DE19811495B4

DE19811495B4 - Lagerbefestigung

Info

Publication number: DE19811495B4
Application number: DE19811495A
Authority: DE
Inventors: Lothar Walter; Peter Scharnberger; Holger Kristandt; Andreas Geyer; Henryk Velde; Uwe Mayer; Hermann Glöckner; Ludwig Edelmann
Original assignee: SKF Linearsysteme GmbH
Current assignee: Ewellix GmbH
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: DE19811495A1

Abstract

Anordnung zur Befestigung eines Lagers (2) in einer Bohrung (3) eines Gehäuses (1) aus einem Werkstoff mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als einem Werkstoff des Lagers (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ring (21, 21') aus einem Werkstoff mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Lagers (2) derart in das Lager (2) eingesetzt ist, dass ein Teil des Lagers (2) den Ring (21, 21') radial vollständig umschließt, und der Ring (21, 21') und der Teil des Lagers (2) derart ausgebildet sind, dass der Ring (21, 21') bei Wärmeausdehnung den Teil des Lagers (2) über dessen eigene Wärmeausdehnung hinaus zu weiten vermag.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Lagers in einer Bohrung eines Gehäuses aus einem Werkstoff mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als einem Werkstoff des Lagers.
Neben Gleit- und Wälzlagern aus Kunststoff sind auch Linearwälzlager bekannt, die einen Käfig aus Kunststoff aufweisen, in dem die Wälzkörper gehalten und geführt sind. Bei einer besonderen Art solcher Linearwälzlager ist der aus Kunststoff gefertigte Käfig mit Längsschlitzen versehen ist, die zur Aufnahme von Laufbahnplatten oder dgl. für die belasteten Kugeln dienen. Solche Linearwälzlager werden häufig in Gehäusen aus Leichtmetall eingebaut.
Bei der Anordnung von Lager aus Kunststoff oder dgl. in der Bohrung eines Gehäuses aus z. B. einem metallischen Werkstoff, wie z. B. Leichtmetall, ist beim Auftreten großer Temperaturschwankungen ein einwandfreier Sitz des Lagers nicht gewährleistet. Grund dafür ist die unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Werkstoffe. Das Metallteil dehnt sich mehr aus als das Kunststoffteil, so daß letzteres nicht mehr zuverlässig und unverschiebbar in der Gehäusebohrung sitzt.
Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, eine zusätzliche axiale Sicherung durch z. B. Sprengringe, Stifte, Schmiernippel oder dgl. vorzusehen. Dies bedeutet jedoch einen nicht unerheblichen Mehraufwand bei der Montage und ist somit teuer.
Bei Linearlagern ist es auch bekannt, auf die Stirnseite der Außenringe Kappen aus Blech aufzupressen ( DE 39 10 469 A1 ). Solche Kappen sind aufwendig in der Herstellung, denn sie benötigen zusätzliche Ziehwerkzeuge und sind weich, d. h. verformen sich beim Einbau und im Betrieb leicht, wodurch sich die Haltekraft verringert.
Weiterhin ist es auch bekannt, daß zwischen Lager und Bohrung des Gehäuses eine Zwischenschicht aus einem Werkstoff mit solchem Wärmeausdehnungskoeffizienten und von solcher ausgewählten Dicke eingebracht ist, daß ein gegenseitiger Ausgleich der durch Temperaturänderung bewirkten ungleichmäßigen Dehnungen erfolgt ( DE 11 16 481 A ). Solche Zwischenschichten sind teuer in der Herstellung und müssen den zu erwartenden Temperaturschwankungen entsprechend dick ausgeführt werden.
Schließlich ist eine Anordnung zum Ausgleich der verschiedenen Wärmeausdehnung von Leichtmetallgehäusen und den darin eingebauten Wälzlagern bekannt, bei der das Leichtmetallgehäuse mit einem über den Lagersitz aufgezogenen bzw. aufgeschrumpften Stahlring bewehrt ist, so daß das Leichtmetallgehäuse sich nicht mehr ausdehnen kann als der auf dem Gehäuse befindliche Stahlring und dadurch die ursprünglich vorgesehene Passung bei allen Betriebszuständen erhalten bleibt ( DE 17 25 127 U ). Diese Lösung erfordert besondere Maßnahmen bei der Herstellung und Bearbeitung des Gehäuses, die unter Umständen gar die Tragfähigkeit negativ beeinflussen können.
Aus der JP 06 280 865 A ist ein Kegelrollenlageraußenring aus Stahl bekannt, der ausgehend von einem Bereich am Außenmantel hin zu einem Bereich an der innendurchmesserkleineren Stirnseite getrennt ist, wobei in dem Trennbereich ein Kunststoff angeordnet ist, der einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als ein die Lagereinbauumgebung bildendes Gehäuse aus einer Leichtmetalllegierung aufweist, so dass bei Wärmeausdehnung eine Lichte zwischen dem Außenring und dem Gehäuse absorbiert wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Befestigung von Lagern in der Bohrung von Gehäusen aus einem anderen Werkstoff so einfach zu gestalten und zu verbessern, daß sich auch ohne großen Aufwand beim Auftreten großer Temperaturschwankungen ein einwandfreier Sitz ergibt.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass wenigstens ein Ring aus einem Werkstoff mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Lagers derart in das Lager eingesetzt ist, dass ein Teil des Lagers den Ring radial vollständig umschließt, und der Ring und der Teil des Lagers derart ausgebildet sind, dass der Ring bei Wärmeausdehnung den Teil des Lagers über dessen eigene Wärmeausdehnung hinaus zu weiten vermag.
Nach einem Merkmal der Erfindung werden die Ringe oder dgl. vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie das Gehäuse gefertigt. Ist das Gehäuse aus Aluminium, können auch die Ringe aus Aluminium gefertigt sein.
Nachdem die meisten Lager mit in Ausnehmungen im Bereich der Stirnflächen eingesetzten Dichtungen versehen sind, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung anstelle der Dichtung ein Ring aus dem Werkstoff des Gehäuses in die Ausnehmungen eingesetzt werden.
Kann auf eine Dichtung nicht verzichtet werden, so kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Ring in die Dichtung integriert werden. Dies kann durch Anspritzen oder Anvulkanisieren von Dichtlippen aus einem elastomeren Werkstoff an den Ring geschehen.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann das Lager mit einem oder mehreren Ringen und/oder mit einem Ring und einer Dichtung und/oder mit einem oder zwei Ringen mit integrierter Dichtung versehen werden.
Durch das Einsetzen eines Ringes aus einem Werkstoff mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Lagers ist sichergestellt, daß durch diesen Ring gleichmäßige Haltekräfte über den ganzen Temperaturbereich erhalten bleiben. Die Berührung des eingesetzten Ringes mit der Bohrung kann direkt erfolgen, wenn der Ring auf der Mantelfläche des Lagers angeordnet wird, oder indirekt, wenn der Ring in eine Ausnehmung im Bereich der Stirnflächen eingesetzt wird. Im letzteren Fall weitet der Ring das darüber liegende Material des Lagers auf und drückt es gegen die Gehäusebohrung. Diese Ringe können in einfacher und billiger Weise aus Rohr gedreht und direkt beim Lagerhersteller eingesetzt werden. Der Kunde, der diese Lager einbaut, hat keinerlei Mehraufwand. Er braucht die Gehäuse selbst nicht zu verändern, muß also keine Verringerung der Tragfähigkeit in Kaufnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben werden.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt und
2 einen Längsschnitt (nach A-A von 1) durch eine Befestigung eines Linearlagers in einem Gehäuse sowie
3 einen vergrößerten Teillängsschnitt (nach 2) mit einem Ring, der in die Dichtung integriert ist.
Mit 1 ist in 1 und 2 ein Gehäuse, z. B. aus Aluminium und mit 2 ein in der zylindrischen Bohrung 3 des Gehäuses 1 festgesetztes Linearlager bezeichnet.
Das Linearlager 2, das die zylindrische Welle 4 umgibt, hat einen (mehrteiligen) hülsenförmigen Käfig 5 aus Kunststoff oder dgl., welcher radial durchgehend, gleichmäßig am Umfang verteilte Längsschlitze 6 aufweist. In jedem Längsschlitz 6 sind in Reihe hintereinander angeordnete, lastübertragende Kugeln 7 eingebaut. An den Enden jedes Längsschlitzes 6 schließen sich in an sich bekannter Weise (– siehe 2 –) halbkreisförmige Umlenkbahnen 8 und längsverlaufende Ruckführbahnen 9 mit in diesen angeordneten unbelasteten Kugeln 10 an, so daß eine in sich geschlossene Kugelreihe 7, 10 im Käfig 5 geführt ist.
In jedem Längsschlitz 6 des Käfigs 5 ist eine Laufbahnplatte 11 aus Blech oder dgl. radial von außen eingesetzt, welche den betreffenden Längsschlitz 6 radial nach außen abdeckt. Die Laufbahnplatte 11 besitzt eine radial nach innen weisende rillenförmige Laufbahn 12. Außerdem weist jede Laufbahnplatte 11 eine radial nach außen weisende, sich in der Bohrung 3 des Gehäuses 1 abstützende Mantelfläche 13 auf.
In den Endabschnitten 14 und 15 des Käfigs 5 sind stirnseitige Ausnehmungen 16 und 17 vorgesehen. In der Ausnehmung 16 ist eine Dichtung 18 aus einem Elastomerwerkstoff eingesetzt, wobei die Dichtlippen 19 und 20 auf der Mantelfläche der Welle 4 abdichtend anliegen. In der Ausnehmung 17 ist ein Ring 21 eingesetzt, der aus dem gleichen Werkstoff besteht wie das Gehäuse 1. Dieser Ring 21 gewährleistet, daß er sich bei einer Erwärmung der Anordnung im gleichen Maße wie das Gehäuse 1 ausdehnt und den dazwischen liegenden Bereich 22 des Käfigs 5 gegen die Bohrung 3 des Gehäuses 1 drückt. Damit ist in allen Betriebszuständen eine Fixierung des Linearlagers 2 gewährleistet.
Beim Ausführungsbeispiel nach 3 ist der Ring 21' in der Dichtung 18' integriert. Er liegt mit seiner Mantelfläche 23 an der Bordfläche 24 des Käfigs 5 an und wirkt wie vorstehend beschrieben.

Claims

Anordnung zur Befestigung eines Lagers (2) in einer Bohrung (3) eines Gehäuses (1) aus einem Werkstoff mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als einem Werkstoff des Lagers (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ring (21, 21') aus einem Werkstoff mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Lagers (2) derart in das Lager (2) eingesetzt ist, dass ein Teil des Lagers (2) den Ring (21, 21') radial vollständig umschließt, und der Ring (21, 21') und der Teil des Lagers (2) derart ausgebildet sind, dass der Ring (21, 21') bei Wärmeausdehnung den Teil des Lagers (2) über dessen eigene Wärmeausdehnung hinaus zu weiten vermag.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21, 21') aus dem gleichen Werkstoff wie das Gehäuse (1) gefertigt ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fertigung des Lagers (2) aus Kunststoff und des Gehäuses (1) aus Aluminium der Ring (21, 21') aus Aluminium gefertigt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21, 21') in eine Ausnehmung (16, 17) in einer der Stirnflächen des Lagers (2) eingesetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (21, 21') in eine in die Ausnehmung (16, 17) eingesetzte Dichtung (18, 18') integriert ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18') aus elastomerem Werkstoff an den Ring (21') angespritzt oder anvulkanisiert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ausnehmung (17) in einer der Stirnflächen des Lagers (2) der Ring (21) und in einer Ausnehmung (16) in der anderen der Stirnflächen eine Dichtung (18) eingesetzt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) ein Linearlager ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) im Wesentlichen aus einem Kunststoff ausgebildet ist.