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Lagergehäuse
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mit Einrichtungen zur Abdeckung der Lagerkammer Die Erfindung betrifft
ein in üblicher Weise aus zwei Gehäuseschalen zusammensetzbares Lagergehäuse für
Kugel-, Rollenod.dgl. Lager, bei welchem die aufeinander aufliegenden Ränder der
Gehäuseschalen in einer Ebene verlaufen, welche die Lagerlängsachse (gleich der
Achse der zu lagernden Welle) enthält.
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So lange ein Lagergehäuse noch nicht im Gebrauch ist - etwa während
der Aufbewahrung in einem Magazin, eines Auslieferungslagers u.s.w. sowie während
des Transports - ist es dem Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und Schmutz ausgesetzt,
die ungehindert in die Lagerkammer gelangen und nachher die Anbringung und Ausrichtung
des Lagers beeinträchtigen können.
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Bei Lagergehäusen aus Kunststoff besteht außerdem die Gefahr, daß
Feuchtigkeit in Verbindung mit Temperaturänderungen zu Verformungen führt. Man kann
selbstverständlich die Lagergehäuse einzeln in luftdichten Plastikhüllen verpacken;
ein solcher Schutz ist jedoch umständlich und aufwendig, und in den Plastikhüllen
bilden sich leicht Kondenswasser.
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Bei im Spritzgußverfahren hergestellten Lagergehäusen aus Kunststoff
ist es bekannt geworden, an deren Flanken Abdeckscheiben auszubilden, welche über
besondere Abbruchzonen von Hand abgebrochen werden können, um dabei wahlweise den
einen oder beide der in die Lagerkammer hinein führenden Wellenkanäle freizulegen
(US-PS 3 936 099, ähnlich: DT-OS 23 18 951).
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Weiterhin ist es bekannt geworden, auf entsprechende, an den Flanken
des Lagergehäuses ausgebildete Ringwülste Ringdeckel aufzustecken, die mit einem
elastischen Rand an dem Ringwulst einschnappen (DT-PS 22 51 648). Diese Erfindung
dient dem Zweck einer Abdichtung der gelagerten Welle, indem der Ringdeckel eine
Wellendurchgangsöffnung aufweist, deren Rand als Dichtlippe ausgebildet ist und
einerseits das Eindringen von Fremdstoffen von außen verhindert, während die Dichtlippe
andererseits das Auslaufen von Schmierstoff aus dem Lager erschwert. Es liegt ohne
weiteres im Belieben eines Fachmannes, an diesem bekannten Ringdeckel eine geschlossene
Deckelfläche auszubilden und ihn als Abdeckung einer noch leeren Lagerkammer zu
verwenden.
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Beide bekannten Abdeckeinrichtungen weisen erhebliche Nachteile auf.
Die abbrechbaren Abdeckscheiben sind als Halbscheiben ausgebildet,die an den Auflagestellen
der Gehäusehalbschalen zwar mit Schwalbenschwanzprofilen ineinander eingreifen,
die jedoch wegen der geringen Stärke dieser Profile naturgemäß nie dicht abschließen,
sich überdies leicht verformen und sowohl Staub als insbesondere Feuchtigkeit durchlassen.
Ferner ist es trotz der im Fertigungsvorgang vorbereiteten Abbruchzonen umständlich
und schwierig, die Abdeckhalbscheiben sauber auszubrechen. Ist eine Abdeckhalbscheibe
erst einmal ausgebrochen, hat man damit eine endgültige Tatsache geschaffen : eine
nachträgliche Abdeckung ist nicht möglich.
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Theoretisch ermöglicht die Erfindung nach der Lehre der US-PS 3 936
099 ein Ausbrechen der Abdeckhalbscheiben wahlweise für zwei verschiedene Wellenquerschnitte.
Wegen der oben beschriebenen Schwierigkeit, die Abdeckhalbscheiben genau und sauber
auszubrechen, ist dieser Vorteil in der Praxis illusorisch.
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Insoweit ist der Ringdeckel nach der DT-PS 22 51 648 hier besser geeignet,
indem man für das gleiche Lagergehäuse mit
dem gleichen Ringwulst
beliebig viele verschiedene Ringdeckel aufstecken kann : einmal einen mit verschlossener
Deckelfläche, für die Abdeckung der leeren Lagerkammer oder für eine einseitige
Abdeckung, dann einen mit einem Wellenkanal für einen größeren und einen für einen
Wellenkanal für einen kleineren Wellenquerschnitt.
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Der Nachteil der Ringdeckel nach der DT-PS 22 51 648 liegt darin,
daß die Befestigung der Deckel unsicher und nicht zuverlässig dicht ist : bei Erschütterungen
löst sich der Ringdeckel leicht von dem Ringwulst, weil die Passungen unter dem
Einfluß von Temperatur u.s.w. ändern. Dieser übelstand ist bei Lagergehäusen aus
Kunststoff besonders gravierend, weil solche Lagergehäuse üblicherweise aus glasfaserverstärktem
und entsprechend unelastischem Kunststoff gefertigt sind, während ein Ringdeckel
aus elastischem Kunststoff bestehen muß, so daß Feuchtigkeit, öl und Temperatur
verschieden auf Ringwulst und Deckel einwirken.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Lagergehäuse mit Einrichtungen
zur Abdeckung der Lagerkammer zu schaffen, das die oben beschriebenen Nachteile
nicht aufweist, einen hermetischen Einschluß der Lagerkammer während der Aufbewahrung
und des Transports des Lagergehäuses gewährleistet und auch nach Montage und Inbetriebsetzung
des Lagers und der zu lagernden Welle das Lager und die Lagerkammer zuverlässig
abdichtet. Diese Eigenschaften sollen mit einfachen, preisgünstigen und mühelos
einsetzbaren technischen Mitteln erreichbar sein. Ferner soll es jederzeit möglich
sein, die Lagerkammer eines Lagergehäuses wieder zu verschließen oder das Lagergehäuse
wahlweise mit Abdichteinrichtungen für einen anderen Wellenquerschnitt zu versehen.
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Diese Erfindungsziele werden dadurch verwirklicht, daß in den Gehäusewänden
der Gehäusehalbschalen des Lagergehäuses
dort, wo die Gehäusewände
die in die Lagerkammer hinein führenden Wellenkanäle umgreifen, je eine Ringnut
ausgebildet ist, in welche je ein in radialer Richtung einfedernder, dem Umfang
der Ringnut angepaßter Abdeckeinsatz angeordnet ist.
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Dieser Abdeckeinsatz kann aus elastischem Material gefertigt sein
und in Randnähe eine federnde ringförmige Auswölbung aufweisen; er kann aber auch
zugleich eine federnde Auswölbung an seinem Mittelteil besitzen.
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Die Ringnut weist vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt auf,
wobei die Grundlinie des Trapez gegen die Kammerlängsachse gekehrt ist. An dem Abdeckeinsatz
kann eine Umfangsnut ausgebildet sein, welche einen dem Boden der Ringnut entsprechenden
elastischen Dichtring aufnimmt.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist an einem aus elastischem
Material gefertigten Abdeckeinsatz eine tiefe, von dünnen elastischen Flanschen
eingefaßte Umfangsnut ausgebildet, deren Gesamtdurchmesser dem Gesamtquerschnitt
des Abdeckeinsatzes einschließlich Flansche entspricht, wobei die Außenwände der
Flansche in unbelastetem Zustande einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, dessen
Trapezschenkel miteinander einen spitzeren Winkel bilden als die Schenkel des trapezförmigen
Querschnitts der Ringnut.
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An dem Abdeckeinsatz kann ein Wellenkanal sowie eine die Welle umgreifende
ringförmige Dichtkammer ausgebildet sein, in welcher eine Wellendichtung angeordnet
ist.
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In der Folge wird anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigen Figur 1 den Unterteil eines Stehlagergehäuses
mit eingeführten Abdeckeinsatz, in einer Seitenansicht (der Oberteil des Lagergehäuses
gestrichelt angedeutet),
Figur 2 den Schnitt X-X der Fig.1, jedoch
mit im Vollstrich gezeichnetem Oberteil des Lagergehäuses, Figur 3 einen erfindungsgemäßen
Abdeckeinsatz in perspektivischer Sicht, von der Innenseite der Lagerkammer gesehen
(auf Figuren 4 und 5 : von unten her), Figur 4 den Abdeckeinsatz Fig.4 in einer
Seitenansicht, Figur 5 den Schnitt Y-Y der Fig.3, Figur 6 einen Abdeckeinsatz mit
ausgewölbtem Mittelteil, in einem Längsschnitt und mit der mittleren Wölbung von
der Lagerkammer abgekehrt (d.h. umgekehrt angeordnet), Figur 7 den Unterteil des
Stehlagergehäuses Fig.1 mit eingesteckten Abdeckeinsätzen, in einer Draufsicht,
Figur 8 eine mit einer Wellendichtung ausgerüstete Abdeckeinsatz, der einen Einsteckrand
und einen radial-federnden Dichtring gemäß der Darstellung Fig.10 aufweist, in einem
Längsschnitt, Figur 9 einen mit einer anders gestalteten und für die Aufnahme eines
Dichtringes bestimmten Umfangnut ausgerüsteten Abdeckeinsatz, in einer Seitenansicht,
Figur 10 die Teilansicht einer Seitenwand eines Lagergehäuses mit eingestecktem
Abdeckeinsatz gemäß
(noch Fig.10) Fig.9 sowie mit einem zwischen
diesem und der im Lagergehäuse ausgearbeiteten Ringnut befindlichen Dichtring, Figur
11 einen mit einem tiefen Rundumnut versehenen Abdeckeinsatz, in einer Seitenansicht
und Figur 12 eine Teilansicht des Lagergehäuses Fig.2, jedoch mit einem eingesteckten,
im Längsschnitt gezeigten Abdeckeinsatz gemäß der Darstellung Fig.11, in einem Längsschnitt.
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Das Ausführungsbeispiel ist auf ein vorzugsweise aus glasfaserverstärktem
Kunststoff erstelltes Stehlagergehäuse bezogen, an dessem Unterteil 1 sowie am Oberteil
2 in die Gehäusewände 101,201 beiderseits der Lagerkammer 3 Ringnuten 4,5 eingearbeitet
sind. Der Querschnitt dieser Ringnuten bildet ein gleichschenkliches Trapez, wobei
die Grundlinie des Trapez in Richtung Lagerkammerachse L zeigt.
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x In jede der Ringnuten 4,5 ist ein radial einfederbarer Abdeckeinsatz
6 eingesteckt, vgl. insbesondere Figuren 2 und 7. Eine einfache Ausführungsform
dieses Abdeckeinsatzes ist auf Figuren 3,4 und 5 dargestellt. Der Abdeckeinsatz
6 ist im Spritzgußverfahren aus elastischem Kunststoff hergestellt, z.B. aus Polyvenylchlorid;
die besonders auf dem Längsschnitt Fig.5 ersichtliche ringförmige Auswölbung 61
dient dazu, dem Abdeckeinsatz die erwünschte Einfederung in radialer Richtung zu
verleihen.
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Nachdem der Abdeckeinsatz 6 in die ihm zugeordnete Ringnut 4 des Lagergehäuse-Unterteils
1 eingesteckt und der Oberteil 2
aufgestülpt ist, dessen Ringnut
5 die obere Hälfte des Abdeckeinsatzes aufnimmt, befestigt man den Oberteil 2 an
dem Unterteil 1, indem man Befestigungsschrauben 7,8 in die zugeordneten mit Gewinde
versehenen Bohrungen 71,81 einschraubt.
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Da der Querschnitt des Abdeckeinsatzes um ein Geringes größer ist
als der Durchmesser der Gesamt-Ringnut 4,5, bewirkt das Einschrauben der Verbindungsschrauben
7,8 bis zu einer festen Auflage des Gehäuseoberteils 2 auf dem Unterteil 1 eine
radiale Einfederung des Abdeckeinsatzes, indem die ringförmige Auswölbung 61 entsprechend
nachgibt. Dabei wird der Rand 62 des Abdeckeinsatzes 6 fest gegen den Boden der
Ringnut 4,5 herangedrückt. Die Einfederung des Abdeckeinsatzes 6 hat weiterhin zu
Folge, daß sich die Außenfläche der ringförmigen Auswölbung 61 federnd an den Innenrand
der Ringnut 4,5 anlegt. In dieser Weise entsteht ein zumindest staub- und flüssigkeitsdichter
Verschluß Abdeckeinsatz 6-Ringnut 4,5.
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Wenn an jeder Seite der Lagerkammer 3 je ein Abdeckeinsatz 6 in die
zugeordnete Ringnut 4,5 eingesteckt und mittels Einschraubens der Verbindungsschrauben
7,8 federn eingeklemmt ist, versperren die beiden Abdeckeinsätze die in die Lagerkammer
3 hineinführenden Wellenkanäle 9 und schließen die Lagerkammer hermetisch ab. In
den von oben her an der Lagerkammer angeschlossenen Schmierkanal 10 ist als Verschluß
ein Schmiernippel 11 eingeschraubt.
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Die auf Figuren 2 und 7 dargestellte Anordnung der Abdeckeinsätze
6 sieht vor, daß die Auswölbungen 61 nach außen gekehrt sind und an dem Rand des
äußeren Nutflansches der Ringnut 4,5 anliegen. Die Dichtwirkung ist jedoch die gleiche,
wenn man die Abdeckeinsätze umgekehrt einsteckt und die Auswölbungen 61 zur Anlage
an die Nutinnenwände bringt.
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Fig.6 zeigt den Längsschnitt eines Abdeckeinsatzes, dessen mittleren
Teil von der Auswölbung 61 weg eine Zentralauswölbung 63 aufweist. Durch diese Gestaltung
wird das Einfedern
der Abdeckscheibe 6 erleichtert, was insbesondere
bei kleineren Wellenquerschnitten von Bedeutung sein kann, da man aus Gründen der
Festigkeit die Stärke des Abdeckeinsatzes nicht beliebig dünn gestalten kann.
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Der Grundkörper des auf Fig.9 dargestellten Abdeckeinsatzes 12 ist
in sich nicht radial einfedernd. Die erfindungsgemäße Einfederung in radialer Richtung
kommt hier über einen elastischen Ring 13 aus Gummi zustande, welcher in eine am
Umfang des Abdeckeinsatzes 12 ausgebildete Umfangsnut 14 eingelegt ist. Abdeckeinsatz
12 mit Gummiring 13 wird in die im Lagergehäuse-Unterteil 1 ausgearbeitete Ringnut
4 eingesteckt und der Lagergehäuse-Oberteil 2 aufgestülpt. Beim Einschrauben der
Verbindungsschrauben 7,8 schließt der Abdeckeinsatz 12 über den Gummiring 13 den
Wellenkanal 9 und damit den Zugang zur Lagerkammer 3 hermetisch ab, vgl Fig.10.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist auf Figuren 11 und 12
gezeigt. Am Umfang des aus elastischem Kunststoff gefertigten Abdeckeinsatzes 15
ist eine tiefe Umfangsnut 16 ausgebildet, die seitlich von dünnen elastischen Nutflanschen
161,162 begrenzt ist. Die Innenflächen der Nutflansche 161,162 verlaufen unbelastet
parallel zur Längsmittelachse des Abdeckeinsatzes, während die Außenflächen der
Nutflansche im Querschnitt einen spitzen Winkel bilden, der kleiner ist als der
im Querschnitt gesehen von den Trapezschenkeln der Ringnut 4,5 gebildeten Winkel.
Der Gesamtdurchmesser dieses Abdeckeinsatzes 15 ist etwas kleiner als der Gesamtdurchmesser
des Nutbodens 4,5.
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Wenn der Abdeckeinsatz 15 in die Ringnut 4 des Lagergehäuse-Unterteils
1 eingesteckt wird, federn die Flanschen 161,162 entsprechend seitlich ein und liegen
fest an den Innenwänden der Ringnut 16 an. Dasselbe erfolgt, wenn der Gehäuseoberteil
2 aufgestülpt wird. Infolge der Verschraubung des Oberteils erhöht sich die an den
Anlageflächen Flanschen-Nutwände
entstehende Federspannung, indem
die Nutflansche 161,162 gegeneinander eingedrückt werden vgl. Fig. 12. Es bildet
sich hierbei ein staub- und flüssigkeitsdichter Verschluß.
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Ein derart angeordneter Abdeckeinsatz - sei es die Ausführungsform
Figuren 2 bis 7, sei es diejenigen der Figuren 9 bis 12 - löst nicht nur die Aufgabe,
die Lagerkammer hermetisch abzuriegeln, sondern sitzt auch unverrückbar fest; selbst
schwerste Erschütterungen vermögen es nicht, die Befestigung zu lockern.
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Auf Fig.8 ist ersichtlich, wie dieses Befestigungsprinzip für einen
Abdeckeinsatz mit Wellenkanal und Wellendichtung verwendet werden kann. Der Rand
171 des Abdeckeinsatzes 17 ist in der auf Fig.8 gezeigte Ausführungsform der Erfindung
so gestaltet wie der Rand des auf Figuren 9 und 10 dargestellten Abdeckeinsatzes
15 und schließt wie dieser über einen Gummiring 13 die Ringnut 4,5 radial einfedernd
hermetisch ab. Die Außenseite 18 des Abdeckeinsatzes ist nach außen ausgewölbt und
enthält eine ringförmige Dichtkammer 19, in welcher eine elastische ringförmige
Dichtung 20 mit Dichtlippen 21 angeordnet ist, welche mittels eines Sprengringes
22 an die durch einen im Abdeckeinsatz 17 befindlichen, mit dem Wellenkanal 9 koaxialen
Wellendurchgang 91 verlaufende Welle 23 herangedrückt wird. In dieser Weise ist
auch das mit Lager und mit arbeitender Welle versehene "aktive" Lagergehäuse gegen
Eindringen von Staub und Feuchtigkeit sowie ebenfalls gegen Auslaufen von Schmierstoff
wirksam geschützt.
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Wie schon gesagt, ist der auf Fig.8 dargestellte Abdeckeinsatz 17
nach dem Vorbild der Figuren 9 und 10 ausgebildet. Jedoch kann der Abdeckeinsatz
17 ebensogut mit einem Dichtrand wie auf Figuren 2 bis 7 oder wie auf Figuren 11
und 12 versehen sein; die erfindungsgemäße Wirkung bleibt dabei die gleiche.
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Es liegt auf der Hand, daß man für das gleiche mit erfindungsgemäßen
Ringnuten 4,5 ausgerüstete Lagergehäuse 1,2 mehrere
Abdeckeinsätze
17 verwenden kann, deren Wellendurchgänge 91 verschiedene Querschnitte aufweisen;
das Lagergehäuse kann dann wahlweise für mindestens zwei Wellenquerschnitte verwendet
werden.
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Das Ausführungsbeispiel ist lediglich auf ein Stehlagergehäuse bezogen,
vgl. Figuren 1 und 2. Selbstverständlich ist jedoch der Erfindungsgedanke für alle
Lagergehäuse verwendbar, die aus zwei Gehäuseschalen zusammensetzbar sind.
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Fernerhin ist das Lagergehäuse des Ausführungsbeispiels aus Kunststoff
gefertigt; jedoch hat der Erfindungsgedanke auch bei anderen Lagergehäusen Gültigkeit,
z.B. bei Lagergehäusen aus Leichtmetall o.dgl.
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Wenn eine besondere Ausgestaltung des Lagergehäuses es zweckmäßig
erscheinen lassen sollte, den erfindungsgemäßen Abdeckeinsatz aus zwei Segmenten
zusammenzusetzen, liegt dieses durchaus im Bereich des Erfindungsgedankens; jedoch
müssen die Anlageflächen der Segmente eine ausreichende Abdichtung aufweisen. Auch
ist es denkbar, bei Sonderausführungen die Abdeckeinsätze nicht kreisförmig, sondern
z.B. elliptisch auszubilden.
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8 Ansprüche
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