DE4118933A1 - Vorrichtung zum ausgleich axialer waermedehnungen - Google Patents

Vorrichtung zum ausgleich axialer waermedehnungen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich axialer Wärmedehnungen mit Bauteilen aus Werkstoffen unterschiedlicher Wärmedehnung.
Bei Maschinen, deren Einzelteile aus Werkstoffen unterschiedlicher Wärmedehnung hergestellt sind, ist es häufig erforderlich, den Längenunterschied bei verschiedenen Betriebstemperaturen durch Vorrichtungen auszugleichen. So ist es z. B. bei einem Synchronschaltgetriebe in Vorgelegebauart bekannt (DE 34 17 699 C2), die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen einem Getriebegehäuse aus Aluminium und den darin gelagerten Stahlwellen durch teleskopartig ineinandergreifende Wellenteile auszugleichen, von denen das Innere aus einem Werkstoff mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten, z. B. Aluminium, besteht. Das innere Bauteil muß am Umfang ausreichend Spiel haben, damit es sich bei allen Betriebszuständen in Längsrichtung frei ausdehnen kann. Bei Betriebszuständen mit großem Spiel kann es zu Bewegungen zwischen dem inneren und dem äußeren Bauteil kommen, wodurch Geräusche entstehen. Ferner sind die bekannten Vorrichtungen nur mit erheblichem Aufwand einzustellen und für verschiedene Anwendungsfälle nicht in gleicher Weise verwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zum Ausgleich axialer Wärmedehnungen zu schaffen. Sie wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.
Erhöht sich die Betriebstemperatur, vergrößert sich der Durchmesser des ersten Bauteils mehr als der Durchmesser des zweiten Bauteils. Aufgrund der konischen Gleitflächen schieben sich dabei beide Bauteile in axialer Richtung auseinander. Diese axiale Verstellung dient zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnungen, z. B. zwischen den Wellen und dem Gehäuse eines Getriebes.
Das Maß der axialen Verstellung kann durch eine entsprechende Auswahl der Werkstoffe und der Konuswinkel den Bedürfnissen angepaßt werden. Reichen diese Möglichkeiten nicht aus, wird weiter vorgeschlagen, mehrere Bauteile der Ausgleichsvorrichtung in Serie anzuordnen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, das erste Bauteil in Richtung der Konusachse zu teilen und radial einstellbar zu gestalten. Dazu kann in die Teilfuge ein Paßstück eingebracht werden, daß das Bauteil die gewünschte radiale und axiale Lage gibt. Eine gleiche Wirkung kann durch eine Spreizvorrichtung an der Teilfuge erzielt werden. Diese kann aus einer Stellschraube bestehen, die die Teilfuge vergrößert oder verkleinert. Zum gleichen Zweck wird ferner vorgeschlagen, daß die Spreizvorrichtung einen Exzenterbolzen enthält, durch den die Weite der Teilfuge einstellbar ist.
Für die Vorrichtung zum Ausgleich der axialen Wärmedehnungen können Bauteile der Maschine selbst herangezogen werden. So ist es möglich, daß ein Getriebegehäuse aus Aluminium im Bereich der Wellenlagerung einen vorstehenden Kragen mit einer konischen Gleitfläche aufweist, die von einer entsprechenden Ausnehmung eines zweiten Bauteils aus Stahl umfaßt wird. Dieses Bauteil kann z. B. einstückig mit einem Lagerring eines Kegelrollenlagers verbunden sein.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß die Vorrichtung ein separates Bauelement bildet, bei dem die Bauteile zu einer vormontierbaren Einheit vereinigt sind. Dabei ist es zweckmäßig, daß Teile der einzelnen Bauteile teilweise spanlos umgeformt werden, so daß sie nicht mehr auseinanderfallen können. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die axiale Bewegung und Funktion dadurch nicht beeinträchtigt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Getriebewellenlagerung mit einer Vorrichtung zum Ausgleich axialer Wärmedehnungen.
Die Fig. 1a bis 7 zeigen verschiedene Varianten.
In einem Getriebegehäuse 1 aus Aluminium ist eine Welle 2 aus Stahl durch ein Kegelrollenlager 3 gelagert. Auf der Welle 2 ist ein Zahnrad 4 befestigt und axial durch einen Federring 5 und eine Distanzhülse 6 gesichert.
Das Kegelrollenlager 3 stützt sich mit seinem Innenring 7 an einem Bund 8 der Welle 2 axial ab. Ein Außenring 9 stützt sich über eine Vorrichtung 10 zum Ausgleich von Wärmedehnungen axial am Gehäuse 1 ab. Die Vorrichtung 10 besteht in der Ausführung nach Fig. 1 aus einem ersten, inneren Bauteil 11 in Form einer Scheibe, die zwei konische Gleitflächen 12 hat. Diese sind in entsprechende Ausnehmungen von äußeren Bauteilen in Form von Ringen 13 und 14 aus Stahl geführt.
Dehnt sich mit steigender Temperatur die Scheibe 11 mehr aus als die Ringe 13 und 14, werden diese von der Scheibe 11 auseinandergedrückt und wirken axial auf den Außenring des Kegelrollenlagers 3. Dadurch werden die unterschiedlichen Wärmedehnungen zwischen der Welle 2 und dem Getriebegehäuse 1 ausgeglichen. Durch die Serienanordnung mehrerer Ringe 13 und 14 sowie mehrerer Scheiben 11 läßt sich das Maß des axialen Wärmeausgleichs beliebig variieren. Ferner ist der axiale Ausgleichsweg durch die Winkel der konischen Flächen 12 veränderbar.
Die Fig. 1a zeigt als erstes Bauteil eine Scheibe 15 mit nur einer konischen Gleitfläche 16 mit einem spitzeren Konuswinkel. Der zugehörige Stahlring ist mit 17 bezeichnet.
Eine ähnliche Ausführung zeigt die Fig. 2. Hier ist die Scheibe 15 durch einen Ring 18 aus Aluminium ersetzt.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Außenring 9 des Kegelrollenlagers 3 mit dem Stahlring 17 einstückig ausgebildet, wodurch sich die Vorrichtung leichter herstellen und montieren läßt.
Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Gehäuse 1 das erste innere Bauteil bildet, indem eine stirnseitig eingebrachte Nut 19 eine nach außen weisende, konische Nutflanke 20 hat, die als Gleitfläche dient. In der Nut 19 ist der Stahlring 17 geführt.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen verschiedene Stellvorrichtungen, durch die die Vorrichtung 10 in einer Grundeinstellung eingestellt werden kann. Dies kann erforderlich sein, um Fertigungstoleranzen auszugleichen und den Lagern ein vorgeschriebenes Axialspiel oder eine Vorspannung zu geben.
Mit 21 sind Paßstücke bezeichnet, die in einer Teilfuge 22 der Scheibe 11 eingefügt werden können und damit den größten Durchmesser der Scheibe 11 bestimmen. Eine gleiche Wirkung kann durch einen Exzenternocken 23, eine Stellschraube 24 oder einen kegeligen Schraubenbolzen 25 erreicht werden. Es genügt im allgemeinen, wenn eine Stellvorrichtung an einer Seite der Trennfuge vorgesehen ist und die andere Seite 28 sich federnd oder gelenkig abstützt. Sie sind somit sowohl für scheibenförmige als auch ringförmige Bauelemente der Ausgleichsvorrichtung geeignet. Besonders vorteilhaft ist die Stellschraube 24, die sowohl für die Einstellung der Stahlringe als auch Bauteile aus Aluminium geeignet ist.
Die Bauteile der Vorrichtung zum Ausgleich axialer Wärmedehnungen können zweckmäßigerweise zu einer vormontierbaren Einheit vereinigt werden. Fig. 9 zeigt einen äußeren Stahlring 17 mit angeformten Laschen 26, die bei der Montage nach innen umgebogen werden und mit Spiel in radialer und axialer Richtung in Ausnehmungen 27 des Ringes 18 aus Aluminium eingreifen.
Bezugszeichen
 1 Getriebegehäuse
 2 Welle
 3 Kegelrollenlager
 4 Zahnrad
 5 Federring
 6 Distanzhülse
 7 Innenring
 8 Bund
 9 Außenring
10 Vorrichtung zum Ausgleich von Wärmedehnungen
11 Scheibe
12 Gleitflächen
13 Ring
14 Ring
15 Scheibe
16 konische Gleitfläche
17 Stahlring
18 Ring
19 Nut
20 Nutflanke
21 Paßstück
22 Teilfuge
23 Exzenternocken
24 Stellschraube
25 Schraubenbolzen
26 Laschen
27 Ausnehmungen
28 Abstützung

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Ausgleich axialer Wärmedehnungen mit Bauteilen aus Werkstoffen unterschiedlicher Wärmedehnung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Bauteile (9, 11, 13, 14, 15, 17, 20) vorgesehen sind, von denen das erste (11, 15) mit einer konischen Gleitfläche (16) in einer entsprechenden Ausnehmung des zweiten (9, 13, 14, 17, 20) geführt ist und einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das zweite.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Serienanordnung mehrerer Bauteile (13, 14).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteil (11, 15, 17) in Richtung der Konusachse geteilt und radial und damit axial einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paßstück (21) in die Teilfuge (22) eingebracht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Teilfuge (22) eine Spreizvorrichtung (23, 24, 25) angreift.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung einen Exzenternocken (23) enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile zu einer vormontierbaren Einheit vereinigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile durch teilweises spanloses Umformen miteinander verbunden werden.
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