WO2008128833A1 - Device for compensating thermally induced axial relative displacements - Google Patents

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WO2008128833A1
WO2008128833A1 PCT/EP2008/053270 EP2008053270W WO2008128833A1 WO 2008128833 A1 WO2008128833 A1 WO 2008128833A1 EP 2008053270 W EP2008053270 W EP 2008053270W WO 2008128833 A1 WO2008128833 A1 WO 2008128833A1
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WO
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compensating
drive element
compensating part
compensation
thermally induced
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PCT/EP2008/053270
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Inventor
Tomas Smetana
Thorsten Biermann
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06Ball or roller bearings
    • F16C25/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation

Definitions

  • the invention relates to a device for compensating for thermally induced relative axial displacements between two components with two compensating parts which convert a thermally induced relative radial movement of the active surfaces in an axial temperature compensating movement of at least one compensating part on cooperating active surfaces.
  • the gearbox housing is generally made in aluminum diecasting and the gearbox shafts are made of steel and mounted by means of an engaged cone roller bearing.
  • the approximately twice as high thermal expansion of the aluminum housing in comparison to the steel shafts significantly noticeable and changes the set preload or the set clearance of the tapered roller bearing. This leads to a significantly reduced bearing life, at worst to an axial Wei- and not ideal meshing with appropriate noise.
  • thermal expansion compensating ring is made of a material - e.g. the elastomer marketed under the trade name VITON® by Dupont - with a significantly higher temperature coefficient than the components subjected to thermal fluctuations.
  • VITON® elastomer marketed under the trade name VITON® by Dupont - with a significantly higher temperature coefficient than the components subjected to thermal fluctuations.
  • the thermal expansion compensating ring transmits the required axial prestressing to the bearing outer ring and is thus exposed to a considerable mechanical load leading to a long-term unstable setting behavior.
  • DE 42 21 802 A1 proposes a compensation device in which two concentric bathdehnungsaus GmbHsringe be serially connected in a mounting ring with a partial longitudinal section approximately S-shaped in shape.
  • an object of the present invention is to provide a device for the compensation of thermally induced axial relative displacements between two components, which compensates for a very small axial space requirement by simple means comparatively large thermally induced relative changes in length between two components.
  • At least one compensation part is provided with a drive element which has a higher coefficient of thermal expansion than the compensation part.
  • the drive element acts as a kind of reinforcing element and amplifies the radial movement - that is, the expansion or contraction of the compensating part in the radial direction - the compensating part beyond the movement of the compensating part, which is in any case due to the thermal and temperature-coefficient behavior.
  • the compensation part is designed as a steel or aluminum ring
  • the mechanical coupling with the drive element causes an additional Radialwars- component with temperature change, which is based solely on the elongation / contraction of the drive element and causes an elastic radial springing of the compensating part and thus its active surface.
  • a first advantage of the invention is that with very simple and few additional components compared to the state of the art significantly less expensive compensation even comparatively large relative changes in length between components is realized.
  • Another advantage of the invention is that these properties are ensured long-term stability even at high operating loads, because the mechanically loaded parts (balancing parts) in their material selection can be optimized independently of the responsible for the compensation movement drive element.
  • the mechanically highly loaded compensating parts can thus consist of inexpensive and robust materials such as steel, while the drive element is made of a material with a much higher temperature coefficient.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the compensating part has at its periphery a separation point which has an increased radial mechanical Auffederungsl. Contractility causes.
  • the compensating part can experience orders of magnitude larger radial expansions than the compensating part known from the initially mentioned DE 41 18 933 A1 in the form of a metal disc.
  • the separation point can be formed by telescoping ends of the compensation part.
  • the compensation part always has an outwardly closed shape.
  • the separation point is formed by a slot.
  • an axial material recess may be provided, so that the compensation part can expand mechanically resiliently radially under enlargement of the slot and vice versa while reducing the slot is radially compressible.
  • This embodiment has an off elastic material existing compensating part the further advantage that this with radial bias - can be mounted - for example in a housing bore.
  • a particularly simple embodiment of the drive element provides that this is designed annular.
  • the drive element can be accommodated in particular in likewise annularly shaped compensation parts of this.
  • a particularly advantageous variant of the invention provides that the compensation part is hollow and filled with a material forming the drive element.
  • the advantageously hollow ring-shaped compensating part can be produced by corresponding folding, for example a steel strip, and filled with the material of the drive element.
  • the drive element can also be formed only by solidification or connection, for example polymerization, of the material introduced into the cavity of the compensating part.
  • the drive element is axially slotted and is supported with its slot boundary surfaces on a counterpart.
  • the counterpart may preferably be formed as an integral part of a holding element on which the drive element is applied.
  • the holding element holds the balancing parts together to form a structural unit.
  • the counterpart may be according to a preferred variant of the invention, a piston which is mounted in the compensating part.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the invention in longitudinal section
  • FIG. 2 is an exploded view of essential elements of the device according to the invention, and the arrangement of the elements in the region of a separation point is greatly enlarged;
  • Figure 3 shows a second embodiment of a device according to the invention in longitudinal section
  • Figure 4 in an exploded view of essential elements of the device of Figure 3 and greatly enlarged representation of these elements in the region of a separation point.
  • the devices shown in the figures are used for example to ensure or maintain a set bearing clearance or a bearing preload for a tapered roller bearing, in particular in a differential or a transmission of a motor vehicle.
  • the device acts on a so-called X-arrangement tapered roller bearing 1 on the outer ring 2 a.
  • the outer ring 2 is received in a bore 3 of an aluminum die-cast housing 4.
  • a bearing cage 5 holds spaced a plurality of tapered rollers 6.
  • the tapered rollers roll on the tread 7 of the outer ring 2 and on the running surface 8 of the bearing inner ring 9 from.
  • the inner ring 9 is pressed onto one end 10 of a gear shaft 11.
  • the device comprises a first compensating part 12 with a conical bore 14.
  • the cone forms a first active surface or sliding surface 15.
  • the compensating part 12 is made of steel and is therefore mechanically highly loadable and inexpensive to produce.
  • the device comprises a second compensating part 18, which in this embodiment is configured as a compensating ring and made of a multiply bent steel disc. Of course, however, other cross sections for the compensation part 18 can be selected.
  • the compensation part 18 has a circumferential cavity 19, which is filled with a plastic material 20 - for example an elastomer.
  • the plastic can already be prefabricated in a corresponding ring shape or first filled into the cavity 19 and then by suitable manufacturing methods - for example, a heat treatment - obtained in the balancing part of its solid form.
  • the material 20 forms a ring 21 (drive ring) whose temperature coefficient is material-related by a multiple greater than the temperature coefficient of the compensation part 18.
  • the ring 21 thereby forms a drive element 22.
  • drive element is in the context of the present invention, a component to understand the Reinforcement of the radial expansion or radial contraction of the compensating part 18 is used.
  • the compensation part 18 completely surrounds the drive element 22, so that there is a close mechanical coupling here.
  • the drive element 22 expands significantly more than the compensation part 18, with the result that it imparts its radial extent to the compensation part 18. This would basically be complete circumferential compensating part 18 possible.
  • the compensation part 18 has an axially extending slot or a recess 24.
  • the compensation part 18 can spring up mechanically much more strongly - driven by the drive element - than it would allow the material elasticity of the compensation part 18 alone.
  • the slot 24 forms a defined separation point 25 in the compensation part 18.
  • a steel piece is received in the form of a circular segment, which forms a piston 26.
  • the piston 26 is matched to the inner contour 28 of the cavity 19 and thus displaceably mounted in the compensation part 18 along the circumference.
  • FIG. 2 Details of this arrangement are shown more clearly in FIG. 2, in which the compensation element 18, also referred to as inner ring, with the separation point 25 (slot 24) is shown.
  • the open ends 30, 31 of the split-off compensation part 18 can also engage in one another in the manner of a telescope and thus form a closed shape in the circumferential direction U.
  • the drive ring 21 which acts as a drive element 22 in the previously described manner. Furthermore, the first compensating part 12 can be seen, which forms an outer ring insofar.
  • the plastic ring 21 also has at its periphery a recess or a slot 32 into which the piston 26 is inserted. As shown in particular in the lower part of Figure 2 greatly enlarged partially illustrated region of the separation point 25, the slot 32 of the drive member 22 is filled by the piston 26.
  • the drive element is supported with its slot boundary surfaces 35, 36 on the corresponding end faces 37, 38 of the piston 26.
  • This construction has the advantage that a significantly increased radial mobility of the compensating part 18 is realized by the slot 24, without the drive element 22 being exposed to unwanted external influences due to the slit 24, which changes its width according to its operation.
  • the compensation part 18 With an expansion of the drive element 22 due to temperature increase or a contraction due to temperature reduction, the compensation part 18 is forcibly imposed on the radial expansion or contraction of the drive member 22, ie, the compensation member 18 is moved radially accordingly. It slides with the formed on its outside, the first drive element 12 facing active surface 40 having a corresponding cone angle ⁇ , on the corresponding active surface 15 of the first equalizer 12. This results in a significant increase in length ⁇ H the device length H.
  • ⁇ T temperature difference between the initial state and the compensation state
  • half angle of the conical cone of the active surface 15 or 40
  • the axial displacement .DELTA.H which can be compensated in this way is measured using typical bearing geometries and a drive element made of VITON®
  • the drive element is made of a material optimized with regard to the temperature coefficient, which has 30 to 45 times higher thermal expansion compared to steel.
  • the compensating parts which are mechanically stressed during operation are produced from a material (for example steel) optimized in terms of manufacturing technology and material strength.
  • FIGS. 3 and 4 show a further device according to the invention, wherein already described in the figure 1, functionally identical components are provided with the same reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 essentially in that the second compensation part 48 (inner part) is designed as a partially open steel molded part which has an approximately V-shaped cross-section.
  • the first compensating part 65 (outer part) is designed substantially like that shown in FIG.
  • a drive element 52 is inserted in the form of an elastomeric ring.
  • the compensation part 48 On its outer side 53, the compensation part 48 is matched with an effective surface 54 on the cone angle or the orientation of the active surface 15 of the compensating part 65.
  • the active surfaces or sliding surfaces 15, 54 act as before described together so that the drive element 52 acts as a drive device which causes an axial displacement when the temperature increases.
  • the compensation part 48 has a slot or a recess 55 through which, as already described, the radial deformability of the compensation part 48 is extended far beyond its thermal or material-elastic limits.
  • a holding element 58 is provided, which has a piston 59 as an integral part.
  • the piston 59 penetrates into a slot 60 of the drive element 52 in such a way that the slot boundary surfaces 62, 63 are supported on the piston 59 (FIG. 4).
  • the first compensating part 65 covers the drive element 52 from the other side.
  • the compensating part 48 which is also referred to as an inner ring, is designed as a steel part and has the advantage, due to the radial spring property imparted by the slot 55, under bias into the bore 3 of the housing 4 (FIG. Figure 3) can be used.
  • the steel piston 59 also prevents here that the material of the drive element 52 evades due to thermal expansion.
  • the space occupied by the plastic of the drive element 52 changes considerably in the radial direction, which leads to the desired greater expansion or, on cooling, contraction of the compensation part 48.
  • holding element 58 can additionally hold together the compensating parts and drive element 52 as structural unit 72 via an engagement 70 in lateral surface 71 of compensating part 65. This is easier to handle and mount;
  • the material of the drive member 52 in either radial direction in the region of the slot (filled by the piston 59) dodge.

Abstract

The invention relates to a device for compensating thermally induced axial relative displacements between two components having two compensating parts (12, 18), which convert a thermally induced radial movement of the effective surfaces (15, 40) into an axial temperature-compensating movement of at least one compensating part (18) via the cooperating effective surfaces (15, 40). In order to impart a comparatively large thermal compensation capacity upon the device with a very small axial spatial requirement, and using simple means, a compensating part (18) comprising a drive element (22) having a higher thermal expansion coefficient than the compensating part (18) is coupled such that the drive element (22) applies the thermally induced geometric changes thereof onto the compensating part while increasing the radial movement thereof.

Description

Vorrichtung zur Kompensation von thermisch bedingten axialen Device for compensation of thermally induced axial
Relativverschiebungenrelative displacements
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von thermisch bedingten axialen Relativverschiebungen zwischen zwei Bauteilen mit zwei Aus- gleichsteilen, die über kooperierende Wirkflächen eine thermisch bedingte relative radiale Bewegung der Wirkflächen in eine axiale temperaturkompensierende Bewegung zumindest eines Ausgleichsteils umsetzen.The invention relates to a device for compensating for thermally induced relative axial displacements between two components with two compensating parts which convert a thermally induced relative radial movement of the active surfaces in an axial temperature compensating movement of at least one compensating part on cooperating active surfaces.
Bei Vorrichtungen oder Maschinen, deren einzelne Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung (unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten) bestehen, tritt bei sich ändernden Betriebstemperaturen eine unterschiedliche relative Längenänderung der Bauteile auf. Diese Erscheinung ist insbesondere bei schnelllaufenden Maschinen oder Anordnungen, bei denen eine präzise Lagerung erforderlich ist - wie beispielsweise Kraftfahrzeugdiffe- rentialen oder Verteilergetrieben - unerwünscht oder gar nicht tolerierbar. So ist bei einem Kraftfahrzeuggetriebe in der Regel das Getriebegehäuse im AIu- miniumdruckguss hergestellt und die Getriebewellen aus Stahl gefertigt und mittels angestellter Kegel rollenlager gelagert. Hier macht sich die etwa doppelt so starke Wärmeausdehnung des Aluminiumgehäuses im Vergleich zu den Stahlwellen signifikant bemerkbar und verändert die eingestellte Vorspannung bzw. das eingestellte Spiel der Kegelrollenlagerung. Dies führt zu einer erheblich verringerten Lagerlebensdauer, ungünstigstenfalls zu einem axialen WeI- lenschlag und zu nicht idealem Zahneingriff mit entsprechender Geräuschbildung.In devices or machines whose individual components consist of materials with different thermal expansion (different temperature coefficients) occurs at varying operating temperatures, a different relative change in length of the components. This phenomenon is undesirable or even unacceptable, especially in high-speed machines or arrangements in which a precise storage is required - such as motor vehicle differentials or transfer cases. Thus, in a motor vehicle transmission, the gearbox housing is generally made in aluminum diecasting and the gearbox shafts are made of steel and mounted by means of an engaged cone roller bearing. Here, the approximately twice as high thermal expansion of the aluminum housing in comparison to the steel shafts significantly noticeable and changes the set preload or the set clearance of the tapered roller bearing. This leads to a significantly reduced bearing life, at worst to an axial Wei- and not ideal meshing with appropriate noise.
Zur Kompensation dieser Effekte sind Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen sich der Außenring des Kegelrollenlagers über einen Wärmedehnungsausgleichsring an dem Maschinen- oder Getriebegehäuse abstützt (US- Patent 5,028,152). Der Wärmedehnungsausgleichsring besteht aus einem Material - z.B. dem unter dem Handelnamen VITON® von der Firma Dupont vertriebenen Elastomer - mit einem deutlich höheren Temperaturkoeffizienten als die den thermischen Schwankungen unterworfenen Bauteile. Der Wärmedehnungsausgleichsring überträgt die erforderliche Axialvorspannung auf den Lageraußenring und ist dadurch einer erheblichen, zu einem langzeitinstabilen Setzverhalten führenden mechanischen Belastung ausgesetzt.To compensate for these effects, devices have been proposed in which the outer ring of the tapered roller bearing is supported on the machine or transmission housing via a thermal expansion compensation ring (US Pat. No. 5,028,152). The thermal expansion compensating ring is made of a material - e.g. the elastomer marketed under the trade name VITON® by Dupont - with a significantly higher temperature coefficient than the components subjected to thermal fluctuations. The thermal expansion compensating ring transmits the required axial prestressing to the bearing outer ring and is thus exposed to a considerable mechanical load leading to a long-term unstable setting behavior.
Da die damit erreichbaren axialen Ausgleichslängen verhältnismäßig gering sind, schlägt die DE 42 21 802 A1 eine Kompensationsvorrichtung vor, bei der zwei konzentrische Wärmedehnungsausgleichsringe in einem Fassungsring mit im Teillängsschnitt etwa S-förmiger Gestalt in ihrer Wirkung seriell geschaltet werden.Since the thus achievable axial compensation lengths are relatively low, DE 42 21 802 A1 proposes a compensation device in which two concentric Wärmedehnungsausgleichsringe be serially connected in a mounting ring with a partial longitudinal section approximately S-shaped in shape.
Einen anderen Ansatz verfolgt die eingangs genannte gattungsgemäße und aus der DE 41 18 933 A1 bekannte Vorrichtung. Diese besteht aus mindestens zwei Ausgleichsteilen, von denen das erste mit einer konischen Gleitfläche in einer entsprechenden Ausnehmung des zweiten Ausgleichsteils geführt ist. Das erste Ausgleichsteil besteht aus Aluminium und hat einen größeren Temperaturkoeffizienten als das zweite, aus Stahl bestehende Ausgleichsteil. Die beiden Ausgleichsteile dienen unmittelbar zur Erzeugung einer temperaturkompensierenden Axialverschiebung zur Vorspannungserhaltung eines Kegelrollenlagers, indem sich bei steigender Temperatur das erste Ausgleichsteil in radialer Richtung deutlich stärker ausdehnt als das zweite und über die kooperierenden konischen Gleitflächen eine Axialbewegung wenigstens eines der Ausgleichsteile bewirkt. Diese Anordnung ist zwar verhältnismäßig robust und dauerfest, da im Gegensatz zu den vorgenannten Vorrichtungen Ausgleichsteile aus Metall Verwendung finden können. Allerdings lässt sich mit dieser bekannten Vorrichtung bei begrenztem axialem Bauraum nur eine vergleichsweise geringe temperatur- kompensierende Axialbewegung des Ausgleichsteils realisieren. Deshalb wird in der DE 41 18 933 A1 vorgeschlagen, gegebenenfalls noch weitere derartige Ausgleichsteile in Serie anzuordnen. Damit erhöht sich aber der Bedarf nach - in vielen Anwendungen sehr begrenztem - axialem Bauraum und erhöht sich kostensteigernd der Herstellungsaufwand.Another approach followed by the aforementioned generic and known from DE 41 18 933 A1 known device. This consists of at least two balancing parts, of which the first is guided with a conical sliding surface in a corresponding recess of the second compensating part. The first balancing part is made of aluminum and has a higher temperature coefficient than the second balancing part made of steel. The two balancing parts are used directly to produce a temperature-compensating axial displacement for maintaining the prestressing of a tapered roller bearing by the first expansion part in the radial direction significantly more expands as the second and over the cooperating conical sliding surfaces causes axial movement of at least one of the compensation parts with increasing temperature. Although this arrangement is relatively robust and durable, as can be found in contrast to the aforementioned devices compensating metal parts use. However, only a comparatively small temperature-compensating axial movement of the compensating part can be realized with this known device with limited axial space. Therefore, it is proposed in DE 41 18 933 A1, if appropriate, to arrange further such balancing parts in series. But this increases the need for - in many applications very limited - axial space and increases the cost of manufacturing costs.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Vorrichtung zur Kompensation von thermisch bedingten axialen Relativverschiebungen zwischen zwei Bauteilen, die bei sehr geringem axialen Bauraumbedarf mit einfachen Mitteln vergleichsweise große thermisch bedingte relative Längenänderungen zwischen zwei Bauteilen kompensiert.Against this background, an object of the present invention is to provide a device for the compensation of thermally induced axial relative displacements between two components, which compensates for a very small axial space requirement by simple means comparatively large thermally induced relative changes in length between two components.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a device with the features of claim 1.
Demgemäß ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens ein Ausgleichsteil mit einem Antriebselement versehen, das einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Ausgleichsteil aufweist. Das Antriebselement fungiert dabei quasi als Verstärkungselement und verstärkt die radiale Bewegung - d.h. die Ausdehnung bzw. Kontraktion des Ausgleichsteils in radi- aler Richtung - das Ausgleichsteils über die ohnehin durch das thermische und temperaturkoeffizient-gemäße Verhalten vorhandene Bewegung des Ausgleichsteils hinaus. Wenn beispielsweise das Ausgleichsteil als Stahl- oder Aluminiumring ausgebildet ist, bewirkt die mechanische Kopplung mit dem Antriebselement bei Temperaturänderung eine zusätzliche Radialbewegungs- komponente, die allein auf der Dehnung/Kontraktion des Antriebselements beruht und eine elastische radiale Auffederung des Ausgleichsteils und damit seiner Wirkfläche bewirkt. Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit sehr einfachen und wenigen zusätzlichen Bauelementen eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich aufwandsärmere Kompensation auch vergleichsweise großer relativer Längenänderungen zwischen Bauteilen realisiert ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass diese Eigenschaften auch bei hohen Betriebsbelastungen langzeitstabil gewährleistet sind, weil die mechanisch belasteten Teile (Ausgleichsteile) in ihrer Material wähl unabhängig von dem im Wesentlichen für die Kompensationsbewegung verantwortlichen Antriebselement optimiert werden können. Die mechanisch hoch belasteten Ausgleichsteile können also aus preiswerten und robusten Werkstoffen wie z.B. Stahl bestehen, während das Antriebselement aus einem Material mit einem vielfach höheren Temperaturkoeffizienten hergestellt ist.Accordingly, in the device according to the invention, at least one compensation part is provided with a drive element which has a higher coefficient of thermal expansion than the compensation part. The drive element acts as a kind of reinforcing element and amplifies the radial movement - that is, the expansion or contraction of the compensating part in the radial direction - the compensating part beyond the movement of the compensating part, which is in any case due to the thermal and temperature-coefficient behavior. If, for example, the compensation part is designed as a steel or aluminum ring, the mechanical coupling with the drive element causes an additional Radialbewegungs- component with temperature change, which is based solely on the elongation / contraction of the drive element and causes an elastic radial springing of the compensating part and thus its active surface. A first advantage of the invention is that with very simple and few additional components compared to the state of the art significantly less expensive compensation even comparatively large relative changes in length between components is realized. Another advantage of the invention is that these properties are ensured long-term stability even at high operating loads, because the mechanically loaded parts (balancing parts) in their material selection can be optimized independently of the responsible for the compensation movement drive element. The mechanically highly loaded compensating parts can thus consist of inexpensive and robust materials such as steel, while the drive element is made of a material with a much higher temperature coefficient.
Um eine noch größere Materialdehnung bzw. Kontraktion im Wesentlichen in radialer Richtung des Ausgleichsteils zu ermöglichen, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Ausgleichsteil an seinem Umfang eine Trennstelle aufweist, die eine erhöhte radiale mechanische Auffederungsbzw. Kontraktionsfähigkeit bewirkt. Damit kann das Ausgleichsteil um Größenordnungen größere Radialdehnungen erfahren als das aus der eingangs er- wähnten DE 41 18 933 A1 in Form einer Metallscheibe bekannte Ausgleichsteil.In order to allow an even greater material expansion or contraction substantially in the radial direction of the compensating part, a preferred embodiment of the invention provides that the compensating part has at its periphery a separation point which has an increased radial mechanical Auffederungsbzw. Contractility causes. Thus, the compensating part can experience orders of magnitude larger radial expansions than the compensating part known from the initially mentioned DE 41 18 933 A1 in the form of a metal disc.
Bevorzugt kann die Trennstelle von teleskopierenden Enden des Ausgleichsteils gebildet sein. Damit ist unabhängig vom Dehnungs- bzw. Kontraktionszu- stand mit besonders einfachen Mitteln gewährleistet, dass das Ausgleichsteil stets eine nach außen geschlossene Gestalt aufweist.Preferably, the separation point can be formed by telescoping ends of the compensation part. Thus, irrespective of the expansion or contraction state, it is ensured with particularly simple means that the compensation part always has an outwardly closed shape.
Im Hinblick auf die Herstellungskosten und Herstellungstechnik bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, wonach die Trennstelle von einem Schlitz gebildet ist. Im einfachsten Fall kann eine axiale Materialausnehmung vorgesehen sein, so dass sich das Ausgleichsteil mechanisch federnd radial unter Vergrößerung des Schlitzes erweitern kann und umgekehrt unter Verminderung des Schlitzes radial kompressierbar ist. Diese Ausgestaltung hat bei einem aus elastischem Material bestehenden Ausgleichsteil den weiteren Vorteil, dass dieses mit radialer Vorspannung - z.B. in einer Gehäusebohrung - montiert werden kann.With regard to the production costs and production technology preferred is an embodiment of the invention, according to which the separation point is formed by a slot. In the simplest case, an axial material recess may be provided, so that the compensation part can expand mechanically resiliently radially under enlargement of the slot and vice versa while reducing the slot is radially compressible. This embodiment has an off elastic material existing compensating part the further advantage that this with radial bias - can be mounted - for example in a housing bore.
Eine besonders einfache Ausführungsform des Antriebselementes sieht vor, dass dieses ringförmig gestaltet ist. Das Antriebselement kann insbesondere bei ebenfalls ringförmig gestalteten Ausgleichsteilen von diesem aufgenommen sein. Eine diesbezüglich besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass das Ausgleichsteil hohl ausgebildet und mit einem das Antriebsele- ment bildenden Material befüllt ist. Besonders bevorzugt kann dabei das vorteilhafter Weise hohlringförmig ausgebildete Ausgleichsteil durch entsprechendes Falzen, beispielsweise eines Stahlbandes, hergestellt und mit dem Material des Antriebselementes befüllt sein. Fertigungstechnisch bevorzugt kann das Antriebselement auch erst durch Verfestigung oder Verbindung, beispielsweise Polymerisation, des in den Hohlraum des Ausgleichsteils eingebrachten Werkstoffs entstehen.A particularly simple embodiment of the drive element provides that this is designed annular. The drive element can be accommodated in particular in likewise annularly shaped compensation parts of this. In this respect, a particularly advantageous variant of the invention provides that the compensation part is hollow and filled with a material forming the drive element. Particularly preferably, the advantageously hollow ring-shaped compensating part can be produced by corresponding folding, for example a steel strip, and filled with the material of the drive element. In terms of manufacturing technology, the drive element can also be formed only by solidification or connection, for example polymerization, of the material introduced into the cavity of the compensating part.
Nach einer mechanisch besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebselement axial geschlitzt ist und sich mit sei- nen Schlitzgrenzflächen an einem Gegenstück abstützt. Das Gegenstück kann dabei bevorzugt als integraler Bestandteil eines Halteelements ausgebildet sein, an dem das Antriebselement anliegt. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hält das Halteelement die Ausgleichsteile unter Bildung einer Baueinheit zusammen.According to a mechanically particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the drive element is axially slotted and is supported with its slot boundary surfaces on a counterpart. The counterpart may preferably be formed as an integral part of a holding element on which the drive element is applied. According to a further advantageous embodiment of the invention, the holding element holds the balancing parts together to form a structural unit.
Das Gegenstück kann nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ein Kolben sein, der in dem Ausgleichsteil gelagert ist.The counterpart may be according to a preferred variant of the invention, a piston which is mounted in the compensating part.
Im Hinblick auf die bereits erwähnte entkoppelte Optimierungsmöglichkeit der Materialien für die Ausgleichsteile einerseits und das Antriebselement andererseits sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindungen vor, dass das Antriebselement aus Kunststoff, z.B. aus VITON®, besteht. Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich auch oder ergänzend aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.With regard to the above-mentioned decoupled possibility of optimization of the materials for the compensation parts on the one hand and the drive element on the other hand provides an advantageous embodiment of the inventions that the drive element made of plastic, eg VITON® consists. Further advantages and aspects of the invention will become apparent or supplementary from the following description of the invention with reference to the drawings.
Darin zeigen:Show:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt,1 shows a first embodiment of the invention in longitudinal section,
Figur 2 in Explosionsdarstellung wesentliche Elemente der erfindungsge- mäßen Vorrichtung und in stark vergrößerter Darstellung die Anordnung der Elemente im Bereich einer Trennstelle,FIG. 2 is an exploded view of essential elements of the device according to the invention, and the arrangement of the elements in the region of a separation point is greatly enlarged;
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt undFigure 3 shows a second embodiment of a device according to the invention in longitudinal section and
Figur 4 in Explosionsdarstellung wesentliche Elemente der Vorrichtung nach Figur 3 und in stark vergrößerter Darstellung diese Elemente im Bereich einer Trennstelle.Figure 4 in an exploded view of essential elements of the device of Figure 3 and greatly enlarged representation of these elements in the region of a separation point.
Die in den Figuren gezeigten Vorrichtungen dienen beispielsweise zur Gewährleistung bzw. Aufrechterhaltung eines eingestellten Lagerspiels oder einer Lagervorspannung für ein Kegelrollenlager, insbesondere in einem Differential oder einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs.The devices shown in the figures are used for example to ensure or maintain a set bearing clearance or a bearing preload for a tapered roller bearing, in particular in a differential or a transmission of a motor vehicle.
Wie Figur 1 zeigt, wirkt die Vorrichtung auf ein in so genannter X-Anordnung eingesetztes Kegelrollenlager 1 an dessen Außenring 2 ein. Der Außenring 2 ist in einer Bohrung 3 eines Aluminiumdruckguss-Gehäuses 4 aufgenommen. Ein Lagerkäfig 5 hält beabstandet eine Vielzahl von Kegelrollen 6. Die Kegelrollen wälzen sich auf der Lauffläche 7 des Außenrings 2 und auf der Laufflä- che 8 des Lagerinnenringes 9 ab. Der Innenring 9 ist auf ein Ende 10 einer Getriebewelle 11 aufgepresst. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden relative Lageänderungen in axialer Richtung A zwischen dem Gehäuse 4 einerseits und der Welle 11 andererseits insoweit kompensiert, dass bedarfsweise auf den Außenring 2 eine entsprechende, die Vorspannung gewährleistende Axialkraft F ausgeübt wird. Die thermisch bedingten Relativverschiebungen sind wie eingangs ausführlich erläutert auf deren unterschiedliche Temperaturkoeffizienten zurückzuführen und in ihrem Betrag konstruktionsabhängig.As Figure 1 shows, the device acts on a so-called X-arrangement tapered roller bearing 1 on the outer ring 2 a. The outer ring 2 is received in a bore 3 of an aluminum die-cast housing 4. A bearing cage 5 holds spaced a plurality of tapered rollers 6. The tapered rollers roll on the tread 7 of the outer ring 2 and on the running surface 8 of the bearing inner ring 9 from. The inner ring 9 is pressed onto one end 10 of a gear shaft 11. With the aid of the device according to the invention relative position changes in the axial direction A between the housing 4 on the one hand and the shaft 11 on the other hand compensated insofar that, if necessary, on the outer ring 2 a corresponding, the bias voltage ensuring axial force F is exercised. The thermally induced relative displacements are explained in detail as explained in the beginning on their different temperature coefficients and their design dependent on their amount.
Die Vorrichtung umfasst ein erstes Ausgleichsteil 12 mit einer konischen Boh- rung 14. Der Konus bildet eine erste Wirkfläche oder Gleitfläche 15. Das Ausgleichsteil 12 besteht aus Stahl und ist dadurch mechanisch hoch belastbar und preiswert herstellbar. Die Vorrichtung umfasst ein zweites Ausgleichsteil 18, das in diesem Ausführungsbeispiel als Ausgleichsring ausgestaltet und aus einer mehrfach gebogenen Stahlscheibe hergestellt ist. Selbstverständlich können aber auch andere Querschnitte für das Ausgleichsteil 18 gewählt werden. Das Ausgleichsteil 18 weist einen umlaufenden Hohlraum 19 auf, der mit einem Kunststoffmaterial 20 - beispielsweise einem Elastomer - gefüllt ist. Der Kunststoff kann bereits in entsprechender Ringform vorgefertigt sein oder zunächst in den Hohlraum 19 eingefüllt und danach durch geeignete Fertigungs- methoden - beispielsweise eine Wärmebehandlung - in dem Ausgleichsteil seine feste Form erhalten.The device comprises a first compensating part 12 with a conical bore 14. The cone forms a first active surface or sliding surface 15. The compensating part 12 is made of steel and is therefore mechanically highly loadable and inexpensive to produce. The device comprises a second compensating part 18, which in this embodiment is configured as a compensating ring and made of a multiply bent steel disc. Of course, however, other cross sections for the compensation part 18 can be selected. The compensation part 18 has a circumferential cavity 19, which is filled with a plastic material 20 - for example an elastomer. The plastic can already be prefabricated in a corresponding ring shape or first filled into the cavity 19 and then by suitable manufacturing methods - for example, a heat treatment - obtained in the balancing part of its solid form.
Das Material 20 bildet einen Ring 21 (Antriebsring), dessen Temperaturkoeffizient materialbedingt um ein Vielfaches größer ist als der Temperaturkoeffizient des Ausgleichsteils 18. Der Ring 21 bildet dadurch ein Antriebselement 22. Unter Antriebselement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bauteil zu verstehen, das zur Verstärkung der Radialausdehnung bzw. Radialkontraktion des Ausgleichsteils 18 dient. Wie aus Figur 1 und nachfolgend auch aus Figur 2 erkennbar, umschließt das Ausgleichsteil 18 das Antriebselement 22 voll- ständig, so dass hier eine enge mechanische Kopplung vorliegt. Bei einem Temperaturanstieg dehnt sich das Antriebselement 22 deutlich stärker aus als das Ausgleichsteil 18 mit der Folge, dass es dem Ausgleichsteil 18 seine radiale Ausdehnung aufprägt. Dies wäre grundsätzlich schon bei einem vollständig umlaufenden Ausgleichsteil 18 möglich. Besonders bevorzugt weist das Ausgleichsteil 18 einen axial verlaufenden Schlitz oder eine Ausnehmung 24 auf. Dadurch kann das Ausgleichsteil 18 mechanisch radial wesentlich stärker auffedern - und zwar getrieben durch das Antriebselement -, als es die Material- elastizität des Ausgleichsteils 18 allein zulassen würde.The material 20 forms a ring 21 (drive ring) whose temperature coefficient is material-related by a multiple greater than the temperature coefficient of the compensation part 18. The ring 21 thereby forms a drive element 22. Under drive element is in the context of the present invention, a component to understand the Reinforcement of the radial expansion or radial contraction of the compensating part 18 is used. As can be seen from FIG. 1 and subsequently also from FIG. 2, the compensation part 18 completely surrounds the drive element 22, so that there is a close mechanical coupling here. When the temperature rises, the drive element 22 expands significantly more than the compensation part 18, with the result that it imparts its radial extent to the compensation part 18. This would basically be complete circumferential compensating part 18 possible. Particularly preferably, the compensation part 18 has an axially extending slot or a recess 24. As a result, the compensation part 18 can spring up mechanically much more strongly - driven by the drive element - than it would allow the material elasticity of the compensation part 18 alone.
Der Schlitz 24 bildet eine definierte Trennstelle 25 in dem Ausgleichsteil 18. In dem Bereich der Trennstelle 25 ist ein Stahlstück in Form eines Kreissegmentes aufgenommen, das einen Kolben 26 bildet. In seiner Außenkontur ist der Kolben 26 auf die Innenkontur 28 des Hohlraums 19 abgestimmt und damit in dem Ausgleichsteil 18 entlang des Umfangs verschieblich gelagert.The slot 24 forms a defined separation point 25 in the compensation part 18. In the region of the separation point 25, a steel piece is received in the form of a circular segment, which forms a piston 26. In its outer contour, the piston 26 is matched to the inner contour 28 of the cavity 19 and thus displaceably mounted in the compensation part 18 along the circumference.
Details dieser Anordnung werden aus Figur 2 noch deutlicher, in der das auch als Innenring bezeichnete Ausgleichsteil 18 mit der Trennstelle 25 (Schlitz 24) gezeigt ist. Alternativ können auch die offenen Enden 30, 31 des aufgetrennten Ausgleichsteils 18 in Art eines Teleskops ineinander greifen und damit eine in Umfangsrichtung U geschlossene Gestalt bilden.Details of this arrangement are shown more clearly in FIG. 2, in which the compensation element 18, also referred to as inner ring, with the separation point 25 (slot 24) is shown. Alternatively, the open ends 30, 31 of the split-off compensation part 18 can also engage in one another in the manner of a telescope and thus form a closed shape in the circumferential direction U.
In der Explosionsdarstellung der Figur 2 außerhalb des Ausgleichsteils 18 ge- zeigt ist der Antriebsring 21 , der in zuvor beschriebener Weise als Antriebselement 22 fungiert. Ferner ist das erste Ausgleichteil 12 erkennbar, das insoweit einen Außenring bildet. Der Kunststoffring 21 weist ebenfalls an seinem Umfang eine Ausnehmung oder einen Schlitz 32 auf, in den der Kolben 26 eingesetzt ist. Wie insbesondere der im unteren Teil der Figur 2 stark vergrößert ausschnittsweise dargestellte Bereich der Trennstelle 25 verdeutlicht, ist der Schlitz 32 des Antriebselements 22 von dem Kolben 26 ausgefüllt. Das Antriebselement stützt sich mit seinen Schlitzgrenzflächen 35, 36 an den entsprechenden Stirnflächen 37, 38 des Kolbens 26 ab. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass durch den Schlitz 24 eine erheblich vergrößerte Radialbeweglich- keit des Ausgleichsteils 18 realisiert ist, ohne dass das Antriebselement 22 durch den - sich betriebsgemäß in seiner Weite verändernden - Schlitz 24 unerwünschten äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Bei einer Ausdehnung des Antriebselements 22 infolge Temperaturerhöhung bzw. einer Kontraktion infolge Temperaturerniedrigung wird dem Ausgleichsteil 18 zwangsweise die radiale Dehnung bzw. Kontraktion des Antriebsteils 22 aufgeprägt, d.h. das Ausgleichsteil 18 wird entsprechend radial mitbewegt. Dabei gleitet es mit der auf seiner Außenseite ausgebildeten, dem ersten Antriebselement 12 zugewandten Wirkfläche 40, die einen entsprechenden Konuswinkel δ aufweist, auf der korrespondierenden Wirkfläche 15 des ersten Ausgleichsteils 12. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Längenzunahme ΔH der Vorrichtungslänge H.In the exploded view of FIG. 2, shown outside the compensation part 18, there is the drive ring 21, which acts as a drive element 22 in the previously described manner. Furthermore, the first compensating part 12 can be seen, which forms an outer ring insofar. The plastic ring 21 also has at its periphery a recess or a slot 32 into which the piston 26 is inserted. As shown in particular in the lower part of Figure 2 greatly enlarged partially illustrated region of the separation point 25, the slot 32 of the drive member 22 is filled by the piston 26. The drive element is supported with its slot boundary surfaces 35, 36 on the corresponding end faces 37, 38 of the piston 26. This construction has the advantage that a significantly increased radial mobility of the compensating part 18 is realized by the slot 24, without the drive element 22 being exposed to unwanted external influences due to the slit 24, which changes its width according to its operation. With an expansion of the drive element 22 due to temperature increase or a contraction due to temperature reduction, the compensation part 18 is forcibly imposed on the radial expansion or contraction of the drive member 22, ie, the compensation member 18 is moved radially accordingly. It slides with the formed on its outside, the first drive element 12 facing active surface 40 having a corresponding cone angle δ, on the corresponding active surface 15 of the first equalizer 12. This results in a significant increase in length ΔH the device length H.
Zu Verdeutlichung sind in Figur 1 die dabei wesentlichen Konstruktionsparameter mit eingezeichnet. Die Längenänderung ΔH bemisst sich dabei nach der Formel AT
Figure imgf000011_0001
For clarification, the essential design parameters are shown in FIG. The change in length ΔH is calculated according to the formula AT
Figure imgf000011_0001
Dabei bedeuten:Where:
H: Ausgangslänge der VorrichtungH: initial length of the device
Dm0: Wirkdurchmesser des Ausgleichsteils 18 bzw. des Antriebselementes 22 α: Temperaturkoeffizient des Materials 20D m0 : effective diameter of the compensating part 18 or of the drive element 22 α: temperature coefficient of the material 20
ΔT: Temperaturdifferenz zwischen dem Ausgangszustand und dem Kompensationszustand δ: Halber Winkel des Konuskegels der Wirkfläche 15 bzw. 40ΔT: temperature difference between the initial state and the compensation state δ: half angle of the conical cone of the active surface 15 or 40
Die dabei kompensierbare Axialverschiebung ΔH bemisst sich bei beispielhaft gewählten, üblichen Lagergeometrien und einem Antriebselement aus VITON® mitThe axial displacement .DELTA.H which can be compensated in this way is measured using typical bearing geometries and a drive element made of VITON®
Dmo = 55 mm δ = 45° 0( ViTON= 15 ° 10"5 » K"1 D m o = 55 mm δ = 45 ° 0 ( V i TON = 15 ° 10 "5" K "1
ΔT = 100°C zu ΔH = 1 ,24 mm.ΔT = 100 ° C too ΔH = 1, 24 mm.
Es ist damit ersichtlich, dass bei äußerst geringem axialem Bauraumbedarf mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerordentlich hohe relative axiale Längenverschiebungen kompensiert werden können. Dabei besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass das Antriebselement aus einem im Hinblick auf den Temperaturkoeffizienten optimierten Material hergestellt ist, das gegenüber Stahl eine 30 bis 45-fache höhere Wärmeausdehnung aufweist. Die im Betrieb mechanisch belasteten Ausgleichsteile sind dagegen aus einem fertigungstechnisch und von der Materialfestigkeit her optimierten Material (z.B. Stahl) hergestellt.It can thus be seen that extremely small relative axial displacements can be compensated for with an extremely small axial space requirement with the device according to the invention. In this case, a significant advantage is that the drive element is made of a material optimized with regard to the temperature coefficient, which has 30 to 45 times higher thermal expansion compared to steel. By contrast, the compensating parts which are mechanically stressed during operation are produced from a material (for example steel) optimized in terms of manufacturing technology and material strength.
Hinsichtlich des Gleitwinkels δ bzw. des Konuskegelwinkels ist darauf zu ach- ten, dass keine Selbsthemmung eintritt. Bei einem angenommenen Reibwert von μ= 0,1 ergibt sich mit der Bedingung tan δ > μ ein Grenzwert δ > 4, ,17°.With regard to the sliding angle δ or the conical cone angle, care must be taken that no self-locking occurs. Assuming a coefficient of friction of μ = 0.1, the condition tan δ> μ results in a limit value δ> 4, 17 °.
Auch dadurch ist ersichtlich, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sehr axialbauraumsparende Temperaturkompensation möglich ist.This also shows that a very space-saving temperature compensation is possible with the device according to the invention.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei bereits in der Figur 1 beschriebene, funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass das zweite Ausgleichsteil 48 (Innenteil) als teilweise offenes Stahl -Formteil ausgebildet ist, das im Querschnitt annähernd liegende V-Form hat. Das erste Ausgleichsteil 65 (Außenteil) ist im Wesentlichen wie das in Figur 1 dargestellte ausgestaltet. In die von dem V gebildete Öffnung 49 ist ein Antriebselement 52 in Form eines Elastomerringes eingelegt. An seiner Außenseite 53 ist das Ausgleichsteil 48 mit einer Wirkfläche 54 auf den Konuswinkel bzw. die Orientierung der Wirkfläche 15 des Ausgleichsteils 65 abgestimmt. Die Wirkflächen oder Gleitflächen 15, 54 wirken wie zuvor beschrieben zusammen, so dass das Antriebselement 52 als eine Antriebseinrichtung fungiert, die bei Temperaturerhöhung eine axiale Verschiebung bewirkt.Figures 3 and 4 show a further device according to the invention, wherein already described in the figure 1, functionally identical components are provided with the same reference numerals. The exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 essentially in that the second compensation part 48 (inner part) is designed as a partially open steel molded part which has an approximately V-shaped cross-section. The first compensating part 65 (outer part) is designed substantially like that shown in FIG. In the opening 49 formed by the V, a drive element 52 is inserted in the form of an elastomeric ring. On its outer side 53, the compensation part 48 is matched with an effective surface 54 on the cone angle or the orientation of the active surface 15 of the compensating part 65. The active surfaces or sliding surfaces 15, 54 act as before described together so that the drive element 52 acts as a drive device which causes an axial displacement when the temperature increases.
Das Ausgleichsteil 48 weist einen Schlitz oder eine Ausnehmung 55 auf, durch die wie schon beschrieben die radiale Verformbarkeit des Ausgleichsteils 48 weit über seine thermo- bzw. materialelastischen Grenzen hinaus erweitert ist. Zusätzlich ist ein Halteelement 58 vorgesehen, das als integralen Bestandteil einen Kolben 59 aufweist. Der Kolben 59 dringt in einen Schlitz 60 des An- triebselements 52 derart ein, dass sich die Schlitzgrenzflächen 62, 63 an dem Kolben 59 abstützen (Figur 4). Das erste Ausgleichsteil 65 bedeckt von der anderen Seite das Antriebselement 52. Das auch als Innenring bezeichnete Ausgleichsteil 48 ist als Stahlteil ausgebildet und hat dadurch aufgrund der ihm durch den Schlitz 55 verliehenen radialen Federeigenschaft den Vorzug, unter Vorspannung in die Bohrung 3 des Gehäuses 4 (Figur 3) eingesetzt werden zu können.The compensation part 48 has a slot or a recess 55 through which, as already described, the radial deformability of the compensation part 48 is extended far beyond its thermal or material-elastic limits. In addition, a holding element 58 is provided, which has a piston 59 as an integral part. The piston 59 penetrates into a slot 60 of the drive element 52 in such a way that the slot boundary surfaces 62, 63 are supported on the piston 59 (FIG. 4). The first compensating part 65 covers the drive element 52 from the other side. The compensating part 48, which is also referred to as an inner ring, is designed as a steel part and has the advantage, due to the radial spring property imparted by the slot 55, under bias into the bore 3 of the housing 4 (FIG. Figure 3) can be used.
Der Stahlkolben 59 verhindert auch hier, dass das Material des Antriebselements 52 infolge einer Wärmeausdehnung ausweicht. Wenn sich die Vorrich- tung erwärmt oder abkühlt, verändert sich der von dem Kunststoff des Antriebselements 52 beanspruchte Raum in radialer Richtung erheblich, was zur gewünschten stärkeren Ausdehnung bzw. bei Abkühlung Kontraktion des Ausgleichsteils 48 führt. Besonders vorteilhaft kann das Halteelement 58 zusätzlich über einen Eingriff 70 in der Mantelfläche 71 des Ausgleichsteils 65 die Aus- gleichsteile und das Antriebselement 52 als Baueinheit 72 zusammenhalten. Diese ist vereinfacht handhabbar und montierbar; zudem kann so das Material des Antriebselements 52 weder in Radial richtung noch im Bereich des Schlitzes (ausgefüllt durch den Kolben 59) ausweichen. BezugszeicheniisteThe steel piston 59 also prevents here that the material of the drive element 52 evades due to thermal expansion. When the device heats or cools, the space occupied by the plastic of the drive element 52 changes considerably in the radial direction, which leads to the desired greater expansion or, on cooling, contraction of the compensation part 48. Particularly advantageously, holding element 58 can additionally hold together the compensating parts and drive element 52 as structural unit 72 via an engagement 70 in lateral surface 71 of compensating part 65. This is easier to handle and mount; In addition, so the material of the drive member 52 in either radial direction in the region of the slot (filled by the piston 59) dodge. Bezugszeicheniiste
1 Kegelrolleniager1 tapered roller bearing
2 Außenring2 outer ring
3 Bohrung3 hole
4 Aluminiumdruckguss-Gehäuse4 die-cast aluminum housing
5 Lagerkäfig5 bearing cage
6 Kegel rollenRoll 6 cones
7 Lauffläche des Außenrings7 Tread of the outer ring
8 Lauffläche des Innenrings8 Tread of the inner ring
9 Lagerinnenring9 bearing inner ring
10 Ende der Getriebewelle10 End of the gear shaft
11 Getriebewelle11 gear shaft
12 erstes Ausgleichsteil12 first compensation part
14 konische Bohrung14 conical bore
15 Wirkfläche15 effective area
18 zweites Ausgleichsteil18 second compensation part
19 umlaufender Hohlraum19 circumferential cavity
20 Kunststoffmaterial20 plastic material
21 Ring21 ring
22 Antriebselement22 drive element
24 Ausnehmung24 recess
25 Trennstelle25 separation point
26 Kolben26 pistons
28 Innenkontur des Ausgleichsteils 1828 inner contour of the compensating part 18
30, 31 offene Enden des Ausgleichsteils 1830, 31 open ends of the compensating part 18
32 Ausnehmung/Schlitz32 recess / slot
35, 36 Schlitzgrenzflächen35, 36 slot interfaces
37, 38 Stirnflächen des Kolbens 2637, 38 end faces of the piston 26th
40 Wirkfläche40 effective area
48 Ausgleichsteil48 compensation part
49 Öffnung 52 Antriebselement49 opening 52 drive element
53, 54 Außenseite53, 54 outside
55 Schlitz, Ausnehmung55 slot, recess
58 Ausgleichsteil58 compensation part
59 Kolben59 pistons
60 Schlitz60 slot
62, 63 Schlitzgrenzflächen62, 63 slit interfaces
65 Ausgleichsteil65 compensation part
70 Eingriff70 intervention
71 Mantelfläche71 lateral surface
72 Baueinheit72 unit
F Axial kraftF axial force
A axiale RichtungA axial direction
U Umfangsrichtung U circumferential direction

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Kompensation von thermisch bedingten axialen Relativverschiebungen zwischen zwei Bauteilen mit zwei Ausgleichsteilen (12, 18), die über kooperierende Wirkflächen (15, 40) eine thermisch bedingte relative radiale Bewegung der Wirkflächen (15, 40) in eine axiale temperaturkompensierende Bewegung zumindest eines Ausgleichsteils (18) umsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleichsteil (18) mit einem Antriebselement (22), das einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Ausgleichsteil (18) aufweist, derart gekoppelt ist, dass das Antriebselement (22) seine thermisch bedingten Geometrieänderungen dem Ausgleichsteil unter Verstärkung von dessen radia- ler Bewegung aufprägt.1. A device for the compensation of thermally induced relative axial displacements between two components with two balancing parts (12, 18), the cooperating active surfaces (15, 40) a thermally induced relative radial movement of the active surfaces (15, 40) in an axial temperature-compensating movement at least implement a compensating part (18), characterized in that a compensating part (18) with a drive element (22) having a higher coefficient of thermal expansion than the compensating part (18) is coupled in such a way that the drive element (22) its thermally induced changes in geometry Balancing part under reinforcement of its radial movement.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (18) am Umfang eine Trennstelle (25) aufweist, die eine erhöhte radiale Auffederungs- bzw. Kontraktionsfähigkeit des Ausgleichs- teils (18) bewirkt.2. Device according to claim 1, characterized in that the compensation part (18) on the circumference of a separation point (25) which causes an increased radial Auffederungs- or contractility of the compensating part (18).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (25) von teleskopierenden Enden des Ausgleichsteils gebildet ist.3. A device according to claim 2, characterized in that the separating point (25) is formed by telescoping ends of the compensating part.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (25) von einem Schlitz (24) gebildet ist.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the separation point (25) is formed by a slot (24).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (22) ringförmig ist. 5. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the drive element (22) is annular.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anthebselement (22) von dem Ausgleichsteil (18) aufgenommen ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Anthebselement (22) is received by the compensating part (18).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (18) hohl ausgebildet und mit einem das Antriebselement (22) bildenden Material (20) befüllt ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the compensation part (18) is hollow and filled with a drive element (22) forming material (20).
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Antriebselement (22) axial geschlitzt ist und sich mit seinen Schlitzgrenzflächen (35, 36) an einem Gegenstück (26) abstützt.8. Device according to one of the preceding claims, character- ized in that the drive element (22) is axially slotted and with its slot boundary surfaces (35, 36) on a counterpart (26) is supported.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge- genstück (59) integraler Bestandteil eines Halteelements (58) ist, an dem das Antriebselement (48) anliegt.9. Device according to claim 8, characterized in that the counterpart (59) is an integral part of a holding element (58) on which the drive element (48) rests.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (58) die Ausgleichsteile (65, 48) unter Bildung einer Bauein- heit (72) zusammenhält.10. The device according to claim 9, characterized in that the holding element (58) the compensating parts (65, 48) together to form a construction unit (72) holds together.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das das Gegenstück ein Kolben (26) ist, der in dem Ausgleichsteil gelagert ist.11. The device according to claim 8, characterized in that the counterpart is a piston (26) which is mounted in the compensating part.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (22) aus Kunststoff besteht. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive element (22) consists of plastic.
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