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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuseelement mit einer axial bewegbaren Lagereinheit für Anwendungen in der Fertigungsindustrie.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Gehäuseelement mit einer axial bewegbaren Lagereinheit und ist für jene Anwendungen, bei denen die Welle, auf der die Lagereinheit montiert ist, axiale Verschiebungen benötigt, oder für jene Anwendungen geeignet, bei denen das Gehäuseelement und die Lagereinheit einer unterschiedlichen thermischen Expansion unterworfen sind, und die daher einen axialen Bewegungsfreiheitsgrad für die Lagereinheit benötigen.
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Stand der Technik
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Wie bekannt ist, arbeiten die Lagereinheiten in einer korrekten Weise, wenn ihre Komponenten - Ringe mit Laufbahnen und zugehörige Wälzkörper - korrekt mit einem Schmierfett geschmiert sind, und wenn dieses Schmierfett während der Lebensdauer der Lagereinheit erneuert wird, sodass die Einheit niemals trocken oder mit nicht ausreichendem Schmierfett arbeitet.
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Die Gehäuseelemente des bekannten Typs umfassen ein äußeres Gehäuse für die Lagereinheit und die Zufuhr von Schmierfett an die Lagereinheit wird durch eine Leitung ermöglicht, die durch das Gehäuse hindurch gebildet ist und ein Fettreservoir mit der Lagereinheit verbindet. Diese Anordnung kann in Situationen nicht ausreichend sein, bei denen die Lagereinheit axial bewegbar ist, da die Verschiebung der Lagereinheit keinen ausreichenden Zugriff auf das Fett drinnen ermöglicht.
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1 zeigt ein Gehäuseelement 1 eines bekannten Typs, das ein Gehäuse 4 und eine Lagereinheit 3 aufweist, die in dem Gehäuse 4 in einer axial bewegbaren Weise montiert ist und mit einem radialen Innenring 3a, der mit einer rotierenden Welle 2 intern eingreift, und einem radialen Außenring 3b versehen ist, der eine kugelförmige radiale Außenfläche 3c mit einer konvexen Erscheinung hat. Das Gehäuseelement 1 umfasst ferner einen inneren zylindrischen Sitz 4a, der axial durch eine Seitenwand 4b des Gehäuses 4 begrenzt ist, und einen Metallring 5, der radial in dem inneren zylindrischen Sitz 4a montiert ist, um axial relativ zu dem inneren zylindrischen Sitz 4a zu gleiten, und radial zwischen dem Gehäuse 4 und dem radialen Außenring 3b angeordnet ist, um eine axiale Verschiebung in eine erste Betriebsposition auf die gegenüberliegende Seite von dem Metallring 5 zu der Seitenwand 4b gegen den elastischen Ring, der in dem inneren zylindrischen Sitz 4a eingesetzt ist, und eine zweite Betriebsposition gegen die Wand 4b zu ermöglichen.
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In Übereinstimmung mit dem, dass weiterhin in 1 gezeigt ist, umfasst das Gehäuseelement 1 des bekannten Typs ferner eine radiale Leitung 7, die durch das Gehäuse 4 an dem inneren zylindrischen Sitz 4a gebildet ist, um die Einspritzung eines Schmierfetts (bekannt und nicht gezeigt) in den inneren zylindrischen Sitz 4a zu erlauben und dadurch die Schmierung der Lagereinheit 3 zu erlauben.
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Üblicherweise werden die Lagereinheiten des sogenannten „Standard“-Typs mit axialen Dichtschirmen 8 versehen, die zwischen den Innen- und Außenringen und axial auf beiden Seiten mit Bezug auf die Wälzkörper angeordnet sind, um den Eintritt von Verunreinigungen in die Einheiten zu verhindern, aber bei der bekannten Lösung, die voranstehend beschrieben ist, ist es möglich, nur einen Dichtschirm 8 zu verwenden, um die Schmierung der Lagereinheit 3 mittels des Einspritzens des Schmierfetts durch die Leitung 7 zu ermöglichen, und wobei es notwendig ist, eine äußere Dichtung 9 zu verwenden, die radial zwischen der Seitenwand 4b des Gehäuses 4 und der rotierenden Welle oder dem radialen Innenring 3a angeordnet ist, nicht nur, um die Lagereinheit 3 vor äußeren Verunreinigungen zu schützen, sondern auch, um Schmierfett daran zu hindern, aus dem Gehäuse 4 selbst zu entweichen. Daher ermöglicht die voranstehend beschriebene Lösung nicht, Lagereinheiten des sogenannten „Standard“-Typs zu verwenden, sondern führt dazu eine weitere äußere Dichtung 9 verwenden zu müssen, wodurch die Produktionskosten erhöht werden. Daher kann, da die Lagereinheit 3 axial in dem inneren zylindrischen Sitz 4a bewegbar ist, die Einspritzung von Schmierfett in den Sitz 4a nur durchgeführt werden, wenn sich die Lagereinheit 3 nicht in einer axialen Position befindet, sodass sie den Auslass der Leitung 7 verdeckt.
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Die voranstehenden Kommentare stellen die Nachteile dar, die die Möglichkeit der Verwendung des Gehäuseelements 1 des bekannten Typs reduzieren, und beide machen die Produktion besonders teuer und die Wartung relativ komplex.
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Es gibt daher den Bedarf für ein Gehäuseelement mit einer axial bewegbaren Lagereinheit, das nicht die voranstehend genannten Nachteile, nämlich nicht den Gebrauch von Lagereinheiten des sogenannten „Standard“-Typs mit zwei axialen Dichtschirmen ermöglicht, falls es notwendig ist, hat, sondern auch ermöglicht, die Neuschmierung und den Wartungsbetrieb in einer einfachen und linearen Weise ohne den Gebrauch von Vorsichtsmaßnahmen verschiedener Art durchzuführen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Gehäuseelement mit einer axial bewegbaren Lagereinheit bereitzustellen, die nicht die voranstehend beschriebenen Nachteile hat.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gehäuseelement mit einer axial bewegbaren Lagereinheit mit den charakteristischen Eigenschaften, die in den angefügten Ansprüchen angegeben sind, bereitgestellt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in denen nichtbeschränkende Beispiele der Ausführungsform des Dichtsystems für Nahrungsmittelanwendungen dargestellt sind, in denen:
- 1 eine Querschnittsansicht eines Gehäuseelements mit einer axial bewegbaren Lagereinheit gemäß dem Stand der Technik zeigt,
- 2 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Gehäuseelements mit einer axial bewegbaren Lagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Details des Gehäuseelements gemäß der 2 ist.
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Ausführliche Beschreibung
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Mit Bezug nun auf die 2 und 3 wird nachstehend eine Ausführungsform eines Gehäuseelements mit einer axial bewegbaren Lagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung rein als Beispiel beschrieben.
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Mit Bezug auf 2 umfasst das Gehäuseelement 10 für Anwendungen in der Fertigungsindustrie - z. B. der Textil-, der Bergbau- oder der Kraftfahrzeugindustrie oder sogar für Anwendungen in Agrarmaschinen oder in Industriekraftwerken - ein Gehäuse 40 mit einer axialen Symmetrie relativ zu der Achse X und eine Lagereinheit 30, die darin aufgenommen ist. Dieses Gehäuseelement 10 kann in den voranstehend genannten Industrieanwendungen zum Befestigen gegen einen Maschinenrahmen verwendet werden und bildet Teil der vorliegenden Erfindung.
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Die Lagereinheit 30 umfasst wiederum:
- - einen radialen Außenring 31, der bevorzugt, aber notwendigerweise feststehend ist,
- - einen radialen Innenring 33, der um eine zentrale Rotationsachse X der Lagereinheit 30 rotierbar ist,
- - eine Reihe von Wälzkörpern 32, in diesem Fall Kugeln, die zwischen dem radialen Außenring 31 und dem radialen Innenring 33 angeordnet sind,
- - einen Käfig 34 zum Halten der Wälzkörper, um die Wälzkörper der Reihen von Wälzkörper 32 in Position zu halten.
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In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen werden die Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Orientierungen angeben, wie bspw. „radial“ und „axial“ verstanden, sich auf die zentrale Rotationsachse X der Lagereinheit 30 zu beziehen.
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Der radiale Außenring 31 ist mit einer radialen Außenlaufbahn 31' versehen, während der radiale Innenring 22 mit einer radialen Innenlaufbahn 33' versehen ist, um das Abrollen der Reihe von Wälzkörper 32 zu ermöglichen, die zwischen dem radialen Außenring 31 und dem radialen Innenring 33 angeordnet ist. Aus Gründen der einfachen grafischen Darstellung wird das Bezugszeichen 32 sowohl individuellen Kugeln als auch Reihen von Kugeln zugewiesen. Wiederum der Einfachheit halber kann der Ausdruck „Kugel“ beispielhaft in der vorliegenden Erfindung und in den angefügten Zeichnungen anstelle des allgemeineren Begriffs „Wälzkörper“ verwendet werden (und gleicherweise werden die gleichen Bezugszeichen verwendet).
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Die Lagereinheit 30 ist mit einem Dichtmittel 35 zum Abdichten der Lagereinheit vor äußeren Verunreinigungen versehen. Nachstehend kann das Dichtmittel 35 ebenfalls vereinfacht als Dichtung 50 bezeichnet werden, was offensichtlich verstanden wird, die gleiche Komponente zu bezeichnen.
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Das Gehäuse 40 ist mit einem zylindrischen Sitz 41 versehen, in dem sich ein Metallring 50 axial bewegt, und die Lagereinheit 30 ist in den Metallring 50 innerhalb eines kugelförmigen Sitzes 51 des Metallrings aufgenommen.
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Die axiale Verschiebung des Metallrings 50 und zusammen damit der Lagereinheit 30 kann in beiden Richtungen parallel zu der Achse X, wie durch das doppelte F angegeben ist, stattfinden und ist auf der axialen Seite durch einen nachgiebigen Ring 60 und auf der gegenüberliegenden axialen Seite durch eine radiale Wand 42 des Gehäuses 40 begrenzt, die bevorzugt eine Länge in der radialen Richtung von nicht mehr als 6 mm hat.
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Des Weiteren ist das Gehäuseelement 10 mit einer radialen Leitung 70 versehen, die durch das Gehäuse 40 in einem Bereich des inneren zylindrischen Sitzes 41 gebildet ist und daher des Metallrings 50 zum Zuführen von Schmierfett zum Nachfüllen der notwendigen Menge von Fett in der Lagereinheit 30. Die Leitung 70 ist mit einem Durchmesser versehen, der größer ist als die axiale Verschiebung, die für den Metallring 50 und die Lagereinheit 30 vorgesehen ist.
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Bei dieser Lösung ist es möglich, eine Standard-Lagereinheit, nämlich mit beiden Dichtungen 35 auf den Seiten der Wälzkörper, zu verwenden, weil die Fettzufuhrfunktion immer aufgrund der Tatsache ermöglicht ist, dass der Metallring 50 mit einer ersten Umfangsnut 53 mit einer axialen Breite versehen ist, um in jeder Position der Lagereinheit 30 relativ zu dem Gehäuse den Auslass der Schmierfettzufuhrleitung 70 aufzufangen und diese Nut 53 mit der Innenseite der Lagereinheit 30 zu verbinden.
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Mit Bezug auf 3 ist der Metallring 50 mit zwei radialen inneren Ausnehmungen 52 versehen, die diametral gegenüberliegend relativ zu der Symmetrieachse X sind und die zum Einsetzen der Lagereinheit 30 benötigt werden. Des Weiteren ist der Metallring 50 mit einer ersten - radial äußeren - Nut 53 versehen, die in einer radialen Außenfläche 53a des Metallrings 50 gebildet ist. Wie bereits erwähnt, hat die erste Nut 53 eine axiale Breite, um in jeder Position der Lagereinheit 30 mit Bezug auf das Gehäuse 40 den Auslass der Leitung 70 aufzufangen. Des Weiteren kommuniziert die erste Nut 53 mit einem ersten radialen Loch 54. Auf diese Weise kann das Schmierfett durch die erste Nut 53 hindurchgehen und das erste radiale Loch 54 erreichen. Dieses radiale Loch 54 ist ein Durchgangsloch, das den Metallring 50 kreuzt. Mittels des radialen Lochs 54 erreicht das Schmierfett die Lagereinheit 30.
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Genauer gesagt und mit Bezug auf 2, wird die Zufuhr des Fetts durch Folgen des Pfades P erreicht. Das Schmierfett wird mittels der Leitung 70 des Gehäuses 40 zugeführt und geht in die erste Nut 53 des Metallrings 50 und erreicht das erste radiale Loch 54. Nach dem Hindurchgehen durch das radiale Loch 54 erreicht das Fett eine zweite - radial innere - Nut 55, die sich in dem kugelförmigen Sitz 51 des Metallrings 50 befindet und erreicht schließlich die Innenseite der Lagereinheit 30 mittels eines zweiten radialen Lochs 31", das sich in dem radialen Innenring 31 der Lagereinheit befindet.
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Bevorzugt kann der Metallring 50 eine axiale Verschiebung von nicht weniger als 5 mm oder nicht weniger als 2,5 mm für jede Richtung der Verschiebung in der axialen Richtung mit Bezug auf eine Achse Y senkrecht zu der Symmetrieachse X ermöglichen und durch eine zentrale Ebene der Lagereinheit 30 hindurchgehen.
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Die Toleranz des kugelförmigen Sitz 51 zwischen dem Metallring 50 und der Lagereinheit ist keinen Variationen im Vergleich zu anderen Ausführungsformen unterworfen. Die Kopplung zwischen dem Metallring 50 und dem zylindrischen Sitz 41 des Gehäuses 40 wird mittels eines leichten Eingriffs durchgeführt, wobei eine entsprechende Toleranzklasse K7 (+10, -25) für den zylindrischen Sitz 41 des Gehäuses 40 und eine Toleranzklasse h7 (0, -35) für die radiale Außenfläche 53 des Metallrings 50 verwendet wird. Dieser leichte Eingriff ermöglicht dem Metallring 50 zusammen- und auseinandergebaut zu werden, ohne eine übermäßige Kraft auszuüben, aber verhindert gleichzeitig die Rotation des Metallrings 50 in dem zylindrischen Sitz 41.
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Es ist in jedem Fall wichtig, einen Eingriff in dieser Kopplung zu haben, weil sie das Durchsickern von Fett zwischen dem Gehäuse und dem Metallring (das ansonsten auftreten würde, falls die Kopplung Spiel hat) und die Korrosion verhindert, die aus dem Kontakt zwischen Ring und zylindrischem Sitz des Gehäuses resultiert, verhindert.
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Das Material des Gehäuses 40 kann Gusseisen, Stahl oder rostfreier Stahl sein, während das Material des Metallrings 50 bevorzugt Aluminium ist. Dadurch kann eine signifikante Gewichtsreduktion erreicht werden. Offensichtlich kann, wo Gewicht kein Problem ist, der Metallring 50 auch aus Stahl hergestellt sein.
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Die Hauptvorteile dieser Art von Lösung sind aus der bereitgestellten Beschreibung offensichtlich und können in jedem Fall wie folgt zusammengefasst werden:
- • der Gebrauch einer Standard-Lagereinheit,
- • Garantie eines optimalen Schutzes gegen Verunreinigungsmittel, da die Lagereinheit mit Dichtungsmitteln auf beiden Seiten versehen ist,
- • das Gehäuse benötigt kein weiteres Dichtungsmittel,
- • Zufuhr von Fett wird in allen möglichen Positionen des Metallrings und folglich der Lagereinheit ermöglicht,
- • eine axiale Verschiebung von zumindest 5 mm ist sichergestellt.
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Zusätzlich zu den Ausführungsformen der Erfindung, wie voranstehend beschrieben, ist zu verstehen, dass zahlreiche weitere Varianten möglich sind. Es muss ebenfalls verstanden werden, dass die Ausführungsformen nur Beispiele sind und weder den Gegenstand der Erfindung noch ihre Anwendungen noch ihre möglichen Konfigurationen beschränkt. Im Gegensatz muss verstanden werden, dass, obwohl die voranstehend bereitgestellte Beschreibung dem Fachmann ermöglicht, die vorliegende Erfindung zumindest in einem ihrer Konfigurationsbeispiele zu implementieren, zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten möglich sind, ohne dadurch vom Gegenstand der Erfindung, wie er in den angefügten Ansprüchen, die wortwörtlich und/oder in Übereinstimmung mit ihren legalen Äquivalenten interpretiert, definiert ist.
