DE102020208603A1

DE102020208603A1 - Lagereinheit mit kleinem Querschnitt

Info

Publication number: DE102020208603A1
Application number: DE102020208603.6A
Authority: DE
Inventors: Fausto BARACCA; Andrea A. Bertolini; Fabio FALASCHI; Pasquale Frezza; Alessio Nebbia Colomba
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2021-01-14
Also published as: US11300158B2; IT201900011646A1; CN112211899A; US20210010540A1

Abstract

Lagereinheit mit kleinem Querschnitt, die einen geflanschten Außenring (20), einen Innenring (30), der koaxial mit dem Außenring (20) und einer Rotationsachse (X) ist, mehrere Wälzkörper (40), die zwischen dem Innenring (30) und dem Außenring (20) angeordnet sind, um die relative Rotation um die Achse (X) zu ermöglichen, und eine Dichtvorrichtung (50) aufweist, um den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern und um gleichzeitig die Leckage eines Schmierfetts aus der Innenseite der Lagereinheit (10) zu verhindern; wobei die Dichtvorrichtung (50) auf jeder Seite (L) der Lagereinheit (10) mit einer geformten Dichtabschirmung (51), die durch den Außenring (20) um die Achse (X) rotierbar gelagert ist, und einer Labyrinthdichtung (52) versehen ist, die sich entlang eines entsprechend komplexen windenden Pfads (P) erstreckt, der durch eine zugehörige Dichtabschirmung (51) und durch den Innenring (30) definiert ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit einem kleinen Querschnitt.
Stand der Technik
Lagereinheiten mit kleinem Querschnitt der bekannten Art sind für Anwendungen geeignet, bei denen die axialen Abmessungen sehr kompakt sind oder bei denen das Gewicht begrenzt werden muss, und weisen im Allgemeinen einen Außenring, einen Innenring, mehrere Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, um deren relative Rotation um eine Rotationsachse zu erlauben, und auf jeder Seite des Lagers eine Dichtvorrichtung auf, um den Eintritt von Verunreinigungen in die Lagereinheit zu verhindern und gleichzeitig die Leckage von Schmierfett von der Innenseite der Lagereinheit zu verhindern.
Da sie sehr kleine axiale Abmessungen haben können, können die Lagereinheiten der voranstehend beschriebenen Art vorteilhafterweise in Marmorschneidemaschinen verwendet werden, deren Bearbeitungstätigkeit sehr feinen Abriebstaub erzeugt, der es schafft, leicht in die Lagereinheiten einzudringen, wodurch deren Betriebslebensdauer signifikant reduziert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Lagereinheit mit kleinem Querschnitt bereitzustellen, die, während sie ihre Haupteigenschaft, Dünn zu sein, beibehält, auch noch eine lange Betriebslebensdauer hat, insbesondere wenn sie in aggressiven Umgebungen, wie bspw. jene in Marmorschneidemaschinen, verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lagereinheit mit kleinem Querschnitt mit den charakteristischen Merkmalen, die in den angefügten Ansprüchen dargelegt sind, bereitgestellt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, die ein nicht beschränkendes Beispiel der Ausführungsform davon darstellen, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Lagereinheit mit kleinem Querschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 im größeren Maßstab und im Querschnitt die Lagereinheit gemäß der 1 zeigt; und
3 im größeren Maßstab einen Ausschnitt der Lagereinheit mit kleinem Querschnitt gemäß der 2 zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf die 1 und 2 bezeichnet 10 in seiner Gesamtheit eine Lagereinheit mit einem kleinen Querschnitt, die daher sehr kompakte axiale Abmessungen hat, und die einen geflanschten Außenring 20, einen Innenring 30, der koaxial mit dem Außenring 20 und einer Rotationsachse X ist, und mehrere Wälzkörper 40, bevorzugt Kugeln, aufweist, die zwischen dem Innenring 30 und dem Außenring 20 angeordnet sind, um deren relative Rotation um die Achse X zu ermöglichen.
In der Gesamtheit der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen werden Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Richtungen, wie bspw. „radial“, „axial“ oder „transversal“ verstanden, sich auf die Rotationsachse X zu beziehen.
Bei der Lagereinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der geflanschte Außenring 20 ein rotierender Ring und ist mit einer zentralen radial inneren Laufbahn 21 für die Wälzkörper 40, und auf jeder Seite L der Lagereinheit 10 mit einer ringförmigen Ausnehmung 22 versehen, die radial in Richtung der Achse X und axial in Richtung der Außenseite der Lagereinheit 10 offen ist, die in dem geflanschten Außenring 20 gebildet ist, die sich von einer jeweiligen ringförmigen Außenfläche 23, die axial den geflanschten Außenring 20 begrenzt, erstreckt, und die radial in Richtung der Außenseite des Außenrings 20 durch eine zylindrische Fläche 24 begrenzt ist, und die axial in Richtung der Innenseite, nämlich in Richtung der Laufbahn 21, durch eine ringförmige Fläche 25, die transversal zu der Achse X ist, begrenzt ist. Die zwei ringförmigen Ausnehmungen 22 sind axial auf den gegenüberliegenden Seiten der Laufbahn 21 angeordnet und sind Spiegelbilder voneinander.
Bei der Lagereinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Innenring 30 ein nichtrotierender Ring und ist mit einer zentralen radial äußeren Laufbahn 31 für die Wälzkörper 40 versehen, die radial der Laufbahn 21 gegenüberliegt. Auf jeder Seite L der Lagereinheit 10 ist der Innenring 30 axial durch zwei ringförmige Flächen 32 und 33 begrenzt, die der Reihe nach von der Außenseite der Lagereinheit 10 zu der Achse X angeordnet sind, und deren zwei Flächen 33 axial mit Bezug auf die Flächen 32 eingesetzt sind, die im Wesentlichen axial mit den Flächen 23 des Außenrings 20 ausgerichtet sind. Des Weiteren ist auf jeder Seite L der Lagereinheit 10 der Innenring 30 radial durch zwei zylindrische Flächen 34 und 35 begrenzt, die der Reihe nach von der Außenseite der Lagereinheit 10 zu der Achse X angeordnet sind, und die zwei Flächen 35 davon sind an direkt gegenüberliegenden Seiten der Laufbahn 31 angeordnet und axial in Richtung der Außenseite der Lagereinheit 10 durch die Flächen 33 begrenzt, während die Flächen 34 axial in Richtung der Außenseite der Lagereinheit 10 durch die Flächen 32 begrenzt sind. Schließlich umfasst der Innenring 30, wiederum auf jeder Seite L der Lagereinheit 10 und wie deutlicher in 3 gezeigt ist, eine zylindrische seitliche Nut 36, die über die Fläche 33 axial in Richtung der Innenseite der Lagereinheit 10 gebildet ist: Jede Nut 36 ist radial in Richtung der Innenseite, nämlich in Richtung der Achse X, durch eine zugehörige Fläche 34 begrenzt, ist radial in Richtung der Außenseite, nämlich mit Bezug auf die Achse X auf der gegenüberliegenden Seite, durch eine konische Fläche 37 begrenzt, die in Richtung der zugehörigen Fläche 33 hervortritt und sich graduell nach außen in Richtung der zugehörigen Fläche 33 öffnet, und ist schließlich axial in Richtung der Innenseite des Innenrings 30 durch eine ringförmige Fläche 38 begrenzt, die transversal zu der Achse X ist und sowohl die Fläche 34 als auch die Fläche 37 unterbricht, mit welchen Flächen sie bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, ebenfalls verbunden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Lagereinheit mit kleinem Querschnitt 10 ferner eine Dichtvorrichtung 50, um den Eintritt von Verunreinigungen in sie hinein, nämlich zwischen die Laufbahnen 21 und 31, auf denen die Wälzkörper 40 laufen, zu verhindern, und um gleichzeitig die Leckage von Schmierfett wiederum aus der Innenseite der Lagereinheit 10 zu verhindern. Die Dichtvorrichtung 50 umfasst auf jeder Seite L der Lagereinheit 10 eine entsprechend geformte Abschirmung 51, die um die Achse X durch den Außenring 20 rotierbar gelagert ist, und eine entsprechende Labyrinthdichtung 52, die, wie nachstehend deutlicher beschrieben wird, durch jede Abschirmung 51 und durch den Innenring 30 definiert ist.
Jede Abschirmung 51 umfasst zwei ringförmige Kanten 53 und 54, die Enden mit einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt haben, und deren Kante 53 eine radiale Außenkante ist und in die zugehörige ringförmige Ausnehmung 22 eingreift, um in die zugehörige äußere ringförmige Fläche 23 verkeilt und in axialer Anlage gegen die zugehörige ringförmige Fläche 25 positioniert zu sein, während die Kante 54 eine radial innere Kante ist und frei, nämlich ohne jeglichen Kontakt, in der zugehörigen Nut 36 eingesetzt ist. Insbesondere umfasst die Kante 53 einen jeweiligen zylindrischen Abschnitt 55, der in der zugehörigen Fläche 23 verkeilt ist, und einen entsprechenden geflanschten Abschnitt 56, der transversal zu der Achse X ist und in axialer Anlage gegen die zugehörige ringförmige Fläche 25 angeordnet ist, während jede Kante 54 einen entsprechenden geflanschten Abschnitt 57, der transversal zu der Achse X ist und im Wesentlichen axial koplanar zu der zugehörigen Fläche 23 ist und mit dem zugehörigen geflanschten Abschnitt 56 mittels eines konischen Abschnitts 58 verbunden ist, und einen jeweiligen zylindrischen Abschnitt 59 aufweist, der an dem Ende des geflanschten Abschnitts 57 gegenüber dem Ende, das mit dem konischen Abschnitt 58 verbunden ist, frei gelagert ist.
Jede Kante 53 definiert mit dem Innenring 30 und insbesondere mit der zugehörigen Nut 36 eine jeweilige Mehrfachstufen-Labyrinthdichtung 52, die aufweist:

- einen jeweiligen radial inneren ringförmigen Abschnitt und/oder Kanal 61, der mit der Innenseite der Lagereinheit kommuniziert und axial durch einen zugehörigen geflanschten Abschnitt 57 und durch eine zugehörige Fläche 33 begrenzt ist,
- einen jeweiligen radial äußeren zylindrischen Abschnitt und/oder Kanal 62, der mit der Außenseite der Lagereinheit kommuniziert und radial durch einen zugehörigen zylindrischen Abschnitt 59 und durch eine zugehörige Fläche 34 begrenzt ist, und
- einen jeweilig geformten Zwischenabschnitt und/oder Kanal 63 zwischen einem zugehörigen ringförmigen Kanal 61 und einem zugehörigen Kanal 62 und definiert durch einen zugehörigen zylindrischen Abschnitt 59 und durch die zugehörigen Flächen 37 und 38.

Aufgrund der besonderen Konfiguration der Lagereinheit 10 und auch der Abschirmungen 51, haben die Abschnitte und/oder Kanäle 61, 63 und 62 eine extrem kleine Öffnungen und es ist daher besonders schwierig, in sie einzudringen, und zwar haben sie eine hohe Dichtungskapazität, die geeignet ist, eine Verunreinigung durch Verunreinigungsstoffe von außerhalb der Lagereinheit 10 zu verhindern. Des Weiteren führt die innovative Konfiguration jeder Abschirmung 51 und ihre freie Positionierung in der zugehörigen Nut 36 zu einer Abfolge von Abschnitten und/oder Kanälen 61, 63 und 62 entlang eines relativ komplexen - und insbesondere windenden - Pfads P, in den es ,wie hierin erwähnt, nicht nur schwierig ist, einzudringen, sondern dem auch nicht einfach von dem Schmierfett, das in der Lagereinheit 10 enthalten ist, gefolgt werden kann, wodurch jegliche Leckage von Schmierfett verhindert wird. Grundsätzlich wird die Kapazität, das Schmierfett in der Lagereinheit 10 zu halten, sowohl durch die lineare Ausdehnung des Pfads P als auch durch die extrem kleine Öffnung der Abschnitte und/oder Kanäle 61, 63 und 62 begünstigt, da diese beiden Faktoren, die charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung repräsentieren, helfen, den Druckabfall des Schmierfetts entlang des Pfads P zu erhöhen, nämlich zu helfen, die Leckage des Schmierfetts aus der Lagereinheit 10 besonders unwahrscheinlich zu machen. Es sollte ebenfalls betont werden, dass die Dichtungskapazität jeder Labyrinthdichtung 52 in Gebrauch durch die relative Bewegung der zugehörigen geformten Abschirmung 51 weiter erhöht wird, der um die Achse X durch den Außenring relativ zu dem nichtrotierenden, feststehenden Innenring 30 rotierbar gelagert ist. Diese relative Bewegung erzeugt zumindest in den Abschnitten und/oder Kanälen 61 und 63 einen Zentripetaleffekt, der hilft, das Schmierfett in Richtung der Innenseite der Lagereinheit 10 zu drücken, wodurch jegliche Leckage davon verhindert wird.
Um weiter die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erhöhen, nämlich insbesondere die Schmierfetthaltekapazität, und ebenfalls Gebrauch von der relativ langen Ausdehnung des Pfads P zu machen, hat der Kanal 63 entlang des Teils, der durch die Fläche 37 begrenzt ist, einen Abschnitt, der mit Bezug auf die Achse X mit einer durchschnittlichen Neigung geneigt ist, die von der Außenseite der Lagereinheit 10 abnimmt, und die die Kraft weiter erhöht, die das Schmierfett in Richtung der Innenseite der Lagereinheit 10 drückt.
Aus dem Voranstehenden ist klar, dass durch Erzeugen eines Pfads P, der es vorteilhaft macht, die gegenseitige Durchdringung jeder Kante 54 oder vielmehr jedes Teils der Kante 54, die durch den Abschnitt 59 definiert ist, mit der zugehörigen Nut 36 zu gebrauchen, die sich axial in dem Innenring 30 erstreckt, es auch möglich ist, einen Pfad P der Labyrinthdichtung 52 zu erzeugen, der relativ lang ist, ohne jedoch die axiale Breite der Lagereinheit 10 erhöhen zu müssen, die daher besonders klein und für die Verwendung geeignet bleibt, für die sie gedacht ist.
Zusätzlich zu den Ausführungsformen der Erfindung, wie voranstehend beschrieben, ist zu verstehen, dass zahlreiche weitere Varianten möglich sind. Es soll auch verstanden werden, dass die Ausführungsformen nur Beispiele sind und weder den Gegenstand der Erfindung noch seine Anwendungen noch mögliche Konfigurationen begrenzen. Im Gegensatz sollte verstanden werden, dass, obwohl die voranstehend gegebene Beschreibung dem Fachmann ermöglicht, die vorliegende Erfindung zumindest in einem ihrer Konfigurationsbeispiele zu implementieren, zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten möglich sind, ohne dadurch von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, wortwörtlich interpretiert und/oder in Übereinstimmung mit ihren legalen Äquivalenten definiert ist, abzuweichen.

Claims

Lagereinheit mit kleinem Querschnitt, die einen geflanschten Außenring (20), einen Innenring (30), der koaxial mit dem Außenring (20) und einer Rotationsachse (X) ist, mehrere Wälzkörper (40), die zwischen dem Innenring (30) und dem Außenring (20) angeordnet sind, um die relative Rotation um die Achse (X) zu ermöglichen, und eine Dichtvorrichtung (50) aufweist, um den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern und um gleichzeitig die Leckage eines Schmierfetts aus der Innenseite der Lagereinheit (10) zu verhindern; wobei die Lagereinheit (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dichtvorrichtung (50) auf jeder Seite (L) der Lagereinheit (10) eine geformte Dichtabschirmung (51), die durch den Außenring (20) um die Achse (X) rotierbar gelagert ist, und eine Labyrinthdichtung (52) aufweist, die sich entlang eines entsprechend komplexen windenden Pfads (P) erstreckt, der durch eine zugehörige Dichtabschirmung (51) und durch den Innenring (30) definiert ist.
Lagereinheit mit kleinem Querschnitt gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (30) auf jeder Seite (L) der Lagereinheit (10) eine Nut (36) aufweist, die über eine erste Außenfläche (32) des Innenrings (30) gebildet ist und radial in Richtung der Innenseite durch eine jeweilige erste zylindrische Fläche (34) begrenzt ist; wobei die jeweiligen Enden (57, 50) der zugehörigen Abschirmung (51) mit dem Innenring (30) verbunden sind, um den zugehörigen Pfad (P) zu definieren, und frei in der zugehörigen Nut (36) eingesetzt sind, um dem Pfad (P) eine komplexe und windende Konfiguration zu geben.
Lagereinheit mit kleinem Querschnitt gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Labyrinthdichtung (52) eine Mehrfachstufen-Labyrinthdichtung ist, die einen entsprechend geformten Zwischenabschnitt (63) aufweist, der mit einem Abschnitt versehen ist, der mit Bezug auf die Achse (X) mit einer durchschnittlichen Neigung geneigt ist, die von der Außenseite der Lagereinheit (10) abnimmt.
Lagereinheit mit kleinem Querschnitt gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Labyrinthdichtung (52) einen jeweiligen radial inneren Abschnitt (61), der mit der Innenseite der Lagereinheit (10) kommuniziert, und einen jeweiligen radial äußeren Abschnitt (62) aufweist, der mit der Außenseite der Lagereinheit (10) kommuniziert, wobei die Abschnitte entlang des Pfads (P) an gegenüberliegenden Seiten des zugehörigen geformten Abschnitts (63) angeordnet sind; wobei die drei Abschnitte (61, 63, 62) eine extrem kleine Öffnung haben und zusammen helfen, die Länge des Pfads (P) zu verlängern.