DE1948651A1 - Waelzlager - Google Patents

Description

Eastman Kodak Company, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika -.

Wälzlager

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwischen einem Außen- und einem Innenring angeordneten, in Schmiermittel umlaufenden Wälzkörpern und mit Dichtungskörpern, die mit dem Außen- bzw. dem Innenring verbunden sind und die zur Abdichtung des Wälzlagerinneren eine Gleitdichtung bilden.

Die bisherigen Versuche, für hohe Geschwindigkeiten und hohe Temperaturen vorgesehene Wälzlager mit einem Schmiermittel, beispielsweise Fett, zu schmieren, sind im allgemeinen wenig erfolgreich verlaufen. Es ist allgemein bekannt, daß die fettartigen Schmiermittel eine hervorragende Schmierung von Wälzlagern ermöglichen, wenn diese mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit und unter verhältnismäßig geringen Temperaturen betrieben werden. Es ist jedoch auch bekannt, daß diese Wälzlager verschiedene, eigentümliche Nachteile besitzen, wenn sie unter anderen als den vorher genannten Bedingungen betrieben werden

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sollen. Bei hohen Temperaturen beispielsweise verlieren Fette an Viskosität und neigen zum Auslaufen aus dem Wälz-.lager. Ein derartiger Verlust an Schmiermittel kann möglicherweise' und manches Mal sehr schnell dazu führen, daß das Schmiermittel, beispielsweise das Fett, keinen Schmierfilm zwischen den Reib- oder Berührflächen der Lagerteile mehr auszubilden vermag.

Es-sind viele Wälzlagerkonstruktionen bekannt, die einen Beirieb unter Arbeitsbedingungen erlauben, die sich schädlich auf eine lange Lebensdauer des Wälzlagers auswirken können. Um einen Betrieb unter derartigen Arbeitsbedingungen zu ermöglichen, besitzen die Wälzlager Abdichtungen, die den Eintritt schädlicher Substanzen in das Innere des Wälzlagers, d.h., zu den Wälzkörpern und deren Führungen, verhindern sollen oder die das Schmiermittel im Inneren des Wälzlagers zurückhalten und somit dessen Auslaufen aus dem Wälzlager verhindern sollen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden im allgemeinen mit dem Außen- und dem Innenring verbundene Dichtungskörper vorgesehen, die durch gegenseitigen Versatz zwischen sich einen labyrinthartigen Kanal bilden, durch den der Durchfluß an Schmiermittel beschränkt ist. Diese ausreichend gewundenen, labyrinthartigen Kanäle bewirken, daß die Viskosität des Schmiermittels dessen Auslaufen aus dem Wälzlager verhindert. Diese Wälzlager haben den Nachteil, daß sie sich für einen Einsatz unter erhöhten Temperaturen nur wenig eignen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß sich die Viskosität des Schmiermittels bei erhöhten Betriebstemperaturen immer mehr verringert,wodurch dieses so flüssig wird,daß es trotz der außerordentlich gewundenen Ausbildung des labyrinthartigen Kanals durch .diesen Kanal gelangen und aus dem Wälzlager auslaufen kann.

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Bei den bekannten Wälzlagern der eingangs genannten Art besteht einer der Dichtungskörper aus einem Elastomer, wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff, und liegt zur Abdichtung des Inneren des Wälzlagers am anderen Dichtungskörper an. Diese bekannten Wälzlager können unter gewissen Bedingungen in zufriedenstellender Weise eingesetzt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sie bei erhöhten Betriebstemperaturen Nachteile aufweisen. Die Unwirksamkeit der Abdichtung pnter Verwendung eines gumiaiartigen Dichtungskörpers ergab sich dadurch, daß die erhöhte Temperatur die elastische Belastung auf den Dichtungskörpern verringert und darüber hinaus zu einer Zerstörung des Elastomers führt. Bei der Verwendung von Kunststoff als Material für den ,Dichtungskörper hat as sich gezeigt, daß der Kunststoff bei erhöhter Temperatur zu fließen und sich zu verziehen beginnt, wodurch die für das Innere des Wälzlagers vorgesehene Abdichtung unwirksam wird.

Infolge der oben angegebenen Wachteile der bekannten Wälzlager wurde es bei vielen unter hohen Temperaturen betriebenen /irbeitsgerätschafton erforderlich, für die Wälzlager eine Schmiermittelzufuhr von außen vorzusehen, um eine annehmbare Lebensdauer des Wälzlagers zu gewährleisten. Eine derartige Schmierung der Wälzlager von außen bringt jedoch in allgemeinen das Problem der Reinhaltung der Umgebung des Wälzlagers mit sich. Die Umgebung des Wälzlagers wird nämlich durch das Schmiermittel verschmutzt. Es ist ganz offensichtlich, daß bei einer großen Zahl der heutigen Produkte eine derartige Verschmutzung der Umgebung der Wälzlager unannehmbar ist. Zur Behebung dieses iiangels kann man die Wälzlager entweder häufig auswechseln oder aber häufig nachschr.iorcn, was jedoch jeweils teuer und zeitraubend ist. '

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager zu schaffen, das selbst bei hohen Temperaturen über eine lange Laufzeit ohne Schmiermittelverlust betrieben werden kann.

Diese Aufgabe ist für ein Wälzlager der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Dichtungskörpern ein Ringkörper angeordnet ist, der aus einem Polymerisat eines fluorierten Kohlenwasserstoff e.s besteht. Das für den Ringkörper vorgesehene Material ist überaus hitze- und korrosionsbeständig und besitzt darüber hinaus die Reibung stark P vermindernde Eigenschaften. Durch seine Anordnung zwischen den Dichtungskörpern·trägt der Ringkörper somit zu einer einwandfreien Abdichtung des Wälzlagerinneren trotz eines Betriebs unter erhöhten Temperaturen bei und bewirkt, daß die Reibung zwischen den relativ zueinander bewegbaren Dichtungskörpern in vorteilhafter Weise vermindert wird.

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Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Ringkörper aus Polytetrafluorethylen (Teflon), besteht. Dieser Fluorkunststoff aus einem Polymerisationsprodukt von Tetrafluoräthylen κ ist in hohem Maße hitzebeständig und verändert seine

Form erst nach langer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 39O°C. Sein geringer Reibungskoeffizient ergibt sich dadurch, daß die Oberfläche des Werkstoffes zu einem gewissen Grad selbstschmierend'ist und unter Belastung zu "fließen" beginnt. Wird der aus Polytetrafluoräthylen gefertigte Ringkörper zwischen aus Stahl bestehenden Dichtungskörpern angeordnet, dann ergibt sich durch die Eigenschaft des Werkstoffes Polytetrafluoräthylen, der- gegenüber Stahl einen wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der Vorteil, daß sich der Ringkörper gegenüber den Dichtungskörpern immer stärker

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ausdehnt als diese und somit eine stets einwandfreie Gleitdichtung gewährleistet. -

Eine besonders einfache und wirksame Abdichtung eines Wälzlagers gemäß der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der mit dem Innenring verbundene eine Dichtungskörper als innerer Dichtungsring ausgebildet ist und einen in Bezug auf die Drehachse des Wälzlagers radial verlaufenden Flanschteil besitzt, daß der mit dem Außenring verbundene andere Dichtungskörper als äußerer Dichtungsring ausgebildet ist, der eine radial verlaufende ringförmige Stirnfläche sowie einen axial ins Wälzlagerinnere gerichteten Flanschteil am dem Innenring zugekehrten inneren Rand der Stirnfläche aufweist, daß die Stirnfläche zusammen mit dem Flanschteil des äußeren Dichtungsringes einen ringförmigen, winklig abgebogenen Teil bildet, welcher an den Flanschteil des inneren Dichtungsringes angepaßt ist, und daß in dem Zwischenraum zwischen dem winklig abgebogenen Teil und dem inneren Dichtungsring der Ringkörper angeordnet ist, dessen Dicke mindestens mit dem Abstand zwischen dem inneren Dichtungsring und dem winklig abgebogenen Teil des äußeren Dichtungsringes übereinstimmt. Vorzugsweise ist der Ringkörper mit der Stirnfläche des winklig abgebogenen Teils des äußeren Dichtungsringes verbunden.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen: ·

Fig. 1 einen teilweise abgebrochen dargestellten Schnitt eines Wälzlagers gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung zum Abdichten des Inneren des Wälzlagers und

Fig. 2 einen teilweise abgebrochen und vergrößert dargestellten Schnitt eines abgewandelten

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Ausführungsbeispiels eines Wälzlagers gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers in Form eines Kugellagers 10, das bei erhöhten Temperaturen ohne Schmiermittelverlust betrieben werden kann. Das Kugellager 10 besitzt einen zylindrischen Innenring 12, einen zylindrischen Außenring 14 und mehrere dazwischen angeordnete Wälzkörper in Form von Kugeln 16. Die dem Innenring 12 zugekehrte Innenfläche des Außenrings weist in der Nähe der beiden Stirnseiten des Kugellagers 10 eine ringförmige Schulter 18 auf, die zwischen-den Stirnseiten und den Kugeln 16 angeordnet ist. Der Außenring 14 besitzt auch eineRingnut 20, die jeweils zwischen der Schulter und der Stirnseite des Kugellagers angeordnet ist.

Zur Abdichtung der die Kugel enthaltenden Ringkammer ist zu beiden Seiten der Kugeln ein metallener, innerer Dichtungsring 22 vorgesehen, der im Abstand von der jeweiligen Stirnseite des Innenrings 12 auf der dem Außenring 14 zugekehrten Innenfläche des Innenrings 12 mit Preßsitz angeordnet ist. Der innere Dichtungsring weist einen In Bezug auf die Drehachse des Kugellagers radial nach außen sich erstreckenden Flanschteil 24 auf, dessen Länge in radialer Richtung geringer ist als der Abstand zwischen den einander zugekehrten Flächen des Innen- und Außenrings. Der innere Dichtungsring 22 ist derart auf dem Innenring 12 angeordnet, daß der Flanschteil 24 in Bezug auf die ringförmige Schulter 18 des Außenringes 14 axial nach außen versetzt ist. Zu beiden Seiten der Kugeln 16" ist auch ein metallener äußerer Dichtungsring 26 vorgesehen, der einen äußeren Flanschteil 28 besitzt, welcher an der ringförmigen Schulter 18 des Außenrings 14 anliegt. Der äußere Dichtungsring besitzt eine in Bezug auf die Drehachse des Kugellagers radial sich nach innen

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erstreckende, ringförmige Stirnfläche 30, welche zum äußeren Flanschteil 28 axial nach außen versetzt ist. Der äußere Dichtungsring 26 besitzt darüberhinaus einen axial nach innen ragenden Flanschteil 32, welcher sich der dem Innenring 12 zugekehrten inneren Berandung der Stirnfläche 30 anschließt. Die Stirnfläche 30 und der Flanschteil 32 bilden somit einen ringförmigen, winklig abgebogenen Teil 34/ der an den im Abstand dazu angeordneten Flanschteil 24 des inneren Dichtungsringes 22 angepaßt ist. Die lichte Weite zwischen dem Flanschteil 24 , des inneren Dichtungsringes und dem winklig abgebogenen Teil 34 des äußeren Dichtungsringes 26 ist vorzugsweise geringer als die Länge des Flanschteils 32 des äußeren Dichtungsringes. Zwischen dem Flanschteil 24 und dem winklig abgebogenen Teil 34 ist ein Ringkörper 36 angeordnet. Dieser Ringkörper ist vorzugsweise mit der inneren Stirnfläche des winklig abgebogenen Teils 34 des äußeren Dichtungsringes verbunden. Der Ringkörper 36 besteht aus einem Ilaterial, das sich durch besonders geringe Reibung und Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Es hat sich als wünschenswert herausgestellt, daß der Ringkörper aus einem Polymerisat fluorierter Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen, hergestellt wird. Die Dicke des Ringkörpers 36 ist mindestens so groß wie der Abstand zwischen dem Flanschteil 24 des inneren Dichtungsringes und dem winklig abgebogenen Teil 34 des äußeren Dichtungsringes 26. Hierdurch berühren sich der Flanschteil 24 und der Ringkörper 36. Der innere sowie der äußere Dichtungsring sind in axialer Richtung des Kugellagers vorzugsweise derart angeordnet, daß der innere Dichtungsring gegen den Ringkörper 36 gedrückt wird. Hierzu trägt auch ein Haltering 38 bei, der in die Ringnut 20 des äußeren Laufrings einschnappt, um den äußeren Dichtungsring in seiner Stellung zu halten.

Die in Fig. 2 dargestellte abgeänderte Ausführungsform eines Kugellagers ist im wesentlichen mit der in Fig. 1

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dargestellten Ausführungsform vergleichbar, v;eshalb gleiche Bezugszahlen verwendet werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Ringkörper 36 jedoch zwischen dem Flanschteil 32 des äußeren Dichtungsringes 26 und dem sich in axialer Richtung erstreckenden Teil des inneren Dichtungsringes 22 angeordnet. Die zwischen dem Dichtungsring und dem Ringkörper v/irkende Kraft, die nunmehr radial und nicht mehr axial verläuft, wird durch die Elastizität der beiden Dichtungsringe bewirkt.

Die in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebene Abdichtung der das Schmiermittel und die Wälzkörper enthaltenden Ringkammer ist in gleich zufriedenstellender Weise auch bei anderen Wälzlagern außer dem dargestellten Kugellager anwendbar. '

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß die zuvor beschriebene Kombination eines aus einem Polytetrafluoräthylen bestehenden Ringkörpers mit zwei metallenen Dichtungsringen, zwischen denen er eingespannt ist, wobei eine Relativbewegung zwischen einem der Dichtungsringe und dem Ringkörper auftritt, bei Betriebsbedingungen unter hohen Temperaturen überragende Abdichtungseigensehaften bewirkt. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß der Ringkörper von beiden Dichtungsringen'abgestützt wird und somit nur schwer aus seiner die Abdichtung bewirkenden Berührstellung durch ein Längsspiel des Lagers oder aus anderen Gründen verrückt werden kann. Darüber hinaus wurde festgestellt, daßder dem 'Werkstoff Polytetraf luoräthylen eigene geringe Reibungskoeffizient uiid die Tatsache, daß dieser Werkstoff unter Belastung, beispielsweise der-zwischen den beiden Dichtungsringen wirkenden Axialkraft, zu "fließen" beginnt, eine außerordentlich wirksame-, reibungsarme Abdichtung ermöglichen. Da der Werkstoff Polytetrafluorethylen den ungefähr sechsfachen Ausdehnungskoeffizienten von Stahl besitzt,

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können sich die beiden metallenen Dichtungsringe im Abstand zueinander nicht mehr ausdehnen, als sich der Werkstoff Polytetrafluoräthylen ausdehnt. Hierdurch wird erreicht, daß der Ringkörper eine dichte, gleichmäßige Gleitdichtung zwischen seiner Oberfläche und den dazu relativ bewegbaren Dichtungsringen aufrechterhält.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   / 1. Wälzlager mit zwischen einem Außen- und einem Innenring *-*/ angeordneten, in Schmiermittel umlaufenden Wälzkörpern und mit Dichtungskörpern,' die mit dem Außen- bzv/. dem Innenring verbunden sind und die zur Abdichtung des Wälzlagerinneren eine Gleitdichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zv/ischen den Dichtungskörpern fe (22,24) ein Ringkörper (36) angeordnet ist, der aus einem Polymerisat eines fluorierten Kohlenwasserstoffes besteht.
2. 2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (36) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
3. 3. Wälzlager, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Innenring (12) verbundene eine Dichtungskörper als innerer Dichtungsring (22) ausgebildet ist und einen in Bezug auf die Drehachse des Wälzlagers (10) radial verlauf enden .'Flansch—

   ™ · teil (24) besitzt, daß der mit dem Außenring (14) verbundene andere Dichtungskörper als äußerer Dichtungsring (26) ausgebildet ist, der eine radial verlaufende ringförmige Stirnfläche (30) sowie einen axial ins Wälzlagerinnere gerichteten Flanschteil (32) am dem Innenring (12) zugekehrten inneren Rand der Stirnfläche aufweist, daß die Stirnfläche (30) zusammen mit dem Flanschteil (32) des äußeren Dichtungsringes (26) einen ringförmigen, winklig abgebogenen Teil (34)' bildet, weicher an den Flanschteil (24) des inneren Dichtungsringes (22) angepaßt ist, und daß in dem Zwischenraum zwisehen dem

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   winklig abgebogenen Teil (34) und dom inneren Dichtungsring (22) der Ringkörper (3G) angeordnet ist, dessen Dicke mindestens mit dem Abstand zwischen dein inneren Dichtungsring (22) und dem winklig abgebogenen Teil (34) des äußeren Dichtungsringes (26) übereinstimmt.
4. 4. Wälzlager nach einem der /msprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (36) mit der Stirnflüche (30) des winklig abgebogenen Teils (34) des äußeren Dichtungsringes (26) verbunden ist und daß der innere Dichtungsring (22) den Ringkörper (36) gleitend berührt. "
5. 5. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Dichtungsring (22) auf den Ringkörper (36) eine axial gerichtete Kraft ausübt.
6. 6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (14) zu beiden Seiten der Wälzkörper (16) eine ringförmige Schulter (18) sowie eine zwischen dieser Schulter und der Stirnfläche des Wälzlagers angeordnete Ringnut (20) für einen Haltering

   (38) aufweist und daß der äußere Dichtungsring (26) einen äußeren Flanschteil (28) besitzt, der an der-ringförmigen Schulter (18) anliegt.
7. 7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Flanschteil (24) des inneren Dichtungsringes (22) und dem winklig abgebogenen Teil (34) des äußeren Dichtungsringes (26) geringer ist als die Länge des Flanschteils (32) des äußeren Dichtungsringes und daß der innere Dichtungsring (22) mit Preßsitz auf dem Innenring (12) angeordnet ist. · ■

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