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WO2012031871A1 - Wälzlager mit schräg angestellten wälzkörpern und wärmedehnungsausgleich - Google Patents

Wälzlager mit schräg angestellten wälzkörpern und wärmedehnungsausgleich Download PDF

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Publication number
WO2012031871A1
WO2012031871A1 PCT/EP2011/064276 EP2011064276W WO2012031871A1 WO 2012031871 A1 WO2012031871 A1 WO 2012031871A1 EP 2011064276 W EP2011064276 W EP 2011064276W WO 2012031871 A1 WO2012031871 A1 WO 2012031871A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
ring
rolling bearing
shaft
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/064276
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bruno Scherb
Armin Necker
Aman Zulhilmi Abu Bakar
Bodo Hahn
Stephan Hofmeister
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of WO2012031871A1 publication Critical patent/WO2012031871A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
    • F16C19/547—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings
    • F16C19/548—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings in O-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/20—Thermal properties
    • F16C2202/22—Coefficient of expansion

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing for supporting a shaft in a housing, with at least one inner ring, an outer ring and arranged between these bearing rings obliquely staffed rolling elements, and with a clamping means which for generating an axial bias in the rolling bearing an axial force on at least one of Inner rings can exert, wherein the material of the housing on the one hand and the material of the shaft and the bearing rings on the other hand have different thermal expansion coefficients.
  • This bearing allows compensation of temperature-induced changes in length.
  • the support ring or pressure ring is formed as a membrane body with a hermetically enclosed therein expansion medium.
  • DE 38 10 448 C2 discloses a similar compensation device for a single-row tapered roller bearing designed roller bearing, in which the support ring or pressure ring forms a kind of piston-cylinder assembly, wherein in the cylinder, an expansion medium is arranged.
  • a disadvantage of the known devices is that they each use a liquid or viscous expansion medium, which is stored in a separate trainee cavity of the compensation device. This leads to an increased manufacturing effort.
  • the object of the invention is to present a rolling bearing for supporting a shaft in a housing, in which temperature-induced different changes in length without the use of a fluid expansion. balanced onsmediums. As a result, in particular, the manufacturing costs compared to known devices to be reduced.
  • the invention is based on a roller bearing for supporting a shaft in a housing, with at least one inner ring, an outer ring and arranged between these bearing rings obliquely staffed rolling elements, and with a clamping means which for generating an axial bias in the rolling bearing on an axial force can exert at least one of the inner rings, wherein the material of the housing on the one hand and the material of the shaft and the bearing rings on the other hand have different thermal expansion coefficients.
  • the outer ring is axially supported on an intermediate ring, that the intermediate ring is axially supported on the housing, and that the intermediate ring has the same thermal expansion coefficient as the shaft and / or the bearing rings.
  • the proposed rolling bearing allows structurally very simple compensation of temperature-induced changes in length between a housing and a shaft mounted in the housing, wherein the housing and the shaft have different thermal expansion coefficients.
  • an intermediate ring is used, which is arranged axially between the bearing outer ring and the housing.
  • This intermediate ring is preferably made of the same material as the shaft and / or the bearing rings, so for example made of steel, or its material has at least the same thermal expansion coefficient as the shaft and / or the bearing rings.
  • the fact that the intermediate ring alone is sufficient to compensate for heat-related elongation differences between the housing and the shaft, can deviate from the prior art Save manufacturing costs on a separately accommodated expansion medium.
  • the device according to the invention for the compensation of temperature-induced changes in length between a housing and a shaft mounted in the housing works completely without the use of sensors, electricity or hydraulics, whereby it is to be judged to be particularly robust.
  • the intermediate ring can be supported axially in two alternative embodiments on a radially inwardly projecting radial web of the housing or on a radially partially inserted into an annular groove of the housing retaining ring.
  • the ratio of the lengths of the intermediate ring and the housing is dimensioned so that an adjusted during assembly axial play of the bearing remains largely constant with temperature fluctuations in a predetermined temperature range.
  • the invention can be used for example in a tapered roller bearing or an angular contact ball bearing, in which the rolling elements are designed as tapered rollers or as balls.
  • the rolling bearing may be formed as a single row or multi-row roller bearing.
  • a design as a double-row tapered roller bearing of the radially inwardly projecting radial web of the housing or the locking ring is arranged axially centrally or axially offset between the two rows of rolling elements.
  • the exact position of the radial ridge or circlip between the bearing outer rings is determined depending on the heat input into the housing.
  • the intermediate ring is formed in two parts, wherein the radial web or the retaining ring is arranged axially between the two intermediate ring parts.
  • Another variant provides that the intermediate ring bears axially on the mutually facing end faces of the outer rings and is received radially with axial play in a groove of the housing partially, which will be discussed further with reference to an embodiment.
  • the at least one inner ring at its axial ends in each case has a radially outwardly projecting board, and that the at least one outer ring is formed without a bord.
  • the shaft, the bearing rings and the intermediate ring made of steel and the housing are made of an aluminum alloy.
  • Fig. 2 is a representation as in Fig. 1, but with an inserted into a housing groove intermediate ring, and
  • Fig. 3 is a representation as in Fig. 1, but with a two-piece intermediate ring.
  • the tapered roller bearing 1 formed in O-arrangement supports a shaft 2 made of steel in a housing 5 made of an aluminum alloy.
  • the inner ring 6 of a first row of rolling elements 3 is supported on a nem radial shoulder 12 of the shaft 2 axially.
  • the inner ring 6 has an unspecified track for trained as tapered rollers 10, which extends axially between a radially small board 17 and a radially large board 18 on the inner ring 6.
  • the small board 17 is arranged axially inside.
  • the outer ring 8 of the first row of rolling elements 3 is formed without a bord and is supported radially on the housing 5 and axially on a first end face 14 of a radial web 13 of the housing 5. This radial web 13 extends radially inwardly and thus separates the first row of rolling elements 3 from a second row of rolling elements 4.
  • the second row of rolling elements 4 has an inner ring 7, which sits on the shaft 2 and is formed as well as the inner ring 6 of the first row of rolling elements 3. On its career also designed as tapered rollers 10 are arranged. Also in the inner ring 7 of the second row of rolling elements 4, the small board 17 is axially close to the radial web 13 of the housing fifth
  • the outer ring 9 of the second row of rolling elements 4 is likewise designed without a bord and is supported radially on the housing 5 and axially on an end face 16 of an intermediate ring 15.
  • Serving as a compensation element for thermal changes in length intermediate ring 15 rests with its radial circumference on the not further designated inner surface of the housing 5 and supports itself axially on one of the first end face 14 axially opposite second end face 19 of the radial web 13 of the housing 5 from.
  • circlip 21 serve for the axial support of the intermediate ring 15.
  • the inner ring 7 of the second row of rolling elements 4 can be loaded by means of a clamping means with an axial bias, which serves to set a predetermined bearing clearance.
  • the clamping means is formed in this embodiment as a screwed onto a shaft thread 20 nut 1 1, the acts with its axially inner end face on an axially outer end face of the inner ring 7.
  • the effect achieved by the construction is achieved even if only the shaft 2 and the intermediate ring 15 are made of steel with the same or very similar thermal expansion coefficient, and the housing 5 consists of an aluminum alloy.
  • the materials and in particular the axial length of the intermediate ring 15 are selected in a special way.
  • the ratio of the lengths of intermediate ring 15 and housing 5 is dimensioned so that an adjusted during assembly axial clearance of the rolling bearing 1 remains largely constant with temperature fluctuations in a predetermined temperature range.
  • the intermediate ring 15 is inserted into a circumferential groove 23 in the inner circumferential surface of the housing 5 with axial play 22 and received only with a comparatively small radial depth in the circumferential groove 23.
  • the intermediate ring 15 is preferably clamped between the two bearing outer rings 8, 9 in such a way that the intermediate ring 15 does not touch the axial ends of the circumferential groove 23.
  • the intermediate ring 15 is formed in two parts and consists of the two axially arranged one behind the other and from a circlip 21 separate intermediate ring parts 15 'and 15".
  • the retaining ring 21 is radially inserted partially into an annular groove on the inner circumferential surface of the housing 5. Support with a temperature-related expansion
  • the axial length of the two intermediate ring parts 15 ', 15 "and the axial distance of the retaining ring 21 of the two bearing outer rings 8, 9 is dependent on the expected temperature-related changes in length of shaft 2, intermediate ring parts 15 ', 15 ", bearing rings 6,7,8,9, 10 rolling element and shaft 2 determined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung (1) zur Lagerung einer Welle (2) in einem Gehäuse (5), mit wenigstens einem Innenring (6, 7), einem Außenring (8, 9) sowie mit zwischen diesen Lagerringen (6, 8; 7, 9) angeordneten schräg angestellten Wälzkörpern (10), und mit einem Spannmittel (11), welches zur Erzeugung einer axialen Vorspannung in dem Wälzlager (1) eine Axialkraft auf zumindest einen der Lagerringe (6, 8; 7, 9) ausüben kann, wobei das Material des Gehäuses (5) einerseits sowie das Material der Welle (2) und der Lagerringe (6, 8; 7, 9) andererseits unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Zur Kompensation von temperaturbedingten Längenänderungen zwischen dem Gehäuse (5) und der Welle (2) ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass sich der Außenring (8, 9) axial an einem Zwischenring (15) abstützt, dass sich der Zwischenring (15) axial an dem Gehäuse (5) abstützt, und dass der Zwischenring (15) den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Welle (2) und/oder die Lagerringe (6, 8; 7, 9) aufweist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
WÄLZLAGER MIT SCHRÄG ANGESTELLTEN WÄLZKÖRPERN UND WÄRMEDEHNUNGSAUSGLEICH Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Lagerung einer Welle in einem Gehäuse, mit wenigstens einem Innenring, einem Außenring sowie mit zwischen diesen Lagerringen angeordneten schräg angestellten Wälzkörpern, und mit einem Spannmittel, welches zur Erzeugung einer axialen Vorspannung in dem Wälzlager eine Axialkraft auf zumindest einen der Innenringe ausüben kann, wobei das Material des Gehäuses einerseits sowie das Material der Welle und der Lagerringe ande- rerseits unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die besondere Konstruktion dieses Wälzlagers ermöglicht einen Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Lagerung einer Welle in einem Gehäuse kann es bei betriebsbedingten Temperaturänderungen zu relativen Längenänderungen von Gehäuse und Welle kommen, wenn diese aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind. Ein solches Verhalten ist bei- spielsweise festzustellen, wenn die Welle aus Stahl und das Gehäuse aus einer Aluminium-Legierung besteht. Die Welle weist dabei eine geringere wärmebedingte Ausdehnung als das Gehäuse auf. Dies ist vor allem für die Lagerung der Welle problematisch, weil sich dadurch der an dem Gehäuse befestigte Lageraußenring axial gegenüber dem Lagerinnenring verschiebt. Sofern ein Wälzlager mit schräg angestellten und unter axialer Vorspannung stehenden Wälzkörpern zur Lagerung der Welle dient, machen sich die angesprochenen Längenänderungen besonders nachteilig bemerkbar, da diese die eingestellte Vorspannung und damit das Axialspiel verändern. Zur Lösung dieses technischen Problems sind bereits einige Vorschläge bekannt geworden. Diese haben zum Inhalt, dass sich der Außenring des Wälzlagers nicht direkt sondern über einen ein flüssiges Expansionsmittel enthaltenden Stützring an dem Gehäuse axial abstützt. Das Wärmeausdehnungsverhalten des Stützringes bzw. seines Expansionsmittels ist dabei so, dass dieser die Unterschiede zwischen dem Wärmeausdehnungsverhalten der Welle und des Gehäuses ausgleicht.
Bei der axialen Lagerabstützung gemäß der DE 32 39 305 A1 ist hierzu vorgesehen, dass der Stützring bzw. Druckring als ein Membrankörper mit einem darin hermetisch eingeschlossenen Expansionsmedium ausgebildet ist.
Die DE 38 10 448 C2 offenbart eine ähnliche Ausgleichseinrichtung für ein als einreihiges Kegelrollenlager ausgebildetes Wälzlager, bei welcher der Stützring bzw. Druckring eine Art Kolben-Zylinder-Anordnung bildet, wobei in dem Zylinder ein Expansionsmedium angeordnet ist.
Weitere, ähnlich aufgebaute und mit einem Expansionsmedium funktionierende Vorrichtungen zur Kompensation von unterschiedlichen temperaturbedingten Längenänderungen bei Wellenlagerungen in einem Gehäuse sind aus der DE 10 2006 053 731 A1 und der DE 10 2008 061 042 A1 bekannt.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, dass diese jeweils ein flüssiges oder zähflüssiges Expansionsmedium nutzen, welches in einem gesondert auszubildenden Hohlraum der Ausgleichseinrichtung aufbewahrt wird. Dies führt zu ei- nem erhöhten Herstellaufwand.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zur Lagerung einer Welle in einem Gehäuse vorzustellen, bei dem temperaturbedingte unterschiedliche Längenänderungen ohne Nutzung eines fluiden Expansi- onsmediums ausgeglichen werden. Hierdurch soll insbesondere der Herstellaufwand gegenüber bekannten Vorrichtungen reduziert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Weiterbildungen den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Demnach geht die Erfindung aus von einem Wälzlager zur Lagerung einer Welle in einem Gehäuse, mit wenigstens einem Innenring, einem Außenring sowie mit zwischen diesen Lagerringen angeordneten schräg angestellten Wälzkörpern, und mit einem Spannmittel, welches zur Erzeugung einer axialen Vorspannung in dem Wälzlager eine Axialkraft auf zumindest einen der Innenringe ausüben kann, wobei das Material des Gehäuses einerseits sowie das Material der Welle und der Lager- ringe andererseits unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Gemäß der Erfindung ist bei diesem Wälzlager vorgesehen, dass sich der Außenring axial an einem Zwischenring abstützt, dass sich der Zwischenring axial an dem Gehäuse abstützt, und dass der Zwischenring den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Welle und/oder die Lagerringe aufweist.
Das vorgeschlagene Wälzlager ermöglicht konstruktiv sehr einfach eine Kompensation von temperaturbedingten Längenänderungen zwischen einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse gelagerten Welle, wobei das Gehäuse und die Welle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dabei wird lediglich ein Zwischenring genutzt, der axial zwischen dem Lageraußenring und dem Gehäuse angeordnet ist. Dieser Zwischenring besteht vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Welle und/oder die Lagerringe, also beispielsweise aus Stahl, oder sein Werkstoff weist zumindest den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Welle und/oder die Lagerringe auf. Dadurch, dass der Zwischenring alleine ausreicht, um wärmebedingte Längungsunterschiede zwischen dem Gehäuse und der Welle auszugleichen, kann abweichend zum Stand der Technik Herstellkosten sparend auf ein gesondert unterzubringendes Expansionsmedium verzichtet werden.
Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kompensation von temperaturbedingten Längenänderungen zwischen einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse gelagerten Welle völlig ohne die Nutzung von Sensoren, Elektrizität oder Hydraulik arbeitet, wodurch sie als besonders robust zu beurteilen ist. Der Zwischenring kann in zwei alternativen Ausführungsformen an einem radial nach innen ragenden Radialsteg des Gehäuses oder an einem in eine Ringnut des Gehäuses radial teilweise eingesetzten Sicherungsring axial abgestützt sein.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ver- hältnis der Längen von Zwischenring und Gehäuse so bemessen ist, dass ein bei der Montage eingestelltes Axialspiel des Wälzlagers bei Temperaturschwankungen in einem vorgegebenen Temperaturbereich weitgehend konstant bleibt.
Die Erfindung ist beispielsweise bei einem Kegelrollenlager oder einem Schrägku- gellager nutzbar, bei dem die Wälzkörper als Kegelrollen bzw. als Kugeln ausgebildet sind.
Das Wälzlager kann als einreihiges oder mehrreihiges Wälzlager ausgebildet sein. Bei einer Ausbildung als zweireihiges Kegelrollenlager ist der radial nach innen ragende Radialsteg des Gehäuses oder der Sicherungsring axial mittig oder axial versetzt zwischen den beiden Wälzkörperreihen angeordnet. Die genaue Position des Radialstegs oder des Sicherungsrings zwischen den Lageraußenringen wird abhängig von dem Wärmeeintrag in das Gehäuse bestimmt. Gemäß einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass der Zwischenring zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Radialsteg oder der Sicherungsring axial zwischen den beiden Zwischenringteilen angeordnet ist. Eine andere Variante sieht vor, dass der Zwischenring an den zueinander weisenden Stirnseiten der Außenringe axial anliegt und mit axialem Spiel in einer Nut des Gehäuses radial teilweise aufgenommen ist, worauf anhand eines Ausführungsbeispiels weiter eingegangen wird.
Außerdem ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Innenring an seinen axialen Enden jeweils einen radial nach außen ragenden Bord aufweist, und dass der wenigstens eine Außenring bordlos ausgebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Welle, die Lagerringe sowie der Zwischenring aus Stahl und das Gehäuse aus einer Aluminium- Legierung hergestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In dieser zeigt einen axialen Teilschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Kegelrollenlagerpaar mit einem als Kompensationselement ausgebildeten Zwischenring,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch mit einem in eine Gehäusenut eingesetzten Zwischenring, und
Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch mit einem zweiteiligen Zwischenring.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung In Fig. 1 lagert das in O-Anordnung ausgebildete Kegelrollenlager 1 eine aus Stahl hergestellte Welle 2 in einem aus einer Aluminium-Legierung hergestellten Gehäuse 5. Hierbei stützt sich der Innenring 6 einer ersten Wälzkörperreihe 3 an ei- nem radialen Absatz 12 der Welle 2 axial ab. Der Innenring 6 weist eine nicht näher bezeichnete Laufbahn für die als Kegelrollen ausgebildeten Wälzkörper 10 auf, welche sich axial zwischen einem radial kleinen Bord 17 und einem radial großen Bord 18 an dem Innenring 6 erstreckt. Der kleine Bord 17 ist dabei axial innen angeordnet.
Der Außenring 8 der ersten Wälzkörperreihe 3 ist bordlos ausgebildet und stützt sich radial am Gehäuse 5 sowie axial an einer ersten Stirnseite 14 eines Radialstegs 13 des Gehäuses 5 ab. Dieser Radialsteg 13 erstreckt sich radial nach innen und trennt so die erste Wälzkörperreihe 3 von einer zweiten Wälzkörperreihe 4.
Die zweite Wälzkörperreihe 4 verfügt über einen Innenring 7, der auf der Welle 2 sitzt und ebenso ausgebildet ist wie der Innenring 6 der ersten Wälzkörperreihe 3. Auf dessen Laufbahn sind ebenfalls als Kegelrollen ausgebildeten Wälzkörper 10 angeordnet. Auch bei dem Innenring 7 der zweiten Wälzkörperreihe 4 befindet sich der kleine Bord 17 axial nahe bei dem Radialsteg 13 des Gehäuses 5.
Der Außenring 9 der zweiten Wälzkörperreihe 4 ist ebenfalls bordlos ausgebildet und stützt sich radial am Gehäuse 5 sowie axial an einer Stirnseite 16 eines Zwi- schenringes 15 ab. Der als Kompensationselement für thermische Längenänderungen dienende Zwischenring 15 liegt mit seinem radialen Umfang an der nicht weiter bezeichneten Innenmantelfläche des Gehäuses 5 an und stützt sich selbst axial an einer der ersten Stirnseite 14 axial gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 19 des Radialstegs 13 des Gehäuses 5 ab. Wie Fig. 3 zeigt, kann anstelle des Radialsteges 13 aber auch ein radial teilweise in eine nicht weiter bezeichnete Nut im Gehäuse 5 eingesetzter Sicherungsring 21 zur axialen Abstützung des Zwischenringes 15 dienen.
Der Innenring 7 der zweiten Wälzkörperreihe 4 kann mit Hilfe eines Spannmittels mit einer axialen Vorspannung belastet werden, welches zur Einstellung eines vorbestimmten Lagerspiels dient. Das Spannmittel ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine auf ein Wellengewinde 20 aufschraubbare Mutter 1 1 ausgebildet, die mit ihrer axial inneren Stirnseite auf eine axial äußere Stirnseite des Innenringes 7 wirkt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Welle 2, die Innenringe 6, 7, die Außen- ringe 8, 9, die Wälzkörper 10 und der Zwischenring 15 aus Stahl mit dem gleichen oder doch sehr ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt, während das Gehäuse 5 aus einer Aluminium-Legierung besteht. Der durch die Konstruktion erzielte Effekt wird aber auch dann erreicht, wenn nur die Welle 2 und der Zwischenring 15 aus Stahl mit dem gleichen oder doch sehr ähnlichem Wärmeaus- dehnungskoeffizienten hergestellt sind, und das Gehäuse 5 aus einer Aluminium- Legierung besteht.
Um eine optimale Funktionsweise zu erreichen, sind die Werkstoffe und insbesondere die axiale Länge des Zwischenringes 15 in besonderer Weise ausgewählt. So ist bevorzugt vorgesehen, dass das Verhältnis der Längen von Zwischenring 15 und Gehäuse 5 so bemessen ist, dass ein bei der Montage eingestelltes Axialspiel des Wälzlagers 1 bei Temperaturschwankungen in einem vorgegebenen Temperaturbereich weitgehend konstant bleibt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Wälzlager V ist der Zwischenring 15 in eine Umfangsnut 23 in der Innenmantelfläche des Gehäuses 5 mit axialem Spiel 22 eingesetzt und nur mit einer vergleichsweise geringen radialen Tiefe in der Umfangsnut 23 aufgenommen. Bei der Montage des Wälzlagers V bei Umgebungstemperatur wird der Zwischenring 15 vorzugsweise derartig zwischen den beiden Lagerau- ßenringen 8, 9 eingespannt, dass der Zwischenring 15 die axialen Enden der Umfangsnut 23 nicht berührt.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Wälzlager 1 " ist der Zwischenring 15 zweiteilig ausgebildet und besteht aus den beiden axial hintereinander angeordneten und von ei- nem Sicherungsring 21 getrennten Zwischenringteilen 15' und 15". Der Sicherungsring 21 ist dabei radial teilweise in eine Ringnut an der Innenmantelfläche des Gehäuses 5 eingesetzt. Bei einer temperaturbedingten Ausdehnung stützen sich die beiden Zwischenringteile 15', 15" an diesem Sicherungsring 21 axial ab. Die axiale Länge der beiden Zwischenringteile 15', 15" und der axiale Abstand des Sicherungsringes 21 von den beiden Lageraußenringen 8, 9 wird in Abhängigkeit von den voraussichtlich auftretenden temperaturbedingten Längenänderungen von Welle 2, Zwischenringteile 15', 15", Lagerringe 6,7,8,9, Wälzkörper 10 und Welle 2 bestimmt.
Bezugszeichenliste
1 , 1 ', 1 " Wälzlager, Kegelrollenlager
2 Welle
3 Erste Wälzkörperreihe
4 Zweite Wälzkörperreihe
5 Gehäuse
6 Innenring
7 Innenring
8 Außenring
9 Außenring
10 Wälzkörper, Kegelrollen
1 1 Spannmittel, Spannmutter
12 Absatz an der Welle
13 Radialsteg
14 Erste Stirnseite des Radialstegs
15 Zwischenring
15' Zwischenringteil
15" Zwischenringteil
16 Stirnseite des Zwischenrings
17 Kleiner Bord am Innenring
18 Großer Bord am Innenring
19 Zweite Stirnseite des Radialstegs
20 Gewinde an der Welle
21 Sicherungsring
22 Axiales Spiel
23 Nut

Claims

Patentansprüche
Wälzlager (1 ) zur Lagerung einer Welle (2) in einem Gehäuse (5), mit wenigstens einem Innenring (6, 7), einem Außenring (8, 9) sowie mit zwischen diesen Lagerringen (6, 8; 7, 9) angeordneten schräg angestellten Wälzkörpern (10), und mit einem Spannmittel (1 1 ), welches zur Erzeugung einer axialen Vorspannung in dem Wälzlager (1 ) eine Axialkraft auf zumindest einen der Innenringe (6, 8) ausüben kann, wobei das Material des Gehäuses (5) einerseits sowie das Material der Welle (2) und der Lagerringe (6, 8; 7, 9) andererseits unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Außenring (8, 9) axial an einem Zwischenring (15) abstützt, dass sich der Zwischenring (15) axial an dem Gehäuse (5) abstützt, und dass der Zwischenring (15) den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Welle (2) und/oder die Lagerringe (6, 8; 7, 9) aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zwischenring (15; 15', 15") an einem radial nach innen ragenden Radialsteg (13) des Gehäuses (5) oder an einem in eine Ringnut des Gehäuses (5) radial teilweise eingesetzten Sicherungsring (21 ) axial abstützt.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Längen von Zwischenring (15; 15', 15") und Gehäuse (5) so bemessen ist, dass ein bei der Montage eingestelltes Axialspiel des Wälzlagers (1 ) bei Temperaturschwankungen in einem vorgegebenen Temperaturbereich weitgehend konstant bleibt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (10) als Kegelrollen in einem Kegelrollenlager (1 ) ausgebildet sind.
5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugeln in einem Schrägkugellager ausgebildet sind.
6. Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als einreihiges oder mehrreihiges Wälzlager ausgebildet ist.
7. Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung als zweireihiges Kegelrollenlager (1 ) der radial nach innen ragende Radialsteg (13) des Gehäuses (5) oder der Sicherungsring (21 ) axial mittig oder axial versetzt zwischen den beiden Wälzkörperreihen (3, 4) angeordnet ist.
8. Wälzlager nach Ansprüch e oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (15) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Radialsteg (13) oder der Sicherungsring (21 ) axial zwischen den beiden Zwischenringteilen (15', 15") angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (15) an den zueinander weisenden Stirnseiten der Außenringe (8, 9) axial anliegt und mit axialem Spiel (22) in einer Nut (23) des Gehäuses (5) radial teilweise aufgenommen ist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Innenring (6, 7) an seinen axialen Enden jeweils einen radial nach außen weisenden Bord (17, 18) aufweist, und dass der wenigstens eine Außenring (8, 9) bordlos ausgebildet ist.
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