DE19809352A1 - Wälzlagerbaugruppe und zugehöriges Montageverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein reibungsfreies Lager, und insbe­ sondere auf eine Wälzlagerbaugruppe, wie sie zum Beispiel in einem von einem Umrichter (Inverter) gesteuerten Motor verwendet wird, sowie auf ein Monta­ geverfahren, bei dem eine Wälzlagerbaugruppe an einen Motor angrenzend in einer Umgebung eingesetzt werden kann, wo elektrisch bedingte Korrosion ein Hauptproblem ist.

Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Wälzlagerbau­ gruppe von einem Typ, welcher zur Verwendung in einer Umgebung geeignet ist, wo Probleme nicht nur im Zusammenhang mit elektrischer Korrosion auf­ treten, sondern wo auch ein Kriechen des äußeren Lagerlaufrings auftreten kann, wobei dieser Typ von Wälzlagerbaugruppe vorteilhafterweise als Lager auf dem freien Ende einer Welle verwendet werden kann, um eine axiale Ver­ schiebung unter dem Einfluß einer thermischen Ausdehnung der Welle zu er­ lauben.

Die meisten der gegenwärtig verwendeten Elektromotoren machen im allge­ meinen Gebrauch von einem versiegelten Kugellager mit tiefen Nuten. Die Verwendung von umrichtergesteuerten elektrischen Motoren nimmt jedoch in letzter Zeit zu, und die häufigere Verwendung der umrichtergesteuerten Elek­ tromotoren hat Probleme im Zusammenhang mit elektrischer Korrosion mit sich gebracht, welche zwischen den Wälzlagerelementen und dem inneren und äußeren Laufring auftreten. Die Motoren der obengenannten Art neigen auch zu Probleme in Verbindung mit dem Lagerabrieb, welcher an der inneren Oberfläche einer Lagerbüchse auftritt, welche das Lager umschließt, und zwar bedingt durch ein Kriechen, bei welchem der äußere Laufring des Lagers eine Verschiebung in Umfangsrichtung relativ zur Lagerbüchse erleidet, in welcher der äußere Laufring gelagert ist.

Um elektrische Korrosion zu minimieren, sind Versuche unternommen worden, eine isolierende Abdeckung zu verwenden, welche aus Harz oder Gummi be­ steht und welche in dem oder um den äußeren Laufring des Lagers herum an­ gebracht ist. Einige dieser Ansätze sind in der Praxis verwirklicht worden.

Das bisher verwendete Lager zur Minimierung der mit dem Kriechen verbun­ denen Probleme ist in Fig. 11 gezeigt, wobei die äußere Umfangswand des äu­ ßeren Laufrings 51 an zwei Stellen mit axial beabstandet angebrachten ring­ förmigen Nuten versehen ist, um hierin entsprechende O-Ringe 52 aufzuneh­ men. Das Lager gemäß der in Fig. 11 gezeigten Bauweise wird in der Lager­ büchse 54 eingesetzt, wobei Öl 53 an einem Bereich der äußeren Umfangswand des äußeren Laufrings 51 zwischen den beabstandet angebrachten O-Ringen 52 vorgesehen ist. Im zusammengebauten Zustand kann die beim Kriechen auf­ tretende Kraft, reduziert und auch ein mögliches Kriechen minimiert werden, welches durch die Wirkung einer Reibungskraft aufgrund der beiden O-Ringe 52 erzeugt wird, und zwar aufgrund von Öl 53, welches zwischen den O-Ringen 52 und auch zwischen der äußeren Umfangswand des äußeren Laufrings und der inneren Umfangswand der Lagerbüchse 54 vorgesehen ist.

Dabei gilt jedoch, daß die Isolierung der auf dem äußeren Laufring des bekann­ ten Lagers verwendeten Abdeckung von einem Typ ist, welcher mit dem äuße­ ren Laufring durch Verwendung einer Spritzgußtechnik mit Einsätzen ein­ stückig ausgebildet wird. Die Verwendung einer Spritzgußtechnik mit Einsät­ zen führt dazu, daß das Verfahren zur Montage des Lagers bis zu so einem Ma­ ße kompliziert wird, daß bisher für die Montage verwendete Fertigungsstraßen geändert werden müssen. Dies führt zu einer Erhöhung der Herstellkosten des Lagers. Weiterhin gilt bei dem in Fig. 11 gezeigten Aufbau eines kriechfesten Lagers, daß es keinen Widerstand gegen elektrische Korrosion zeigt und eben­ so das oben beschriebene und mit der Harzabdeckung versehene Lager keinen Widerstand gegen Kriechen zeigt. Obwohl dieses gegenwärtig auf dem Markt verfügbare Lager konzipiert worden ist, um die in Verbindung mit elektrischer Korrosion oder dem Kriechen auftretende Probleme zu minimieren, ist bisher noch kein Lager entwickelt worden ist, welches gleichzeitig die mit der elektri­ schen Korrosion und die mit dem Kriechen verbundenen Probleme wirksam löst.

Weiterhin gilt bei dem in Fig. 11 gezeigten kriechfesten Lager, daß ein zusätzli­ ches Problem darin besteht, daß komplizierte und zeitaufwendige Verfahrens­ schritte erforderlich sind, um das Lager auf einer Maschine zu installieren. Da­ bei passiert es häufig, daß das Montagepersonal vergißt, die O-Ringe 52 auf dem äußeren Laufring des Lagers zu montieren.

Der Erwerber der vorliegenden Erfindung hat in seiner japanischen Patentan­ meldung Nr. 6-32170 ein wie in Fig. 12 gezeigtes Lager vorgeschlagen, welches sowohl die elektrische Korrosion als auch das Kriechen in effektiver Weise mi­ nimiert.

Genauer gesagt umfaßt das in Fig. 12 gezeigte Lager eine isolierende Ab­ deckung 62, welche eine äußere Umfangswand sowie gegenüberliegende Stirn­ seiten des äußeren Laufrings 61 bedeckt und zwei im wesentlichen ringförmige Schichten 63 zur Kompensation einer Ausdehnung sind in axial beabstandeter Weise zueinander auf eine äußere Umfangswand der isolierenden Abdeckung 63 aufgesetzt. Dabei besteht eine jede ringförmige Schicht 63 zur Verhinderung der Ausdehnung aus einem Harz mit einem linearen Ausdehnungskoeffizien­ ten, welcher größer ist als der der isolierenden Abdeckung 62.

Bei diesem derart verwendeten bekannten Aufbau, welcher vorgeschlagen wor­ den ist, um Kriechen in einem Lager zu minimieren, besteht die Lagerbüchse 64 aus einem Material wie Aluminium, welches einen linearen Ausdehnungs­ koeffizienten hat, welcher viel größer ist als das des äußeren Lagerlaufrings 61, um ein Kriechen zu verhindern, welches auf einer Lockerung der Verbindung zwischen dem äußeren Laufring 61 und der Lagerbüchse 64 aufgrund vom Temperaturanstiegen beruht. Dementsprechend wird der relativ große lineare Ausdehnungskoeffizient der Schichten 63 zur Kompensation der Ausdehnung verwendet, um ein Kriechen zu verhindern, welches sonst bei erhöhten Tempe­ raturen aufträte. Aus diesem Grunde kann eine solche wie oben beschriebene Antikriechwirkung, nicht in einem Standardlager verwirklicht werden, welches von einer Art ist, bei der die spezielle Wirkung der linearen Ausdehnungskoef­ fizienten zwischen den Teilen des Lagers nicht erzielt werden kann.

Weiterhin sind die Schichten 63 zur Kompensation der Ausdehnung so ausge­ legt, daß sie eine flache, glatte äußere Umfangswand aufweisen, damit sie in engem Kontakt mit der Lagerbüchse 64 gehalten werden, um die Antikriech­ wirkung in sicherer Weise zu gewährleisten und dementsprechend jegliche axi­ ale Verschiebung des äußeren Laufrings 61 relativ zur Lagerbüchse zu vermei­ den. Aus diesem Grunde ist der in Fig. 12 gezeigte Lageraufbau nicht für ein Lager auf einer freien Seite einer Welle geeignet, welche unter dem Einfluß der thermischen Ausdehnung der Welle eine axiale Verschiebung einer durch ein Bohrloch des inneren Laufrings eingesetzten Welle erlaubt; d. h. ein Lager, welches geeignet ist, eine axiale Ausdehnung der Welle aufzufangen.

Die vorliegende Erfindung ist ersonnen worden, um im wesentlichen die oben diskutierten Probleme, welche den Wälzlagern nach dem Stand der Technik zu eigen sind, zu überwinden und dient der Aufgabe, ein verbessertes Wälzlager mit einem relativ hohen Widerstand gegenüber elektrischer Korrosion bereit­ zustellen, welches auch leicht und billig herstellbar ist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Wälzla­ gerbaugruppe der obengenannten Art bereitzustellen, die sowohl elektrischer Korrosion als auch Kriechen in ausreichender Weise widerstehen kann und welche in wirksamer Weise als Lager auf einer freien Seite einer Welle verwen­ det werden kann, um eine axiale Relativverschiebung zwischen der Lagerbüch­ se und der Welle zu ermöglichen.

Um diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen, wird eine Wälzlagerbaugruppe gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.

Bei dem elastischen Material für die isolierende Abdeckung kann es sich zum Beispiel um Gummi oder ein synthetisches Harz handeln.

Da die äußere Umfangswand der sich gegenüberliegenden Stirnseiten des äu­ ßeren Laufrings durch die isolierende Schicht bedeckt sind, gilt gemäß der vor­ liegenden Erfindung, daß jegliche elektrische Korrosion zwischen den Wälzla­ gerelementen und dem inneren oder äußeren Laufring vermieden werden kann, welche andernfalls aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der La­ gerbüchse und der Welle auftreten würde. Da die isolierende Abdeckung ein Element ist, welches vom äußeren Laufring getrennt ist, letztlich aber auf die­ sen aufgesetzt wird, kann das Lager ohne die isolierende Abdeckung in einer bereits existierenden Fertigungsstraße hergestellt werden. Somit kann das er­ findungsgemäße Lager durch ein Montieren der isolierenden Abdeckung um den äußeren Laufring der auf diese Weise ohne isolierende Abdeckung herge­ stellten Lager bereitgestellt werden. Aus diesem Grund sind bei der existieren­ den Fertigungsstraße nur minimale Veränderungen erforderlich, um das erfin­ dungsgemäße Lager einfach und preiswert herstellen zu können. Da die isolie­ rende Abdeckung aus einem elastischen Material besteht, welches beim Aufzie­ hen auf den äußeren Laufring entgegen seiner eigenen Rückstellkräfte gedehnt werden kann, kann die isolierende Abdeckung stramm auf den äußeren Lauf­ ring aufgesetzt werden und wird sich nicht zufälligerweise während des Transports oder der Lagerung des Lagers oder während des Einsetzens des La­ gers in der Lagerbüchse von diesem entfernen und kann deshalb enganliegend in der Lagerbüchse untergebracht werden.

Bevorzugterweise sind am äußeren Laufring an dessen äußerer Umfangswand und an den sich gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils ringförmige Nuten ausgebildet und die isolierende Abdeckung ist mit einer ringförmigen inneren Erhebung versehen, welche in die ringförmige Nut in der äußeren Umfangs­ wand des äußeren Laufrings eingreift und ebenso mit einer ringförmigen seitli­ chen Erhebung versehen ist, in welche die ringförmige Nut in einer jeden der sich gegenüberliegenden Stirnseiten des äußeren Laufrings eingreift. Das Ein­ greifen der ringförmigen Vorsprünge in die entsprechenden ringförmigen Nu­ ten führt dazu, daß das Positionieren der isolierenden Abdeckung relativ zum äußeren Laufring während der Montage der isolierenden Abdeckung auf den­ selben erleichtert wird und damit die Montage der isolierenden Abdeckung um den äußeren Laufring durchgeführt werden kann, ohne daß die Möglichkeit be­ stünde, daß die isolierende Abdeckung sich in fehlerhafter Weise vom äußeren Laufring löst.

In ebenfalls bevorzugter Weise weist ein jeder der Kragen der isolierenden Ab­ deckung einen inneren Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser eines inneren Kantenbereichs des äußeren Laufrings, welcher be­ nachbart zum entsprechenden Stirnseitenende liegt, solange die isolierende Abdeckung auf dem äußeren Laufring aufgesetzt ist.

Da, wo der innere Durchmesser des Kragens der isolierenden Abdeckung gleich oder größer ist als der innere Durchmesser des zum entsprechenden Stirnsei­ tenende des inneren Kantenbereichs benachbart liegenden äußeren Laufrings, können abhängig von den Bedingungen, unter welchen das Lager gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, elektrische Funken auftreten. Wenn beispielsweise die Lagerbüchse einen Aufbau aufweist mit einem Teil, welcher der gegenüberliegenden Stirnseite des äußeren Laufrings über den zugehörigen Kragen der isolierenden Abdeckung gegenüberliegt, und eine relativ hohe Spannung zwischen Lagerbüchse und dem äußeren Laufring angelegt wird, be­ steht die Möglichkeit, daß zwischen der Lagerbüchse und einem einen nach au­ ßen freiliegenden und der Lagerbüchse am nächsten liegenden Oberflächenbe­ reich bildenden inneren Kantenbereich der inneren Umfangswand des äußeren Laufrings elektrische Funken auftreten können. Dementsprechend gilt, daß die Wahl eines kleinen inneren Durchmessers eines jeden Kragens der isolieren­ den Abdeckung dazu dient, den räumlichen Abstand oder eine Kriechstrecke zwischen dem äußeren Laufring und der Lagerbüchse zu vergrößern, um die Möglichkeit der Erzeugung von elektrischen Funken zu eliminieren.

In der Wälzlagerbaugruppe gemäß dem oben geschilderten Aufbau kann der zylindrische Körper der isolierenden Abdeckung an einer Vielzahl von Stellen mit einem sich radial nach außen hiervon erstreckenden radialen äußeren Vor­ sprung gebildet werden, und Öl wird in einem zwischen den benachbart liegen­ den äußeren radialen Vorsprüngen liegenden Raum vorgesehen.

In einem solchen Fall kann die erfindungsgemäße Wälzlagerbaugruppe sowohl gegenüber elektrischer Korrosion als auch gegenüber Kriechen eine hohe Wi­ derstandskraft zeigen. Mit anderen Worten heißt das, daß das als Schmiermit­ tel verwendete und im Bereich der isolierenden Abdeckung aufgebrachte Öl, in dem von den radialen äußeren Vorsprüngen der isolierenden Abdeckung be­ grenzten Raum gehalten wird, so daß ein äußerer Umfangsoberflächenbereich der isolierenden Abdeckung und der innere Umfangsoberflächenbereich der La­ gerbüchse eine Reibungskraft zwischen der isolierenden Abdeckung und der Lagerbüchse aufweisen, wobei diese Kraft, welche die Kriechkraft erzeugen würde, in vorteilhafter Weise reduziert werden kann, um hierdurch jegliches mögliches Kriechen zu unterbinden. Da auf diese Weise die Wälzlagerbaugrup­ pe gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau zeigt, welcher es erlaubt, daß das eingeschlossene Öl eine Antikriechwirkung verstärkt, ist der Abstand gegenüber einer axialen Verschiebung des äußeren Laufrings relativ zur Lager­ büchse minimal und deshalb die erfindungsgemäße Wälzlagerbaugruppe vor­ teilhafterweise als ein Lager für eine freie Seite verwendbar.

Da die isolierende Abdeckung während der Herstellung der Wälzlagerbaugrup­ pe auf den äußeren Laufring aufgesetzt wird, gilt zusätzlich, daß es ausrei­ chend ist, daß Öl lediglich zu dem Zeitpunkt aufgebracht wird, zu welcher das Lager in einer Maschine eingesetzt wird. Deshalb kann nicht nur die Anzahl der Montageschritte reduziert werden, sondern auch das Risiko, daß das Mon­ tagepersonal versäumt, einen oder mehrere der Teile aufzusetzen.

Weiterhin gilt, daß der zylindrische Körper der isolierenden Abdeckung mit ei­ ner radialen inneren Erhebung geformt werden kann, welche sich hiervon radi­ al nach innen an einer Stelle erhebt, welche mit den radialen äußeren Vor­ sprüngen ausgerichtet ist, und daß die radial inneren Vorsprünge in ringförmi­ ge Nuten im äußeren Umfangsoberflächenbereich des äußeren Laufrings ein­ greifen können. Da die radialen inneren Vorsprünge vorgesehen sind, kann die isolierende Abdeckung genau relativ zum äußeren Laufring positioniert wer­ den, wodurch die Montagefreundlichkeit vergrößert wird. Da die radialen inne­ ren Vorsprünge so ausgebildet sind, daß sie sich mit den zugeordneten radialen äußeren Vorsprüngen in radialer Richtung ausrichten lassen, um eine vergrö­ ßerte Dicke des elastischen Materials zu ergeben, welches die isolierende Ab­ deckung bildet, können die radialen äußeren Erhebungen während der Einfüh­ rung des äußeren Laufrings beträchtlich deformiert werden, um hierdurch die Installation des Lagers innerhalb der Lagerbüchse zu erleichtern.

Jeder der äußeren radialen Vorsprünge hat bevorzugterweise einen Quer­ schnitt von einer Form, bei dem sich ein Teil desselben an einem Mittelpunkt in Breitenrichtung hiervon nach außen erhebt. Dieser Querschnitt kann im wesentlichen halbkreisförmig, im wesentlichen trapezförmig oder im we­ sentlichen dreieckig sein. Durch diese Formgebung wird ein Teil einer jeden ei­ nen Befestigungsrand bildenden radialen äußeren Erhebung verformt, wo­ durch es sich in jede der beiden seitlichen Richtungen verformen kann.

Dadurch kann nicht nur das Aufsetzen des Lagers in der Lagerbüchse verein­ facht, sondern auch der Widerstand gegenüber einer axialen Verschiebung des äußeren Laufrings minimiert werden. Dementsprechend kann die Wälzlager­ baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich in vorteilhafter Weise als Lager mit freiem Ende verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Gehäuse zum Installieren einer Wälzlagerbaugruppe in einer Lagerbüchse bereit, wobei Öl in den Zwischen­ raum zwischen den benachbarten radialen äußeren Erhebungen der isolieren­ den Abdeckung und dem äußeren Laufring gegeben und in einen inneren Um­ fangsoberflächenbereich der Lagerbüchse eingepreßt wird.

Die Vorzüge und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. In den beigefügten Zeichnungen werden einander entsprechende Teile in den ver­ schiedenen Ansichten durch identische Bezugszeichen bezeichnet.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Wälzlagerbaugruppe;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine isolierende Abdeckung, welche in der in Fig. 1 gezeigten Wälzlagerbaugruppe verwendet wird;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt der in Fig. 1 gezeigten Wälzlagerbaugrup­ pe, nachdem sie in eine Lagerbüchse eingesetzt worden ist;

Fig. 4 einen Teilquerschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Wälzlagerbaugruppe;

Fig. 5 und 6 der Fig. 4 entsprechenden Darstellungen, wobei eine dritte und vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Wälzlagerbaugruppe gezeigt sind;

Fig. 7 und 8 Teilquerschnitte eines Endbereichs eines Außenlaufrings der fünften und sechsten bevorzugten Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Wälzlagerbaugruppe im vergrößerten Maßstab;

Fig. 9 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung, wobei die siebte be­ vorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlager­ baugruppe gezeigt ist;

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht eines Elektromotors, dessen obere Hälfte im Querschnitt gezeigt ist, wobei die erfindungsge­ mäße Wälzlagerbaugruppe in diesem Motor verwendet wird;

Fig. 11 einen Teilquerschnitt eines Wälzlagers nach dem Stand der Technik; und

Fig. 12 einen Teilquerschnitt durch eine weitere Wälzlagerbaugruppe gemäß dem Stand der Technik.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wer­ den im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 10 erläutert.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der ersten Erfindung be­ steht eine Wälzlagerbaugruppe, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, aus einer mit einer Dichtung und mit tiefen Rillen versehenen Kugellagerbaugruppe, welche einen inneren Laufring 1, einen äußeren Laufring 2 und eine Vielzahl von Wälzele­ menten, wie zum Beispiel Kugeln 4, enthält, welche vom Käfig 3 gehalten wer­ den. Gegenüberliegende Kantenbereiche des äußeren Laufrings 2, welche an ei­ ne innere Umfangsoberfläche hiervon angrenzen, sind nach innen hin mit Vor­ sprüngen versehen, um jeweils Dichtungssitze 5 festzulegen, in welchen zuge­ hörige ringförmige Dichtelemente 6 eingepreßt sind. Ein jedes der Dichtele­ mente 6 ist in Form einer kontaktlosen Schildplatte ausgeführt und erstreckt sich vom zugehörigen Dichtungssitz zum inneren Laufring 1 hin radial nach in­ nen, wobei seine am weitesten innen liegende Kante benachbart zu einer zuge­ hörigen Dichtungsnut 7 angebracht ist, welche in einem Kantenbereich des in­ neren Laufrings 1 angrenzend an die äußere Umfangsoberfläche des inneren Laufrings 1 angebracht ist, so daß dadurch eine Labyrinthdichtung definiert wird. Es sei angemerkt, daß ein jedes Dichtungselement in Form einer Kon­ takttypdichtung ausgeführt sein kann, welche aus einem elastischen Material besteht, wie zum Beispiel Gummi, welcher mit einem Kern versehen ist.

Der äußere Laufring 2 hat eine darin ausgebildet isolierende Abdeckung 8, um den äußeren Umfangsoberflächenbereich 2a des äußeren Laufrings 2 sowie ge­ genüberliegende Endflächen 2b hiervon miteinander in Kontakt zu halten. Die isolierende Abdeckung 8 ist ein von dem äußeren Laufring 2 getrennt ausge­ führtes Element und ist elastisch stramm um den äußeren Laufring 2 gelegt. Diese isolierende Abdeckung 8 ist aus einem elektrisch isolierenden elastischen Material, wie zum Beispiel synthetischem Gummi oder Harz, gebildet und in Form eines Hohlzylinders mit einem zylindrischen Körper 8a ausgeführt, bei dem die gegenüberliegenden Enden mit einem radial nach innen sich er­ streckenden inneren Kragen 8b ausgeführt sind.

Der zylindrische Körper 8a, welcher mit dem äußeren Umfangsoberflächenbe­ reich 2a des äußeren Laufrings 2 ausgerichtet ist, ist an einer Vielzahl von Stellen (zum Beispiel zwei), welche an die gegenüberliegenden Enden hiervon angrenzend ausgebildet sind, einstückig integriert mit ringförmigen Vorsprün­ gen 9 versehen, welche sich in Umfangsrichtung hiervon erstrecken und radial nach außen hiervon aufstehen. Entsprechende Bereiche der äußeren Umfangs­ oberfläche 2a des äußeren Laufrings 2, welche mit den radialen äußeren Vor­ sprüngen 9 ausgerichtet sind, sind mit ringförmigen Nuten 11 versehen.

Die isolierende Abdeckung 8 weist ringförmige Vorsprünge 10 auf, welche ein­ stückig integriert hiermit ausgeführt sind, so daß sie sich radial nach innen hiervon in Ausrichtung mit, aber in entgegengesetzter Richtung zu, den ent­ sprechenden radialen äußeren Vorsprüngen 9 erstrecken. Die radialen inneren Vorsprünge 10 sind mit der isolierenden Abdeckung 8 einstückig integriert und in den entsprechenden ringförmigen Nuten 11 im äußeren Laufring 2 aufge­ nommen. Selbstverständlich sind die radialen äußeren und inneren Vorsprün­ ge 9 und 10 mit der isolierenden Abdeckung 8 einstückig integriert ausgeführt.

Zusätzlich zu den ringförmigen Nuten 11 weist der äußere Laufring 2 ringför­ mige Nuten 12 auf, welche in gegenüberliegenden Stirnseiten 2b hiervon aus­ geführt sind. Auf der anderen Seite sind zugeordnete innere Kragen 8b der iso­ lierenden Abdeckung 8, welche die gegenüberliegenden Stirnseiten 2b des äu­ ßeren Laufrings 2 bedecken, einstückig integriert ausgeführt mit ringförmigen seitlichen Vorsprüngen 13, die hiervon in einer Weise aufstehen, daß sie sich gegenüberliegen und in entsprechenden ringförmigen seitlichen Nuten 12 auf­ genommen werden. Eine jede der ringförmigen Nuten 11 und 12 kann einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen oder einen im wesentlichen schwal­ benschwanzförmigen Querschnitt, wobei der Boden eine Breite aufweist, die etwas größer ist als die Öffnung.

Der zylindrische Körper 8a der isolierenden Abdeckung 8 hat in seinem Nor­ malzustand einen inneren Durchmesser, welcher kleiner ist als der äußere Durchmesser des äußeren Laufrings 2, und ist stramm auf der äußeren Um­ fangsoberfläche 2a des äußeren Laufrings 2 entgegen der ihm innewohnenden elastischen Rückstellkräfte aufgesetzt, wobei die Kragen 8b mit den entspre­ chenden Stirnseiten des äußeren Laufrings 2 elastisch in Kontakt gehalten werden.

Das Ausmaß, um welches die isolierende Abdeckung 8 in radialer Richtung ela­ stisch nach außen gedehnt wird, wenn sie auf den äußeren Laufring 2 aufge­ setzt wird, bewegt sich bevorzugterweise im Bereich von 5 bis 15% relativ zum Durchmesser der isolierenden Abdeckung 8 im Normalzustand. Mit anderen Worten heißt das, daß der innere Durchmesser der isolierenden Abdeckung 8 in einer radial nach außen gespannten Stellung, d. h. wenn er beim Aufsetzen auf den äußeren Laufring 2 elastisch radial nach außen gedehnt wird, einen Wert annimmt, welcher bevorzugterweise im Bereich von 105 bis 125% des Normalzustands liegt.

Falls die elastische Ausdehnung kleiner als 5% ist, kann eine ausreichend star­ ke Rückstellkraft, mit der die isolierende Abdeckung 8 stramm auf dem äuße­ ren Laufring 2 aufsitzt, nicht eingehalten werden.

Falls die elastische Ausdehnung den oberen Grenzwert von 25% übersteigt, gilt andererseits, daß Schwierigkeiten beim Aufsetzen der isolierenden Abdeckung 8 auf und um den äußeren Laufring 2 herum auftreten und/oder die isolierende Abdeckung 8 über die maximale Streckung hinaus ausgedehnt werden könnte.

Es sei angemerkt, daß bei einer jeden der jeweils in Fig. 4 bis 6 gezeigten zwei­ ten bis vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die ringförmigen seitlichen Nuten 12, welche so beschrieben worden sind, daß sie auf entsprechenden gegenüberliegenden Stirnseiten 2b des äußeren Laufrings 2 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht sind, und die entsprechenden ringförmigen seitlichen Vorsprünge 13 der isolieren­ den Abdeckung 8 nicht immer notwendig sind, und deshalb weggelassen wer­ den könnten.

In jedem Fall ist ein jeder der radialen äußeren Vorsprünge 9 der isolierenden Abdeckung 8 bevorzugterweise von einem Querschnitt, bei dem ein Teil hier­ von an einem Punkt in der Mitte hiervon hochsteht, zum Beispiel von einer im wesentlichen halbkreisförmigen Gestalt, wie in Fig. 1 gezeigt, einer im wesent­ lichen dreieckigen Gestalt, wie in Fig. 5 gezeigt, oder einer im wesentlichen trapezförmigen Gestalt, wie in Fig. 6 gezeigt.

Wie in Fig. 7 bei einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, kann auch ein jeder Kragen 8a der isolierenden Abdeckung 8 einen in­ neren Durchmesser A aufweisen, welcher bevorzugterweise kleiner ist als der innere Durchmesser B des äußeren Laufrings 2 gemessen zwischen gegenüber­ liegenden Punkten der angrenzenden inneren Umfangskante des äußeren Lauf­ rings 2 (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist damit der innere Durch­ messer einer zylindrischen Stirnseite gemeint, welche in dem inneren Um­ fangswandbereich des äußeren Laufrings 2 bei der Stirnfläche 2b des äußeren Laufrings 2 und dem zugehörigen Dichtungssitz 5 vorliegt), wenn und solange wie diese isolierende Abdichtung 8 stramm auf dem äußeren Laufring 2 auf­ sitzt.

Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, die Wälzlagerbaugruppe in einer Lagerbüchse 15 eingesetzt wird, wird ein Schmiermittel 14, wie zum Beispiel Öl oder Fett, auf einen zwischen den radialen äußeren Vorsprüngen 9 liegenden Bereich der äu­ ßeren Umfangswandfläche der isolierenden Abdeckung 8 aufgesetzt und die Wälzlagerbaugruppe wird sodann mit den radialen äußeren Vorsprüngen 9 längs der inneren Umfangsoberflächenwand der Lagerbüchse 15 in die Lager­ büchse 15 eingepreßt. Die hierbei erwähnte Lagerbüchse 15 besteht aus einem eisenhaltigen Material.

Da das Lager selbst im wesentlichen durch die isolierende Abdeckung 8 be­ deckt ist, kann bei der Lagerbaugruppe mit dem oben beschriebenen Aufbau jeglicher mögliche elektrische Korrosionskontakt zwischen den Wälzelementen 4 und entweder dem inneren oder äußeren Laufring 1 und 2 vermieden wer­ den, welcher sich andernfalls aufgrund einer Spannungsdifferenz zwischen der Lagerbüchse 15 und der in einem Bohrloch im inneren Laufring 1 aufgenom­ men Welle (nicht gezeigt) ergäbe.

Da das Schmiermittel 14, welches auf diesen Bereich der isolierenden Ab­ deckung 8 gegeben wird, in einem Raum zwischen den radialen äußeren Vor­ sprüngen 9 der isolierenden Abdeckung 8 gehalten wird, gilt weiterhin, daß im äußeren Umfangsbereich der isolierenden Abdeckung 8 und der innere Um­ fangsbereich der Lagerbüchse 15 eine Reibungskraft reduziert werden kann, welche andernfalls zu einer Kriechkraft führen würde, und daß auch die Rei­ bung zwischen den radialen äußeren Vorsprüngen 9 und der inneren Umfangs­ oberfläche der Lagerbüchse dazu dient, ein Kriechen zu verhindern. Da das eingeschlossene Schmiermittel 14 die Antikriechwirkung erhöht, gilt somit, daß der Widerstand gegenüber einer axialen Verschiebung des äußeren Lauf­ rings 2 relativ zur Lagerbüchse 15 minimal ist. Deshalb kann die Wälzlager­ baugruppe der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise auch als Lager mit einem freien Ende verwendet werden (z. B. kann, wie in Fig. 10 gezeigt, ein La­ ger B an dem freien Ende eines Antriebsmotors angebracht werden).

Die isolierende Abdeckung 8 ist als ein Element ausgebildet, welches vom äu­ ßeren Laufring 2 abgesetzt ist, und welches anschließend, wie vorhergehend beschrieben, auf dem äußeren Laufring 2 aufgesetzt werden kann. Deshalb kann eine bestehende Fertigungsstraße zum Herstellen eines Standardlagers verwendet werden, um die Wälzlagerbaugruppe herzustellen, welche keine iso­ lierende Abdeckung 8 aufweist. Die isolierende Abdeckung 8 kann dann von außen auf die auf diese Weise hergestellte Wälzlagerbaugruppe aufgesetzt wer­ den, um hierbei den äußeren Laufring 2 in der oben beschriebenen Weise zu bedecken. Dementsprechend kann, ohne die bestehende Fertigungsstraße groß ändern zu müssen, die elektrisch isolierende Wälzlagerbaugruppe leicht und preiswert hergestellt werden.

Da die isolierende Abdeckung 8 aus einem elastischen Material besteht, gilt zu­ sätzlich, daß die isolierende Abdeckung 8 entgegen ihrer eigenen Rückstellkräf­ te gedehnt und die isolierende Abdeckung 8 stramm auf den äußeren Laufring 2 aufgesetzt werden kann. Deshalb kann sich die isolierende Abdeckung 8 nicht in fehlerhafter Weise während des Transports oder während der Lage­ rung des Lagers oder während des Aufsetzens des Lagers in einer Lagerbüchse von demselben lösen und das Lager deshalb bequem in die Lagerbüchse 15 ein­ gesetzt werden.

Obwohl die isolierende Abdeckung 8 als ein Element ausgebildet ist, welches von dem äußeren Laufring 2 der oben beschriebenen Wälzlagerbaugruppe ge­ trennt ist, wird die isolierende Abdeckung 8 auf dem äußeren Laufring 2 zu ei­ nem Zeitpunkt aufgesetzt, zu dem die Wälzlagerbaugruppe von der Herstellfa­ brik ausgeliefert wird. Wenn das Lager in der Maschine installiert werden soll, gilt entsprechend, daß alles was noch erforderlich ist, darin besteht, das Schmiermittel aufzubringen. Deshalb kann nicht nur die Anzahl der Schritte, um die Montage durchzuführen, reduziert werden, sondern es besteht auch kei­ ne Gefahr, daß das Montagepersonal versäumen könnte, ein Bauteil, wie zum Beispiel einen O-Ring zu vergessen (wie dies der Fall mit den Antikriechlagern nach dem Stand der Technik ist) und/oder den O-Ring zu zerschneiden (wie dies bei der Handhabung der Antikriechlagerbaugruppe nach dem Stand der Technik passieren könnte). Wie oben erläutert, führt die oben erläuterte Erfin­ dung einerseits dazu, daß eine Wälzlagerbaugruppe mit einer Antikriecheigen­ schaft sowie einer elektrischen Isolierung bereitgestellt wird, welches sowohl preiswert ist als auch leicht gehandhabt werden kann.

Weiterhin gilt, wie dies der Fall bei der fünften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung ist, daß - wie in der Figur gezeigt - der innere Durchmesser A eines jeden Kragens 8b der isolierenden Abdeckung 8 so gewählt ist, daß er kleiner als der innere Durchmesser B des äußern Laufrings 2 ist, wie er zwi­ schen gegenüberliegenden Punkten der aneinandergrenzenden inneren Um­ fangskante des äußeren Laufrings 2 gemessen wird, wenn und solange wie die isolierende Abdeckung 8 stramm auf den äußeren Laufring 2 aufgesetzt wird, so daß es möglich ist, die Erzeugung elektrischer Funken zwischen der inneren Umfangswand des äußeren Laufrings 2 und der Lagerbüchse in vorteilhafter Weise zu vermeiden.

Es sei angemerkt, daß dies der Fall ist mit der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei - wie in Fig. 8 gezeigt - der innere Durchmesser eines jeden Kragens 8b der isolierenden Abdeckung 8 gleich sein kann zu dem inneren Durchmesser des äußeren Laufrings 2, wie er zwischen sich gegenü­ berliegenden Punkten der aneinander angrenzenden inneren Umfangskanten gemessen wird. In einem solchen Fall weist jedoch zum Beispiel die Lagerbüch­ se 15 einen Bereich auf, welcher der angrenzenden Stirnseite 2b des äußeren Laufrings 2 durch die zugeordneten Kragen 8a der isolierenden Abdeckung 8 gegenüberliegt, und wobei eine zwischen der Lagerbüchse 15 und dem äußeren Laufring 2 angelegte Spannung relativ hoch ist, so daß die Möglichkeit besteht, daß zwischen der Lagerbüchse 15 und einem inneren Kantenbereich C der in­ neren Oberfläche des äußeren Laufrings 2 elektrische Funken auftreten kön­ nen. Dabei weist der äußere Laufring 2 eine nach außen freiliegenden Oberflä­ che auf, welcher der Lagerbüchse 15 am nächsten liegt.

Dementsprechend führt die Wahl des inneren Durchmessers A eines jeden Kra­ gens 8a der isolierenden Abdeckung 8 in einer solchen Weise, daß er kleiner ist als der innere Durchmesser B des äußeren Laufrings 2, wie er zwischen gegen­ überliegenden Punkten der aneinander grenzenden inneren Umfangskanten des äußeren Laufrings 2a gemessen wird dazu, daß ein räumlicher Abstand oder ein Kriechabstand zwischen dem äußeren Laufring 2 und der Lagerbüchse vergrößert wird, um hierdurch die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von elek­ trischen Funken zu verringern.

Auch führen die radialen inneren Vorsprünge 10 der isolierenden Abdeckung 8, welche in entsprechenden ringförmigen Nuten 11 eingreifend angebracht und im äußeren Laufring 2 geformt sind, dazu, daß die Positionierung der isolieren­ den Abdeckung 8 relativ zum äußeren Laufring 2 erleichtert wird, wenn die iso­ lierende Abdeckung 8 auf den äußeren Laufring 2 aufzusetzen ist. Deshalb kann nicht nur das Aufsetzen der isolierenden Abdeckung 8 auf der äußeren Laufringfläche 2 erleichtert werden, sondern auch die Möglichkeit geschaffen werden, daß die äußere Abdeckung 8, wenn sie selbst einmal auf dem äußeren Laufring aufgesetzt wird, sich nur mehr schwerlich vom äußeren Laufring 2 entfernen lassen wird.

Da eine jede radiale äußere Erhebung 9 einstückig integriert mit der isolieren­ den Abdeckung 8 ausgeführt und mit der entsprechenden radialen inneren Er­ hebung 10 in radialer Richtung ausgerichtet ist, um eine erhöhte Dicke des die isolierende Abdeckung 8 bildenden elastischen Materials bereitzustellen, wel­ ches, gilt weiterhin, daß die entsprechende radiale äußere Erhebung 9 sich während der Einführung auf den äußeren Laufring 2 beträchtlich verformen kann und somit die Installation des Lagers 1 in der Lagerbüchse 15 erleichtert.

Fig. 10 zeigt einen Elektromotor 20, welcher die oben beschriebene Wälzlager­ baugruppe verwendet. In diesem Motor 20 ist eine Motorwelle 21 in einem vor­ deren und einem hinteren Lager B1 und B2 drehbar gelagert. Dabei wird das vordere Lager B1 als Lager für die ruhende Seite verwendet, welche mit einem als Lagerbüchse dient Motorgehäuse 22 verbunden ist, und das rückwärtige Lager 2 wird als Lager für die freie Seite verwendet, welche eine axiale Ver­ schiebung der Motorwelle 21 relativ zum Motorgehäuse 22 erlaubt, wenn eine thermische Ausdehnung stattfindet. Die Wälzlagerbaugruppe mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau wird als Lager B2 mit freiem Ende verwendet. Die in Fig. 10 gezeigte Motorwelle 21 hat eine fest darauf angebrachte ist und innerhalb des Motorgehäuses 22 positionierte Armatur 23, ein Leistungsübertragungsele­ ment 22, wie zum Beispiel eine Keilriemenscheibe, welche an einem vorderen Ende hiervon fest angebracht ist, sowie ein Gebläse 25, welches am rückwärti­ gen Ende hiervon angebracht ist, um den Motor 20 kühlen. Das Motorgehäuse 22 weist einen daran angebrachten Feldmagneten 26 auf und umfaßt die Ar­ matur 23.

Wenn eine jede der radialen äußeren Vorsprünge 9 der isolierenden Abdeckung so geformt ist, daß sie einen Querschnitt aufweist, bei dem ein mittig in Längs­ richtung angebrachter Teil hiervon sich - wie in den Fig. 1 bis 7 gezeigt - radial nach außen erstreckt, gilt weiterhin, daß dann ein Bereich einer jeden radialen äußeren Erhebung 9 einen Befestigungsrand bildet, welcher deformiert wird, wobei er in einer jeden der beiden seitlichen Richtungen verschoben wird und es deshalb möglich ist, daß einerseits das Aufsetzen des Lagers in der Lager­ büchse 15 erleichtert wird und auch der Widerstand gegenüber einer axialen Verschiebung des äußeren Laufrings 2 minimiert wird. Dementsprechend kann die Wälzlagerbaugruppe der vorliegenden Erfindung weiterhin in vorteilhafter Weise als Lager B2 auf einem freien Ende verwendet werden, wie in Fig. 10 ge­ zeigt.

Obwohl bei einer jeden der vorliegend erläuterten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung das Schmiermittel 14, wie in Fig. 3 gezeigt, zum Zeitpunkt des Aufsetzens des Lagers in der Lagerbüchse 15 aufgebracht und festgehalten wird, wenn keine Funktion erforderlich ist, um ein Kriechen hier­ bei zu vermeiden, muß das Schmiermittel 14 nicht verwendet werden und die isolierende Abdeckung 8 kann in die Lagerbüchse 15 eingepreßt werden, um mit der inneren Umfangsoberfläche der Lagerbüchse 15 in engen Kontakt zu treten. Selbst in diesem Fall kann, wie oben beschrieben, eine ähnliche elektri­ sche Isolationswirkung erzielt werden.

Wenn das Lager in die Lagerbüchse 15 ohne Verwendung von Schmiermittel 14 eingebracht wird, kann die isolierende Abdeckung 8 eine glatte äußere Um­ fangsoberfläche haben, wie dies der Fall ist bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in Fig. 9 gezeigt ist, wobei keine radialen Vorsprünge 9 verwendet werden. Wenn das Lager 1 in die Lagerbüchse 15 ein­ zusetzen ist, gilt in einem solchen Fall, daß ein durch die Anwesenheit von ra­ dialen äußeren Vorsprüngen 9 bewirkter Widerstand des Lagers 1 gegenüber einer Einführung in die Lagerbüchse 15, nicht auftritt und deshalb das Lager leicht und einfach in die Lagerbüchse 15 eingeführt werden kann.

Obwohl in einer jeden der vorliegend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die isolierende Abdeckung 8 so beschrieben worden ist, daß sie ein Element ist, welches getrennt ist vom äußeren Laufring 2 ausgeführt ist, gilt weiterhin gilt, daß die isolierende Abdeckung 8 durch die Verwendung von be­ kannten Spritzgußtechniken mit Einsätzen auch mit dem äußeren Laufring 2 einstückig integriert ausgeführt sein kann. In einem solchen Fall kann die Fa­ brikationslinie, die hierfür benötigt wird, kompliziert sein im Vergleich zu der, welche verwendet wird, um das Lager gemäß einer der vorstehend erläuterten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung herzustellen, jedoch kann da­ bei die isolierende Abdeckung 8 in sicherer Weise auf den äußeren Laufring 2 aufgesetzt werden.

Claims (10)

1. Wälzlagerbaugruppe, welche umfaßt:

einen inneren Laufring (1);
einen äußeren Laufring (2), welcher den inneren Laufring (1) um­ schließt;
eine Vielzahl von Wälzelementen, welche zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring (1, 2) angebracht sind; und
eine isolierende Abdeckung (8), welche aus einem elastischen Materi­ al mit elektrischen Isolationseigenschaften besteht, wobei die isolierende Abdeckung (8) einen im wesentlichen zylindrischen Körper (8a) und Kragen (8b) aufweist, welche sich von gegenüberliegenden Enden des elektrischen Kör­ pers (8a) radial nach innen erstrecken, wobei die isolierende Abdeckung (8) auf den äußeren Laufring (2) aufgesetzt ist;
wobei der zylindrische Körper (8a) in einem Normalzustand einen in­ neren Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der äußere Durchmesser des äußeren Laufrings (2), und die isolierende Abdeckung (8) auf dem äußeren Laufring (2) entgegen ihrer inhärenten Rückstellkräfte gespannt und mit ih­ rem zylindrischen Körper (8a) in engem Kontakt mit einer äußeren Umfangs­ wand des äußeren Laufrings (2) steht, und die Kragen (8b) in engen Kontakt mit entsprechenden gegenüberliegenden Stirnseiten (2b) des äußeren Lauf­ rings (2) gehalten sind.

2. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 1, wobei in der äußeren Um­ fangswand (2a) des äußeren Laufrings (2) ringförmige Nuten (11) ausgebildet sind, und wobei die isolierende Abdeckung (8) mit ringförmigen, nach innen weisenden Vorsprüngen (10) ausgebildet ist, welche in zugeordnete ringförmige Nuten (11) in der äußeren Umfangswand (2a) des äußeren Laufrings (2) ein­ greifen.

3. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der äußere Laufring (2) gegenüberliegende Stirnseiten hat, welche mit jeweiligen ringförmigen Nuten (12) ausgebildet sind und wobei die isolierende Abdeckung (8) mit ringförmigen seitlichen Vorsprüngen (13) ausgebildet ist, welche in jeweils korrespondieren­ de ringförmige Nuten (12) der Stirnseiten (2b) des äußeren Laufrings (2) ein­ greifen.

4. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 1, wobei ein jeder der Kragen (8b) der auf den äußeren Laufring (2) aufgesetzten isolierenden Abdeckung (8) einen inneren Durchmesser (A) aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser (B) des an die zugeordneten Stirnseiten (2b) angrenzenden inne­ ren Kantenbereichs des äußeren Laufrings (2).

5. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der zylindrische Körper (8a) der isolierenden Abdeckung (8) an einer Vielzahl von Stellen mit radialen äußeren Vorsprüngen (9) versehen ist, welche sich radial hiervon nach außen erstrecken, und ein Schmiermittel im Zwischenraum zwischen den benachbart liegenden radialen äußeren Vorsprüngen (9) vorgesehen ist.

6. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 5, wobei der zylindrische Körper (8a) der isolierenden Abdeckung (8) mit radialen inneren Vorsprüngen (10) ver­ sehen ist, welche sich hiervon an Stellen radial nach innen erstrecken, welche jeweils mit den radialen äußeren Vorsprünge (9) ausgerichtet sind, wobei die radialen inneren Vorsprünge (10) in die ringförmigen Nuten (11) in der äuße­ ren Umfangswand (2a) des äußeren Laufrings (2) eingreifen.

7. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 5, wobei die radialen äußeren Vorsprünge (9) jeweils einen Querschnittsverlauf aufweisen, bei dem ein Teil hiervon an einem in Breitenrichtung in der Mitte hiervon liegenden Punkt nach außen aufsteht.

8. Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Querschnittsver­ lauf eine im wesentlichen halbkreisförmige Gestalt, eine im wesentlichen tra­ pezförmige Gestalt oder eine im wesentlichen dreieckige Gestalt aufweist.

9. Verfahren zum Montieren einer Wälzlagerbaugruppe nach Anspruch 5 in einer Lagerbüchse, wobei ein Schmiermittel in den Zwischenraum zwi­ schen den benachbart liegenden radialen äußeren Vorsprüngen (9) der isolie­ renden Abdeckung (8) eingebracht und der äußere Laufring in eine innere Um­ fangswand der Lagerbüchse eingepreßt wird.