DE102008029449A1

DE102008029449A1 - Gelenklager und Lagerung

Info

Publication number: DE102008029449A1
Application number: DE102008029449A
Authority: DE
Inventors: Martin Büttner
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-12-24

Abstract

Ein Gelenklager beinhaltet folgende Merkmale: - einen Innenring mit einem kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitt, - ein den Außenmantelabschnitt umschließender Außenring mit einem entsprechenden kugelschichtmantelartigen Innenmantelbereich, - in wenigstens einer axialen Richtung schließt sich an den kugelschichtmantelartigen Abschnitt ein Außenmantelbereich des Innenrings als Sitzfläche für eine ringförmige Dichtung an, und - die Dichtung sitzt fest auf der Sitzfläche und weist eine radial umlaufende Dichtlippe auf, die an einen Stirnseitenabschnitt des Außenrings anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager und eine Lagerung, unter anderem umfassend das Gelenklager.
Aus dem Stand der Technik sind Gelenklager bekannt, die sphärische Gleitflächen aufweisen und somit für Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen, insbesondere bei langsamen Gleitgeschwindigkeiten ausgelegt sind. Üblicherweise finden derartige Gelenklager dort Anwendung, wo zwischen einer sich drehenden Welle und einem Gehäuse Bewegungen stattfinden und Fluchtungsdifferenzen ausgeglichen werden müssen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Gelenklager zu schaffen und eine Lagerung anzugeben, bei der Gelenklager mit besonderem Vorteil einsetzbar sind.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Gelenklagers durch den Anspruch 1 und hinsichtlich der Lagerung durch den Gegenstand des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Gelenklager folgende Merkmale:

– Ein Innenring mit einem kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitt,
– ein den Außenmantelabschnitt umschließender Außenring mit einem entsprechenden kugelschichtmantelartigen Innenmantelbereich,
– in wenigstens einer axialen Richtung schließt sich an den kugelschichtmantelartigen Abschnitt ein Außenmantelbereich des Innenrings als Sitzfläche für eine ringförmige Dichtung an, und
– die Dichtung sitzt fest auf der Sitzfläche und weist eine radial umlaufende Dichtlippe auf, die an einen Stirnseitenabschnitt des Außenrings anliegt.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass bei aus dem Stand der Technik bekannten Gelenklagern, bei denen die Lippendichtung im Randbereich der sphärischen Gleitfläche am Außenring befestigt ist, es von Nachteil ist, dass dabei nicht die volle Breite der sphärischen Gleitfläche als Tragbreite nutzbar ist. Weiterhin ist bei vielen Herstellungsverfahren für Composite-Außenringe eine vergleichsweise kostengünstige Dichtungsfixierung am Außenring nicht möglich. Gemäß der Erfindung wird die Dichtung nunmehr auf dem Innenring des sphärischen Gleitlagers befestigt und weist eine Dichtlippe auf, die nunmehr an einem Stirnseitenabschnitt des Außenrings zum Anliegen vorgesehen ist, wobei insbesondere bei Gelenklagern, bei denen nur mit einer kleinen Verschwenkbewegung von Innen- zu Außenring gerechnet werden muss, diese Stirnfläche hinsichtlich Anforderungen an Planheit und dergleichen mit besonderen Vorteil nicht mit einer Präzision ausgebildet werden muss, wie sie beispielsweise bei Anlaufflächen für Dichtlippen auf Wellen üblich ist.
Gemäß Anspruch 11 beinhaltet eine Lagerung einer Hilfseinheit an einer Haupteinheit folgende Merkmale:

– Die Lagerung umfasst zwei Gelenklager, von denen jedes einen Innenring mit einem kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitt und einen den Außenmantelabschnitt umschließenden Außenring mit einem entsprechenden kugelschichtmantelartigen Innenmantelbereich umfasst,
– die beiden Gelenklager sind entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet,
– zwischen den beiden Gelenklagern sind die Innenringe fest mit einer der Einheiten verbunden, und
– die beiden Außenringe sind mit der anderen der Einheiten verbunden.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass eine Gelenklageranordnung auch bei der mehr oder weniger statischen Lagerung einer Hilfseinheit an einer Haupteinheit, die bislang oftmals durch elastische Lagerungen ausgebildet ist, von besonderem Vorteil ist, da damit unter anderem kleine Verschwenkbewegungen wie auch kleine Kippungen der beiden Einheiten zueinander, sozusagen gegendruckfrei, ausgeglichen werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Lagerung umfassend zwei Gelenklager mit Dichtungen und
1 eine Ausschnittsvergrößerung aus der 1 betreffend eine der Dichtungen.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch eine Lagerung einer Hilfseinheit 4 an einer Haupteinheit 2. Die Lagerung umfasst dabei zwei Gelenklager. Jedes der Gelenklager umfasst dabei einen Innenring 12 mit einem kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitt, der von einem entsprechend geformten kugelschichtmantelartigen Innenmantelbereich eines Außenrings 14 umschlossen ist. Der Außenring 14 beispielsweise aus Automatenstahl wird dabei um den Innenring 12 umpresst und umfasst an seinem Innenmantel für ein Gleiten auf dem kugelschichtmantelförmigen Außenmantelabschnitt des Innenrings 12 eine Gleitfläche, beispielsweise aus einem Sinterbronze-PTFE-Composite, bei dem beispielsweise flockenförmige PTFE-Partikel in die Sinter bronze eingedrückt sind. Die Innenringe 12 können beispielsweise aus einem durchgehärteten Stahl und der kugelschichtmantelartige Außenmantelabschnitt hart verchromt ausgebildet sein.
An beiden axialen Enden des kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitts der Innenringe 12 schließen sich kreiszylindrische Dichtungssitzflächen an. Dabei sind die Dichtungssitzflächen gegenüber den sphärischen Außenmantelabschnitten radial zurückgesetzt. Infolge der Dichtungssitzflächen weisen dabei die Innenringe 12 eine größere axiale Ausdehnung als die Außenringe 14 auf. Auf den Dichtungssitzflächen sind Dichtungen 20 aufgepresst, welche eine radial umlaufende Dichtlippe 26 aufweisen, die an entsprechenden Stirnseitenabschnitten der Außenringe 14 anliegen.
Weiterhin ist der kreiszylindermantelartige Außenmantel des Außenrings 14 des linken Gelenklagers zum Ausbilden eines Festlagers mit einem festen Presssitz in einer entsprechenden Öffnung der Hilfseinheit 4 angeordnet. Der kreiszylindermantelförmig ausgebildete Außenmantel des Außenrings 14 des rechten Gelenklagers ist zum Ausbilden einer Loslagerfunktion über einen leichten Presssitz in einer entsprechenden weiteren Öffnung der Hilfseinheit 4 angeordnet. Die beiden Innenringe 12 der Gelenklager sind über zwei Befestigungsschrauben 18 in eine fest in der Haupteinheit 2 befestigte Hülse eingeschraubt.
Durch die vorausgehend beschriebene Lagerung ist die Hilfseinheit 4 um die gemeinsame Achse der beiden Gelenklager nicht nur verschwenkbar an der Haupteinheit 2 gelagert, sondern kann mit besonderem Vorteil zusätzlich, da als Gelenklagerung ausgebildet, aufgrund ihre Kippbeweglichkeit auch elastische Verformungen z. B. Verbiegungen der beteiligten Komponenten, insbesondere im Bereich der Lagerung, beispielsweise im Bereich von ±1° ausgleichen. Dies ist von besonderem Vorteil wenn es sich beispielsweise bei der Haupteinheit 2 um einen Verbrennungsmotor und bei der Hilfseinheit 4 um einen Starter-Alternator des Verbrennungsmotors handelt.
Die 2 zeigt den in 1 mit A bezeichneten Ausschnitt in einer Vergrößerung betreffend eine der Dichtungen 20 der Gelenklager. Die Dichtung 20 umfasst dabei ein Versteifungselement 22, beispielweise aus einem Stahlblech, und ein Elastomerelement 24 beispielsweise aus einem Nitril-Butadien-Kautschuk, das an das Versteifungselement 22 anvulkanisiert ist. Das Versteifungselement 22 ist im Längsschnitt in etwa L-förmig ausgebildet, wobei der horizontale Schenkel der L-Form auf der Dichtungssitzfläche aufgepresst ist. Der vertikale Schenkel der L-Form des Versteifungselements 22 ist dem entsprechenden Stirnseitenabschnitt des Außenrings 14 zugewandt und mit einer absatzartigen Biegung ausgebildet, so dass ein oberhalb der Biegung angeordneter sich im Wesentlichen radial erstreckender Abschnitt des Schenkels radial weiter zum Stirnseitenabschnitt des Außenrings 14 beabstandet ist, als der unterhalb der Biegung befindliche, sich ebenfalls im Wesentlichen radial erstreckende Abschnitt des vertikalen Schenkels.
Das Elastomerelement 24 ist im Wesentlichen an dem sich oberhalb der Biegung erstreckenden Abschnitt angeordnet und die radial umlaufende Dichtlippe 26 ausbildend gestaltet, die schräg nach radial außen zum Stirnseitenabschnitt des Außenrings 14 hin auskragt. Die Dichtungen 20 schützen dabei vor allem die Gleitflächen der Gelenklager von vor außen herrührender Verunreinigungen.

Claims

Gelenklager beinhaltend folgende Merkmale: – Ein Innenring mit einem kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitt, – ein den Außenmantelabschnitt umschließender Außenring mit einem entsprechenden kugelschichtmantelartigen Innenmantelbereich, – in wenigstens einer axialen Richtung schließt sich an den kugelschichtmantelartigen Abschnitt ein Außenmantelbereich des Innenrings als Sitzfläche für eine ringförmige Dichtung an, und – die Dichtung sitzt fest auf der Sitzfläche und weist eine radial umlaufende Dichtlippe auf, die an einen Stirnseitenabschnitt des Außenrings anliegt.
Gelenklager nach Anspruch 1, wobei sich an den kugelschichtmantelartigen Abschnitt des Innenrings in beiden axialen Richtungen je ein Außenmantelbereich als Sitzfläche für eine ringförmige Dichtung anschließt.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der als Sitzfläche ausgebildete Außenmantelbereich gegenüber dem sphärischen Außenmantelabschnitt radial zurückgesetzt ist und/oder kreiszylindrisch ausgebildet ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenring wenigstens um die Länge der Sitzflächen mit einer größeren axialen Ausdehnung als der Außenring ausgebildet ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens einer der Kugelschichtmäntel symmetrisch ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dichtung ein Versteifungselement und ein Elastomerelement umfasst.
Gelenklager nach Anspruch 6, wobei das Versteifungselement im Längsschnitt in etwa L-förmig ausgebildet ist und der horizontale Schenkel der L-Form auf der Sitzfläche angeordnet ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der vertikale Schenkel der L-Form dem Stirnseitenabschnitt des Außenrings gegenüberliegt; der vertikale Schenkel derart mit einer absatzartigen Biegung ausgebildet ist, dass ein oberhalb der Biegung angeordneter, sich im Wesentlichen radial erstreckender Abschnitt des Schenkels radial weiter zum Stirnseitenabschnitt des Außenrings beabstandet ist als der sich unterhalb der Biegung im Wesentlichen radial erstreckende Abschnitt des Schenkels, und/oder an den vertikalen Schenkel, insbesondere im Bereich des Abschnitts oberhalb der Biegung, das Elastomerelement angebunden ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Elastomerelement die Dichtlippe ausbildend und die Dichtlippe insbesondere schräg nach radial außen zum Stirnseitenabschnitt des Außenrings hin auskragend gestaltet ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens einer der Kugelschichtmäntel mit einer Gleitschicht ausgebildet ist.
Lagerung einer Hilfseinheit an einer Haupteinheit beinhaltend folgende Merkmale: – Die Lagerung umfasst zwei Gelenklager, von denen jedes einen Innenring mit einem kugelschichtmantelartigen Außenmantelabschnitt und einen den Außenmantelabschnitt umschließenden Außenring mit einem entsprechenden kugelschichtmantelartigen Innenmantelbereich umfasst, – die beiden Gelenklager sind entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet, – zwischen den beiden Gelenklagern sind die Innenringe fest mit einer der Einheiten verbunden, und – die beiden Außenringe sind mit der anderen der Einheiten verbunden.
Lagerung nach Anspruch 11, wobei wenigstens einer der Innenringe über schraubbolzenartige Mittel befestigt ist.
Lagerung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei einer der Außenringe festlagermäßig und der andere der Außenringe loslagermäßig angeordnet ist.
Lagerung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei wenigstens eines der Gelenklager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Lagerung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Einheit zwischen den Gelenklagern die Haupteinheit ist.
Lagerung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Haupteinheit eine Verbrennungskraftmaschine und die Hilfseinheit einen Starter-Alternator umfasst.