DE102010053859A1

DE102010053859A1 - Lagereinrichtung

Info

Publication number: DE102010053859A1
Application number: DE102010053859A
Authority: DE
Inventors: Claus Guckenberger; Stephan Herbst; Harry Fritz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-14
Also published as: WO2012076486A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung (1), insbesondere ein Rotativlager (2) mit zwei gegeneinander um eine gemeinsame Achse verlagerbaren Lagerbauteilen (3, 4) und einem von diesen begrenzten Schmiermittelraum (7). Um derartige Lagereinrichtungen bezüglich der Abdichtung des Schmiermittelraums einfacher und kostengünstig herzustellen sowie mit besseren kinematischen und langzeitstabilen Eigenschaften auszubilden, wird der Schmiermittelraum (7) zumindest einseitig mittels einer Deckscheibe (9) aus Kunststoff abgedichtet, die an dem einen Lagerbauteil (3) mittels einer Schnappverbindung (10) aufgenommen und gegenüber dem anderen Lagerbauteil (4) berührungslos unter Einhaltung eines Dichtspalts (15) geführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung, insbesondere ein Rotativlager mit zwei gegeneinander um eine gemeinsame Achse verlagerbaren Lagerbauteilen und einem von diesen begrenzten Schmiermittelraum.
Hintergrund der Erfindung
Gattungsgemäße Lagereinrichtungen können beispielsweise als Rotativlager wie Wälz- oder Gleitlager mit als Innen- und einem Außenring gebildeten Lagerbauteilen, Gehäuse-/Wellen-Einheiten oder gegeneinander längsgeführten Lagerbauteilen gebildet sein. Zur Schmierung der für die Relativbewegung verantwortlichen Bauelemente wie Wälzkörper, Gleitschichten und dergleichen ist in gattungsgemäßen Lagereinrichtungen ein Schmiermittelraum vorgesehen, in dem die für die Relativbewegung verantwortlichen Bauelemente untergebracht und über Lebensdauer zumindest teilweise und unter Ausbildung eines Schmierfilms von einem Schmiermittel wie ÖI, Fett oder dergleichen umgeben sind. Zur Abdichtung der Schmiermittelkammer sind beispielsweise aus der DD 47 076 A2 aus Blech hergestellte Deckscheiben bekannt. Derartige Deckscheiben sind von ihrer Materialbeschaffenheit beispielsweise wegen ihrer mangelnden Korrosionsbeständigkeit, ihren magnetischen Eigenschaften, unterschiedlichen chemischen Potentialen gegenüber dem Lagerbauteil und dergleichen ungünstig.
Weiterhin ist die Montage aufgrund eines Rollierprozesses der Deckscheiben schwierig. Während der Montage können infolge von Unrundheiten der Deckscheibe Unrundheiten an der gesamten Lagereinrichtung auftreten, insbesondere wenn die Deckscheibe mit einem Lagerbauteil, beispielsweise mit dem. Außenring eines Rotativlagers verstemmt wird. Weiterhin trägt eine Deckscheibe aus Blech an einem rotierenden Lagerbauteil maßgeblich zu dessen Massenträgheit bei und kann bei Unwucht in sich selbst oder nach der Befestigung zu einem Taumeln des Lagerbauteils führen. Aufgrund der geringen Dichtwirkung insbesondere an den. Übergängen zum Lagerbauteil und unter Fliehkrafteinwirkung sind einfache Deckscheiben aus Blech begrenzt einsetzbar.
Die Verwendung von Deckscheiben in Verbindung mit anvulkanisiertem Gummi oder angespritztem Kunststoff ist ebenfalls aus der DD 47 076 A2 bekannt. Diese Deckscheiben in Verbundweise sind in ihrer Herstellung aufwendig und kostenintensiv. Bei einer Ausbildung eines Dichtkontakts zwischen den beiden Lagerbauteilen in Form einer dynamischen Abdichtung mittels einer an der Deckscheibe angeordneten Dichtlippe entstehen hohe Reibung und hohe Temperaturen, die in entsprechenden Anwendungen nicht toleriert werden können.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Lagereinrichtung mit abgedichtetem Schmiermittelraum vor dem Hintergrund einer einfachen und kostengünstigen Herstellung und verbesserten Funktion.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch eine Lagereinrichtung mit zwei gegeneinander um eine gemeinsame Achse verlagerbaren Lagerbauteilen und einem von diesen begrenzten Schmiermittelraum gelöst, wobei der Schmiermittelraum zumindest einseitig mittels einer Deckscheibe aus Kunststoff abgedichtet ist, die an dem einen Lagerbauteil mittels einer Schnappverbindung aufgenommen und gegenüber dem anderen Lagerbauteil berührungslos unter Einhaltung eines Dichtspalts geführt ist.
Die Lagereinrichtung kann als Gehäuse-/Wellenverbindung ausgebildet sein, wobei das Gehäuse selbst oder ein mit diesem verbundenes Bauteil wie Außenring eine Lauffläche für Bauelemente wie Wälzkörper aufweist, die eine Welle oder ein mit dieser verbundenes Bauteil wie Innenring mit einer korrespondierenden Lauffläche rotativ und/oder axial verlagerbar aufnimmt. In bevorzugter Weise ist die Lagereinrichtung als Rotativlager mit zumindest einem Innenring und zumindest einem Außenring ausgebildet, wobei in einem durch diese gebildeten Schmiermittelraum Wälzkörper wie Kugeln, Rollen, Zylinderrollen und dergleichen zur Ausbildung eines Wälzlagers oder eine Gleitschicht zur Bildung eines Gleitlagers sowie das Schmiermittel wie Öl, Fett oder dergleichen untergebracht ist. Je nach Ausbildung kann die Lagereinrichtung zu deren Abdichtung axial einseitig oder beidseitig die Deckscheibe aus Kunststoff enthalten. Durch die einfache Herstellung der Schnappverbindung durch einfaches Verrasten der Deckscheibe mit dem zugehörigen Lagerbauteil entfallen aufwendige Montagewerkzeuge.
Die Deckscheibe ist bevorzugt mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt und besteht hierzu aus spritzfähigem Kunststoffmaterial, bevorzugt Polyacryl wie beispielsweise PA66, PA46 und dergleichen. Zur Erhöhung der Festigkeit der Deckscheibe kann das Kunststoffmaterial beispielsweise glasfaserverstärkt, mit Kohlenstoff verstärkt oder in ähnlicher Weise verstärkt sein. Die Herstellung der Deckscheibe ist einfach und insbesondere durch schnelle Amortisierung der Werkzeugkosten bei Großserienprodukten kostengünstig, da weitere Montagewerkzeuge zur Bildung der Schnappverbindung kostengünstig sind und nur eine geringe Fertigungstiefe mit einfachen Handgriffen erfordern.
An dem entsprechenden Lagerbauteil zur Aufnahme der Deckscheibe ist eine Profilierung zur Ausbildung der Schnappverbindung mit der Deckscheibe vorgesehen. In vorteilhafter Weise kann das Deckblech in einer umlaufenden, radial erweiterten Rille eines Lagerbauteils mittels der Schnappverbindung befestigt sein. Es hat sich dabei weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Deckscheibe an einem nicht rotierenden Lagerbauteil aufgenommen ist und gegenüber dem rotierenden Lagerbauteil berührungslos geführt ist. Beispielsweise kann die Deckscheibe bei drehendem Außenring eines Rotativlagers an dem Innenring angeordnet sein, während bei drehendem Innenring eine Aufnahme der Deckscheibe an dem Außenring bevorzugt vorgesehen ist. Es versteht sich, dass infolge der reproduzierbaren Herstellbarkeit der Deckscheibe aus Kunststoff und aufgrund deren geringen spezifischen Gewichts diese ohne große Nachteile an dem drehenden Lagerbauteil wie Innenring oder Außenring eines Rotativlagers angeordnet werden kann.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken ist zur Ausbildung der Schnappkomponente an der Deckscheibe radial benachbart zu deren die Schnappverbindung mit dem Lagerbauteil bildenden Umfang ein Schnapprand mit einer radial benachbarten, umlaufenden Materialschwächung vorgesehen. Beispielsweise ist bei einer Ausbildung der Schnappverbindung mit dem Außenring radial innerhalb des Schnapprands am Außenumfang der Deckscheibe, der in eine radial nach außen erweiterte Rille des Außenrings einschnappt, die Deckscheibe mit einer geringeren Materialstärke versehen, so dass der Schnapprand gegenüber dem Körper der Deckelscheibe eine entsprechend ausgelegte Elastizität aufweist, die ein Einschnappen in die Rille des Außenrings ermöglicht. Der Schnapprand kann hierzu auch einen radialen Hinterschnitt aufweisen.
Insbesondere für axial fest aufeinander gelagerte Lagerbauteile beispielsweise eines Rotativlagers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Deckblech radial gegenüber der Befestigung mittels der Schnappverbindung an dem einen Lagerbauteil radial in eine umlaufende Rille des anderen Lagerbauteils unter Einhaltung des Dichtspalts erstreckt ist. Dies bedeutet bei einer Ausbildung der Schnappverbindung mit einem Außenring, dass in dem Innenring auf im Wesentlichen gleicher Höhe der Rille des Außenrings eine nach radial innen erweiterte Rille vorgesehen ist, in die die Deckscheibe mit deren Innenumfang radial eintaucht und mit dem Rillengrund einen Dichtspalt ausbildet, der eine akzeptable Abdichtung ohne Berührung von Deckscheibe und Innenring erlaubt. In gleicher Weise taucht bei Befestigung der Deckscheibe an dem Innenring die Deckscheibe mit ihrem Außenumfang radial in eine nach radial außen erweiterte Rille des Außenrings ein. Durch entsprechende geometrische Ausbildung des Umfangs der Deckscheibe und der Rillengeometrie kann zwischen der Rille und der sich in diese radial erstreckenden Deckscheibe eine labyrinthartige Dichtstrecke ausgebildet werden, die trotz berührungsloser Annäherung eine ausreichende Abdichtung des Schmiermittelraums gegen aus dem Schmiermittelraum austretendes Schmiermittel und in den Schmiermittelraum eindringende Verschmutzung erzielt werden kann.
Weiterhin kann gemäß dem erfinderischen Gedanken zur Verminderung eines Austritts des Schmiermittels radial benachbart – also je nach Ausführung radial außen oder radial innen – zu zumindest einer der Rillen zumindest eine axial in den Schmiermittelraum weisende Schmiermittelabweiserlippe einteilig mit der Deckscheibe verbunden sein. In demselben Sinn kann zur Verbesserung einer Schmutzabweisung radial benachbart zu dem Dichtspalt radial innen oder radial außen eine axial dem Schmiermittelraum entgegengesetzt ausgerichtete Schmutzabweiserlippe einteilig an der Deckscheibe vorgesehen sein. Schmiermittelabweiserlippen und Schmutzabweiserlippen können werkzeugfallend an die Deckscheibe angespritzt sein. In besonderen Fällen und soweit eine Erhöhung des Reibwiderstands dies ermöglicht, können die Lippen als kontaktbildende Abstreifringe oder dynamische Dichtlippen vorgesehen sein.
Um die Eintauchtiefe eines radial inneren oder radial äußeren Umfangs in die korrespondierende Rille zur Bildung des Dichtspalts zu erhöhen, kann die axiale Elastizität der Deckscheibe in einem vorgesehenen Maß erhöht werden, so dass ein Einfädeln der Deckscheibe in die Rille über den Außenbord dieser vereinfacht wird. Hierzu hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn radial zwischen Innenumfang und Außenumfang der Deckscheibe, vorzugsweise in einem radial mittleren Bereich dieser umlaufende Materialschwächungen vorgesehen sind. Durch die Anordnung der Materialschwächung beispielsweise als werkzeugfallende Verringerung der Materialstärke der Deckscheibe wird in einem mittleren Durchmesser eine axiale Elastizität erzielt während in den Randbereichen zur Ausbildung der Schnappverbindung und des Dichtspalts Bereiche mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erhalten bleiben.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine als Rotativlager ausgebildete Lagereinrichtung mit einer Deckscheibe aus Kunststoff,
2 einen Teilschnitt durch eine gegenüber der Lagereinrichtung der 1 geänderte Lagereinrichtung mit einer Deckscheibe mit Schmutzabweiser- und einer Schmiermittelabweiserlippe,
3 einen Teilschnitt durch eine gegenüber der Lagereinrichtung der 2 geänderte Lagereinrichtung mit einer Deckscheibe mit einer zusätzlichen Schmiermittelabweiserlippe und
4 einen Teilschnitt durch eine Lagereinrichtung mit einer mit höherer axialer Elastizität ausgebildeten Deckscheibe.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen Teilschnitt der Lagereinrichtung 1, die als Rotativlager 2 mit den gegeneinander um eine gemeinsame Drehachse verdrehbaren Lagerbauteilen 3, 4 in Form des Außenrings 5 und des Innenrings 6 ausgebildet ist. Der Schmiermittelraum 7 nimmt die nicht dargestellten Wälzkörper auf und bildet ein Reservoir für vorzuhaltendes Schmiermittel. In dem Außenring 5 ist zur Ausbildung der umlaufenden Rille 8 ein Einstich vorgesehen, in der die aus Kunststoff hergestellte Deckscheibe 9 unter Ausbildung der Schnappverbindung 10 axial fest verrastet ist.
Zur elastischen Anbindung des Schnapprands 11 an dem Körper der Deckscheibe 9 ist radial innerhalb des Schnapprands die umlaufende Materialschwächung 12 vorgehsehen, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als umlaufende Einformung vorgesehen ist. Durch die elastische Verformbarkeit des Schnapprands 11 gegenüber der Rille 8 einerseits und den Körper der Deckscheibe 9 andererseits kann die Deckscheibe in einfacher Weise in die Rille 8 eingeclipst werden. Durch entsprechend kompatible Ausbildung des Außenumfangs des Schnapprands 11 und des Innenumfangs der Rille 8 kann eine axiale Positionierung mit geringer Abweichung vorgesehen werden.
Der Innenumfang 13 der Deckscheibe 9 greift nach radial innen in die Rille 14 des Innenrings 6 unter Einhaltung des Dichtspalts 15 ein, so dass durch die beiden Borde 16, 17 und den Innenumfang 13 der Deckscheibe 9 eine labyrinthartige Dichtstrecke zwischen dem Schmiermittelraum 7 und dem das Rotativlager 2 umgebenden Außenraum gebildet ist.
2 zeigt die der Lagereinrichtung 1 der 1 ähnliche Lagereinrichtung 1a mit einer weiter verbesserten Abdichtung des Schmiermittelraums 7. Hierzu ist die Deckscheibe 9a mit der umlaufenden Schmiermittelabweiserlippe 18 versehen, die radial außerhalb des Dichtspalts 15 angeordnet ist und die Rille 14 axial übergreift. Auf diese Weise wird von radial außen abtropfendes Schmiermittel entlang der Innenseite der Schmiermittelabweiserlippe 18 auf den Außenumfang 19 des Innenrings 6 geleitet, so dass ein Eindringen des Schmiermittels in die Rille 14 und damit ein Austritt von Schmiermittel erschwert ist.
In ähnlicher Weise ist an der Außenseite der Deckscheibe 9a radial benachbart zu der Rille 14 und die Rille 14 axial übergreifend in entgegengesetzte Richtung des Schmiermittelraums 7 die Schmutzabweiserlippe 20 vorgesehen, so dass Staub oder flüssige Verschmutzung radial entlang des Körpers der Deckscheibe abgeführt und entlang der Schmutzabweiserlippe 20 von der Rille 14 weggeführt wird, so dass Schmutzeintrag in die Rille 14 und damit über den Dichtspalt 15 in den Schmiermittelraum 7 in ausreichender Weise verhindert wird.
Die 3 zeigt die gegenüber der Lagereinrichtung 1a der 2 weiter verbesserte Lagereinrichtung 1b im Teilschnitt, wobei zusätzlich zu der radial innen angeordneten Schmiermittelabweiserlippe 18 an der Deckscheibe 9b radial außen die dem Außenring 5 zugeordnete Schmiermittelabweiserlippe 21 vorgesehen ist. Diese vermeidet insbesondere bei drehendem Außenring 5 ein Eindringen von Schmiermittel in die Schnappverbindung 10. Gleichzeitig führt die Schmiermittelabweiserlippe 21 zu einem Abtropfen des Schmiermittels bei stehendem Außenring 5, so dass dieses sich nicht über die Deckscheibe 9b verteilt und damit zusätzlich die Funktion der Schmiermittelabweiserlippe 18 unterstützen kann.
Die 4 zeigt die der Lagereinrichtung 1b der 3 ähnliche Lagereinrichtung 1c im Teilschnitt. Die Lagereinrichtung 1c weist eine veränderte Deckscheibe 9c mit umlaufenden, in einem radial mittleren Bereich vorgesehenen Materialschwächungen 22 auf, die beispielsweise als axial beidseitig vorgesehene Einformungen werkzeugfallend vorgesehen sein können. Die Materialschwächungen 22 dienen der axialen Elastizität der Deckscheibe 9c, so dass diese während der Montage einfacher über den Bord 16 der Rille 14 des Innenrings geschoben werden kann. Auf diese Weise lässt sich der Durchmesser des Innenumfangs 13c der Deckscheibe 9c weiter verkleinern, so dass der Dichtspalt 15c kleiner wird und die Gefahr einer Verschmutzung des Schmiermittelraums 7 sowie eines Austretens von Schmiermittel verringert wird. Es versteht sich, dass die Materialschwächung 22 bei Hinnahme einer geringeren Wirkung dieser auf den Innenumfang auch radial innerhalb oder radial außerhalb einer mittigen Anordnung vorgesehen sein kann und eine axiale Elastizität der Deckscheibe 9c durch die Materialschwächung 22 zusätzlich oder ausschließlich der Verbesserung der Ausbildung der Schnappverbindung 10 zugute kommen kann
Bezugszeichenliste

1: Lagereinrichtung
1a: Lagereinrichtung
1b: Lagereinrichtung
1c: Lagereinrichtung
2: Rotativlager
3: Lagerbauteil
4: Lagerbauteil
5: Außenring
6: Innenring
7: Schmiermittelraum
8: Rille
9: Deckscheibe
9a: Deckscheibe
9b: Deckscheibe
9c: Deckscheibe
10: Schnappverbindung
11: Schnapprand
12: Materialschwächung
13: Innenumfang
13c: Innenumfang
14: Rille
15: Dichtspalt
15c: Dichtspalt
16: Bord
17: Bord
18: Schmiermittelabweiserlippe
19: Außenumfang
20: Schmutzabweiserlippe
21: Schmiermittelabweiserlippe
22: Materialschwächung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DD 47076 A2 [0002, 0004]

Claims

Lagereinrichtung (1, 1a, 1b, 1c), insbesondere Rotativlager (2) mit zwei gegeneinander um eine gemeinsame Achse verlagerbaren Lagerbauteilen (3, 4) und einem von diesen begrenzten Schmiermittelraum (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelraum (7) zumindest einseitig mittels einer Deckscheibe (9, 9a, 9b, 9c) aus Kunststoff abgedichtet ist, die an dem einen Lagerbauteil (3) mittels einer Schnappverbindung (10) aufgenommen und gegenüber dem anderen Lagerbauteil (4) berührungslos unter Einhaltung eines Dichtspalts (15, 15c) geführt ist.
Lagereinrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (9, 9a, 9b, 9c) in einer umlaufenden, radial erweiterten Rille (8) eines Lagerbauteils (3) mittels der Schnappverbindung (10) befestigt ist.
Lagereinrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (9, 9a, 9b, 9c) an einem nicht rotierenden Lagerbauteil (3) aufgenommen ist und gegenüber dem rotierenden Lagerbauteil (4) berührungslos geführt ist.
Lagereinrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckscheibe (9, 9a, 9b, 9c) radial benachbart zu deren die Schnappverbindung (10) mit dem Lagerbauteil (3) bildenden Umfang ein Schnapprand (11) mit einer radial benachbarten, umlaufenden Materialschwächung (12) vorgesehen ist.
Lagereinrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbauteile (3, 4) axial fest aufeinander gelagert sind und die Deckscheibe (9, 9a, 9b, 9c) radial gegenüber der Befestigung mittels der Schnappverbindung (10) an dem einen Lagerbauteil (3) radial in eine umlaufende Rille (14) des anderen Lagerbauteils (4) unter Einhaltung des Dichtspalts (15, 15c) erstreckt ist.
Lagereinrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass radial benachbart zu zumindest einer der Rillen (8, 14) eine axial in den Schmiermittelraum (7) weisende Schmiermittelabweiserlippe (18, 21) einteilig mit der Deckscheibe (9a, 9b, 9c) verbunden ist.
Lagereinrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass radial benachbart zu dem Dichtspalt (15, 15c) eine axial dem Schmiermittelraum (7) entgegengesetzt ausgerichtete Schmutzabweiserlippe (20) einteilig an der Deckscheibe (9a, 9b, 9c) vorgesehen ist.
Lagereinrichtung (1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen Innenumfang und Außenumfang der Deckscheibe (9c) eine eine axiale Elastizität dieser steigernde umlaufende Materialschwächung (22) vorgesehen ist.
Lagereinrichtung (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rille (14) und der sich in diese radial erstreckenden Deckscheibe (9, 9a, 9b, 9c) eine labyrinthartige Dichtstrecke ausgebildet ist.