DE2400902C2

DE2400902C2 - Wälzlagereinbau

Info

Publication number: DE2400902C2
Application number: DE2400902A
Authority: DE
Inventors: Klaus 4690 Herne Giesen; Siegfried 4355 Waltrop Heiermann
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE2400902A1; PL92548B1; GB1497151A; IT1025954B; BE821359A; FR2257041A1

Description

(Z) - d) ■ a₂ «

Φ + d)

(«3 - αϊ)

mit

D — Durchmesser der Ausnehmung,
d = Außendurchmesser des Außenringes,
αϊ = Ausdehnungskoeffizient des Außenringes,

«2 = Ausdehnungskoeffizient des Ringkörpers,

(X₃ = Ausdehnungskoeffizient des Vorrichtungsteiles

so bestimmt wird, daß bei steigender Temperatur die radiale Vorspannung des Außenringes konstant bleibt oder höchstens größer wird.

3. Wälzlagereinbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper unter elastischer Verformung in die Ausnehmung einsetzbar und in sich geschlossen ist.

4. Wälzlagereinbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper aus einem streifenförmigen Bandabschnitt besteht.

Die Erfindung betrifft den Einbau von Wälzlagern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Material für die Lager und für die sie aufnehmenden Vorrichtungsteile, wie z. B. Gehäuseteile und dergleichen, weist unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten auf. Da im allgemeinen die Betriebstemperaturen nicht konstant bleiben und großen Schwankungen unterworfen sind, treten vor allem dann Schwierigkeiten bezüglich des Sitzes der Wälzlager auf, falls das Material der Vorrichtungsteile einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als dasjenige der Außenringe hat. Derartige große Temperaturschwankungen treten beispielsweise bei hydraulischen Kupplungen (Föttinger-Kupplungen) auf, die Betriebstemperaturen zwischen + 20⁰C und 150⁰C ausgesetzt sind. Da ihre Gehäuse aus Aluminium bestehen und für die Außenringe der Wälzlager Stahl verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient nur halb so groß ist wie der von Aluminium, kommt es vielfach je nach Wahl der Passungspaarung -zu einem Lossitz des Außenringes im Gehäuse bei höherer Temperatur.

Es ist bekannt, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß in das Gehäuse Stahl- oder Graugußbüchsen zur Aufnahme des Außenringes eingegossen werden.

Nachteilig ist hierbei der sehr hohe Kostenaufwand, so daß man diese Lösung nur in Spezialfällen vorsieht

Es ist auch bekannt, den Außenring mit einem gewellten Federstahlring zu umgeben und hierdurch eine elastische Verbindung mit dem Gehäuse zu erzielen. In der Praxis zeigte es sich jedoch, daß

ίο unzulässige polygonartige Verformungen des Lageraußenringes auftreten, die zu Rundlaufungenauigkeiten führen.

Ferner ist es bekannt, den Außenring eines Wälzlagers durch ein in einer Ringnut der Bohrung befindliches, längs dem Umfang vorgespannt aufliegendes, ringförmiges Federelement (DD-PS 51 164) axial zu sichern. Dabei weist das Federelement eine schraubenlinienförmige Steigung auf und liegt mit seinen Enden an den Stirnflächen der Ringnut mit Vorspannung an. Je nach Drehrichtung gräbt sich ein Ende des Federelementes in das weichere Material der Ringnut ein und bewirkt eine Halterung und verhindert so das Mitlaufen des Außenringes. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Reibkräfte zwischen Außenring und Federelement nur gering sind und vor allem eine radiale Führung des Außenringes bei erfolgter Wärmedehnung nicht mehr in genügender Weise gegeben ist. So wird in der Schrift selbst schon darauf hingewiesen, daß das Anwendungsfeld bei elektrischen Kleinmotoren liegt, also bei größeren Abmessungen die Anwendbarkeit bzw. Funktionstüchtigkeit nicht gegeben ist.

Es ist auch bekannt, für Präzisionsausführungen mit hoher Drehzahl, bei denen sich der Lageraußenring mehr erwärmt als die Gehäusebohrung, zwischen Außenring und Gehäuse einen geschlitzten Lagerpaßring anzuordnen, welcher den Außenring in Umfangsrichtung bis auf einen schmalen Spalt umschließt (DE-OS 20 41948). Der Paßring besteht aus einer Manschette aus Federstahl, auf die ein elastischer Körper aufgeklebt ist. Bei Präzisionsausführung ist das Lagerspiel sehr gering und der Lageraußenring stramm eingepaßt, so daß bei stärkerer Erwärmung des Außenringes infolge Lagerreibung ein Festlaufen zu befürchten ist. Hier soll der elastische Körper trotz der strammen Passung dem Außenring die Möglichkeit geben, sich auszudehnen, um das Lagerspiel zu erhalten. Da es sich hier um eine ganz andere Problematik handelt und die Lösung anders ist, konnte die hier erteilte Lehre dem Fachmann im vorliegenden Fall nicht weiterhelfen.

Mit der DE-AS 10 68 516 ist ein ähnlich gelagerter Fall, allerdings für Gleitlager, bekanntgeworden. Auch hier soll bei Präzisionsmaschinen der geringeren Ausdehnung der Gleitlageraußenschale, die einen Lagerspielabbau bedeuten würde, entgegengewirkt werden. Um die Ausdehnung der Lagerschale zu verstärken und gleichzeitig eine vollkommene Abstützung zum Gehäuse zu erreichen, wurden seitlich am Innendurchmesser Treibringe vorgesehen, die über ihren Innendurchmesser die Verbindung zum Gehäuse bewirken. Diese Treibringe sind aus einem Werkstoff, dessen Ausdehnungskoeffizient größer ist als der der Lagerschale, so daß bei zunehmender Erwärmung die Lagerschale in ihrer Ausdehnung eine Unterstützung erfährt. Da es sich auch hier um die Aufrechterhaltung des Lagerspiels handelt, wurde durch diese Schrift der Erfindungsgedanke nicht nahegelegt.
Auch ist zur Gleichhaltung des Lagerspiels bei Wälz-

24 OO 902

oder Gleitlagern mit höheren Temperaturen am Außenring als am Innenring die Anordnung eines Ringes zwischen Außenring und Aufnahmebohrung bekannt (DE-GM 1815 639). Dieser Zwischenring besteht aus einem Material mit e'üem größeren Ausdehnungskoeffizienten als der des Außenringes und der Aufnahmebohrung. Gleichzeitig ist der Lageraußenring mit Übermaß, bezogen auf die Ausgangstemperatur, in den Zwischenring eingesetzt Bei zunehmender Erwärmung dehnt sich der Zwischenring mehr als der Lageraußenring. Da dieser aber vergespannt im Zwischenring eingepaßt ist, kann er dennoch der Dehnung des Zwischenringes folgen und so das Lagerspiel erhalten. Dieses System funktioniert aber nur, wenn der Zwischenring in der Lage ist, bei zunehmender V/ärmeausdehnung die Gehäusebohrung aufzuweiten. Dieses ist aber nur möglich, wenn diese entsprechend elastisch gestaltet ist und die vom Zwischenring ausgehenden Kräfte groß genug sind. Hierzu ist es erforderlich, daß die gepaarten Werkstoffe einigermaßen gleich große Elastizitätsmodule aufweisen. Auch hier liegt eine andere Aufgabenstellung als beim Erfindungsgegenstand vor, nämlich das Lagerspiel gleich zu halten, was mit erheblichem Aufwand, anderen Mitteln und einer gezielten elastischen Gestaltung der Lageraufnahmebohrung erkauft werden muß.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Vorrichtungsteilen, deren Ausdehnungskoeffizienten größer sind als die Ausdehnungskoeffizienten der Außenringe von Wälzlagern, eine festsitzende Einpassung des Außenringes unabhängig von den Betriebstemperaturen zu erzielen. Derartige Vorrichtungsteile bestehen beispielsweise aus Aluminium.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst Somit wird erreicht, daß bei steigender Temperatur der Ringkörper sich stärker ausdehnt als der Außenring und das ihn aufnehmende Vorrichtungsteil. Hierdurch wird von ihm bei höheren Temperaturen eine starke Pressung sowohl auf den Außenring als auch auf das Vorrichtungsteil ausgeübt, so daß der Außenring unverrückbar festgehalten wird und ein Lossitz nicht mehr möglich ist

Da der Ringkörper aus einem elastischen Material besteht, kann er zum Einbringen in die Ausnehmung entsprechend elastisch verformt und in die Ausnehmung eingesetzt werden. Diese Ausführungsform is>t vor allem vorteilhaft für Ringkörper beispielsweise aus Butadien-Kautschuk mit einem Ausdehnungskoeffizienten von

120xl0-⁶[l/K],
Silicon-Kautschuk mit einem Ausdehnungskoeffizienten von

185xlO-⁶[l/KJ
Fluor-Kautschuk mit einem Ausdehnungskoeffizienten von

145xlO-⁶[l/K].

In vorteilhafter Weiterführung wird die Dicke des Ringkörpers gemäß

(Z) - d) ■ a₂ '

(Z) + d) 2

imt

D = Durchmesser der Ausnehmung,
d = Außendurchmesser des Außenringes,
«ι = Ausdehnungskoeffizient des Außenringes, CX.2 = Ausdehnungskoeffizient des Ringkörpers, «3 = Ausdehnungskoeffizient des Vorrichtungsteiles

so bestimmt, daß bei steigender Temperatur die radiale Vorspannung des Außenringes konstant bleibt oder höchstens größer wird. Durch diese Bemessungsregel können die Abmessungen des Ringkörpers optimal bestimmt werden.

Ein besonders einfacher geschlitzter Ringkörper ergibt sich dadurch, daß endloses Bandmaterial in entsprechend lange Abschnitte unterteilt und anschließend zu einem Ringkörper gebogen wird.

Vorteile und Merkmale werden anhand eines

Ausführungsbeispieles in der Figur erläutert, die einen axialen Schnitt durch ein im Ausschnitt dargestelltes Gehäuse mit einem erfindungsgemäß befestigten Wälzlager zeigt

In der Figur ist mit 1 ein Aluminiumgehäuse im Ausschnitt dargestellt, das eine Bohrung zur Aufnahme des Außenringes 3 eines Wälzlagers 4 aufweist. Der Innenring 5 dieses Wälzlagers sitzt in an sich bekannter Weise auf einer durch das Gehäuse geführten teilweise geschnitten dargestellten Welle 6. Mit 7 sind Rollkörper des Wälzlagers dargestellt

Die Bohrung ihrerseits weist weiterhin eine umlaufende Ausnehmung auf, in die ein Ringkörper 9 aus Butadien-Kautschuk eingepaßt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

24 OO 902 Patentansprüche:

1. Wälzlagereinbau, bestehend aus einem Vorrichtungsteil mit einer Bohrung zur Aufnahme des Außenringes eines Wälzlagers, wobei die Innenwandung der Bohrung eine umlaufende Ausnehmung mit einem darin befindlichen Ringkörper hat und der Ausdehnungskoeffizient des Vorrichtungsteils größer ist als der Ausdehnungskoeffizient des Außenringes, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungskoeffizient des Ringkörpers (9) größer ist als die Ausdehnungskoeffizienten des Vorrichtungsteils und des Außenringes und der Elastizitätsmodul des Ringkörpers wesentlich kleiner ist als der des Vorrichtungsteils, wie z.B. der von Butadien-Kautschuk oder Silicon-Kautschuk oder Fluor-Kautschuk gegenüber demjenigen von Aluminium.

2. Wälzlagereinbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Ringkörpers gemäß