerung darstellt.
• Einer der wesentlichen Vorteile gegenüber nahezu allen bekannten Lösungsvorschlägen besteht in der großen Wirtschaftlichkeit der neuen Konstruktion. So ist der Fertigungsaufwand für die Nut infolge viel größerer zulässiger Toleranzen erheblich geringer; Ausschuß ist im Gegensatz zu anderen Konstruktionen mit Nut kaum noch zu erwarten. Schließlich sind außer dem Lagergehäuse keine weiteren speziellen Zeichnungsteile wie z.B. Deckel erforderlich.
• Es kommen nur noch einfache und preiswerte Teile, vorzugsweise Normteile zur Verwendung. Dadurch wird auch die Ersatzteilbeschaffung wesentlich vereinfacht. Die neue Konstruktion erfüllt auch alle Anforderungen an rationelle Montierbarkeit und Demontierbarkeit.
• Die Lösung eignet sich darüber hinaus auch zur Einstellung des Lagersniels.
• Als Schrauben zur Beaufschlagung des Sprengringes werden vorzugsweise Stiftschrauben mit Spitze verwendet z.B. gemäß DIN 553.
• Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, Bolzen, Anker o.dgl.
• zu verwenden.
• In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 im Längs- und Halbschnitt eine an ein schräg verzahntes Stirnradgetriebe anzubauende elektrische Maschine; Fig. 2 in versrößertem Maßstab ein Detail der Fig. 1 während der Montage; Fig. 3 das Detail gemäß Fig. 2 nach der Montage und Fia. 4 aie B-Seite der in Fig. 1 dargestellten elektrischen Maschine in Seitenansicht.
• Die in Fig. 1 dargestellte elektrische Maschine besteht im wesentlichen aus einer Läuferwelle 1 mit Läuferkörper 2, einem A-seitigen Wälzlager 3, einem B-seitigen Wälzlager 4, einem A-seitigen Lagerschild 5, einem B-seitigen Lagerschild 6 sowie einem Ständerpaket 7 mit Wickelköpfen der Spulen 8. Mit dem freien Wellenende ist ein schräg verzedntes Stirnzahnrad 9 fest verbunden. Aus dem Drehmoment des Motors und dem Teilkreisdurchmesser des Zahnrades 9 resultiert als Umfangskraft die auf die Läuferwelle wirkende Radialkraft Fr sowie aus dem Schrägungswinkel und der Drehrichtung die in A- oder B-seitiger Richtung auf die Läuferwelle wirkende Axialkraft Fa.
• Figuren 2 und 3 lassen erkennen, daß ein Sprengring 10 in einer konzentrisch in die Kugellager-Aufnahmebohrung eingebrachten Nut 13 sitzt, die quadratischen Querschnitt aufweist. Der Sprengring 10 weist unter eigener Federspannung einen lichten Innendurchmesser auf, der gemäß Fig. 2 dem der Kugellager-Aufnahmebohrung, die als Sackbohrung ausgeführt ist, etwa entspricht.
• Dadurch kann das Lagerschild 6 mit dem eingesetzten Sprengring 10 auf das Lager 4 aufgeschoben werden.
• In geringem Abstand von und achsparallel zu der Sackbohrung sind zwei sich gegenüberliegende Schrauben 14,15 in das Lagergehäuse eingeschraubt, die mit ihrer kegelförmig ausgebildeten Spitze 12 den Sprengring 10 beaufschlagen und radial nach innen verspannen Figur 4 läßt erkennen, daß der Sprengring 10 von den beiden Schraubenspitzen 12 teilweise aus der Nut 13 so nach innen ausgetrieben ist, daß er sich an der gerundeten Außenkante des Wälzlager-Außenringes 11 und der gegenüberliegenden Seitenfläche der Nut 13 abstützt. Die in B-seitiger Richtung wirkenden Axialkräfte werden an der Fläche 18 des angegossenen Lagerdeckels 19 abgestützt. Figur 4 macht deutlich, daß der Sprengring 10 durch die Beaufschlagung der beiden Schrauben 14,15 ellipsenähnlich verformt wird, so daß er in den Bereichen 16,17 Axialkräfte in Richtung der A-Seite vom Außenring 11 des Lagers 4 aufnehmen kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Axiale Lagerbefestigung des Außenringes eines in eine Bnruncr eingeschobenen Wälzlagers, dessen Außenring sich in der einen axialen Richtung gegen einen vorzugsweise einseitig angegossenen Deckel und in der gegenüberliegenden Richtung gegen einen Ring abstützt, der in einer konzentrisch in die Bohrung eingebrachten Nut sitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Ring ein Sprengring (10) mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt ist, der in eingebautem Zustand unter eigener Federssannung einen lichten Innendurchmesser aufweist, der etwa dem der Bohrung entspricht, und daß der Sprengring (10) nach Montage des Lagers von einer oder mehreren in geringem Abstand von und vorzugsweise achsparallel zu der Lagerbohrung in das Lagergehäuse eingebrachten Schrauben (14,15), Stiften 0. dgl. radial nach innen verspannt ist.

2. Lagerbefestigung nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sprengring (10) aufnehmende Nut (13) angenähert quadratischen Querschnitt aufweist.

3. Lagerbefestigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schrauben (14,15) Stiftschrauben mit Spitze (12) verwendet werden.