DE1919431A1 - Waelzlageranordnung - Google Patents

Description

Der Patentanwalt D¹Pl-InG. VV. Beyör öooofrankfurt/main "

Dipl. -Wirtsch. -Ing. B, Jochem freiherr-vom-stein-strasse ie

Ax.i --.--■■

Aktiebolaget

Svenska Kullagerfabriken

Göteborg /Schweden

Patentanmeldung.""". ■-.

Priorität der schwed, Patentanmeldung No. 5537/68 vom 22. April 1968 '

Wälzlageränordnung

Die Erfindung betrifft eine walzlageranordnung mit einem in eine zylindrische Gehäusebohrung eingesetzten Lageraussenring.

Bei der Anordnung von Wälzlagern in beispielsweise Elektromotoren ist es erforderlich, mit einem derart losen Sitz in dem Lagergehäuse zu arbeiten, dass der Lageraussenring sich in axialer Richtung einmal in Abhängigkeit von den Längstoleranzen der zusammenwirkenden Teile des Motors und zum anderen entsprechend den Längenänderungen einstellen kann, die auftreten, wenn sich der Motor im Lauf erwärmt» Andererseits besteht bei einem losen Lagersitz immer die Gefahr, dass der Lageraussenring innerhalb des Lagergehäuses in Umfangsrichtung kriecht, wenn keine stationäre, sondern eine rotierende Belastung vorliegt, v?ie sie bei derartigen

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Anwendungsfällen für gewöhnlich vorhanden ist. Um diese Gefahr auszuschalten, ist es notwendig, mit sehr engen Toleranzen im Lagergehäuse zu arbeiten, was die Herstellungskosten vergrössert. Wenn das Lagergehäuse aus Leichtmetall besteht, das einen beträchtlich grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl besitzt, reicht die Anwendung enger Toleranzen noch nicht einmal aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu m überwinden, wozu erfindungsgemäss vorgeschlagen wird, dass wenigstens die eine Stirnseite des Lagers abgedeckt ist durch eine Kappe aus elastischem Material, vorzugsweise Gummi, mit einem in eine Ringnut am Aussenumfang des Lageraussenringes eingreifenden Hingteil und einem im wesentlichen zylindrischen und dünner als der Eingriffsteil gehaltenen Zwischenteil, der den Eingriffsteil mit dem im wesentlichen ebenen Hauptteil der Kappe verbindet, wobei der Eingriffsteil im Verhältnis zum Aussendurchmesser des Lageraussenringes ein so grosses radiales Übermaß aufweist, dass er auf die Gehäusebohrung ständig einen radialen Druck ausübt. Ausser einer beträchtlichen Herabsetzung der Herstellungskosten schafft die Erfindung P zugleich eine sehr gute Abdichtung des Lagers und vermindert die Gefahr, dass der Lageraussenring in dem Gehäuse bei beispielsweise losem Sitz und Belastung in Umfangsrichtung kriecht. Der Eingriffsteil der Kappe dient bei der Erfindung als wirksame Bremse am Lageraussenring.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert» Es zeigen ;

Fig. 1 einen teilweise weggebrochenen Axialschnitt

durch eine erste Lageranordnung nach der

Erfindung,

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Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine abgeänderte Ausführung,

g
3 und 4 Querschnitte nach Linie A - A in Fig. 2,

Fig.

5 bis 8 Axialschnitte durch weitere Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Abdichtkappe aus elastischem Material mit einem Eingriffsteil 1 von der Querschnittsform eines Parallelogramms, wobei die zylindrischen Oberflächen 2 und 3 gegen einen Lageraussenring 4- bzw. etwas axial versetzt gegen ein Lagergehäuse 5 anliegen. Wenn das Lager mit der Kappe in das Gehäuse eingesetzt ist, wird der Eingriffsteil 1 verformt. Dabei vergrössert sich der Neigungswinkel ν des Eingriffsteils mehr oder weniger in Abhängigkeit zum Teil vom Durchmesser des Gehäuses 5 und zum Teil in Abhängigkeit davon, wie weit sich die Kappenkante über die äussere Umfangsflache des Lagers hinaus erstreckt. Durch die Tendenz des Kappenabschnittes, sich unter Druck seitlich zu neigen, wird die innere Spannung auf Grund von Toleranzen der Anlageflächen beträchtlich weniger variieren, als wenn der Einzelteil 1 symmetrisch ausgeführt wäre. Ein ringförmiger Eingriffsteil mit dem in der Zeichnung dargestellten Querschnitt kann deshalb, wenn erforderlich, aus verhältnismässig hartem Kunststoff oder Gummi hergestellt werden, ohne Gefahr zu laufen, dass der Anlagedruck zu hoch oder zu niedrig ausfällt. Es würde jedoch kaum möglich sein, einen Gummiring mit nur dem Eingriffsteil 1 zu diesem Zwecke zu verwenden, Die Neigung des Eingriffsteils 1, seinen Neigungswinkel ν unter radialer L?ist zu vergrössern, muss vielmehr durch Zuhilfenahme eines im wesentlichen zylindrischen Zwischenteils 6 abgeschwächt werden, der an den Eingriffsteil 1 anschließt und einen mit dem Hauptteil 8 der Kappe seinerseits verbundenen dünneren -Querschnitt aufweist.

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Auch sollten natürlich zwischen den Teilen 1 und 6 und dem Lageraüssenring 4 bestimmte Zwischenräume oder Spiele 9 vorhanden sein. Eine weitere Stabilisierung des Eingriffsteils 1 wird erreicht, wenn der Zwischenteil 6 gegen einen Plansch 7 des Lagerrings 4 anliegen kann. Der Flansch 7 kann alternativ auch durch eine lose Blechscheibe ersetzt werden, die gegen die Stirnfläche des Lageraussenrings 4 ruht und einen entsprechenden Aussendurchmesser aufweist. Eine derartige Blechscheibe ist in Fig. 7 dargestellt. Die Kappe bildet ausserdera bewusst im Zusammenwirken mit dem Lagerinnenring 14 eine ™ Art Abdichtung, die Schmutzpartikel aus der Umgebung daran hindert, in das Innere des Lagers einzudringen.

Die Ausführungsform nach Fig. 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Kappe in eine Ringnut des Lagerinnenrings eingreift. Die von dem Hauptteil 8 gebildete ebene Stirnwand der Kappe geht radial nach einwärts in einen im Querschnitt geneigten zentralen Teil 10 über, der radial nach einwärts mit einem Flansch 11 endet, welcher lose in eine von Flanken 12 und 15 begrenzte Ringnut im Lagerinnenring 14 eingreift. Der Flansch 11 der Kappe berührt die Nutflanken 12, 13 überhaupt nicht oder allenfalls sehr leicht. Zusammen mit dem Lagerinnenring 14 ψ . bildet er dabei einen engen labyrinthförraigen Spalt, der Schmutzpartikel aus der Umgebung am Eindringen in das Lagerinnere hindert. Wenn ein kleiner positiver Druck an der einen oder anderen Seite- der elastischen Kappe auftreten sollte, wird die Berührung zwischen dem Flansch und einer der beiden Nutflanken vergrössert, und die Dichtungswirkung wird gesteigert.

Am Lageraussenring ist ein bestimmtes Bremsmoment erforderlich, um den Ring gegen Kriechen im Lagergehäuse festzuhalten,und dieses Moment wird durch die Reibung zwischen der elastischen Kappe und dem Lageraussenring

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einerseits und dem Lagergehäuse andererseits hervorgerufen.

Die Reibung kann, falls erforderlich, durch besondere Oberflächenbearbeitung wie eine Rändelung der Oberflächen des Lagerrings und des Gehäuses, soweit sie mit der Kappe in Anlage gelangen,erhöht werden.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform besteht zwischen der Kappe und dem Lager innenring ein Dicht spalt 15·

Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Erhöhung der Wirkung der momentübertragenden Zappe. In den Figuren 2 und 5 ist der Aussenring eines Kugellagers mit 16 bezeichnet. Die elastische'¹⁴ Abdichtkappe hat einen Eingriffsteil 17 und einen zylindrischen dünneren Zwischenteil 18, der den Eingriff steil 17 mit dem die Stirnwand bildenden Hauptteil 19 der Kappe verbindet. Der Eingriffsteil 17 greift in eine Ringnut

20 im Lageraussenring 16 ein, der ferner mit einem den Zwischenteil 18 radial stützenden Plansch 21 versehen ist. An einer oder mehreren Stellen - in den Figuren 3 und 4 an drei Stellen - ist Material von dem Flansch

21 und dem angrenzenden Nutboden zur Bildung einer Anzahl von facettenförmigen Aussparungen 22 entfernt.

Λη einer korrespondierenden Anzahl von Stellen 23 an der elastischen Kappe ist deren Material verstärkt, so dass die Berührung zwisehender Kappe und dem Lageraussenring nicht nur längs dem zylindrischen Umfangsteil 24 der Peripherie, sondern auch längs der Stellen 22, 23 vorhanden ist. Der Lageraussenring wird hierdurch in einer Art Formeingriff in dem umgebenden Kappenteil gehalten, der in radialer Richtung ringsum durch das Lagergehäuse abgestützt ist. Der Sitz zwischen dem Lager- *'"' aussenring und der Kappe ist zweckmässlg etwas loser

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als zwischen Kappe und Gehäuse ausgeführt. Eine Belastung des Lagers in Umfangsrichtung gegenüber dem Lagergehäuse ruft hei losem Sitz ein Drehmoment M (siehe Pig. 4-) an dem Lagerring 16 hervor und dreht diesen im Verhältnis zum Lagergehäuse 25. Wenn das Drehmoment M verhältnismässig klein ist, wird eine Drehbewegung durch Reibschluss an den Berührungssteilen zwischen dem Zwischenteil 18 und dem Plansch 21 des Lageraussenringes 16 einerseits und dem Lagergehäuse 25 andererseits verhindert. Nimmt das Drehmoment zu, dann kann es hingegen geschehen, dass sich der Lageraussenring 16 um einen kleinen Winkel gegenüber dem Lagergehäuse S5 dreht. Diese Drehbewegung hat eine Scherbeanspruchung am Kappenteil oder ein Gleiten an den Berührungsflächen oder beides zur Folge. In jedem Falle wird der Flansch 21 am Lageraussenring 16 etwas im Verhältnis zur Kappe drehen mit dem Ergebnis, dass die Übergangskanten 26 der Kappe einem erhöhten Druck ausgesetzt werden. Durch diese Druckerhöhung nimmt auch die Reibung gegenüber dem Gehäuse 25 zu und hierdurch die Fähigkeit der Anordnung, den Lageraussenring zu bremsen.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist zur Verwendung in Fällen bestimmt^ in denen Grund besteht, die Reibung zwischen der Kappe und dem Lagergehäuse zu erhöhen. .Eine aus einem runden geschlitzten Drahtring bestehende·Expansionsfeder 27 ist in eine ringförmige Ausnehmung 28 in dem die Stirnwand bildenden Hauptteil 29 der Kappe unter Vorspannung eingesetzt. Die aus Stahl bestehende Expansionsfeder weitet den umgebenden Bereich der Kappe auf,so dass ein gesteigerter Anpreßdruck längs einer Zone 30 zwischen Kappe und Lagergehäuse. 31 auftritt. Darüberhinaus unterscheidet sich der Umfangsteil der Kappe von

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den vorherbeschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß er mit einer Anphasung 32 versehen ist, die die Aufgabe hat, das Einsetzen der Kappe in das Lagergehäuse 31 zu erleichtern. Die Federanordnung nach Fig. 5 kann vorzugsweise mit den vorherbeschriebenen Anordnungen nach den Figuren 2 bis 4 kombiniert werden.

Der zentrale Teil der Kappe in Fig. 5 ist mit einem Flansch 33» welcher den Lagerinnenring 36 ohne Berührung umschließt, und einer Lippe 34 versehen, die gegen die Stirnseite 35 des Lagerinnenrings mit geringem Druck anliegt. Hierdurch wird ein guter Schutz des Lagerinneren erzielt.

Figur 6 zeigt eine /Vusführungsf orm, bei welcher der Anpressdruck gesteigert ist und dadurch auch die Reibung zwischen dem elastischen Umfangsteil 37 <äer Kappe und einem Lageraussenring 38 wie auch einem Gehäuse 39 vergrössert ist. Mit Hilfe eines axial verschieblichen Ringes 40, der unter Federkraft stehen kann, wird der Kantenteil 41 der Kappe axial vorgespannt, wodurch die innere Spannung im elastischen Material zwischen dem Lageraussenring und dem Gehäuse erhöht wird und die Bremswirkung gesteigert wird. In manchen Fällen kann der Ring 40 durch eine Schulter im Lagergehäuse 39 ersetzt werden, die so angeordnet ist, dass sie den Kantenteil 41 der Kappe vorspannt.

Fig. 7 zeigt eine Kappe zur Verwendung, wenn das Lager gegenüber einer unter Druck stehenden Gas- oder Flüssigkeit sumgebung abgeschirmt werden muss. Die dabei verwendete Abdichtung ist eine Kombination aus einer Spaltdichtung 42 und einer mit· Berührung arbeitenden Lippendichtung 43. Der Umfangsteil 44 der Abdichtkappe ist im Prinzip so ausgebildet, wie inVerbinduteng mit Fig. 1 oben beschrieben wurde. Der zentrale Teil der

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Kappe ist mit einer Dichtlippe 4-5 versehen, die einen am Lagerinnenring 46 angeordneten Blechkragen 4-7 berührt. Dieser Kragen wirkt gleichzeitig als mechanischer Schutz der Dichtlippe 4-5. Eine Blechscheibe 48 hindert die Kappe daran, nach einwärts zum Lager hin unter dem äusseren Druck nachzugeben und stützt anihrem Umfang den Umfangsteil 4-4- der Kappe radial nach aussen ab,

Eine elastische Kappe 4-9 gemäss der Erfindung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, ist mit einem Axialflansch 50 versehen, der am Lager angreifende Axialkräfte auf das Lagergehäuse 51 überträgt. Der Flansch 50 kann entweder in einem Stück ausgeführt sein oder im Form am Umfang mit Abstand verteilter axialer Vorsprünge, wodurch er nachgiebiger wird.

Vorstehend sind nur Abdichtkappen aus Kunststoff oder Gummi zur einseitigen Abdichtung eines Kugellagers beschrieben. Die Erfindung kann jedoch bei den verschiedensten Wälzlagerausführungen sowie auch zur Abdeckung derselben auf beiden Seiten angewandt werden.

SKF 7894/16.4-.69 Patentansprüche /

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1./Wälzlageranordnung mit einem in eine zylindrische Gehäusebohrung eingesetzten Lageraussenring, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die eine Stirnseite des Lagers abgedeckt ist durch eine Kappe aus elastischem Material, vorzugsweise Gummi, mit einem in eine Ringnut (20) am Aussenumfang des Lageraussenringes eingreifenden Ringteil (1,17 »37»44·) und einem im wesentlichen zylindrischen und dünner als der Eingriffsteil gehaltenen Zwischenteil (6,18) der den Eingriffsteil (1,17,37,49) mit dem im wesentlichen ebenen Hauptteil (8,i9»29,49)der Kappe verbindet, wobei der Eingriffsteil (1,17,37,44) im Verhältnis zum Aussendurchmesser des Lageraussenringes (4,16,38) ein so grosses radiales Übermaß aufweist, dass er auf die Gehäusbbohrung ständig einen radialen Druck ausübt.

   Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, d a du r c h gekennzeichnet, daß der Eingriffsteil (1,17,37) der Kappe in radialer Richtung von innen her zum Teil durch den Boden der Ringnut (20) am Aussenumfang des Lageraussenringes (4,16,38) und zum Teil durch die Aussenseite eines neben der Ringnut angeordneten Flansches (7,21) am Lageraussenring abgestützt ist (Fig. 1-4, 6,8).

   Walzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriffsteil (44) der Kappe in radialer Richtung von innen her zum Teil durch den Boden der Ringnut am Aussenumfang des Lageraussenringes und zum Teil durch eine neben der Ringnut angeordnete lose Scheibe (48) abgestützt ist (Fig. 7).

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   4. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriffsteil der Kappe in radialer Richtung von innen her zum Teil durch den Boden der Ringnut am \ussenumfang des Lageraussenringes und zum Teil durch eine ringförmige Expansionsfeder (27) abgestützt ist (Fig. 5)·

   5· Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (3>3O) der Kappe gegen das Lagergehäuse (5,25,31,39,51) im Verhältnis zu ihrer «bstützflache (2) am Boden der Ringnut des Lageraussenringes (4,16,38) axial versetzt und mehr als letztere zur angrenzenden Lagerstirnseite hin gelegen ist.

   6. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Ringnut (20) im Lageraussenring (16) gebildete Ringflansch (21) und/oder der angrenzende Nutgrund mit einer oder mehreren facettenförmigen Aussparungen

   (22) versehen ist bzw. sind und die elastische Kappe an dem den Ringflansch (21) lose umfassenden Zwischen."-. teil (18) bzw. am Nutgrund (20) Materialverstärkungen"

   (23) aufweist, welche in die Aussparungen (22) eingreifen (Fig. 2 bis 4).

   7. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsteil der Kappe mit einer Anphasung (52) zur Erleichterung des Einsetzens in das Lagergehäuse ("31) versehen ist (Fig. 5)·

   8. V/älzlageranordnung nach einem der Ansprüche -1, 2 und 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Kappenteil (8/iO,29₅49) mit einer dünnen Lippe (11,34) versehen ist, die sich unter leichte ein Druck gegen die Stirnseite des Lagerinnenrings an-

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   legt oder lose in eine Ringnut (12,13) an der äusseren Umfangsfläche des Lagerinnenrings (14) eingreift (Fig. 1 und 8).

   9. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (51) oder ein mit diesem fest verbundenes Teil (40) einen Axialdruck auf den vom Eingriffsteil und vom Zwischenteil gebildeten Umfangsteil (57) der elastischem Kappe ausübt und hierdurch die innere Spannung im Eingriffsteil der Kappe zwischen dem Gehäuse (39»51) und dem Lageraussenring (38) erhöht (Fig. 6 und 8).

   10. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennze ich net, daß die Kappe mit entweder einem durchgehend umlaufenden Axialflansch (50) oder einer Anzahl ringförmig angeordneter axialer Vorsprünge zur Übertragung von Axialkräften zwischenidem Lageraussenring und dem Lagergehäuse (51) versehen ist (Fig. 8).

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