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Dokumentenidentifikation DE102005001824A1 27.07.2006
Titel Lageranordnung
Anmelder AB SKF, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Brandenstein, Manfred, 97776 Eußenheim, DE;
Horling, Peter, 97453 Schonungen, DE;
Kamm, Sandra, 97469 Gochsheim, DE
Vertreter Gosdin, M., Dipl.-Ing.Univ. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 97422 Schweinfurt
DE-Anmeldedatum 13.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001824
Offenlegungstag 27.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2006
IPC-Hauptklasse F16C 35/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Lageranordnung umfasst folgende Merkmale:
- Ein Wälzlager und eine das Wälzlager radial im Wesentlichen umschließende Lageraufnahme, die jeweils einen einander gegenüberliegenden Oberflächenbereich aufweisen, wobei wenigstens einer der Oberflächenbereiche mit einem zum anderen hin ausgebauchten Profil ausgebildet ist, und
- Verbindungsmittel, die zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme angeordnet sind, die sich axial derart erstrecken, dass sie wenigstens beiderseits eines Scheitelpunkts des Profils am Profil anliegen, und die derart mit einem Spannungszustand ausgebildet sind, dass sie bestrebt sind, sich axial in sich zusammenzuziehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung.

Es ist allgemein bekannt, dass bei Verwendung von Leichtmetallgehäusen für Wälzlager sich Schwierigkeiten durch die verschiedene Wärmeausdehnung von Gehäuse und Lager ergeben. Die Wärmeausdehnungszahl von Leichtmetall ist dabei um ein Vielfaches größer als die von Stahl, aus dem Wälzlager üblicherweise hergestellt werden. Dabei wird sich das Gehäuse unter dem Einfluss der Betriebstemperatur stärker ausdehnen als das Wälzlager, so dass der Sitz des Wälzlagers im Gehäuse loser wird und infolge der veränderten Passung ein Außenring des Wälzlagers zu wandern beginnen kann.

Im Stand der Technik sind bereits eine ganze Reihe von Maßnahmen beschrieben, die vorgenannter Problematik entgegenwirken. Beispielsweise aus der DE 17 95 127 U1 ist es bekannt, beim Einbau von Wälzlagern in Leichtmetallgehäusen das Leichtmetallgehäuse mit einem über den Lagersitz aufgezogenen bzw. aufgeschrumpften Stahlring zu bewehren, so dass temperaturunabhängig die ursprünglich vorgesehene Passung des Wälzlagers im Gehäuse erhalten bleibt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Lageranordnung derart zu schaffen, dass mit besonders einfachen und damit kostengünstigen Mitteln ein Wälzlager in einer Lageraufnahme, die bezüglich dem Wälzlager einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, temperaturunabhängig das Wälzlager mit einer gleichbleibenden Festigkeit im Gehäuse gehalten wird.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 umfasst eine Lageranordnung folgende Merkmale:

  • – Ein Wälzlager und eine das Wälzlager radial im wesentlichen umschließende Lageraufnahme, die jeweils einen einander gegenüberliegenden Oberflächenbereich aufweisen, wobei wenigstens einer der Oberflächenbereiche mit einem zum anderen hin ausgebauchten Profil ausgebildet ist, und
  • – Verbindungsmittel, die zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme angeordnet sind, die sich axial derart erstrecken, dass sie wenigstens beiderseits eines Scheitelpunkts des Profils am Profil anliegen, und die derart mit einem Spannungszustand ausgebildet sind, dass sie bestrebt sind, sich axial in sich zusammenzuziehen.

Dabei wird bei dem Gegenstand der Erfindung ein temperaturunabhängiges gleichbleibendes Festhalten des Wälzlagers in der Lageraufnahme durch folgenden Wirkungszusammenhang erzielt: Bei einer beispielsweise durch den Betrieb bedingten Erwärmung der Lageranordnung dehnt sich beispielsweise die Lageraufnahme aus einer Aluminiumlegierung stärker aus als das beispielsweise aus einem Wälzlagerstahl und/oder einer Keramik hergestellte Wälzlager. Dadurch, dass zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme besagte Verbindungsmittel angeordnet sind, die beiderseits des Scheitelpunktes des Profils am Profil anliegen und die bestrebt sind, sich axial in sich zusammenzuziehen, wird bei vorgenanntem Wärmeausdehnen, das sich Zusammenziehenwollen der Verbindungsmittel durch das entsprechend gestaltete Profil dahingehend gelenkt, dass sich die Verbindungsmittel in radialer Richtung entsprechend ausdehnen und somit eine Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme auszugleichen vermögen, so dass das Wälzlager temperaturunabhängig mit gleichbleibend festem Sitz in der Lageraufnahme gehalten wird. Weiterhin sind dadurch mit Vorteil auch alterungsbedingte Toleranzänderungen ausgleichbar.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung wirkt sich dabei auch hinsichtlich Geräuschemissionen besonders vorteilhaft aus, da aufgrund des temperaturunabhängigen, gleichbleibend festen Sitzes des Lagers kein gegeneinander gerichtetes, mit Geräuschentwicklung einhergehendes Bewegen von Wälzlager gegen Lageraufnahme stattfinden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungsmittel einstückig aus einem Kunststoff hergestellt, indem der Kunststoff im durch Wärme verflüssigten Zustand zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme durch ein Spritz- und/oder Gießverfahren eingebracht wird. Dadurch stellt sich mit Vorteil sozusagen automatisch durch die beim Abkühlen des Kunststoffs eintretende Schrumpfung besagter Spannungszustand des in sich Zusammenziehenwollens ein.

Weiterhin bietet das Kunststoffeinspritzen den Vorteil, dass damit das Wälzlager bezüglich einer beispielsweise am Außenmantel der Lageraufnahme angeordneten Zentrier- und/oder Passfläche hochgenau positionierbar ist. Näheres dazu ist in der DE 103 18 964 A1 beschrieben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur.

Die Figur zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ausschnittsweise einen Längsschnitt durch einen oberen Bereich einer Lageranordnung. Dabei umfasst die Lageranordnung ein im wesentlichen hohlzylinderförmiges, aus einem Wälzlagerstahl und/oder Keramik ausgebildetes Wälzlager 10, bei dem zwischen einem Innen- und einem Außenring des Wälzlagers 10 in einem Käfig geführte Wälzkörper zum Abrollen vorgesehen sind. Ein Außenmantel des Wälzlagers 10 ist dabei im wesentlichen von einer Lageraufnahme 30 aus einer Aluminiumlegierung umschlossen, wobei die Lageraufnahme 30 zum Außenmantel des Wälzlagers 10 hin mit einem zum Wälzlager 10 hin ausgebauchten, trapezförmigen Profil ausgebildet ist. Dabei weisen die beiden Schenkel des trapezförmigen Profils gegenüber der Axialrichtung einen gleichen Winkel &agr; in der Größenordnung von wenigen Winkelgraden auf.

Zwischen dem Wälzlager 10 und der Lageraufnahme 30 ist ein Kunststoffkörper 20 angeordnet. Dabei wird der den Kunststoffkörper 20 bildende Kunststoff im durch Wärme verflüssigten Zustand zwischen dem Wälzlager 10 und der Lageraufnahme 30 durch ein Spritz- und/oder Gießverfahren eingebracht. Dadurch stellt sich mit Vorteil sozusagen automatisch durch die beim Abkühlen des Kunststoffs eintretende Schrumpfung ein in axialer Richtung wirkender Spannungszustand des in sich Zusammenziehenwollens ein.

Dadurch, dass zwischen dem Wälzlager 10 und der Lageraufnahme 30 der vorgenannte Kunststoffkörper 20 angeordnet ist, der beide Schenkel des zum Wälzlager 10 hin ausgebauchten trapezförmigen Profils der Lageraufnahme 30 berührt und der bestrebt ist, sich axial in sich zusammenzuziehen, wird bei vorgenanntem Wärmeausdehnen das sich Zusammenziehenwollen des Kunststoffkörpers 20 durch das entsprechend gestaltete Profil dahingehend gelenkt, dass sich der Kunststoffkörper 20 in radialer Richtung entsprechend ausdehnt und somit eine Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Wälzlager 10 und der Lageraufnahme 30 auszugleichen vermag, so dass das Wälzlager 10 temperaturunabhängig mit gleichbleibend festem Sitz in der Lageraufnahme 30 gehalten wird.

Mit besonderem Vorteil sind vorausgehend beschriebene Lageranordnungen bei Elektromotoren einsetzbar, da dadurch kleinste Luftspalte zwischen Rotor und Stator des Elektromotors erzielbar sind, was mit einem entsprechend hohen Wirkungsgrad des Elektromotors einhergeht.

10Wälzlager 20Kunststoffkörper 30Lageraufnahme &agr;Winkel

Anspruch[de]
  1. Lageranordnung mit folgenden Merkmalen:

    – Ein Wälzlager und eine das Wälzlager radial im wesentlichen umschließende Lageraufnahme, die jeweils einen einander gegenüberliegenden Oberflächenbereich aufweisen, wobei wenigstens einer der Oberflächenbereiche mit einem zum anderen hin ausgebauchten Profil ausgebildet ist, und

    – Verbindungsmittel, die zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme angeordnet sind, die sich axial derart erstrecken, dass sie wenigstens beiderseits eines Scheitelpunkts des Profils am Profil anliegen, und die derart mit einem Spannungszustand ausgebildet sind, dass sie bestrebt sind, sich axial in sich zusammenzuziehen.
  2. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die Lageraufnahme einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Wälzlagers.
  3. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei wenigstens Teile des Wälzlagers aus einem Wälzlagerstahl und der Lageraufnahme aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind.
  4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine axiale Ausdehnung der Verbindungsmittel größer einer radialen Dicke der Verbindungsmittel ist.
  5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verbindungsmittel einstückig aus einem Kunststoff ausgebildet sind.
  6. Lageranordnung nach Anspruch 5, wobei der Kunststoff im durch Wärme verflüssigten Zustand zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme eingebracht ist.
  7. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Verbindungsmittel durch ein Spritz- und/oder Gießverfahren hergestellt sind.
  8. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Profil dreieck- oder trapezförmig ausgebildet ist.
  9. Lageranordnung nach Anspruch 8, wobei ein Winkel zwischen wenigstens einem der Schenkel des Profils und der Axialrichtung zwischen etwa 2° und 15° beträgt.
  10. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Wälzlager mit einem zylinderförmigen Außenmantel ausgebildet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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