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Wälzlager mit einem unter Spannung an der Lagerstelle angebrachten, als elastisch nachgiebiges Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem, plastischem Kunst- stoff Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem unter Spannung an der Lagerstelle angebrachten, als elastisch nachgiebiges Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem, plastischem Kunststoff.
Mit der schon mehrfach vorgeschlagenen Anbringung ring-, hülsen- oder kapselförmiger Polsterkörper bei Wälzlagern wird in erster Linie bezweckt, die unangenehmen und in vielen Fällen störenden Laufgeräusche von Wälzlagern dadurch zu vermeiden, dass die durch kleinste Fertigungsungenauigkeiten des Wälzlagers bei der Umlaufbewegung entstehenden regellosen Impulse durch eine elastische Zwischenlage isoliert werden, so dass sie nicht auf die das Wälzlager umgebenden metallischen Teile übertragen werden und diese Teile zu Eigenschwingungen anregen können, was den als Laufgeräusch abgestrahlten Körperschall verursacht.
Wird der Polsterkörper, wie es ebenfalls schon vorgeschlagen worden ist, als den Lagerkörper völlig umschliessendes Kapselgehäuse ausgebildet, dann wird ausser der Schwingungsisolierung auch eine Minderung der Abstrahlung des Geräusches erzielt, das durch die Metall- auf Metallreibung der Wälzkörper an den Laufflächen verursacht wird. Zugleich bildet ein solches Kapselgehäuse einen gut abgedichteten Aufnahmeraum für das Schmiermittel, und es schützt das Wälzlager sowie das Schmiermittel gegen Verschmutzungen und andere nachteilige äussere Einflüsse. Ausserdem können die elastischen Polster dazu beitragen, dass die Wälzlager nicht mehr mit der bisher für die Montage erforderlichen äusserst genauen Toleranzen hergestellt zu werden brauchen.
Die Ausnutzung dieser bekannten Vorteile der Einkapselung von Wälzlagern in elastisch nachgiebige Polsterkörper scheiterte in der Praxis bislang vornehmlich an folgenden Schwierigkeiten : Das Kapselgehäuse soll als elastisches Polster einerseits kleine Schwingungen niedriger Frequenzen dämpfen, was die Anwendung eines Kunststoffmaterial von einer bestimmten Federweichheit notwendig macht ; anderseits darf die elastische Zusammendrückbarkeit des Polsters nur klein sein, damit keine allzu grossen Verlagerungen des umlaufenden gegenüber dem feststehenden Maschinenteilen eintreten können. Wenn die Auslenkung der Welle eine bestimmte Toleranz überschreitet, so würde beispielsweise bei Elektromotoren die ordnungsgemässe Umlaufbewegung des Läufers gestört und bei Antrieben mit grossem Zahndruck oder mit grossem Riemen- bzw.
Kettenzug eine Einkapselung der Wälzlager von vornherein unmöglich sein.
Bis vor kurzem standen keine ölbeständigen elastischen Kunststoffe mit ausreichend grosser spezifischer Belastbarkeit zur Verfügung, welche mit der aus dem vorgeschilderten Grunde notwendigen hohen Vorspannung in die Lagerstelle eingepresst werden konnten. Bei früheren Vorschlägen zur Einkapselung von Wälzlagern hat man sich daher damit begnügt, einem elastischen Polsterkörper nur gerade eine solche Spannung zu geben, dass er ein Mitdrehen des einen Laufringes des Wälzlagers verhindert. Derartige als Lagerbremsen anzusprechende Anordnungen sind aber nur für Lager mit kleinen Belastungen anwendbar und würden bei Wälzlagern mit grösseren Belastungen zu den oben erläuterten Verlagerungsschwierigkeiten führen.
Im übrigen erschien es auch im Hinblick auf die Montage des Lagers und des Polsterkörpers geboten, die Vorspannung des elastischen Polsterkörpers möglichst klein zu halten.
Bei einer bekannten Anordnung ist der in ein besonderes Traggehäuse eingebaute elastische Polsterkörper zum Zwecke der Bildung mehrerer voneinander getrennter Dichtungskammern mit zwei sich vorwiegend axial erstreckenden Dich-
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Scheibe macht einerseits erhöhten Materialaufwand erforderlich und erschwert anderseits die Montage der aus mehreren Einzelteilen bestehenden Dichtungselemente.
Demgegenüber ist das Problem der praktischen Anwendbarkeit von ein- oder zweiteiligen Kapselgehäusen aus Kunststoff, die unter grossem Pressdruck in die Lagerstellen eingedrückt werden, unter flüssigkeits-und staubsicherer Abdichtung des Wälzlagers in der Weise gelöst worden, dass das Kapselgehäuse aus Kunststoff mit
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einer spezifischen Belastbarkeit von 100 kg'/cm2 und mehr, z. B. aus Polyurethan, hergestellt und am Randkantenabschnitt der Mittenausnehmung für den Durchtritt der Welle zu einer gegen den inneren Laufring des Wälzlagers vorspringenden, sich an die senkrecht zur Welle stehende Stirnfläche des Laufringes weich-elastisch anlegenden ringförmigen Dichtungslippe ausgebildet ist.
Die. ausserordentlich feste dauerhafte Einspannung des elastischen Kapselgehäuses verhindert eine unzulässig grosse Verlagerung der Welle bzw. des Wälzlagerkörpers durch die auf das Wälzlager wirkenden Kräfte, ohne dass die Hauptaufgabe des Kapselgehäuses eine Einbusse erleidet, die darin besteht, dass das Kapselgehäuse als schwingungsdämpfendes und geräuschminderndes Polster wirksam werden soll.
Das unter hoher Vorspannung angebrachte Kapselgehäuse ergibt eine vollkommene Abdichtung, die Schmierölverluste und ein Verschmutzen des Schmiermittels völlig ausschliesst. Die gegen. den inneren Laufring des Wälzlagers weich anliegende'Dichtungslippe lässt weder nn dieser noch am inneren Laufring des Wälzlagers Reibungsverschleiss entstehen, demzufolge die Lebensdauer des einen oder andern Teiles eingeschränkt werden könnte. Die Lippenabdichtung hat auch keine nennenswerte Leistungsminderung zur Folge, da nur sehr geringe Reibungswiderstände auftreten können.
Die Montage des Wälzlagers und des den Wälzlagerkörper umgebenden Kapselgehäuses ist nicht schwieriger als die eines normalen Lagers, weil das Kapselgehäuse nicht auf die Welle eingepasst zu werden braucht und es nicht mehr notwendig ist, für den äusseren Durchmesser und die Breite des Wälzlagers Feinsttoleranzen einzuhalten.
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stischen Polsterkörpers mit in axialer Richtung verlaufenden ringförmigen Dichtungslippen ergibt sich durch Fortfall einer Anlagescheibe für die Dichtungslippen und eines besonderen Traggehäuses für den Polsterkörper ausser dem Vorteil der einfachen Formgebung des elastischen Dichtungskörpers der Vorzug einer leichteren Montierbarkeit der aus einer Mindestzahl von
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Darüber hinaus bietet ein im Sinne der Erfindung ausgebildetes Kapselgehäuse den grossen Vorteil,
dass es das Wälzlager schon vor der Mon-
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alen Verpackungsbehälter für den Versand und einen Aufbewahrungsbehälter für die Lagerung des Wälzlagers darstellt, der die Gefahr einer Korrosion oder einer Staubverschmutzung zuverlässig ausschliesst. Bei zweiteiliger Ausbildung des Kapselgehäuses wird dieser Erfolg durch dichtschliessendes Aneinanderliegen der beiden Kapselhälften und bei einteiliger Ausbildung des Kapselgehäuses dadurch erreicht, : dass in dem über den Lagerkörper vorstehenden zylindrischen Wandungsteil des Kapselgehäuses eine starre Ab- deckplatte bzw. ein Abdeckring eingedrückt wird. Vor der Montage wird in das Kapselgehäuse eine Menge Schmieröles oder Schmierfettes eingebracht, die ohne Wartung auf lange Zeit hinaus eine einwandfreie Schmierung der Reibflächen des Wälzlagers sicherstellt.
Eine Abdichtungslippe von besonderer Weichheit lässt sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erzielen, dass die in bekannter Weise mit dünnerer Wandstärke als der äussere Mantel des Kapselgehäuses ausgeführte ringförmige Seitenwand zumindest am inneren Randkantenabschnitt nach Art einer Hohlkehle gegen den inneren Laufring des Wälzlagers gerundet ausgebildet ist und unter Vorspannung gegen den inneren Laufring federnd anliegt. Dabei kann die die Dichtungslippe bildende ringförmige Seitenwand vorteilhaft so gestaltet sein, dass sie mit dem überwiegenden Teil ihrer Fläche in einer senkrecht zur Welle stehenden Ebene liegt.
Um den Aufnahmeraum des Kapselgehäuses für die Schmierflüssigkeit zu vergrössern und die um-
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tungslippe im sicheren freien Abstande von der Innenfläche der ringförmigen Seitenwand bzw. der ringförmigen Seitenwände des Kapselgehäuses zu halten, ist es zweckmässig, die Innenfläche
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lung mit Erhebungen als Abstandshaltestücke für den äusseren Laufring des mit dem grössten Teil seiner Seitenfläche oder Seitenflächen im Kapselgehäuse frei liegenden Wälzlagers zu versehen.
Bei zweiteiliger Ausbildung kann das Kapselgehäuse vorteilhaft aus zwei Hälften hergestellt werden, deren zylindrische Wandungsteile in der Symmetrieebene des Wälzlagers stumpf aneinander stossen. Ein Austreten der Schmierflüssigkeit durch die Verbindungsfuge der beiden Kapselhälften ist dabei zufolge des grossen Pressdruckes, mit dem die beiden Kapselhälften in der Lagerstelle gegeneinander gedrückt werden, mit Si- cherheit ausgeschlossen. Ausserdem bietet die vorbeschriebene Unterteilung des Kapselgehäuses fertigungstechnische Vorteile insofern, als die beiden Kapselhälften bis auf die die Dichtungslippen tragenden ringförmigen Seitenwände übereinstimmend aufgeführt werden können.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei
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erstes Ausführungsbeispiel den senkrechten Querschnitt nach der Linie 7I der Fig. 2 durch ein Kugellager mit einem zweiteiligen Kapselgehäuse, Fig. 2 stellt die Seitenansicht der einen Hälfte dieses Kapselgehäuses dar, und Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 ; Fig. 4 bringt als zweites Ausführungsbeispiel den senkrechten Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5 durch ein horizontal angeordnetes Kugellager mit von unten her angesetztem Kapselgehäuse, Fig. 5 zeigt die Draufsicht zu Fig. 4, und Fig. 6 ist ein Teilquerschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
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In den gezeichneten Ausführungsbeispielen ist a der äussere und b der innere Laufring eines Ku- gellagers genormter Grösse und Ausführung ; c sind die zwischen den beiden Laufringen ange- ordneten Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, und d ist die Welle, auf welcher das Kugellager, wie üblich, gegen eine Schulter der Welle anliegend montiert ist. ! bezeichnet die das Wälzlager auf- nehmende Einbaustelle des entweder geteilt aus- geführten oder, wie in Fig. 1 und 3 gezeichnet, mit einem Ringdeckel g versehenen Lagergehäu- ses h.
Das zwischen den Lagerkörper f, g und das Wälzlager a, b, c unter Spannung eingesetzte, aus elastischem Kunststoff, wie z. B. Polyurethan gefertigte Kapselgehäuse i besteht beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 3 aus zwei Hälften, von denen jede einen zylindrischen Wandungsteil i2 und eine ringförmige Seitenwand i3 aufweist.
Der den äusseren Laufring a an der Aussenmantelfläche umfassende zylindrische Wandteil i2 ist mit grösserer Wandstärke ausgeführt als die Seitenwand i3, in der eine dem Wellendurchmesser angepasste kreisrunde Mittenausnehmung ausgespart ist. Gegen diese Mittenausnehmung k hin ist die Seitenwand i3 mit leicht verstärkter Wanddicke ausgeführt, und der das Mittenloch k umgrenzende Randkantenabschnitt ist in das Innere des Kapselgehäuses i so einwärts gekrümmt, dass der Randkantenabschnitt eine sich mit breiter ebener Fläche gegen den inneren Laufring b anlegende Dichtungslippe i4 bildet.
Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, ist das zwei- teilige Kapselgeh1iuse i so unterteilt, dass die zy- lindrischen Wandungsteile i2 der unter Spannung in die Einbaustelle f des Lagergehäuses h zwischen diesem und dem Ringdeckel g eingefügten bei- den Kapselhälften stumpf gegeneinander stossen und fest aneinander liegen. Die Dichtungslippen i4 reichen mit ihren äusseren Randkanten an die Welle d heran. Da die Welle an der in Fig. 1 linken Seite einen kleineren Durchmesser hat als an der rechten Seite, sind die Durchmesser der Mittellöcher k der ringförmigen Seitenwände is beider Kapselhälften unterschiedlich gross. Im übrigen aber sind beide Kapselhälften in Form und Grösse übereinstimmend ausgeführt.
Bei nicht zu grossem Unterschied des Wellendurchmessers vor und hinter der Anlageschulter für das Wälzlager können auch die beiden ringförmigen Seitenwände gleich grosse Mittellöcher k haben, da der biegsame Werkstoff kleine Unterschiede ohne weiteres ausgleicht.
Die ringförmigen Seitenwände i, beider Kapselhälften i sind an der Innenfläche in regelmässiger Teilung mit Erhebungen m versehen, die von der Seitenwandaussenkante sich ein kleines Stück über die Seitenwandfläche erstrecken und im gezeichneten Beispiel die Grundrissform eines Kreisabschnittes haben (s. Fig. 2), jedoch auch anders gestaltet sein können. Die Erhebungen m stützen den äusseren Laufring a des Kugellagers an gleich- mässig verteilten Stellen ab. Dadurch ist der grösste Teil der Innenfläche beider ringförmiger Seitenwände ia im freien Abstande vom Kugellager a, b, c gehalten, so dass die Dichtungslippen i4 freie Bewegungsmöglichkeit haben und zufolge der Elastizität des Werkstoffes weich-federnd gegen den inneren Laufring b anliegen.
Zugleich bilden die so geschaffenen Zwischenräume n eine Vorratskammer für das zur Schmierung der Wälzkörper c erforderliche Schmieröl q, das sich im unteren Teil des Kapselgehäuses i sammelt und beim Umlauf des Wälzlagers ständig an alle Teile desselben herangelangt. Die vorbeschriebene Unterteilung des zweiteiligen Kapselgehäuses i und die Dichtungslippen i4 verhindern jeden Schmier- ölverlust. Die Zwischenräume n dienen ausserdem als Sammelstellen für Abriebteile des Wälzlagers.
Bei horizontaler oder etwa horizontaler Anordnung des Wälzlagers (s.
Fig. 4) genügt zur Isolierung des Wälzlagerkörpers a, b, c gegen das Lagergehäuse h ein einteiliges Kapselgehäuse i,
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mässigerweise so lang ausgeführt ist, dass er in der von unten her auf das Wälzlager aufgeschobenen Einbaustellung den äusseren Laufring a des Wälzlagers nach oben hin ein Stück übergreift. Das elastische Kapselgehäuse wird ebenfalls wieder unter Vorspannung in die Einbaustelle f einge- bracht. Auch hier ist an der ringförmigen Seiten- wand i3 rings um das Mittelloch keine Dich- tungslippe i4 und sind am Aussenrand der Seiten- wand an deren Innenfläche Erhebungen m zur Abstützung und Auflagerung des äusseren Lauf- ringes a des Wälzlagers gebildet.
Die Erhebungen m sind etwas höher gestaltet als beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3, um einen vergrösserten Auffang- und Vorratsraum für das Schmieröl q und Ablagerungsstellen für die Abriebteile der Wälzlager zu schaffen.
In den vergrösserten Raum nl ragen in bekann- ter Weise Förderorgane, beispielsweise kleine Schaufeln r hinein, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 6 an dem wie üblich ausgebildeten Kugelkäfig s des Kugellagers in regelmässiger Teilung, beispielsweise um 1200 versetzt angenietet sind, und zwar jeweils an eingezogenen Stellen des Kugelkäfigs 5, die zwischen je zwei aufeinander folgenden Kugeln c liegen. Die Schaufeln r bestehen aus schmalen Blechstreifen, die am freien Ende durch einen mittleren Längseinschnitt zu zwei Zungen rv r2 unterteilt und mit diesen Zungen nach entgegengesetzten Seiten ge- krümmt sind (s. Fig. 6).
Die Zungen rl'r2 fördern, gleichgültig in welcher Richtung das Wälzlager umläuft, die unterhalb des Kugellagers im ölauffang- und Sammelraum nt befindliche Schmierflüssigkeit q beim Lagerumlauf ständig gegen die Kugeln c und deren Laufflächen am äusseren und inneren Laufring a bzw. b heran und bewirken somit eine ununterbrochene gründ-
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Statt am Käfig s können die Förderschaufeln r auch am inneren Laufring des Wälzlagers z. B. durch Anschweissen, Anlöten oder in sonst geeigneter Weise befestigt werden. Die Anbringung am inneren Laufring b kommt insbesondere dann in Betracht, wenn das Wälzlager ohne Käfig ausgeführt ist.
Die Anwendbarkeit des erfindungsgemässen Kapselgehäuses ist selbstverständlich nicht auf Kugellager beschränkt, sondern erstreckt sich
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Tonnenlager u. dgl.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wälzlager mit einem unter Spannung an der Lagerstelle angebrachten, als elastisch nachgiebiges Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem, plastischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapselgehäuse (i) aus Kunststoff mit einer spezifischen Belastbarkeit von 100 kg ! cm2 und mehr, z. B. aus Polyurethan, hergestellt und am Randkantenabschnitt der Mittenausnehmung (k) für den Durchtritt der Welle
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Wälzlagers (a, b, c) vorspringenden, sich an die senkrecht zur Welle stehende Stirnfläche des Laufringes weich-elastisch anlegenden ringförmigen Dichtungslippe (i4) ausgebildet ist.