DE69929280T2

DE69929280T2 - Dispositif de palier avec un chapeau de carter et une ωtanchωitω

Info

Publication number: DE69929280T2
Application number: DE69929280T
Authority: DE
Inventors: James Torrington Thibault
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1998-01-31
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: DE69929280D1; CA2260642A1; US6250813B1; EP0933545A3; EP0933545A2; CA2260642C; EP0933545B1

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf selbstausrichtende Lager und insbesondere auf selbstausrichtende Lageranordnungen mit Abschirmungen oder Dichtungen, die für Anwendungen geeignet sind, die durch rauhe, in hohem Maße verschleißende Umgebungen gekennzeichnet sind. Ein selbstausrichtendes Lager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der GB-A-2 142 990 bekannt.
Eine derartige Anwendung besteht in der Befestigung des Bohrers einer Straßenasphaltiermaschine. Lageranordnungen in dieser Anwendung sind konstant in hohem Maße verschleißenden Asphaltmischungen und hohen Temperaturen ausgesetzt und sind häufig Auswaschungen mit Lösungsmitteln auf der Basis von Erdöl ausgesetzt. Derzeitige Lageranordnungen für Asphaltiermaschinen verwenden eine auf einer Welle angebrachte Abschirmung, um sich vor dem Eindringen von Asphalt zu schützen. Solche Abschirmungen verschlechtern sich auf Grund der konstanten Abreibung der Abschirmung schnell, die durch die Asphaltmischung rotiert. Sobald sich die äußere Abschirmung abgenutzt hat, dringt eine Verschmutzung in das Innere des Lagers ein und ein Versagen tritt schnell ein. Zusätzlich ist es schwierig, die sich drehende Abschirmung gegen das Lager positiv abzudichten. Dieses Fehlen einer positiven Abdichtung ermöglicht einen Weg, auf dem eine Verschmutzung in die Lageranordnung eintritt.
Das Dokument US-A-4 411 437 offenbart eine selbstausrichtende Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit Ausnahme davon, dass das ringförmige Gehäuse in dem axialen Ende des Lagergehäuses angebracht ist, in dem mehrere flache Dichtungsscheiben aus Metall, die in einem aufeinanderliegenden Kontakt gestapelt sind und den gleichen inneren und äußeren Durchmesser haben, innerhalb der ringförmigen Nut des ringförmigen Gehäuses angeordnet sind, wobei der innere Durchmesser der Scheiben etwas größer ist als der Durchmesser des inneren Rings des Lagers, so dass ein Zwischenraum zwischen ihnen gebildet ist, wenn die Welle sich in ihrer normalen ausgerichteten Stellung befindet. Die Dichtungsscheiben werden mit den flachen Seiten in Kontakt miteinander durch eine nachgiebige Wellenscheibe zusammengehalten, die zwischen dem Stapel der Dichtungsscheiben und der Seite der ringförmigen Nut angeordnet ist, wodurch ein konstanter Druck auf den Stapel der Scheiben aufgebracht wird, um die Scheiben in einem festen Kontakt mit der Seite der ringförmigen Nut zu halten. Die Abmessungen des äußeren Durchmessers der Dichtungsscheiben und der Tiefe der ringförmigen Nut sind so gewählt, dass die Dichtungsscheiben in der Lage sind, sich radial relativ zueinander zu verschieben, um es dem Lager zu ermöglichen, sich an eine Fehlausrichtung der Welle relativ zu dem Gehäuse anzupassen. Aufgrund des Zwischenraums zwischen dem inneren Durchmesser der Scheiben und dem inneren Ring des Lagers wird ein Weg zugelassen, auf dem Verschmutzung in die Lageranordnung eintreten kann.
Das Dokument DE-C-37 08 815 offenbart eine Lageranordnung mit einer Dichtung, die für eine Verwendung in rauhen Umgebungen geeignet ist, wie beispielsweise solchen, wie man sie bei Eisenbahnwägen antrifft, wobei diese auch eine axiale Bewegung der Welle relativ zu dem Gehäuse aufnimmt. In einer Ausführungsform weist die Dichtung mehrere geteilte lamellare Ringe auf, die innerhalb einer ringförmigen Nut angeordnet sind, die in einem an der Welle befestigten inneren Ring vorgesehen ist, wobei ein Paar der geteilten lamellaren Ringe leicht radial nach innen federbelastet ist für einen vorgespannten Eingriff in den inneren Ring, der zwischen zwei Paaren geteilter lamellarer Ringe angeordnet ist, die jeweils leicht radial nach außen gegen das Gehäuse federbelastet sind. Die leichte Federbelastung ist ausreichend, um sicherzustellen, dass unter normalen Temperaturbedingungen die Ringe an dem Teil befestigt bleiben, gegen das sie federbelastet sind, das heißt entweder das Gehäuse oder den inneren Ring. In diesem Dokument gibt es keinen Hinweis auf die potentielle Möglichkeit, diese Art von Dichtung in einem selbstausrichtenden Lager zu verwenden, in dem die Dichtung eine Flexibilität in der radialen Richtung haben muss, um der radialen Einstellung des Lagers Rechnung zu tragen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine selbstausrichtende Lageranordnung zu schaffen, in der besondere Dichtungsmittel in der ringförmigen Nut der Gehäusekappe angeordnet sind, die eine verbesserte Abdichtung schaffen, während es dem Lager noch ermöglicht wird, sich an eine Fehlausrichtung der Welle relativ zu dem Gehäuse anzupassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine selbstausrichtende Lageranordnung zur Montage über einer Welle vorgesehen, wobei die Lageranordnung ein Lagergehäuse aufweist, das eine sphärisch-konkave Bohrung hat; wobei ein Lager eine sphärisch-konvexe radial äußere Oberfläche hat, die schwenkbar in der konkaven Bohrung angebracht ist; und wobei eine ringförmige Gehäusekappe gegenüber einem axialen Ende des Lagergehäuses angebracht ist, wobei die Gehäusekappe eine radial nach innen gerichtete ringförmige Nut hat und einen Freiraum in Bezug auf die Welle oder einen inneren Lagerring bietet, der über der Welle angebracht werden kann, so dass ein Verschwenken des Lagers innerhalb des Gehäuses zugelassen ist; gekennzeichnet durch eine Vielzahl von geteilten lamellaren Ringen, die innerhalb der ringförmigen Nut der Gehäusekappe angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der geteilten lamellaren Ringe radial nach innen federbelastet sind für einen vorgespannten Eingriff mit der Welle oder dem inneren Lagerring.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese wirksam umgesetzt werden kann, wird jetzt beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 eine Querschnittsseitenansicht ist, die eine bekannte Lageranordnung darstellt, wie sie mit gegenwärtigen Straßenasphaltiermaschinen verwendet wird;
2 eine Querschnittsseitenansicht ist, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden selbstausrichtenden Lageranordnung darstellt, gesehen entlang der Linie 2-2 aus 3;
3 eine Endansicht ist, die die selbstausrichtende Lageranordnung aus 2 darstellt;
4 eine Querschnittsseitenansicht ist, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden selbstausrichtenden Lageranordnung darstellt, gesehen entlang der Linie 4-4 aus 5; und
5 eine Endansicht ist, die die selbstausrichtende Lageranordnung aus 4 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 eine bekannte Lageranordnung 10, wie sie verwendet wird, um einen Bohrer in gegenwärtigen Straßenasphaltiermaschinen zu tragen. Ein Lagergehäuse 12 hat eine sphärisch-konkave Bohrung 14, um eine sphärisch-konvexe Oberfläche eines äußeren Lagerrings 16 eines selbstausrichtenden Lagers 18 zu unterstützen. Eine Abschirmung 20 aus Metall wird auf einen breiten inneren Lagerring 22 gepresst, um einen Schutz für eine Lagerdichtung 24 und Wälzelemente 26 zu schaffen.
Bei dieser bekannten Konstruktion dreht sich die Metallabschirmung 20 mit der Welle, über der das Gehäuse montiert ist. Als ein Ergebnis dreht sich die Metallabschirmung 20 konstant durch die Asphaltmischung, die durch die Schaufeln des Bohrers entlang der Welle bewegt wird. Das Lagergehäuse 12 ist stationär, und es ist mittels einer mit Gewinde versehenen Aufnahme 28 an der Straßenasphaltiermaschine angebracht. Aufgrund der Drehung der Metallabschirmung 20 in Bezug auf den äußeren Lagerring 16 und das Lagergehäuse 12 werden Spalten 30 gebildet, was darin resultiert, dass eine Verschmutzung in die Lagerdichtung 24 eindringt und schnell zu den Wälzelementen 26 vordringt, was ein Versagen bewirkt. Bezeichnender Weise gibt es keinen Schutz für die Oberflächen, die die Schwenkbewegung zwischen dem sphärischen selbstausrichtenden Lager 18 und dem Lagergehäuse 12 bewerkstelligen.
Die 2 und 3 zeigen eine Lageranordnung 40, insbesondere eine erste Ausführungsform der vorliegenden Lageranordnung, die in einer Anwendung ähnlich derjenigen der Lageranordnung 10 verwendet werden könnte. Ein Lagergehäuse 42 hat eine sphärisch-konkave Bohrung 44 zum Unterstützen einer sphärisch-konvexen Oberfläche eines äußeren Lagerrings 46 eines selbstausrichtenden Lagers 48. Ein breiter innerer Lagerring 50 ist durch eine Stellschraube 54 auf einer drehbaren Welle 52 montiert. Wälzelemente 56 rollen in Laufbahnen äußerer und innerer Lagerringe 46 und 50 und sind durch mehrteilige Lagerdichtungen 58 geschützt, die einen auf dem inneren Lagerring 50 montierten äußeren Auswerfer (flinger) 59 aufweisen.
Ringförmige Gehäusekappen 60 sind mittels Kappenschrauben 62 oder anderen Einrichtungen gegenüber axialen Enden des Lagergehäuses 42 angebracht und weisen eine radial nach innen gerichtete Nut 64 auf. Mindestens zwei geteilte lamellare Ringe 66 sind innerhalb der ringförmigen Nut 64 angeordnet, wobei die Ringe für einen vorgespannten Eingriff mit der drehbaren Welle 52 radial nach innen federbelastet sind. Zusätzliche geteilte lamellare Ringe können für einen vorgespannten Eingriff entweder mit den Lagerkappen 60 oder der drehbaren Welle 52 vorgesehen sein. Eine zentrale Bohrung 68 der Lagerkappe 60 und die ringförmige Nut 64 schaffen einen ausreichenden Freiraum in Bezug auf die drehbare Welle 52 und die geteilten lamellaren Ringe 66, um ein Verschwenken des äußeres Lagerrings 46 relativ zu dem Lagergehäuse 42 zu ermöglichen.
Die ringförmige Nut 64 und die geteilten lamellaren Ringe 66 bilden eine Barriere, die eine Verschmutzung eines inneren Bereichs 70 beschränkt. Anders als herkömmliche labyrinthartige Dichtungen nehmen sie die erforderliche selbstausrichtende Bewegung des Lagers 48 auf. Insbesondere sind die Lagerkappen 60 stationär; sie sind nicht an der drehbaren Welle befestigt und sie drehen sich nicht durch die Asphaltmischung. Die Lagerkappen 60 bilden einen Schutz für die sphärisch-konkave Oberfläche 44 des Lagergehäuses 42 und die entsprechenden sphärisch-konvexen Oberflächen des äußeren Lagerrings 46. Dieser Schutz besteht zusätzlich zu demjenigen, der für die Lagerdichtungen 58 und die Wälzelemente 56 vorgesehen ist. Das Lagergehäuse 42 wird mittels einer mit einem Gewinde versehenen Aufnahme 72 montiert.
Die 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform, die derjenigen der 2 und 3 ähnlich ist, wobei sie aber eine Lagerordnung 80 in einem Lagergehäuse 82 aufweist, das mittels Bolzen oder Schrauben in Öffnungen 84 eines ringförmigen Befestigungsflanschs 86 montiert ist. Nur eine einzige Lagerkappe 88, ähnlich den Lagerkappen 60, ist notwendig, da die Struktur, auf der das Lagergehäuse 82 montiert ist, einen Schutz von der anderen Seite der Lageranordnung 80 bildet. Diese Ausführungsform zeigt, dass geteilte lamellare Ringe 90 eine radial nach außen gerichtete Federbelastung aufweisen können, die einen vorgespannten Kontakt mit der Lagerkappe 88 bildet.
In der Ausführungsform der 4 und 5 sind die geteilten lamellaren Ringe 90 radial nach innen gegen einen breiten inneren Lagerring 92 anstelle gegen die drehbare Welle 94 vorgespannt. Die Wirkung ist ähnlich, da der breite innere Lagerring 92 mittels einer Stellschraube 96 oder anderen Einrichtungen an der drehbaren Welle 94 befestigt ist. Ein selbstausrichtendes Lager 98 weist einen äußeren Lagerring 100, mehrteilige Lagerdichtungen 102 mit einem Auswerfer (flinger) 104 sowie Wälzelemente 106 auf, die jeweils ähnlich denjenigen der Ausführungsform aus den 2 und 3 sind.
Die Lageranordnung ist für einen weiten Bereich von Lagerkonfigurationen anwendbar, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind, die einen Schutz für ein selbstausrichtendes Lager benötigen. Beispielsweise kann das selbstausrichtende Lager ein einfaches Lager ohne Wälzelemente sein, oder es kann ein Wälzelementelager ohne einen inneren Lagerring sein, wobei die Wälzelemente direkt auf Laufbahnen rollen, die auf der drehbaren Welle vorgesehen sind. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsform der 4 und 5 so angesehen werden kann, dass sie ein selbstausrichtendes Wälzelementlager ohne innere Lagerlaufbahn hat, wobei die geteilten lamellaren Ringe radial einwärts gegen die drehbare Welle vorgespannt sind, wobei die drehbare Welle hohl ist.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass die vorliegende selbstausrichtende Lageranordnung einen in großem Maße verbesserten Widerstand gegen Verschleiß, hohe Temperaturen und Lösungsmittel schafft. Die offenbarte Konfiguration ist insbesondere für raube Anwendungen geeignet, wie beispielsweise die Montage von Bohrern von Straßenasphaltiermaschinen, und sie kann für viele andere Anwendungen angepasst werden.

Claims

Selbstausrichtende Lageranordnung (40) zur Montage über einer Welle (52), wobei die Lageranordnung ein Lagergehäuse (42) aufweist, das eine sphärisch-konkave Bohrung (44) hat; wobei ein Lager (48) eine sphärisch-konvexe radial äußere Oberfläche hat, die schwenkbar in der konkaven Bohrung (44) angebracht ist; und wobei eine ringförmige Gehäusekappe (60) gegenüber einem axialen Ende des Lagergehäuses angebracht ist, wobei die Gehäusekappe eine radial nach innen gerichtete ringförmige Nut (64) hat und einen Freiraum in Bezug auf die Welle oder einen inneren Lagerring (92) bietet, der über der Welle angebracht werden kann, so daß ein Verschwenken des Lagers innerhalb des Gehäuses zugelassen ist; gekennzeichnet durch eine Vielzahl von geteilten lamellaren Ringen (66), die innerhalb der ringförmigen Nut (64) der Gehäusekappe (60) angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der geteilten lamellaren Ringe (66) radial nach innen federbelastet sind für einen vorgespannten Eingriff mit der Welle (52) oder dem inneren Lagerring (92).
Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Lager einen äußeren Ring (46) aufweist, der die sphärisch-konvexe äußere Oberfläche bietet, wobei ein innerer Ring über der Welle (52) und Wälzelemente (56) dazwischen anzuordnen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der das Lager einen äußeren Ring und Wälzelemente (56) aufweist und wobei die drehbare Welle eine innere Laufbahn für die Wälzelemente aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Lager eine Lagerdichtung (58) aufweist, die an dem äußeren Ring (46) und an der Welle (52) angebracht ist, um Schmiermittel innerhalb des Lagers zurückzuhalten und eine Verunreinigung des Lagers zu verhindern.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens einer der geteilten lamellaren Ringe (66) derart federbelastet ist, daß er radial nach außen gegen die Gehäusekappe (60) vorgespannt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine zweite ringförmige Gehäusekappe (60) aufweist, die gegenüber einem zweiten axialen Ende des Lagergehäuses (42) angebracht ist, wobei die zweite Gehäusekappe eine radial nach innen gerichtete zweite ringförmige Nut (64) hat und einen Freiraum in Bezug auf die Welle (52) bietet, so daß ein Verschwenken des Lagers innerhalb des Gehäuses zugelassen ist, und wobei eine Vielzahl der geteilten lamellaren Ringe (66) innerhalb der zweiten ringförmigen Nut (64) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Lagergehäuse einen ringförmigen Flansch (86) zum Montieren des Lagergehäuses aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Lagergehäuse eine radial gerichtete Gewindebohrung (72) zum Montieren des Lagergehäuses aufweist.