DE3041804A1 - Waelzlager fuer die laengsfuehrung einer welle o.dgl. - Google Patents
Waelzlager fuer die laengsfuehrung einer welle o.dgl.Info
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Description
SKF KUGELLAGERPABRIKEN GMBH Schweinfurt, 1980-10-30
DE 80 061 DE TPA-vh.ne
-3-
Wälzlager für die Längsführung einer Welle oder dgl.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager für die Längsführung einer Welle oder dergleichen, bestehend aus
einer Außenhülse mit in ihrer Bohrung angeordneten axial verlaufenden Laufbahnen für die belasteten Wälzkörper
und Rückführbahnen für die unbelasteten Wälzkörper, mindestens einer endlosen Reihe von in diesen Bahnen angeordneten
Wälzkörpern und an je einem Ende der Außenhülse angeordneten, mit ihren Bohrungsflächen auf der Welle
gleitenden Dichtringen.
Es ist ein Wälzlager der angegebenen Gattung bekannt, bei dem die Bohrung des Dichtringes mit ihrer gesamten
Breite auf der sich in Längsrichtung bewegenden Welle gleitet (DE-OS 2 814 917). Die Laufreibung, insbesondere
-4-
die Anlaufreibung bzw. Losbrechreibung des Dichtringes
ist bei diesem Wälzlager groß, denn diese muß zusammen mit der Anlaufreibung und den Massenkräften der Wälzkörper
in den Lauf- und Rückführbahnen des Wälzlagers überwunden werden. Die Folge davon ist, daß vor allem
zu Beginn der Längsbewegung aber auch bei der Umkehr der Längsbewegung der Welle von der einen zur anderen Richtung
größere Reibungsspitzen und Massenkräfte im Wälzlager entstehen, die Geräusch und ungleichmäßige Laufbewegungen
der Wälzkörper verursachen und die bei Präzisionslagerungen, wie sie in der Feinwerkstechnik gegeben sind,
unerwünscht sind.
Bei einem anderen bekannten Wälzlager ist ein Dichtring in der Bohrung jedes Endringes eingeschnappt, deren
schräg nach außen gerichtete Dichtlippe auf der Welle gleitet (DE-AS 2 557 351). Hier kann der Dichtring in
der einen nach innen gerichteten Längsrichtung der Welle eine größere Gleitreibung verursachen, wenn aufgrund
von Obermaßen die an der Dichtlippe angreifenden, axial nach innen gerichteten Reibungskräfte die Dichtlippe nach
innen bewegen und somit radial zwischen dem Außenring bzw. dem Gehäuse und der Welle verkeilen. Somit kann
dieses bekannte Wälzlager unter bestimmten Verhältnissen ebenfalls einen ungleichmäßigen und relativ großen Laufwiderstand
erzeugen, der bei vielen Anwendungen im Präzisionsmaschinenbau nicht zulässig ist.
Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager für die Längsführung einer
Welle oder dergleichen der angegebenen Art zu schaffen, welches auch bei großem Übermaß des auf der Welle
gleitenden Dichtringes neben einer einwandfreien Abdichtung auch eine gleichmäßig niedrige Laufreibung aufweist.
-5-
Insbesondere soll der bei Beginn und bei der Umkehr der Längsbewegung der Welle entstehende Widerstand im Wälzlager
relativ klein sein, um eine Einsatzmöglichkeit auch in der Feinwerktechnik und im Präzisionsmaschinenbau
zu schaffen.
Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß sowohl zu Beginn der !längsbewegung der Welle als auch
bei. der Umkehr dieser Längsbewegung zunächst nur die Anlaufreibung und die durch die Beschleunigung entstehenden
Massenkräfte der Wälzkörper in den Lauf- und Rückführbahnen überwunden werden müssen..Erst nachdem die
Wälzkörper in Bewegung gebracht worden sind und dementsprechend eine niedrige Rollreibung aufweisen, beginnt
die Dichtlippe, welche einen vorbestimmten Weg in Längsrichtung auf der Welle haftend zurückgelegt hat, auf
der Welle zu gleiten. Dabei wird die Haftreibung bzw. Losbrechreibung der Dichtlippe auf der Welle überwunden.
Da diese Haftreibung der Dichtlippe zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem die Wälzkörper bereits eine niedrige
Rollreibung haben, ist die Laufreibung des Wälzlagers
bei Richtungsänderungen der Längsbewegungen optimal
klein. Dabei ist gleichzeitig auf wirtschaftliche Art und Weise eine wirkungsvolle Abdichtung des Lagerraumes.
des Wälzlagers durch die auf der Welle gleitenden Dichtringe gewährleistet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird der Vorteil
erzielt, daß der Endring auch bei Einhaltung wirtschaftlieh
weiter Fertigungstoleranzen am Außenring befestigt werden kann. Dabei ist der Dichtring zwischen dem End-
ORIGINAL INSPECTED
ring und dem Käfig dicht festgeklemmt. Die elastische axiale Festlegung des Käfigs in der Außenhülse hat außerdem
eine günstige geräuschdämpfende Wirkung im Betrieb.
Eine besonders wirtschaftliche Fertigung des Dichtringes
ist mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 gegeben. Anspruch 4 weist auf eine Möglichkeit hin, den Lagerraum
zu entlüften, so daß die wulstförmige Ausbauchung der Dichtlippen bei Richtungsänderungen der Längsbewegung
der Welle ungehindert ohne die Bewegung und die Ausbauchung der Dichtlippe hindernden Staudruck im Innern des
Wälzlagers ausgeführt werden kann. Dies ist besonders dann der Fall, wenn zwischen zwei nebeneinander angeordneten
Dichtlippen eines Dichtringes ein freier Raum vorhanden ist und die beiden Dichtlippen im Betrieb unterschiedlich
große Ausbauchungen hervorrufen.
Bei Anwendung relativ schmaler scheibenförmiger Dichtringe
kann das Wälzlager für verschiedene Anwendungsfälle ausgerüstet werden, ohne daß die anschließenden Bauteile,
z. B. Endring, Außenring und Käfig, geändert werden müssen. Der nach Wegnahme des dünnen Dichtringes verbleibende
schmale Spalt, z. B. zwischen Endring und Käfig, ist nämlich in vielen Fällen zur Positionierung der
Elemente im Wälzlager ausreichend klein und deshalb zulässig. Das gleiche Wälzlager kann also ohne weiteres mit
oder ohne Dichtring ausgerüstet werden.
Das erfindungsgemäße Wälzlager wird in der nachfolgenden
Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.
-7-
30418OA
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Wälzlager,
Fig. 2a, 2b und 2c
vergrößerte Ausschnitte des in Figur 1 gezeigten Längsschnittes an der Berührungsstelle ei
nes Dichtringes bei verschieden fortgeschrittener Längsbewegung der Welle und
Fig. 3 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch ein abgeändertes Wälzlager.
Mit 1 ist in Figur 1 die Außenhülse eines Wälzlagers für die Längsführung der Welle 2 bezeichnet. In der Bohrung
der Außenhülse 1 sind axial verlaufende Laufbahnen 3 für die belasteten Wälzkörper 4 und Rückführbahnen 5 für die
unbelasteten Wälzkörper 6 eingearbeitet.
In der Außenhülse 1 ist der Käfig 7 angeordnet; dieser Käfig 7 weist an seinem Umfang Führungsbahnen 8 auf,
welche jeweils eine in diesen laufende endlose Reihe von Wälzkörpern 4, 6 aufnehmen. Die Wälzkörper 4, 6
sind im vorliegenden Fall kugelig ausgebildet.
Beide Enden des Käfigs 7 ragen axial vor und tragen auf ihrer Mantelfläche je einen Ring 9, welcher mit seinem
radial nach innen vorspringenden Kragen 10 die betreffende Stirnseite des Käfigs 7 abdeckt.
Zwischen jedem der beiden Endringe 9 und dem Käfig 7 ist ein mit seiner Bohrungsflache auf der Welle 2 gleitender
Dichtring 11 festgeklemmt. Dieser Dichtring 11 ist im vor-
-8-
liegenden Fall als dünne Scheibe ausgebildet. Er besitzt
eine dünne, biegeelastische, radial nach innen gerichtete Dichtlippe 12.
Wie besonders deutlich in Figur 2a zu sehen, grenzt die Dichtlippe 12 auf beiden Seiten an je einem freien Raum
13, 14 an. Im ausgebauten Zustand der Welle 2 hat die Bohrungsfläche der Dichtlippe 12 des Dichtringes 11 - siehe
strichpunktierte Darstellung in Figur 2a - einen kleineren Durchmesser 15 als der Durchmesser 16 der Welle 2.
Sobald die Welle 2 ausgehend von der in Figur 2a dargestellten Stellung eine in Richtung des Pfeiles 18 verlaufende
Längsbewegung im Wälzlager ausführt, wird eine wulstförmige Ausbauchung 17 der Dichtlippe 12 hervorgerufen,
welche in den in der Zeichnung rechts liegenden freien Raum 14 hineinragt. Dabei wird durch die Dichtlippe
12 keine Gleitreibung erzeugt, denn diese haftet auf der Welle 2 und wird von ihr in Längsrichtung mitgenommen
.
Bei weiterer Längsbewegung der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 18 wird schließlich die in Figur 2c angedeutete
Stellung der Dichtlippe 12 erreicht, bei der diese in Richtung des Pfeiles 18 umgebogen ist. Die Dichtlippe
beginnt nun unter Oberwindung der Haftreibung bzw. Losbrechreibung
auf der Welle 2 zu gleiten.
Während der Veränderung der Stellung der Dichtlippe 12 in Figur 2a zu der in Figur 2c gezeigten Stellung werden
sowohl die erhöhten Anlaufreibungskräfte als auch die Massenkräfte der Beschleunigung der Wälzkörper 4, 6 über-
wunden. Zum Zeitpunkt des Beginns des Gleitens und Losbrechens
der Dichtlippe 12 bei der in Figur 2c gezeigten Stellung der Dichtlippe 12 ist bereits eine relativ niedrige
Rollreibung der Wälzkörper vorhanden. Die resultierende Laufreibung des Wälzlagers ist also gering, weil
die hohe Anlaufreibung der Wälzkörper niemals mit der Losbrechgleitreibung (Haftreibung) der Dichtlippe 12 gleichzeitig
entsteht.
Analog liegen die Verhältnisse der Rollreibung und Dichtlippenreibung,
wenn die Längsbewegung der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 18 aufhört und die Welle 2 im Wälzlager
eine entgegengesetzt zu dieser Richtung verlaufende Längsbewegung ausführt, wenn also eine Umkehr der
Längsbewegung der Welle 2 erfolgt. In diesem Fall wird bei der Veränderung der in Figur 2c gezeigten Stellung
zur in Figur 2a gezeigten Stellung der Dichtlippe eine
in den anderen freien Raum 13 gewölbte wulstförmige Ausbauchung der Dichtlippe 12 erzeugt, die in Figur 2b
strichpunktiert eingezeichnet ist.
Der Dichtring 11 ist im vorliegenden Fall aus einem elastisch kompressiblen Werkstoff, z. B. einem Elastomer,gefertigt.
Auf diese Weise wird der Käfig 7 durch den Einbau der Dichtringe 11 mit elastischer axialer Vorspannung
im Außenring gehalten und es werden die Einbautoleranzen, die sich z. B. aus Breitenschwankungen des Außenringes 1
ergeben, durch mehr oder weniger weites axiales Zusammendrücken der zwischen dem Käfig 7 und dem Dichtring 9 festgeklemmten
Dichtringe 11 ausgeglichen.
-10-
ORlGlHAL INSPECTED
In Figur 3 ist der Teillängsschnitt durch ein abgeändertes
Wälzlager für die Längsführung der Welle 2 gezeigt, welches ähnlich wie das in Figur 1 dargestellte Wälzlager
aus einem Außenring, einem Käfig 7 und an den Enden der Außenhülse befestigte, auf den Käfig 7 aufgesetzte Endringe
9 aufweist. Die Endringe 9 decken wiederum jeweils eine Stirnseite des Käfigs 7 ab. Bei diesem abgeänderten
Wälzlager ist jedoch ein Dichtring 19 zwischen dem Käfig 7 und dem Endring 9 festgeklemmt, welcher zwei nebeneinander
angeordnete Dichtlippen 20, 21 aufweist. Zwischen den beiden Dichtlippen 20, 21 ist der freie Raum 22 gebildet.
Am radial äußeren Ende jeder Dichtlippe 20, 21 ist eine axial gerichtete durchgehende Entlüftungsöffnung
23, 24 angebracht.
Bei Längsbewegungen der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 25 in Figur 3 werden die beiden Dichtlippen 20, 21 in
ein und derselben Richtung in den freien Raum 20 bzw. 14 hinein wulstförmig ausgebaucht. Dabei wird die Dichtlippe
20 von ihrer Anlage an der schräg nach innen gerichteten Stirnfläche 26 des Endringes 9 gelöst, so daß eine
Entlüftung des freien Raumes 22 durch die Entlüftungsöffnung 23 der Dichtlippe 20 nach außen erfolgen kann.
Gleichzeitig wird die Entlüftungsöffnung 24 der Dichtlippe
2 durch Anlage dieser Dichtlippe 21 an der schräg nach innen gerichteten Stirnfläche 27 des Käfigs 5 geschlossen,
so daß eine hermetische Abdichtung des Lagerraumes 28 gegeben ist.
Bei Längsbewegungen der Welle 2 in einer dem Pfeil 25 entgegengesetzten
Richtung im Wälzlager entsteht die Ausbauchung 17 (nicht gezeigt) axial in den freien Raum 13 hinein.
In diesem Fall kommt die Entlüftungsöffnung 23 der Dichtlippe 20 zur dichten Anlage auf der Stirnfläche 26
-11-
des Endringes 9. Gleichzeitig hebt sich die Dichtlippe 21 von der Stirnfläche 27 des Käfigs 7 ab, so daß eine Entlüftung
des freien Raumes 22 zum Lagerraum 28 hin erfolgt.
Bei den beschriebenen Längsbewegungen der Welle 2 in beiden Richtungen ist also immer eine der beiden Entlüftungsöffnungen 23, 24 geschlossen, so daß der Lagerraum 28
durch die Dichtlippen 20, 21 des Dichtringes 19 zuverlässig nach außen abgedichtet ist.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens können die oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele konstruktiv abgewandelt werden. So können z. B. mehr.als zwei radial nach innen
gerichtete, auf der Welle gleitende Dichtlippen an ein und demselben Dichtring oder an nebeneinander angeordneten
Dichtringen vorhanden sein. Außerdem brauchen die Wälzkörper des Wälzlagers nicht kugelig ausgebildet zu
sein, vielmehr können diese auch als Rollen mit zylindrischer oder ballig gewölbter Mantelfläche konstruiert
sein, wenn die Laufbahnen und Rückführbahnen der Außenhülse des Wälzlagers entsprechend ausgebildet sind.
' 41-
L eersei te
Claims (4)
- PatentansprücheWälzlager für die Längsführung einer Welle oder dgl., bestehend aus einer Außenhülse mit in ihrer Bohrung angeordneten axial verlaufenden Laufbahnen für die belasteten Wälzkörper und Rückführbahnen für die unbelasteten Wälzkörper, mindestens einer endlosen Reihe von in diesen Bahnen angeordneten Wälzkörpern und an je einem Ende der Außenhülse angeordneten, mit ihren Bohrungsflächen auf der Welle gleitenden Dichtringen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtring (11, 19) im Anschluß an den Befestigungsabschnitt mindestens eine dünne, biege-elastische, radial nach innen gerichtete Dichtlippe aufweist, die auf beiden Seiten an je einem freien Raum (13, 14, 22) angrenzt, wobei der Durchmesser (15) ihrer Bohrungsfläche zum Erzielen einer wulstförmigen Ausbauchung (17) der Dichtlippe (12, 20, 21), je nach Richtung der Längsbewegung der Welle (2) in-2-den einen oder in den anderen freien Raum (13, 14, 22) , im ausgebauten Zustand kleiner als der Durchmesser (16) der Welle (2) ist.
- 2. Wälzlager nach Anspruch 1, mit einem in der Außen-hülse angeordneten Käfig mit Führungsbahnen für die Wälzkörper und an den Enden der Außenhülse befestigten, die betreffende Stirnseite des Käfigs abdeckenden Endringen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (11, 19) zwischen dem Käfig (7) und dem Endring (9) festgeklemmt und zwecks Ausgleich der Fertigungstoleranzen aus einem elastisch kompressiblen Werkstoff gefertigt ist.
- 3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (11, 19) scheibenförmig ausgebildet ist.
- 4. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtlippe (11, 20, 21) durchgehende Entlüftungsöffnungen (23, 24) angebracht sind.-3-
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DE102009056352A1 (de) | 2009-11-30 | 2011-06-01 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Wälzlager mit am Lageraußenring angebrachten höckerartigen Vorsprüngen |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SKF GMBH, 8720 SCHWEINFURT, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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