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Kunststoff- oder Gummi-Kunststoff-Gleitlager mit
Torsionsmanschetten-Dichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoff- oder Gummi-Kunststoff-Gleitlager mit primär oszillierender Drehbewegung, das durch eine Torsionsmanschette abgedichtet ist. Es sind Kunststoff- und Gummi-Kunststoff-Gleitlager bekannt, bei denen eine Welle in einer Kunststoffbuchse oszillierende Drehbewegungen ausführt. Der Kunststoff kann aussen nochmals mit einer Gummischicht umgeben sein und ist in ein entsprechendes Lagerauge eingesetzt. Es ist bekannt, derartige Gleitlager durch Lippen oder Flächen aus Gummi oder einem andern elastischen Werkstoff abzudichten, die radial oder axial an entsprechende Flächen der gelagerten Welle anlaufen und mit diesen gleitende Dichtungen bilden.
Derartige Dichtungen sind für Kunststoff-Gleitlager erforderlich, um das Eindringen von Staub und Wasser in die Gleitfläche und damit ein Rosten oder Abrieb zu verhindern.
Der Nachteil dieser bekannten Gleitdichtungen an oszillierenden Kunststoff-Gleitlagern besteht darin, dass sie zur einwandfreien Funktion immer geschmiert sein müssen. Bei Trockenlauf wird die Dichtlippe oder Dichtfläche schnell zerstört. Bei vielen wartungsfreien Kunststoff-Gleitlagern ist das Vorhandensein eines Schmiermittels nicht nur nicht notwendig, sondern vielfach sogar unerwünscht. Gleitdichtungen der beschriebenen Art haben weiter den Nachteil eines relativ hohen, von Vorspannung, Durchmesser, Materialpaarung und Schmierung abhängigen Gleitwiderstandes und eines von den gleichen Faktoren abhängigen Losbrechwiderstandes, der ein Vielfaches des Gleitwiderstandes betragen kann.
Sowohl der Losbrechwiderstand als auch der Gleitwiderstand der Dichtung können die Funktion der Lagerstelle beeinträchtigen, insbesondere in Fällen, in denen ein niedriger, gleichmässiger Verdrehwiderstand der gelagerten Welle erforderlich ist.
Gleitdichtungen der beschriebenen Art für oszillierende Kunststoff-Gleitlager haben weiterhin den Nachteil, dass stets eine geringe Menge des zur Schmierung der Dichtlippe oder der Dichtfläche dienenden Schmiermittels aus der Dichtung austritt. An dem hiedurch gebildeten Schmiermittelfilm auf der gelagerten Welle kann Schmutz und Staub haften, der schon bei kleinsten Verschiebungen der Laufebene der Dichtlippe oder Dichtfläche zu deren Zerstörung führen kann.
Es ist noch eine Torsionsmanschette mit im wesentlichen scheibenförmiger Ausbildung vorgeschlagen worden. Die scheibenförmigen Teile dieser Torsionsmanschette sind jedoch durchgehend flach gestaltet und infolgedessen durch ihren Werkstoff allein begrenzt beweglich. Da die Torsionsmanschette zwischen einander benachbarten Maschinenelementen od. dgl. fest und unbeweglich eingeklemmt ist, kann sie mit einem ihrer Enden, an sich stationär, nicht zur gleitenden Dichtung werden, sobald die in ihrem Innern wirksamen Spannungen eine bestimmte Grösse überschreiten.
Vorgeschlagen wurde ausserdem bereits eine Dichtungskappe für Kugelgelenkverbindungen, die durch einen im wesentlichen zylindrischen Körper gegeben ist. Auch diese Dichtungskappe kann bei in ihr auftretenden unterschiedlich grossen Spannungen mit einem ihrer Enden sich nicht abwechselnd als stationäre und gleitende Dichtung verhalten. In der zylindrischen Dichtungskappe eingearbeitete axial verlaufende, tropfen-bzw. birnenförmige Ausbeulungen können diese Verhaltensweise nicht vermitteln.
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Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Gleitdichtungen für oszillierende Kunststofflager ist die Tatsache, dass durch sie keine einwandfreie hermetische Abdichtung gewährleistet ist. Dies ist insbesondere in den Fällen von Nachteil, in denen eine Lagerbuchse verwendet wird, deren Volumen bzw.
Laufspiel sich mit der prozentualen Luftfeuchtigkeit ihrer Umgebung ändert, wie dies bei KunststoffGleitlagern meist der Fall ist.
Der gegenständlichen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten oszillierenden Kunststoff- oder Gummi-Kunststoff-Gleitlager mit gleitender Lippen- oder Flächendichtung zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Manschette aus Gummi oder einem andern elastischen Werkstoff das eigentliche Lagerelement hermetisch abdichtet und ein Rand der Manschette mit dem oszillierenden, der andere mit dem stationären Teil der Lagerstelle verbunden ist und die Winkelausschläge zwischen oszillierendem und stationärem Teil der Lagerstelle durch elastische Verformung des Materials der Manschette aufgenommen werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Dichtung keinerlei unter normalen Betriebsbedingungen gleitende Teile besitzt und daher auch nicht geschmiert werden muss. Ein weiterer Vorteil ist durch diese Ausführung dadurch gegeben, dass beim Verdrehen der gelagerten Welle keinerlei Losbrech- und Gleitwiderstand der Dichtung überwunden werden muss, wie dies bei gleitenden Dichtungen der Fall ist.
Während bei Lagerstellen mit gleitender Dichtung der Verdrehwiderstand der Dichtung, über dem Verdrehwinkel aufgetragen, bereits bei 00 Verdrehung einen relativ hohen, von Vorspannung, Durchmesser, Materialspannung und Schmierung abhängigen Wert aufweist und bei zunehmendem Drehwinkel auf den etwas geringeren, annähernd konstant bleibenden Gleitwiderstand absinkt, beginnt der lediglich durch die elastische Verformung des Manschettenmaterials bedingte Verdrehwiderstand einer Torsionsmanschette, ebenfalls über dem Drehwinkel aufgetragen, praktisch bei Null und steigt mit zunehmendem Drehwinkel etwa linear an.
Der gegenüber einer gleitenden Dichtung wesentlich geringere Verdrehwiderstand einer TorsionsmanschettenDichtung bei beginnender Verdrehung ist insbesondere bei den Anwendungsfällen einer oszillierenden Gleitlagerstelle von Vorteil, bei denen eine sensible Lagerung, d. h. ein niedriger Verdrehwiderstand der gelagerten Welle um deren Nullage erforderlich ist.
Weiterhin ist das erfindungsgemäss ausgeführte Kunststoff- oder Gummi-Kunststoff-Gleitlager dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Dichtungsmanschette, eine stationäre Dichtung bildend, fest mit dem stationären Teil der Lagerstelle verbunden ist und der andere Teil der Manschette als Lippenoder Flächendichtung ausgebildet istund unter radialer Vorspannung auf einen Ansatz des oszillierenden Teiles der Lagerstelle aufgeschoben ist und mit diesem unter normalen Umständen ebenfalls eine an sich stationäre Dichtung bildet. Stationäre Dichtungen haben gegenüber gleitenden Dichtungen den Vorteil, dass sie mit sehr viel grösserer Vorspannung eingebaut werden können und zufolge dessen eine einwandfreiere Dichtung garantieren ohne irgendeinem Verschleiss unterworfen zu sein, wie dies bei gleitenden Dichtungen der Fall ist.
Ferner sieht die Erfindung vor, dass eine als Teil der Torsionsmanschette bei normaler Torsionsbeanspruchung stationär dichtende Lippen- oder Flächendichtung auf Grund der Bemessung ihrer radialen Vorspannung nach Erreichen eines extremen, durch die Torsionsspannung in der Torsionsmanschette bestimmten kritischen Verdrehwinkels zur gleitenden Dichtung wird. Diese Massnahme schützt die Torsionsmanschette vor einer Zerstörung bei anormal grossen Verdrehwinkeln der Lagerstelle und bewirkt ausserdem eine automatische Selbstjustierung der Torsionsmanschette in solchen Fällen, in denen die Mittelstellung der oszillierenden Drehbewegung der Lagerstelle nicht mit der Einbaustellung des Lagers bzw. der Dichtmanschette übereinstimmt.
Weiterhin ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Torsionsmanschette einen das eigentliche Lagerelement einschliessenden Raum durch normalerweise an sich stationäre Dichtungen luftdicht abschliesst und dieser Raum als Speicherraum für ein zur Verminderung des Reibungswiderstandes der Lagerstelle verwendetes Schmiermittel dienen kann. Dadurch wird erreicht, dass das eigentliche Kunststoff-Lagerelement einerseits vor hygroskopischen Einflüssen der das Lager umgebenden Atmosphäre geschützt wird und anderseits ein Speicherraum entsteht, der eine Schmiermittelfüllung aufnehmen kann, wodurch eine permanente, verlustlose Schmierung der Lagerstelle sichergestellt ist.
Ferner ist vorgesehen, dass die Torsionsmanschette durch einen zweckentsprechend geformten Blechteil vor Verschmutzung oder Zerstörung durch äussere Einflüsse geschützt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Torsionsmanschette selbst verhältnismässig dünn, d. h. verdrehweich gehalten werden kann.
Abschliessend sei noch bemerkt, dass durch die erfindungsgemäss im scheibenförmigen Teil der Torsionsmaschette vorgesehenen, radial, konzentrisch od. ähnl. angeordneten, Falten eine grössere
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Beweglichkeit der Manschette erzielt wird, die einen Wechsel eines Endes der Torsionsmanschette vom stationären zum gleitenden Verhalten oder umgekehrt vermittelt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zu bekannten Ausführungen im Grundzuge dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gummi-GleitlagerBundbuchse mit einer dem bekannten entsprechenden Lippendichtung, wobei die linke Seite eine Ausführungsform einer Radial-Lippendichtung und die rechte Seite eine Ausführungsform einer Axial-Lippendichtung darstellt, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bekannte Gummi-Gleitlager-Bundbuchse, wobei die linke Seite eine Radial-Flächendichtung und die rechte Seite eine Axial-Flächendichtung aufweist, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Gummi-Gleitlager-Bundbuchse mit erfindungsgemässer Torsionsdichtung und einem Blech zum Schutz der Torsionsdichtung, Fig. 4 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Torsionsmanschette mit radial verlaufenden Falten, Fig.
5 einen Schnitt in der Ebene A-A der in Fig. 4 gezeigten Torsionsmanschette, Fig. 6 die Ansicht in Richtung B der in Fig. 4 gezeigten Torsionsmanschette, Fig. 7 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Torsionsmanschette mit diagonal sich kreuzenden Falten, Fig. 8 die Ansicht in Richtung C der in Fig. 7 gezeigten Torsionsmanschette mit diagonal sich kreuzenden Falten und Fig. 9 einen Schnitt in der Ebene D-D und E-E der in Fig. 8 gezeigten Torsionsmanschette.
Nach Fig. 1 ist die eigentliche Gleitlager-Bundbuchse 1 mit einem Mantel 2 aus Gummi oder einem andem elastischen Werkstoff festhaftend verbunden. Der Mantel 2 ist in nicht weiter dargestellter, aber an sich bekannter Weise mit dem ortsfesten Teil der Lagerstelle (Lagerauge) verbunden.
In der Gleitlager-Bundbuchse 1 ist die Welle bzw. Bundbuchse 3 frei drehbar gelagert. Ein Teil des Gummimantels 2 ist als Dichtlippe 4 ausgebildet und bildet mit dem Bundansatz 5 der Bundbuchse 3 eine gleitende Lippendichtung. Auf der linken Seite der Fig. 1 ist diese Lippendichtung als Radialdichtung, auf der rechten Seite als Axialdichtung dargestellt.
Nach Fig. 2 ist eine im prinzipiellen Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Gleitlager-Bundbuchse 1 ähnliche Konstruktion dargestellt, bei der die Dichtung jedoch als Flächendichtung ausgebildet ist. Auf der linken Seite der Fig. 2 ist diese Flächendichtung als Radialdichtung 6, auf der rechten Seite als Axialdichtung 7 gezeigt.
Die Fig. 3 zeigt eine im prinzipiellen Aufbau der in Fig. 1 und 2 gezeigten Gleitlager-Bundbuchse 1 ähnliche Konstruktion, bei der jedoch eine erfindungsgemäss ausgeführte Torsionsmanschette 11 als Dichtung verwendet wird. In einem Ansatz 8 des Gummimantels 9 der Gleitlager-Bundbuchse 1 ist der äussere Rand 10 der Torsionsmanschette 11 eingesetzt und bildet eine ortsfeste, form- schlüssige, nichtgleitende und hermetische Dichtung. Der innere Rand 12 der Torsionsmanschette 11 ist als Lippen- oder Flächendichtung ausgeführt und bildet mit dem Ansatz 13 der Gleitlager-Bundbuchse 14 eine unter normalen Betriebsbedingungen an sich stationäre, nichtgleitende und herme- tische Dichtung.
Eine Blechkappe 15 ist mit dem Ansatz 13 der Gleitlager-Bundbuchse 14 verbunden und dient zum Schutz der Torsionsmanschette 12 vor Verschmutzung oder Beschädigung durch äussere Einflüsse. Die Torsionsmanschette 12 ist in Fig. 3 als konzentrische Faltenmanschette darge- stellt.
Die Fig. 4 bis 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Torsionsmanschetten mit radial oder diagonal sich kreuzenden Falten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Oszillierendes Kunststoff- oder Gummi-Kunststoff-Gleitlager mit radialer Torsionsmanschetten-
EMI3.1
die an sich scheibenförmige Torsionsmanschette (11) an ihrem äusseren Ende (10) topfartig gestaltet ist, mit diesem Ende im benachbarten Stimteil des Gummimantels (9,8) des stationären Teiles (1) der Lagerstelle sitzt und die scheibenförmige Torsionsmanschette mit ihrem inneren Ende (12) aufdem oszillierenden Teil (14,13) der Lagerstelle aufliegt.
2. Oszillierendes Kunststoff- oder Gummi-Kunststoff-Gleitlager mit radialer Torsionsmanschetten-