DE4235611C2 - Kunststoff-Lagergehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bereits bekannt, eine Stahlwendel zur Verstärkung des Lagersitzes in das Material des Lagergehäuses einzubetten, um ein Fließen des Kunststoffs unter im späteren Betrieb auftretenden Zug- und Druckspannungen und eine dadurch hervorgerufene schädliche Veränderung des Lagersitzes zu verhindern. Auch negative Auswirkungen auf den Lagersitz aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnung des Gehäuses und der im Gehäuse angeordneten Wälzlager werden durch eine solche Stahlwendel eliminiert.

Bei einem aus der EP 0 487 476 A2 bekannten Spritzgußverfahren zur Herstellung eines Lagergehäuses wird die kunststoffbeschichtete Stahlwendel in das Gießwerkzeug eingelegt und durch Werkzeugschieber in der gewünschten, zur Gehäusebohrung konzentrischen Lage gehalten, bis der Kunststoff in das Gießwerkzeug eingespritzt ist. In einer bestimmten Stufe des Spritzgießens werden dann die Werkzeugschieber entfernt und der dadurch entstehende Hohlraum wird danach mit Kunststoff aufgefüllt. Die Stahlwendel ist dann allseitig in den Kunststoff eingebettet.

Dieses Verfahren erfordert ein aufwendiges Gießwerkzeug und darüber hinaus einen komplizierten Steuerungsablauf während des Gießvorganges, um die Wendel zuverlässig in der gewünschten Lage in das Gehäuse einzugießen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lagergehäuse eingangs genannter Art zu schaffen, das einfach herzustellen ist, bei dem die Stahlwendel aber dennoch zuverlässig konzentrisch zur Bohrung des Lagergehäuses eingebettet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß ein einfaches Gießwerkzeug ohne besondere Schieber oder andere Mittel zur Aufnahme und Fixierung der Stahlwendel verwendet werden kann, weil der Trägerring diese Aufgabe übernimmt. Darüber hinaus läßt sich das Lagergehäuse in einem einstufigen, unterbrechungslosen Spritzvorgang herstellen. Desweiteren ist sichergestellt, daß sich die Wendel auch unter dem Druck des einfließenden Kunststoffs nicht aus ihrer - beim Stand der Technik zu diesem Zeitpunkt nicht mehr gesicherten - Lage verschiebt.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, die Bohrung des Trägerringes unmittelbar als Lagersitz auszugestalten, der den Außenring eines Wälzlagers ganz oder teilweise aufnimmt, so daß eine absolut konzentrische Lage der Wendel zum Wälzlager sichergestellt ist.

Die Verwendung des Trägerringes ist besonders vorteilhaft, wenn zwei Wälzlager fluchtend nebeneinander in das Lagergehäuse bei dessen Herstellung mit eingegossen werden sollen. Die Wälzlager lassen sich dann nämlich in der Bohrung des Trägerringes anordnen und fixieren, so daß eine vormontierte Einheit aus Trägerring, zwei fluchtenden Wälzlagern und einer konzentrischen Stahlwendel in das Gießwerkzeug eingelegt werden kann.

Überdeckt die Lagersitz-Bohrung des Trägerringes den Wälzlageraußenring nur teilweise, so ist einerseits dessen genaue Lage sichergestellt, andererseits wird der Lagerring aber auch vom Kunststoffmaterial des Gehäuses unmittelbar umschlossen, so daß eine besonders zuverlässige Einbettung erfolgt.

Ein eventuell gewünschter axialer Abstand der Wälzlager voneinander ist durch am Trägerring angeformte Vorsprünge bzw. einen umlaufenden Steg einfach vorzugeben. Ein solcher Steg kann einstückig mit axial federnden Abschnitten versehen sein, die eine axiale Kraft auf die Lageraußenringe ausüben, wenn letztere während des Spritzgießens des Lagergehäuses im Gießwerkzeug gegen die federnden Abschnitte angepreßt und auf den äußeren Stirnseiten der Lagerringe Anlageschultern am Lagergehäuse angeformt werden. Dadurch läßt sich beispielsweise erreichen, daß auf einfache Weise die Breitentoleranz der Wälzlager und die Längentoleranz eines Distanzringes zwischen den Wälzlagerinnenringen ausgeglichen werden. Aber auch eine axiale Anstellung der Lageraußenringe gegenüber den von einem Distanzring auf Abstand gehaltenen Lagerinnenringen läßt sich mit solchen am Steg angeformten federnden Abschnitten verwirklichen. Ein solcher Distanzring kann durch einen in der Bohrung des Trägerringes angeformten, radial nach innen gerichteten Bund oder auch durch einzelne Finger zentriert werden, wodurch sowohl das Einbringen der Einheit in das Gießwerkzeug als auch die spätere Montage einer Welle erleichtert werden.

Wird der Trägerring mit radial von der Lagersitzfläche beabstandeten axialen Verlängerungen versehen, auf deren Mantelflächen die Wendel angeordnet ist, und werden weiterhin die Verlängerungen von Ringsegmenten gebildet, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, dann ist eine besonders gute Einbettung in das Gehäusematerial gewährleistet und die Verstärkungswirkung der Wendel kann aufgrund der Elastizität der Verlängerungen ungehindert auf die Lagersitzflächen einwirken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Flanschlagergehäuse und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Lagergehäuse.

Das in Fig. 1 dargestellte Lagergehäuse ist im Spritzgußverfahren aus einem Kunststoff hergestellt und weist einen ebenfalls aus einem Kunststoff bestehenden Trägerring 2 sowie eine Stahlwendel 3 auf.

In der Bohrung 4 des Lagergehäuses 1 sind zwei Kugellager 5, 6 angeordnet, deren Innenringe 7, 8 von zwei Sicherungsringen 9, 10 auf einer Welle 11 gehalten werden.

Der Trägerring 2 weist einen nach innen gerichteten umlaufenden Steg 12 auf, der den Lageraußenringen 13, 14 als axialer Anschlag dient und deren gegenseitigen Abstand bestimmt. Am Körper des Trägerringes 2 sind axiale Verlängerungen 15, 16 angeformt, die vorzugsweise jeweils drei auf den Umfang des Trägerrings 2 verteilte Ringsegmente bilden. Auf der Mantelfläche des Trägerringkörpers und der Verlängerungen 15, 16 ist die Stahlwendel 3 konzentrisch zu den Lageraufnahmebohrungen des Trägerringes 2 bzw. zur Bohrung 4 des Lagergehäuses 1 angeordnet und durch radiale Erhebungen 17, 18 an den Enden der Verlängerungen 15, 16 auch axial fixiert.

Es ist ersichtlich, daß die Stahlwendel 3 auf dem Kunststoff- Trägerring 2 vor der Erstellung des Lagergehäuses vormontiert werden und die aus dem Trägerring 2 und der Stahlwendel 3 bestehende Einheit in die Gießform zur Erstellung des kompletten Lagergehäuses 1 eingelegt werden kann, so daß keine besonderen Maßnahmen im Gießwerkzeug ergriffen werden müssen. Die Wälzlager 5, 6 können zusammen mit dem zwischen den Lagerinnenringen 7, 8 eingefügten Distanzring 19 in das fertige Lagergehäuse eingeschoben werden, wobei der Trägerring 2 eine fluchtende Ausrichtung der Wälzlager sicherstellt. Der Trägerring 2 weist darüber hinaus in seiner Bohrung einen radial nach innen gerichteten Bund 29 auf, der die radiale Bewegungsfreiheit des Distanzringes 19 begrenzt, so daß die Welle 11 leicht zu montieren ist. Anstelle des Bundes 29 können selbstverständlich auch einzelne radial nach innen gerichtete Finger vorgesehen sein.

Es ist aber ebenso möglich, die Wälzlager 5, 6 sowie den Distanzring 19 schon vor dem Spritzgießen des Lagergehäuses 1 in die Bohrungen des Trägerringes 2 einzusetzen, so daß eine vormontierte Einheit, die aus fluchtenden, definiert beabstandeten Wälzlagern 5, 6, dem Distanzring, dem Trägerring 2 sowie der konzentrisch zu den Wälzlagern 5, 6 angeordneten Stahlwendel 3 besteht, unmittelbar in das Gießwerkzeug eingelegt werden kann. Da die Lagersitzbohrungen des Trägerringes 2 eine geringere Tiefe aufweisen als die Länge der Lageraußenringe 13, 14, werden die Lageraußenringe 13, 14 beim Einspritzen des Lagergehäuse-Kunststoffs unmittelbar in den Kunststoff eingebettet, wodurch ein besonders guter Sitz gewährleistet ist.

Das Flanschlagergehäuse der Fig. 2 weist einen modifizierten Trägerring 20 auf. Der Trägerring 20 ist an seinem umlaufenden Steg 21 mit axial federnden Abschnitten 22, 23 versehen, die durch jeweils eine umlaufende Radialnut 24, 25 gebildet werden. Das Lagergehäuse 26 weist hier an den Enden seiner Bohrung angeformte Schultern 27, 28 auf, von denen die Lageraußenringe 13, 14 umfaßt werden.

Die aus Stahlwendel 3, Trägerring 20, Wälzlagern 5, 6 und Distanzring 19 bestehende, vormontierte Einheit wurde bei der Herstellung des Lagergehäuses in die Gießform für das Lagergehäuse 26 eingelegt und die Lagerringe wurden von den die Lager stirnseitig abdichtenden Teilen des Gießwerkzeuges axial soweit verschoben, bis die Lagerinnenringe 7, 8 am Distanzring 19 und die Lageraußenringe 13, 14 an den federnden Abschnitte 22, 23 zur Anlage kamen. Alle axialen Toleranzen der Wälzlagerringe und des Distanzringes sind dadurch eliminiert worden.

Mit einer solchen Gestaltung des Trägerringes läßt sich auch in einfacher Weise eine Anstellung der Lageraußenringe 13, 14 zu den Lagerinnenringe 7, 8 verwirklichen, wenn z. B. - wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigt - die Lagerinnenringe von Sicherungsringen 9, 10 oder Anbauteilen auf der Welle 11 gehalten sind.

In den beiden Ausführungsbeispielen ist die Erfindung zwar anhand von Flanschlagergehäusen erläutert worden, jedoch ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung bei anderen Gehäusen, wie z. B. Stehlagergehäusen, mit gleichem Erfolg anwendbar ist. Auch ist die Verwendung eines Gitternetzes oder einer ähnlichen Anordnung anstelle der Stahlwendel denkbar.

Claims (12)

1. Aus einem Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestelltes Lagergehäuse mit einer die Lagersitzfläche der Gehäusebohrung konzentrisch umgebenden, in das Material des Lagergehäuses eingebetteten Stahlwendel, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Kunststoff vorgefertigter Trägerring (2, 20) in das Lagergehäuse (1, 26) eingebettet ist, auf dessen Mantelfläche die Stahlwendel (3) angeordnet ist.

2. Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung des Trägerringes (2, 20) wenigstens teilweise die Lagersitzfläche des Gehäuses (1, 26) bildet.

3. Lagergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wälzlager (5, 6) fluchtend nebeneinander in der Bohrung des Trägerringes (2, 20) angeordnet und mit diesem in das Lagergehäuse (1, 26) eingegossen sind.

4. Lagergehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der die Lageraußenringe (13, 14) der Wälzlager (5, 6) aufnehmenden Bohrungen des Trägerringes (2, 20) geringer ist als die Breite der Lageraußenringe (13, 14).

5. Lagergehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bohrungen des Trägerringes (2, 20) für die Lageraußenringe (13, 14) radiale Vorsprünge angeordnet sind, an denen die beiden Lageraußenringe (13, 14) anliegen.

6. Lagergehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bohrungen des Trägerringes (2, 20) für die Lageraußenringe (13, 14) ein umlaufender Steg (12, 21) angeformt ist, an dem die Lageraußenringe (13, 14) anliegen.

7. Lagergehäuse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bohrungen des Trägerringes (2, 20) ein radial nach innen gerichteter Bund (29) oder einzelne Finger zum Zentrieren eines zwischen den Lagerinnenringen (7, 8) der Wälzlager (5, 6) angeordneten Distanzringes (19) vorgesehen sind.

8. Lagergehäuse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (21) an seinen Stirnflächen axial federnde Elemente aufweist, an denen die Lageraußenringe (13, 14) anliegen.

9. Lagergehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Elemente von schräg zu den Lageraußenringen weisenden Abschnitten (22, 23) des Steges (21) gebildet werden, zwischen denen und dem Stegkörper radiale Nuten (24, 25) angeordnet sind.

10. Lagergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Trägerringes (2, 20) axial gerichtete Verlängerungen (15, 16) aufweist, die von der Lagersitzfläche der Gehäusebohrung (4) radial beabstandet und im Material des Lagergehäuses (1, 26) eingebettet sind und auf deren Mantelfläche die Stahlwendel (3) angeordnet ist.

11. Lagergehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Verlängerungen (15, 16) von mindestens drei auf jeder Seite des Trägerring-Körpers angeformten Ringsegmenten gebildet werden.

12. Lagergehäuse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Verlängerungen (15, 16) radial nach außen weisende Erhebungen (17, 18) zur axialen Fixierung der Stahlwendel (3) angeformt sind.