SE502460C2 - Sätt och anordning för temperaturoberoende lagring - Google Patents

Description

502 460 anbringas ett ytterskal runt åtminstone huvuddelen av mantelytan och åtminstone delvis utanför området för lagrets anliggning av ett tredje material med en tredje värmeutvidgningskoefficient som har ett lägre värde än lagrets andra värmeutvidgningskoefficient, samt en lageranordning kännetecknad av att axeln av det första materialet med den första högre värrneutvidgningskoefficienten är försedd med ett ytterskal runt åtminstone huvuddelen av mantelytan och åtminstone delvis utanför området för lagrets anliggning av ett tredje material med en tredje värmeutvidgningskoefficient som har ett lägre värde än lagrets andra värmeutvidgningskoefficient. Genom att kombinera två material där det ena materialet har högre och det andra materialet har lägre värmeutvidgningskoefficient än lagermaterialet, kan således lättviktsaxlar åstadkommas som har väsentligen samma värrneutvidgning som lager- materialet. Det material som har de största materialrörelsema armeras med ett till önskat värde begränsande ytterskikt. Lageranordningen blir därmed användbar inom ett mycket brett temperaturintervall. l sammanhanget förtjänar att påpekas att det i sig är förut känt att kompensera för olika värmeutvidgningskoefficienter hos två samverkande element genom att föra in ett tredje mellanliggande element med annan värmeutvidgningskoefficient. Enligt exempelvis US patentskriften 5 028 152 är det känt att i axiell led kompensera den lägre värmeutvidgningen hos en stålaxel relativt ett lättmetallhölje genom att införa ett element med hög värrneutvidgning verkande i axiell led mellan axel och hölje. DE patentskriften 24 27 688 visar ett annat exempel, där mellan ett lättmetallhölje och ytterringen av ferrit hos ett lager inlagts ett element med en värmeutvidgningskoefficient ungefär mitt emellan värme- utvidgningskoefficientema för höljet och lagrets ytterring. Ingen av de två redovisade skrifterna berör emellertid lagring av lättmetallaxlar med de speciella lagringsproblem som samverkan mellan lättmetallaxlar med förhållandevis höga värmeutvidgningskoefficienter och lager, företrädesvis av stål, med förhållandevis låga värme- utvidgningskoefficienter uppvisar.

Lämpligt axelmaterial är aluminium eller magnesium med ett ytterskal av kolfiber. Lagren utgörs lämpligen av stål. För kolfibern. som blir bestämmande för ytterskalets värmeutvidgning gäller att dennas värme- 502 460 utvidgningskoefficient är ca 0 E-óK-l. För aluminium är samma koefficient ca 24 E-óK-l, medan lagerrnaterialets vänne- utvidgningskoefficient kan sättas till ca 12 E-óK-l. Genom att välja material av aluminium och kolfiber till ingående axlar och lagerrnaterial av stål kan således lageranordningar åstadkommas med väsentligen samma värmeutvidgning hos kolfiberlindad lättmetallaxel som lager.

Enligt ett fördelaktigt utförande av lageranordningen anbringas som ytterskal av tredje material kolfiber genom lindning väsentligen tangentiellt i 90° relativt längdriktningen för axeln. Genom en sådan lindning av kolfibern uppnås en gynnsam samverkan mellan aluminiumet och kolflbem och där så erfordras klarar kolfibem att hålla emot aluminiumets rörelser.

Enligt ett annat fördelaktigt utförande är lageranordningen kännetecknad av att axelns andra material är utformat med en förhöjning för direkt ingrepp med ett rnittför förhöjningen anordnat lager. Vid ett sådant utförande underlättas monteringen av lagret, eftersom lagret kan ansättas direkt på förhöjningen utan någon ytterligare bearbetning av axeln.

Enligt ytterligare ett fördelaktigt utförande är en stålring anordnad runt ytterskalet hos lageranordningens axel för ingrepp med ett mittför ringen anordnat lager. Genom att anbringa en stålríng uppnås i likhet med det i föregående stycke angivna utförandet att monteringen av lagret underlättas.

Uppfinningen kommer nedan att beskrivas närmare med hjälp av två utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 visar ett första utföringsexempel på en lageranordning enligt uppfinningen och figur 2 visar ett andra utföringsexempel på en lageranordning enligt uppfinningen.

Det första utföringsexemplet enligt figur 1, i det följande benämnt typ A, innefattar en inre aluminiumkärna 1, som kan vara rörformig, och som är försedd med en central ringfonnig förhöjning eller valk 2 som lämpligen uppvisar den kompletta axelns största ytterdiameter och som på ömse sidor omges av ett ytterskal av kolfiberarrnerad epoxibeläggning 3 502 460 4 respektive 4. Kolfiberarmeringens uppgift är att intill vissa gränser, dvs lika med lagringens temperaturrörelser, förhindra axelkämans 1 värme- rörelser. Den centrala valken 2 medger att ett lager 5, som i det visade utföringsexemplet utgörs av ett kullager, kan ansättas direkt mot kämans metall. Mängden kolfiberarmerad epoxi som påläggs aluminiumkärnan är dimensionerad att hålla emot de i gränsskikten mellan aluminiumkämans olika delar och det kolñberarmerade ytterskalet inbyggda skjuv- spänningarna, som kan uppstå inom temperaturintervallet för vilket lageranordningen dimensionerats. Företrädesvis är den kolfiberarmerade epoxibeläggningen lindad tangentiellt i 90° relativt axelns längdaxel.

Enligt det andra utföringsexemplet, benämnt typ B i det följande, omges hela aluminiumkäman 6 av ett kolñberarrnerat epoxiskal eller ytterskal 7.

I jämförelse med typ A blir påkänningama något mindre och ytterskiktet kan därmed göras något tunnare. För att åstadkomma ett ansättnings- område för ett lager 5 är, enligt det visade utföringsexemplet, ett lagringsställe anordnat i form av en pålimmad stålring 8. Innan stålringen anbringas, bearbetas det kolfiberarmerade epoxiskalet till för stålringen lämplig diameter och sedan stålringen anbringats utförs en efterbearbetning av densamma. Altemativt kan det kolfiberarrnerade ytterskalet 6 slipas in och därigenom stålringen 8 avvaras.

Ett för lageranordningen lämpligt axeldiameterintervall kan vara O,1-0,5 m. Detta utesluter emellertid inte att uppfinningen tillämpas för axeldiametrar utanför detta intervall.

Kolñberarmerad epoxi härdar vid l00-120° C. Vid denna temperatur har lageranordningen inga inbyggda spänningar. För att undvika att stora spänningar byggs in i lageranordningen vid låga temperaturer kan kolfibem anbringas i omgångar. Varje lindningomgång efterföljs av härdning och nedkylning innan nästa lindningsomgång anbringas.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan redovisade utföringsexemplen, utan inom uppfinningens ram ryms en mångfald altemativa utföranden. Exempelvis kan tennoplast användas istället för epoxL

Claims (7)

502 460 S PATENTKRAV

1. l. Sätt att åstadkomma temperaturoberoende lagring av axel (1) av ett första material av lättmetall, t ex aluminium eller magnesium, med en första värmeutvidgningskoefficient i med axel samverkande lager (5) av ett andra material, företrädesvis stål, med en andra värmeutvidgnings- koefficient, vilken första värrneutvidgningskoefficient har ett högre värde än den andra värmeutvidgningskoefficienten, kännetecknat av att på axeln (1) av det första materialet med den första högre vänne- utvidgningskoefficienten anbringas ett ytterskal (3, 4; 7) runt åtminstone huvuddelen av mantelytan och åtminstone delvis utanför området för lagrets anliggning av ett tredje material med en tredje värmeutvidgnings- koefficient som har ett lägre värde än lagrets andra värrneutvidgnings- koefficient.

2. Sätt enligt patentkravet l, kännetecknat av att som ytterskal (3, 4; 7) av tredje material anbringas kolfiber genom lindning väsentligen tangentiellt i 90° relativt längdriktningen för axeln.

3. Lageranordning innefattande en axel (1) av ett första material av lättmetall, t ex aluminium eller magnesium, med en första värrne- utvidgningskoefficient och ett med axeln samverkande lager (5) av ett andra material, företrädesvis stål, med en andra värmeutvidgnings- koefñcient, vilken första värmeutvidgningskoefficient har ett högre värde än den andra vänneutvidgningskoefñcienten, kännetecknad av att axeln (1) av det första materialet med den första högre värrneutvidgnings- koefficienten är försedd med ett ytterskal (3, 4; 7) runt åtminstone huvuddelen av mantelytan och åtminstone delvis utanför området för lagrets anliggning av ett tredje material med en tredje värmeutvidgnings- koefficient som har ett lägre värde än lagrets andra värmeutvidgnings- koefficient.

4. Lageranordning enligt patentkravet 3, kännetecknad av att det tredje materialet utgörs av kolfiberarmerad epoxi. 502 460

5. Lageranordning enligt patentkravet 4, kännetecknad av att kolfibern är lindad väsentligen tangentiellt i 90° relativt längdriktningen för axeln.

6. Lageranordning enligt något av patentkraven 3-5, kännetecknad av att axelns (1) första material är utformat med en förhöjning (2) för direkt ingrepp med ett mittför förhöjningen anordnat lager (5).

7. Lageranordning enligt något av patentkraven 3-5, kännetecknad av att en stålring (8) är anordnad runt axelns (1) ytterskal för ingrepp med ett mittför ringen (8) anordnat lager.