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Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Temperaturkompensationsring, einen Lagerring mit dem Temperaturkompensationsring sowie eine Lageranordnung mit dem Lagerring.
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Viele Bauteile, beispielsweise Lager sind unterschiedlichen Temperaturbedingungen ausgesetzt. In manchen Fällen sind das Lager oder Komponenten des Lagers an Bauteilen angeordnet, die sich bei einer Temperaturänderung unterschiedlich zu dem Lager oder einem Bauteil des Lagers verhalten. Beispielsweise können sich die Bauteile bei einer Temperaturänderung unterschiedlich zueinander ausdehnen oder verformen. Dies kann beispielsweise bei Wälzlagern, die in einem Aluminiumgehäuse eingesetzt sind, aber auch bei anderen Lagern, der Fall sein. Deshalb können bei solchen Wälzlagern in manchen Fällen Elemente zur Temperaturkompensation zwischen den Wälzlagerring und das Gehäuse eingebracht.
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Es gibt konventionelle Wälzlager, die an einem Außenring einen Flansch aufweisen. Als Element zur Temperaturkompensation wird bei manchen konventionellen Außenringen ein Elastomerring neben dem Flansch angeordnet. Dazu wird der Elastomerring beispielsweise auf den Außenring geschoben. Der Elastomerring weist einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Wenn sich der Außenring und das Gehäuse unterschiedlich stark ausdehnen, soll sich der Elastomerring so stark ausdehnen, dass zumindest in axialer Richtung kein Spiel zwischen dem Gehäuse und dem Außenring auftritt. Dies kann beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung oder -änderung passieren. Der Elastomerring soll also eine Spielvergrößerung, die sich zum Beispiel bei einer Betriebstemperatur ergeben kann, ausgleichen.
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Damit der Außenring sich in dem Gehäuse verschieben lässt, wird oft ein Spiel zwischen dem Außenring und dem Gehäuse vorgesehen. Konventionelle Polymerringe verhalten sich bei entsprechender Betriebsbelastung, beispielsweise einem Druck, oft wie ein Fluid. Das gummiartige Material kann also bei einer Belastung auch in die beiden Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Außenring, welcher auch als Flanschaußenring ausgebildet sein kann, verdrängt werden. Dieser Vorgang kann als Spaltextrusion bezeichnet werden. Bei einer mechanischen Wechselbeanspruchung kann der Temperaturkompensationsring an einer betroffenen Kante unter ungünstigen Umständen ausfransen. Dadurch kann sich gegebenenfalls ein Materialverlust ergeben. Dieser Materialverlust kann eventuell ein Längenkompensationsvermögen des Temperaturkompensationsrings oder eines Temperaturkompensationslagers reduzieren. Dies ist unerwünscht und kann unter Umständen auch bei Temperaturkompensationsringen auftreten, die zwischen anderen Bauteilen als dem Lagerring und dem Gehäuse angeordnet sind.
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Es besteht daher ein Bedarf daran, einen Kompromiss zwischen der Vereinfachung einer Montage eines Lagerrings und dessen Fähigkeit, zuverlässig ein Spiel gegenüber einem anderen Bauteil auszugleichen, zu verbessern. Diesem Bedarf tragen ein Temperaturkompensationsring, ein Lagerring oder eine Lageranordnung nach einem der unabhängigen Ansprüche Rechnung.
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Ausführungsbeispiele betreffen einen Temperaturkompensationsring, der ausgebildet ist, um einen temperaturbedingten Abstand zwischen zwei Bauteilen auszugleichen. Der Temperaturkompensationsring umfasst einen Grundkörper aus einem elastischen Material und wenigstens einem ersten und einem zweiten Verstärkungskörper, welche jeweils ein härteres Material aufweisen als der Grundkörper. Die beiden Verstärkungskörper sind an gegenüberliegen Seitenfläche des Temperaturkompensationsrings angeordnet und bilden diese teilweise.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass der Temperaturkompensationsring die beiden Verstärkungskörper umfasst, die sich nicht vollständig über eine Seite erstrecken an der sie angeordnet sind, ermöglicht werden, dass die Verstärkungskörper einen Spalt abdecken und so die beschriebene Spaltextrusion vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Trotzdem kann der Temperaturkompensationsring ein gutes Temperaturkompensationsvermögen aufweisen, weil der Verstärkungskörper eine Seitenfläche, an der er angeordnet ist, nicht vollständig abdeckt und so ein Verformungsverhalten des Temperaturkompensationsrings nicht zu stark einschränkt. Beispielsweise können die Verstärkungskörper dazu an in radialer und/oder in axialer Richtung gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sein.
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Ergänzend können die Verstärkungskörper schräg gegenüberliegend angeordnet sein, sodass der erste Verstärkungskörper an einer Innenumfangskante und der zweite Verstärkungskörper an einer Außenumfangskante des Temperaturkompensationsrings angeordnet sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass jeder der Verstärkungskörper in einer Ecke des Temperaturkompensationsring angeordnet ist bzw. diese bildet und so zwei benachbarte Seitenflächen bildet, jedoch nur teilweise.
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Ergänzend oder alternativ kann der Grundkörper an zwei gegenüberliegenden Ecken jeweils eine Ausnehmung aufweisen, wobei in jeder der Ausnehmungen ein Verstärkungskörper angeordnet ist, sodass der Temperaturkompensationsring einen viereckigen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring so in konventionelle Temperaturkompensationslager bzw. einen Flanschaußenring für ein konventionelles Temperaturkompensationslager integriert werden.
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Beispielsweise kann wenigstens einer der beiden Verstärkungskörper klebstoffmittelfrei an dem Grundkörper angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass der Verstärkungskörper nur auf oder an den Grundkörper gelegt wird, eine andere Befestigung, beispielsweise Kleben, Schweißen oder dergleichen, entfallen. In einer Einbausituation können die Verstärkungskörper und der Grundkörper unter Umständen nur durch ein Klemmen zwischen den beiden Bauteilen, zwischen denen der Temperaturkompensationsring angeordnet ist, halten. Natürlich können bei anderen Ausführungsbeispielen die Verstärkungskörper auch an den Grundkörper geklebt sein oder an diesem befestigt sein.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann, beispielsweise um eine klebstoffmittelfreie Montage zu ermöglichen, wenigstens einer der Verstärkungskörper eine konische Bohrung aufweisen. Beispielsweise kann es sich dabei um einen radial außen angeordneten Verstärkungskörper handeln. Die Bohrung kann sich beispielsweise weg von einer Mittellinie des Grundkörpers verjüngen, in einem montierten Zustand. Analog kann ergänzend oder alternativ wenigstens einer der Verstärkungskörper eine konische nach radial außen gerichtet Außenmantelfläche aufweist. Dabei kann es sich beispielsweise um den radial innen angeordneten Verstärkungskörper handeln. Ein Außendurchmesser kann sich beispielweise weg von einer Mittellinie des Grundkörpers vergrößern. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Verstärkungskörper über ihre Schrägen mit dem Grundkörper verspannt werden. In manchen Fällen kann zusätzlich Klebstoff für eine Montage verwendet werden. Gegebenenfalls kann der Grundkörper einen rautenförmigen Querschnitt aufweisen. Dies kann beispielsweise in einem unbelasteten Zustand der Fall sein. Die Ausschnitte für die Verstärkungskörper können von dem rautenförmigen Querschnitt umfasst sein.
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Ergänzend oder alternativ kann der Grundkörper einen Elastomer und der wenigstens eine Verstärkungskörper einen Kunststoff aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann durch diese Materialpaarung ermöglicht werden, dass die Verstärkungskörper und der Grundkörper einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Beispielsweise können sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Verstärkungskörpers und des Grundkörpers nur um einen Faktor von bis zu 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1 oder 2 unterscheiden.
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Beispielsweise kann der der Temperaturkompensationsring metallfrei sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so vermieden werden, dass der Temperaturkompensationsring Materialen mit sich stark unterscheidenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Metall und Polymer, die sich unter Umständen um einen Faktor zwischen 10 und 20 unterscheiden können, aufweist.
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Der Verstärkungskörper kann, parallel zu einer Seitenfläche, die er teilweise bildet, eine Ausdehnung aufweisen, die höchstens einem Wert von 0.8, 0.75, 0.6, 0.5, 0.45, 0.4, 0.3, 0.2 oder 0.1 einer Ausdehnung der Seitenfläche, an der er angeordnet ist, entspricht. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch auch der Grundkörper eine ausreichende Anlagefläche an den Bauteilen, zwischen denen er angeordnet ist, aufweisen. In eine Richtung senkrecht zu der Seitenfläche, an der der Verstärkungskörper angeordnet ist, kann der Verstärkungskörper die gleiche oder eine ähnliche Ausdehnung aufweisen, wie in die Richtung parallel zu der Seitenfläche.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch einen Lagerring für ein Lager mit dem Temperaturkompensationsring nach wenigstens einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei der Grundkörper an wenigstens zwei Seiten mit dem Lagerring in Kontakt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass der Grundkörper ausreichend Kontakt mit dem Lagerring aufweist, wodurch unter Umständen eine ausreichende Temperaturübertragung von dem Lagerring auf den Grundkörper ermöglicht werden kann.
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Ergänzend kann der Temperaturkompensationsring an dem Lagerring angeordnet sein, sodass der erste und der zweite Verstärkungskörper jeweils einen Bereich abdecken, in dem der Lagerring an ein anderes Bauteil an dem er angeordnet ist, stößt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass die Verstärkungskörper Spalte abdecken und eine Spaltextrusion verhindern oder zumindest reduzieren. Eventuell kann der Temperaturkompensationsring lose auf den Lagerring geschoben oder an diesen angespritzt sein.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch eine Lageranordnung mit dem Lagerring nach wenigstens einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Der Lagerring ist an dem zweiten Bauteil angeordnet, sodass sich zwischen dem Lagerring und dem zweiten Bauteil ein erster Spalt und ein zweiter Spalt ergeben, wobei der erste Verstärkungskörper vollständig den ersten Spalt überdeckt und der zweite Verstärkungskörper vollständig den zweiten Spalt überdeckt. Eventuell kann der Verstärkungskörper größer sein als der Spalt, jedoch kürzer als eine Seitenfläche des Temperaturkompensationsrings an der er angeordnet ist. Ein Bauteil, das einen Spalt überdeckt, kann dabei den Spalt ganz oder teilweise überlappen oder verschließen, sodass ein anderes Material, beispielsweise das Material des Grundkörpers nicht oder nur erschwert bzw. reduziert in den Spalt eintreten kann.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Verfahren zur Montage eines Temperaturkompensationsrings an einem Lagerring. Dabei wird wenigstens eine Montagehilfe an einem Lagerring angeordnet. Über die Montagehilfe kann wenigstens ein erster Verstärkungskörper in radialer Richtung zentriert werden. Es kann sich dabei beispielsweise um einen Verstärkungskörper handeln, der in radialer Richtung nicht an dem Lagerring anliegt bzw. in radialer Richtung durch den Grundkörper von dem Lagerring beabstandet ist. Dann kann der erste Verstärkungskörper an dem Lagerring angeordnet werden, sodass er durch die Montagehilfe zentriert wird. Optional können dann der Grundkörper und der zweite Verstärkungskörper angeordnet werden. Eventuelle kann der Lagerring eine Fase aufweisen, oder eine Montagehilfe mit einer Fase angeordnet sein, die ein Aufschieben des Grundkörpers und oder des zweiten Verstärkungskörpers, beispielsweise dem, der in radialer Richtung an dem Lagerring anliegt, erleichtert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt sind, näher beschrieben.
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So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Temperaturkompensationsrings gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung mit dem Temperaturkompensationsring gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
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3a zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Temperaturkompensationsrings gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Einzelteile der Übersichtlichkeit voneinander beabstandet sind;
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3b zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Lagerringes mit dem strichliniert dargestellten Temperaturkompensationsring des Ausführungsbeispiels der 3a;
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3c zeigt eine schematische vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Grundkörpers für den Temperaturkompensationsring der 3a;
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3d zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Grundkörpers für den Temperaturkompensationsring in einem Spritzgusswerkzeug;
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4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Lagerringes mit einem Temperaturkompensationsring gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Einzelteile der Übersichtlichkeit voneinander beabstandet sind.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Temperaturkompensationsrings 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Temperaturkompensationsring 7 ist ausgebildet, um einen temperaturbedingten Abstand zwischen zwei in 1 nicht dargestellten Bauteilen auszugleichen. Der Temperaturkompensationsring 7 umfasst einen Grundkörper 9 aus einem elastischen Material. Des Weiteren umfasst der Temperaturkompensationsring 7 wenigstens einen ersten Verstärkungskörper 11 und einem zweiten Verstärkungskörper 12, welche jeweils ein härteres Material aufweisen als der Grundkörper 9. Die beiden Verstärkungskörper 11 und 12 sind an gegenüberliegenden Seitenflächen 16 und 18 des Temperaturkompensationsrings 7 angeordnet und bilden diese teilweise, jedoch nicht vollständig.
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Der Grundkörper 9 weist einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Beispielsweise kann Grundkörper 9 als Werkstoff Fluorkarbon-Kautschuk (FKM) oder hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HMBR), ein Fluorelastomer (zum Beispiel mit der Herstellerbezeichnung „Viton“), Akrülkautschuk, (ACM), ein Elastomer oder ein anderes gummiartiges Elastomer umfassen. Die Verstärkungskörper 11 und 12 können beispielsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polymer, zum Beispiel Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyketon (PK), Polyvinylchlorid (PVC), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylenglykol (PEG) oder aus der Gruppe der Polyurethane (PU) sein. Das Material oder ein Werkstoff der Verstärkungskörper 11 und 12 kann zum Beispiel eine hohe Shorehärte, ein zähes Fließverhalten, eine gleiche Ölbeständigkeit und ähnliche Wärmeausdehnung wie das Material des Grundkörpers 9 sein.
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Die Verstärkungskörper 11 und 12, die auch als Verstärkungsringe bezeichnet werden können, weisen jeweils einen quadratischen Querschnitt auf, sind gleich groß, können einen gleichen Querschnitt und unterschiedliche Durchmesser aufweisen und sind ebenfalls als Ringe ausgebildet. Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Verstärkungskörper auch einen anderen Querschnitt aufweisen, beispielsweise dreieckig, rechteckig mit abgerundeten Ecken oder dergleichen. Eventuell können die Verstärkungskörper auch eine unterschiedliche Form und/oder Größe aufweisen. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 sind genau zwei Verstärkungskörper vorgesehen. Bei weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch eine andere Anzahl von Verstärkungskörpern vorgesehen sein, beispielsweise in Abhängigkeit von vorhandenen Spalten.
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Die beiden Seitenflächen 16 und 18, an denen die Verstärkungskörper 11 und 12 angeordnet sind, liegen in axialer Richtung M gegenüber. Die Verstärkungskörper 11 und 12 sind auch an in radialer Richtung gegenüberliegenden Seitenflächen 17 und 15 angeordnet bzw. bilden diese teilweise, jedoch nicht vollständig. Alle vier Seitenflächen 15 bis 18 des rechteckigen Temperaturkompensationsrings 7 werden zumindest teilweise, jedoch nicht vollständig auch von dem Grundkörper 9 gebildet. Die Verstärkungskörper 11 und 12 sind an schräg gegenüberliegenden Ecken des Temperaturkompensationsrings 7 angerordnet. Der Verstärkungskörper 11 ist also an einem Innenumfang bzw. der radial nach innen gerichteten Seite 15 und der Verstärkungskörper 12 an der nach radial außen gerichteten Seite 17 angeordnet bzw. bilden diese nur teilweise. Dadurch, dass die Verstärkungskörper 11 und 12 jeweils an einer Ecke angeordnet sind, bilden diese teilweise zwei aneinander grenzende Seitenflächen des Temperaturkompensationsrings 7.
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Der Grundkörper 9 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und weist zur Aufnahme oder zum Anordnen der Verstärkungskörper 11 und 12 jeweils einen Ausschnitt 13 und 14 auf. Die Ausschnitte 13 und 14 sind als Vertiefungen oder Nuten ausgebildet, die jeweils die Form der Verstärkungskörper 11 und 12 aufweisen. Dadurch ergänzen die Verstärkungskörper 11 und 12 den Grundkörper 9 zu einem Rechteck. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring auch eine andere Form aufweisen. Beispielweise können die Verstärkungskörper ausschließlich an einer in die radiale oder an einer in die axiale Richtung gerichtete Seitenfläche angeordnet sein. Verstärkungskörper, die an gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sind, können auf einer gleichen Höhe oder auf einer unterschiedlichen Höhe, je nach Lage eines abzudeckenden Spalts, angeordnet sein.
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Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung 1 mit einem Lagerring 2 und dem Temperaturkompensationsring 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Lagerring 2 ist an einem zweiten Bauteil 3 angeordnet, sodass sich zwischen dem Lagerring 2 und dem zweiten Bauteil 3 ein erster Spalt 19 und ein zweiter Spalt 20 ergibt. Der erste Verstärkungskörper 11 überdeckt vollständig den ersten Spalt 19 und der zweite Verstärkungskörper 12 überdeckt vollständig den zweiten Spalt 20.
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Bei der Lageranordnung 1 handelt es sich um ein Kegelrollenlagerlager und bei dem Lagerring 2 um einen Außenring. Die Lageranordnung 1 umfasst auch einen Innenring 4. Zwischen dem Lagerring 2 und dem Innenring 4 ist eine Mehrzahl von Kegelrollen geführt, von denen eine Kegelrolle 5 dargestellt ist. Der Außenring 2 weist einen Flansch 6 auf. Dieser dient dazu, den Lagerring 2 in einer axialen Richtung zu positionieren.
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Bei dem zweiten Bauteil 3 handelt es sich um ein Gehäuse in dem der Lagerring angeordnet ist. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein Aluminiumgehäuse eines Getriebes handeln. In dieses können zwei Kegelrollenlager, von denen in 2 nur eines dargestellt ist, beispielsweise in einer X-Anordnung, eingebaut werden. Bei manchen Betriebstemperaturen kann sich durch die unterschiedlichen Materialien des Lagerrings 2 und des Bauteils 3 eine Spielvergrößerung ergeben. Diese soll durch den Temperaturkompensationsring 7 ausgeglichen werden. Es soll verhindert werden, dass zwischen dem Lagerring 2 und dem Bauteil 3 in axialer Richtung M ein Spiel entsteht.
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Der Lagerring 2 für das Lager 1 umfasst einen ersten Bereich 28 an einer in eine radiale Richtung gerichtete Mantelfläche 21 des Lagerrings 2 und einen zweiten Bereich 26 an der Mantelfläche 21 des Lagerrings 2. Der zweite Bereich 26 weist einen anderen, größeren Durchmesser auf als der erste Bereich 28 und bildet den Flansch 6. Zwischen dem ersten Bereich 28 und dem zweiten Bereich 26 ist eine Stirnfläche 34 mit wenigstens einer axialen Richtungskomponente angeordnet.
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Die beiden Bereiche 28 und 26 weisen jeweils eine zylindrische Form auf und sind in axialer Richtung, bezogen auf eine Mittelachse M, ausschließlich durch die Stirnfläche 34 verbunden. Die Stirnfläche 34 und der erste Bereich 28 schließen einen 90°-Winkel ein. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Stirnfläche auch einen anderen Winkel mit dem ersten Bereich einschließen. Ergänzend oder alternativ kann die Stirnfläche auch einen Absatz aufweisen.
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Das Bauteil 3 weist einen ersten Bereich 32 auf mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser des ersten Bereichs 28 entspricht. Ferner weist das Bauteil 3 einen zweiten Bereich 33 auf mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser des zweiten Bereichs 26 entspricht. In axialer Richtung weist der zweite Bereich 33 des Bauteils 3 eine größere Ausdehnung auf als der zweite Bereich 26 des Lagerrings 22. Die Mantelfläche 20 ist nach radial außen gerichtet. So ergibt sich in einem eingebauten Zustand zwischen dem Bauteil 3 und dem Lagerring 2 ein Raum in dem der Temperaturkompensationsring 7 aufgenommen ist und der durch den Temperaturkompensationsring 7 ausgefüllt ist. An den Stellen, an denen das Bauteil 3 und der Lagerring 2 aufeinander treffen, ergeben sich die Spalte 19 und 20. Die Spalte 19 und 20 verlaufen jeweils parallel zu einer axialen Richtung M. In axialer Richtung M und in radialer Richtung sind die Spalte 19 und 20 durch den Temperaturkompensationsring 7 voneinander beabstandet. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Spalte auch eine andere Anordnung zueinander aufweisen, beispielsweise bedingt durch eine Form der Bauteile. Die Spalte können nur eine geringe Breite, beispielsweise weniger als 0,01 mm oder 0,02 mm aufweisen.
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In einem montierten Zustand liegt der Temperaturkompensationsring 7 mit einer Stirnfläche 31 formschlüssig an der Stirnfläche 34 des Lagerrings 2 und mit seiner nach radial innen gerichteten Mantelfläche 37 an dem ersten nach radial außen gerichteten Bereich 28 des Lagerrings 2 an. Ferner liegt der Temperaturkompensationsring 7 mit seiner nach radial außen gerichteten Ringmantelfläche 36 und der Ringstirnfläche 35, die dem zweiten Bereich 26 und dem Radius 29 oder 30 in axialer Richtung M abgewandt ist, an dem Bauteil 3 an.
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Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring auch zwischen anderen Bauteilen angeordnet sein, die Spalte mit einer anderen Lage zueinander aufweisen. Unter Umständen können dann die Verstärkungskörper so angeordnet sein, dass sie die Spalte abdecken, jedoch die Seitenfläche des Temperaturkompensationsrings, die den Spalt überdeckt, nicht vollständig bilden. Eventuell kann auch der Lagerring eine andere Form aufweisen oder ein Lagerring eines anderen Lagers sein.
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Die Verstärkungskörper 11 und 12 können größer sein als der Spalt 19 bzw. 20, den sie abdecken, jedoch kürzer als eine Seitenfläche des Temperaturkompensationsrings 7 an der sie angeordnet sein. Ein Bauteil, zum Beispiel einer der Verstärkungskörper, das einen Spalt überdeckt, kann dabei den Spalt ganz oder teilweise überlappen oder verschließen, sodass ein anderes Material, beispielsweise das Material des Grundkörpers 9 nicht oder nur erschwert bzw. reduziert in den Spalt 19 oder 20 eintreten kann.
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Zur Herstellung des Temperaturkompensationsrings 7 können zum Beispiel in eine Spritzform zwei Kunststoffringe als die Verstärkungskörper 11 und 12 an den Positionen eingelegt werden, an der sich die Spalte 10 und 20 zwischen dem Außenring 2 und dem Bauteil 3 befinden. Alternativ können die Verstärkungskörper 11 und 12 auch nur lose an den Grundkörper 9 gelegt werden.
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Ergänzend oder alternativ unterscheidet sich bei manchen Ausführungsbeispielen ein Material des Lagerrings 2 von einem Material des Temperaturkompensationsrings 7. Unter Umständen kann so eine Materialwahl für jedes der Bauteile ermöglicht werden, welche der Funktion des Bauteils am zuträglichsten ist. Bei dem Lagerring 2 und dem Temperaturkompensationsring 7 kann es sich um zwei einzelne Bauteile handeln, die nicht miteinander verbunden sind. Optional können der Lagerring 2 und der Temperaturkompensationsring 7 auch miteinander verbunden sein. Der Lagerring 2 selbst kann als Material beispielsweise einen Stahl, Wälzlagerstahl oder dergleichen umfassen.
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Mit anderen Worten betreffen manche Ausführungsbeispiele einen verstärkten Temperaturkompensationsring für ein Kegelrollenlager mit einer Temperaturkompensation. Bei dem Kegelrollenlager mit einem Flanschaußenring kann ein zwischen Außenring und Gehäuse eingelegter Polymerring als Temperaturkompensationsring eine wärmebedingte Längenänderung in einem Aluminiumgetriebegehäuse kompensieren. Dazu weist der Temperaturkompensationsring ein erstes Material und ein zweites Material auf, die sich voneinander unterscheiden. Das zweite, härtere Material ist vor einem Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Flanschring angeordnet. Das Temperaturkompensationsvermögen des Lagers wird nicht beeinträchtigt.
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Die 3a bis 3c zeigen unterschiedliche schematische Querschnittsdarstellung eines Temperaturkompensationsrings 40 und des Lagerrings 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel oder dessen Einzelteile. Der Temperaturkompensationsrings 40 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Temperaturkompensationsring 7 und umfasst ebenfalls einen Grundkörper 41 und zwei Verstärkungskörper 42 und 43. Beide Verstärkungskörper 42 und 43 sind Hohlzylinder. Von dem Temperaturkompensationsring 7 unterscheidet sich der Temperaturkompensationsring 40 durch seine Form bzw. eine Form des Grundkörpers 41 in einem unbelasteten Zustand. In 3b ist der Lagerring 2, welcher auch als Flanschaußenring bezeichnet werden kann, des Kegelrollenlagers dargestellt. Ein Flanschaußendurchmesser an dem ersten Bereich 28 wird mit OD1 und ein Durchmesser an dem zweiten Bereich 26 ist mit OD2 bezeichnet. Makrogeometrisch weist der Temperaturkompensationsring in einem eingebauten Zustand einen rechteckigen Querschnitt mit einer Seitenlänge b und einer kürzeren Seitenlänge c auf. Dabei können ein Kontur eines Außenring-Freistiches als Füllung 46 und eventuell auch eine Freistichgeometrie einer Gehäusebohrung in dem nicht dargestellten Bauteil 3 gegenüberliegend mit angegossen werden. Diese Angüsse können bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch entfallen. An den beiden anderen Ecken werden Ausschnitte 44 und 45 angebracht, die in einem eingebauten Zustand eine rechteckige Form aufweisen können, in die die Verstärkungskörper 42 und 43 gefügt oder eingesetzt werden können.
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Der Temperaturkompensationsring 40 soll einen relativ festen Sitz an dem Lagerring 2 aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so verhindert werden, dass sich Einzelteile, beispielsweise bei einer Montage lösen. Für konventionelle, vollständig aus einem Gummi gefertigte Temperaturkompensationsringe wird dies mit einer Überdeckung von mindestens 0,2 mm zu dem Außenring erreicht. Durch ein unterschiedliches elastisches Verhaltens der Verstärkungskörper 42 und 43, welche beispielsweise aus Hartplastik hergestellt sein können und dem Grundkörper 41, welcher beispielsweise aus einem Gummi hergestellt sein kann, können sich bei einer gleichen Überdeckung für den Verstärkungskörper und den Grundkörper unter ungünstigen Umständen bei manchen Ausführungsbeispielen Schwierigkeiten bei einer Montage und/oder eventuell auch in einem Betrieb ergeben.
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Die beiden Verstärkungskörper 42 und 43 sind analog zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel separat aus einem Kunststoff gefertigt. Der Grundkörper 41 kann separat aus einem Gummi oder einem anderen elastischen Material abgegossen werden. Ein erster Ausschnitt 44 und ein zweiter Ausschnitt 45 für die Verstärkungskörper 42 und 43 können in dem Grundkörper 41 implementiert sein. Gegenüber einem Ein-Vulkanisieren der Verstärkungskörper in den Temperaturkompensationsring kann so bei manchen Ausführungsbeispielen ein Umfließen der Verstärkungskörper bzw. eine Hautbildung vermieden oder zumindest reduziert werden.
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In einem nicht eingebauten Zustand weist der Grundkörper 41 einen rautenförmigen Querschnitt auf. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3a bzw. der 3c ist neben den Ausschnitten 44 und 45 auch eine Füllung 46 für einen Freistich 47 angeformt. In einer Mitte einer Temperaturkompensationsringbreite b, welche auch als Breitenausdehnung bezeichnet werden kann und eine Ausdehnung des Temperaturkompensationsrings entlang einer axialen Richtung M beschreibt, weist den Grundkörper 41 einen Außendurchmesser OD2 und einen Innendurchmesser OD1 auf, also die Durchmesser des Lagerrings 2. Ein Rauten-Winkel K, also ein Winkel, der zwischen der Seite 17 und dem Außendurchmesser OD2 oder auch zwischen der Seite 15 des Grundkörpers 41 und dem Innendurchmesser OD1 liegt, ergibt sich aus dem Arcustangens einer Mindestüberdeckung ü geteilt durch eine Temperaturkompensationsringbreite b. Diese kann mit der Formel tan (K) = (ü/b) dargestellt werden. Bei der Mindestüberdeckung ü handelt es sich dabei um ein Doppeltes einer Ausdehnung, um die der Grundkörper 41 bzw. der Temperaturkompensationsring 40 in einem unbelasteten Zustand an seinem axialen Ende 48 von dem Außendurchmesser OD2 nach radial innen beabstandet ist. Genauso kann es sich auch um ein Doppeltes einer Ausdehnung handeln, um die eine axiale äußere und radial außen liegenden Kante 49 des Verstärkungskörpers 44 den Außendurchmesser OD2 nach radial außen überlappt. Durch den Winkel K, in dem die Seiten 15 und 17 angeordnet sind, ergibt sich der rautenförmige Querschnitt des Grundkörpers. Der Rauten-Winkel K des Grundkörpers 41 ist aus visuellen Gründen übertrieben dargestellt. Geht man von einer Mindestüberdeckung von ü = 0,2 mm aus und nimmt eine Breite von 12 mm an, dann ergibt sich beispielsweise ein Rauten-Winkel von etwa K = 1°. Der Rauten-Winkel K muss aber nicht auf Basis der Mindestüberdeckung definiert werden, sondern kann auch von höheren Überdeckungen ausgehen. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Seiten des Grundkörpers mit den Durchmessern das Lagerrings auch einen Winkel einschließen, der in einem Winkelbereich liegt, der in jede Richtung um bis zu 1°, 5°, 10°, 15° von dem Rauten-Winkel K abweicht.
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Die schräg gegenüberliegenden Aussparungen 44 und 45 sind rautenförmig und weisen jeweils eine Seitenlänge a auf. Mit anderen Worten sind jeweils eine Anlagefläche 50 bzw. 51 für den Verstärkungskörper 42 bzw. 43 in radialer Richtung des Grundkörpers 41 in einem unbelasteten Zustand nicht parallel zu dem Innendurchmesser OD1 oder dem Außendurchmesser OD2 angeordnet, sondern ebenfalls um den Winkel K oder einen anderen Winkel geneigt.
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Der an dem Flansch 6, welcher auch als Außenringflansch bezeichnet werden kann, anliegende Verstärkungskörper 42 weist ebenfalls den Außendurchmesser OD2 und in axialer und in radialer Richtung eine Ausdehnung a auf, welche auch als Querschnittsausdehnung oder Breite bezeichnet werden kann. Der gegenüberliegende Verstärkungskörper 43 weist einen Bohrungsdurchmesser OD1 und ebenfalls die Seitenlänge a auf. Die Verstärkungskörper 41 und 42 weisen also Durchmesser auf, die einem Durchmesser des Grundkörpers in der Mitte seiner axialen Ausdehnung entsprechen. Je nach Einsatzzwecke können einzelne geometrische Parameter unterschiedliche Tolerierungen aufweisen, die für einen festen Sitz sorgen.
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Aufgrund des konzeptionellen rautenförmigen Querschnitts des Grundkörpers 41 hat eine Bohrung 52 des Verstärkungskörpers 42 einen kleineren Durchmesser als ein Außendurchmesser 52 des Ausschnitts 44. Die beiden Teile werden gefügt, indem der Grundkörper 41 an dem Durchmesser bzw. der Anlagefläche 51 leicht komprimiert wird. Durch die eingebaute Überdeckung halten die beiden Teile zusammen. Analog ergibt sich zwischen einem Außendurchmesser 53 des Verstärkungskörpers 43 und einer Bohrung bzw. der Anlagefläche 50 des Ausschnitts 45 ebenfalls eine Überdeckung. Bei der Montage kann die Bohrung bzw. die Anlagefläche 50 des Grundkörpers 41 ein wenig geweitet werden. Somit halten auch die beiden Teile 41 und 43 zusammen. Das Fügen des Grundkörpers 41 mit den beiden Verstärkungskörpern 42 und 43 kann ohne Klebemittel erfolgen. Eventuell können aber auch Klebstoffe verwendet werden. Der verstärkte Temperaturkompensationsring 40 wird bei manchen Ausführungsbeispielen bereits vor der Montage zu einem integralen Bauteil vormontiert und kann gegebenenfalls bei einer Montag an dem Lagerring nicht auseinander fallen. Nach erfolgter Montage des verstärkten Temperaturkompensationsring 40 zwischen zwei Bauteilen kann dieser weitgehend einen rechteckigen Querschnitt annehmen. Mit anderen Worten sind die Verstärkungskörper 42 und 43 und die Ausschnitte 44 und 45 so ausgebildet, dass die Verstärkungskörper 42 und 43 kraftschlüssig in den Ausschnitten 44 und 45 gehalten werden können.
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Die 3d zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Grundkörpers 41 für den Temperaturkompensationsring 40 in einer Spritzform 54. Der Grundkörper 41 kann aus dieser axial entformbar sein. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Grundkörper auch auf andere Art und Weise hergestellt sein, beispielsweise Stanzen, Fräsen, Gießen oder dergleichen.
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Die 4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung in einer Explosionsansicht eines Lagerringes 2 mit einem strichliniert dargestellten Temperaturkompensationsring 60 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Temperaturkompensationsring 60 ist im Wesentlichen ähnlich zu den bereits beschriebenen Temperaturkompensationsringen, unterscheidet sich jedoch von dem Temperaturkompensationsring 40, der vor der Montage an dem Lagerring 2 komplett vormontiert wird dadurch, dass der Temperaturkompensationsring 60 mit dem Lagerring 2 zusammen montiert wird.
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Der Temperaturkompensationsring 60 weist einen Grundkörper 61 und zwei Verstärkungskörper 62 und 63 auf. Gemeinsam weisen diese im Wesentlichen, beispielsweise makrogeometrisch einen rechteckigen Querschnitt mit den Seitenlängen b und c auf. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Füllung 46 für die Kontur des Freistiche 47 und die Freistichgeometrie der Gehäusebohrung gegenüberliegend mit angegossen. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können diese Konturen auch entfallen und der Temperaturkompensationsring kann einen vollständig rechteckigen Querschnitt aufweisen. An den beiden anderen Ecken des Grundkörpers 61 ist jeweils ein viereckiger Ausschnitt 64 und 65 mit der Seitenlänge a vorgesehen. Diese dienen, wie für die anderen Ausführungsbeispiele bereits beschrieben, zur Aufnahme jeweils eines Verstärkungskörpers 62 oder 63. Die Ausschnitte 64 und 65 weisen jeweils eine Montageschräge ß auf. Die Montageschräge ß befindet sich dabei jeweils an den Anlageflächen 50 und 51, an denen die Verstärkungskörper 62 und 63 in einem montierten Zustand in radialer Richtung an dem Grundkörper 61 anliegen.
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Der Lagerring 2 weist, analog zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, an dem ersten Bereich 28 den Durchmesser OD1 und an dem zweiten Bereiche 26 den Durchmesser OD2 auf. Der Grundkörper 61 weist einen Außendurchmesser auf, der gleich OD2 – ü beträgt. Mit ü ist dabei eine Überdeckung zwischen dem Grundkörper 61 und dem Lagerring in einem montierten Zustand angegeben. In radialer Richtung weist der Grundkörper 61 die Querschnittsausdehnung c und die Breite b auf.
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Der an dem Flansch 6 anliegende, also radial außen angeordnete Verstärkungskörper 62 weist einen Außendurchmesser OD2 und eine Seitenlänge a auf, welche auch als Querschnittsausdehnung oder Breite bezeichnet werden kann. Ein Bohrungsdurchmesser 52 des radial außen angeordneten Verstärkungskörper 62 weist ebenfalls die Einführschräge ß auf. Diese ist als Konus ausgebildet, wobei ein Durchmesser auf einer dem Flansch 6 in einem montierten Zustand zugewandten Seite einen kleineren Durchmesser aufweist als auf einer dem Flansch 6 abgewandten Seite.
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Der gegenüberliegende Verstärkungskörper 63, der radial innen angeordnet ist, weist einen zylindrischen Bohrungsdurchmesser OD1 und eine Breite a auf. An einer nach radial außen gerichteten Mantelfläche 66 weist der Verstärkungskörper 63, analog zu dem Grundkörper 61, eine Einführschräge ß auf. Wie bereits beschrieben, können die Bauteile so zueinander toleriert werden, dass sich ein fester Sitz ergibt. Beide Verstärkungskörper 62 und 63 weisen einen viereckigen Querschnitt auf, wobei zwei Winkel in dem Viereck rechtwinklig sind. Die Einführschrägen ß an dem Grundkörper 61 und an dem Verstärkungskörper 62 bzw. 63 weisen jeweils die gleiche Neigung auf.
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Wie eingangs erwähnt, erfolgt die Montage der beiden Verstärkungskörper 62 und 63 und des Grundkörpers 41 gemeinsam mit dem Lagerring 2 bzw. an diesem. Für die Montage wird eine erste Montagehilfe 67 verwendet. Die Montagehilfe 67 weist die Form einer Buchse auf, deren zylindrischer Teil den Flansch 6 in radialer Richtung übergreift und in axialer Richtung M, hin zu dem erste Bereich 28 überlappt, beispielsweise wenigstens oder genau um eine axiale Ausdehnung des Verstärkungskörpers 62. Der Lagerring 2 wird horizontal in die erste Montagehilfe 67 eingelegt. Danach wird der Verstärkungskörper 62 eingelegt, der durch die Montagehilfe 67 zentriert wird. Um dies zu erleichtern, weist die Montaghilfe 67 an ihrer nach radial innen gerichteten Seite eine Fase 68 auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Fase auf entfallen oder eine andere Form aufweisen.
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Anschließend wird der Grundkörper 61 montiert. Dazu kann eine zweite Montagehilfe 69 eingesetzt werden, welche an einer nach radial außen gerichteten Seite eine Fase 70 aufweist, welche den kleineren Bohrungsdurchmesser des Grundkörpers 61 bei einem Aufschieben weitet. Ein kleinster Bohrungsdurchmesser beträgt OD1 – ü – i, wobei i eine doppelte Ausdehnung der Füllung 46 ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der kleinste Bohrungsdurchmesser OD1 – ü betragen.
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Nach dem Aufschieben soll sich zwischen dem Verstärkungskörper 62 und dem Grundkörper 61 eine leichte Überdeckung ü ergeben. Zuletzt wird der Verstärkungskörper 63 auf den Lagerring 2 aufgeschoben. Zwischen dem zweiten Verstärkungskörper 63 und der Grundkörper 61 ergibt sich die leichte Überdeckung ü. Die Überdeckung ü kann beispielsweise bis zu 0,5%, 1%, 2%, 5% eines Durchmessers des Temperaturkompensationsrings betragen.
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Ein Temperaturkompensationsring, Lagerring oder eine Lageranordnung nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele kann in allen möglichen Anwendung und nicht nur wie für die Figuren beschrieben, in Getrieben mit einem Aluminiumgehäuse oder Kegelrollenlager in X-Anordnung eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Lager- oder Außenring nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele in jedwedem Lager eingesetzt werden. Ferner kann der Lager- oder Außenring in einem Gleit- oder Wälzlager eingesetzt werden, auf welches axiale Kräfte wirken. Gegebenenfalls kann der Lagerring oder das Lager für alle möglichen Lagerungen eingesetzt werden, beispielsweise bei Fahrzeuggetrieben, Lastkraftwagen, Personenkraftwagen (Abk.: LKW, PKW), Arbeitsmaschinen, Baustellenfahrzeugen oder dergleichen. Ferner können der Lagerring oder die Lageranordnung gemäß Ausführungsbeispielen auch zum Lagern von beweglichen Bauteilen, in anderen Anwendungen, zum Beispiel Werkzeugmaschinen, Arbeitsmaschinen, Fahrzeugen oder dergleichen, eingesetzt werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Lagerring
- 3
- zweites Bauteil
- 4
- Innenring
- 5
- Kegelrolle
- 6
- Flansch
- 7
- Temperaturkompensationsring
- 8
- Außenmantelfläche
- 9
- Grundkörper
- 11
- Verstärkungskörper
- 12
- Verstärkungskörper
- 13
- Ausschnitt
- 14
- Ausschnitt
- 15
- Seitenfläche
- 16
- Seitenfläche
- 17
- Seitenfläche
- 18
- Seitenfläche
- 19
- erster Spalt
- 20
- zweiter Spalt
- 21
- äußere Mantelfläche
- 31
- Stirnfläche
- 32
- erster Bereich
- 33
- zweiter Bereich
- 34
- Stirnfläche am Lagerring
- 35
- Ringstirnfläche Temperaturkompensationsring
- 36
- Ringmantelfläche Temperaturkompensationsring
- 37
- Mantelfläche Temperaturkompensationsring radial innen
- 40
- Temperaturkompensationsring
- 41
- Grundkörper
- 42
- Verstärkungskörper
- 43
- Verstärkungskörper
- 44
- Ausschnitt
- 45
- Ausschnitt
- 46
- Füllung
- 47
- Freistich
- 48
- Ecke
- 49
- Kante
- 50
- Anlagefläche
- 51
- Anlagefläche
- 52
- Bohrung
- 53
- Außendurchmesser
- 54
- Spritzform
- 60
- Temperaturkompensationsring
- 61
- Grundkörper
- 62
- Verstärkungskörper
- 63
- Verstärkungskörper
- 64
- Ausschnitt
- 65
- Ausschnitt
- 66
- Außenmantelfläche
- 67
- Montagehilfe
- 68
- Fase
- 69
- zweite Montagehilfe
- 70
- Fase
- M
- axiale Richtung
- OD1
- Durchmesser
- OD2
- Durchmesser
- c
- Seitenlänge Temperaturkompensationsring
- ß
- Montageschräge
- K
- Rautenwinkel
- b
- Temperaturkompensationsringbreite
- ü
- Überdeckung
- a
- Seitenlänge Verstärkungskörper
