DE4227474A1

DE4227474A1 - Wälzlager mit Kunststoffkäfig

Info

Publication number: DE4227474A1
Application number: DE19924227474
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Prosch; Rainer Dipl Ing Pflug
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1994-02-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit Kunststoffkäfig, der ein stückig ausgebildet ist, aus zwei in einer Teilungsebene mit Verbin dungsmitteln versehenen Käfighälften besteht oder aus mehreren, mit Verbindungsmitteln versehenen Käfigteilen zusammengesetzt ist, wobei der Käfig, jede Käfighälfte oder bei mehreren Käfigteilen die jeweils am äußeren Rand befindlichen Käfigteile im Bereich seines oder ihres geschlossenen Randabschnittes mit angeformten flanschartigen Rändern versehen sind, die als Dichtlippen ausgebildet sind und an den Dicht flächen der Lagerringe anliegen.

Ein derartiges Wälzlager bzw. Kunststoffkäfig ist im deutschen Ge brauchsmuster 19 14 884 beschrieben. Dabei werden Lagerkugeln von einem aus zwei symmetrischen Hälften zusammengesetzten Kunststoffkäfig auf Abstand gehalten. Beide Käfighälften sind in der Teilungsebene mit zusammenpassenden Verklammerungsmitteln in Form von abwechselnd an den Stegteilen vorgesehenen Vorsprüngen und Vertiefungen versehen. Jede Käfighälfte ist außerdem im Bereich ihres geschlossenen Randabschnit tes mit angeformten, bohrungs- und mantelseitig sich erstreckenden flanschartigen Rändern ausgerüstet, die als Dichtlippen ausgebildet sind und die sich in die Randaussparungen der Lagerlaufringe hinein erstrecken.

Der Nachteil eines derartigen Käfigs besteht darin, daß einerseits bei Verwendung eines harten Kunststoffes keine elastischen Dichtlippen ausgebildet werden können und andererseits bei Verwendung eines wei chen Kunststoffes zwar elastische Dichtlippen, aber keine ausreichende Käfigsteifigkeit gegeben ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kunststoffkäfig zu entwic keln, der sowohl die Vorteile eines harten Kunststoffes als auch die Vorteile eines weichen Kunststoffes in sich vereinigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Käfighälften und die angeformten Dichtlippen aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei die Käfighälften aus einem harten und verschleißfesten und die Dichtlippen aus einem weichen und federnden Kunststoff gefer tigt sind.

Durch die Kombination von Kunststoffen mit unterschiedlichen Werk stoffeigenschaften ist die Herstellung eines Wälzlagerkäfigs mit optimalen Eigenschaften möglich. Die Verwendung von relativ harten und verschleißfesten Kunststoffen für die beiden Käfighälften sichert die für ein einwandfreies Funktionieren eines Wälzlagers erforderliche Käfigsteifigkeit. Die Abdichtung des Lagers, d. h. sein Schutz vor dem Eindringen fester Verunreinigungen und Feuchtigkeit sowie der Schutz vor dem Verlust von Schmierstoffen wird durch Dichtlippen erreicht, die aus einem weichen und elastischen Material bestehen. Durch ein straffes Anliegen der Dichtlippen an den Dichtflächen wird eine gute abdichtende Wirkung des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs realisiert.

Weitere, erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter ansprüche 2 bis 7 und werden im folgenden näher beschrieben.

So sollen nach Anspruch 2 die Käfighälften aus Plastomeren oder Duro meren bestehen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 3 sollen die Käfighälften aus glasfaserverstärkten Polyamiden bestehen.

Polyamide sind Plastomere, d. h. thermoplastische Werkstoffe, bei denen die Formänderung durch eine reversible Zustandsänderung erfolgt, d. h. sie fließen beim Erwärmen und erhärten beim Abkühlen. Sie sind in der Regel zäh bis hart und weisen die erforderliche Steifigkeit auf. Neben den beschriebenen Eigenschaften der Plastomere sind Polya mide besonders abriebsfest und geräuschdämpfend. Durch Beimischung von Kurzglasfasern zu Polyamiden werden nochmals gute Eigenschaftsänderun gen erzielt. Mit einer Erhöhung der Härte und des Elastizitätsmoduls geht auch eine erhöhte Steifigkeit einher.

Duromere, beispielsweise Phenolharz, sind ausgehärtete Produkte mit minimaler Zustandsänderung bei Veränderung der Temperatur. Der Aushär tevorgang ist eine irreversible chemische Vernetzungsreaktion. Ebenso wie Plastomere weisen Duromere eine Härte und Steifigkeit auf, wie sie von einem Käfigwerkstoff erwartet wird.

Aus Anspruch 4 geht hervor, daß die Dichtlippen aus Elastomeren, beispielsweise aus Polyurethan bestehen. Elastomere sind formfest, aber elastisch sehr stark verformbar. Durch seine elastischen, d. h. federnden Eigenschaften liegen Dichtlippen aus einem derartigen Kunst stoff straff an den Dichtflächen an und gewährleisten eine zuverlässi ge Abdichtung des Lagers. Polyurethan hat den weiteren Vorteil, daß sich sein Elastizitätsmodul mit steigender Temperatur nur unwesentlich ändert, d. h. auch bei erhöhten Betriebstemperaturen eines Wälzlagers verlieren die Dichtlippen nicht ihre Elastizität. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Polyurethan besonders alterungsbeständig ist.

Aus Anspruch 5 geht hervor, daß der Kunststoffkäfig durch eine Zwei- Komponenten-Spritztechnik gefertigt werden soll. Der Vorteil eines durch Zwei-Komponenten-Spritztechnik hergestellten Kunststoffkäfigs besteht darin, daß eigentlicher Käfig und Dichtlippe bereits während des Herstellungsprozesses fest miteinander verbunden werden. Ein zusätzlicher Arbeitsgang zum Verbinden beider Teile, wie beispiels weise Ultraschallschweißen oder Kleben, ist somit nicht mehr erforder lich.

Auch sollen nach Anspruch 6 die Dichtlippen zweilippig ausgebildet sein. Während die nach innen gerichtete Dichtlippe vorrangig den Austritt von Schmierfett oder Schmieröl verhindert, schützt die nach außen gerichtete Dichtlippe vorrangig das Lager gegen das Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtigkeit.

Schließlich ist nach Anspruch 7 vorgesehen, daß die Lagerringe als Scheiben ausgebildet sind, die eine Wandstärke aufweisen, die kleiner als der Durchmesser der kugelförmigen Wälzkörper ist.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Exzenterwälzlagers mit einen erfindungsgemäßen Kunststoffkäfig;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Exzenterlager entlang der Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit Z aus Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Exzenterlager ist für einen Einbau in einem Mähdrescher zur Bewegung eines Schüttlersiebes vorgesehen. Ein äußerer Laufring 8 ist in der einen Hälfte seines Umfanges mit einem Befestigungsblech 12 versehen und wird über dort vorhandene Befesti gungsbohrungen 9 fest mit einem nicht dargestellten Gehäuse des Mäh dreschers verbunden.

Ein innerer Laufring 7 ist über nicht sichtbare Lagerkugeln in dem äußeren Laufring 8 drehbar gelagert. Der innere Lagerring 7 ist über seinen gesamten Durchmesser massiv ausgebildet, d. h. im engeren Sinne ist er als Lagerscheibe ausgebildet, auf deren Mantelfläche sich die Laufbahn des Innenringes 7 befindet. Der massive innere Laufring 7 weist mehrere Befestigungsbohrungen 9a, 10 auf, die in radialer Rich tung abweichend vom Lagermittelpunkt angeordnet sind.

In die Befestigungsbohrung 10 wird eine nicht dargestellte Stange eingeführt und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Schüttlersieb verbunden. Bei Bewegung des inneren Laufringes 7 wird über die exzen trisch angebrachte Befestigungsbohrung 10 und die darin befestigte Stange das Schüttlersieb in eine rüttelnde Bewegung versetzt. Die kleineren Befestigungsbohrungen 9a sind Hilfsbohrungen für eine siche re Halterung der Stange in der Befestigungsbohrung 10.

Zwischen Innenring 7 und Außenring 8 ist in der Draufsicht nach Fig. 1 eine Käfighälfte 3 mit den angeformten Dichtlippen 6 erkennbar.

Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt des Exzenterlagers zeigt in seiner oberen Hälfte den Querschnitt durch einen Steg des erfindungs gemäßen Wälzlagerkäfigs und in seiner unteren Hälfte den Querschnitt durch das Zentrum einer Lagerkugel 11. Die Lagerkugeln 11 werden von einem aus zwei symmetrischen Hälften 3 zusammengesetztem Kunststoff käfig auf Abstand gehalten und bewegen sich auf zugehörigen Laufbahnen zwischen Innenring 7 und Außenring 8. Innerhalb des massiv gefertigten inneren Laufringes 7 sind die Befestigungsbohrungen 9 und 10 erkenn bar. Die beiden Lagerringe 7, 8 sind scheibenförmig ausgebildet und tragen auf ihrer äußeren bzw. inneren Mantelfläche die Laufbahnen für die Lagerkugeln 11. Die Wandstärke der Lagerringe 7, 8 liegt dabei unter dem Durchmesser der Lagerkugeln 11. Das Zusammenwirken der einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs mit den Lagerlaufringen 7, 8 wird anhand der Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Einzelheit Z des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs, der die Lagerkugeln 11 führt und aus zwei in einer Teilungsebene 1 mit Verbindungsmitteln 2 versehenen Käfighälften 3 besteht. Beide Käfighälften 3 weisen in der Teilungsebene 1 zusammen passende Verbindungsmittel 2 in Form von abwechselnd an den Stegen angeordneten Vorsprüngen und Ausnehmungen auf, die durch Ineinander greifen die Käfighälften 3 zusammenhalten.

Jede Käfighälfte 3 ist im Bereich ihres geschlossenen Randabschnittes 4 mit angeformten flanschartigen Rändern 5 versehen, die in axial gerichtete Dichtlippen 6 auslaufen. Die axial gerichteten Dichtlippen 6 sind als Schleifringdichtungen ausgebildet und umfassen die Stirn seiten des Innen- und Außenringes 7, 8.

Im vorliegenden Beispiel sind die Dichtlippen 6 zweilippig ausgebildet und sorgen so für eine besonders wirksame Abdichtung des Lagers. Der einerseits in axialer Richtung von den Stirnseiten der Lagerringe 7, 8 und den geschlossenen Randabschnitten 4 und andererseits in radialer Richtung von den Dichtlippen 6 und den Käfighälften 3 begrenzte Frei raum 13 kann als Schmiermittelvorratsraum genutzt werden.

Die Käfighälften 3 sind im vorliegenden Beispiel aus glasfaserver stärktem Polyamid und die Dichtlippen 6 aus Polyurethan gefertigt. Damit wird einerseits die erforderliche Käfigsteifigkeit gewährleistet und andererseits durch die elastische Ausbildung der Dichtlippen 6 deren straffes Anliegen an den Dichtflächen ermöglicht, so daß eine gute Dichtwirkung gegeben ist.

Bezugszeichen

1 Teilungsebene
2 Verbindungsmittel
3 Käfighälften
4 Randabschnitt
5 flanschartige Ränder
6 Dichtlippen
7 Innenring
8 Außenring
9, 9a, 10 Befestigungslöcher
11 Lagerkugeln
12 Befestigungsblech
13 Freiraum

Claims

1. Wälzlager mit Kunststoffkäfig, der einstückig ausgebildet ist, aus zwei in einer Teilungsebene (1) mit Verbindungsmitteln (2) versehenen Käfighälften (3) besteht oder aus mehreren, mit Verbindungsmitteln (2) versehenen Käfigteilen zusammengesetzt ist, wobei der Käfig, jede Käfighälfte (3) oder bei mehreren Käfigteilen die jeweils am äußeren Rand befindlichen Käfigteile im Bereich seines oder ihres geschlosse nen Randabschnittes (4) mit angeformten flanschartigen Rändern (5) versehen sind, die als Dichtlippen (6) ausgebildet sind und an den Dichtflächen der Lageringe (7, 8) anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (3) und die angeformten Dichtlippen (6) aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei die Käfighälften (3) aus einem harten und verschleißfesten und die Dichtlippen (6) aus einem weichen und elastischen Kunststoff gefertigt sind.

2. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Käfighälften (3) aus Plastomeren oder Duromeren bestehen.

3. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Käfighälften (3) aus glasfaserverstärkten Polya miden bestehen.

4. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Dichtlippen (6) aus Elastomeren, beispielsweise aus Polyurethan bestehen.

5. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Käfig durch Zwei-Komponenten-Spritztechnik gefertigt ist.

6. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippen (6) zweilippig ausgebildet sind.

7. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Lagerringe (7, 8) als Scheiben ausgebildet sind, die eine Wandstärke aufweisen, die kleiner als der Durchmesser der Lagerkugeln (11) ist.