DE102007044616A1 - compensation device - Google Patents

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Jürgen OSTERLÄNGER
Tomas Dr. Smetana
Johann-Paul Stemplinger
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    • F16C2202/22—Coefficient of expansion

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter relativer axialer Lageänderungen zwischen zwei Bauteilen mit einem Hohlkörper (1) mit einem Hohlraum (2), der zu einer Stirnseite (4) eine Öffnung (5) aufweist, mit einem Dehnungsmaterial (8), das den Hohlraum (2) zumindest teilweise ausfüllt, und mit einem Kolben (3), der durch die Öffnung (5) derart in Wirkkontakt mit dem Dehnungsmaterial (8) steht, dass der Kolben (3) bei thermisch bedingter Volumenänderung des Dehnungsmaterials (8) eine axiale Bewegung ausführt. Um eine Kompensationsvorrichtung zu schaffen, die bei besonders geringem Bauraumbedarf und bei Einsparung von Dehnungsmaterial relativ große axiale Längenänderungen kompensiert, verjüngt sich der Hohlraum in axialer Richtung zur Öffnung hin.The invention relates to a compensation device for compensating for thermally induced relative axial changes in position between two components with a hollow body (1) having a cavity (2) which has an opening (5) to an end face (4) with a strain material (8) at least partially fills the cavity (2), and with a piston (3) which is in operative contact with the expansion material (8) through the opening (5) in such a way that the piston (3) undergoes thermally induced volume change of the expansion material (8) performs an axial movement. In order to provide a compensation device that compensates for a particularly small space requirement and saving of expansion material relatively large axial length changes, the cavity tapers in the axial direction towards the opening.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter relativer axialer Lageänderungen zwischen zwei Bauteilen mit einem Hohlkörper mit einem Hohlraum, der zu einer Stirnseite eine Öffnung aufweist, mit einem Dehnungsmaterial, das den Hohlraum zumindest teilweise ausfüllt, und mit einem Kolben, der durch die Öffnung derart in Wirkkontakt mit dem Dehnungsmaterial steht, dass der Kolben bei thermisch bedingter Volumenänderung des Dehnungsmaterials eine axiale Bewegung ausführt.The The invention relates to a compensating device for compensation thermally conditional relative axial position changes between two Components with a hollow body with a cavity, the to an end face having an opening, with a strain material, which at least partially fills the cavity, and with a piston in operative contact through the opening with the expansion material is that the piston in thermally induced volume change the expansion material performs an axial movement.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Bei Vorrichtungen oder Maschinen, deren einzelne Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung, d. h. unterschiedlichem Temperaturkoeffizienten, bestehen, treten bei Änderungen der Maschinenbetriebstemperatur unterschiedliche relative Lageänderungen der Bauteile auf.at Devices or machines whose individual components are made of materials with different thermal expansion, d. H. different temperature coefficient, exist, occur with changes in the machine operating temperature different relative position changes of the components.

Dies ist insbesondere bei Anordnungen, bei denen eine präzise Lagerung erforderlich ist unerwünscht, weil sich dadurch die konstruktionsgemäß ge wünschten Betriebsbedingungen (z. B. Lagervorspannungen) verändern. Ein klassisches Beispiel für diese Problematik sind Kraftfahrzeuggetriebe, deren Gehäuse in der Regel aus Aluminium besteht, während die Getriebewellen aus Stahl gefertigt und mittels angestellter Kegelrollenlager gelagert sind.This is especially in arrangements where a precise Storage required is undesirable because of it the design ge wished operating conditions (eg bearing preloads). A classic example For this problem are motor vehicle transmissions whose housing usually made of aluminum, while the transmission shafts Made of steel and stored by means of staffed tapered roller bearings are.

Zur Kompensation dieses Effekts sind Vorrichtungen bekannt, die auf der Verwendung eines Materials basieren, dessen Temperaturkoeffizient weit höher ist als die Temperaturkoeffizienten der Maschinenbauteile. Ein dazu geeignetes Kunststoffmaterial ist unter dem Handelsnamen VITON® bekannt.To compensate for this effect, devices are known which are based on the use of a material whose temperature coefficient is far higher than the temperature coefficients of the machine components. A suitable plastic material is known under the trade name VITON ® .

Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 42 21 802 A1 offenbart eine Kompensationsvorrichtung mit einer im Längsteilschnitt etwa S-förmigen Gestalt. In jede Ringnut der S-Form ist ein umlaufender Kunststoffring mit hoher Wärmeausdehnung eingesetzt. Diese Kompensationsvorrichtung erfordert einen vergleichsweise großen axialen Bauraum.The German Offenlegungsschrift DE 42 21 802 A1 discloses a compensation device with an approximately S-shaped in longitudinal partial section. In each ring groove of the S-shape, a circumferential plastic ring with high thermal expansion is used. This compensation device requires a comparatively large axial space.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 195 34 003 A1 ist eine Kompensationsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die einen kreisring- oder scheibenförmigen Hohlkörper und einen darin gleitenden Kolben umfasst. In den Hohlräumen des Hohlkörpers sind Dehnungselemente angeordnet. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zur Erzielung eines ausreichenden axialen Bewegungshubs bzw. entsprechender, auf das Andruckelement ausgeübter Axialkräfte relativ viel Dehnungsmaterial erforderlich. Zudem ist auch diese Vorrichtung hinsichtlich ihres Raumbedarfs nicht optimal.From the German publication DE 195 34 003 A1 a compensation device of the aforementioned type is known, comprising a circular or disc-shaped hollow body and a piston sliding therein. In the cavities of the hollow body expansion elements are arranged. In this known device to achieve a sufficient axial movement stroke or corresponding, applied to the pressure element axial forces relatively much strain material is required. In addition, this device is not optimal in terms of their space requirements.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Kompensationsvorrichtung, die bei besonders geringem Bauraumbedarf und bei Einsparung von Dehnungsmaterial relativ große axiale Längenänderungen kompensiert.In front This is the object of the present invention in the creation of a compensation device that is particularly low space requirement and with saving of expansion material relative compensated for large axial length changes.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kompensationsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.These The object is achieved by a compensation device with the features of the claim 1.

Demgemäß verjüngt sich der Hohlraum in axialer Richtung zur Öffnung hin.Accordingly, rejuvenated the cavity in the axial direction towards the opening.

Durch die Verjüngung des Hohlraumes zur Öffnung und damit zum Wirkbereich des Kolbens hin findet nach Art einer Düse eine mechanische Übersetzung des Dehnungsverhaltens statt. Mit anderen Worten: Durch die Verjüngung führt eine Ausdehnung einer gleichen Dehnungsmaterialmenge im Vergleich zum Stand der Technik ( DE 195 94 003 A1 ) zu einer deutlich größeren axialen Ausdehnungs– bzw. Bewegungskomponente. Diese wird in geeigneter Weise auf den Kolben übertragen. Unter Wirkkontakt des Kolbens ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein unmittelbarer Kontakt eines Kolbenbereichs oder eine mittelbare Beaufschlagung des Kolbens zu verstehen.Due to the taper of the cavity to the opening and thus to the effective range of the piston out takes place in the manner of a nozzle, a mechanical translation of the expansion behavior. In other words, the taper results in an expansion of the same amount of strain material compared to the prior art ( DE 195 94 003 A1 ) to a much larger axial expansion or movement component. This is transferred in a suitable manner to the piston. Active contact of the piston is to be understood in the context of the present invention as direct contact of a piston region or indirect pressurization of the piston.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen besonders hohen Kompensationswirkungsgrad aus und beansprucht bei gleicher Kompensationsfähigkeit im Vergleich zum Stand der Technik einen – insbesondere auch axial – wesentlich geringeren Bauraum.The inventive device is characterized a particularly high compensation efficiency and claimed with the same ability to compensate in comparison to the stand the technique one - especially axial - much lower Space.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Kompensationsvorrichtung mit vergleichsweise wenigen und einfach zu fertigenden Einzelteilen auskommt. Sie eignet sich deshalb insbesondere für besonders kostenkritische Anwendungen, bei denen dennoch für eine zuverlässige thermische Kompensation gesorgt werden muss, wie beispielsweise bei Kraftfahrzeuggetrieben.One Another advantage of the invention is that the compensation device with comparatively few and easy-to-manufacture parts gets along. It is therefore particularly suitable for special cost-critical applications, where nonetheless for a reliable thermal compensation must be ensured such as in motor vehicle transmissions.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlraum zumindest teilweise konische Gestalt hat. Die zuvor beschriebene Übersetzungswirkung der Hohlraumgeometrie in axialer Richtung kann noch weiter gesteigert werden, indem der Hohlraum eine doppelt konische Gestalt hat. Bevorzugt kann der Hohlraum sich beispielsweise in axialer Richtung von einer Abstütz- oder Gegenplatte oder einem Boden des Hohlraumes zunächst erweitern und sich zur Öffnung hin dann wieder verjüngen. Diese allgemeine Ausgestaltung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „doppelt konisch" subsumiert.An advantageous embodiment of the invention provides that the cavity has at least partially conical shape. The above-described translation effect of the cavity geometry in the axial direction can be further increased by the cavity has a double conical shape. Preferably, the cavity can be, for example, in Extend the axial direction of a support or counter-plate or a bottom of the cavity first and then rejuvenate to the opening. This general embodiment is subsumed under the term "double conical" in the context of the present invention.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umgreift der Kolben den Rand der Öffnung. Beispielsweise kann sich der Kolben seitlich der Öffnungsränder mit übergreifenden Falzen fortsetzen und damit dafür sorgen, dass sich auch bei hohen, von dem Dehnungsmaterial ausgeübten radialen Kräften auf den Hohlkörper die Hohlkörpergeometrie und insbesondere die Öffnungsweite nicht verändern. Damit ist zuverlässig ein radiales Auffedern des Hohlkörpers vermieden, so dass sämtliche Volumendehnungen des Dehnungsmaterials in die gewünschte axiale kompensatorische Verschiebung des Kolbens umgesetzt werden.To a particularly advantageous embodiment surrounds the piston the edge of the opening. For example, the piston can laterally of the opening edges with overarching Fold continue and thus ensure that yourself at high, exerted by the expansion material radial forces on the hollow body, the hollow body geometry and especially do not change the opening width. This is reliable radial springing of the hollow body avoided, so that all volumetric expansions of the expansion material in the desired axial compensatory displacement be implemented of the piston.

Für die mechanische Stabilität und Bewegungszuverlässigkeit des Kolbens ist es vorteilhaft, wenn der Kolben einen sich in die Öffnung erstreckenden Fortsatz aufweist.For the mechanical stability and movement reliability of the piston, it is advantageous if the piston turns into the opening having extending extension.

Besonders bevorzugt ist der Kolben dabei so dimensioniert, dass der Fortsatz auch bei betriebsgemäß maximaler Ausdehnung des Dehnungsmaterials noch teilweise in der Öffnung verbleibt.Especially Preferably, the piston is dimensioned so that the extension even with operational maximum expansion of the Strain material still partially remains in the opening.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Form des Fortsatzes so auf die Öffnung abgestimmt ist, dass sich der Fortsatz spaltfrei in der Öffnung bewegt. Dies hat den Vorteil, dass das Dehnungsmaterial auch bei Abkühlung (d. h. bei Kontraktion und Kolbenrückbewegung) nicht Gefahr läuft, in einen axialen Spalt zu geraten, in dem es verquetscht werden könnte.To A preferred embodiment of the invention is provided that the shape of the extension is tuned to the opening, that the extension moves gap-free in the opening. This has the advantage that the expansion material even when cooled (ie during contraction and piston return movement) not dangerous runs into an axial gap where it squeezes could be.

Herstellungstechnisch bevorzugt sind der Hohlkörper und der Kolben als Blechformteile ausgebildet. Sie können insbesondere durch Stanzen und Biegen aus einem Blech hergestellt sein.production engineering the hollow body and the piston are preferred as shaped sheet metal parts educated. You can in particular by punching and bending be made of a sheet metal.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich auch oder ergänzend aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Dabei zeigen in jeweils perspektivischer Ansicht:Further Advantages and aspects of the invention are also or supplementary from the following description of the invention with reference on the drawing. Here show in each perspective view:

1 im Längsschnitt eine teilweise dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung; 1 in longitudinal section a partially illustrated inventive device;

2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand in einer ersten Betriebssituation; 2 a device according to the invention in the assembled state in a first operating situation;

3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand in einer zweiten Betriebssituation. 3 a device according to the invention in the assembled state in a second operating situation.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

1 zeigt im Längsschnitt nur den oberen Teil (insoweit also nur ein Viertel) einer ringförmigen geschlossenen Kompensationsvorrichtung, die als Hauptelemente einen Hohlkörper 1 mit einem Hohlraum 2 und einem Ringkolben 3 umfasst. Der Hohlkörper ist als Hohlring ausgestaltet und weist zu seiner Stirnseite 4 hin eine Öffnung 5 auf. Der Hohlraum 2 ist mit einem auch als Wärmedehnungsausgleichselement bezeichneten Material 8 – nachfolgend als Dehnungsmaterial bezeichnet – fast vollständig ausgefüllt. 1 shows in longitudinal section only the upper part (so far only one quarter) of an annular closed compensation device, the main elements as a hollow body 1 with a cavity 2 and an annular piston 3 includes. The hollow body is designed as a hollow ring and has its end face 4 out an opening 5 on. The cavity 2 is with a material also referred to as thermal expansion compensation element 8th - hereinafter referred to as expansion material - almost completely filled.

Als Dehnungsmaterial kommt beispielsweise ein Elastomer in Frage, zum Beispiel das unter dem Handelsnamen VITON® bekannte und erhältliche Material. Dieses Material hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der deutlich größer ist als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der Bauteile, deren relative axiale thermisch bedingte Lageänderung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompensationsvorrichtung ausgeglichen werden soll.As an expansion material, for example, an elastomer in question, for example, the known under the trade name VITON ® material available. This material has a coefficient of thermal expansion which is significantly greater than the coefficient of expansion of the material of the components whose relative axial thermally induced change in position should be compensated with the aid of the compensating device according to the invention.

Die Vorrichtung ist um ihre Längsachse 9 rotationssymmetrisch ausgebildet.The device is about its longitudinal axis 9 formed rotationally symmetrical.

Der Hohlkörper 1 ist aus einem Blechteil durch Umbiegen der Seiten 10, 11 hergestellt und dabei mit der erfindungsgemäß verjüngenden Geometrie des Hohlraumes 2 versehen. Das in den Hohlraum 2 eingebrachte Material 8 kann dabei während der Formgebung des Hohlkörpers 1 oder auch anschließend beispielsweise durch Ausgießen des Hohlraumes 2 je nach Bedarf eingebracht werden.The hollow body 1 is from a sheet metal part by bending the sides 10 . 11 manufactured and thereby with the invention tapered geometry of the cavity 2 Mistake. That in the cavity 2 introduced material 8th can during the shaping of the hollow body 1 or subsequently, for example, by pouring the cavity 2 be introduced as needed.

Der Hohlraum 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich in axialer Richtung A zur Öffnung 5 hin verjüngt. Diese Verjüngung 12 wird nachfolgend auch Konus genannt. Dadurch weist der Querschnitt 14 des Hohlraumes 2 eine entsprechend konisch zulaufende Querschnittsfläche 15 auf. Mit dem Begriff Konus ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Gestaltung der Querschnittsfläche 12 umschrieben, die beispielsweise nur eine schräge Seite 10 oder 11 aufweist. Erfindungsgemäß ist jedenfalls vorgesehen, dass die Querschnittsfläche 15 zur Öffnung 5 hin abnimmt, so dass die Form des Hohlraumes 2 eine mechanische Übersetzung für die Ausdehnungsbewegung des Materials 8 bewirkt. Die Verjüngung wirkt sozusagen als Düse in die Richtung der Öffnung 5 hin.The cavity 2 is characterized in that it is in the axial direction A to the opening 5 rejuvenated. This rejuvenation 12 is also called cone below. This shows the cross section 14 of the cavity 2 a corresponding tapered cross-sectional area 15 on. With the term cone is in the context of the present invention, a design of the cross-sectional area 12 circumscribed, for example, only an oblique side 10 or 11 having. In any case, it is provided according to the invention that the cross-sectional area 15 to the opening 5 decreases, leaving the shape of the cavity 2 a mechanical translation for the expansion movement of the material 8th causes. The taper acts, so to speak, as a nozzle in the direction of the opening 5 out.

Die Öffnung ist von dem Ringkolben 3 bedeckt, der mit einem Fortsatz 22 in den vorderen Bereich 23 der Öffnung 5 eindringt. Dabei ist der Fortsatz mit Blick auf das Ausdehnungsverhalten des Materials 8 und die Geometrie des Hohlraumes 2 so bemessen, dass er auch bei maximaler Ausdehnung des Dehnungsmaterials 8 noch teilweise in der Öffnung 5 verbleibt. Damit ist eine besonders gute Führung und Abdichtung des Hohlraumes nach außen gewährleistet. Dies hat den Vorteil, dass keine Fremdstoffe eindringen und insbesondere das Dehnungsmaterial 8 nicht unerwünscht austreten bzw. in den Spaltbereich zwischen Fortsatz 22 und Öffnung 5 eindringen kann. Dazu ist der Fortsatz 22 in seiner Passung so auf die Öffnung 5 abgestimmt, dass er sich spaltfrei in der Öffnung 5 bewegt.The opening is from the ring piston 3 covered with an appendage 22 in the front area 23 the opening 5 penetrates. This is the fort with regard to the expansion behavior of the material 8th and the geometry of the cavity 2 so that it even at maximum expansion of the expansion material 8th still partially in the opening 5 remains. This ensures a particularly good guidance and sealing of the cavity to the outside. This has the advantage that no foreign substances penetrate and in particular the expansion material 8th do not escape undesirable or in the gap area between extension 22 and opening 5 can penetrate. This is the extension 22 in its fit so on the opening 5 tuned that he is gapless in the opening 5 emotional.

Der Ringkolben hat im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt, wobei sich in radialer Richtung gesehen beidseitig des Fortsatzes Vertiefungen oder Nuten 24, 25 befinden. In diesen Nuten sind die Endbereiche 26, 27 der Seiten 10, 11 aufgenommen und dienen einerseits so zusätzlich zur Führung des Kolbens 3. Ein weiterer wesentlicher Aspekt dieser Konstruktion ist andererseits, dass die Aufnahme der Endbereiche 26, 27 in den Nuten 24, 25 sicherstellt, dass der Hohlkörper 1 auch bei starker Ausdehnung des Dehnungsmaterials 8 nicht in radialer Richtung auffedert. Damit ist gewährleistet, dass sämtliche thermisch bedingten Volumenausdehnungen unmittelbar in eine axiale Bewegung des Kolbens 3 umgesetzt werden. Dies trägt neben der zuvor beschriebenen geometrischen Ausgestaltung des Hohlkörpers zu einer weiteren Wirkungsgradsteigerung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei.The annular piston has a substantially disc-shaped form, wherein seen in the radial direction on both sides of the extension recesses or grooves 24 . 25 are located. In these grooves are the end areas 26 . 27 the pages 10 . 11 taken and serve on the one hand so in addition to the leadership of the piston 3 , Another essential aspect of this construction, on the other hand, is that the inclusion of the end areas 26 . 27 in the grooves 24 . 25 ensures that the hollow body 1 even with strong expansion of the expansion material 8th not spring-loaded in the radial direction. This ensures that all thermally induced volume expansions directly into an axial movement of the piston 3 be implemented. This contributes to the above-described geometric design of the hollow body to a further increase in efficiency in the inventive device.

Auch der Kolben 3 ist als Blechformteil hergestellt, indem die zuvor beschriebenen Geometrien durch Prägen und/oder Eindrücken aus einem scheibenförmigen Ausgangsblech erzeugt worden sind.Also the piston 3 is produced as a sheet metal part by the previously described geometries have been produced by embossing and / or impressions of a disc-shaped output sheet.

Die 2 und 3 zeigen im Längsschnitt ausschnittweise und schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand. Die im Zusammenhang mit 1 ausführlich beschriebene Vorrichtung stützt sich einerseits in einer Ausnehmung 30 eines Aluminiumgehäuses 31 mit der Frontseite 34 des Kolbens 3 und andererseits mit der anderen Stirnseite 35 des Hohlkörpers 1 an einem Lageraußenring 36 ab. Der Lageraußenring ist Teil eines an sich bekannten Kegelrollenlagers 37, das eine Antriebswelle 42 in sogenannter X-Anordnung lagert. Man erkennt schematisch den mit der Antriebswelle 42 verbundenen Lagerinnenring 43 und eine in einem Käfig 44 gehaltene Kegelrolle 45. In 2 ist dabei die Situation bei einer Betriebstemperatur von T = 20°C dargestellt.The 2 and 3 show a longitudinal section of a detail and schematically a device according to the invention in the mounted state. The related to 1 extensively described device is supported on the one hand in a recess 30 an aluminum housing 31 with the front 34 of the piston 3 and on the other hand with the other end face 35 of the hollow body 1 on a bearing outer ring 36 from. The bearing outer ring is part of a known tapered roller bearing 37 that has a drive shaft 42 stored in so-called X-arrangement. It can be seen schematically with the drive shaft 42 connected bearing inner ring 43 and one in a cage 44 held tapered roller 45 , In 2 the situation is shown at an operating temperature of T = 20 ° C.

Demgegenüber ist – teilweise übertrieben – in 3 die Anordnung gemäß 2 bei einer Betriebstemperatur von T = 120°C dargestellt. Aufgrund der Erwärmung hat sich insbesondere das Aluminiumgehäuse 31 in radialer und axialer Richtung erheblich ausgedehnt, was zu einem (übertrieben dargestellten) Spalt zwischen dem Lagerring 36 und der Ausnehmung 30 geführt hat. In entsprechender Weise hat sich der Abstand der Stirnfläche 46 des Lagerau ßenringes 36 von der Schulterfläche 47 der Ausnehmung 30 vergrößert. Ohne zusätzliche Maßnahmen würde sich damit die voreingestellte Lagervorspannung verändern oder gar ein Lagerspiel auftreten. Dies würde zu einer erheblich verminderten Lagerlebensdauer, axialem Wellenschlag und nicht mehr idealem Zahnangriff etwaiger in dem Getriebe auf der Antriebswelle 42 gelagerter Zahnräder führen.On the other hand - partially exaggerated - in 3 the arrangement according to 2 at an operating temperature of T = 120 ° C shown. Due to the heating, in particular, the aluminum housing has 31 considerably expanded in the radial and axial directions, resulting in a (exaggerated) gap between the bearing ring 36 and the recess 30 has led. In a similar way, the distance of the end face 46 the Lagerau ßenringes 36 from the shoulder surface 47 the recess 30 increased. Without additional measures would thus change the preset bearing preload or even a bearing clearance occur. This would result in a significantly reduced bearing life, axial wave and no longer ideal tooth attack of any in the transmission on the drive shaft 42 leaded gears lead.

Durch die Erwärmung hat sich auch das Dehnungsmaterial 8 erheblich ausgedehnt, wobei die gesamte Volumenzunahme wie vorstehend beschrieben in eine axiale Ausdehnung in Richtung A umgesetzt ist. Das Material 8 drückt damit unmittelbar auf den Fortsatz 22 des Kolbens 3 und hat diesen in entsprechender Weise in axialer Richtung A verschoben. Man erkennt dies an den Spalten 52, 53, die sich zwischen den Bodenflächen der Nuten 24 und 25 und den korrespondierenden Endbereichen 26, 27 (vgl. auch 1) des Hohlkörpers 1 gebildet haben. Dennoch ist der Fortsatz noch gut in der Öffnung 5 aufgenommen.Due to the warming has also the strain material 8th considerably expanded, wherein the entire volume increase is implemented as described above in an axial extension in the direction A. The material 8th thus presses directly on the extension 22 of the piston 3 and has this moved in a similar manner in the axial direction A. This can be seen in the columns 52 . 53 extending between the bottom surfaces of the grooves 24 and 25 and the corresponding end regions 26 . 27 (see also 1 ) of the hollow body 1 have formed. Nevertheless, the extension is still good in the opening 5 added.

Die Bewegung des Ringkolbens 3 hat zu einer Erhöhung der axialen Dimension L der Vorrichtung geführt, die gegenüber der ursprünglichen Ausdehnung 1 (2) so ausreichend groß ist, dass ein Lagerspiel zuverlässig verhindert ist und die gewünschte Lagervorspannung auch bei großen Temperaturschwankungen aufrecht erhalten wird. Wie die Zusammenschau der 2 und 3 verdeutlicht, führt eine Temperaturerhöhung zu einer starken Ausdehnung der Füllung des Hohlraumes 2, wodurch der als Klemmhülse fungierende Kolben 3 von dem Lageraußenring 36 weggedrückt wird. Aufgrund der Gestaltung des Kolbens ist sichergestellt, dass der Hohlkörper nicht radial auffedern kann, sondern die gesamte Ausdehnung der Dehnungsmaterial-Füllung der Axialkompensation zugute kommt. Durch die sich verjüngende Keilform bzw. den Konus des Hohlraumes 2 und damit der Form des Dehnungsmaterials 8 zeichnet sich die Vorrichtung bei einem hohen Kompensationsvermögen durch eine sehr geringe axiale Bauform aus.The movement of the ring piston 3 has led to an increase in the axial dimension L of the device, compared to the original extent 1 ( 2 ) is sufficiently large that a bearing clearance is reliably prevented and the desired bearing preload is maintained even with large temperature fluctuations. Like the synopsis of 2 and 3 clarifies a temperature increase leads to a strong expansion of the filling of the cavity 2 , whereby the functioning as a clamping sleeve piston 3 from the bearing outer ring 36 is pushed away. Due to the design of the piston ensures that the hollow body can not rebound radially, but the entire expansion of the strain material filling of the axial compensation benefits. Due to the tapered wedge shape or the cone of the cavity 2 and thus the shape of the strain material 8th the device is characterized by a very small axial design with a high compensation capacity.

11
Hohlkörperhollow body
22
Hohlraumcavity
33
Ringkolbenannular piston
44
Stirnseitefront
55
Öffnungopening
88th
Dehnungsmaterialstretch material
99
Längsachse/axiale RichtungLongitudinal / axial direction
10, 1110 11
Seitenpages
1212
Verjüngungrejuvenation
1414
Querschnittcross-section
1515
QuerschnittsflächeCross sectional area
2222
Fortsatzextension
2323
vorderer Bereichfront Area
24, 2524 25
Nutengroove
26, 2726 27
Endbereicheend regions
3030
Ausnehmungrecess
3131
Aluminiumgehäusealuminum casing
3434
Frontseitefront
3535
Stirnseitefront
3636
LageraußenringBearing outer ring
4242
Antriebswelledrive shaft
4343
LagerinnenringBearing inner ring
4444
KäfigCage
4545
KegelrolleTapered roller
4646
Stirnflächeface
4747
Schulterflächeshoulder surface
52, 5352 53
Spaltgap
AA
Richtungdirection
II
Ausdehnungexpansion
LL
axiale Dimensionaxial dimension

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  • - DE 19534003 A1 [0006] - DE 19534003 A1 [0006]
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Claims (8)

Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter relativer axialer Lageänderungen zwischen zwei Bauteilen – mit einem Hohlkörper (1) mit einem Hohlraum (2), der zu einer Stirnseite (4) eine Öffnung (5) aufweist, – mit einem Dehnungsmaterial (8), das den Hohlraum (2) zumindest teilweise ausfüllt, und – mit einem Kolben (3), der durch die Öffnung (5) derart in Wirkkontakt mit dem Dehnungsmaterial (8) steht, dass der Kolben (3) bei thermisch bedingter Volumenänderung des Dehnungsmaterials (8) eine axiale Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, – dass sich der Hohlraum (2) in axialer Richtung (A) zur Öffnung (5) hin verjüngt.Compensation device for compensation of thermally induced relative axial position changes between two components - with a hollow body ( 1 ) with a cavity ( 2 ) leading to a face ( 4 ) an opening ( 5 ), - with a strain material ( 8th ), the cavity ( 2 ) at least partially fills, and - with a piston ( 3 ) passing through the opening ( 5 ) in operative contact with the expansion material ( 8th ) that the piston ( 3 ) with thermally induced volume change of the expansion material ( 8th ) performs an axial movement, characterized in that - the cavity ( 2 ) in the axial direction (A) to the opening ( 5 ) tapers. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Hohlraum (2) zumindest teilweise konische Gestalt hat.Device according to claim 1, characterized in that - the cavity ( 2 ) has at least partially conical shape. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass der Hohlraum (2) eine doppelt konische Gestalt hat.Device according to claim 2, characterized in that - the cavity ( 2 ) has a double conical shape. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der Kolben (3) den Rand der Öffnung (5) umgreift.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the piston ( 3 ) the edge of the opening ( 5 ) surrounds. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der Kolben (3) einen sich in die Öffnung (5) erstreckenden Fortsatz (22) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the piston ( 3 ) into the opening ( 5 ) extending extension ( 22 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, – dass der Kolben (3) so dimensioniert ist, dass der Fortsatz (22) auch bei betriebsgemäß maximaler Ausdehnung des Dehnungsmaterials (8) noch teilweise in der Öffnung (5) verbleibt.Device according to claim 5, characterized in that - the piston ( 3 ) is dimensioned so that the extension ( 22 ) even with operationally maximum expansion of the expansion material ( 8th ) still partially in the opening ( 5 ) remains. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die Form des Fortsatzes (22) so auf die Öffnung (5) abgestimmt ist, dass sich der Fortsatz spaltfrei in der Öffnung bewegt.Device according to claim 5 or 6, characterized in that - the shape of the extension ( 22 ) so on the opening ( 5 ) is matched, that the extension moves gap-free in the opening. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der Hohlkörper (1) und der Kolben (3) Blechformteile sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the hollow body ( 1 ) and the piston ( 3 ) Sheet metal parts are.
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