Lagerungseinrichtung mit einem Wälzlager und einem als Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem Kunststoff Die Erfindung betrifft eine Lagerungseinrichtung mit einem Wälzlager und einem unter Spannung an der Lagerstelle angebrachten, als Polster wirkenden Kapselgehäuse aus ölbeständigem Kunststoff.
Mit der schon mehrfach vorgeschlagenen Anbringung ring-, hülsen- oder kapselförmiger Polster bei Wälzlagern wird in erster Linie bezweckt, die unangenehmen und in vielen Fällen störenden Laufgeräusche von Wälz lagern dadurch zu vermeiden, dass die durch kleinste Fertigungsungenauigkeiten des Wälzlagers bei der Umlaufbewegung entstehenden Erschütterungen durch eine elastische Zwischenlage isoliert werden, so d'ass sie nicht auf die das Wälzlager umgebenden metal lischen Teile übertragen werden und diese Teile zu Eigenschwingungen anregen können, was den als Laufgeräusch abgestrahlten Körperschall verursacht.
Wird das Polster, wie es ebenfalls schon vorge schlagen worden ist, als den Lagerkörper völlig um schliessendes Kapselgehäuse ausgebildet, so wird ausser der Schwingungsisolierung auch eine Minde rung der Abstrahlung des Geräusches erzielt, die 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 Ver schmutzen und andere nachteilige äussere Einflüsse. Ausserdem können die Polster dazu beitragen, dass die Wälzlager nicht mehr mit der bisher für die Mon tage erforderlichen, äusserst geringen Toleranz her gestellt zu werden brauchen.
Die Ausnutzung dieser bekannten Vorteile der Einkapselung von Wälzlagern in Polstern scheiterte in der Praxis bislang vornehmlich an folgenden Schwierigkeiten: Das Kapselgehäuse soll als Polster einerseits kleine Schwingungen niedriger Frequenzen dämpfen, was die Anwendung eines Kunststoffes 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 fest stehenden Maschinenteil eintreten können.
Wenn die Auslenkung der Welle eine bestimmte Toleranz über schreitet, so würde beispielsweise bei Elektromotoren die ordnungsgemässe Umlaufbewegung des Läufers gestört und bei Antrieben mit grossem Zahndruck oder mit grossem Riemen- bzw. Kettenzug eine Ein kapselung der Wälzlager von vornherein unmöglich sein.
Bis vor kurzem standen keine ölbeständigen Kunststoffe mit ausreichend grosser spezifischer Be lastbarkeit zur Verfügung, welche mit der aus dem vorgeschilderten Grunde notwendigen hohen Vor spannung in die Lagerstelle eingepresst werden konn ten. Bei früheren Vorschlägen zur Einkapselung von Wälzlagern hat man sich daher damit begnügt, dem Polster nur gerade eine solche Spannung zu geben, dass es ein Mitdrehen des anliegenden Laufringes des Wälzlagers verhindert. Derartige Lagerungsein richtungen sind aber nur für kleine Belastungen an wendbar und würden bei grösseren Belastungen zu den oben erläuterten Verlagerungsschwierigkeiten führen.
Im übrigen erschien es auch im Hinblick auf die Montage des Lagers und des Polsters geboten, die Vorspannung des Polsters möglichst klein zu halten.
Nach der Erfindung soll das Problem der prak tischen Anwendbarkeit von Kapselgehäusen bei Wälzlagern in der Weise gelöst sein, dass das Kapsel gehäuse für das Eindrücken in die Lagerstelle unter grossem Pressdruck aus Kunststoff mit einer spezifi schen Belastbarkeit von wenigstens 100 kg/cm2, z. B. aus Polyurethan, hergestellt und am Randkanten- abschnitt der Mittenaussparung für den Durchtritt der Welle zu einer gegen den inneren Laufring des Wälz lagers vorspringenden, sich an die senkrecht zur Welle stehende Stirnfläche dieses Laufringes anlegenden ringförmigen Dichtungslippe ausgebildet ist.
Die Vorspannung des Kapselgehäuses soll eine unzulässig grosse Verlagerung der Welle bzw. des Wälzlagers durch die auf das Wälzlager wirkenden Kräfte verhindern, ohne dass die Hauptaufgabe des Kapselgehäuses eine Einbusse erleidet, die darin be steht, dass das Kapselgehäuse als schwingungsdämp fendes und geräuschminderndes Polster wirksam ist.
Das unter hoher Vorspannung angebrachte Kap selgehäuse ermöglicht eine vollkommene Abdichtung, die Schmiermittelverluste und ein Verschmutzen des Schmiermittels völlig ausschliesst. Die gegen den in neren Laufring des Wälzlagers anliegende Dichtungs lippe soll weder an dieser noch am inneren Laufring des Wälzlagers Reibungsverschleiss entstehen lassen, dem zufolge die Lebensdauer des einen oder anderen Teiles eingeschränkt werden könnte. Die Lippenabdichtung braucht auch keine nennenswerte Leistungsminderung zur Folge zu haben, da nur sehr geringe Reibungs widerstände auftreten können.
Die Montage des Wälzlagers und des Kapselgehäuses braucht nicht schwieriger als die eines normalen Lagers zu sein, 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.
Schliesslich bietet ein Kapselgehäuse den grossen Vorteil, dass es das Wälzlager schon vor der Montage abdichtend umschliessen und somit einen idealen Ver packungsbehälter für den Versand und einen Behäl ter für die Aufbewahrung des Wälzlagers darstellen kann, der die Gefahr einer Korrosion oder einer Staubverschmutzung zuverlässig ausschliesst.
Bei zwei teiliger Ausbildung des Kapselgehäuses kann dieser Erfolg durch dichtschliessendes Aneinanderliegen der beiden Kapselhälften und bei einteiliger Ausbildung des Kapselgehäuses dadurch erreicht sein, dass in dem über das Lager vorstehenden zylindrischen Wan- dungsteil des Kapselgehäuses eine starre Abdeckplatte bzw. ein Abdeckring eingedrückt wird. Vor der Mon tage kann in das Kapselgehäuse eine Menge Schmier öl oder Schmierfett eingebracht werden, die ohne Wartung auf lange Zeit hinaus eine einwandfreie Schmierung der Reibflächen des Wälzlagers sicher stellt.
Eine Abdichtungslippe von besonderer Weichheit lässt sich dadurch erzielen, dass der die Mittenaus- sparung umgebende Randkantenabschnitt der ring förmigen Seitenwand des Kapselgehäuses aus der Ebene der Seitenwand herausgebogen ist.
Zu dem gleichen Zweck empfiehlt es sich, die ringförmige Seitenwand des Kapselgehäuses mit geringerer Wand stärke auszuführen als die den äusseren Laufring des Wälzlagers aussen und an der Seite umfassenden Wandungsteile. Um den Aufnahmeraum des Kapselgehäuses für die Schmierflüssigkeit zu vergrössern und die umlau fenden Teile des Wälzlagers ausser der Dichtungslippe im sicheren freien Abstande von der Innenfläche der ringförmigen Seitenwand bzw. der ringförmigen Sei tenwände des Kapselgehäuses zu halten, in zweck mässig die Innenfläche der ringförmigen Seitenwand in regelmässiger Teilung mit Erhebungen als Ab standshaltestücke für den äusseren Laufring des mit dem grösseren Teil seiner Seitenfläche im Kapsel gehäuse frei liegenden Wälzlagers versehen.
Bei zweiteiliger Ausbildung ist das Kapselgehäuse vorteilhaft aus zwei Hälften hergestellt, deren zylin drische Wandungsteile in der Symmetrieebene des Wälzlagers stumpf aneinanderstossen. Ein Austreten der Schmierflüssigkeit durch die Verbindungsfuge der beiden Kapselhälften soll dabei zufolge des grossen Pressdruckes, mit dem die beiden Kapselhälften in der Lagerstelle gegeneinandergedrückt werden, mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Ausserdem bietet die vorbeschriebene Unterteilung des Kapselgehäuses fertigungstechnische Vorteile insofern, als die beiden Kapselhälften bis auf die die Dichtungslippen tragen den, ringförmigen Seitenwände übereinstimmend aus geführt werden können.
Bei horizontal angeordnetem Wälzlager sind vor teilhaft die Erhebungen an der Innenfläche der ring förmigen Seitenwand des von unten her am Wälzlager angebrachten Kapselgehäuses angebracht, um unter halb der unten liegenden Seitenflächen des Wälz lagers eine Auffang- und Vorratskammer für die Schmierflüssigkeit zu bilden, und es sind zweckmässig an einem der umlaufenden Teile des Wälzlagers in regelmässiger Teilung in die Schmierflüssigkeit hinab reichende Förderschaufeln angebracht, welche bei der Umlaufbewegung Schmierflüssigkeit ständig nach oben fördern. Hierdurch wird das bisher ungelöste Problem der mangelhaften Schmierung von horizon tal oder etwa horizontal eingebauten Wälzlagern mit einem Mindestaufwand an technischen Mitteln in einer die Bedürfnisse der Praxis voll befriedigenden Weise gelöst.
Die Förderschaufeln können zweckmässigerweise aus Blechstreifen hergestellt sein, die am freien Ende mit einem mittleren Längseinschnitt versehen und mit den beiderseits der Einschnittstelle befindlichen Zun gen nach entgegengesetzten Richtungen gekrümmt sind und deren anderes Ende am Käfig des Wälz lagers oder an dessen innerem Laufring durch An nieten oder Anschweissen befestigt ist.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Lagerungseinrichtung mit von einem zweiteiligen Kapselgehäuse umgebenem Ku gellager in vertikaler Anordnung im senkrechten Querschnitt nach der Linie I-1 der Fig. 2, Fig. 2 die Seitenansicht der Einrichtung aus der Linie x-x der Fig. 1 gesehen, Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Quer schnitt nach der Linie 111-III der Fig. 2,
Fig. 4 eine zweite Einrichtung mit in horizontaler Anordnung eingebautem, von unten her eingekapsel tem Kugellager im vertikalen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5, Fig. 5 die Draufsicht zu Fig. 4 und Fig. 6 einen vertikalen Teilquerschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
In den gezeichneten Ausführungsbeispielen ist a der äussere und b der innere Laufring eines Kugel lagers genormter Grösse und Ausführung; c sind die zwischen den beiden Laufringen angeordneten Wälz- körper, beispielsweise Kugeln, und d ist die Welle, auf welcher das Kugellager wie üblich gegen eine Schulter der Welle anliegend montiert ist. f bezeich net die das Wälzlager aufnehmende Einbaustelle des entweder geteilt ausgeführten oder, wie in Fig. 1 und 3 gezeichnet, mit einem Ringdeckel g versehenen Lagergehäuses h.
Das zwischen das Lagergehäuse h und das Wälz lager unter Spannung eingesetzte, aus Kunststoff wie zum Beispiel Polyurethan gefertigte Kapselgehäuse i besteht beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 aus zwei Hälften, von denen jede einen zylindrischen Wandungsteil i2 und eine ringförmige Seitenwand 1, aufweist. Der den äusseren Laufring a an der Aussen mantelfläche umfassende zylindrische Wandteil i2 ist mit grösserer Wandstärke ausgeführt als die Seiten wand i3, in der eine dem Wellendurchmesser ange passte kreisrunde Mittenaussparung k vorhanden ist.
Gegen diese Mittenaussparung k hin ist die Seiten wand i3 mit leicht verstärkter Wanddicke ausgeführt, und der die Mittenaussparung k umgrenzende Rand kantenabschnitt ist in das Innere des Kapselgehäuses i so einwärts gekrümmt, dass der Randkantenabschnitt eine sich mit breiter ebener Fläche gegen den inneren Laufring<I>a</I> anlegende Dichtungslippe i4 bildet.
Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, ist das zweitei lige Kapselgehäuse i so unterteilt, dass die zylindri schen Wandungsteile i., der unter Spannung in die Einbaustelle f des Lagergehäuses<I>h</I> eingefügten beiden Kapselhälften stumpf gegeneinanderstossen und fest aneinanderliegen. Die Dichtungslippen i4 reichen mit ihren äusseren Randkanten an die Welle d heran.
Da die Welle an der in Fig. 1 linken Seite einen kleine ren Durchmesser hat als an der rechten Seite, sind die Durchmesser der Mittelaussparungen k der ring förmigen Seitenwände i3 beider Kapselhälften unter schiedlich gross. Im übrigen aber sind beide Kapsel hälften in Form und Grösse übereinstimmend aus geführt. Bei nicht zu grossem Unterschied des Wel lendurchmessers vor und hinter der Anlageschulter für das Wälzlager können auch die beiden ringförmigen Seitenwände gleich grosse Mittelaussparungen k haben, da der biegsame Werkstoff kleine Unterschiede ohne weiteres ausgleicht.
Die ringförmigen Seitenwände i. beider Kapsel hälften sind an der Innenfläche in regelmässiger Tei lung mit Erhebungen m versehen, die von der Seiten wandaussenkante sich ein kleines Stück über die Sei tenwandfläche erstrecken und im gezeichneten Bei- spiel die Grundrissform eines Kreisabschnittes haben (Fig.2), jedbch auch anders gestaltet sein können. Die Erhebungen<I>m</I> stützen den äusseren Laufring<I>a</I> des Kugellagers an gleichmässig verteilten Stellen ab.
Dadurch ist der grösste Teil der Innenfläche beider ringförmiger Seitenwände i3 im freien Abstande vom Kugellager 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 erforder liche Schmieröl q, das sich im unteren Teil des Kap selgehäuses i sammelt und beim Umlauf des Wälz lagers ständig an alle Teile desselben herangelangt. Die vorbeschriebene Unterteilung des zweiteiligen Kapselgehäuses<I>i</I> und die Dichtungslippen i4 verhin dern zuverlässig jeden Schmierölverlust. Die Zwi schenräume n dienen ausserdem als Sammelstellen für Abriebteile des Wälzlagers.
Bei horizontaler oder etwa horizontaler Anord nung des Wälzlagers (Fig.4) genügt zur Isolierung des Wälzlagerkörpers gegen das Lagergehäuse h ein einteiliges Kapselgehäuse i, dessen zylindrischer Sei tenwandungsteil i2 zweckmässigerweise so lang aus geführt ist, dass er in der von unten her auf das Wälzlager aufgeschobenen Einbaustellung den äusse ren Laufring a des Wälzlagers nach oben hin ein Stück übergreift. Das elastische Kapselgehäuse wird ebenfalls wieder unter Vorspannung in die Einbau stelle f eingebracht.
Auch hier ist an der ringförmigen Seitenwand i3 rings um die Mittelaussparung k eine Dichtungslippe i4 und sind am Aussenrand der Seiten wand an deren Innenfläche Erhebungen m zur Ab stützung und Auflagerung des äusseren Laufringes 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 h1 für das Schmieröl q und Ablagerungs stellen für die Abriebteile der Wälzlager zu schaffen.
In den vergrösserten Raum n1 ragen kleine Schau feln r hinein, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 6 an dem in üblicher Weise ausgebildeten Kugel käfig s des Kugellagers in regelmässiger Teilung, bei spielsweise um 120 versetzt, angenietet sind, und zwar jeweils an eingezogenen Stellen des Kugel käfigs s, die zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Kugeln c liegen.
Die Schaufeln r bestehen aus schma len Blechstreifen, die am freien Ende durch einen mittleren Längseinschnitt in zwei Zungen r1, r2 unter teilt und mit diesen Zungen nach entgegengesetzten Seiten gekrümmt sind (Fig.6). Die Zungen r1, r2 fördern, gleichgültig, in welcher Richtung das Wälz lager umläuft,
die unterhalb des Kugellagers im 01 auffanb und Sammelraum n1 befindliche Schmier flüssigkeit q beim Lagerumlauf ständig gegen die Ku geln c und deren Laufflächen am äusseren und inneren Laufring<I>a</I> bzw.<I>b</I> heran und bewirken somit eine ununterbrochene gründliche Schmierung des Kugel lagers. Statt am Käfig<I>s</I> können die Förderschaufeln<I>r</I> auch am inneren Laufring b des Wälzlagers, z. B. durch Anschweissen, Anlöten oder in sonst geeigneter Weise, befestigt sein.
Die Anbringung am inneren Laufring b kommt insbesondere dann in Betracht, wenn das Wälzlager ohne Käfig ausgeführt ist. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Lagerungs einrichtungen mit Kugellagern beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf solche mit anderen Wälz lagern, wie zum Beispiel Rollenlagern, Tonnenlagern und dergleichen.