WO2009036733A1 - Kompensationsvorrichtung - Google Patents

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WO2009036733A1
WO2009036733A1 PCT/DE2008/001479 DE2008001479W WO2009036733A1 WO 2009036733 A1 WO2009036733 A1 WO 2009036733A1 DE 2008001479 W DE2008001479 W DE 2008001479W WO 2009036733 A1 WO2009036733 A1 WO 2009036733A1
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WO
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opening
piston
cavity
expansion material
expansion
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Jürgen OSTERLÄNGER
Tomas Smetana
Johann-Paul Stemplinger
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Schaeffler Kg
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    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/22—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with arrangements compensating for thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/20—Thermal properties
    • F16C2202/22—Coefficient of expansion

Definitions

  • the invention relates to a compensation device for compensating for thermally induced relative axial position changes between two components with a hollow body having a cavity having an opening to an end face, with a strain material which at least partially fills the cavity, and with a piston passing through the opening is in operative contact with the expansion material, that the piston performs an axial movement when thermally induced volume change of the expansion material.
  • devices which are based on the use of a material whose temperature coefficient is far higher than the temperature coefficients of the machine components.
  • a suitable plastic material is known under the trade name VITON ® .
  • German patent application DE 42 21 802 A1 discloses a compensation device with an approximately S-shaped in longitudinal partial section shape. In each ring groove of the S-shape, a circumferential plastic ring with high thermal expansion is used. This compensation device requires a comparatively large axial installation space.
  • German Offenlegungsschrift DE 195 34 003 A1 discloses a compensation device of the aforementioned type, which comprises a circular-ring-shaped or disc-shaped hollow body and a piston sliding therein. In the cavities of the hollow body expansion elements are arranged. In this known device to achieve a sufficient axial movement stroke or corresponding, applied to the pressure element axial forces relatively much strain material is required. In addition, this device is not optimal in terms of their space requirements.
  • the object of the present invention is to provide a compensation device which compensates for relatively large axial changes in length with a particularly low space requirement and with the saving of expansion material.
  • the cavity tapers in the axial direction towards the opening.
  • the device according to the invention is characterized by a particularly high compensation efficiency and, with the same compensatory capability, it requires - in particular also axially - much smaller installation space in comparison with the prior art.
  • the compensation device manages with comparatively few and easy-to-manufacture items. It is therefore particularly suitable for particularly cost-critical applications in which nevertheless must be provided for a reliable thermal compensation, such as in motor vehicle transmissions.
  • the cavity has at least partially conical shape.
  • the above-described translation effect of the cavity geometry in the axial direction can be further increased by the cavity has a double conical shape.
  • the cavity can, for example, in the axial direction of a Extend support or counter plate or a bottom of the cavity first and then rejuvenate towards the opening. This general embodiment is subsumed under the term "double conical" in the context of the present invention.
  • the piston surrounds the edge of the opening.
  • the piston can continue laterally of the opening edges with cross-folds and thus ensure that even at high, exerted by the expansion material radial forces on the hollow body, the hollow body geometry and in particular the opening width do not change. This reliably prevents a radial springing of the hollow body, so that all volumetric expansions of the expansion material are converted into the desired axial compensatory displacement of the piston.
  • the piston has an extension extending into the opening.
  • the piston is dimensioned so that the extension still partially remains in the opening even with operationally maximum expansion of the expansion material.
  • the shape of the extension is matched to the opening so that the extension moves without gaps in the opening. This has the advantage that the expansion material, even on cooling (i.e., on contraction and piston return movement), does not run the risk of getting into an axial gap in which it could be pinched.
  • the hollow body and the piston are formed as shaped sheet metal parts. In particular, they can be produced by stamping and bending from a sheet metal.
  • Figure 1 in longitudinal section a partially illustrated inventive device
  • FIG. 2 shows a device according to the invention in the mounted state in a first operating situation
  • FIG 3 shows a device according to the invention in the mounted state in a second operating situation.
  • FIG. 1 shows in longitudinal section only the upper part (so far only a quarter) of an annular closed compensating device which comprises as main elements a hollow body 1 with a cavity 2 and an annular piston 3.
  • the hollow body is configured as a hollow ring and has an opening 5 towards its end face 4.
  • the cavity 2 is filled almost completely with a material 8, which is also referred to as a thermal expansion compensation element-hereinafter referred to as expansion material.
  • an expansion material for example, an elastomer in question, for example, the known under the trade name VITON ® material available.
  • This material has a coefficient of thermal expansion which is significantly greater than the coefficient of expansion of the material of the components whose relative axial thermally induced change in position should be compensated with the aid of the compensating device according to the invention.
  • the device is formed about its longitudinal axis 9 rotationally symmetrical.
  • the hollow body 1 is made of a sheet metal part by bending the sides 10, 11 and thereby provided with the inventively tapered geometry of the cavity 2.
  • the introduced into the cavity 2 material 8 can be introduced during the molding of the hollow body 1 or subsequently, for example, by pouring the cavity 2 as needed.
  • the cavity 2 is characterized in that it tapers in the axial direction A to the opening 5.
  • This taper 12 is also called cone below.
  • the cross section 14 of the cavity 2 has a correspondingly tapered cross-sectional area 15.
  • the term cone also describes a design of the cross-sectional area 12 which, for example, has only an oblique side 10 or 11.
  • the cross-sectional area 15 decreases towards the opening 5, so that the shape of the cavity 2 effects a mechanical translation for the expansion movement of the material 8.
  • the taper acts, so to speak, as a nozzle in the direction of the opening 5.
  • the opening is covered by the annular piston 3, which penetrates with an extension 22 in the front portion 23 of the opening 5.
  • the extension with regard to the expansion behavior of the material 8 and the geometry of the cavity 2 is dimensioned so that it still partially in the opening 5 remains even at maximum expansion of the expansion material 8. This ensures particularly good guidance and sealing of the cavity to the outside.
  • This has the advantage that no foreign substances penetrate and, in particular, the expansion material 8 does not escape undesirably or can penetrate into the gap region between extension 22 and opening 5.
  • the extension 22 is matched in its fit to the opening 5, that it moves without a gap in the opening 5.
  • the annular piston has a substantially disc-shaped form, wherein seen in the radial direction on both sides of the extension recesses or grooves 24, 25 are located. In these grooves are the end portions 26, 27 of the sides 10, 11th.
  • another essential aspect of this construction is that the reception of the end regions 26, 27 in the grooves 24, 25 ensures that the hollow body 1 does not penetrate even in the case of extensive expansion of the expansion material 8 Sprung radial direction. This ensures that all thermally induced volume expansions are converted directly into an axial movement of the piston 3. This contributes to the above-described geometric design of the hollow body to a further increase in efficiency in the inventive device.
  • the piston 3 is produced as a sheet metal part by the previously described geometries have been produced by embossing and / or impressions of a disc-shaped output sheet.
  • FIG. 2 and 3 show a longitudinal section of a detail and schematically a device according to the invention in the mounted state.
  • the apparatus described in detail in connection with FIG. 1 is supported on the one hand in a recess 30 of an aluminum housing 31 with the front side 34 of the piston 3 and on the other hand with the other end face 35 of the hollow body 1 on a bearing outer ring 36.
  • the bearing outer ring is part of a known tapered roller bearing 37, which supports a drive shaft 42 in a so-called X-arrangement. It can be seen schematically the bearing inner ring 43 connected to the drive shaft 42 and a tapered roller 45 held in a cage 44.
  • T 20 ° C.
  • the expansion material 8 has also considerably expanded, with the entire volume increase being converted into an axial extent in direction A as described above.
  • the material 8 thus presses directly on the extension 22 of the piston 3 and has moved it in a corresponding manner in the axial direction A. This can be seen on the gaps 52, 53 which have formed between the bottom surfaces of the grooves 24 and 25 and the corresponding end regions 26, 27 (cf. also FIG. 1) of the hollow body 1. Nevertheless, the extension is still well received in the opening 5.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter relativer axialer Lageänderungen zwischen zwei Bauteilen mit einem Hohlkörper (1) mit einem Hohlraum (2), der zu einer Stirnseite (4) eine Öffnung (5) aufweist, mit einem Dehnungsmaterial (8), das den Hohlraum (2) zumindest teilweise ausfüllt, und mit einem Kolben (3), der durch die Öffnung (5) derart in Wirkkontakt mit dem Dehnungsmaterial (8) steht, dass der Kolben (3) bei thermisch bedingter Volumenänderung des Dehnungsmaterials (8) eine axiale Bewegung ausführt. Um eine Kompensationsvorrichtung zu schaffen, die bei besonders geringem Bauraumbedarf und bei Einsparung von Dehnungsmaterial relativ große axiale Längenänderungen kompensiert, verjüngt sich der Hohlraum in axialer Richtung zur Öffnung hin.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Kompensationsvorrichtung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter relativer axialer Lageänderungen zwischen zwei Bauteilen mit einem Hohlkörper mit einem Hohlraum, der zu einer Stirnseite eine Öffnung aufweist, mit einem Dehnungsmaterial, das den Hohlraum zumindest teilweise ausfüllt, und mit einem Kolben, der durch die Öffnung derart in Wirkkontakt mit dem Dehnungsmaterial steht, dass der Kolben bei thermisch bedingter Volumenänderung des Dehnungsmaterials eine axiale Bewegung ausführt.
Hintergrund der Erfindung
Bei Vorrichtungen oder Maschinen, deren einzelne Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung, d.h. unterschiedlichem Temperaturkoeffizienten, bestehen, treten bei Änderungen der Maschinenbetriebstemperatur unterschiedliche relative Lageänderungen der Bauteile auf.
Dies ist insbesondere bei Anordnungen, bei denen eine präzise Lagerung erforderlich ist unerwünscht, weil sich dadurch die konstruktionsgemäß ge- wünschten Betriebsbedingungen (z.B. Lagervorspannungen) verändern. Ein klassisches Beispiel für diese Problematik sind Kraftfahrzeuggetriebe, deren Gehäuse in der Regel aus Aluminium besteht, während die Getriebewellen aus Stahl gefertigt und mittels angestellter Kegelrollenlager gelagert sind.
Zur Kompensation dieses Effekts sind Vorrichtungen bekannt, die auf der Verwendung eines Materials basieren, dessen Temperaturkoeffizient weit höher ist als die Temperaturkoeffizienten der Maschinenbauteile. Ein dazu geeignetes Kunststoffmaterial ist unter dem Handelsnamen VITON® bekannt.
Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 42 21 802 A1 offenbart eine Kompensationsvorrichtung mit einer im Längsteilschnitt etwa S-förmigen Gestalt. In jede Ringnut der S-Form ist ein umlaufender Kunststoffring mit hoher Wärmeausdehnung eingesetzt. Diese Kompensationsvorrichtung erfordert einen ver- gleichsweise großen axialen Bauraum.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 195 34 003 A1 ist eine Kompensationsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die einen kreisring- oder scheibenförmigen Hohlkörper und einen darin gleitenden Kolben umfasst. In den Hohlräumen des Hohlkörpers sind Dehnungselemente angeordnet. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zur Erzielung eines ausreichenden axialen Bewegungshubs bzw. entsprechender, auf das Andruckelement ausgeübter Axialkräfte relativ viel Dehnungsmaterial erforderlich. Zudem ist auch diese Vorrichtung hinsichtlich ihres Raumbedarfs nicht optimal.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Kompensationsvorrichtung, die bei besonders geringem Bau- raumbedarf und bei Einsparung von Dehnungsmaterial relativ große axiale Längenänderungen kompensiert. Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kompensationsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Demgemäß verjüngt sich der Hohlraum in axialer Richtung zur Öffnung hin.
Durch die Verjüngung des Hohlraumes zur Öffnung und damit zum Wirkbereich des Kolbens hin findet nach Art einer Düse eine mechanische Übersetzung des Dehnungsverhaltens statt. Mit anderen Worten: Durch die Verjüngung führt eine Ausdehnung einer gleichen Dehnungsmaterialmenge im Vergleich zum Stand der Technik (DE 195 94 003 A1) zu einer deutlich größeren axialen Aus- dehnungs- bzw. Bewegungskomponente. Diese wird in geeigneter Weise auf den Kolben übertragen. Unter Wirkkontakt des Kolbens ist im Rahmen der vor- liegenden Erfindung ein unmittelbarer Kontakt eines Kolbenbereichs oder eine mittelbare Beaufschlagung des Kolbens zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen besonders hohen Kompensationswirkungsgrad aus und beansprucht bei gleicher Kompensati- onsfähigkeit im Vergleich zum Stand der Technik einen - insbesondere auch axial - wesentlich geringeren Bauraum.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Kompensationsvorrichtung mit vergleichsweise wenigen und einfach zu fertigenden Einzelteilen auskommt. Sie eignet sich deshalb insbesondere für besonders kostenkritische Anwendungen, bei denen dennoch für eine zuverlässige thermische Kompensation gesorgt werden muss, wie beispielsweise bei Kraftfahrzeuggetrieben.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlraum zumindest teilweise konische Gestalt hat. Die zuvor beschriebene Übersetzungswirkung der Hohlraumgeometrie in axialer Richtung kann noch weiter gesteigert werden, indem der Hohlraum eine doppelt konische Gestalt hat. Bevorzugt kann der Hohlraum sich beispielsweise in axialer Richtung von einer Abstütz- oder Gegenplatte oder einem Boden des Hohlraumes zunächst erweitern und sich zur Öffnung hin dann wieder verjüngen. Diese allgemeine Ausgestaltung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „doppelt konisch" subsumiert.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umgreift der Kolben den Rand der Öffnung. Beispielsweise kann sich der Kolben seitlich der Öffnungsränder mit übergreifenden Falzen fortsetzen und damit dafür sorgen, dass sich auch bei hohen, von dem Dehnungsmaterial ausgeübten radialen Kräften auf den Hohlkörper die Hohlkörpergeometrie und insbesondere die Öffnungsweite nicht verändern. Damit ist zuverlässig ein radiales Auffedern des Hohlkörpers vermieden, so dass sämtliche Volumendehnungen des Dehnungsmaterials in die gewünschte axiale kompensatorische Verschiebung des Kolbens umgesetzt werden.
Für die mechanische Stabilität und Bewegungszuverlässigkeit des Kolbens ist es vorteilhaft, wenn der Kolben einen sich in die Öffnung erstreckenden Fortsatz aufweist.
Besonders bevorzugt ist der Kolben dabei so dimensioniert, dass der Fortsatz auch bei betriebsgemäß maximaler Ausdehnung des Dehnungsmaterials noch teilweise in der Öffnung verbleibt.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Form des Fortsatzes so auf die Öffnung abgestimmt ist, dass sich der Fortsatz spaltfrei in der Öffnung bewegt. Dies hat den Vorteil, dass das Dehnungsmaterial auch bei Abkühlung (d.h. bei Kontraktion und Kolbenrückbewegung) nicht Gefahr läuft, in einen axialen Spalt zu geraten, in dem es verquetscht werden könnte.
Herstellungstechnisch bevorzugt sind der Hohlkörper und der Kolben als Blechformteile ausgebildet. Sie können insbesondere durch Stanzen und Biegen aus einem Blech hergestellt sein. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich auch oder ergänzend aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Dabei zeigen in jeweils perspektivischer Ansicht:
Figur 1 im Längsschnitt eine teilweise dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung;
Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand in einer ersten Betriebssituation;
Figur 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand in einer zweiten Betriebssituation.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt im Längsschnitt nur den oberen Teil (insoweit also nur ein Viertel) einer ringförmigen geschlossenen Kompensationsvorrichtung, die als Haupt- elemente einen Hohlkörper 1 mit einem Hohlraum 2 und einem Ringkolben 3 umfasst. Der Hohlkörper ist als Hohlring ausgestaltet und weist zu seiner Stirnseite 4 hin eine Öffnung 5 auf. Der Hohlraum 2 ist mit einem auch als Wärmedehnungsausgleichselement bezeichneten Material 8 - nachfolgend als Dehnungsmaterial bezeichnet - fast vollständig ausgefüllt.
Als Dehnungsmaterial kommt beispielsweise ein Elastomer in Frage, zum Beispiel das unter dem Handelsnamen VITON® bekannte und erhältliche Material. Dieses Material hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der deutlich größer ist als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der Bauteile, deren relative axiale thermisch bedingte Lageänderung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kompensationsvorrichtung ausgeglichen werden soll.
Die Vorrichtung ist um ihre Längsachse 9 rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Hohlkörper 1 ist aus einem Blechteil durch Umbiegen der Seiten 10, 11 hergestellt und dabei mit der erfindungsgemäß verjüngenden Geometrie des Hohlraumes 2 versehen. Das in den Hohlraum 2 eingebrachte Material 8 kann dabei während der Formgebung des Hohlkörpers 1 oder auch anschließend beispielsweise durch Ausgießen des Hohlraumes 2 je nach Bedarf eingebracht werden.
Der Hohlraum 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass er sich in axialer Richtung A zur Öffnung 5 hin verjüngt. Diese Verjüngung 12 wird nachfolgend auch Konus genannt. Dadurch weist der Querschnitt 14 des Hohlraumes 2 eine entsprechend konisch zulaufende Querschnittsfläche 15 auf. Mit dem Begriff Konus ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Gestaltung der Querschnittsfläche 12 umschrieben, die beispielsweise nur eine schräge Seite 10 oder 11 aufweist. Erfindungsgemäß ist jedenfalls vorgesehen, dass die Querschnittsfläche 15 zur Öffnung 5 hin abnimmt, so dass die Form des Hohlraumes 2 eine mechanische Übersetzung für die Ausdehnungsbewegung des Materials 8 bewirkt. Die Verjüngung wirkt sozusagen als Düse in die Richtung der Öffnung 5 hin.
Die Öffnung ist von dem Ringkolben 3 bedeckt, der mit einem Fortsatz 22 in den vorderen Bereich 23 der Öffnung 5 eindringt. Dabei ist der Fortsatz mit Blick auf das Ausdehnungsverhalten des Materials 8 und die Geometrie des Hohlraumes 2 so bemessen, dass er auch bei maximaler Ausdehnung des Dehnungsmaterials 8 noch teilweise in der Öffnung 5 verbleibt. Damit ist eine besonders gute Führung und Abdichtung des Hohlraumes nach außen gewähr- leistet. Dies hat den Vorteil, dass keine Fremdstoffe eindringen und insbesondere das Dehnungsmaterial 8 nicht unerwünscht austreten bzw. in den Spaltbereich zwischen Fortsatz 22 und Öffnung 5 eindringen kann. Dazu ist der Fortsatz 22 in seiner Passung so auf die Öffnung 5 abgestimmt, dass er sich spaltfrei in der Öffnung 5 bewegt.
Der Ringkolben hat im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt, wobei sich in radialer Richtung gesehen beidseitig des Fortsatzes Vertiefungen oder Nuten 24, 25 befinden. In diesen Nuten sind die Endbereiche 26, 27 der Seiten 10, 11 aufgenommen und dienen einerseits so zusätzlich zur Führung des Kolbens 3. Ein weiterer wesentlicher Aspekt dieser Konstruktion ist andererseits, dass die Aufnahme der Endbereiche 26, 27 in den Nuten 24, 25 sicherstellt, dass der Hohlkörper 1 auch bei starker Ausdehnung des Dehnungsmaterials 8 nicht in radialer Richtung auffedert. Damit ist gewährleistet, dass sämtliche thermisch bedingten Volumenausdehnungen unmittelbar in eine axiale Bewegung des Kolbens 3 umgesetzt werden. Dies trägt neben der zuvor beschriebenen geometrischen Ausgestaltung des Hohlkörpers zu einer weiteren Wirkungsgradsteigerung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei.
Auch der Kolben 3 ist als Blechformteil hergestellt, indem die zuvor beschriebenen Geometrien durch Prägen und/oder Eindrücken aus einem scheibenförmigen Ausgangsblech erzeugt worden sind.
Die Figuren 2 und 3 zeigen im Längsschnitt ausschnittweise und schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand. Die im Zusammenhang mit Figur 1 ausführlich beschriebene Vorrichtung stützt sich einerseits in einer Ausnehmung 30 eines Aluminiumgehäuses 31 mit der Frontseite 34 des Kolbens 3 und andererseits mit der anderen Stirnseite 35 des Hohlkörpers 1 an einem Lageraußenring 36 ab. Der Lageraußenring ist Teil eines an sich bekannten Kegelrollenlagers 37, das eine Antriebswelle 42 in sogenannter X- Anordnung lagert. Man erkennt schematisch den mit der Antriebswelle 42 verbundenen Lagerinnenring 43 und eine in einem Käfig 44 gehaltene Kegelrolle 45. In Figur 2 ist dabei die Situation bei einer Betriebstemperatur von T = 200C dargestellt.
Demgegenüber ist - teilweise übertrieben - in Figur 3 die Anordnung gemäß Figur 2 bei einer Betriebstemperatur von T=120°C dargestellt. Aufgrund der Erwärmung hat sich insbesondere das Aluminiumgehäuse 31 in radialer und axialer Richtung erheblich ausgedehnt, was zu einem (übertrieben dargestellten) Spalt zwischen dem Lagerring 36 und der Ausnehmung 30 geführt hat. In entsprechender Weise hat sich der Abstand der Stirnfläche 46 des Lageraußenringes 36 von der Schulterfläche 47 der Ausnehmung 30 vergrößert. Ohne zusätzliche Maßnahmen würde sich damit die voreingestellte Lagervorspannung verändern oder gar ein Lagerspiel auftreten. Dies würde zu einer erheblich verminderten Lagerlebensdauer, axialem Wellenschlag und nicht mehr idealem Zahnangriff etwaiger in dem Getriebe auf der Antriebswelle 42 gelager- ter Zahnräder führen.
Durch die Erwärmung hat sich auch das Dehnungsmaterial 8 erheblich ausgedehnt, wobei die gesamte Volumenzunahme wie vorstehend beschrieben in eine axiale Ausdehnung in Richtung A umgesetzt ist. Das Material 8 drückt da- mit unmittelbar auf den Fortsatz 22 des Kolbens 3 und hat diesen in entsprechender Weise in axialer Richtung A verschoben. Man erkennt dies an den Spalten 52, 53, die sich zwischen den Bodenflächen der Nuten 24 und 25 und den korrespondierenden Endbereichen 26,27 (vgl. auch Figur 1) des Hohlkörpers 1 gebildet haben. Dennoch ist der Fortsatz noch gut in der Öffnung 5 auf- genommen.
Die Bewegung des Ringkolbens 3 hat zu einer Erhöhung der axialen Dimension L der Vorrichtung geführt, die gegenüber der ursprünglichen Ausdehnung I (Figur 2) so ausreichend groß ist, dass ein Lagerspiel zuverlässig verhindert ist und die gewünschte Lagervorspannung auch bei großen Temperaturschwankungen aufrecht erhalten wird. Wie die Zusammenschau der Figuren 2 und 3 verdeutlicht, führt eine Temperaturerhöhung zu einer starken Ausdehnung der Füllung des Hohlraumes 2, wodurch der als Klemmhülse fungierende Kolben 3 von dem Lageraußenring 36 weggedrückt wird. Aufgrund der Gestaltung des Kolbens ist sichergestellt, dass der Hohlkörper nicht radial auffedern kann, sondern die gesamte Ausdehnung der Dehnungsmaterial-Füllung der Axialkompensation zugute kommt. Durch die sich verjüngende Keilform bzw. den Konus des Hohlraumes 2 und damit der Form des Dehnungsmaterials 8 zeichnet sich die Vorrichtung bei einem hohen Kompensationsvermögen durch eine sehr geringe axiale Bauform aus.
00 Bezugszahlenhste
1 Hohlkörper
2 Hohlraum
3 Ringkolben
4 Stirnseite
5 Öffnung
Dehnungsmaterial
9 Längsachse/axiale Richtung
10, 11 Seiten
12 Verjüngung
14 Querschnitt
15 Querschnittsfläche
22 Fortsatz
23 vorderer Bereich
24, 25 Nuten
26, 27 Endbereiche
30 Ausnehmung
31 Aluminiumgehäuse
34 Frontseite
35 Stirnseite
36 Lageraußenring
42 Antriebswelle
43 Lagerinnenring
44 Käfig
45 Kegelrolle
46 Stirnfläche
47 Schulterfläche
52, 53 Spalt
A Richtung
I Ausdehnung
L axiale Dimension

Claims

Patentansprüche
1. Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich thermisch bedingter relativer axialer Lageänderungen zwischen zwei Bauteilen
- mit einem Hohlkörper (1) mit einem Hohlraum (2), der zu einer Stirnseite (4) eine Öffnung (5) aufweist,
- mit einem Dehnungsmaterial (8), das den Hohlraum (2) zumindest teil- weise ausfüllt, und
- mit einem Kolben (3), der durch die Öffnung (5) derart in Wirkkontakt mit dem Dehnungsmaterial (8) steht, dass der Kolben (3) bei thermisch bedingter Volumenänderung des Dehnungsmaterials (8) eine axiale Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet,
- dass sich der Hohlraum (2) in axialer Richtung (A) zur Öffnung (5) hin verjüngt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, - dass der Hohlraum (2) zumindest teilweise konische Gestalt hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Hohlraum (2) eine doppelt konische Gestalt hat.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Kolben (3) den Rand der Öffnung (5) umgreift.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Kolben (3) einen sich in die Öffnung (5) erstreckenden Fortsatz (22) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Kolben (3) so dimensioniert ist, dass der Fortsatz (22) auch bei betriebsgemäß maximaler Ausdehnung des Dehnungsmaterials (8) noch teilweise in der Öffnung (5) verbleibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Form des Fortsatzes (22) so auf die Öffnung (5) abgestimmt ist, dass sich der Fortsatz spaltfrei in der Öffnung bewegt.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Hohlkörper (1) und der Kolben (3) Blechformteile sind.
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