DE69616906T2

DE69616906T2 - Lagereinheit mit einem Einsatz, dessen thermischer Ausdehnungs-Koeffizient grösser ist als der des Gehäuses

Info

Publication number: DE69616906T2
Application number: DE69616906T
Authority: DE
Inventors: Walter P. Waskiewicz
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-08-10
Also published as: CA2182923A1; US5857782A; CA2182923C; DE69616906D1; EP0759512B1; EP0759512A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Lageranordnungen und insbesondere auf eine Kombination einer Lageranordnung entsprechend dem ersten Teil des Anspruchs 1 (CH 446 847).
Sich selbst ausrichtende, in einem Gehäuse untergebrachte Lagereinheiten werden dort verwendet, wo sie einer Fehlausrichtung ausgesetzt sind. Auch ist oft das Gehäuse, in dem die sich selbst ausrichtenden, in einem Gehäuse untergebrachten Lagereinheiten angeordnet sind, aus einem Material hergestellt, das einen höheren Dehnungskoeffizienten hat als den Koeffizienten der thermischen Ausdehung des Lagermatenals. Wenn diese Bedingungen bestehen, sind spezielle Vorkehrungen zur Lagermontage erforderlich, um die schädlichen hohen Beanspruchungen auszuschalten, die durch Fehlausrichtung und den möglichen Verlust von Lagerhalterung aufgrund ungleicher thermischer Ausdehung veranlaßt werden. Somit ist eine sich selbst ausrichtende Lageranordnung hoch erwünscht, die eine Struktur aufweist, die kompensierend wirkt, um die Wirkungen einer ungleichmäßigen thermischen Ausdehung zwischen dem Lager und dem Gehäuse auszugleichen, so daß die Lageranordung fest innerhalb des Gehäuses bei allen zu erwartenden thermischen Bedingung gehalten bleibt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lageranordnung mit einem Gehäuse (10) geschaffen mit einer ringförmigen inneren Oberfläche (28), die eine Bohrung bildet, und mit einem Lager, das einen Ring (16) mit einer ringförmigen äußeren Oberfläche (44) hat, die radial mit Abstand von der ringförmigen inneren Oberfläche (28) des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Bandhalter (32) in dem Raum angeordnet ist, der die innere Oberfläche (28) des Gehäuses und die äußere Oberfläche (44) des Lagers voneinander trennt, wobei der Bandhalter (32) eine ringförmige innere Oberfläche (41), die gleitfähig den Lagerring (16) hält, und eine ringförmige äußere Oberfläche (56) hat, und daß ein Band (34) an der äußeren Oberfläche (56) des Bandhalters angebracht ist und einen thermischen Dehnungskoeffizienten hat, der größer ist als der thermische Dehnungskoeffizient des Gehäuses (10), wobei die radial äußere Oberfläche des Bandes (34) in Berührung mit der inneren Oberfläche (28) des Gehäuses (10) steht.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun beispielsweise auf die beiliegenden Zeichungen Bezug genommen:
Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Lageranordnung;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Komponenten eines Einsatzes der Anordnung; und
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Einsatzes.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist die Lageranordnung ein Gehäuse 10 auf, das aus einem Material hergestellt ist, das einen vorbestimmten thermischen Dehnungskoeffizienten hat, und sie weist eine Basis 14 auf, die Einrichtungen (nicht gezeigt) zur Befestigung der Anordnung an einer Stützfläche hat. Ein Kugellager ist in der Lageranordnung vorhanden. Das Kugellager hat einen äußeren Ring 16 und einen inneren Ring 18. Kugeln 20, die durch einen konventionellen Kugelkäfig 22 gehalten sind, stehen in Rollkontakt mit einer Laufahn 24 an dem inneren Ring 18 und einer Laufahn 26 an dem äußeren Ring 16.
Das stationäre Gehäuse 10 hat eine Bohrung 28, die sich vollständig durch das stationäre Gehäuse hindurch erstreckt. Die Oberfläche der Gehäusebohrung hat einen konstanten inneren Durchmesser über ihre Länge; daher kann das Gehäuse sehr viel leichter und sehr viel billiger hergestellt werden als die Gehäusebohrungen, die konkave oder sphärisch gestaltete innere Oberflächen haben.
Ein Einsatz 30 ist fest in dem Gehäuse 10 gehalten. Der Einsatz kann in dem Gehäuse 10 einen Drucksitz oder einen Festsitz haben. Der Einsatz 30 weist einen ringförmigen Bandhalter 32 und ein ringförmiges Band 34 auf. Das Band 34 ist aus einem Material hergestellt, das einen thermischen Dehnungskoeffizienten hat, der höher ist als der thermische Dehnungskoeffizient des Gehäuses 10. Radial äußere Oberflächen 36 und 38 des ringförmigen Bandhalters und eine radial äußere Oberfläche 40 des Bandes 34 stehen in Berührung mit der inneren Oberfläche des stationären Gehäuses 10.
Der ringförmige Bandhalter 32 hat eine ringförmige konkave sphärische innere Oberfläche 41. Der Lagerring 16 ist gleitfähig in dem Einsatz 30 gehalten und hat eine sphärische oder konvexe äußere Oberfläche 44, deren Gestalt der konkaven sphärischen inneren Oberfläche 41 des ringförmigen Bandhalters entspricht.
Dichtungen 46 und 48 können in Nuten 50 und 52 benachbart jedem axialen Ende des Rings 16 eingesetzt sein.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 hat der Bandhalter 32 eine ringförmige Nut 54. Die sich axial erstreckende Grundfläche 56 und die axial mit Abstand angeordneten, sich radial erstreckenden Endoberflächen 58 und 59 der ringförmigen Nut sind so gestaltet, daß sie eine ringförmige Nut mit konstanter Tiefe längs ihres Umfangs und über ihre axiale Länge bilden. Die Dimensionen der radialen Dicke und der axialen Länge des Bandes 34 sind im wesentlichen die gleichen wie die Dimensionen der beiden axial mit Abstand angeordneten sich radial erstreckenden Oberflächen und der sich axial erstreckenden Grundfläche der Nut 54 des Bandhalters. Die Umfangsenden 60 und 62 des Bandes 34 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, um eine thermische Dehnung zu ermöglichen.
Falls gewünscht, kann der ringförmige Bandhalter aus zwei identischen halbkreisförmigen Hälften 64 und 66 hergestellt werden. Der Bandhalter kann aus einem Material hergestellt werden, das wirksam in die erforderliche Gestalt gebracht werden kann und das die physikalischen Eigenschaften besitzt, die nötig sind, um die Anforderungen von Lageranwendungen zu erfüllen. Viele Polymere oder Pulvermetall-Legierungen könnten verwendet werden, um den Bandhalter herzustellen, abhängig von Betriebsbedingungen bei spezifischen Anwendungen.
Das Band 34 ist aus einem Material hergestellt, das in der Lage ist, sich zu verformen und in die Nut 54 des Bandhalters einzuschnappen, um sicherzustellen, daß die Anordnung vor der Installation zusammengehalten bleibt und um einen Dehnungskompensator zu bilden, der die Wirkungen einer ungleichmäßigen thermischen Dehnung zwischen dem Einsatz 30 und dem Gehäuse 10 ausgleicht. Das Band könnte aus Materialien wie beispielsweise Nylon oder Aluminium hergestellt werden, die einen hohen thermischen Dehnungskoeffizienten haben. Eine vorgefertigte Anordnung von Einsatz und Lager kann unter Pressitz in ein standardisiertes Lagergehäuse eingesetzt werden. Bei Raumtemperatur bietet der Festsitz eine typische Halterung und die sphärischen Berührungsflächen ermöglichen eine Ausrichtung. Wenn die Betriebstemperaturen ansteigen und das Gehäuse sich ausdehnt, behält der Einsatz seinen Installationsfestsitz bei aufgrund der schnelleren Ausdehnung des Bandes 34. Das Bandmaterial kann von Fall zu Fall ausgewählt werden, abhängig von dem Gehäusematerial und den zu erwartenden Betriebstemperaturen.

Claims

1. Lageranordnung mit einem Gehäuse (10) mit einer ringförmigen inneren Oberfläche (28), die eine Bohrung bildet, und mit einem Lager, das einen Ring (16) mit einer ringförmigen äußeren Oberfläche (44) hat, die radial mit Abstand von der ringförmigen inneren Oberfläche (28) des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Bandhalter (32) in dem Raum angeordnet ist, der die innere Oberfläche (28) des Gehäuses und die äußere Oberfläche (44) des Lagers voneinander trennt, wobei der Bandhalter (32) eine ringförmige innere Oberfläche (41), die gleitfähig den Lagerring (16) hält, und eine ringförmige äußere Oberfläche (56) hat, und daß ein Band (34) an der äußeren Oberfläche (56) des Bandhalters angebracht ist und einen thermischen Dehnungskoeffizienten hat, der größer ist als der thermische Dehnungskoeffizient des Gehäuses (10), wobei die radial äußere Oberfläche des Bandes (34) in Berührung mit der inneren Oberfläche (28) des Gehäuses (10) steht.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der der ringförmige Bandhalter (32) eine ringförmige Nut (54) um seine ringförmige äußere Oberfläche (56) herum hat und das Band (34) sich in der ringförmigen Nut befindet.

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, bei der die ringförmige Nut (54) durch zwei axial mit Abstand voneinander angeordnete, sich radial erstreckende Oberflächen (58, 59) und eine sich axial erstreckende Grundfläche (56) definiert ist, und wobei die radiale Dicke und die axiale Länge des Bandes (34) im wesentlichen die gleichen sind wie die Dimensionen der beiden sich radial erstreckenden Oberflächen (58, 59) und der Grundfläche (56) der ringförmigen Nut (54).

4. Lageranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der das Band (34) zwei Umfangsenden (60, 62) hat, die durch einen Umfangsabstand voneinander getrennt sind, um eine thermische Dehnung zu ermöglichen.

5. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Einsatz (30), der durch den Bandhalter (32) und das Band (34) gebildet ist, Presssitz in dem Gehäuse (10) aufweist.