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Runststoff-Pendellagergehäuse
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Die Erfindung betrifft ein Pendellagergehäuse aus Kunststoff. Solche
Pendellagergehäuse sind an sich bekannt. Wegen der technischen Schwierigkeiten,
ein Kunststoffgehäuse einstückig zu spritzen, hat man I.agergehäuse aus Kunststoff
bisher zweiteilig ertellt und an dem Verwendungsort nach Einsetzen des Kugel- oder
Rollenlagers zusammengeschraubt.
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Bei leichten bis mittelschweren Lagern geht die Tendenz des Marktes
jedoch in Richtung einstückige Lagergehäuse. Da einteilige Lagergehäuse aus Grauguß
etwa zum gleichen Preis erhältlich sind wie Kunststoff-Lagergehause, haben die Gußlagergehäuse
auf diesem Sektor des Marktes einen klaren Vorsprung, soweit es sich nicht um Gehäuse
handelt, die korroionsfrei oder beidseitig abgedichtet sein oder beanders hohe Umfangsspannungen
auffangen müssen.
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Die Einbringung eines Kugel- oder Rollenlagers in ein einstückiges
Gehäuse ist problemlos, so lange es sich um Lager mit zylindrischem Außenumfang
handelt. Da es technisch nicht möglich ist, eine durch mehrere derartige Lager durchzuführende
Welle genau auszurichten, werden in solchen Fällen Pendellager eingesetzt. Die Pendel
lager gleichen herstellungs- oder montagebedingte Schieflagen aus und schalten überhöhte
Klemmwirkunqen aus, die während des Betriebes unliebsame utid manchmal sogar gefährliche
Überhitzungserscheizungen zu Folge haben könnten.
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Die Einbringung eines Pendellagers in ein einstückiges Pendellagergehäuse
erfolgt in der Weise, daß man das Pendellager rechtwinklig zu der Kammer-Achsrichtung
durch zwei Aussparungen am Lagergehäuse in die Laqerkammer einführt und dort gedreht
wird, bis es achsparallel zur Kammerachse ausgerichtet ist. Die beiden Aussparungen
sind etwas breiter als der Lageraußenring und sind diagonal an der Gehäuseöffnung
angeordnet.
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Eine Voraussetzung für diese Operation ists daß das Lager einschließlich
Lagerhülse nicht länger ist als der Durchmesser der Lagerkammer. Weiterhin ist es
erforderlich, daß zwischen der Kugelfläche des Lagers und der Kugelschale der Lagerkammer
eine relativ große Toleranz besteht. Ansonsten ist ein Einsetzen des Lagers in der
beschriebenen Weise nicht möglich, weil die beiden Kugelflächen nicht exakt kugelförmig
sind, sondern in bezug auf Form- und Fertigungstoleranz vom Herstellungsverfahren
her verhältnismäßig erhebliche Ungenauigkeiten aufweisen. Die Erstellung einer nur
annähernd genauen Kugelfläche ist für Gebrauchsgegenstände wie Lagerkammerwände
und Lagerringe viel zu langwierig und kostspielig.
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Auch die Lagerkammer eines zweiteiligen Pendellagergehäuses weist
gegenüber der Kugelfläche des Pendellagers verschiedenartige Ungenauigkeiten auf,
die zu Spannungen führen und bedeutende Schäden anrichten können. Ein kräftigeres
Anziehen der das Pendellagergehäuse zusammenhaltenden Schrauben ist kein geeignetes
Mittel, um die Unterschiede der Kugelgestalten gegeneinander auszugleichen, denn
dabei entstehen überhöhte Spannungen : das Lager läuft durch die Spannungen heiß,
das
Schmierfett lauft aus dem dauergeschmierten Lager iUS, der Lauf wird immer schwerer
und erzeugt durch temperaturbedingte Materialausdehnung immer mehr Hitze, b i.s
der Innenring über die Kugel an dem Außenring zu fressen beginnt. Die Folgeschäden,
die auch Verletzungen an Menschen einschließen können, verursachen meist er-Plebliche
Kosten.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die beschriebenen Mängel an
den bekannten Pendellagergehäusen zu beleben und ein Kunststoff-Pendellagergehäuse
zu schaffen, das zwar aus zwei zusammensetzbaren Teilen besteht, die jedoch nicht
miteinander verschraubt, sondern riach Einbringen des Lagers in die Lagerkammer
zusammerigedrückt und im Zuge dieses Zusammendrückens derart fest aneinander verankert
werden, daß das Ganze wie ein einstückiges Lagergehäuse wirkt, und die Teile nachher
sehr schwer voneinander zu trennen sind.
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Das Gehäuse soll das Pendellager mit der erforderlichen Umfangsspannung
fest umfassen und Einrichtungen besitzen, die beim Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften
um ein Pendellager herum unter einem gewissen Druck einer) L-igersitzmit einer Umfangsspannung
schaffen, die einerseits nicht ausreicht, um ein Heißlaufen des Lagers selbst unter
ungünstigen Umständen hervorzurufen, und andererseits trotzdem eine Abdichtung der
beim Wellenaustritt gegenüberliegenden Seite gewährleistet, so das dort ggfl. ein
Abschlußdeckel angeordnet werden kann, ohne daß dieser z.B. im Zuge eines Abspritzens
mit Wasser volläuft.
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Diese Erfindungsziele werden dadurch erreicht, daß das Lagergehtiuse
aus zwei schalenförmigen Gehäusehälften
zusammengefügt ist, indem
die erste Gehäusehälfte einen rund um ihren Lagerkammerteil ausgebildeten Rundwulst
mit einem etwa an der Mitte dessen Außenseite angeordnoten Schnappwulst aufweist,
während an der zweiten Gehäusehälfte rund um deren Lagerkammerteil eine dem Rundwulst
entsprechende Rundnut mit einer dem Schnappwulst zugeordneten Schnappnut etwa an
der Mitte ihrer äußeren Nutwand eingearbeitet ist.
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Die sphärische Lagerkammerwand der ersten Gehäusehälfte erfährt an
zwei einander gegenüberliegenden, jede einen Winkel von 90" einschließenden Kreissektoren
eine Riffelung durch in Längsachsrichtung der Lagerkammer verlaufenden Rillen, während
die beiden anderen Kreissektoren der ersten Gehäusehälfte glatte sphärische Flächen
aufweisen, und die sphärisch gestaltete Lagerkammerwand der zweiten Gehäusehälfte
ist in gleicher Weise in zwei einander gegenüber liegende 900-Sektoren mit Riffelung
und zwei weitere einander gegenüber liegende 900-Sektoren mit glatten sphärischen
Wänden aufgeteilt, und zwar derart angeordnet, daß beim Aufeinanderlegen der beiden
Gehäusehälften jeweils ein glattwandiger Sektor auf einem geriffelten Sektor aufliegt.
Vorzugsweise ist an der zweiten Gehäusehälfte im kurzen Abstand von der Rundnut
und konzentrisch mit dieser eine zweite Rundnut angeordnet, wobei zwischen der äußeren
und der inneren Rundnut ein ringförmiger elastischer Steg ausgebildet ist.
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Die beiden Lagergehäusehälften können hierbei beim Zusammenfügen mittels
eines an der Seitenfläche der ersten Lagergehäusehälfte ausgebildeten halbkugelförmigen
Zentriernockens erfolgent der in eine entsprechende Zentrierbohrung der anliegenden
Seitenfläche der zweiten
Lagergehäusehälfte eingreift. Weiterhin
kann an der Außenseite der ersten Lagergehäusehälfte eine nach außen hin offene
Rundstufe eingearbeitet sein, an deren Boden sich eine rundlaufende Rundnut befindet,
in welche eine Schutzkappe mit einer entsprechenden Schnappkante einschnappt. Schließlich
kann an der Außenseite der zweiten Lagergehäuseschale eine offene Rundstufe angeordnet
sein, in welche ein entsprechender Einsatzkragen einer Aufbauplatte eingreift.
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Anhand der Zeichnung wird in der Folge ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt und erläutert.
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Es zeigen Figur 1 ein Kunststoff-Pendellagergehäuse gemäß der Erfindung,
in einer Frontansicht, ohne Schutzkappe, Figur 2 das Pendellagergehäuse Figur 1
in einer Seitenansicht, jedoch mit aufgesetzter Schutzkappe, Figur 3 die der Schutzkappe
abgewendete Hälfte des Pendellagergehäuses in einer Draufsicht, (die die Schutzkappe
aufnehmende Hälfte sieht in der Draufsicht bis auf zwei Unterschiede genau so aus
: 1) anstelle der Rundnut einen dieser zugeordneten Rundwulst und 2) anstelle der
Zentrierbohrung rechts einen zugeordneten Zentriernocken spiegelverkehrt links),
3) keine zweite Rundnut' Figur 4 den Schnitt Y - Y durch beide Gehäusehälften, in
einer vergrößerten Teilansicht,
Figur 5 den Schnitt X - X der Figur
1, zusammen mit einer Ausgleichsscheibe und Figur 6 den Schnitt Figur 5, jedoch
mit eingebrachtem Kugel- oder Rollenlager und am Einsteckkragen eingesteckter Aufbauplatte.
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Die auf den Figuren aufgeführten Bezugsziffern indizieren 1,2 Gehäusehälften
des Pendellagergehäuses, 3,4 sphärische Lagerkammerwände 5 Lagerkammer 6 Rundstufe
an der Kammerhälfte 1 7 Schutzkappe 8 Schnappkante an der Schutzkappe 7 9 Rundnut
am Boden der Rundstufe 6 10 Rundstufe der Gehäusehälfte 2 11 Einsatzkragen der Aufbauplatte
12 12 Aufbauplatte 13,14 glatte Sektoren der Lagerkammerwände
15,16
geriffelte Sektoren der Lagerkammerwände 17 Rundwulst der Gehäusehälfte 1 18 Schnappwulst
an der Rundwulst 17 19 äußere Rundnut der Gehäusehälfte 2 191 äußere Rundnut der
Gehäusehälfte 2 192 elastischer Steg zwischen Rundnuten 19, 191 ?0 Schnappnut an
der Rundnut 19 21 innerer Zentriernocken an der Gehäusehälfte 1 22 Zentrierbohrung
an der Gehäusehälfte 2 23 Pendellager (Kugel- oder Rollenlager) 24 die gelagerte
Welle 25 Befestigungsbohrungen Das Kunststoff-Pendellagergehäuse ist in einem Spritzgießverfahren
aus einem Dauerthermoplast hergestellt, z.13. aus Polymethylenoxid. Gespritzt werden
zwei Geh.;usehulften 1,2, die aneinandergelegt das Lagergehause bilden, das eine
mit sphärisch gestalteten Wänden 3,4 versehene Lagerkammer 5 enthält. Die Lagerkammerwand
3 ist an der ersten Gehäusehälfte 1, die Kammerwand 4 an der zweiten Gehäusehälfte
2 ausgebildet. An der Frontseite der Gehäusehälfte 1 ist um die Lagerkammer herum
eine nach außen offene Rundstufe 6 eingearbeitet, in welche je nach Bedarf eine
Schutzkappe 7
eingesteckt werden kann, wobei eine am Rand der Schutzkappe
7 befindliche Schnappkante 8 in eine am Boden der Rundstufe 6 angeordnete Rundnut
9 einschnappt. Die entaprechende Aul3enseite der zweiten Gehäusehältte 2 wej::t
ebenfalls eine um die Lagerkammer 5 verlaufende Rundstufe 10 auf, welche für die
Aufnahme des Einsatzkragens 11 einer Aufbauplatte 12 bestimmt ist. Die Aufbauplatte
12 hat den Zweck, das Lagergehäuse nach Bedarf zu verlängern. Jede Kammerwand 3,4
ist in vier Sektoren aufgeteilt, die von der Kammermitte (Längsachse des zusammengesetzten
Lagergehäuses) aus je einen Winkel von 90° einschließt. Zwei einander gegenüber
liegende Sektoren 13,14 weisen glatte sphärische Flächen auf; der Durchmesser der
Lagerkammer ist in diesem nercich gleich dem Lagerdurchmesser oder geringfügig kleiner
als dieser. An den beiden anderen Sektoren 15,16 sind Rillen ausgebildet, deren
Oberflächen in den gleichen sphärischen Ebenen verlaufen wie die glatten sphcirischen
Flächen, während die Rillenböden um wenige Zehntelmillimeter tiefer liegen. Diese
Rillen weisei etwa den Querschnitt von Riffelgängen auf und verlaufen aus spritztechnischen
Gründen in Längsrichtung der Lagerkammer.
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An der ersten Gehäusehälfte 1 ist ein Rundwulst 17 mit quadratischem
oder schwach trapezförmigem Querschnitt ausgebildet, der rund um die Lagerkammerhälfte
3 verläuft und an seiner Außenseite einen kleineren ,chnappwulst 18 aufweist, dessen
Querschnitt etwa halbkrcisförmig ist. Die zweite Gehäusehälfte.2 besitzt eine Rundnut
19, der in bezug auf Lager, Größe und Querschnitt jedoch um ein Geringes größer
ist. In der Außenwand der Rundnut 19 ist eine rundlaufende Schnappnut 20
eingearbeitet,
die einen dem Schnappwulst 18 entsprechenden Querschnitt aufweist. Konzentrisch
mit der Rundnut 19 verläuft um diese in geringem Abstand eine.äußere Rundnut 191.
Zwischen den beiden Rundnuten 19, 191 ist ein schmaler elastischer Steg 192 ausgebildet.
Wenn die beiden Gehäusehälften 1,2 aneinandergelegt und zusammengedrückt werden,
dringt der Rundwulst 17 in die Rundnut 19 ein, bis der Schnappwulst 18 in die Schnappnut
20 einschnappt, indem der elastische Steg 192 soweit ausfedert, daß der Schnappwulst
18 gegen diesen Federwiderstand die Schnappnut 20 erreichen kann. Bei entsprechender
Dimensionierung der Wülste und Nuten wird eine Verbindung der beiden Gehäusehälften
erzielt, die nur mit Werkzeugen, und selbst dann nur unter Schwierigkeiten, zu lösen
ist. Sind die Wülste, die Nuten und der elastische Steg richtig demensioniert, schließen
sich die Gehäusehälften 1,2 derart dicht zusammen, daß die Nahtstelle luft- und
feuchtigkeitsdicht ist. Die äußere Rundnut 191 und der elastische Steg 192 sind
nicht unbedingt erforderlich, um den Erfindungsgedanken zu verwirklichen. Es ist
nämlich eine Frage des verwendeten Materials, ob ein gegenseitiges Aus- und Einfederns
der inneren Rundnut und des Rundwulsts auch ohne elastischer Steg erfolgen kann.
Mit dem im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Material kann jedoch auf den elastischen
Steg nicht verzichtet werden.
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Wichtig für die Lösung der Erfindungsaufgabe ist es, daß in dem fertig
zusammengesteckten Pendellagergehäuse die glatten Lagerkammersektoren 13,14 stets
genau gegenüber den geriffelten Lagerkammersektoren 15,16 der jeweils anderen Gehäusehälfte
1,2 liegen. Die Begründung hierfür wird weiter unten gegeben. Um die genau richtige
Lage
der Gehäusehälfte 1,2 sicherzustellen - die ja, wie gesagt,
nach erfolgtem Zusammenstecken nur schwer auseinanderzubringen sind - ist an der
Anlagefläche der Gehäusehälfte 1 außerhalb des Bereiches des Rundwulstes 17 ein
halbkugelförmiger Zentriernocken 21 angeordnet, der in eine entsprechende Zentrierbohrung
22 der Gehäusehälfte 2 hineinpaßt.
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Das Zusammenstecken von Lagergehäusehälften und Kugel-oder Rollenlager
geht wie folgt vor sich : das Lager 23 wird in die Gehäusehälfte 1 eingebracht und
die Gehäusehälfte 2 daraufgelegt und gedreht, bis der Zentriernocken 21 in die Zentrierbohrung
22 eindringt.
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Dann werden die beiden Gehäusehälften 1,2 zusammengedrückt, bis der
Schnappwulst 18 in die Schnappnut 20 einschnappt. Bei diesem Zusammendrücken geben
die schmalen Rillen der geriffelten Sektoren 15,16 der Lagerkammer 5 gegenüber der
Lageraußenwand (der äußeren Lagerung) nach; das Lager 23 liegt nunmehr fest, aber
nicht zu fest in der Lagerkammer, und bei wärmebedingter Ausdehnung des Lagers werden
die Rillen noch mehr nachgeben. Dabei bleibt die Lagerkammer 5 an seiner Pendelfläche
beiderseits dicht, denn gegenüber jedem geriffelten Sektor 15,16 sind glatte Sektoren
13, 14 angeordnet, die nicht nachgeben; hier sind'die Rillenöffnungen entweder nach
außen hin oder an der Kammermitte überall verschlossen. Gerade in seiner Mittelebene
liegt das Lager dicht an der Lagerkammerwand an, denn die Mittelebene der Lagerkammer
ist rundherum begrenzt von glattwandigen Sektoren der Lagerkammer.
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Werden nun zwei oder mehrere fertig zusammengesteckte Pendellagergehäuse
1,2 mit eingeschlossenem Pendellager 23 in einer Maschinenanlage montiert, und liegen
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wie in praktisch allen Fällen - Fluchtabweichungen zwischen den Lagergehäuseachsen
vor, schwenkt jedes betroffene Pendellager in seinem Gehäuse um die ge-(elDcnu I?luchtabweichung
aus, bis die Gesamtlängsachse und somit die Welle einwandfrei fluchtet. Wegen der
wechselweisen Anordnung der glatten und geriffelten Kammerwände einander gegenüber
bleibt die Lagerkammer Insgesamt dicht. Verdeckt man an dem letzten Lagergehäuse
das Wellenende mit einer Schutzkappe 7, wird diese nicht mit Wasser vollaufen, wenn
die Anlage abgespritzt wird. Die mit Schutzkappen sonst verbundene Rostqefahr ist
mithin unterbunden.
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Sowohl für die Hersteller als auch für die Verbraucher von Pendellagergehäusen
mit zugehörigen Kugel- oder Rollenlagern ergeben sich zwei Möglichkeiten des Ver-Fri(2t)S
bzw. der Beschaffung : entweder der Hersteller li(fcrt das Lagergehäuseteilepaar
1,2 und das Lager 23 einzeln für sich, und der Käufer steckt selbst das komplette
Lager zusammen, oder die Zusammensetzung des fertigen Lagers erfolgt beim Hersteller
und wird komplett an den Käufer geliefert. Wie vorhin beschrieben, ist das Zusammenstecken
des Lagers allerdings äußerst einfach und narrensicher; insbesondere größere Betriebe
werden in bezug auf die Lagerhaltung vorteilhaft das Zusammenstecken der Lagergehäuseteile
und des Lagers selber vornehmen.
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Wie aus Figur 6 ersichtlich, kann das Lager 23 und die gelagerte Welle
24 den vollen Schwenkwinkel ausnutzen.
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Zfrner kommt es beim Einsetzen des Lagers nicht auf dessen Länge oder
auf die Länge von evtl. am Lager angcordneten Hülsen oder Buchsen an, da das Lager
ja
nicht in einer Querlage durch Quernuten eingebracht und daraufhin
um seine Hochachse gedreht wird, wie bei den bisher bekannten einstückigen Lagergehäusen.
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Das Lagergehäuse gemäß der Erfindung wirkt in allen Fällen wie ein
einstückiges Gehäuse, jedoch ohne dessen Nachteile, und zwar insbesondere bei der
Montage.
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Die an jeder Gehäusehälfte 1g2 angeordneten vier Befestigungsbohrungen
25 dienen ausschließlich der Befestigung des gesamten mit Kugel- oder Rollenlager
versehenen Lagergehäuses, das nach Einsatz des Lagers als einstückiges Gehäuse wirkt.
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6 Ansprüche
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