DE4431277C2 - Lagerung für ein Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für ein Laufrad, insbeson­ dere eines Gerätes zur Landschafts-, Garten- oder Rasenpflege, zum Beispiel eines Rasenmähers, Vertikutierers oder Kehrgerätes, oder eines Einkaufs- oder Golfwagens, die mindestens ein Schräg­ schulterkugellager mit einem Außenring, welcher dem Laufrad zu­ geordnet ist, mit einem Innenring, der einem Lagerzapfen zuge­ ordnet ist, und mit Kugeln, die in gegenüberliegenden Laufbahnen des Außenringes und des Innenringes abwälzend angeordnet sind, aufweist, wobei der Außenring und der Innenring aus Kunststoff bestehen und wobei Mittel zur axialen Verspannung des Innenrin­ ges zum Außenring vorgesehen sind.

Eine solche Ausbildung ist in der älteren DE 43 05 365 A1 be­ schrieben. Dabei ist zur Unterdrückung der beim Betrieb auftre­ tenden Spiele eine axiale Vorspannung dadurch erreicht, daß einer der Lagerringe gegen eine Druckfeder abgestützt ist. Hier­ durch erfolgt eine Verspannung der beiden Schrägschulterkugel­ lager zueinander, indem die Innenringe durch die Feder axial zueinander gedrückt werden.

Aus der DE 79 17 325 U1 ist ein Laufrad für einen Transportwa­ gen, z. Bsp. einen Einkaufswagen, ersichtlich. Das Laufrad be­ steht aus zwei Nabenteilen mit einer zentralen Bohrung und je einer Innenlaufbahn. Die beiden Nabenteile sind im montierten Zustand axial gegeneinander verspannt und nehmen zwischen sich den Radkörper auf. Dieser besitzt zwei Außenlaufbahnen. Zwischen je einer Innenlaufbahn und einer Außenlaufbahn sind Kugeln ab­ wälzend angeordnet. Die beiden Nabenteile liegen mit ebenen Flächen aneinander und sind über eine Schraube gegeneinander verspannt. Ferner weisen die Nabenteile Dichtlippen auf, die an Dichtflächen des Radkörpers anliegen. Bei dieser Ausbildung muß ein Laufspiel zwischen dem Radkörper und den beiden Nabenteilen bezüglich der in deren Laufbahn abwälzenden Kugeln konstruktiv vorgegeben sein. Dieses vergrößert sich jedoch über die Ge­ brauchsdauer zunächst, was anschließend zur Beeinflussung des Rundlaufes, zu Verschleiß und schließlich zu Ausfall führt. Dadurch, daß die beiden Nabenkörper flächig aneinander liegen, kann durch die Schraubverbindung und das konstruktiv vorgegebene Laufspiel zunächst nur eine bestimmte Vorspannung erzielt wer­ den, die jedoch begrenzt ist. Bei der Benutzung tritt Spiel ein, das auch nicht durch Nachziehen der Verbindung verändert werden kann.

In der DE 35 31 624 A1 ist eine Laufrolle mit zwei Radkörpern und einem zwischen beiden angeordneten Nabenkörper beschrieben. Der Nabenkörper weist eine Laufrille auf. Die Radkörper weisen jeweils eine Innenlaufbahn auf. Zwischen den Laufrillen der beiden Radkörper und der des Nabenkörpers sind Kugeln abwälzend angeordnet. Es wird somit ein einreihiges Kugellager gebildet. Die beiden Radkörper sind axial gegeneinander über eine Hülse verspannt. Aufgrund der Verspannung ergibt sich notgedrungen ein Spiel. Die Kugeln dringen in die. Laufbahnen ein, was zu einer partiellen Kaltverformung des Kunststoffes führt, die dafür verantwortlich ist, daß kein kontinuierlicher Umlauf des zu lagernden Rades mehr gegeben ist. Unter der Vorspannung stellt sich zunächst eine Schwergängigkeit und eine Art Rasteffekt ein. Dies führt jedoch zu einer Vergrößerung des Spieles mit der Folgewirkung der weiteren Spielvergrößerung, der Beeinflussung des Rundlaufes, des Eintritts von Verschleiß und des frühzeiti­ gen Ausfalls.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für ein Laufrad mit mindestens einem Schrägschulterkugellager, dessen Außenring und Innenring aus Kunststoff bestehen, derart zu ver­ bessern, daß auf einfache Weise eine Spieleinstellung bei der Montage und darüber hinaus ein Spielausgleich während der Ge­ brauchsdauer gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mit­ tel zur axialen Verspannung einen Druckring umfassen, der aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere Kunststoff oder Gummi, besteht, der in Richtung der Drehachse einen vor­ stehenden, um die Drehachse umlaufend ausgebildeten Vorsprung oder mehrere um die Drehachse verteilt vorstehende Vorsprünge, welche/r jeweils in eine entsprechend gestaltete Tasche/n des Innenringes oder Außenringes eingreift/eingreifen, wobei die Tasche/n von der Stirnseite ausgehend hinter der dem jeweiligen Innenring oder Außenring zugehörigen Außenlaufbahn bzw. Innen­ laufbahn liegt/liegen und daß der Druckring axial verspannt gegen einen Anschlag abgestützt ist.

Von Vorteil bei dieser Lösung ist, daß durch den einfach in Form des Spritzgießens herstellbaren Druckring eine Spieleinstellung und Spielunterdrückung erreicht werden kann, die unmittelbar auf beide Lagerringe einwirkt. Vorzugsweise ist der Druckring mit einem umlaufenden Vorsprung versehen, der in einer entsprechen­ den ringförmigen Tasche des Innenringes des Schrägschulterkugel­ lagers einsitzt. Da die Tasche in der Nähe der Innenlaufbahn angeordnet ist, wirkt der Druckring unmittelbar in Verstellrich­ tung, das heißt in Achsrichtung und kann darüber hinaus noch eine unmittelbare Unterstützung bewirken, da die Stützbasis nahe an der Innenlaufbahn liegt.

Da der Vorsprung eingekammert ist, bleiben auch die elastischen Eigenschaften, die zur Konstanthaltung des Spieles erforderlich sind, erhalten. Es kann kein kalter Fluß eintreten. Es unter­ liegt nur der Bereich einer Maßveränderung als Folge aus dem Kaltfluß, der außerhalb der Tasche angeordnet ist.

Um die maßliche Veränderung aufgrund des Kaltflusses in einfa­ cher Weise zu berücksichtigen und zeitlich auf einen kurzen Setzvorgang zu beschränken, ist vorgesehen, daß der Druckring auf einer dem Anschlag zugewandten Stirnfläche mit einem um­ laufenden Ringwulst versehen ist, mit dem er am Anschlag abge­ stützt ist. Die verringerte Auflage im Bereich der Ringwulst ergibt eine erhöhte Flächenpressung, die zu einem schnellen Setzen führt, so daß nach dem Anzug praktisch keine Veränderun­ gen bezüglich des Druckringes mehr eintreten. Das Volumen des im Bereich der Tasche des Innenringes einsitzenden Vorsprunges des Druckringes kann für den Spielausgleich genutzt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Druckring noch zur Abdichtung von Außenring und Innenring zueinander zu nutzen. Hierzu ist der Druckring mit einem radial verlaufenden Dichtansatz mit einer an seinem äußeren Umfang angeordneten Dichtlippe ausgestattet. Die Dichtlippe dient zur Anlage gegen die benachbarte Stirnfläche des Außenringes.

Ferner kann der Druckring mit einer radial innen liegenden Dichtlippe im Bereich seiner Bohrung versehen sein, die zur Abdichtung zum Lagerzapfen dient und somit das Eindringen von Feuchtigkeit in den Zwischenraum zwischen den beiden Schräg­ schulterkugellagern verhindert.

Während die beiden Laufringe, nämlich der Außenring und der Innenring, aus einem härteren Kunststoff bestehen, ist der Druckring vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das eine größere Elastizität und bessere Verformungseigenschaften auf­ weist als das Material, aus dem Außenring und Innenring herge­ stellt sind. Als Materialien für den Außenring und Innenring kommen beispielsweise ein Polyamid- oder POM-Werkstoff in Frage. Der Druckring soll gummielastische Eigenschaften haben. Es kommt daher ein Kautschuk- oder EPDM-Werkstoff in Frage.

Der Druckring kann dem Innenring des Schrägschulterkugellagers bereits vor der Montage auf dem Lagerzapfen zugeordnet werden.

Um eine einfache Montage zu erreichen, sind die Abmaße des Vor­ sprunges kleiner zu wählen als die der Tasche, so daß ein ein­ faches und leichtes Einführen möglich ist, jedoch noch ein Haft­ sitz gegeben ist. Das Volumen des Vorsprunges ist jedoch ins­ gesamt größer zu wählen als das der diesen aufnehmenden Ta­ sche/n, um die erforderliche Vorspannung zu erzielen. Gegebenen­ falls kommt auch eine gleichgroße Gestaltung der Volumina des Vorsprunges und der Tasche in Frage, da Material aus dem an den Vorsprung anschließenden Bereich des Druckringes über die ge­ wählte Vorspannung in die Taschen verdrängt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Lagerung und deren Anwendung auf ein Gerät, beispielsweise einen Rasenmäher, sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht eines Rasenmähers in Umrissen, bei dem die erfindungsgemäße Lagerung eingebaut ist,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Lagerung eines Lauf­ rades als Detail im Schnitt entlang der Drehachse, in einem im Verhältnis zu Fig. 1 vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 ein im Zusammenhang mit Fig. 1 verwendetes Schräg­ schulterkugellager im vergrößerten Maßstab im Längs­ schnitt,

Fig. 4 einen Druckring im Längsschnitt,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Druckringes gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 eine alternative Ausgestaltung der Lagerung des Lauf­ rades in einer Darstellung entsprechend Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Gerät 1 in Form eines Rasenmähers darge­ stellt. Das Gerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, auf dem ein Motor angebracht ist. Im Gehäuse 2 rotiert ein Messerbalken, der vom Motor angetrieben wird. An dem Gehäuse 2 ist der Führungsholm 3 befestigt. Der Führungsholm 3 dient dazu, das Gerät 1 durch eine Bedienungsperson auf den Laufrädern 4 auf dem Untergrund zu bewegen. Die Laufräder 4 sind dem Gehäuse 2 zugeordnet und durch einen Stellhebel 5 zum Gehäuse 2 in ihrer Lage veränderbar, so daß eine Höheneinstellung des Gerätes 1 zum Untergrund erfolgen kann. Hierzu ist, wie aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich, die die Laufräder 4 lagernde Achse als Kurbelachse gestaltet, und zwar mit der Achse 10, zu der versetzt ein Lagerzapfen 8 am Kurbelarm 9 angebracht ist. Der Kurbelarm 9 ist mit der Achse 10 verbunden. Durch Verschwenken der Achse 10 erfolgt eine Verstel­ lung auch des Lagerzapfens 8. Das Laufrad 4 ist zur Lagerung auf dem Lagerzapfen 8 mit einer Lagerhülse 6 versehen. Die Lagerhül­ se 6 gemäß Fig. 2 weist eine abgesetzte Bohrung auf, in welche von ihren beiden Enden ausgehend Schrägschulterkugellager 7 eingesetzt sind. Die Außenringe 13 der beiden Schrägschulterku­ gellager 7 stützen sich in Richtung aufeinander zu jeweils gegen eine Schulter der Lagerhülse 6 ab. In den Außenring 13 ist je­ weils ein Innenring 14 eingeschoben. Der Außenring 13 weist eine Außenlaufbahn 16 auf, der eine Innenlaufbahn 17 des Innenringes 14 gegenüberliegt. Zwischen beiden sind Kugeln 15 angeordnet, die bei Relativdrehung von Innenring 14 und Außenring 13 zuein­ ander in den Laufbahnen 16, 17 abwälzen. Der Innenring 14 jedes Schrägschulterkugellagers 7 ist mit einer Bohrung 18 versehen, mit der er auf dem Lagerzapfen 8 aufsitzt. Das Laufrad 4 rotiert um die Drehachse 19.

Der Innenring 14 des dem Kurbelarm 9 benachbarten Schrägschul­ terkugellagers 7 ist durch einen Druckring 11 gegen einen An­ schlag 12, der Bestandteil des Kurbelarmes 9 sein kann, axial in einer Richtung abgestützt. Das dazu beabstandet angeordnete Schrägschulterkugellager 7 weist ebenfalls einen Innenring 14 mit einem Druckring 11 auf, gegen den jedoch eine Scheibe 20 als Anschlag anliegt, die von einer auf ein Gewinde des Lagerzapfens 8 aufgeschraubten Mutter 21 beaufschlagt wird. Durch Anziehen der Mutter 21 erfolgt ein Zusammenpressen der Druckringe 11 und Verspannen der Innenringe 14 zueinander, wodurch eine Spielein­ stellung und aufgrund der elastischen Eigenschaften der Druck­ ringe 11 eine Konstanthaltung des Spieles der Lagerung erzielt wird. Die beiden Innenringe 14 der beiden Schrägschulterkugel­ lager 7 werden also gegeneinander verspannt.

Aus Fig. 3 ist ein Schrägschulterkugellager 7 als Einzelteil im vergrößerten Maßstab ersichtlich. Es ist erkennbar, daß der Außenring 13 mit einer abgesetzten Bohrung versehen ist, wobei im Bereich des Übergangs zwischen den beiden unterschiedlich groß bemessenen Bohrungsabschnitten die Außenlaufbahn 16 ausge­ bildet ist. Ferner weist der Außenring 13 von einer Stirnfläche ausgehend eine Eindrehung auf. Auf der dieser Stirnfläche gegen­ überliegenden Stirnseite besitzt er einen radial nach innen gerichteten Vorsprung. Der Innenring 14 sitzt in der abgestuften Bohrung des Außenringes 13 ein. Er besitzt einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt, von dem radial nach außen gerichtet ein Ansatz mit einem am äußeren Umfang in Richtung auf die Ausneh­ mung des Außenringes 13 zu verlaufenden Vorsprung ausgeht, so daß eine Labyrinthdichtung in diesem Bereich gebildet wird. Im Bereich des radial nach innen gerichteten Vorsprunges an der gegenüberliegenden Stirnseite des Außenringes 13 besitzt der Innenring 14 eine Eindrehung, in die der Vorsprung des Außen­ ringes 13 eingreift, so daß auch auf dieser Seite eine Laby­ rinthdichtung gebildet wird.

Im Übergangsbereich zwischen dem großen und dem kleinen Außen­ durchmesser des Innenringes 14 ist die Innenlaufbahn 17 ausge­ bildet. Zwischen Außenlaufbahn 16 und Innenlaufbahn 17 sind Kugeln 15 angeordnet. Der Innenring 14 weist ferner eine zen­ trale Bohrung 18 auf, die auf der Drehachse 19 zentriert ist und mit der das Schrägschulterkugellager 7 auf den Lagerzapfen auf­ geschoben werden kann. An einer Stirnseite kann darüber hinaus der Innenring 14 noch mit einer nach radial innen gerichteten Dichtung versehen sein, die zur Abdichtung zur Außenfläche des Lagerzapfens dient. Von der Stirnseite 22 des Innenringes 14, die in Richtung der Drehachse 19 hinter der Innenlaufbahn 17 liegt, geht eine Tasche 23 aus, die die Form einer Ringnut be­ sitzt. Die Tasche 23 des Innenringes 14 dient zur Aufnahme eines Vorsprunges 24 eines im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 noch näher beschriebenen Druckringes 11.

Der Druckring 11 gemäß Fig. 4 und 5 besitzt einen nabenförmi­ gen Teil, der auf der Drehachse 19 zentriert ist und einen zu einer Seite vorstehenden ringförmigen Vorsprung 24 bildet, der im Querschnitt dem der Tasche 23 des Innenringes 14 angepaßt ist. Von dem nabenförmigen Abschnitt geht ein radial nach außen sich erstreckender ringförmiger Dichtansatz 27 aus, an dessen äußerem Umfang eine in Richtung auf die Stirnseite 22 zu vor­ stehende äußere Dichtlippe 28 angeordnet ist. Diese dient zur Anlage an der der Stirnseite 22 des Innenringes 14 zugehörigen Stirnfläche des Außenringes 13 bei der Ausführung des Schräg­ schulterkugellagers gemäß Fig. 3.

Der Druckring 11 weist darüber hinaus eine zentrale Bohrung auf, mit der er zum Teil im Bereich der Tasche 23 einsitzt.

Auf der dem Vorsprung 24 abgewandten Seite besitzt der Druckring 11 zu seiner Stirnfläche 25 hin einen umlaufenden Ringwulst 26, der zur Anlage an den aus Fig. 2 ersichtlichen Anschlägen 12 bzw. 20 dient. Der Vorsprung 24 sitzt im montierten Zustand, wie aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich, in der ringförmigen Tasche 23 ein.

Ferner ist an dem dem Vorsprung 24 abgewandten Abschnitt des nabenförmigen Teils des Druckringes 11 eine radial nach innen gerichtete ringförmige Dichtlippe 29 vorgesehen, die zur Abdich­ tung zur Außenfläche des Lagerzapfens dient. Durch die Nutzung des Druckringes 11 zusätzlich zur Anbringung von Dichtlippen 28, 29 wird auch die Abdichtung des Schrägschulterkugellagers 7 und damit der gesamten Lagerung weiter verbessert. Das Volumen des Vorsprunges 24 ist gegenüber dem der Tasche 23 geringfügig grö­ ßer gestaltet, so daß beim Verspannen der Lagerung Material in die Taschen 23 durch elastische Verformung des Vorsprunges 24 eindringen kann und der Innenring 14 im Bereich hinter der In­ nenlaufbahn 17 eine Unterstützung erfährt und zusätzlich die Masse des nabenförmigen Bereiches des Druckringes 11 und ins­ besondere der eingekammerte Vorsprung 24 genutzt werden kann, um das einmal sich nach der Erstmontage nach Beendigung des Flie­ ßens im Bereich der Ringwulst 26 einstellende Spiel konstant zu halten.

In Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Lagerung im Verhältnis zu Fig. 2 dargestellt. Der Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß die Außenringe 13 der beiden Schräg­ schulterkugellager 17 integraler Bestandteil der Lagerhülse 6 des Laufrades 4 sind. Die beiden Innenringe 14 sind entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 3 gestaltet. Ferner erfolgt auch hier die Abstützung der Innenringe 14 gegen die Anschläge 12, 20 mittels jeweils eines Druckringes 11. Die Ausführungsform ent­ spricht der gemäß Fig. 4 und 5.

Claims (5)

1. Lagerung für ein Laufrad (4), insbesondere eines Gerätes (1) zur Landschafts-, Garten- oder Rasenpflege, zum Bei­ spiel eines Rasenmähers, Vertikutierers oder Kehrgerätes, oder eines Einkaufs- oder Golfwagens, die mindestens ein Schrägschulterkugellager (7) mit einem Außenring (13), welcher dem Laufrad (4) zugeordnet ist, mit einem Innenring (14), der einem Lagerzapfen (8) zugeordnet ist, und mit Kugeln (15), die in gegenüberliegenden Laufbahnen (16, 17) des Außenringes (13) und des Innenringes (14) abwälzend an­ geordnet sind, aufweist, wobei der Außenring (13) und der Innenring (14) aus Kunststoff bestehen und wobei Mittel zur axialen Verspannung des Innenringes (14) zum Außenring (13) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur axialen Verspannung einen Druckring (11) umfassen, der aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere Kunststoff oder Gummi, besteht, der in Rich­ tung der Drehachse (19) einen vorstehenden, um die Dreh­ achse (19) umlaufend ausgebildeten Vorsprung (24) oder mehrere um die Drehachse (19) verteilt vorstehende Vor­ sprünge, welche/r jeweils in eine entsprechend gestaltete Tasche/n (23) des Innenringes (14) oder Außenringes (13) eingreifen, wobei die Tasche/n (23) von der Stirnseite (22) ausgehend hinter der dem jeweiligen Innenring (14) oder Außenring (13) zugehörigen Außenlaufbahn (16) bzw. Innen­ laufbahn (17) liegt/liegen,
und daß der Druckring (11) axial verspannt gegen einen An­ schlag (12, 20) abgestützt ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (11) auf seiner dem Anschlag (12, 20) zu­ gewandten Stirnfläche (25) mit einem laufenden Ringwulst (26) versehen ist, mit dem er am Anschlag (12, 20) abge­ stützt ist.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (11) einen radial verlaufenden Dichtan­ satz (27) mit einer Dichtlippe (28) aufweist, welche gegen eine Stirnfläche (22) des Außenringes (13) anliegt.

4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (11) eine radial innenliegende Dichtlippe (29) zur Abdichtung zum Lagerzapfen (8) aufweist.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorsprunges (24) bzw. der Vorsprünge größer ist als das Volumen der diesen/diese aufnehmenden Tasche/n (23).