DE934379C

DE934379C - Vorrichtung zum hermetischen Abschliessen von Kugel- oder Rollenlagern

Info

Publication number: DE934379C
Application number: DER8003A
Authority: DE
Inventors: Robert Annen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-01-06
Filing date: 1952-01-03
Publication date: 1955-10-20
Also published as: CH315406A; GB706876A; FR1056187A

Description

AUSGEGEBEN AM 20. OKTOBER 1955

R 8003 XII147b

Die Erfindung' bezieht sich auf eine Vorrichtung zum hermetischen Abschließen von Kugel- oder Rollenlagern mit einem Außenring und einem inneren Laufring oder -dorn und mit einer dicht am Außenring festgehaltenen und mit ihrem inneren Rand abdichtend an eine flache oder schwach kegelige Ringschulter des inneren Laufringes oder -dornes angedrückten Ringmembran.

Man sucht schon lange eine Konstruktion zum hermetischen Abschließen der Wälzlager, und es sind bereits viele Vorschläge in diesem Sinne bekanntgeworden. Meistens wird ein Ring aus Kunststoff oder Filz vorgesehen, der in mehr oder weniger zusammengedrücktem Zustand in einer im inneren Laufring vorgesehenen Nut untergebracht wird. Diese Ringe ähneln sehr den Stopfbüchsen und vermindern in starkem Maße die Beweglichkeit der Wälzlager. Abschlußvorrichtungen nach dem Prinzip der Labyrinthe sind platzversperrend und schließen die Schmiermittelverluste nicht ganz aus. Es ist auch eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Membran über dem größten Teil ihrer Ausdehnung und namentlich mit ihrem inneren Rand auf einer Federscheibe aufliegt, durch die sie an die Ringschulter des inneren Laufringes oder -dornes satt angedrückt wird. Bei solchen Vorrichtungen kommt es leicht vor, daß der Anpreß druck zu groß ist, wodurch eine zu große Reibung entsteht. Diese ist schon an sich unerwünscht, !besonders bei sensiblen Apparaten, wie z. B. Kreiselkompassen.

Außerdem verkürzt die entstehende Reibungswärme durch Einwirkung auf den Baustoff der Membran die Lebensdauer dieser letzteren- unnötig schnell.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß die Membran durch denselben bzw. dieselben Deckel, durch welchen oder welche sie am Außenring festgehalten ist, beim Einsetzen desselben oder derselben selbsttätig radial von, innen nach außen ίο gespannt worden ist und daß die Ringschuker gegenüber einem einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisenden Ringwulst des Deckels· bzw. eines der Deckel leicht axial versetzt ist, um am Innenrand der einwärts des Rinigwulstes frei liegenden, gespannten Membran anzuliegen.

Die Zeichnung stellt eine Anzahl von Ausführungsbeispielen des Wälzlagers gemäß der. Erfindung dar.

'Fig. ι ist eine Ansicht teilweise im Radialschnitt einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt in einem ähnlichen Schnitt und in vergrößertem Maßstab einen Teil dieser Ausführunigsform während des· Zusammenbaus; Fig. 3 ist ein Diametralschnitt eines Teiles einer zweiten Ausf ü'hrungsf orm;

Fig. 4 ist ein ähnlicher Schnitt dieser letzteren beim Zusammenbau;

Die Fig. 5 und 6 sind den Fig. 3 ;bzw. 4 ähnliche Schnitte einer dritten Ausführungsform; Fig. 7 ist eine Stirnansicht eines zu einer dieser Ausf uhr ungsfornien gehörenden Außendeckels·; die Fig. 8 und 9 sind den Fig. 3 'bzw. 4 ähnliche Schnitte einer vierten Ausführungsform, und Fig. 10 ist ein der 'Fig. 3 ähnlicher Schnitt einer fünften Ausführungsform.

In Fig. ι ist ein Kugellager gezeigt, dessen äußerer Laufring mit 1 und innerer Laufring mit 2 bezeichnet ist, wobei, letzterer auch durch einen nicht durchbohrten Kern- oder Wellenteil ersetzt sein könnte. Mit 3 ist eine Dichtungsscheibe aus z. B. Kunstgummi bezeichnet. Diese ist auf den ebenen Grund einer Ausnehmung/ aufgelegt, welche im äußeren Laufring 1 vorgesehen ist. Diese Dichtungsscheibe 3 sichert einen hermetischen Abschluß längs der Innenwandung des äußeren Laufringes, und zwar darfk dem Druck, der von gewissen, noch zu beschreibenden Bauteilen herrührt. Zu diesen Bauteilen gehört ein innerer Deckel 4, der von innen nach außen einen rohrförmigen Teil 4_e, einen Wulst 4_b, einen flachen Teil 4_C und einen schwach nach oben gebogenen Teil 4^ aufweist. Eine elastische Membran 5 aus Kunststoff, mit einem zentralen Loch 8 versehen, ist mit ihrem äußeren Rand auf den Teilen 4_C und 4a des Innendeckels 4 angedrückt, und zwar durch einen Wulst 6_tt eines Außendeckels· 6. Letzterer besitzt an seinem äußeren Umfang radiale Schlitze 11 (Fig. 7), so daß Zungen 6_b gebildet werden, die sich an der zylindrischen Wandung der Ausnehmung 7 festhalten, wenn der Deckel 6 mit einem gewissen Druck in diese Ausnehmung hineingedrückt worden ist. Die Membran 5 erstreckt sich von außen nach innen längs des Wulstes 6_a, dann längs einer kegeligen Fläche, danach längs des Wulstes 4_b des Innendeckels 4, dann wieder längs einer kegeligen, fast flachen Fläche und schließlich längs einer ringförmigen, flachen oder leicht kegeligen Schulterfläche 2_a des inneren Lauf ringes 2.

Fig. 2 zeigt die verschiedenen Bauteile während des Zusammenbaus des Kugellagers. Sobald der Außendeckel 6 teilweise in die Ausnehmung 7 hin-• eingestoßen ist, drückt sein Wulst 6_a auf die Membran 5, deren Außenrand dann mit der Umfangskante des Randteil's 4_b des Innendeckels· 4 in Berührung kommt. Beim weiteren Hineinstoßen des Außendeckels 6 wird derjenige Teil der Membran S, der innerhalb des Berührungskreises mit dem Wulst 6_a gelegen ist, in Radialrichtung nach außen gezogen. Dank dieser Spannung legt sich der Innenrand der Membran,, der vorher über einen Bund 2_b in einen Ringnut 2_C des Innenringes eingeführt worden ist, gegen die Ringfläche 2₀ dieses Innenringes an und schließt dabei das Innere des Kugellagers hermetisch ab.

Beim Herausarbeiten der Ringnut 2_C ist eine kegelige Fläche 2_a gebildet worden, die sich von der Fläche 2_a aus erweitert und sich dabei dem ringförmigen Teil 4_a des Innendeckels 4 nähert, unter Freilassung eines kapillaren Spaltes 12. Der Ringraum, der sich von diesem Spalt 12 aus zwischen dem rohrförmigen Teil 4₀ und der Fläche 2_d nach außen erstreckt, bildet einen kapillaren ölsperraum, in welchem das Öl beständig dazu angehalten wird, den Spalt 12 aufzufüllen, in den aber das öl zurückweichen kann, wenn der Druck der im Innern des Lagers enthaltenen Luft über den Druck der Außenluft ansteigt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die gleiche Abschlußvorrichtung auch auf der anderen Seite des Kugellagers verwendet wird. Dasselbe versteht sich auch für die anderen nun beschriebenen Ausführungsbeispiele, wo man unnötige Wiederholungen vermeiden wird.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 sind ein Teil i4_c eines Innendeckels 14 und die Dichtungsscheibe 3 zwischen dem flachen Boden der Ausnehmung 7 und dem Wulst i6_fl des Außendeckels festgeklemmt. - Der Wulst I4₆ weist eine ausgesprochene zylindrische Fläche I4_e auf, die der zylindrischen Fläche 16_e des Außendeckels 16 gegenüberliegt. Der Außenrand der elastischen Membran

15 ist zwischen diesen b.eiden.zylindrischen Flächen eingeklemmt. Weiter innen erstreckt sich die Membran längs des Wulstes I4₆, dann längs einer kegeligen Fläche und schließlich längs der Ringfläche 22_ß des inneren Kugellagerteiles 22. Der innere Rand der mit dem zentralen Loch 8 versehenen Membran 15 liegt auf dieser Ringfläche 22_a auf, und zwar dank der radial nach außen gerichteten Spannung, die beim Hineinstoßen des Außendeckels in die Ausnehmung 7 erzielt wird. Auch hier sieht man den kapillaren Ölsperraum zwischen dem hohlzylindrischen Teil I4_a des Innendeckels 14 und der kegeligen Fläche 22_& des Bauteiles 22.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 ist der Außenrand der elastischen Membran 25 zwischen den Federzungen ro eines Zwischendeckels 9 und

einem flachen Teil 24_C eines Innendeckel® 24 eingeklemmt. Der Teil 24^ liegt satt auf der Dichtungsscheibe 3 und diese auf dem Boden der Ausnehmung 7 auf. Die Federzungen 10 erstrecken sich längs eines Kegels, dessen spitzer Winkel vergrößert wird, wenn der Zwischendeckel 9 mittels des Außendeckels 26 in die Ausnehmung 7 hineingestoßen wird. Bei diesem Zusammenbau kommt auch eine Lage zustande, und zwar nach derjenigen, die in Fig. 6 dargestellt ist, bei welcher der Außenrand der Membran 25 den Teil 24,. des Innendeckels 24 berührt, wobei aber die Federzungen 10 noch nicht stark nach außen abgebogen sind. Wird dann anschließend der Deckel 9 noch weiter eingestoßen, so dringen die Außenkanten der Federzungen 10 ein wenig in die Membran ein und ziehen diese radial nach außen beim weiteren Hineinstoßen des Zwischendeckels 9. Am Schluß des Zusammenbaues erstreckt sich die Membran 25 von außen

ao nach innen längs der Federzungen 10, dann längs einer kegeligen Fläche, dann längs eines Wulstes 24_rf des Innendeckels 24, anschließend wieder längs einer kegeligen Fläche und schließlich längs der Auflagefläche 22_a des inneren Lagerteiles 22. Die Membran wird durch die ihr erteilte Radialspannung mit einem gewissen Druck auf diese Fläche 22_ß angedrückt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 ist die Membran 35 mit ihrem Außenrand zwischen der zylindrischen Innenfläche der Ausnehmung 7 und einer leicht kegeligen Umhüllungsfläche der verschiedenen Federzungen 3O₆ am Umfang des Außendeckels 36 festgeklemmt. Außerdem ist sie zwischen dem Wulst 3Ö_a und einem Teil 34,. des Innendeckels 34 festgeklemmt. Sie erstreckt sich dann von außen nach innen längs dieses Wulstes 36,,, dann längs einer kegeligen Fläche und dann längs des Wulstes 34₆ des Deckels 34, anschließend längs einer schwach kegeligen Fläche und schließlich längs der schwach kegeligen Fläche 3'2_a des inneren Laufringes 32. In dieser Ausführungsform konnte vom Dichtungsring 3 abgesehen werden, weil die Membran 35 unmittelbar und doch abdichtend am Außenring ι befestigt ist. Der Innenring 32 hat eine kegelige Fläche 32;,, welche der Fläche ¹Z₁₁ der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele entspricht und sich der Wandung eines zentralen Loches des Innendeckels 34 nähert unter Freilassung eines kapillaren Spaltes 12.

So Beim Zusammenbau wird die Membran 35 auf den Außenring 1 aufgelegt, nachdem sie mittels ihres Loches 8 auf den inneren Laufring 32 zentriert worden ist. Nachher wird der Außendeckel 36 in die Ausnehmung 7 hineingestoßen zwecks Befestigung des Außenrandes der Membran und Spannens dieser letzteren gegen außen, und zwar zwischen den Wulsten 3O₀ und 34_& und somit zwischen diesem Wulst 34^ und dem zentralen Loch 8. Dank dieser Spannung und dem axialen Abstand zwischen den Flächen 32_a und 34^ wird der Innenrand der Membran an die Fläche 32 angedrückt, wobei sie den Innenraum mit den Kugeln oder Rollen hermetisch abschließt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 besitzt der Außenring 1' eine wenig tiefe Ausnehmung 7', welche zur Aufnahme der in eine Ebene zurückgebogenen Teile 46^ der Zungen 46^ des Außendeckels bestimmt ist. Die elastische Membran 45 ist mit ihrem Außenrand zwischen einer zylindrischen Innenoberfläche des äußeren Laufringes 1' und einer zylindrischen Fläche eingeklemmt, welche die Zungenteile 46^ einhüllt. Sie erstreckt sich von außen nach innen längs des Wulstes 463 des Deckels 46, dann längs einer kegeligen Fläche und schließlich längs der ebenfalls kegeligen Ringfläche 42_a des inneren Laufteiles 42. In dieser Ausführungsform konnte man nicht nur den Dichtungsring 3, sondern auch den Innendeckel weglassen. Der abgebogene Teil φ_Λ stützt sich auf den Boden der Ausnehmung 7' ab.

In allen beschriebenen Ausführungsformen ist sowohl der Außendeckel und, sofern ein solcher vorhanden ist, auch der Innendeckel aus gedrücktem Stahlblech hergestellt. Dasselbe gilt für den Zwischendeckel 9 der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6.

Bei allen Ausführungsformen kann es sich ebensogut um Rollenlager wie um Kugellager handeln, und es ist auch gleichgültig, ob es sich um ein Lager mit Kugelpfanne mit oder ohne Zwischenring handelt.

Die Erfindung ist besonders nützlich bei ihrer Anwendung auf kleine und kleinste Ausführungsformen von Wälzlagern.

Der auf der einen Seite des Kugellagers anzuordnende Außendeckel wird dann kein zentrales Loch haben, wenn der innere Lagerteil durch einen im Lager endenden Wellenteil gebildet wird.

Claims

Patentansprüche: _1oo

ι . Vorrichtung zum hermetischen Abschließen von Kugel- oder Rollenlagern mit einem Außenring und einem inneren Laufring oder -dorn und mit einer durch einen Deckel dicht am Außenring festgehaltenen und mit ihrem inneren Rand abdichtend an eine flache oder schwach kegelige Ringschulter des inneren Laufringes oder -dornes angedrückten, elastischen Ringmembran, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5, 15, 25, 35, 45) durch denselben bzw. no dieselben Deckel (4, 14, 24, 34, 44; 16, 26, 46; 9), durch welchen oder welche sie am Außenring festgehalten ist, beim Einsetzen desselben oder derselben selbsttätig radial von innen nach außen gespannt werden, und daß die Ringschulter (2_a, 22_a, 32_a, 42„) gegenüber einem einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisenden Ringwulst (4₆, I4_&, 24^, 34₆, 46J des Deckels bzw. eines der Deckel leicht axial versetzt ist, um am Innenrand der einwärts des Ringwulstes frei Hegenden gespannten Membran anzuliegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Membran lediglich ein Deckel (46) vorgesehen ist, dessen Ringwulst (46J sowohl zum abdichtenden Festhalten des

äußeren Randes der Membran am Außenring als auch zum Spannen der Membran dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial geschlitzte äußere Teil, der die Membran (35) am Außenring festklemmt, einen Wulst (3O₀) bildet, der einen axial nach außen gerichteten Wulst (34₆) eines auf einer Schulter des Außenringes aufliegenden Innendeckels (34) mit einem radialen Spiel umgibt, das größer ist als die Dicke der Membran, derart, daß im letzten Teil des Einschiebens des Außendeckels die Membran über den Wulst des Innendeckels gleitet und zusätzlich gespannt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendeckel (4, ■ 14) mit seinem flachen Außenteil (4_C, I4_C) auf einem flachen, auf einer Ringschulter des Außenringes aufliegenden Dichtungsring (3) aufliegt und einen axial nach außen gerichteten Wulst (4₆, I4₆) aufweist, und daß die Membran (5, 15) zwischen flachen oder zylindrischen Teilen (4_C, 6_a bzw. I4ß, i6_c) dieses Wulstes und eines ihn umgebenden Wulstes im äußeren Teildes· Außendeckels festgeklemmt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand der Membran (25) einesteils zwischen Federzungen (10), die längs einer stumpf kegeligen Fläche von einem Zwischendeckel (9) aus gedrücktem Stahlblech nach außen springen, und andererseits einem flachen Teil (24_C) eines Innendeckels (24) eingeklemmt ist, der ebenfalls aus gedrücktem Stahlblech hergestellt ist und sich mittels einer Dichtungsscheibe (3) auf einer Schulter des Außenringes abstützt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring oder -dorn auf der Innenseite der Ringschulter (2_a, 22_a, 32_a) eine kegelige Fläche (2_d, ²²ci> 3²d) aufweist, welche sich, von der Ringschulter ausgehend, erweitert und sich dabei der Wandung eines im Innendeckel (4, 14, 24, 34) vorgesehenen zentralen Loches nähert, aber noch einen kapillaren Spalt (12) frei läßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen kapillaren ölsperr- . raum aufweist, der sich, vom kapillaren Spalt ausgehend, zwischen der kegeligen Fläche (2₆, 22₆) des inneren Laufringes oder -dornes und einem hohlzylindrischen Teil (4_a, I4_a, 24_a) des Innendeckels (4, 14, 24) erstreckt.

Angezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 221 554; britische Patentschrift Nr. 581 232.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 509559 10.55