-
Die Erfindung betrifft ein mit zwei konzentrischen Lagerschalen ausgestattetes Lager, insbesondere Wälzlager, mit einer ringförmigen Abdeckung, die in einer ringförmigen Nut einer der beiden Lagerschalen fixiert und zusätzlich in einem zu der Anlagefläche beabstandeten Kontaktbereich in der Nut abgestützt ist, sodass die Abdeckung entlang einer ringförmig geschlossenen Anlagefläche gegen die Lagerschale anliegt.
-
Ein solches Lager mit einer auch als Deckscheibe oder Abdeckscheibe bezeichneten Abdeckung wird in der Praxis vielfach eingesetzt und gehört damit zum Stand der Technik. Solche Abdeckungen werden eingesetzt, um das Lagerfett weitgehend im Lagerinneren zu halten und das Lager gegen Schmutzpartikel und sonstige Umgebungseinflüsse zu schützen.
-
Im Gegensatz zu Dichtscheiben, die gegen beide Lagerschalen berührend anliegen, und deren Reibung während der Rotation des Lagers zu einem ständigen Widerstand führt, sind Abdeckungen nur einseitig mit einer der beiden Lagerschalen verbunden und weisen gegenüber der anderen Lagerschale einen Spalt auf, welcher auch bei betriebsbedingten oder thermischen Belastungen eine berührungsfreie Position der Abdeckung gegenüber der Lagerschale und damit einen äußerst reibungsarmen Betrieb sicherstellt.
-
Der aus diesem Spalt austretende Anteil von Lagerfett bildet je nach Viskosität einen sogenannten Fettkragen, der das Lager gegen das Eindringen von Staub und Partikeln schützt.
-
Die
DE 7339269 U bezieht sich auf ein abgedichtetes Wälzlager, bei dem in die Ringnut des Außenrings eine Deckscheibe eingesetzt ist, die am Außenumfang federnde Zungen aufweist und die mit der Schulter des Innenrings einen Dichtspalt bildet. Dabei liegt die Deckscheibe im Querschnitt in zwei Berührungspunkten an der Kontur der Ringnut an, wobei der eine Berührungspunkt zugleich ein Knickpunkt der Deckscheibe ist, der im Bereich des Zungengrunds einer federnden Zunge liegt, und der andere Berührungspunkt im Endbereich der Zungen liegt. Unabhängig von den bei der Herstellung eingehaltenen Toleranzen soll die Deckscheibe im Querschnitt an zwei Punkten mit Vorspannung an der Ringnut anliegen, um so in jeder Einbaulage die günstigste Anlagefläche und Vorspannung zu erreichen.
-
Die
DE 10 2006 010 655 A1 betrifft ein Wälzlager mit zwei Lagerschalen und dazwischen angeordneten Wälzkörpern, das mindestens ein elastisches Element aufweist, welches an der ersten Lagerschale angeordnet ist und eine Vorspannkraft auf die zweite Lagerschale ausübt. Eine Deckscheibe weist einen radialen Flansch auf, der einer stirnseitigen Fläche der äußeren Lagerschale gegenüberliegt und gegen die innere Lagerschale anliegt.
-
Die
DE 10 2008 006 767 A1 beschreibt ein Kugellager mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten und relativ zueinander verdrehbaren Lagerschalen und mit einer an der radialen Innenfläche der Außenschale fixierten Dichtscheibe. Die Dichtscheibe ist an der Außenschale dadurch fixiert, dass sie in eine Nut der radialen Innenfläche der Außenschale eingepresst ist.
-
Als nachteilig erweist sich dabei in der Praxis, dass es zu einem verstärkten Austritt von Schmiermittel zwischen einer oder beiden Lagerschalen und der mit dieser verbundenen bzw. gegenüber dieser mit einem geringen Spaltmaß beabstandet angeordneten Abdeckung kommen kann. Dadurch wird die für die Wälzkörper erforderliche Menge des Schmiermittels vermindert oder gegebenenfalls sogar unterschritten. Es ist zudem nicht zuverlässig auszuschließen, dass aufgrund dieser unzureichenden Dichtwirkung auch Fremdstoffe in das Innere des Lagers eindringen, die die Funktion des Lagers beeinträchtigen könnten.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Lager mittels der Abdeckung besser vor einem unerwünschten Austritt von Lagerschmiermittel zu schützen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bessere Abdichtung des Lagers mittels der Abdeckung zu realisieren.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Lager gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß ist also ein Lager vorgesehen, bei dem die Abdeckung in der Nut mit einer Vorspannkraft derart fixiert ist, dass die Wirkrichtung der Vorspannkraft auf die Anlagefläche weist. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass aufgrund der in Richtung der Anlagefläche als elastische Rückstellkraft wirkenden Vorspannkraft die Abdeckung wirksam und zuverlässig gegen die Lagerschale gepresst wird und somit der Schutz gegen austretendes Lagerschmiermittel ebenso wie der Schutz des Lagers vor Umgebungseinflüssen optimal verbessert werden kann. Die Abdeckung ist hierzu insbesondere vor der Montage in der Ringnut im Hinblick auf die spätere Einbausituation räumlich vorgespannt. Ähnlich einem Schrägring oder einer Tellerfeder weicht die Ausgangsform der Abdeckung von der späteren Einbausituation geringfügig ab. Die Abdeckung wird dadurch bei der Montage in der Ringnut gegen die für diesen Zweck entsprechend geformte Anlagefläche gepresst und in der Ringnut entsprechend dauerhaft fixiert. Dabei bleibt die Vorspannkraft weitgehend erhalten und presst die Scheibe gegen die in der Querschnittsebene kreisringförmige Anlagefläche. Die Anlagefläche ist dabei räumlich von möglichen Einschnitten im Randbereich der Abdeckung deutlich getrennt, insbesondere also radial beabstandet von einem Nutengrund des mit Zungen ausgestatteten Randbereichs der Abdeckung, die für die Fixierung in der Ringnut erforderlich sind. So entsteht eine kreisringförmige Anlagefläche zwischen der Lagerschale und der Abdeckung, die mit einem vergleichsweise hohen Druck entsprechend der Vorspannkraft zuverlässig beaufschlagt ist und die örtlich getrennt ist von den an sich bekannten Nuten bzw. Schlitzen, die im Randbereich der Abdeckung der Fixierung durch Umformung derselben dienen und hierzu insbesondere in der Nut in der äußeren Lagerschale kraftschlüssig fixiert sind.
-
Dabei erweist es sich als besonders sinnvoll, wenn die Abdeckung in der Nut kraft- und formschlüssig fixiert ist, um so einerseits eine zuverlässige und belastbare Verbindung zu erreichen und andererseits eine optimale Positionierung der Abdeckung in der vorbestimmten Lage innerhalb der Nut sicherzustellen. Hierzu kann die Abdeckung in ihrem Randbereich beispielsweise radial ähnlich einem auch als Seegerring bekannten Sicherungsring oder Nutenring umfangsseitig vorgespannt sein oder aber einen Wulst aufweisen, welcher parallel zur Achsrichtung des Lagers aufweitbar ist.
-
Eine weitere, ebenfalls besonders praxisnahe Ausgestaltung der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass die Abdeckung in der Gebrauchsposition elastisch verformt ist. Hierdurch wird aufgrund des rückstellenden Moments der Abdeckung, insbesondere in ihrem Randbereich die gewünschte Vorspannkraft und damit Fixierkraft erzeugt. Zudem führt die elastische Verformung zu einer flächigen Anlage, indem beispielsweise Fertigungstoleranzen durch die Rückstellkraft ausgeglichen werden. Somit wird eine zuverlässige Abdichtung mittels der Abdeckung gegenüber einem unerwünschten Schmiermittelaustritt sichergestellt.
-
Eine besonders Erfolg versprechende Ausgestaltung wird in der Praxis dadurch erreicht, dass die Anlagefläche und der Kontaktbereich in Bezug auf die Rotationsachse des Lagers radial und axial beabstandet sind. Hierdurch wird eine Wirkrichtung der Vorspannkraft realisiert, die in optimaler Weise den im Betrieb des Lagers entstehenden hydrodynamischen Kräften und dem daraus resultierenden Druck und damit einem unerwünschten Schmiermittelverlust entgegenwirkt. Obwohl sich je nach Bauform des Lagers und den Einsatzbedingungen unterschiedliche Orientierungen der Vorspannkraft eignen, die in einer gemeinsamen Ebene mit der Rotationsachse oder einer abweichenden Ebene verlaufen können, hat sich gezeigt, dass eine Wirkrichtung mit einer Neigung zwischen 30° und 60°, insbesondere ca. 45° gegenüber der Rotationsachse des Lagers in Richtung der Lagermitte besonders wirkungsvoll und für universelle Einsatzbedingungen geeignet ist.
-
Die Nut könnte sich im Wesentlichen auf eine quer zur Rotationsachse des Lagers verlaufende Ebene beschränken. Besonders sinnvoll erweist es sich, wenn die Nut in einem radial nach außen beabstandeten Bereich gegenüber der Anlagefläche eine Hinterschneidung bildet, sodass also die Anlagefläche und die Nut in unterschiedlichen, parallel zueinander beabstandeten Querebenen liegen, wobei die Querebene der Anlagefläche lateral in Bezug auf die Querebene der Nut verläuft.
-
Die Abdeckung könnte beispielsweise durch zumindest eine Abwinkelung, Abkantung oder eine Abbiegung in dem Randbereich in der Nut fixiert sein, um so durch die Einpresskraft die erfindungsgemäße gerichtete Vorspannkraft in Richtung der Anlagefläche zu erzeugen. Besonders einfach ist hingegen eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Abdeckung in der Nut durch eine Umbördelung eines insbesondere mit Einschnitten versehenen Randbereichs fixiert ist. Indem der Randbereich in der Nut positioniert und umgebördelt ist, wird eine plastische Verformung erreicht, um so eine dauerhafte, unverlierbare Fixierung sicherzustellen. Die Abdeckung ist dadurch selbst bei hohen dynamischen Kräften vor einer unerwünschten Verlagerung oder Verformung zuverlässig geschützt.
-
Vorzugsweise schließt die Umbördelung eine Umformung des Randbereichs der Abdeckung von zumindest 360° ein, sodass ein äußerer Randbereich der Abdeckung gegen einen der Anlagefläche benachbarten Bereich der Abdeckung abgestützt ist. Indem der umfangsseitige Rand der Abdeckung so weit umgebogen wird, bis dieser gegen die Abdeckung anliegt, sich also gegen die Abdeckung abstützt, wird diese zugleich in der Nut gesichert. Eine elastische Verformung des Randbereichs im Betrieb des Lagers, die zu einer möglichen Verlagerung der Abdeckung führen könnte, wird dadurch zuverlässig ausgeschlossen. Indem der Rand beispielsweise einen torusförmigen Hohlraum einschließt, wird zudem eine zusätzliche Abdichtung bzw. Isolierung zum Schutz gegen Umwelteinflüsse realisiert.
-
Bei einer weiteren, ebenfalls besonders sinnvollen Abwandlung der Erfindung weist die Lagerschale in Achsrichtung eine lateral konvexe Ausformung auf, gegen die die Abdeckung mit einer konkaven Ausformung konturbündig anliegt. Hierdurch verläuft die Kontaktebene zwischen der Abdeckung und der Lagerschale nicht lediglich in einer Querebene zu der Rotationsachse. Vielmehr ist die Anlagefläche quer zu ihrer ringförmigen Haupterstreckung gewölbt. Dadurch wird eine wesentlich bessere Dichtungswirkung erreicht, indem nachströmendes Schmiermittel nicht zu einer weiteren Aufweitung führt, sondern vielmehr eine selbstverschließende und damit dichtende Wirkung aufweist. Die Wirkrichtung der Vorspannkraft bildet so zudem zumindest partiell eine Flächennormale zu der Anlagefläche.
-
Darüber hinaus bildet die Ausformung eine wulstförmige Anlagefläche, sodass auch bei einer axialen Auslenkung der Abdeckung zumindest eine linienförmige Anlagefläche erhalten bleibt, die über den gesamten ringförmigen Verlauf einen zuverlässigen Kontakt zu der Lagerschale aufweist. Wenn es im Betrieb zu einer Verformung der Abdeckung kommen sollte, so bleibt aufgrund der konvexen, wulstförmigen Anlagefläche die Dichtwirkung dennoch zuverlässig erhalten, die hierbei auch radial verlagert sein kann.
-
Bei einer weiteren, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Abwandlung des erfindungsgemäßen Lagers ist die Abdeckung in einer ersten Lagerschale fixiert und erstreckt sich gegenüber einer Kante der zweiten Lagerschale in einer Querebene zu der Rotationsachse mit einem axialen und radialen Abstand. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zur Vermeidung eines Kontakts zwischen der Abdeckung und der zweiten, insbesondere der inneren Lagerschale oftmals eine Abwinkelung vorgesehen ist, hat sich gezeigt, dass die Dichtungswirkung durch eine auf den Spalt zwischen der Stirnseite der Abdeckung und der diese radial einschließenden Lagerschale beschränkte Spaltgeometrie zu einer wirkungsvollen Abdichtung führt. Dies hat seine Ursache vor allem darin, dass sich so im Spalt kein Schmierstoff sammeln kann, der von nachströmendem Schmiermittel nach außen verdrängt bzw. transportiert wird.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
-
Diese zeigt in
-
1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagers mit einer Abdeckung;
-
2 einen Ausschnitt des in 1 gezeigten Lagers in einer vergrößerten Darstellung.
-
Das erfindungsgemäße Lager 1 wird nachstehend anhand eines in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das als Radialkugellager ausgeführte Lager 1 hat zwei konzentrische Lagerschalen 2, 3 und eine ringförmige Abdeckung 4 für den Bereich zwischen den Lagerschalen 2, 3, wobei die Abdeckung 4 in einer ringförmigen Nut 5 der äußeren Lagerschale 2 kraft- und formschlüssig fixiert ist. Hierzu liegt die Abdeckung 4 in der Nut 5 entlang einer ringförmig geschlossenen linienförmigen Anlagefläche 6 gegen die Lagerschale 2 an, während ein Randbereich 7 der Abdeckung 4 die Nut 5 ausfüllt und so durch einen weiteren Kontaktbereich 8 in der Nut 5 abgestützt ist. Durch eine elastische Verformung der Abdeckung 4 entgegen einer Rückstellkraft beim Einsetzen in die Nut 5 wird eine Vorspannkraft F erzeugt, deren Wirkrichtung die Abdeckung 4 gegen die Anlagefläche 6 presst und so für eine optimale Dichtungswirkung sorgt. Die Anlagefläche 6 ist lateral in Richtung einer Rotationsachse 9 des Lagers 1 durch eine konvexe Ausformung 10 der äußeren Lagerschale 2 gebildet, sodass die Nut 5 gegenüber der Anlagefläche 6 eine Hinterschneidung 11 bildet. Gegen diese konvexe Ausformung 10 der äußeren Lagerschale 2 liegt die Abdeckung 4 mit einer konkaven Ausformung 12 konturbündig an, sodass auch bei einer axialen Auslenkung der Abdeckung 4 eine gegebenenfalls auch exzentrisch verlagerte, linienförmige Anlagefläche 6 erhalten bleibt.
-
Die Abdeckung 4 erstreckt sich gegenüber einer Kante 13 der inneren Lagerschale 3 in einer Querebene zu der Rotationsachse 9, wie dies insbesondere in der 2 erkennbar ist. Mit dem Bezugszeichen b wird ein radialer Abstand bezeichnet, durch den im Betrieb ein nicht gezeigtes Schmiermittel austreten kann. Die Erstreckung des Spalts in Richtung der Rotationsachse 9 beschränkt sich dabei auf die Materialstärke der Abdeckung 4, wobei insbesondere auf die beim Stand der Technik übliche Abwinkelung verzichtet wird. Ein in der Querebene der Rotationsachse 9 verlaufender Spalt wird mit dem Bezugszeichen a für den axialen Abstand bezeichnet. Im Zusammenhang mit der Höhe dieses Spalts a ergibt sich die Wirkung eines Reibrings, der durch Abbremsen des durchgekneteten Schmiermittels eine Bewegung in tangentialer Richtung ausführt, die nach innen gerichtet ist. Durch eine Höhe c eines Überdeckungsbereichs der Abdeckung 4 mit der Lagerschale 3 entsteht zudem ein hydrodynamischer Mitnahmeeffekt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lager
- 2
- Lagerschale
- 3
- Lagerschale
- 4
- Abdeckung
- 5
- Nut
- 6
- Anlagefläche
- 7
- Randbereich
- 8
- Kontaktbereich
- 9
- Rotationsachse
- 10
- Ausformung
- 11
- Hinterschneidung
- 12
- Ausformung
- 13
- Kante
- a
- Abstand
- b
- Abstand
- c
- Höhe der Überdeckung
- F
- Vorspannkraft
-
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
-
- DE 7339269 U [0005]
- DE 102006010655 A1 [0006]
- DE 102008006767 A1 [0007]
