DE20301647U1

DE20301647U1 - Wälzlager, insbesondere für einen Elektromotor

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Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2003-04-17
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Description

RÜGER, BARTHEL T "&' &Agr;'&Igr;&dgr;'&Egr;&Igr;'"

Patentanwälte ^&bgr; European Patent Attorneys

Dr.-lng.R. Rüger Dipl.-Ing. H. P. Barthelt Dr.-lng.T.Abel Patentanwälte European Patent Rüger, Barthelt & Abel ■ R O. Box 10 04 61 ■ D-73704 Esslingen Attorneys

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30. Januar 2 SKF GM 17

Wälzlager, insbesondere für einen Elektromotor

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wälzlager, insbesondere solche, die bspw. in Elektromotoren Verwendung finden.

Ein Elektromotor weist im Allgemeinen ein Gehäuse auf, in dem ein feststehender Stator und ein innerhalb des Stators drehbar gelagerter Rotor befestigt sind. Der Rotor ist mittels zweier Wälzlager drehbar gelagert, die im Allgemeinen von der Bauart starrer Kugellager sind und an den beiden Enden der Welle des Rotors angeordnet sind.

Die im Allgemeinen nach Bauart "starrer Kugellager" ausgeführten Wälzlager weisen ringförmige Lagerlaufflächen mit einem Querschnittsprofil auf, das in Bezug auf eine durch den Mittelpunkt der Kugeln verlaufende Ebene symmetrisch ist, und sind konstruiert, um im Betrieb gegebenenfalls verhältnismäßig große radiale Kräfte und mäßige axia-

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Konten: Deutsche Bank AG, Filiale Esslingen 304 014 (BLZ 611 700 76) · Postbank Stuttgart 62451-700 (BLZ 600100 70)

Ie Kräfte aufzunehmen. Die beiden Wälzlager sind über deren Innenringe mit Presspassung auf der Welle befestigt.

Die Außenringe der Wälzlager sind in zylindrischen Sitzen des Gehäuses des Motors befestigt, wobei das Gehäuse im Wesentlichen aus einer Leichtmetalllegierung auf der Grundlage von Aluminium besteht. Der Außenring des einen der beiden Wälzlager ist in seinem Sitz durch geeignete Mittel, beispielsweise Sicherungsringe und/oder Schultern, in axialer Richtung festgesetzt und ist eventuell klemmend in dem Gehäuse befestigt.

Der Außenring des anderen Wälzlagers ist in axialer Richtung "frei", mit anderen Worten mit einem zulässigen axialen Spiel, in seinem Sitz befestigt. In der Tat kann sich der axiale Abstand, der das zweite Wälzlager von dem in axialer Richtung bezüglich des Gehäuses fest angeordneten ersten Wälzlager trennt, während eines Temperaturanstiegs des Elektromotors aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der verschiedenen Teile des Motors geringfügig verändern. Das zweite Wälzlager muss daher in der Lage sein, seine Stellung in axialer Richtung in Bezug auf seinen Sitz geringfügig zu verändern, ohne dass es zu einer unerwünschten Drehung seines Außenrings gegenüber dem Sitz kommen sollte.

Aus der Druckschrift FR-A-2 585 095 ist ein Wälzlager bekannt, das auf seinem Außenring mit Ringen aus Kunstharz ausgestattet ist, die in um den Umfang des Außenrings ausgebildeten Ringnuten aufgespritzt sind. Diese Ringe ragen bezüglich der zylindrischen Außenfläche des Außenrings des Wälzlagers in radialer Richtung vor und ermöglichen es zu verhindern, dass sich der Außenring bei einem Anstieg der

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Motortemperatur bezüglich des Gehäusesitzes in Drehung versetzen könnte.

Der Ausdehnungskoeffizient des aus einer Leichtmetalllegierung gefertigten Motorgehäuses ist ungefähr doppelt so groß wie derjenige des Stahls für die Wälzlagerringe. Der Anstieg der Temperatur zeigt sich daher in einem Radialspiel zwischen dem Außenring des Wälzlagers und dem Gehäusesitz. Die Kunststoffringe weisen einen im Vergleich zu der Leichtmetalllegierung des Motorgehäuses hohen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch es sich verhindern lässt, dass sich der Außenring bei Anstieg der Temperatur aufgrund der inneren Reibung des Wälzlagers bezüglich des Sitzes ungewollt in Drehung versetzt. Die Kunststoffringe weisen gegenüber dem Außendurchmesser des Wälzlagers einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser auf.

So beträgt im Falle eines Wälzlagers mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 32 mm für einen übereinstimmenden Nennwert die zulässige Abweichung (Toleranz) für den Durchmesser der Kunststof fringe zwischen +20 und +50 &mgr;&eegr;&eegr; oder sogar zwischen +3 0 bis +70 &mgr;&pgr;&igr;, während die Toleranz für den Durchmesser des Außenrings des Wälzlagers zwischen 0 und -&idiagr;&Ogr;&mgr;&pgr;&igr; liegt. Daraus ergibt sich, dass die Kunststoffringe ständig in Bezug auf die Oberfläche des Außenrings des Wälzlagers in radialer Richtung vorragen.

Eine derartige Vorrichtung eignet sich verhältnismäßig zufriedenstellend dazu, um eine unbeabsichtigte Drehung des Außenrings bei einem Temperaturanstieg zu verhindern, weist aber dennoch gewisse Nachteile auf.

Der Einbau des Wälzlagers in dessen Sitz erfordert

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einen erheblichen Kraftaufwand beim Eindrücken und muss daher mit einer Art Presse durchgeführt werden. Die Kunststoff ringe sind auf dem Außenring bezüglich dessen Umfangsflache mit einem erheblichen radialen Vorsprung angeordnet, wodurch die Gefahr besteht, dass die Ringe während des Eindrückens beschädigt oder herausgerissen werden. Die Klemmfeststellung des Wälzlagers in dessen Sitz lässt keine ausreichende Freiheit für eine axiale Verschiebung dieses Wälzlagers bei Temperaturänderungen zu. Dementsprechend ist das Wälzlager insbesondere bei niedrigen und mittleren Temperaturen ungewöhnlich starken axialen Kräften unterworfen, die zu einer nachteiligen Reduzierung der Lebensdauer des Wälzlagers führen können.

Die Erfindung lehrt, diese unterschiedlichen Probleme zu lösen.

Die Erfindung schlägt ein verbessertes Wälzlager mit Ausgleichsringen vor.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung gehören zu der Wälzlagervorrichtung ein Außenring, der vorgesehen ist, um sich in einem zylindrischen Sitz anzupassen, eine auf dem Außenring ausgebildete Lauffläche, eine Reihe von in Berührung mit der Lauffläche angeordneten Wälzkörpern und mindestens ein Dehnungsausgleichsring, der in einer Ringnut befestigt ist, die in der zylindrischen Außenfläche des Außenrings ausgebildet ist. Der Ausgleichsring ist aus einem Material gefertigt, dessen Dehnungskoeffizient größer ist als derjenige des Werkstoffs, aus dem der Außenring geformt ist. Der Ausgleichsring ist mit einem Außendurchmesser bemessen, der zwischen dem Außendurchmesser des Außenrings minus 50 &mgr;&tgr;&eegr; und dem Außendurchmesser des Außenrings plus 2 0 &mgr;&tgr;&eegr; beträgt.

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Vorteilhafterweise ist die Passung zwischen dem Außendurchmesser des Außenrings des Wälzlagers und dem aus einer Leichtmetalllegierung bestehenden Gehäusesitz geeignet gewählt und ein Gleitsitz bei Raumtemperatur geschaffen.

In einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Toleranz des Außendurchmessers des Ausgleichsrings bezogen auf den Nenndurchmesser zwischen +10 und -50 &mgr;&tgr;&eegr;, bevorzugterweise könnte eine Toleranz zwischen +10 und -30 &mgr;&pgr;&igr; gewählt sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Toleranz an dem Außendurchmesser des Außenrings gegenüber dem Nenndurchmesser zwischen 0 und -10 &mgr;&idiagr;&eegr;.

Vorzugsweise enthält das Wälzlager zwei Dehnungsausgleichsringe, die in zwei Nuten des Außenrings befestigt sind, wobei diese Nuten in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Vorzugsweise ist das Wälzlager bezüglich einer durch den Mittelpunkt der Wälzkörper verlaufenden radialen Ebene symmetrisch.

Das Wälzlager kann einen massiven oder aus Blech hergestellten Innenring aufweisen, der mit einer äußeren Lauffläche versehen ist, die mit den Wälzkörpern in Berührung steht.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgleichsring aus Kunststoff hergestellt. Insbesondere kann der Ausgleichsring aus Polyamid hergestellt sein.

Das Wälzlager kann in einem Sitz befestigt sein, der eine zylindrische Bohrung aufweist und Teil eines mecha-

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nischen Elements, beispielsweise des Statorteils eines Motors, bildet. Der Sitz kann aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt sein.

Ferner ist gemäß der Erfindung ein Elektromotor mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse befestigten Stator, einem Rotor und mindestens einem zwischen dem Gehäuse und dem Rotor befestigten Wälzlager der oben beschriebenen Art geschaffen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt, insbesondere aus einer Metalllegierung, die Aluminium und/oder Magnesium enthält.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichsrings größer als derjenige des Werkstoffs, aus dem der Außenring des Wälzlagers hergestellt ist, und größer als derjenige des Werkstoffs, aus dem der Sitz des Außenrings gefertigt ist.

Mit anderen Worten, die Außenumfangsflache des oder der Ausgleichsringe kann in radialer Richtung gegenüber der zylindrischen Außenfläche des Außenrings des Wälzlagers um 10 &mgr;&pgr;&igr; vorragen oder in Bezug auf diese um bis zu 25 &mgr;&pgr;&igr; zurückversetzt sein. Da der Außendurchmesser des Außenrings des Wälzlagers bezogen auf seine Nennabmessung mit einer Toleranz von 0 bis -10 &mgr;&pgr;&igr; bemessen ist, und der Sitz aus einer Leichtmetalllegierung in Bezug auf seine Nennabmessung, die gleich derjenigen des Außendurchmessers des Außenrings des Wälzlagers ist, mit einer Toleranz von 0 bis + 16 &mgr;&tgr;&eegr; bemessen ist, lässt sich das Wälzlagers wegen des geringen maximal möglichen radialen Überstands der Aus-

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• ·· * &diams; &Idigr; I *.

gleichsringe in Bezug auf den Außenring besonders leicht und ohne eine Gefahr der Beschädigung der Ausgleichsringe in seinen Sitz einbauen.

Bei niedrigen Temperaturen, insbesondere im Bereich unterhalb oder in der Nähe von 0°, ist die wechselseitige Eingriff zwischen dem aus Stahl gefertigten Außenring des Wälzlagers und dem aus einer Leichtmetalllegierung hergestellten Gehäusesitz maßgeblich. Dieser Eingriff stellt sicher, dass der Außenring des Wälzlagers in seinem Sitz zentriert ist und sich nicht in diesem dreht, während unter einer ausreichend großen axialen Belastung leichte axiale Verschiebungen des Außenrings in seinem Sitz möglich sind.

Wenn sich die Temperatur hingegen erhöht, beispielsweise bis auf ca. 12 0⁰C steigt, sorgt der zwischen den Ausgleichsringen und dem Sitz bestehende wechselseitige Eingriff zunehmend für die Zentrierung und den Widerstand gegen eine Verdrehung des Außenrings bezüglich seines Sitzes. Der Ausdehnungskoeffizient des Stahls für den Außenring liegt nämlich in der Größenordnung von 1,5 &khgr; ICT⁵, jener der Leichtmetalllegierung für das Gehäuse im Bereich von 2,3 &khgr; ICT⁵ und jener der Ausgleichsringe in der Größenordnung von 13 &khgr; ICT⁵. Die Ausgleichsringe dehnen sich daher beträchtlich stärker aus als der Außenring und sorgen bei mittleren und höheren Temperaturen für eine ausgezeichnete Kompensation der Ausdehnung.

Insbesondere dehnen sich die Ausgleichsringe in radialer Richtung rascher aus als der Gehäusesitz und haften daher wirkungsvoll an diesem, wobei sie jede Verdrehung des Außenrings des Wälzlagers in dem Gehäuse verhindern und für eine hervorragende Zentrierung zwischen dem Wälzlager und

dem Sitz und damit zwischen dem Stator und dem Rotor des Motors sorgen. Der zuletzt genannte Punkt ist von besonderer Bedeutung, da die Leistung eines Elektromotors insbesondere von dem zwischen dem Stator und dem Rotor vorhandenen Spiel abhängt, wobei eine Verringerung des Spiels die Leistungsdaten des Motors erhöht. Selbstverständlich steigen mit einer Verringerung des Spiels die an die Genauigkeit der Zentrierung zwischen Rotor und Stator gestellten Anforderungen.

In gewissen Anwendungen, beispielsweise im Falle der Verwendung bei Elektromotoren für die Servolenkung von Kraftfahrzeugen, wo die Anforderungen an die Präzision besonders hoch sind, darf der Fehler der Zentrierung des Rotors bezüglich des Stators 50 &mgr;&pgr;&igr; nicht überschreiten. Die Erfindung ermöglicht es daher, diesen Anforderungen zu entsprechen.

Darüber hinaus ändert sich im Bereich hoher Temperaturen vorübergehend die Struktur der Ausgleichsringe, und diese werden weicher und verformbarer, und zwar ausreichend, um bei Belastung die geringen axialen Verschiebungen zuzulassen, die für den Außenring erforderlich sind.

Als Beispiel kann für die Fertigung der Ausgleichsringe ein Polyamid von dem Typ PAIl gewählt werden, das die folgenden mechanischen Eigenschaften aufweist:

- Elastizitätsmodul (Young) von 2200 MPa bei 20⁰C

- Poissonscher Beiwert (Querkontraktions-Koeffizient) 0,4

- Wärmeausdehnungskoeffizient von 13 &khgr; 10~⁵.

Die vorliegende Erfindung wird verständlicher nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung einiger lediglich bei-

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spielhaften und in keiner Weise beschränkend zu bewertenden Ausführungsformen, die anhand der nachstehenden Zeichnungen veranschaulicht sind:

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Elektromotor nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 stellt in einer Seitenansicht ein Wälzlager gemäß einem Aspekt der Erfindung dar;

Fig. 3 zeigt eine axiale Schnittansicht des in einem Motor befestigten Wälzlagers nach Fig. 2;

Fig. 4 und 5 zeigen detaillierte Ausschnitte der Fig.

3 bei höheren bzw. niedrigen Temperaturen; und

Fig. 6 zeigt in einem Graphen den Verlauf der Axialkräfte, die auf das Wälzlager auszuüben sind, um dieses in seinem Sitz zu verschieben, als Funktion der Temperatur.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfasst ein Elektromotor 1 ein aus einer Leichtmetalllegierung hergestelltes Gehäuse 2, einen an dem Gehäuse 2 befestigten Stator 3, einen Rotor

4 und eine Welle 5, auf der der Rotor 4 befestigt ist. Das Gehäuse 2 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 6, einen an einem Ende des zylindrischen Abschnitts 6 angeordneten ringförmigen radialen Abschnitt 7 und einen an dem gegenüberliegenden Ende angeordneten, kreisförmig gestalteten radialen Abschnitt 8 auf.

Ein axialer Abschnitt 9, der eine zylindrische Bohrung 10, eine zu der zylindrischen Bohrung 10 benachbarte Schulter 11 und eine auf der zu der Schulter 11 gegenüberliegen-

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den Seite der zylindrischen Bohrung 10 angeordnete Ringnut 12 aufweist, ist einstückig mit dem ringförmigen radialen Abschnitt 7 ausgebildet. Ein axialer Abschnitt 13 mit einer zylindrischen Bohrung 14 ist einstückig mit dem kreisrunden radialen Abschnitt 8 ausgebildet und ragt in axialer Richtung in das Innere des Elektromotors 1 vor. Ein Wälzlager 15 herkömmlicher Bauart ist über seinen Außenring in der zylindrischen Bohrung 10 des axialen Randes 9 befestigt und ist durch die Schulter 11 und einen in der Ringnut 12 angeordneten Sicherungsring 16 in axialer Richtung festgehalten. Das Wälzlager 15 ist über seinen Innenring auf einer zylindrischen Außenfläche der Welle 5 befestigt und durch eine auf der Welle 5 ausgebildete Schulter 17 und einen Sicherungsring 18, der in einer in der Welle 5 eingearbeiteten Ringnut sitzt, in axialer Richtung fixiert.

Ein Wälzlager 19 ist über seinen Innenring an einem Ende der Welle 5 im Presssitz aufgesteckt, bis es im Anschlag gegen eine Schulter 20 der Welle 5 gelangt. Der Presssitz stellt die feste Verbindung des Wälzlagers 19 mit der Welle 5 sicher, allerdings können zusätzliche Mittel zur Verbindung des Innenrings des Wälzlagers mit der Welle vorgesehen sein, was beispielsweise mittels eines an dem Ende der Welle befestigten Sicherungsrings geschehen kann. Der Außenring des Wälzlagers 19 ist in der Bohrung 14 des axialen Abschnitts 13 derart befestigt, dass dem Außenring des Wälzlagers 19 eine gewisse axiale Verschiebung bezüglich des axialen Abschnitts 13 möglich ist. Die Ringe der Wälzlager sowie die Kugeln sind im Allgemeinen aus Stahl gefertigt, während das Gehäuse 2 aus einer beispielsweise auf der Grundlage von Aluminium erzeugten Leichtmetalllegierung hergestellt ist.

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Da die Leichtmetalllegierung einen beträchtlich höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als insbesondere der Stahl, aus dem der Außenring des Wälzlagers 19 hergestellt ist, versteht es sich, dass für ein Verschieben des Außenrings des Wälzlagers 19 in dem Gehäuse bei niedrigen Temperaturen eine große axiale Kraft erforderlich ist, die eine axiale Belastung des Wälzlagers mit sich bringt, die sich als für die Wälzlager schädlich erweisen kann. Bei hohen Temperaturen hingegen kann ein unverhältnismäßig großes Spiel dazu führen, dass der Außenring infolge des aufgrund des inneren Widerstand des Wälzlagers 19 übertragenen Moments bezüglich des Gehäuses in Drehung versetzt wird.

Um dieses Phänomen zu verhindern, ist vorgesehen, das Wälzlager 19 durch ein Wälzlager 21 der in Fig. 3 dargestellten Bauart zu ersetzen. Das Wälzlager 21 enthält einen massiven Innenring 22 mit einer ringförmigen Lauffläche 23, einen massiven Außenring 24 mit einer ringförmigen Lauffläche 25 sowie mehrere zwischen den Laufflächen 23 und 25 des Lagers angeordnete Wälzkörper 26, im vorliegenden Beispiel Kugeln, die durch einen Käfig 27 aus Kunststoff um den Umfang herum in gleichmäßigem Abstand gehalten werden.

Der Außenring 24 weist zwei beiderseits der Lauffläche 25 angeordnete Nuten 2 8 und 29 auf, die als Stütze für aus Blech hergestellte Schutzflanschdichtungen 30 und 31 dienen, die sich bis in die Nähe einer zylindrischen Sitzfläche für den Innenring 22 erstrecken, um unter Ausbildung eines engen Spalts eine Abdichtung zu schaffen.

Ferner weist der Außenring 24 eine zylindrische Außenumfangsflache 32 auf, in der zwei ringförmige Nuten 33 und 34 ausgebildet sind, die in Bezug auf eine durch den Mit-

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telpunkt der Wälzkörper 2 6 verlaufende radiale Ebene zueinander symmetrisch sind und im axialen Querschnitt ein Profil in Gestalt eines U aufweisen können. In jeder der Nuten 33, 34 ist jeweils ein aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid PAIl, hergestellter Ring 3 5 bzw. 3 6 angebracht, der im Wesentlichen mit der zylindrischen Außenfläche 32 des Außenrings 24 auf gleicher Höhe bündig abschließt.

Genauer gesagt weist jeder der Ringe 35, 3 6 eine zylindrische Außenfläche auf, deren Außendurchmesser zwischen dem Außendurchmesser des Außenring 24 abzüglich 50 &mgr;&ngr;&agr; und dem Außendurchmesser des Außenrings 24 zuzüglich 20 &mgr;&idiagr;&eegr; beträgt. Um dies zu erreichen, könnte dafür gesorgt sein, dass die zulässige Abweichung (Toleranz) des Außendurchmessers der Ringe 35, 36 gegenüber dem Nenndurchmesser der Außenfläche dieser Ringe 35, 36 zwischen +10 &mgr;&pgr;&igr; und -50 &mgr;&tgr;&agr; beträgt, wobei die Toleranz vorteilhafterweise zwischen +10 und -30 &mgr;&tgr;&eegr; beträgt.

Ferner könnte dafür gesorgt sein, dass die Toleranz für den Außendurchmesser des Außenrings bezüglich seines Nenndurchmessers zwischen 0 und -10 &mgr;&tgr;&eegr; beträgt. Auf diese Weise ragen die Ringe 35, 36 bezüglich der Außenfläche 32 des Außenrings 24 bei Raumtemperatur nicht oder zumindest nur so geringfügig hervor, dass das Einstecken des Wälzlagers 21 in eine zylindrische Bohrung, wie die Bohrung des axialen Vorsprungs 13 des Gehäuses 2, sich leicht durchführen lässt, ohne dass die Ringe 35, 3 6 gesprengt oder beschädigt werden.

Die Ringe 35 und 36 sind vorzugsweise in den Ringnuten 33 und 34 aufgespritzt. Diese können also nach dem Aufspritzen geringfügig bezüglich der Außenfläche 32 herausra-

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gen, wie in Fig. 4 gezeigt, oder aber geringfügig zurückversetzt oder vertieft sein, wie in Fig. 5 dargestellt.

Die Nuten 33 und 34 sind in axialer Richtung in der Weise beabstandet, dass die zylindrische Außenfläche 32 des Außenrings 24 in drei Abschnitte unterteilt ist, von denen einer zwischen der einen der radialen Stirnflächen des Wälzlagers und der Nut 33, der zweite zwischen den Nuten 33 und 34 und der dritte zwischen der Nut 34 und der radialen Stirnseite angeordnet ist, die der ersten gegenüberliegt.

Um den Einbau des Wälzlagers 21 in die Bohrung 14 des axialen Vorsprungs 13 zu erleichtern, kann ferner vorgesehen sein, dass die zylindrische Bohrung bezüglich ihrer Nennabmessung eine Toleranz zwischen 0 und +16 /zm aufweist. Der Einbau des Wälzlagers lässt sich somit auf einfache Weise durchführen.

Um ein Beispiel zu nennen, kann im Falle eines Wälzlagers mit einem Außendurchmesser von 5 0 mm oder kleiner eine Toleranz an dem Außendurchmesser vorgesehen sein, die zwischen 0 und -10 &mgr;&tgr;&eegr; bemessen ist, während für ein Wälzlager mit einem Außendurchmesser von 50 bis 80 mm eine Toleranz des Durchmessers zwischen 0 und -15 &mgr;&tgr;&eegr; vorgesehen sein kann.

Der Innenring 22 kann auf einer Welle 5 befestigt sein.

In Fig. 6 ist der Verlauf der Axialkräfte dargestellt, die bei unterschiedlichen Temperaturen auf das Wälzlager auszuüben sind, um dieses in der zylindrischen Bohrung des axialen Vorsprungs zu verschieben, der den Sitz des Wälz-

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lagers bildet. Zugrunde liegt hier ein Wälzlager mit einem nominalen Außendurchmesser von 32 mm mit Durchmessertoleranzen, die für einen maximalen wechselseitigen Eingriff zwischen dem Sitz und dem Wälzlager mit dessen Ringen sorgen. Die Kurve stellt folglich eine Hüllkurve dar, die einen Bereich zwischen der Abszisse und dieser Kurve eingrenzt, innerhalb dessen Kurven verlaufen, die anderen, schwächeren durchmesserbedingten Eingriffen entsprechen.

Bei Temperaturen unter 0⁰C herrscht der Kontakt zwischen der Leichtmetalllegierung des Gehäuses und dem Stahl des Außenrings des Wälzlagers vor, während bei Temperaturen über O⁰C der Kontakt zwischen der Leichtmetalllegierung des Gehäuses und den Ausgleichsringen maßgeblich ist. Es ist zu sehen, dass die axiale Belastung bei Temperaturen über 0⁰C geringer als 500 N ist und bei Umgebungstemperaturen von 0° bis 3O⁰C zwischen 400 und 500 N beträgt.

Ab einer Temperatur von 2 0⁰C nimmt die Belastungskraft abhängig von der Temperatur monoton ab, bis sie in der Nähe von 8O⁰C einen Wert unterhalb von 200 N erreicht. In dem Temperaturbereich unterhalb von O⁰C ist die Belastungskraft in Abhängigkeit von der Temperatur ebenfalls monoton abnehmend, und zwar mit weit größerer Steigung.

Es versteht sich, dass zufolge der Erfindung ein hervorragend für unterschiedliche Anwendungen, insbesondere auf dem Gebiet der Elektromotoren, geeignetes Wälzlager mit Dehnungsausgleichsringen geschaffen ist, die bei geringen Temperaturen bezüglich des Außendurchmessers des Außenrings des Wälzlagers nicht vorragen und daher ein erleichtertes und risikoloses Einstecken ermöglichen und die bei höheren Temperaturen aufgrund der beachtlichen Ausdehnung der Aus-

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gleichsringe die Aufrechterhaltung dieser Passung sicherstellen, wodurch verhindert wird, dass die im Vergleich zu dem Außenring des Wälzlagers stärkere Wärmedehnung des Sitzes zu einer Trennung der drehfesten Verbindung dieser beiden Elemente führt.

Auf diese Weise ist es möglich, Elektromotoren mit einem geringeren Radialspiel und daher mit verbesserten Leistungsdaten zu konstruieren. Ferner werden hierdurch übermäßige axiale Belastungen der Wälzlager, die deren Lebensdauer beeinträchtigen, genauso vermieden wie eine gleichermaßen für die Lebensdauer des Motors ungünstige Verdrehung des Außenrings in Bezug auf seinen Sitz.

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Claims

1. Wälzlagervorrichtung (21), zu der gehören: ein Außenring (24), der dazu vorgesehen ist, um innerhalb eines zylindrischen Sitzes zu passen, eine auf dem Außenring ausgebildete Lauffläche, mehrere Wälzkörper (26), die in Berührung mit der Lauffläche angeordnet sind, und mindestens ein Dehnungsausgleichsring (35), der in einer Ringnut (33) sitzt, die in der zylindrischen Außenfläche des Außenrings ausgebildet ist, wobei der Dehnungsausgleichsring aus einem Material gefertigt ist, das einen größeren Dehnungskoeffizienten aufweist als das Material, aus dem der Außenring hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnungsausgleichsring einen Außendurchmesser aufweist, der zwischen dem Außendurchmesser des Außenrings minus 50 µm und dem Außendurchmesser des Außenrings plus 20 µm beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranz des Außendurchmessers des Ausgleichsrings gegenüber dem Nenndurchmesser zwischen +10 bis -50 µm bemessen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranz des Außendurchmessers des Ausgleichsrings gegenüber dem Nenndurchmesser mit +10 bis -30 µm bemessen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranz des Außendurchmessers des Außenrings gegenüber dem Nenndurchmesser zwischen +0 bis -10 µm bemessen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Vorrichtung zwei Ausgleichsringe (35, 36) gehören, die in axialer Richtung beabstandet in zwei Nuten (33, 34) des Außenrings befestigt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring aus Stahl gefertigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsring aus Kunststoff hergestellt ist.

8. Mechanisches Element, zu dem ein Lagergehäuse mit einem zylindrischen Innenraum und eine in dem Lagergehäuse gelagerte Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gehören.

9. Mechanisches Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist.

10. Mechanisches Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse aus einer Legierung auf der Grundlage von Aluminium oder Magnesium hergestellt ist.

11. Mechanisches Element nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausgleichsrings größer ist als jener des Werkstoffs, aus dem der Außenring des Wälzlagers gefertigt ist, und größer ist als jener des Werkstoffs, aus dem der Sitz des Außenrings hergestellt ist.