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Gleitlager-Stirnflächenabdeckung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Gleitlager-Stirnflächenabdeckung, die in einem aus konzentrischen Lagerringen gebildeten
Gleitlager an mindestens einer Stirnfläche des äußeren Lagerringes befestigt ist,
sich radial nach innen bis über die Stirnfläche des inneren Lagerringes erstreckt
und für die Zuteilung von Öl zu den Gleitflächen poröse Teile aufweist, deren Porosität
so groß ist, daß sich die Ölstände auf beiden Seiten der porösen Teile schnell ausgleichen.
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Es sind Gleitlager-Stirnflächenabdeckungen bekannt, die in einem aus
konzentrischen Lagerringen gebildeten Lager an einer Stirnfläche des äußeren Lagerringes
befestigt sind. Die Stimflächenabdeckung erstreckt sich dabei radial nach innen
bis über die Stirnfläche des inneren Lagerringes. Diese bekannte Lagerabdichtung
hat jedoch den Nachteil, daß sie nur eine sehr unvollkommene Abdichtung zwischen
dem Innen- und Außenring herbeiführt, und zwar in Form eines schmalen Spaltes zwischen
dem Innenraum der Seitenringe der Welle. Darüber hinaus besteht keine Möglichkeit,
von außen her filtriertes Öl durch die Abdeckung hindurch an die zu schmierenden
Lagerflächen heranzuführen.
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Es ist weiterhin bekannt, die Lagerabdichtungen mit Filzringen zu
versehen, die in Stützringen gehalten sind. Mit Hilfe dieser Stützringe wird eine
brauchbare Filtrierung des Öles erreicht. Die Stützringe sind jedoch aufwendig hergestellt
und nicht sehr dauerhaft. Darüber hinaus besteht bei der Verwendung von Filzringen
stets die Gefahr, daß die Filterwirkung durch ein Verziehen des Filzmaterials verlorengeht.
Außerdem müssen die verwendeten Filzringe mit ihren Stützringen recht breit ausgebildet
sein. Dieser Raumbedarf der Filzringe führt zu einer unerwünschten Verminderung
der zur Verfügung stehenden Gleitfläche bei einem Gleitlager, dessen Abmessungen
denen eines Kugellagers ähnlich sein sollen.
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Die Abdichtung zur Welle hin wird bei dieser bekannten Lageranordnung
dadurch erzielt, daß der Filzring mit seinem inneren Rand auf dem inneren Lagerring
schleift. Außerdem sind noch zwei Gummiabdichtungsringe vorgesehen. Durch die Ausbildung
der Abdichtung wird die ganze Lageranordnung noch einmal verbreitert. Damit wird
sie für ein Gleitlager, das in etwa die Abmessungen eines Kugellagers haben soll,
unbrauchbar.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Gleitlager-Stirnflächenabdeckung
zu schaffen, die öldurchlässig und selbsttragend ausgebildet ist und die darüber
hinaus ein Auslecken zwischen der Welle und dem Gehäuse, verursacht durch Ölschaum
oder beim Umlauf des Innenringes entstehendes Plantschen, verhindert.
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Die gestellte Aufgabe ist bei einer Gleitlager-Stirnflächenabdeckung
dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die porösen Teile aus einer mit der Abdeckung
fest verbundenen Ringscheibe aus Sintermetall bestehen, die auf beiden Seiten frei
liegende unbelastete Flächen aufweist und an ihrem Innenrand ein rinnenförmiges
Dichtungselement trägt, das zusammen mit einem gegenüberliegenden Teil des inneren
Lagerringes einen Dichtungspalt bildet.
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Die Stirnflächenabdeckung aus Sintermetall hat eine ausreichende Öldurchlässigkeit
und ist darüber hinaus vollständig selbsttragend. Darüber hinaus trennen die Sinterscheiben
das äußere Ölbad vom Inneren des Lagers und erlauben zugleich einen Ausgleich des
Ölspiegels auf beiden Seiten des Lagers. Die Porenkanäle haben weiterhin bei der
Verwendung von Sinterscheiben eine solche Feinheit, daß sie eine Sperre gegen in
dem Öl vorkommende feste Verunreinigungen solcher Größenordnung bilden, die an den
Lagergleitflächen Schaden verursachen könnten.
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Durch die Verwendung eines rinnenförmigen Dichtungselementes zwischen
dem inneren Rand der Sintermetallringe und dem umlaufenden inneren Lagerring des
Gleitlagers wird eine Labyrinthdichtung geschaffen, die trotz der geringen Breite
der Sintermetallringscheiben einen tiefen Dichtungsspalt mit dem gewünschten hohen
Strömungswiderstand aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen
zeigt die F i g. 1 ein nach der Erfindung ausgeführtes Lager in senkrechtem Schnitt
durch die Welle und die F i g. 2 eine abgewandelte Ausführung in ähnlichem Schnitt.
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In den Zeichnungen bezeichnet 10 einen inneren Lagerring, der in dem
gezeigten Ausführungsbeispiel auf die gelagerte Welle 12 aufgeschrumpft und in axialer
Richtung zwischen einer Schulter 14 auf der Welle und einen in eine Rinne 16 hineinragenden
Sperring 18 geführt ist. Der Innenring 10 kann aber auch in jeder anderen bekannten
Weise mit der Welle verbunden sein, beispielsweise durch einen Klemmhülsenverband.
Auf der Außenseite des Innenrings ist ein Außenring 20. angebracht, der eine zylindrische
innere Gleitfläche 22 und eine äußere, bei den in der F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen
gleichfalls zylindrische Tragfläche 24 hat. Letztere kann jedoch auch bauchig oder
in an sich bekannter Weise mit einem herausragenden, zentralen Stützflanschen versehen
sein. An den beiden Stirnseiten der Ringe 10 und 20 sind Stirnringe 26 vorgesehen,
die in dem Ausführungsbeispiel die Form flacher Scheibenringe haben und mit dem
Außenring verbunden sind, beispielsweise mittels Nieten 28. Die Scheibenringe 26
erstrecken sich ein Stück radial nach innen an dem Ring 10 vorbei, der mit einem
Futter 30 eines Lagermetalls wie Bleibronze oder Weißmetall sowohl gegenüber
den Scheibenringen 26 als auch gegenüber der inneren Gleitfläche 22 des Außenringes
20 versehen ist. Die genannten Teile des Lagers bilden eine einbaufähige Einheit,
die sowohl radiale als auch axiale Belastungen in beiden Richtungen aufzunehmen
vermag. Die Lagereinheit wird mit dem Außenring 20 in ein Lagergehäuse 32 eingebaut,
das auf beiden Stirnseiten eine Kappe 34 bzw. 36 haben kann. Die Lagereinheit ist
so ausgeführt, daß sie völlig der für Kugellager geltenden Norm folgt oder nur eine
geringe Änderung der umgebenden Kappen 34, 36 erfordert, um sonst zu den für die
Welle 12 und das Lagergehäuse 32 geltenden Abmessungen für Rolllager zu passen.
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Der Innenring 10 ist mit von den beiden Stirnflächen ausgehenden ringförmigen
Ausnehmungen oder Kammern 38 ausgebildet, die radial nach außen Taschen 40 bilden.
Diese Taschen stehen durch schräg gebohrte Kanäle 42 in Verbindung mit den radialen
Gleitflächen, beispielsweise an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen.
Die Kammern 38 stehen miteinander durch derart über den Umkreis verteilte Kanäle
44 in Verbindung, daß bei jeder Lage des Innenringes wenigstens ein Kanal sich unter
dem Spiegel des im Unterteil des Lagergehäuses stehenden Öles befindet, so daß sich
dieses hier auf beiden Seiten des Lagers auf denselben Stand 46 einstellen kann.
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Nach der Erfindung ausgeführte Ringplatten 48 sind bei dem Ausführungsbeispiel
der F i g. 1 radial innerhalb der Scheibenringe 26 angeordnet und mit diesen fest
verbunden. Die Ringplatten oder Scheiben 48 sind aus porigem, vorzugsweise metallischem
Werkstoff, wie z. B. Messing, hergestellt. Vorzugsweise sind sie aus einem gesinterten
(Metall-)Pulver zusammengesetzt, dessen Korngröße ein oder einige Zehntel eines
Millimeters beträgt. Wesentlich ist, daß die Ringplatten oder Scheiben durch ihre
stoffliche Zusammensetzung und ihre Abmessungen selbsttragend und gleichzeitig öldurchlässig
sind. Sie trennen das äußere Ölbad vom Innern des Lagers und erlauben zugleich einen
Ausgleich des Ölspiegels auf beiden Seiten des Lagers. Außerdem aber haben die durchgehenden
Porenkanäle in den Scheiben 48 eine solche Feinheit, daß sie eine Sperre gegen in
dem Öl vorkommende feste Verunreinigungen solcher Größenordnung bilden, die an den
Lagergleitflächen Schäden verursachen könnten. Bei einer Scheibenstärke von einem
oder einigen wenigen Millimetern werden die einzelnen Porenkanäle von einer sehr
großen Anzahl von Pulverkörnern begrenzt.
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Die Ringplatten oder Scheiben 48 können vorteilhaft eine solche Festigkeit
haben, daß sie als Träger für Dichtungselemente 50 dienen, welche kegelige Dichtungsspalten
mit einem kleinstmöglichen Luftspalt an dem radial inneren Teil des Innenringes
10 bilden. Dieser Spalt wird nicht verändert, wenn sich das Lager in radialer Richtung
verschiebt. Die Dichtungsspalten weisen einen wachsenden Durchmesser in der Richtung
zu den Kammern 38 auf, und deswegen wird Öl, das sich durch die Spalten hindurchzudrängen
sucht, unter - der Einwirkung der Fliehkraft in die Kammern zurückgeschleudert und
zugleich daran gehindert, an dem stillstehenden Teil entlangzukriechen. Die Dichtungselemente
50, die aus weichem Blech gefertigt sein können, bilden eine Rinne, indem ihr innerer
Durchmesser beidseitig einer Verbindungsstelle mit den porigen Scheiben 48 zunimmt.
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Wenn das Lager stillsteht, ist der untere Teil der Kammern 38 mit
Öl gefüllt, wie am linken Teil des Lagers nach der F i g. 1 angedeutet ist. Wird
die Welle in Umlauf versetzt, stellt sich das Öl in den Taschen 40 ringförmig ein,
wie am rechten Teil des in der Fig. 1 -gezeigten Lagers angedeutet ist. Das Öl wird
durch die Fliehkraft durch die Kanäle 42 zu den Gleitflächen zwischen den Ringen
10 und 20 und den Scheibenringen 26 geführt, so daß eine für die Schaffung des die
Belastung tragenden Schmiermittelfihnes voll ausreichende Ölzufuhr mit Sicherheit
erhalten wird. Das Öl verteilt sich auf den ganzen Umkreis und erreicht somit auch
diejenigen Teile der Gleitflächen, die sich oberhalb des Ölspiegels 46 befinden.
Die porigen Scheiben 48 gestatten einen Ölfluß durch sie hindurch, stellen aber
gleichzeitig sicher, daß sich die von dem umlaufenden Innenring verursachte Umrührbewegung
nicht zum äußeren Ölbad fortpflanzt. Innen im Lager bildet sich Ölschaum, aber auch
dieser läßt sich nicht frei aus dem Innern des Lagers herausschleudern. In das
Öl eindringende Luft verursacht keine Verschlechterung des Tragvermögens
des Lagers, weil die Luftblasen nach innen abgeschieden werden, bevor das Öl die
Gleitflächen erreicht. Das Dichtungsblech 50 bildet einerseits einen Dichtungsspalt
52 gegenüber dem Innenring 10 und hindert andererseits im oberen Teil des Lagers
durch die porigen Scheiben hindurchdringendes Öl daran, auf die Welle hinabzurinnen
und damit diese zu benetzen, was ein gewisses Auslecken zur Folge haben würde. Dieses
Öl folgt viehmehr der von dem Dichtungsblech 50 gebildeten Rinne und wird damit
an der Welle vorbei unmittelbar in das untere Ölbad geleitet.
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Die Ausführungsform nach der F i g. 2 unterscheidet sich von der nach
F i g. 1 hauptsächlich dadurch, daß die nicht umlaufenden, die axiale Belastung
aufnehmenden
Stirnscheiben 26 als Ringe ausgeführt sind, die einen
kleineren äußeren Halbmesser als der Außenring 20 haben. Deswegen kann der Außenteil
dieses Außenrings 20 mit einer axialen Abmessung nach der Kugellagernorm ausgeführt
sein. Der Außenring 20 ist mit hülsenförmigen Verlängerungen 52 versehen, die sich
in axialer Richtung über die Ringe 26 hinaus erstrecken und mit ihren Endteilen
54 um deren abgeschrägte Kanten gepreßt sind. Durch diese Umbeugung kann das Lager
sehr hohe axiale Belastungen aushalten. Die Ringe 26 werden in der Umfangsrichtung
dadurch verriegelt, daß die hülsenförmigen Verlängerungen 52 an einigen wie z. B.
drei Stellen in Querrinnen 56 im Ring eingepreßt sind.
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Die den Axialdruck aufnehmenden Ringe 26 sind vorzugsweise aus Bronze
od. dgl. gefertigt; der Innenring 10 braucht dann nicht mit einem Belag aus Lagermetall
versehen zu sein. Dies hängt damit zusammen, daß der Außenring, damit seine Kanten
54 mittels Pressung abgebogen werden können, aus weichem Stahl gefertigt sein muß
und deswegen inwendig mit einer Schicht 58 aus Lagermetall versehen ist. Die Ringe
26 können radial verlaufende <Ölrinnen 60 haben, beispielsweise drei solcher
Rinnen.
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Statt den Innenring 10 mit axialenKanälen zu versehen, wird bei dem
Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 eine Verbindung zwischen den beiden Stirnseiten
des Lagers durch an dem Außenumfang des Außenrings 20 und über den Umkreis in geeigneter
Anzahl verteilte Rinnen 62 geschaffen. Bei kleinen Abmessungen des Lagers sind nämlich
die Ausnehmungen 38 im Innenring 10 schwer zu bearbeiten, weil die Seitenöffnungen
im Innenring nur geringe lichte Weite erhalten. Der Innenring nach der F i g. 2
läßt sich mit Präzision gießen, so daß die seitlichen Ausnehmungen sogleich ihre
endgültige Form erhalten, wonach der Ring gehärtet und geschliffen wird.
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Die mit dem Futter 30 zusammenwirkende Gleitfläche am Außenring bzw.
an den Stirnscheiben 26 kann gehärtet sein. In gewissen Fällen kann die porige bzw.
gesinterte Ringplatte 48 die ganze Stirnscheibe 26 ausmachen und sich somit
nach außen über den Außenring 20 hinaus erstrecken. Die ebenen Gleitflächen des
Innenrings arbeiten dann mit der porigen bzw. gesinterten Ringplatte zusammen.