DE3810448C2

DE3810448C2 -

Info

Publication number: DE3810448C2
Application number: DE3810448A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7990 Friedrichshafen De Buri
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1987-04-11
Filing date: 1988-03-26
Publication date: 1992-02-20
Also published as: DE3810448A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichseinrichtung für ein Wälzlager zwischen einer Welle, insbesondere aus Stahl, und einem Gehäuse, insbesondere aus Aluminium, die bei Temperatur veränderungen Maßveränderungen unterworfen sind nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Einrichtung, bei der der Stützring als Faltenbalg mit einer Flüssigkeit gefüllt und sich im wesentlichen axial ausdehnen kann, ist aus der DE-OS 32 39 305 bekannt. Dabei ist der Stützring so bemessen und mit einer solchen Flüssigkeit gefüllt, daß z. B. bei Temperaturveränderungen unterschiedliche axiale Ausdehnungen von einem Leichtmetallgehäuse und einer Stahlwelle ausgeglichen werden, so daß die beim Einbau definierten Verhältnisse, wie Lagerspiel oder auch Lagervorspannungen, über die gesamte mögliche Temperaturspanne bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen oder Betriebsbedingungen nahezu konstant bleiben.

Dies ist nicht ganz einfach zu lösen, weil ja die z. B. wesentlich größere Ausdehnung des Gehäuses und entsprechend geringere axiale Ausdehnung der Welle insbesondere bei einer relativ langen Welle und entsprechend hohen Betriebstemperaturen zu erheblichen Maßdifferenzen führen können, die auf einer relativ kurzen axialen Erstreckung des Stützringes ausgeglichen werden müssen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die aus der DE-OS 32 39 305 bekannte Ausgleichseinrichtung derart weiter zubilden, daß, unter Beibehaltung deren vorteilhafter Ausgleichswirkungen, bei kompaktem und einfachem Aufbau zusätzlich noch eine Einstellmöglichkeit gegeben ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs erfüllt.

Die Einstell- und Nachstellbarkeit der Ausgleichseinrichtung ermöglicht den Ausgleich aller auftretenden maßlichen Abweichungen, so z. B. toleranzbedingte Abweichungen, die sonst während der Montage durch Einstellscheiben ausgeglichen werden müssen sowie materialabhängige Maß eränderungen, die z. B. bei einem größeren Druckgußgehäuse aus Aluminium nach der Bear beitung, beispielsweise nach der Montage, noch auftreten können und schließlich Maßveränderungen, die infolge von unterschiedlichen Temperaturen und Materialien der Maschinenelemente auftreten, z. B. bei einem Gehäuse aus Aluminium und bei einer Welle aus Stahl. Die unterschiedlichen Temperaturen können dabei sowohl aus den umweltbedingten (z. B. in den Tropen) wie auch aus den betriebsabhängigen Temperaturschwankungen herrühren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen im folgenden erläutert: Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Getriebegehäuse im Bereich eines Kegelrollenlagers für eine Welle mit einem Druckkörper als Ausgleichs einrichtung;

Fig. 2 ein Diagramm für die Maßänderung von Stahl und Aluminium in Abhängigkeit von der Temperatur.

In einem Getriebegehäuse 3 aus Aluminium ist über Kegelrollenlager 1 eine Welle 2, z. B. eine Vorgelegewelle, radial und auch axial gelagert. Der äußere Wälzlagerring 11 wird über einen Zwischenring 12 und einen Druckkörper 8 in der für das Lagerspiel notwendigen Stellung gehalten.

Der Druckkörper 8 stützt sich am Getriebegehäuse 3 ab. Der Druckkörper 8 besteht aus einem topfförmigen ersten Gehäuseteil 88, welches mit seinem Boden 880 über den Zwischenring 12, der auch in dem Boden 880 integriert sein kann, am Wälzlagerring 11 des Wälzlagers 1 anliegt und gleichzeitig mit seinem Mantel 881 den Außendurchmesser des Druckkörpers 8 bildet. Ein zweites, als Scheibe mit einer Zarge 890 ausgebildetes Gehäuseteil 89 ist am oberen Rand des Mantels 881 mit dem ersten Gehäuseteil 88 fest, z. B. durch Schweißen, so verbunden, daß zwischen den beiden Gehäuse teilen 88, 89 ein Ringraum 82 gebildet wird. Die Zarge 890 ist in der Höhe so bemessen, daß zwischen dieser und dem inneren Boden 882 des ersten Gehäuseteiles 88 ein Ringspalt 83 verbleibt. Die Zarge bildet weiterhin mit ihrem Innendurchmesser die zylindrische Lauffläche 891 für einen in axialer Richtung verschiebbaren Kolben 81. Dieser hat am Außenumfang eine Dichtung 812 und bildet mit der nach innen gerichteten Kolbenfläche 811 den Kolbenraum 84. Im Kolben 81 ist mit einem relativ großen Durchmesser eine Einstelleinrichtung - mit einem Außengewinde 860 versehener Einstellkolben 86 - angeordnet, der zum Kolben hin mit einem Dichtring 861 versehen und innerhalb der axialen Erstreckung des Kolbens 81 einschließlich des Kolbenraumes 84 verstellbar ist. Auf der Vorgelegewelle 2 ist noch ein Zahnrad 9 fest angeordnet, was z. B. mit der Verzahnung der Antriebswelle 21 kämmt.

Die Ausgleichseinrichtung mit einem Druckkörper 8 als Stützring für das Kegelrollenlager 1 wirkt wie folgt:
Ist bei der Montage die Distanz D für den Stützring - Druckkörper 8 - ausgemessen, wird dieser mit einem Druck- bzw. Expansionsmedium über die Öffnung 85 gefüllt.

Der Einstellkolben 86 wird nun so weit in den Kolben 81 hineingedreht, bis das eingefüllte Druck- bzw. Expansionsmedium unter Berücksichtigung der evtl. gewollten Vorspannung den Druckkörper 8 auf die ausgemessene Distanz D bringt - Abstand vom Boden 880 bis zur Kolbenfläche 810 -. Nun kann der Einbau erfolgen und die Fertigungstoleranzen der Maschinenelemente 2, 3 sind ausgeglichen. Es ist zweckmäßig, alle diese Tätigkeiten bei einer definierten Temperatur, z. B. 20°C, durchzuführen. Steigt während des Betriebes die Getriebetemperatur an, vergrößert sich infolge der höheren Ausdehnung des Gehäuses 3 - Aluminium - gegenüber der Welle 2 - Stahl - die Distanz D, auch wenn, wie bekannt, ein Temperaturgefälle zwischen der höheren Temperatur der innenliegenden Welle und dem immer wieder Wärme abstrahlenden Gehäuse bestehenbleibt. Da sich das Druck- bzw. Expansionsmedium jedoch auch ausdehnt, wird unter Berücksichtigung der Übersetzung - Volumen des Mediums zur Kolbenfläche 811 - der Wälzlagerring 11 auch weiter abgestützt, so daß ein überhöhtes Lagerspiel mit den negativen Folgen, z. B. erhöhte Geräuschbildung und ungünstige Zahneingriffsverhältnisse, aber auch überhöhte und schädliche Lagervorspannungen bei z. B. arktischen Temperaturen, nicht auftreten.

In dem Diagramm nach Fig. 2 ist nach Kennlinie W die temperaturabhängige Ausdehnung der Stahlwelle 2 und nach der Kennlinie G vom Gehäuse 3 aus Aluminium dargestellt. Das Spiel des Kegelrollenlagers 1 ist in diesem Beispiel bei 20°C = Null. Ohne Ausgleichseinrichtung würde bei höheren Temperaturen das Spiel, wie dargestellt, laufend zunehmen - Lagerspiel LS -. Bei Verringerung der Temperatur, z. B. infolge sehr geringer Umgebungstemperaturen, ergibt sich im Lager eine höhere Pressung LP. Ein überhöhtes Lager spiel LS und eine höhere Pressung LP werden durch einen hohen Wärmeausgleichskoeffizienten des Füllmediums und durch die Übersetzung aus dem Volumen dieses Mediums und der wirksamen Druckfläche 42 oder Kolbenfläche 811 verhindert.

Claims

Ausgleichseinrichtung für ein Wälzlager, zwischen einer Welle, insbesondere aus Stahl, und einem Gehäuse, insbesondere aus Aluminium, die bei Temperaturveränderungen Maßveränderungen unterworfen sind, mit einem als gesondertes Bauteil zwischen dem Gehäuse und einem Lagerring des Wälzlagers einsetzbaren Druckring, der in seinem Inneren eine vorbestimmte Menge eines Druck- bzw. Expansionsmedium, z. B. Öl, aufnimmt, und aufgrund temperaturbedingter Volumenveränderung des Druck- bzw. Expansionsmediums seine axiale Abmessung ändert, derart, daß das Wälzlagerspiel annähernd konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring aus einem topfförmigen Ringteil (88), einem damit verbundenen scheibenförmigen Teil (89) und einem Kolben (81) gebildet ist, daß sich das topfförmige Ringteil (88) mit seinem Boden (880) an dem Wälzlagerring abstützt, daß von dem scheibenförmigen Teil (89) ein axial ausgerichteter Zylinder (890) absteht, in dem der Kolben verschiebbar geführt ist, daß die vorbestimmte Menge des Druck- bzw. Expansionsmediums in dem zwischen dem topfförmigen Ringteil (88) einerseits und dem scheibenförmigen Teil (89) mit dem Kolben andererseits gebildete Ringraum aufgenommen ist, daß die eine Stirnfläche (810) des Kolbens (81) sich an dem Gehäuse abstützt, daß der Kolben eine axiale Durchgangsbohrung aufweist, die durch eine Einstellschraube verschlossen ist.