DE3041804A1 - Waelzlager fuer die laengsfuehrung einer welle o.dgl. - Google Patents

Description

SKF KUGELLAGERPABRIKEN GMBH Schweinfurt, 1980-10-30

DE 80 061 DE TPA-vh.ne

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Wälzlager für die Längsführung einer Welle oder dgl.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager für die Längsführung einer Welle oder dergleichen, bestehend aus einer Außenhülse mit in ihrer Bohrung angeordneten axial verlaufenden Laufbahnen für die belasteten Wälzkörper und Rückführbahnen für die unbelasteten Wälzkörper, mindestens einer endlosen Reihe von in diesen Bahnen angeordneten Wälzkörpern und an je einem Ende der Außenhülse angeordneten, mit ihren Bohrungsflächen auf der Welle gleitenden Dichtringen.

Es ist ein Wälzlager der angegebenen Gattung bekannt, bei dem die Bohrung des Dichtringes mit ihrer gesamten Breite auf der sich in Längsrichtung bewegenden Welle gleitet (DE-OS 2 814 917). Die Laufreibung, insbesondere

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die Anlaufreibung bzw. Losbrechreibung des Dichtringes ist bei diesem Wälzlager groß, denn diese muß zusammen mit der Anlaufreibung und den Massenkräften der Wälzkörper in den Lauf- und Rückführbahnen des Wälzlagers überwunden werden. Die Folge davon ist, daß vor allem zu Beginn der Längsbewegung aber auch bei der Umkehr der Längsbewegung der Welle von der einen zur anderen Richtung größere Reibungsspitzen und Massenkräfte im Wälzlager entstehen, die Geräusch und ungleichmäßige Laufbewegungen der Wälzkörper verursachen und die bei Präzisionslagerungen, wie sie in der Feinwerkstechnik gegeben sind, unerwünscht sind.

Bei einem anderen bekannten Wälzlager ist ein Dichtring in der Bohrung jedes Endringes eingeschnappt, deren schräg nach außen gerichtete Dichtlippe auf der Welle gleitet (DE-AS 2 557 351). Hier kann der Dichtring in der einen nach innen gerichteten Längsrichtung der Welle eine größere Gleitreibung verursachen, wenn aufgrund von Obermaßen die an der Dichtlippe angreifenden, axial nach innen gerichteten Reibungskräfte die Dichtlippe nach innen bewegen und somit radial zwischen dem Außenring bzw. dem Gehäuse und der Welle verkeilen. Somit kann dieses bekannte Wälzlager unter bestimmten Verhältnissen ebenfalls einen ungleichmäßigen und relativ großen Laufwiderstand erzeugen, der bei vielen Anwendungen im Präzisionsmaschinenbau nicht zulässig ist.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager für die Längsführung einer Welle oder dergleichen der angegebenen Art zu schaffen, welches auch bei großem Übermaß des auf der Welle gleitenden Dichtringes neben einer einwandfreien Abdichtung auch eine gleichmäßig niedrige Laufreibung aufweist.

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Insbesondere soll der bei Beginn und bei der Umkehr der Längsbewegung der Welle entstehende Widerstand im Wälzlager relativ klein sein, um eine Einsatzmöglichkeit auch in der Feinwerktechnik und im Präzisionsmaschinenbau zu schaffen.

Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß sowohl zu Beginn der !längsbewegung der Welle als auch bei. der Umkehr dieser Längsbewegung zunächst nur die Anlaufreibung und die durch die Beschleunigung entstehenden Massenkräfte der Wälzkörper in den Lauf- und Rückführbahnen überwunden werden müssen..Erst nachdem die Wälzkörper in Bewegung gebracht worden sind und dementsprechend eine niedrige Rollreibung aufweisen, beginnt die Dichtlippe, welche einen vorbestimmten Weg in Längsrichtung auf der Welle haftend zurückgelegt hat, auf der Welle zu gleiten. Dabei wird die Haftreibung bzw. Losbrechreibung der Dichtlippe auf der Welle überwunden. Da diese Haftreibung der Dichtlippe zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem die Wälzkörper bereits eine niedrige Rollreibung haben, ist die Laufreibung des Wälzlagers bei Richtungsänderungen der Längsbewegungen optimal klein. Dabei ist gleichzeitig auf wirtschaftliche Art und Weise eine wirkungsvolle Abdichtung des Lagerraumes. des Wälzlagers durch die auf der Welle gleitenden Dichtringe gewährleistet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird der Vorteil erzielt, daß der Endring auch bei Einhaltung wirtschaftlieh weiter Fertigungstoleranzen am Außenring befestigt werden kann. Dabei ist der Dichtring zwischen dem End-

ORIGINAL INSPECTED

ring und dem Käfig dicht festgeklemmt. Die elastische axiale Festlegung des Käfigs in der Außenhülse hat außerdem eine günstige geräuschdämpfende Wirkung im Betrieb.

Eine besonders wirtschaftliche Fertigung des Dichtringes ist mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 gegeben. Anspruch 4 weist auf eine Möglichkeit hin, den Lagerraum zu entlüften, so daß die wulstförmige Ausbauchung der Dichtlippen bei Richtungsänderungen der Längsbewegung der Welle ungehindert ohne die Bewegung und die Ausbauchung der Dichtlippe hindernden Staudruck im Innern des Wälzlagers ausgeführt werden kann. Dies ist besonders dann der Fall, wenn zwischen zwei nebeneinander angeordneten Dichtlippen eines Dichtringes ein freier Raum vorhanden ist und die beiden Dichtlippen im Betrieb unterschiedlich große Ausbauchungen hervorrufen.

Bei Anwendung relativ schmaler scheibenförmiger Dichtringe kann das Wälzlager für verschiedene Anwendungsfälle ausgerüstet werden, ohne daß die anschließenden Bauteile, z. B. Endring, Außenring und Käfig, geändert werden müssen. Der nach Wegnahme des dünnen Dichtringes verbleibende schmale Spalt, z. B. zwischen Endring und Käfig, ist nämlich in vielen Fällen zur Positionierung der Elemente im Wälzlager ausreichend klein und deshalb zulässig. Das gleiche Wälzlager kann also ohne weiteres mit oder ohne Dichtring ausgerüstet werden.

Das erfindungsgemäße Wälzlager wird in der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

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30418OA

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Wälzlager,

Fig. 2a, 2b und 2c

vergrößerte Ausschnitte des in Figur 1 gezeigten Längsschnittes an der Berührungsstelle ei

nes Dichtringes bei verschieden fortgeschrittener Längsbewegung der Welle und

Fig. 3 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch ein abgeändertes Wälzlager.

Mit 1 ist in Figur 1 die Außenhülse eines Wälzlagers für die Längsführung der Welle 2 bezeichnet. In der Bohrung der Außenhülse 1 sind axial verlaufende Laufbahnen 3 für die belasteten Wälzkörper 4 und Rückführbahnen 5 für die unbelasteten Wälzkörper 6 eingearbeitet.

In der Außenhülse 1 ist der Käfig 7 angeordnet; dieser Käfig 7 weist an seinem Umfang Führungsbahnen 8 auf, welche jeweils eine in diesen laufende endlose Reihe von Wälzkörpern 4, 6 aufnehmen. Die Wälzkörper 4, 6 sind im vorliegenden Fall kugelig ausgebildet.

Beide Enden des Käfigs 7 ragen axial vor und tragen auf ihrer Mantelfläche je einen Ring 9, welcher mit seinem radial nach innen vorspringenden Kragen 10 die betreffende Stirnseite des Käfigs 7 abdeckt.

Zwischen jedem der beiden Endringe 9 und dem Käfig 7 ist ein mit seiner Bohrungsflache auf der Welle 2 gleitender Dichtring 11 festgeklemmt. Dieser Dichtring 11 ist im vor-

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liegenden Fall als dünne Scheibe ausgebildet. Er besitzt eine dünne, biegeelastische, radial nach innen gerichtete Dichtlippe 12.

Wie besonders deutlich in Figur 2a zu sehen, grenzt die Dichtlippe 12 auf beiden Seiten an je einem freien Raum 13, 14 an. Im ausgebauten Zustand der Welle 2 hat die Bohrungsfläche der Dichtlippe 12 des Dichtringes 11 - siehe strichpunktierte Darstellung in Figur 2a - einen kleineren Durchmesser 15 als der Durchmesser 16 der Welle 2.

Sobald die Welle 2 ausgehend von der in Figur 2a dargestellten Stellung eine in Richtung des Pfeiles 18 verlaufende Längsbewegung im Wälzlager ausführt, wird eine wulstförmige Ausbauchung 17 der Dichtlippe 12 hervorgerufen, welche in den in der Zeichnung rechts liegenden freien Raum 14 hineinragt. Dabei wird durch die Dichtlippe 12 keine Gleitreibung erzeugt, denn diese haftet auf der Welle 2 und wird von ihr in Längsrichtung mitgenommen .

Bei weiterer Längsbewegung der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 18 wird schließlich die in Figur 2c angedeutete Stellung der Dichtlippe 12 erreicht, bei der diese in Richtung des Pfeiles 18 umgebogen ist. Die Dichtlippe beginnt nun unter Oberwindung der Haftreibung bzw. Losbrechreibung auf der Welle 2 zu gleiten.

Während der Veränderung der Stellung der Dichtlippe 12 in Figur 2a zu der in Figur 2c gezeigten Stellung werden sowohl die erhöhten Anlaufreibungskräfte als auch die Massenkräfte der Beschleunigung der Wälzkörper 4, 6 über-

wunden. Zum Zeitpunkt des Beginns des Gleitens und Losbrechens der Dichtlippe 12 bei der in Figur 2c gezeigten Stellung der Dichtlippe 12 ist bereits eine relativ niedrige Rollreibung der Wälzkörper vorhanden. Die resultierende Laufreibung des Wälzlagers ist also gering, weil die hohe Anlaufreibung der Wälzkörper niemals mit der Losbrechgleitreibung (Haftreibung) der Dichtlippe 12 gleichzeitig entsteht.

Analog liegen die Verhältnisse der Rollreibung und Dichtlippenreibung, wenn die Längsbewegung der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 18 aufhört und die Welle 2 im Wälzlager eine entgegengesetzt zu dieser Richtung verlaufende Längsbewegung ausführt, wenn also eine Umkehr der Längsbewegung der Welle 2 erfolgt. In diesem Fall wird bei der Veränderung der in Figur 2c gezeigten Stellung zur in Figur 2a gezeigten Stellung der Dichtlippe eine in den anderen freien Raum 13 gewölbte wulstförmige Ausbauchung der Dichtlippe 12 erzeugt, die in Figur 2b strichpunktiert eingezeichnet ist.

Der Dichtring 11 ist im vorliegenden Fall aus einem elastisch kompressiblen Werkstoff, z. B. einem Elastomer,gefertigt. Auf diese Weise wird der Käfig 7 durch den Einbau der Dichtringe 11 mit elastischer axialer Vorspannung im Außenring gehalten und es werden die Einbautoleranzen, die sich z. B. aus Breitenschwankungen des Außenringes 1 ergeben, durch mehr oder weniger weites axiales Zusammendrücken der zwischen dem Käfig 7 und dem Dichtring 9 festgeklemmten Dichtringe 11 ausgeglichen.

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ORlGlHAL INSPECTED

In Figur 3 ist der Teillängsschnitt durch ein abgeändertes Wälzlager für die Längsführung der Welle 2 gezeigt, welches ähnlich wie das in Figur 1 dargestellte Wälzlager aus einem Außenring, einem Käfig 7 und an den Enden der Außenhülse befestigte, auf den Käfig 7 aufgesetzte Endringe 9 aufweist. Die Endringe 9 decken wiederum jeweils eine Stirnseite des Käfigs 7 ab. Bei diesem abgeänderten Wälzlager ist jedoch ein Dichtring 19 zwischen dem Käfig 7 und dem Endring 9 festgeklemmt, welcher zwei nebeneinander angeordnete Dichtlippen 20, 21 aufweist. Zwischen den beiden Dichtlippen 20, 21 ist der freie Raum 22 gebildet. Am radial äußeren Ende jeder Dichtlippe 20, 21 ist eine axial gerichtete durchgehende Entlüftungsöffnung 23, 24 angebracht.

Bei Längsbewegungen der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 25 in Figur 3 werden die beiden Dichtlippen 20, 21 in ein und derselben Richtung in den freien Raum 20 bzw. 14 hinein wulstförmig ausgebaucht. Dabei wird die Dichtlippe 20 von ihrer Anlage an der schräg nach innen gerichteten Stirnfläche 26 des Endringes 9 gelöst, so daß eine Entlüftung des freien Raumes 22 durch die Entlüftungsöffnung 23 der Dichtlippe 20 nach außen erfolgen kann. Gleichzeitig wird die Entlüftungsöffnung 24 der Dichtlippe 2 durch Anlage dieser Dichtlippe 21 an der schräg nach innen gerichteten Stirnfläche 27 des Käfigs 5 geschlossen, so daß eine hermetische Abdichtung des Lagerraumes 28 gegeben ist.

Bei Längsbewegungen der Welle 2 in einer dem Pfeil 25 entgegengesetzten Richtung im Wälzlager entsteht die Ausbauchung 17 (nicht gezeigt) axial in den freien Raum 13 hinein. In diesem Fall kommt die Entlüftungsöffnung 23 der Dichtlippe 20 zur dichten Anlage auf der Stirnfläche 26

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des Endringes 9. Gleichzeitig hebt sich die Dichtlippe 21 von der Stirnfläche 27 des Käfigs 7 ab, so daß eine Entlüftung des freien Raumes 22 zum Lagerraum 28 hin erfolgt.

Bei den beschriebenen Längsbewegungen der Welle 2 in beiden Richtungen ist also immer eine der beiden Entlüftungsöffnungen 23, 24 geschlossen, so daß der Lagerraum 28 durch die Dichtlippen 20, 21 des Dichtringes 19 zuverlässig nach außen abgedichtet ist.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens können die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele konstruktiv abgewandelt werden. So können z. B. mehr.als zwei radial nach innen gerichtete, auf der Welle gleitende Dichtlippen an ein und demselben Dichtring oder an nebeneinander angeordneten Dichtringen vorhanden sein. Außerdem brauchen die Wälzkörper des Wälzlagers nicht kugelig ausgebildet zu sein, vielmehr können diese auch als Rollen mit zylindrischer oder ballig gewölbter Mantelfläche konstruiert sein, wenn die Laufbahnen und Rückführbahnen der Außenhülse des Wälzlagers entsprechend ausgebildet sind.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Wälzlager für die Längsführung einer Welle oder dgl., bestehend aus einer Außenhülse mit in ihrer Bohrung angeordneten axial verlaufenden Laufbahnen für die belasteten Wälzkörper und Rückführbahnen für die unbelasteten Wälzkörper, mindestens einer endlosen Reihe von in diesen Bahnen angeordneten Wälzkörpern und an je einem Ende der Außenhülse angeordneten, mit ihren Bohrungsflächen auf der Welle gleitenden Dichtringen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtring (11, 19) im Anschluß an den Befestigungsabschnitt mindestens eine dünne, biege-elastische, radial nach innen gerichtete Dichtlippe aufweist, die auf beiden Seiten an je einem freien Raum (13, 14, 22) angrenzt, wobei der Durchmesser (15) ihrer Bohrungsfläche zum Erzielen einer wulstförmigen Ausbauchung (17) der Dichtlippe (12, 20, 21), je nach Richtung der Längsbewegung der Welle (2) in

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   den einen oder in den anderen freien Raum (13, 14, 22) , im ausgebauten Zustand kleiner als der Durchmesser (16) der Welle (2) ist.
2. 2. Wälzlager nach Anspruch 1, mit einem in der Außen-

   hülse angeordneten Käfig mit Führungsbahnen für die Wälzkörper und an den Enden der Außenhülse befestigten, die betreffende Stirnseite des Käfigs abdeckenden Endringen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (11, 19) zwischen dem Käfig (7) und dem Endring (9) festgeklemmt und zwecks Ausgleich der Fertigungstoleranzen aus einem elastisch kompressiblen Werkstoff gefertigt ist.
3. 3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (11, 19) scheibenförmig ausgebildet ist.
4. 4. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtlippe (11, 20, 21) durchgehende Entlüftungsöffnungen (23, 24) angebracht sind.

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