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Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Temperaturkompensationsring, der ausgebildet ist, um einen temperaturbedingten Abstand zwischen zwei Bauteilen auszugleichen sowie einen Lagerring mit dem Temperaturkompensationsring.
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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 Kompensation einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Aluminiumgehäuse und Stahlwellen und -lagern, zwischen den Wälzlagerring und das Gehäuse eingebracht werden.
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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 die Wellen und das Gehäuse unterschiedlich stark ausdehnen, soll sich der Elastomerring so stark ausdehnen, dass zumindest in axialer Richtung eine gewünschte Lagereinstellung in Luft oder Vorspannung zwischen dem Gehäuse und dem Außenring erhalten bleibt. Dies kann beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung oder -änderung passieren. Der Elastomerring soll also eine Spielvergrößerung oder eine Vorspannungsreduktion, die sich zum Beispiel bei einer Betriebstemperatur ergeben kann, ausgleichen. Derartige Elastomerringe als Temperaturkompensationsringe werden beispielsweise in
DE 10 2014 225 029 A1 oder
DE 691 31 756 T2 beschrieben. Die
DE 10 2004 035 388 A1 beschreibt eine einen Lageraußenring im wesentlichen umschließende Hülse aus einem Wälzlagerstahl, wobei ein Außenmantel der Hülse wenigstens zwei radial umlaufende Nuten aufweist.
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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 Elastomerringe verhalten sich bei entsprechender Betriebsbelastung, beispielsweise bei einem Druck, oft wie ein Fluid. Das Material kann also bei einer Belastung auch in die beiden Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Außenring, welcher auch als Flanschaußenring ausgebildet sein kann, gedrängt 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 und eine Lagereinstellung nachteilig verändern. 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 Temperaturkompensationsring so zu verbessern, dass die oben beschriebene Spaltextrusion zumindest reduziert oder sogar vermieden werden kann. Diesem Bedarf tragen ein Temperaturkompensationsring oder ein Lagerring nach den unabhängigen Ansprüchen Rechnung.
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Ausführungsbeispiele betreffen einen Temperaturkompensationsring, der ausgebildet ist, um einen temperaturbedingten Abstand zwischen zwei Bauteilen auszugleichen. Der Temperaturkompensationsring weist einen Grundkörper aus einem elastischen Material auf. Eine Oberfläche des Grundkörpers ist zumindest abschnittsweise ausgebildet, um eine Reibung in axialer Richtung zwischen dem Temperaturkompensationsring und einer Anlagefläche, an der der Temperaturkompensationsring anliegt, zu reduzieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so verhindert werden, dass eine Spaltextrusion stattfindet. Dies kann beispielsweise ermöglicht werden, weil verhindert wird, dass ein Teil des Materials des Temperaturkompensationsrings in einen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Lagerring gedrängt wird. Der Spalt kann beispielsweise parallel zu einer radialen Richtung angeordnet sein.
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Als Temperaturkompensationsring kann beispielsweise jedwedes elastische Bauteil dienen, das ausgebildet ist, um sich bei einer Temperaturänderung stärker in seinem Volumen zu verändern als der Lagerring oder andere benachbarte Bauteil. Beispielsweise kann der Temperaturkompensationsring eine ringförmige Form aufweisen. Bei den Bauteilen kann es sich beispielsweise um einen Lagerring und um ein Gehäuse handeln. Das Gehäuse kann zum Beispiel aus Aluminium hergestellt sein. Bei einem Werkstoff des Lagerrings kann es sich zum Beispiel um einen Stahl oder ein anderes Material handeln, das sich temperaturbedingt weniger stark in seinem Volumen verändert als Aluminium. Der Grundkörper des Temperaturkompensationsrings kann beispielsweise das Bauteil sein, das das elastische Material umfasst. Bei dem elastischen Material kann es sich beispielsweise um Fluorkarbon-Kautschuk (FKM), hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HMBR), ein Fluorelastomer (zum Beispiel mit der Herstellerbezeichnung „Viton“), Akrylkautschuk, (ACM), ein Elastomer und/oder ein anderes gummiartiges Material handeln. Ein Ausgleichen einer Abstandsänderung kann zum Beispiel vorliegen, wenn sich der Temperaturkompensationsring genauso stark oder stärker ausdehnt, wie sich ein Abstand zwischen zwei Bauteilen vergrößert, sodass der Abstand, statt mit Luft oder mit einem anderen Medium, durch den Temperaturkompensationsring ausgefüllt wird.
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Der Grundkörper kann beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Bei der Anlagefläche, an der der Temperaturkompensationsring mit seiner Oberfläche anliegt, kann es sich zum Beispiel um eine Fläche des Lagerrings und/oder eine Fläche des Lagergehäuses handeln. Eventuell kann es sich bei der Anlagefläche um eine in eine radiale Richtung gerichtete Fläche, beispielsweise nach radial innen und/oder radial außen handeln. Eine Reibung in axialer Richtung kann zum Beispiel ein Reibwert sein oder eine Reibkraft, die überwunden werden muss, um den Temperaturkompensationsring entlang oder parallel zu der axialen Richtung der Anlagefläche zu verschieben.
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Die Oberfläche kann die verschiedenen Eigenschaften bezüglich der Reibung bzw. des Reibwerts vollständig aufweisen oder nur an in die radiale Richtung gerichteten Flächen. An den in die radiale Richtung gerichteten Flächen kann eine die Reibkraft reduzierende Struktur vollständig oder aber auch nur abschnittsweise vorgesehen sein. Eventuell können die in die axiale Richtung gerichteten Oberflächenseiten des Temperaturkompensationsrings oder des Grundkörpers das Material und/oder einen Reibwert des Grundkörpers aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann auch die Anlagefläche, an der der Temperaturkompensationsring in seiner Einbaulage anliegt, ein Mittel aufweisen, welches die Reibung herabsetzten kann.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Temperaturkompensationsring an seiner Oberfläche zumindest abschnittsweise eine Beschichtung aufweisen, die mit der Anlagefläche einen geringeren Reibkoeffizienten aufweist als ein Material des Grundkörpers mit der Anlagefläche. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so auf einfache Art und Weise eine geringere Reibung in axialer Richtung erreicht werden. Die Beschichtung kann dabei vollständig an der gesamten Oberfläche des Grundkörpers aufgetragen sein oder nur abschnittsweise, beispielsweise nur an den in die radiale Richtung gerichteten Flächen aufgetragen sein. Eventuell kann die Beschichtung nur in Beschichtungsabschnitten. Benachbarte Beschichtungsabschnitte können beispielsweise in axialer Richtung durch nicht beschichtet Abschnitte beabstandet sein. Ergänzend oder alternativ kann die Beschichtung in Umfangsrichtung vollständig entlang des Temperaturkompensationsrings angeordnet sein. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um ein Material handeln, das sich von einem Material des Grundkörpers unterscheidet, zum Beispiel ein Kunststoff, PTFE, Keramik, Graphit und/oder dergleichen. Unter Umständen kann die Beschichtung auch durch eine besondere Oberflächenbehandlung des Grundkörpers, beispielsweise Erhitzen, Plasmabehandeln, Schleifen oder dergleichen erreicht werden. Die Beschichtung kann gegebenenfalls im Vergleich zu einer Ausdehnung des Grundkörpers in die radiale Richtung sehr dünn sein. Beispielsweise kann eine Dicke der Beschichtung maximal 10%, 5%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1% oder 0.005% einer radialen Ausdehnung des Grundkörpers aufweisen.
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Der Temperaturkompensationsring weist an seiner Oberfläche wenigstens eine Nut auf, die ausgebildet ist, um ein Schmiermittel aufzunehmen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch zwischen dem Temperaturkompensationsring und der Anlagefläche ein Schmierfilm aufgebaut werden, wodurch eventuell eine Reibung zwischen der Anlagefläche und dem Temperaturkompensationsring in axialer Richtung reduziert werden kann. Bei der Nut kann es sich zum Beispiel um eine in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung an einer, in die radiale Richtung gerichtete Seite des Temperaturkompensationsrings handeln. Die Nut kann sich beispielsweise um 360°, also vollständig, in Umfangsrichtung um den Temperaturkompensationsring erstrecken. Eine Tiefe und/oder eine Breite der Nut kann zum Beispiel im Vergleich zu einer radialen und/oder axialen Ausdehnung des Temperaturkompensationsrings klein sein. Beispielsweise kann die Tiefe und/oder die Breite der Nut maximal 25%, 15%, 12%, 10%, 8%, 6%, 5%, 3% oder 1% einer Ausdehnung des Temperaturkompensationsrings in die radiale und/oder die axiale Richtung entsprechen. Beispielsweise kann die Nut in ihrem Querschnitt rechteckig, quadratisch, halbkreisförmig, U-förmig oder dergleichen sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Nut frei von anderen Medien oder Gegenständen sein und lediglich mit Schmierstoff befüllt sein. Bei dem Schmierstoff kann es sich beispielsweise um ein flüssiges, pastöses, festes und/oder pulverförmiges Medium handeln, beispielsweise Öl, Wasser, Fett, Graphitpulver und/oder dergleichen.
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Ergänzend oder alternativ können die Nut und/oder die Beschichtung, die sich an dem Temperaturkompensationsring befindet bzw. der Beschichtungsabschnitt, zumindest in einem Bereich angeordnet sein, an dem sich in einem montierten Zustand ein Spalt zwischen einem Lagerring und einem Gehäuse, an dem der Lagerring angeordnet ist, befindet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so die Reibung, vor allem in einem dynamisch belasteten Bereich des Temperaturkompensationsrings, reduziert sein. Die Bereiche, in denen sich der Spalt ausbildet, sind Bereiche, in denen der Lagerring an das Gehäuse stößt. Je nach Form des Lagerrings, beispielsweise mit und/oder ohne Flansch und Form des Gehäuses können diese Bereiche an sich in diagonaler Richtung gegenüberliegenden Kanten des Temperaturkompensationsrings liegen.
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In axialer Richtung können die Nut und/oder die Beschichtung als reibungsreduzierende Strukturen beispielsweise innerhalb eines Abschnitts angeordnet sein, der sich weniger als 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, und/oder mehr als 2%, 3%, 5%, oder 10% einer Gesamtausdehnung des Temperaturkompensationsrings in axialer Richtung von einer Stirnkante des Temperaturkompensationsrings weg erstreckt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass die Reibung genau in einem Bereich, in dem der Temperaturkompensationsring dynamische belastet ist, eine reduzierte Reibung bei einer Bewegung in die axiale Richtung aufweist.
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Ergänzend oder alternativ kann der Temperaturkompensationsring wenigstens zwei Nuten und/oder zwei Beschichtungsabschnitte aufweisen, die in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Mehrzahl der Nuten oder Beschichtungsabschnitte können dabei an derselben, in die radiale Richtung gerichteten Fläche, angeordnet sein.
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Die wenigstens eine Nut ist dabei in einem Verstärkungskörper, der auch als Stützring bezeichnet werden kann, angeordnet. Der Verstärkungskörper kann ein härteres Material als der Grundkörper aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass ein Verformen der Nut zumindest reduziert oder sogar verhindert wird. Unter Umständen kann so das Schmiermittel besser in der Nut gehalten werden. Als Material kann der Verstärkungskörper beispielsweise einen Kunststoff, ein Polymer oder ein Metall aufweisen, das härter ist als das Material des Grundkörpers. Der Verstärkungskörper kann beispielsweise ein in Umfangsrichtung angeordneter Ring sein. Beispielsweise kann der Verstärkungskörper in einem Bereich angeordnet sein, in dem das Gehäuse an den Lagerring stößt. Eventuell kann der Grundkörper eine Ausnehmung in der Form des Verstärkungskörpers aufweisen. Beispielsweise kann der Verstärkungskörper und/oder die Ausnehmung einen rechteckigen oder eine quadratischen Querschnitt aufweisen.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch einen Temperaturkompensationsring, der zusätzlich zu dem Grundkörper aus einem elastischen Material wenigstens einen Verstärkungskörper aufweist, der aus einem metallischen Werkstoff oder einem Polymer hergestellt ist. Der Verstärkungskörper ist ausgebildet, um gegenüberliegende Seitenflächenflächen des Temperaturkompensationsrings zumindest teilweise zu bilden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass der Temperaturkompensationsring durch die Verstärkungsbereiche daran gehindert wird, in den Spalt zu extrudieren.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Verstärkungskörper eine Feder sein, beispielsweise eine Spiralfeder. Windungen der Feder können sich beispielsweise in Umfangsrichtung erstrecken. Die in Umfangsrichtung angeordneten Windungen können dabei beispielsweise um wenige Grad, zum Beispiel maximal 0.1°, 0.5°, 1°, 1.5°, 2° oder 5° von der Umfangsrichtung abweichen, um die Spiralform zu bilden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass der Verstärkungskörper als Feder ausgebildet ist, eine Herstellung des Temperaturkompensationsrings erleichtert werden. Beispielsweise kann der Temperaturkompensationsring als Feder in eine Form eingelegt werden, die dann mit dem elastischen Material des Grundkörpers umspritzt wird. Dabei kann die Feder so geformt werden, dass ein oder zwei Windungen in gegenüberliegenden Ecken des Temperaturkompensationsrings angeordnet sind und diese verstärken, um die Spaltextrusion zu verhindern.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch einen Temperaturkompensationsring, der einen Verstärkungskörper aufweist, der als Feder ausgebildet ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Feder auch aus einem Kunststoff hergestellt sein.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch einen Lagerring mit einem Temperaturkompensationsring nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Je nachdem welcher Temperaturkompensationsring an dem Lagerring angeordnet ist, kann dabei beispielsweise entweder die Beschichtung und/oder das Schmiermittel, das in den Nuten aufgenommen ist und/oder der Verstärkungskörper zumindest abschnittsweise mit dem Lagerring in Kontakt stehen.
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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. So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Temperaturkompensationsrings gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts der 1;
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Temperaturkompensationsrings gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2;
- 3a zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Temperaturkompensationsrings gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Temperaturkompensationsrings gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 5 zeigt einen Verstärkungskörper für den Temperaturkompensationsring des Ausführungsbeispiels der 4.
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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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Der Temperaturkompensationsring, gemäß Ausführungsbeispielen kann unter Umständen auch als ein Stellgummi in einem temperaturkompensierten Stützlager oder in einer temperaturkompensierten Stützlagerung bezeichnet werden. Konventionelle Temperaturkompensationsringe zur temperaturabhängigen, axialen Verschiebung von Lagerringen haben beispielsweise in Tests gezeigt, dass Temperaturkompensationsringe in einem Bereich, in dem sie an Passungsflächen angrenzen, unter Umständen aufgrund einer durch einen Schiebesitz verursachten Bewegung oder eines Schiebens einen verstärkten Verschleiß und so einem Materialabtrag unterliegen können. Dieser Materialabtrag kann unter ungünstigen Umständen eine Funktion des Temperaturkompensationsrings herabsetzen oder völlig aufheben. Wie stark die Funktion vermindert wird, kann beispielsweise abhängig von Betriebsbedingungen und/oder Belastungen und Lastwechseln sein.
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Um den Temperaturkompensationsring zu verbessern, kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine Haftreibung eines Materials des Temperaturkompensationsrings, beispielsweise eines Gummis des Temperaturkompensationsrings an einem dynamisch beaufschlagten Übergang zu einem Lagersitz herabgesetzt werden. Dies kann beispielsweise durch eine, die Gleitreibung herabsetzende Beschichtung des Temperaturkompensationsrings erfolgen. Bei anderen Ausführungsbeispielen können an einer Oberfläche des Temperaturkompensationsrings Nuten vorgesehen werden, die gezielt einen Schmierstoff in dem dynamisch beaufschlagten Bereich, der auch als Bewegungsbereich bezeichnet werden kann, bereithalten. Statt der Nuten können auch fettgefüllte Rillen in dem Bewegungsbereiche angeordnet sein.
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Beispielsweise zeigt die 1 einen solchen Temperaturkompensationsring 1, der ausgebildet ist, um einen temperaturbedingten Abstand zwischen zwei Bauteilen 2 und 3 auszugleichen. Der Temperaturkompensationsring 1 umfasst einen Grundkörper 4. Der Grundkörper 4 ist aus einem elastischen Material hergestellt. Eine Oberfläche 5 des Grundkörpers 4 ist zumindest abschnittsweise ausgebildet, um eine Reibung in axialer Richtung M zwischen dem Temperaturkompensationsring 1 und einer Anlagefläche 6, an der der Temperaturkompensationsring 1 anliegen kann, zu reduzieren.
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Bei dem Bauteil 2 handelt es sich um einen Außerring eines Kegelrollenlagers. Dazu weist der Außenlagerring 2 eine schräge Lauffläche 7 für eine Mehrzahl von Kegelrollen auf, an seiner radial nach innen gerichteten Seite. Auch andere Lagerarten, beispielsweise Schrägkugellager oder Kugellager können bei manchen Ausführungsbeispielen den Temperaturkompensationsring aufweisen und dadurch eventuell in ihrer Einstellung optimiert sein. An seiner radial nach außen gerichteten Seite weist der Lagerring 2 einen Flansch 8 auf. Der Flansch 8 weist einen größeren Durchmesser auf als ein in axialer Richtung benachbarter Abschnitt 9 des Lagerrings 2. Dadurch ergibt sich zwischen dem Flansch 8 und dem Abschnitt 9 eine Stirnfläche 10, die in die axiale Richtung M gerichtet ist. Der Temperaturkompensationsring 1 liegt in axialer Richtung an der Stirnfläche 10 und in radialer Richtung an dem Abschnitt 9 zumindest abschnittsweise an. Bei dem zweiten Bauteil 3 handelt es sich um einen nicht näher dargestellten Teil eines Gehäuses. Das Gehäuse umfasst einen Ausschnitt 11, der im Wesentlichen die Abmessungen des Temperaturkompensationsrings 1 aufweist und in dem der Temperaturkompensationsring 1 angeordnet ist.
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Wie in der vergrößerten Darstellung der 2 erkennbar, sind an einer nach radial außen gerichteten Fläche 12 des Temperaturkompensationsrings 1 bzw. dessen Grundkörper 4, drei Nuten 13, 14 und 15 vorgesehen. Die Nuten 13, 14 und 15 weisen einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Bei den Nuten 13, 14 und 15 handelt es sich jeweils um eine Vertiefung gegenüber der radial nach außen gerichteten Fläche 12 bzw. einer Oberfläche 5 des Temperaturkompensationsrings 1. Die Nut 13 weist in radialer Richtung als Tiefe, eine größere Ausdehnung auf als die Nut 14. Die Nut 14 weist in radialer Richtung eine größere Ausdehnung auf als die Nut 15. In axialer Richtung M weisen die drei Nuten 13, 14 und 15 dieselbe Ausdehnung auf. Die Nuten 13, 14 und 15 sind dabei in einem Bereich der radial nach außen gerichteten Fläche 12 des Grundkörpers 4 angeordnet, an dem das Bauteil 3 an das Bauteil 2 stößt und sich zwischen diesen ein Spalt 16 ergibt. Der Spalt 16 ergibt sich dabei an einer Stelle, an der das Bauteil 2 mit seinem Flansch 8 in axialer Richtung M an das Bauteil 3 stößt.
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Analog können Nuten ähnlich zu den Nuten 13, 14 und 15 auch an einer radial nach innen gerichteten Fläche 17 angeordnet sein, nahe eines Spalts 18, an dem das Bauteil 3 in axialer Richtung an das Bauteil 2 stößt. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Nuten einen größeren Abstand zueinander aufweisen oder es können eine, zwei, vier oder eine größere Anzahl von Nuten vorgesehen sein. Optional kann die wenigstens eine Nut eine andere Querschnittsform, beispielsweise dreieckig, quadratisch, rechteckig, viereckig, vieleckig, ellipsenförmig, unregelmäßig oder dergleichen aufweisen. Unter Umständen können alle Nuten dieselbe Tiefe und/oder Breite aufweisen.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines solchen Temperaturkompensationsrings 50. Dieser ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Temperaturkompensationsring 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden deshalb mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei dem Temperaturkompensationsring 50 der 3 sind die an der radial nach innen gerichteten Seite 17 angeordneten Nuten 19, 20 und 21 erkennbar. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist die nahe einer Stirnfläche 23 angeordnete Nut 13 die größte Ausdehnung in axialer Richtung und die größte Ausdehnung in radialer Richtung auf. In radialer und in axialer Richtung weist die mittlere Nut 14 eine kleinere Ausdehnung auf als die Nut 13. Die am weitesten von der Stirnkante 22 beabstandete Nut 15 weist eine kleinere Ausdehnung in die axiale und in die radiale Richtung auf als die Nuten 14 und 13. Die Nut 14 weist jedoch in die radiale und in die axiale Richtung eine größere Ausdehnung auf als die Nut 15. Dies gilt analog für die Nuten 19 bis 21 wobei hier die Nut 21, die am nächsten zur direkt benachbarten Stirnkante 23 angeordnet ist, den größten Querschnitt aufweist.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen wird versucht, die beschriebene Spaltextrusion auf andere Art und Weise zu reduzieren oder zu verhindern, indem in den belasteten Bereichen durch eine Armierung ein Abtrag verhindert oder reduziert wird. Bei der Armierung kann es sich beispielsweise um eine Verstärkung oder einen Verstärkungskörper mit einem anderen Material handeln. Dazu wird in den Temperaturkompensationsring zusätzlich zu dem Grundkörper aus dem elastischen Material ein hartes Bauteil, beispielsweise ein Ring oder eine Feder direkt an oder neben den dynamisch beanspruchten Bereich eingelagert. Bei dem Verstärkungskörper kann es sich zum Beispiel um Metallringe, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, handeln. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann als Verstärkungskörper auch wenigstens oder genau eine speziell gewickelte Feder, beispielsweise Spiralfeder, eingesetzt werden. Gegebenenfalls lässt sich der Verstärkungskörper auch aus einem Kunststoff herstellen.
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Die 3a zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Temperaturkompensationsrings 60 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieser ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Temperaturkompensationsring 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden deshalb mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Temperaturkompensationsrings 60 weist einen Grundkörper 64 auf. Der Grundkörper 64 weist im Querschnitt betrachtet, an zwei, in diagonaler Richtung gegenüberliegenden Ecken, zwei Ausnehmungen 63 und 65 auf. Die Ausnehmungen 63 und 65 weisen einen quadratischen Querschnitt auf. In jeder der Ausnehmungen 63 und 65 ist jeweils ein Verstärkungskörper 61 und 62, der auch als Stützring bezeichnet werden kann, angeordnet. Jeder der Verstärkungskörper 61 und 62 ist dabei so angeordnet, dass sie zwei aneinanderstoßende Seitenflächen 17 und 23 bzw. 22 und 12 nur abschnittsweise bilden. Jeder der Verstärkungskörper 61 und 62 weist an seiner nach radial innen gerichteten Seitenfläche die bereits beschriebenen Nuten 12, 14, 15, 19, 20 und 21 auf. Der Verstärkungskörper 61 oder 61 ist aus einem härten Material als der Grundkörper 64, beispielsweise Kunststoff, hergestellt.
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Die 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Temperaturkompensationsrings 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel, der ausgebildet ist, um einen temperaturbedingten Abstand zwischen zwei nichtdargestellten Bauteilen auszugleichen. Der Temperaturkompensationsring 30 könnte beispielsweise statt des Temperaturkompensationsrings 1 zwischen den Bauteilen 2 und 3 eingesetzt sein. Der Temperaturkompensationsring 30 weist einen Grundkörper 32 aus einem elastischen Material auf. Bei dem elastischen Material kann es sich um einen der bereits beschriebenen Werkstoffe handeln. Ferner umfasst der Temperaturkompensationsring 30 einen Verstärkungskörper 31, welcher aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl oder Federstahl hergestellt ist. Der Verstärkungskörper 31 ist ausgebildet, um gegenüberliegende Seitenflächen 33 und 34 des Temperaturkompensationsrings zumindest teilweise zu bilden. Bei der Seitenfläche 33 handelt es sich dabei um die radial nach innen gerichtete Fläche des Temperaturkompensationsrings 30. Bei der Seitenfläche 34 handelt es sich um die radial nach außen gerichtete Seite des Temperaturkompensationsrings 30.
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Bei dem Verstärkungskörper 31 des Ausführungsbeispiels der 4 handelt es sich um eine Spiralfeder mit einer Mehrzahl von Windungen. Die Spiralfeder 31 ist ohne den Grundkörper 30 in der 5 dargestellt. Eine erste Windung 35 sowie eine zweite in axialer Richtung direkt benachbarte Windung 36 sind an der radial nach außen gerichteten Seitenfläche 34 so angeordnet, dass sie zumindest teilweise die radial nach außen gerichtete Seitenfläche 34 bilden. In axialer Richtung stellt die erste Windung 35 zumindest abschnittsweise eine in die axiale Richtung M gerichtete Stirnseite 37 dar. Eine dritte Windung 38 des Verstärkungskörpers 31 ist in axialer Richtung von der zweiten Windung 36 beabstandet angeordnet und weist einen kleineren Durchmesser als die ersten beiden Windungen 35 und 36 auf. Dadurch ist die dritte Windung 38 im Wesentlichen in einem mittleren Bereich ohne Kontakt zu einer Oberfläche 39 des Temperaturkompensationsrings 30 angeordnet. Eine vierte Windung 40 und eine fünfte Windung 41 sind so angeordnet, dass sie zumindest abschnittsweise die Seitenfläche 33 bilden. Der Bereich zwischen den Windungen 35, 36, 41 und 43, die die Armierung oder Verstärkung darstellen, kann dabei über eine möglichst lose Wicklung von Federdraht, nämlich der Windung 38, verbunden sein. Dadurch kann unter Umständen ermöglicht werden, dass die mittlere Windung bzw. der Verstärkungskörper auf die Stellfunktion oder Temperaturausgleichsfähigkeit des Temperaturkompensationsrings 30 nur einen möglichst geringen und praktisch keinen Einfluss ausübt.
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Die Windungen des Federdrahts weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Lediglich die erste Windung 35 und die letzte Windung 41, die zumindest teilweise an den Stirnseiten 37 und 42 angeordnet sind, weisen in axialer Richtung M ebene Flächen 43 auf. Die Querschnitte der an dem Rand angeordneten Windungen weisen daher eine Form auf, die einem Kreis gleicht, von dem ein Kreissegmentabschnitt entfernt wurde. Optional können bei anderen Ausführungsbeispielen die Stirnseiten aller Windungen oder nur die Stirnseiten, die zumindest teilweise Oberflächen darstellen, abgeschliffen sein oder es kann ein Draht mit einem rechteckigen, viereckigen und/oder quadratischen Querschnitt eingesetzt werden, um einen axialen Anlagebereich abzudichten und/oder zu optimieren.
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Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch eine andere Anzahl von Windungen vorgesehen sein. Jedoch kann der Verstärkungskörper 31 oder die Feder in dem dynamisch belasteten Bereich mindestens eine Windung aufweisen, die an der Stirnseite 37 oder 42 des Temperaturkompensationsrings 30, der auch als Gummi bezeichnet werden kann, einen festen Abschluss gewährleisten kann. Die außenliegenden Windungen 35 und 41 können beispielsweise zumindest abschnittsweise oder vollständig mit der nächsten benachbarten Windung, also mit der Windung 36 bzw. 40 in Anlage stehen, um eine noch sicherere Abdichtung zu gewährleisten. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so eine zu starke Verformung der außenliegenden Windungen 35 und 41 zumindest reduziert werden.
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Die beiden abzudichtenden Spalte können an unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sein und/oder sich diagonal gegenüberliegend an dem Querschnitt des Temperaturkompensationsrings angeordnet sein. Der Querschnitt kann auch als Gummiquerschnitt bezeichnet werden. Die beiden Seiten des Verstärkungskörpers, der auch als Feder bezeichnet werden kann, können einen identischen, jedoch gespiegelten Aufbau aufweisen, sodass eine Seite einen größeren Durchmesser aufweist, als der andere.
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Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können Ringe, die in axialer Richtung durch flexible und/oder dünne Stege verbunden sind, statt der Feder eingesetzt werden. Eventuell können diese Ringe auch aus einem Kunststoff hergestellt sein. Die Feder kann beispielsweise aus einem Metall, einem Federstahl oder dergleichen hergestellt sein. Dadurch, dass es sich bei dem Verstärkungskörper 31 oder auch anderen Verstärkungskörpern um ein einstückiges Bauteil handelt, können bei manchen Ausführungsbeispielen eine Handhabung und/oder eine Positionierung bei der Herstellung vereinfacht sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen muss nur ein Bauteil in einem Spritzwerkzeug oder einem Vulkanisationswerkzeug eingelegt werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen lässt sich die Stahlfeder bzw. der Verstärkungskörper ähnlich wie Verstärkungsbleche von Kassettendichtungen in ein Formwerkzeug einlegen. Weiterhin kann der Verstärkungskörper bzw. die Feder die Möglichkeit der automatisierten und/oder günstigen Fertigung bieten. Bei manchen Ausführungsbeispielen weist die Feder ein Übermaß auf und stellt so sicher, dass sie im Werkzeug die nötige Position, beispielsweise durch eine leichte Vorspannung, sicher einnehmen kann. Der Verstärkungskörper kann zum Beispiel zur Herstellung mit einem Haftvermittler behandelt werden, um so eine sichere Verbindung mit dem Material des Grundkörpers herzustellen. Außerdem kann unter Umständen ein Zwischenbereich zwischen eine zu armierenden Dynamikbereichen beispielsweise mit einer Windung 38 so schwach ausgeführt werden, dass die Feder praktisch keinen Einfluss auf die Stellfunktion bzw. die Temperaturausgleichsfunktion des Temperaturkompensationsrings 30 nehmen kann.
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Unter Umständen können aber auch einzelne Ringe, die in axialer Richtung nicht miteinander verbunden sind, außer durch das Material des Grundkörpers 32, eingesetzt werden, wobei die beiden Dichtkörper oder Verstärkungskörper einzeln zu positionieren wären. Beispielsweise kann wenn eine Temperatur in einem Betriebsbereich von unter 120° C, unter 110°C, unter 100°C, unter 90°C oder unter 80° liegt, der Temperaturkompensationsring auch in einen Zweikomponentenspritzguss aus harten und weichen Komponenten, beispielsweise PA6 (Abk. von Polycaprolactam) und TPE-U (Abk. von (Thermoplastisches Polyuretan-Elastomer PUR) hergestellt sein.
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Bei vielen Anwendungen können Stellgummis oder Temperaturkompensationsringe, die zwischen einem axialen Anschlag von verschiedenen Stützlagern, beispielsweise die TABs eingesetzt sind durch ihre höhere Eigendehnung bei Temperaturänderungen einen Ausgleich von sich erhöhender Lagerluft ermöglichen. Diese erhöhte Lagerluft kann beispielsweise bei einem sich erwärmenden Getriebegehäuse aus Aluminium oder anderen Leichtmetallen gegenüber einer Getriebewelle aus einem Stahl auftreten. Hiermit lässt sich unter Umständen die Lagerluft der eingesetzten Stützlager weitaus geringer ausführen, was eventuell einen sichereren Betrieb ermöglichen kann. In Versuchen hat sich gezeigt, dass die Temperaturkompensationsringe in einem Übergang zu den Passungen durch Materialabtrag ihre Funktion verlieren können. Bei dem Temperaturkompensationsring gemäß Ausführungsbeispielen kann dieser Verschleiß zumindest reduziert werden. Bei dem Lager kann es sich jedoch nicht nur wie für die 1 beschrieben um ein Kegelrollenlager, sondem auch um alle anderen möglichen Lager, Kugellager, Schrägkugellager, Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager oder dergleichen handeln.
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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. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können gegebenenfalls auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Temperaturkompensationsring
- 2
- Bauteil
- 3
- Bauteil
- 4
- Grundkörper
- 5
- Oberfläche
- 6
- Anlagefläche
- 7
- Lauffläche
- 8
- Flansch
- 9
- Abschnitt
- 10
- Stirnfläche
- 11
- Ausschnitt
- 12
- radial nach außen gerichtete Fläche
- 13
- Nut
- 14
- Nut
- 15
- Nut
- 16
- Spalt
- 17
- radial nach innen gerichtete Fläche
- 18
- Spalt
- 19
- Nut
- 20
- Nut
- 21
- Nut
- 22
- Stirnkante
- 23
- Stirnkante
- 30
- Temperaturkompensationsring
- 32
- Grundkörper
- 31
- Verstärkungskörper
- 33
- Seitenfläche
- 34
- Seitenfläche
- 35
- erste Windung
- 36
- zweite Windung
- 37
- Stirnseite
- 38
- dritte Windung
- 39
- Oberfläche
- 40
- vierte Windung
- 41
- fünfte Windung
- 42
- Stirnseite
- 43
- Stirnseite
- 50
- Temperaturkompensationsring
- 60
- Temperaturkompensationsring
- 61
- Verstärkungskörper
- 62
- Verstärkungskörper
- 63
- Ausnehmung
- 64
- Grundkörper
- 65
- Ausnehmung
- M
- axiale Richtung
