DE102015222542A1 - Gehäuse mit einem Wälzlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (1) mit einem Wälzlager (2), umfassend einen drehfest im Gehäuse (1) angeordneten Außenring (3), einen Innenring (4) sowie mindestens eine zwischen dem Außenring (3) und dem Innenring (4) angeordnete Wälzkörperreihe (5), wobei der Außenring (3) zweischichtig ausgebildet ist und einen inneren Außenring (6) sowie einen äußeren Außenring (7) beinhaltet, und wobei der Innenring (4) sowie der innere Außenring (6) aus einem ersten Werkstoff mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten, der äußere Außenring (7) aus einem zweiten Werkstoff mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie das Gehäuse (1) aus einem dritten Werkstoff mit einem dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet sind, wobei der zweite Werkstoff zur Temperaturkompensation zwischen dem ersten und dem dritten Werkstoff einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der erste Werkstoff und einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der dritte Werkstoff aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Gehäuse mit einem Wälzlager, umfassend einen drehfest im Gehäuse angeordneten Außenring, einen Innenring sowie mindestens eine zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnete Wälzkörperreihe.
• Wälzlager unterliegen im Allgemeinen hohen Anforderungen bezüglich des Verschleißwiderstandes sowie insbesondere den Reibungsverlusten. Durch die Vorspannung eines Wälzlagers wird die Laufruhe verbessert und gleichzeitig Vibrationen sowie die Geräuschkulisse reduziert. Jedoch hat eine Erhöhung der Vorspannung eine gleichzeitige Vergrößerung der Reibung zur Folge. Des Weiteren unterliegt ein Wälzlager auch gewissen Temperaturwechseln während des Betriebes. Temperaturänderungen haben aufgrund des Ausdehnens bei Erwärmung bzw. des Schrumpfens bei Abkühlung Auswirkungen auf die Vorspannkraft des Wälzlagers, da sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten, aufgrund der Nutzung unterschiedlicher Werkstoffe, innerhalb des Bauteils zum Teil unterscheiden können.
• Aus der EP 0 956 456 B1 geht ein Wälzlager umfassend einen Einsatz zur Temperaturkompensation hervor. Das Wälzlager umfasst einen erster Blechring, einen zweiten Blechring und eine dazwischen angeordnete Reihe von Wälzkörpern. Der Einsatz zur Temperaturkompensation ist in Anschlagkontakt mit einem der Blechringe. Ferner ist der Einsatz zur Temperaturkompensation, der sich am Rand eines der Ringe befindet, fest mit einer Blecharmierung verbunden, die einen Boden aufweist, der radial in die Richtung der Rotationsachse des anderen Blechringes umgebogen ist und gegen den sich der Einsatz axial stützt.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gehäuse mit einem Wälzlager zu schaffen, das bei einer Änderung der Betriebstemperatur eine verbesserte Temperaturkompensation zwischen dem Gehäuse und dem Wälzlager aufweist und eine Vorspannkraft des Wälzlagers annähernd konstant hält.
• Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst einen drehfest im Gehäuse angeordneten Außenring, einen Innenring sowie mindestens eine zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnete Wälzkörperreihe, wobei der Außenring zweischichtig ausgebildet ist und einen inneren Außenring sowie einen äußeren Außenring beinhaltet. Der Innenring sowie der innere Außenring sind aus einem ersten Werkstoff mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Der äußere Außenring ist aus einem zweiten Werkstoff mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet und das Gehäuse ist aus einem dritten Werkstoff mit einem dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Der zweite Werkstoff weist zur Temperaturkompensation zwischen dem ersten und dem dritten Werkstoff einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der erste Werkstoff und einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der dritte Werkstoff auf. Mit anderen Worten ist der zweite Werkstoff, und somit der äußere Außenring dazu vorgesehen, die Temperaturkompensation zwischen dem Gehäuse und dem Wälzlager zu realisieren. Aufgrund der Temperaturkompensation des äußeren Außenrings ist die Vorspannkraft des Wälzlagers auch bei hohen Temperaturdifferenzen annähernd konstant. Insbesondere wird der Außenring durch eine Pressverbindung zwischen dem äußeren Außenring und dem inneren Außenring gebildet. Mithin ist der äußere Außenring kraftschlüssig mit dem inneren Außenring verbunden. Zur Herstellung des Außenrings wird vorzugsweise der äußere Außenring erwärmt und der innere Außenring abgekühlt, um dann miteinander verpresst zu werden.
• Vorzugsweise ist der erste Werkstoff als Wälzlagerstahl und der dritte Werkstoff als Leichtmetalllegierung ausgebildet. Beispielsweise ist der Wälzlagerstahl 100Cr6, 32CrMoV13 oder 100CrMnSi6-4. Vorzugsweise ist die Leichtmetalllegierung eine Aluminium- und Magnesiumlegierung. Des Weiteren bevorzugt ist der zweite Werkstoff als Messinglegierung oder Manganlegierung ausgebildet.
• Vorzugsweise weist der erste Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 9·10^–6 K^–1 bis höchstens 14·10^–6 K^–1, der zweite Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 16·10^–6 K^–1 bis höchstens 21·10^–6 K^–1 und der dritte Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 22·10^–6 K^–1 auf. Bevorzugt weist der erste Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 10·10^–6 K^–1 bis höchstens 13·10^–6 K^–1 und der zweite Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 17·10^–6 K^–1 bis höchstens 20·10^–6 K^–1 auf. Besonders bevorzugt weist der erste Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 11·10^–6 K^–1 bis höchstens 12·10^–6 K^–1 und der zweite Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 18·10^–6 K^–1 bis höchstens 19·10^–6 K^–1 auf.
• Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Es zeigen
• 1 eine schematische Seitendarstellung eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit einem darin angeordneten Wälzlager, und
• 2 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses mit Wälzlager gemäß 1.
• Gemäß der 1 und 2 ist in einem erfindungsgemäßen – hier nur teilweise dargestellten – Gehäuse 1 ein Wälzlager 2 angeordnet. Das Wälzlager 2 umfasst einen drehfest im Gehäuse 1 angeordneten Außenring 3, einen Innenring 4 und eine zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 4 angeordnete Wälzkörperreihe 5. Der Außenring 3 ist zweischichtig ausgebildet und beinhaltet einen inneren Außenring 6 und einen äußeren Außenring 7. Der Innenring 4 sowie der innere Außenring 6 sind aus einem Wälzlagerstahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12·10^–6 K^–1 ausgebildet. Demgegenüber ist der äußere Außenring 7 aus einer Manganlegierung mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 17·10^–6 K^–1 ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist aus einer Aluminiumlegierung mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 23·10^–6 K^–1 ausgebildet. Mittels äußeren Außenring 7 erfolgt eine Temperaturkompensation zwischen dem Gehäuse 1 und dem Wälzlager 2. Denn der Wärmeausdehnungskoeffizient des äußeren Außenrings 7 ist kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäuses 1, jedoch größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des inneren Außenrings 6.
• Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. Es ist beispielsweise auch möglich, andere Werkstoffe als die zuvor genannten Werkstoffe zu verwenden.
• Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Wälzlager

3

Außenring

4

Innenring

5

Wälzkörperreihe

6

innerer Außenring

7

äußerer Außenring

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• EP 0956456 B1 [0003]

Claims (4)

1. Gehäuse (1) mit einem Wälzlager (2), umfassend einen drehfest im Gehäuse (1) angeordneten Außenring (3), einen Innenring (4) sowie mindestens eine zwischen dem Außenring (3) und dem Innenring (4) angeordnete Wälzkörperreihe (5), wobei der Außenring (3) zweischichtig ausgebildet ist und einen inneren Außenring (6) sowie einen äußeren Außenring (7) beinhaltet, und wobei der Innenring (4) sowie der innere Außenring (6) aus einem ersten Werkstoff mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten, der äußere Außenring (7) aus einem zweiten Werkstoff mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie das Gehäuse (1) aus einem dritten Werkstoff mit einem dritten Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet sind, wobei der zweite Werkstoff zur Temperaturkompensation zwischen dem ersten und dem dritten Werkstoff einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der erste Werkstoff und einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der dritte Werkstoff aufweist.
2. Gehäuse (1) mit einem Wälzlager (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff ein Wälzlagerstahl und der dritte Werkstoff eine Leichtmetalllegierung ist.
3. Gehäuse (1) mit einem Wälzlager (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff eine Messinglegierung oder eine Manganlegierung ist.
4. Gehäuse (1) mit einem Wälzlager (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 9·10^–6 K^–1 bis höchstens 14·10^–6 K^–1, der zweite Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 16·10^–6^–1 K bis höchstens 21·10^–6 K^–1 und der dritte Werkstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 22·10^–6 K^–1 aufweist.

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