WO2010092045A1 - Gehäusegleitlagerisolierung - Google Patents

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WO2010092045A1
WO2010092045A1 PCT/EP2010/051573 EP2010051573W WO2010092045A1 WO 2010092045 A1 WO2010092045 A1 WO 2010092045A1 EP 2010051573 W EP2010051573 W EP 2010051573W WO 2010092045 A1 WO2010092045 A1 WO 2010092045A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
housing
bearing housing
insert
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/051573
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Schweizer
Original Assignee
Zollern Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zollern Gmbh & Co. Kg filed Critical Zollern Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2010092045A1 publication Critical patent/WO2010092045A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/02—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of sliding-contact bearings

Definitions

  • the invention relates to a shaft bearing, a housing for a shaft bearing and a method for producing a housing of a shaft bearing.
  • a shaft bearing With the shaft bearing, a shaft rotating about a rotation axis is rotatable.
  • the shaft bearing is a housing slide bearing, but in principle could also be a housing roller bearing.
  • Housing sliding bearings are known from the prior art, which have a housing with integrally attached wings, and a bearing body which is supported with support surfaces on the wings.
  • a shaft to be supported On the bearing body a shaft to be supported is rotatably mounted about a rotation axis.
  • shaft bearings it is often necessary that the longitudinal axis of the shaft bearing bore is exactly aligned with the axis of rotation of the shaft. This can be remedied by the fact that during assembly, the longitudinal axis of the bore of the bearing body is aligned exactly with the axis of rotation of the shaft to be supported. This alignment is usually not easy. Dynamic changes in the shape of the shaft can sometimes not be compensated. Therefore, there are bearings whose housing are aligned only roughly during assembly with the axis of rotation of the shaft.
  • Support surfaces of the housing for the bearing body and support surfaces of the bearing body have mutually adapted spherical surfaces, which allow the bearing body to perform tilting movements transversely to the axis of rotation of the shaft relative to the bearing housing in a certain angular range.
  • the shaft bearing is subject to less wear due to dynamic deformation of the shaft to be supported and is easier to install.
  • Such bearings may be provided, for example, in electrical machines, the z. B. are attached to both sides of a housing of the electric machine, so that the electric machine is disposed between the bearings.
  • the electric machine can z. B. be a motor or a generator.
  • the electrical fields in the machine can cause a voltage be induced in the shaft to be stored. Although this voltage is dissipated via a grounding device, it is often undesirable for the voltage to be dissipated through the shaft bearings. Therefore, it may be necessary to provide at least one or both bearings with electrical insulation, which prevents current from the shaft z. B. over the housing of the electric machine to which the bearing is mounted, runs. It is known to apply an electrically insulating layer to the wings integrally formed on the housing.
  • the application of the electrically insulating layer is part of the manufacturing process during the housing production. Since the coating process is not in the process of machining the
  • Bearing housing can be integrated, it may be necessary that the bearing housing is removed from the machining process and transported to another place where the coating takes place. After the coating has been completed, the housing can be replaced again
  • Cutting process be returned.
  • the coating process thus costs time and money, partly because of the often very large housings high transport costs incurred.
  • the invention is based on a bearing housing for a shaft bearing, in particular a housing slide bearing.
  • the bearing housing for a shaft bearing of the type mentioned preferably for a plain bearing according to DIN 31 690, 31 693 or 31 694 act.
  • a flange may be provided, with which the bearing can be fastened at a desired location.
  • the bearing housing can be designed as a flange bearing, midi pop or pillow block.
  • the bearing or the bearing housing can, for. B. be fastened to an electric machine to rotatably support their rotation shaft.
  • the bearing housing comprises at least two support surfaces for a bearing body which are arranged at least partially around the axis of rotation of the shaft to be supported and separate from one another in the direction of the axis of rotation, wherein the bearing surfaces have the shape of a part of a spherical surface.
  • the bearing body is used in the bearing housing, the support surfaces, with which it is supported on the wings.
  • the support surfaces also have the shape of a part of a spherical surface.
  • the spherical surfaces of the support surfaces and the spherical surfaces of the wings are adapted to each other so that they lie flat against each other.
  • the wings can a common ball center lyak and the support surfaces have a common spherical center.
  • the support surfaces and the wings have the same sphere center.
  • the bearing body can pivot about at least one axis which is transverse to the axis of rotation of the shaft relative to the bearing housing.
  • the at least one axis is preferably a straight-line tuft that is transverse to the axis of rotation, so that the bearing body can compensate for the angular offsets of the rotational axis caused during assembly or dynamic excitation.
  • the bearing body slides for this purpose on the wings.
  • a rotation of the bearing body about the axis of rotation of the shaft is blocked relative to the housing.
  • the bearing housing a corresponding means, such as. B. a Abragung or a pin which engages in a recess of the bearing body, have, or vice versa.
  • the at least partially circumferentially arranged wings are preferably arranged so that the bearing body or the ball center of the support surfaces is secured transversely to the axis of rotation of the shaft against movement.
  • a plurality of circumferentially separate wings may be formed, which are separated from each other by a plurality of circumferentially separate wings in the direction of the axis of rotation.
  • two in the direction of the axis of rotation separated from each other approximately annularly formed around the axis of rotation wings are formed. Even if the wings are not complete, such. B. with interruptions extend over the circumference of the axis of rotation to be understood as annular.
  • the wings separated in the direction of the axis of rotation and / or in the circumferential direction can be separated by means of a gap.
  • the at least one ball center is located with respect to the axis of rotation axially in the region of the gap which separates the bearing surfaces in the direction of the axis of rotation.
  • the bearing body has at least two about the axis of rotation of the shaft to be supported at least partially, preferably completely circumferentially arranged and in the direction of the axis of rotation separate support surfaces for the wings.
  • the bearing body preferably comprises two bearing shells which, when joined together, mount the shaft to be supported on their circumference. Due to the split bearing shells, the bearing body can be easily attached to the shaft.
  • the storage means may, for. B. a rolling bearing, such. As a ball or cylindrical roller bearing, or preferably be a plain bearing.
  • the plain bearing can be a suitable bearing material, such. As bronze or white metal or other known from the prior art bearing material.
  • the bearing material is preferably attached by centrifugal casting to the bearing body.
  • On the bearing means lubrication pockets may be provided with which the shaft to be supported is hydrodynamically storable.
  • the invention generally assumes that an electrically insulating layer is arranged between the bearing body and the bearing housing, by means of which the shaft and the shaft
  • Bearing housings to each other are electrically isolated or insulated.
  • the electrically insulating layer prevents currents from flowing through the shaft bearing, resulting in uncontrolled current discharges from the shaft or even damage to the shaft
  • the electrically insulating layer preferably comprises or consists of an organic compound, in particular a plastic, such as. As a thermoplastic or thermosetting plastic.
  • the thermoplastic material is preferably a fluoroplastic, such as. Example, a copolymer of ethylene and polychlorotrifluoroethylene (ECTFE), which is also known as HALAR ® , polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) or polytetrafluoroethylene (PTFE), which is also known Teflon ® .
  • ECTFE polychlorotrifluoroethylene
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Teflon ® Teflon ®
  • thermosetting plastics can be used as coatings such as thermoplastic materials are used, but are preferably also suitable as an adhesive.
  • Thermosetting plastics can, for. B. based on a polymer resin, such as. As acrylic or methacrylic resins, which is crosslinked by means of a suitable additive or is.
  • the bearing housing preferably comprises an upper part and a lower part, each having at least two around the axis of rotation of the shaft to be supported at least partially circumferentially and in the direction of the axis of rotation separate wings for the bearing body.
  • Upper part and lower part are preferably separated in a plane extending approximately through the axis of rotation. This makes it possible to arrange the bearing around an existing shaft.
  • Upper part and lower part are preferably screwed together, so that the bearing body is bordered by the wings.
  • upper and lower part of the bearing body may have a very small clearance to the wings, so that the bearing body about the at least one transverse axis to the axis of rotation is tilted, or be clamped by the wings, so that the bearing body only during assembly but not during operation about the at least one transverse axis to the axis of rotation is tiltable.
  • the invention is based on the fact that the bearing surfaces are formed by at least one, self-supporting insert inserted into the bearing housing, which is materially connected to an electrically insulating layer, by means of which
  • the insert is a separate part of the housing base body, which is connected to the housing base body and thus belongs to the bearing housing.
  • the insert is "self-supporting" which means that its stability is so great that it does not collapse or deform unless it is held up outside the plain bearing only at a point location or when placed in any position on a surface or is placed.
  • the rigidity of the insert is so high that it can not be deformed by its own weight. However, the layer may not necessarily be counted for use.
  • the insert may comprise a body providing self-supporting stability.
  • the main body can z. B. of a metal, such as. As steel or a
  • Cast material to be manufactured.
  • a suitable casting material is z.
  • Nodular cast iron GGG 40 from which also the bearing housing or the main body of the bearing housing or the bearing body can be made.
  • the upper part and the lower part of the housing each have at least two of the separate from each other in the direction of the axis of rotation inserts which form the wings.
  • the at least one insert is a ring section.
  • the inserts can be semi-annular, wherein two set in the circumferential direction
  • Half rings form a whole ring.
  • the at least one insert in particular ring section, may have end faces pointing in the circumferential direction.
  • the end faces of a ring portion of the upper part of the bearing housing can be arranged opposite the end faces of an insert of the lower part of the housing.
  • the electrically insulating layer may be widened in the region of the circumferential end face with respect to the layer thickness of the major part of the layer, in particular in the radial direction with respect to the axis of rotation. This broadening can ensure that no unwanted electrically conductive connection between the bearing housing and the shaft or the bearing body is caused at the end of the circumferentially extending layer.
  • the broadening can z.
  • Example be generated by the fact that the transition of the support surface to the end face with a chamfer, ie a bevelled surface, is provided, which is coated with the electrically conductive layer, such. B. with the same, a larger or smaller layer thickness as in the area of the wings.
  • the main body of the insert can have the chamfer at the transition from the surface on which the layer is arranged to the end face.
  • the chamfer can z. B. be milled at an angle of 45 ° and have a leg length of 0.5 to 3 mm, the chamfer is preferably much stronger than a deburred edge.
  • a small step or step may be provided, which may also be coated or filled with the layer.
  • the broadening ie, the chamfer or step
  • the broadening can be formed on the side of the support surface of the insert or on the side facing the seat of the housing for use on the insert.
  • the broadening can also be arranged on the one or more surfaces of the seat facing or facing the insert.
  • the channel is formed where the top is placed on the base, d. H.
  • the upper and lower parts abut each other.
  • the channel cross-section is closed.
  • the channel can z. B. along the surfaces for the seat of the insert.
  • the channel may connect the region of the gap which separates the wings in the direction of the axis of rotation with the side of the interior of the housing which lies on the side of the at least one insert opposite the gap.
  • the channel is flushed during operation of the shaft bearing of an oil, which is provided in particular for the heat dissipation from the bearing housing or the at least one insert.
  • the at least one insert has at its end faces pointing in the circumferential direction at least one fastening means by means of which a clamping force acting in the circumferential direction of the insert or ring section can be exerted on the ring section.
  • the fastening means is preferably a screw, the screw head is supported on the insert and engages the thread in a thread of the bearing housing.
  • a recess is arranged, in which the screw head is recessed, preferably so far that it does not stand over the end face.
  • the screw head provided that it protrudes beyond the end face and leads to problems in the assembly of the bearing housing, be milled.
  • the screw can be arranged so that it exerts force components in the region of the contact, in particular the underside of the screw head, with the insert, in particular with the base of the recess, both in the radial direction and in the circumferential direction on the insert.
  • the screw can be arranged both transversely to the radial and transversely to the tangential of the circumferential direction of the insert.
  • the intended for use seat of the bearing housing may preferably have at an acute angle to each other arranged seating surfaces against which the at least one insert by means of the at least one fastening means can be tensioned.
  • a seat can be provided for a stop in the direction of the axis of rotation, which is preferably approximately perpendicular to the axis of rotation.
  • the other seat can z. B. at an angle of less than 90 ° to the acting in the direction of the axis of rotation seat surface.
  • the pointing to the rotation axis of the seat is preferably in relation to the axis of rotation easily, ie at an angle of 1 ° to 20 °, preferably ⁇ 10 ° such. B. 5 ° or 6 °, inclined.
  • the seat can be prepared, for example, with a form milling cutter on a machine tool, in particular as mentioned above.
  • the prepared for the seat insert which is relatively easy to transport the weight and its volume is coated at a suitable location with a layer, preferably based on a fluoroplastic, in particular with an excess in the layer thickness.
  • the insert whose spherical surface and, for example, its chamfer are coated, is inserted into the seat of the bearing housing and there by means of z. B. attached two fasteners. Incidentally, the insert does not need to be coated. It is advantageous that the insertion of the insert into the bearing housing can take place in the same clamping of the bearing housing in the machine tool, in which the seat has been prepared for use.
  • the bearing housing does not need to be newly clamped and no new reference points for the machine control on the bearing housing must be measured.
  • a suitable milling cutter such as a ball mill or other form of milling cutter
  • the machine tool layer are machined or material-lifting, so that a precisely positioned spherical surface is formed as a support surface for the bearing body.
  • all inserts are inserted into the upper part or the lower part and finished in a common clamping. For example, the equipped with the inserts upper and Bottom parts are clamped together and finished together with a form cutter and the machine tool.
  • the at least one insert is glued into a seat of the bearing housing with a suitable adhesive, whereby the electrically insulating layer is formed.
  • suitable adhesives have already been mentioned, in particular it may be an electrically insulating two-component adhesive, such as. B. methacrylic resin act.
  • the electrically insulating layer is then arranged between insert and bearing housing.
  • the formed for the at least one use seat of the bearing housing includes angled, z. B. at right angles to each other arranged seating surfaces, of which a seat transversely, in particular perpendicular to the axis of rotation and the other seat facing the axis of rotation. Basically, the seats could be acute or obtuse angle to each other.
  • the surfaces of the seat or the adhesive surfaces of the seat may have a urgeformte surface, in particular a casting surface or have a surface that is machined.
  • a glued insert is that the seat does not necessarily have to be prepared on a machine tool before gluing.
  • the corresponding adhesive surfaces of the insert so that the use of a urgeformte surface, such. B. may have a cast surface. If, due to the casting process of the bearing housing or the insert, a material-removing surface treatment is nevertheless required on an insert or bearing housing, this is preferably carried out on the bearing housing, but can in principle also be carried out on the insert.
  • At least one spacer made of an electrically insulating material between the seat and the insert. This creates a gap between the seat and the insert.
  • the gap may be filled with the electrically insulating layer.
  • the at least one spacer may be at least partially, preferably completely surrounded by the electrically insulating layer.
  • At least one is optionally provided from the seat of the bearing housing for use and for the seat Surface of the insert pretreated material, such.
  • the at least one insert is inserted into its seat, wherein at least one spacer is inserted between the adhesive surfaces of the seat and the insert.
  • the resulting gap if it is not sufficient for insulation, be filled with the electrically insulating material.
  • the widening in the area of the end faces of the insert is also filled.
  • the surfaces for the spherical surfaces of the inserts in a machine tool are machined, in particular machined.
  • the spherical surfaces of the inserts have a metallic surface. This reduces the risk that a coated spherical surface will be damaged during the assembly process of the bearing.
  • the insulating layer between bearing housing and insert is protected against damage.
  • the bearing body has an at least partially, preferably completely circumferentially around the axis of rotation of the shaft arranged recess in which the electrically insulating layer is arranged, wherein the layer forms the support surface for a support surface.
  • This depression can z.
  • a groove or a step which preferably extends annularly around the circumference of the bearing body.
  • the depth of the recess is about 0.5 to 1 mm.
  • the depression is then filled with an insulating layer with an oversize.
  • the surface of the coating intended for the support surface is machined away, in particular turned off with a turning tool, in particular to the desired extent of the layer thickness. After this processing, the surface has the spherical surface shape to form the support surface.
  • the layer may be arranged in the recess such that the support surface is flush with the upper edge of the recess or disposed below the upper edge of the recess.
  • the bearing body comprises at least two about the axis of rotation of the shaft to be supported at least partially, circumferentially arranged and in the direction of the axis of rotation separate support surfaces for the wings.
  • the manufacturing methods for a bearing housing mentioned herein may, for. B. starting from the following steps: a) providing a bearing housing, b) cohesive coating with an electrically insulating layer and inserting a self-supporting insert in the bearing housing to form a support surface for a bearing body, c) material removing machining the support surface of the insert used the
  • FIG. 2 shows a lower part of a bearing housing according to the invention without inserts
  • FIG 3 shows the bearing housing of Figure 2 belonging inserts in several
  • FIG. 4 shows the bearing housing from FIG. 2 with glued inserts
  • FIG. 5 a the representation of a shaft bearing with glued inserts in
  • FIG. 5b shows a detail from FIG. 5a
  • FIG. 8 shows the bearing housing from FIG. 6 with inserts inserted
  • FIG. 9 shows the bearing housing from FIG. 6 with inserted inserts in full section, FIG.
  • FIG. 10 shows the bearing housing from FIG. 8 in full section
  • FIG. 11 shows a bearing body according to the invention.
  • FIG. 1 shows a housing slide bearing which supports a shaft 2.
  • the housing bearing comprises a bearing housing Ia, Ib, which has an upper part Ia and a lower part Ib, which are releasably connected to each other by means of a screw connection and which are separated in a plane extending approximately through the axis of rotation R of the shaft 2 plane.
  • the bearing housing Ia, Ib also has a cover 16 which surrounds the shaft 2 and is screwed to the upper and lower parts Ia, Ib.
  • each have shaft seals 17 are used, which seal the interior of the bearing housing Ia, Ib from the environment, as in the interior of the bearing housing Ia, Ib oil is on the one hand for lubrication and on the other hand for heat dissipation serves.
  • oil commercial mineral oils having a low foaming tendency and good aging resistance can be used.
  • the bearing housing Ia, Ib may have cooling fins for heat dissipation. Furthermore, the bearing housing Ia, Ib may be made of ductile iron GGG 40. On the bearing housing Ia, Ib connecting thread for the temperature and oil level monitoring and drain and oil supply can be formed. Further, the bearing housing Ia, Ib may comprise means for receiving an oil cooler and vibration meter.
  • the bearing housing Ia, Ib has at least two about the axis of rotation R of the shaft 2 to be supported at least partially circumferentially and in the direction of the rotation axis R from each other by means of a gap 12 separate wings 3.
  • a bearing body 4 In the bearing housing Ia, Ib is a bearing body 4, which is supported by means of its support surfaces 14 on the wings 3.
  • the gap 12 is a recess which is preferably so wide that from the outside radially to the rotation axis R, a filling hole for oil in the housing Ia, Ib, in particular the housing upper part Ia can be introduced.
  • the wings 3 and the support surfaces 14 each have the shape of a part of a spherical surface and are arranged around a common spherical center M.
  • the support surfaces 14 slide on the wings 3 and are in surface contact with each other. Due to the design of the wings 3 and the support surfaces 14, the bearing body 4 about a perpendicular to the rotation axis R standing and through the center point M. running straight tufts are pivoted. In other words, the bearing body 4 can perform a tumbling motion about the midpoint M. This is necessary to change in the angular position of the axis of rotation R, as z. B. can be caused by dynamic deformation of the shaft 2, to compensate, whereby the life of the bearing is significantly increased.
  • an electrically insulating layer 6 is arranged between the bearing body 4 and the bearing housing 1a, 1b, by means of which the shaft 2 and the bearing housing 1a, 1b are electrically insulated from one another.
  • the electrically insulating layer 6 may be cohesively attached to the support surface 3 or to the support surface 14 or both.
  • the electrically insulating layer 6 preferably comprises a material mentioned herein or another suitable material.
  • the bearing body 4 is preferably formed of a metallic material and / or comprises two bearing shells 4a, 4b, which are releasably screwed together and separated in a plane extending approximately through the axis of rotation R level. As a result, the bearing body 4 can be arranged at the desired location of the shaft 2.
  • the bearing body 4 has a designed as a plain bearing bearing means 18, which is attached to the bearing body 4 layer of a bearing material, such. B. white metal.
  • the bearing means 18 has at least one lubricating pocket, which allows a hydrodynamic bearing of the shaft 2.
  • the bearing body 4 is secured against rotation about the axis of rotation R with a means 7 relative to the bearing housing 1a, 1b, the means permitting the tumbling motion of the bearing body 4.
  • Figure 11 shows a modified bearing body 4, which may be constructed except for the modification as the bearing body of Figure 1.
  • the depressions 15 are separated from one another in the direction of the axis of rotation R.
  • the depressions 15 can be produced on a machine tool, in particular a lathe, by turning off.
  • the bottom of the recesses 15 may have the shape of a part of a spherical surface around the center M, thereby later achieving a uniform layer thickness of the insulating layer 6.
  • the electrically insulating material is or is introduced, in particular with an excess for the layer thickness. Subsequently, the electrically insulating material is material removing, in particular processed again with the lathe, whereby the spherical surface-shaped support surface 14 is formed and the desired
  • Layer thickness the z. B. 0.3 to 1 mm is achieved.
  • the thickness of the layer 6 can be adjusted so that the support surface 14 flush with the upper edge of the stepped
  • Deepening 15 closes or slightly below the upper edge of the recess 15 is located.
  • the electrically insulating layer 6 it is preferable for the electrically insulating layer 6 to have a material-removing surface, that is, a material-removing surface.
  • H. Support surface 14 has.
  • the bearing surfaces 3 are formed by at least one self-supporting insert 5 inserted in the bearing housing 1a, 1b, which is firmly bonded to an electrically insulating layer 6, by means of which the shaft 2 and the Bearing housing Ia, Ib are electrically insulated from each other. Also for these embodiments, the description of Figure 1 is supplementary.
  • inserts 5 are materially connected to the housing Ia, Ib, in particular glued.
  • the inserts 5 are non-positively and / or positively connected to the housing 1a, 1b, in particular by fastening means 8 designed as screws.
  • FIG. 2 shows a housing bottom part Ib which has two seats 9, each separated from one another in the direction of the axis of rotation, for one insert 5 each.
  • Each seat 9 has a peripheral seat surface 9a facing the rotation axis R and an axial seat surface 9b approximately perpendicular to the circumferential seat surface 9a and perpendicular to the rotation axis R.
  • These seats 9a, 9b serve as adhesive surfaces.
  • the seats 9 a, 9 b may have a Gussober Structure have, which is produced during prototyping, in particular casting of the housing Ia, Ib.
  • the seats 9a, 9b by material removal machining, such. B. by milling on the housing Ia, Ib are formed.
  • FIG 3 three views of an insert 5 are shown, which is inserted into the seat 9.
  • the insert 5 has circumferentially facing end faces 5 a, a peripheral surface 5 d for the peripheral seat surface 9 a and an approximately perpendicular to the peripheral surface 5 d standing end face 5 c for the Axialitz Structure 9 b.
  • the insert 5 may have a surface provided for the contact surface 3, wherein the surface z. B. may be provided with an allowance, which is removed in a later processing step, whereby the support surface 3 is formed.
  • the support surface 3 can already be finished before the insertion of the insert 5.
  • the area provided for the support surface 3 may have a metallic surface, which is preferred or have an electrically insulating layer. If the area provided for the support surface 3 is still being processed after insertion, it does not necessarily have to have a spherical shape.
  • spacers made of an electrically insulating material are arranged on the surface 5 c and / or on the surface 5 d, so that a distance corresponding to the thickness of the spacers between the surfaces 5 d and 9 a or 5 c and 9 b, when the insert 5 in the seat 9 is inserted.
  • the resulting gap by this gap is filled by means of a flow capable, electrically non-conductive adhesive, so that the spacers are at least partially surrounded or embedded by the adhesive. This results in the electrically insulating layer 6 between the surfaces 5c and 9b or 5d and 9a.
  • the gluing of the inserts 5 can be done outside of the clamping in a machine tool, the surfaces for the wings 3 finished or carried out in a clamped state in this machine, especially if the surfaces 9 a and 9 b of the seat 9 were machined, this Work step can also take place in the same setting.
  • the surfaces for the wings 3 are finished, ie processed material removal, so that the wings 3 arise, which have the shape of a spherical surface around the center M.
  • the transitions of the surfaces 5 d and 5 c to the end surface 5 a have chamfers 5 b, which are coated by the layer 6. This prevents an electrically conductive bridge between the inserts 5 and the housing 1a, 1b.
  • a channel 11 is formed on at least one of the upper and lower housing part Ia, Ib, which is open to the other from the upper and lower housing part Ia, Ib, so that a channel 11 closed in cross section is formed.
  • the channel 11 opens from the gap 12 and in the arranged on the other side of the insert 5 region 13.
  • the channel 11 is used for lubricant feedthrough, in particular for heat dissipation.
  • the channel 11, alternatively or in addition to the chamfer 5b, may be filled with the insulating material of the layer 6 to prevent an electrically conductive bridge between the inserts 5 and the housing 1a, 1b.
  • FIG. 6 an alternative housing part Ia, Ib is shown, on which two axially spaced seats 9 are formed for the inserts 5, wherein the seats 9 were machined material removal in one clamping in a milling machine.
  • the axial seating surface 9b is approximately perpendicular to the axis of rotation R.
  • the peripheral seating surface 9a is at an acute angle, i. H. an angle smaller than 90 ° with respect to the axial seating surface 9b.
  • Peripheral seat surface 9a is inclined at an angle ⁇ to the rotation axis R, wherein the angle ⁇ corresponds to about 5-6 °.
  • the peripheral surface 5d of the insert 5 is also inclined relative to the axis of rotation R. Ie. the peripheral surface 5d is at an acute angle to the end face 5 c.
  • the circumferentially facing end faces 5a of the insert 5 have recesses 5e with a bottom.
  • the recesses 5e are part of a cylinder counterbore for a screw head.
  • the bottom of the recess 5e forms a bearing surface for the screw head.
  • the threaded holes 9g are aligned so that the screws 8 in the region of Contact in particular the underside of the screw heads with the insert 5 force components in the radial direction as well as in the circumferential direction on the insert 5 exerts when the insert 5 is inserted into the housing Ia, Ib ( Figures 8 and 9).
  • This ensures that the insert 5 is firmly pressed against the circumferential seat surface 9a both by the end faces 5a by means of the circumferentially acting force component and in the region of the end faces 5a by means of the force component acting in the radial direction. Due to the inclination with the angle ⁇ of the insert 5 is pressed with its axial end face 5 c against the Axialitz constitutional 9b.
  • the insert 5 Before insertion is provided on the surface provided for the support surface 3 of the insert 5 electrically insulating material, such. As a fluoroplastic has been applied with an oversize.
  • the insertion of the insert 5 in the housing Ia, Ib is preferably carried out in the clamping of the machine, in which the seats 9a, 9b were incorporated into the housing Ia, Ib.
  • the finishing of the provided for the wings 3 surfaces, namely the insulating material to form the spherical surface also takes place. This happens z. B. with a ball or form cutter.
  • the support surface 3 has a material-processed surface, which is formed in particular by the insulating material.
  • FIG. 10 shows particularly clearly how the insert 5 is pressed by the screws 8 against the seat surfaces 9a and 9b of the seat 9.

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Abstract

Wellenlager, insbesondere Gehäusegleitlager mit einem Lagergehäuse (1a, 1b) und einem Lagerkörper (4), wobei das Lagergehäuse mindestens zwei um die Rotationsachse R der zu lagernden Welle (2) zumindest teilweise umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse R voneinander getrennte Tragflächen (3) umfasst, wobei sich der Lagerkörper (4) mittels Stützflächen (14) an den Tragflächen (3) abstützt und die Tragflächen (3) und die Stützflächen (14) die Form eines Teils einer Kugelfläche aufweisen, wobei zwischen Lagerkörper (4) und Lagergehäuse (1a, 1b) eine elektrisch isolierende Schicht (6) angeordnet ist, mittels der die Welle (2) und das Lagergehäuse (1a, 1b) zueinander elektrisch isolierbar sind.

Description

Gehäusegleitlagerisolierung
Die Erfindung betrifft ein Wellenlager, ein Gehäuse für ein Wellenlager und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Wellenlagers. Mit dem Wellenlager ist eine um eine Rotationsachse drehende Welle drehlagerbar. Insbesondere ist das Wellenlager ein Gehäusegleitlager, könnte vom Grundsatz her aber auch ein Gehäusewälzlager sein.
Aus dem Stand der Technik sind Gehäusegleitlager bekannt, die ein Gehäuse mit einteilig daran befestigten Tragflächen, und einen Lagerkörper, der sich mit Stützflächen an den Tragflächen abstützt, aufweisen. An dem Lagerkörper ist eine zu lagernde Welle um eine Rotationsachse drehbar gelagert. Bei Wellenlagern ist es oftmals erforderlich, dass die Längsachse der die Welle lagernden Bohrung exakt mit der Rotationsachse der Welle fluchtet. Dies kann dadurch behoben werden, dass bei der Montage die Längsachse der Bohrung des Lagerkörpers exakt mit der Rotationsachse der zu lagernden Welle ausgerichtet wird. Diese Ausrichtung ist in der Regel nicht einfach. Dynamische Formänderungen der Welle können manchmal nicht ausgeglichen werden. Daher gibt es Lager, deren Gehäuse bei der Montage nur grob in eine Flucht mit der Rotationsachse der Welle ausgerichtet werden. Tragflächen des Gehäuses für den Lagerkörper und Stützflächen des Lagerkörpers weisen aneinander angepasste Kugelflächen auf, die es dem Lagerkörper erlauben, in einem gewissen Winkelbereich Kippbewegungen quer zur Rotationsachse der Welle relativ zum Lagergehäuse auszuführen. Dadurch unterliegt das Wellenlager einem geringeren Verschleiß durch dynamische Verformungen der zu lagernden Welle und ist einfacher montierbar.
Solche Lager können zum Beispiel bei elektrischen Maschinen vorgesehen sein, die z. B. an einem Gehäuse der elektrischen Maschine beidseitig befestigt sind, so dass die elektrische Maschine zwischen den Lagern angeordnet ist. Die elektrische Maschine kann z. B. ein Motor oder ein Generator sein. Durch die elektrischen Felder in der Maschine kann eine Spannung in die zu lagernde Welle induziert werden. Obwohl diese Spannung über eine Erdungsvorrichtung abgeführt wird, ist es oftmals nicht gewünscht, dass die Spannung über die Wellenlager abgeführt wird. Daher kann es erforderlich sein, wenigstens eines oder beide Lager mit einer elektrischen Isolierung zu versehen, die verhindert, dass Strom von der Welle z. B. über das Gehäuse der elektrischen Maschine, an der das Lager angebracht ist, läuft. Es ist bekannt, auf den einteilig am Gehäuse gebildeten Tragflächen eine elektrisch isolierende Schicht aufzubringen.
Das Aufbringen der elektrisch isolierenden Schicht ist Teil des Fertigungsprozesses während der Gehäusefertigung. Da der Beschichtungsprozess nicht in den Prozess der Zerspanung des
Lagergehäuses integriert werden kann, kann es erforderlich sein, dass das Lagergehäuse aus dem Zerspanungsprozess entnommen wird und an einen anderen Ort, wo die Beschichtung stattfindet, verfrachtet wird. Nach erfolgter Beschichtung kann das Gehäuse wieder in den
Zerspanungsprozess zurückgeführt werden. Der Beschichtungsprozess kostet somit Zeit und Geld, unter anderem weil bei den oft sehr großen Gehäusen hohe Transportkosten anfallen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Lagergehäuse für ein Wellenlager, ein Wellenlager und ein Verfahren zur Herstellung eines Lagergehäuses anzugeben, bei denen die Herstellkosten für ein solches Wellenlager verringert werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtungen und das Verfahren aus den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterentwicklungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Die Erfindung geht aus von einem Lagergehäuse für ein Wellenlager, insbesondere ein Gehäusegleitlager. Insbesondere kann das Lagergehäuse für ein Wellenlager der eingangs genannten Art, vorzugsweise für ein Gleitlager nach DIN 31 690, 31 693 oder 31 694 handeln. An dem Lagergehäuse kann ein Flansch vorgesehen sein, mit dem das Lager an einem gewünschten Ort befestigbar ist. Das Lagergehäuse kann als Flanschlager, Mittelfianschlager oder Stehlager ausgeführt sein. Das Lager bzw. das Lagergehäuse kann z. B. an einer elektrischen Maschine befestigbar sein, um deren Rotationswelle drehbar zu lagern. Das Lagergehäuse umfasst mindestens zwei um die Rotationsachse der zu lagernden Welle zumindest Teilweise umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennte Tragflächen für einen Lagerkörper, wobei die Tragflächen die Form eines Teiles einer Kugelfläche aufweisen. Zur Bildung des Wellenlagers ist in das Lagergehäuse der Lagerkörper eingesetzt, der Stützflächen aufweist, mit denen er sich an den Tragflächen abstützt. Die Stützflächen haben ebenfalls die Form eines Teils einer Kugelfläche. Die Kugelflächen der Stützflächen und die Kugelflächen der Tragflächen sind so aneinander angepasst, dass sie flächig aneinander liegen. Insbesondere können die Tragflächen einen gemeinsamen Kugelmitte lpunkt und die Stützflächen einen gemeinsamen Kugelmittelpunkt aufweisen. Vorzugsweise haben die Stützflächen und die Tragflächen denselben Kugelmittelpunkt. Hierdurch lässt sich der Lagerkörper um wenigstens eine quer zur Rotationsachse der Welle stehende Achse relativ zu dem Lagergehäuse schwenken. Bevorzugt ist die wenigstens eine Achse ein quer zur Rotationsachse stehendes Geradenbüschel, so dass der Lagerkörper die bei der Montage oder der dynamischen Anregung hervorgerufenen Winkelversatze der Rotationsachse ausgleichen kann. Der Lagerkörper gleitet hierzu an den Tragflächen ab. Bevorzugt ist aber, dass eine Drehung des Lagerkörpers um die Rotationsachse der Welle relativ zu dem Gehäuse blockiert ist. Hierzu kann das Lagergehäuse ein entsprechendes Mittel, wie z. B. eine Abragung oder einen Stift, der in eine Ausnehmung des Lagerkörpers eingreift, aufweisen, oder umgekehrt.
Die zumindest teilweise umlaufend angeordneten Tragflächen sind bevorzugt so angeordnet, dass der Lagerkörper oder der Kugelmittelpunkt der Stützflächen quer zur Rotationsachse der Welle gegen eine Bewegung gesichert ist. Z. B. können mehrere umfangsseitig voneinander getrennte Tragflächen gebildet sein, die von mehreren umfangsseitig voneinander getrennten Tragflächen in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennt sind. Hierdurch können zwei in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennte in etwa ringförmig um die Rotationsachse umlaufende Tragflächen gebildet werden. Auch wenn die Tragflächen nicht vollständig, wie z. B. mit Unterbrechungen sich über den Umfang der Rotationsachse erstrecken soll darunter ringförmig verstanden werden. Die in Richtung der Rotationsachse oder/und in Umfangsrichtung voneinander getrennten Tragflächen können mittels eines Spalts getrennt sein. Vorzugsweise befindet sich der wenigstens eine Kugelmittelpunkt in Bezug auf die Rotationsachse axial im Bereich des Spalts, der die Tragflächen in Richtung der Rotationsachse voneinander trennt.
Der Lagerkörper weist mindestens zwei um die Rotationsachse der zu lagernden Welle zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennte Stützflächen für die Tragflächen auf. Der Lagerkörper umfasst bevorzugt zwei Lagerschalen, die zusammengefügt die zu lagernde Welle an ihrem Umfang drehlagern. Aufgrund der geteilten Lagerschalen kann der Lagerkörper auf einfache Weise an der Welle angebracht werden. Vorzugsweise weist der Lagerkörper zum Umfang der zu lagernden Welle hin ein Lagermittel auf, welches die Reibung zwischen dem Lagerkörper und der zu lagernden Welle bei einer Drehbewegung der Welle verringert. Das Lagermittel kann z. B. ein Wälzlager, wie z. B. ein Kugel- oder Zylinderrollenlager, oder bevorzugt ein Gleitlager sein. Das Gleitlager kann einen geeigneten Lagerwerkstoff, wie z. B. Bronze oder Weißmetall oder einen anderen aus dem Stand der Technik bekannten Lagerwerkstoff umfassen. Der Lagerwerkstoff ist vorzugsweise mittels Schleuderguss an dem Lagerkörper befestigt. An dem Lagermittel können Schmiertaschen vorgesehen sein, mit denen die zu lagernde Welle hydrodynamisch lagerbar ist.
Die Erfindung geht allgemein davon aus, dass zwischen dem Lagerkörper und dem Lagergehäuse eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist, mittels der die Welle und das
Lagergehäuse zueinander elektrisch isolierbar sind oder isoliert werden. Durch die elektrisch isolierende Schicht wird verhindert, dass Ströme durch das Wellenlager fließen, was zu unkontrollierten Stromableitungen aus der Welle oder sogar zu Beschädigungen des
Wellenlagers führen kann. Die elektrisch isolierende Schicht umfasst oder besteht vorzugsweise aus einer organischen Verbindung, insbesondere einem Kunststoff, wie z. B. einem thermoplastischen Kunststoff oder duroplastischen Kunststoff. Bei dem thermoplastischen Kunststoff handelt es sich bevorzugt um einen Fluorkunststoff, wie z. B. ein Copolymerisat aus Ethylen und Polychlortrifluorethylen (ECTFE), das auch als HALAR® bekannt ist, Polychlortrifluorethylen (PCTFE) oder Polytetrafluorethylen (PTFE), das auch Teflon® bekannt ist. Thermoplastische Kunststoffe eignen sich für eine Schicht beispielsweise an den Tragflächen oder den Stützflächen, wo eine Reibpaarung zwischen Lagerkörper und
Gehäuse stattfindet. Duroplastische Kunststoffe können einerseits als Beschichtungen wie thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden, sind bevorzugt aber auch als Klebstoff geeignet. Duroplastische Kunststoffe können z. B. auf Basis eines Polymerisatharzes, wie z. B. Acryl- oder Methacrylharzen bestehen, das mittels eines geeigneten Zusatzes vernetzt wird oder ist.
Das Lagergehäuse umfasst vorzugsweise ein Oberteil und ein Unterteil, die jeweils mindestens zwei um die Rotationsachse der zu lagernden Welle zumindest teilweise umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennte Tragflächen für den Lagerkörper aufweisen. Oberteil und Unterteil sind bevorzugt in einer in etwa durch die Rotationsachse verlaufenden Ebene getrennt. Dadurch ist es möglich, das Lager um eine vorhandene Welle herum anzuordnen. Oberteil und Unterteil werden bevorzugt miteinander verschraubt, so dass der Lagerkörper von den Tragflächen eingefasst ist. Bei fest verbundenen Ober- und Unterteil kann der Lagerkörper zu den Tragflächen ein sehr geringes Spiel aufweisen, so dass der Lagerkörper um die mindestens eine quer zur Rotationsachse stehende Achse kippbar ist, oder von den Tragflächen eingeklemmt werden, so dass der Lagerkörper nur während der Montage, nicht jedoch während des Betriebs um die mindestens eine quer zur Rotationsachse stehende Achse kippbar ist.
Unter einem ersten Aspekt geht die Erfindung davon aus, dass die Tragflächen durch mindestens einen in das Lagergehäuse eingesetzten, selbst tragenden Einsatz ausgebildet sind, der stoffschlüssig mit einer elektrisch isolierenden Schicht verbunden ist, mittels der die
Welle und das Lagergehäuse zueinander elektrisch isolierbar sind. Der Einsatz ist ein von dem Gehäusegrundkörper separates Teil, der mit dem Gehäusegrundkörper verbunden wird und somit zum Lagergehäuse gehört. Der Einsatz ist "selbst tragend" was bedeutet, dass seine Stabilität so groß ist, dass er nicht zusammenklappt oder sich nicht verformt, wenn er außerhalb des Gleitlagers nur an einer punktuellen Stelle hochgehalten wird oder wenn er in einer beliebigen Position auf eine Fläche gestellt oder gelegt wird. Insbesondere ist die
Eigensteifigkeit des Einsatzes so hoch, dass dieser nicht durch sein eigenes Gewicht verformbar ist. Die Schicht kann aber muss nicht notwendigerweise zum Einsatz gezählt werden. Der Einsatz kann einen Grundkörper, der die selbst tragende Stabilität bereitstellt, umfassen. Der Grundkörper kann z. B. aus einem Metall, wie z. B. Stahl oder einem
Gusswerkstoff, hergestellt sein. Ein geeigneter Gusswerkstoff ist z. B. Sphäroguss GGG 40, aus dem auch das Lagergehäuse bzw. der Grundkörper des Lagergehäuses oder der Lagerkörper hergestellt sein kann.
Allgemein bevorzugt wird, dass das Oberteil und das Unterteil des Gehäuses jeweils mindestens zwei der in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennten Einsätze aufweist, welche die Tragflächen bilden. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Einsatz ein Ringabschnitt. Z. B. kann das Oberteil des Lagergehäuses zwei Ringabschnitte und das
Unterteil des Lagergehäuses zwei Ringabschnitte aufweisen, wobei die Ringabschnitte in
Richtung der Rotationsachse durch einen Spalt voneinander getrennt sind. Insbesondere können die Einsätze halbringförmig sein, wobei zwei in Umfangsrichtung aneinander gesetzte
Halbringe einen ganzen Ring bilden.
Der mindestens eine Einsatz, insbesondere Ringabschnitt, kann in Umfangsrichtung weisende Stirnflächen aufweisen. Z. B. können die Stirnflächen eines Ringabschnitts des Oberteils des Lagergehäuses den Stirnflächen eines Einsatzes des Unterteils des Gehäuses gegenüberliegend angeordnet werden. Insbesondere kann die elektrisch isolierende Schicht im Bereich der in Umfangsrichtung weisenden Stirnfläche in Bezug auf die Schichtdicke des überwiegenden Teils der Schicht verbreitert sein, insbesondere in radialer Richtung in Bezug auf die Rotationsachse. Durch diese Verbreiterung kann sichergestellt werden, dass am Ende der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schicht keine unerwünschte elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Lagergehäuse und der Welle oder dem Lagerkörper hervorgerufen wird. Die Verbreiterung kann z. B. dadurch erzeugt werden, dass der Übergang der Tragfläche zu der Stirnfläche mit einer Fase, d. h. einer abgeschrägten Fläche, versehen ist, die mit der elektrisch leitenden Schicht überzogen wird, wie z. B. mit der gleichen, einer größeren oder kleineren Schichtdicke wie im Bereich der Tragflächen. Insbesondere kann der Grundkörper des Einsatzes an dem Übergang von der Fläche, an der die Schicht angeordnet ist, zu der Stirnfläche die Fase aufweisen. Die Fase kann z. B. mit einem Winkel von 45° angefräst werden und eine Schenkellänge von 0,5 bis 3 mm aufweisen, wobei die Fase vorzugsweise deutlich stärker ist als eine entgratete Kante. Alternativ zu der Fase kann eine kleine Stufe oder ein Absatz vorgesehen sein, der ebenfalls mit der Schicht überzogen oder gefüllt sein kann. Allgemein kann die Verbreiterung, d. h. die Fase oder Stufe an der Seite der Tragfläche des Einsatzes oder an der zu einem Sitz des Gehäuses für den Einsatz weisenden Seite an dem Einsatz gebildet werden. Ferner kann die Verbreiterung auch an der oder den Flächen des Sitzes angeordnet sein, die zu dem Einsatz weist oder weisen.
Allgemein bevorzugt kann an wenigstens einem aus Oberteil und Unterteil des Lagergehäuses ein zum anderen aus Ober- und Unterteil offener, insbesondere nutförmiger Kanal gebildet sein. Der Kanal ist dort gebildet, wo das Oberteil auf das Unterteil aufgesetzt ist, d. h. Ober- und Unterteil aneinander stoßen. Wenn Ober- und Unterteil zusammengefügt sind, ist der Kanalquerschnitt geschlossen. Der Kanal kann z. B. entlang der Flächen für den Sitz des Einsatzes verlaufen. Bevorzugt kann der Kanal den Bereich des Spalts, der die Tragflächen in Richtung der Rotationsachse trennt, mit der Seite des Inneren des Gehäuses verbinden, die auf der den Spalt gegenüberliegenden Seite des mindestens einen Einsatzes liegt. Der Kanal wird im Betrieb des Wellenlagers von einem Öl durchspült, welches insbesondere für die Wärmeabfuhr aus dem Lagergehäuse bzw. dem mindestens einen Einsatz vorgesehen ist.
In bevorzugten Ausführungen weist der mindestens eine Einsatz an seinen in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen wenigstens ein Befestigungsmittel auf, mittels dem eine in Umfangsrichtung des Einsatzes oder Ringabschnitts wirkende Spannkraft auf den Ringabschnitt ausübbar ist. Hierdurch kann der Einsatz fest in den am Lagergehäuse gebildeten Sitz gespannt werden. Das Befestigungsmittel ist vorzugsweise eine Schraube, deren Schraubenkopf sich an dem Einsatz abstützt und deren Gewinde in ein Gewinde des Lagergehäuses eingreift. An der in Umfangsrichtung weisenden Stirnfläche ist eine Vertiefung angeordnet, in der der Schraubenkopf versenkt ist, vorzugsweise soweit, dass er nicht über die Stirnfläche steht. Beispielsweise kann der Schraubenkopf, sofern er über die Stirnfläche übersteht und zu Problemen bei dem Zusammenbau des Lagergehäuses führt, abgefräst werden. Besonders bevorzugt kann die Schraube so angeordnet sein, dass sie im Bereich des Kontakts, insbesondere der Unterseite des Schraubenkopfes, mit dem Einsatz, insbesondere mit dem Grund der Ausnehmung, Kraftkomponenten sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung auf den Einsatz ausübt. Die Schraube kann sowohl quer zur Radialen als auch quer zur Tangentialen der Umfangsrichtung des Einsatzes angeordnet sein. Der für den Einsatz vorgesehene Sitz des Lagergehäuses kann vorzugsweise spitzwinklig zueinander angeordnete Sitzflächen aufweisen, gegen die der mindestens eine Einsatz mittels des mindestens einen Befestigungsmittels spannbar ist. Durch die spitzwinklige Anordnung der Sitzflächen wird der Einsatz bei Ausübung der in Umfangsrichtung und insbesondere auch in Radialrichtung wirkenden Kraft des Befestigungsmittels fest in einen Anschlag mit beiden Sitzflächen gedrückt. Eine Sitzfläche kann für einen Anschlag in Richtung der Rotationsachse vorgesehen sein, die vorzugsweise in etwa senkrecht zur Rotationsachse steht. Die andere Sitzfläche kann z. B. in einem Winkel von unter 90° zu der in Richtung der Rotationsachse wirkenden Sitzfläche angeordnet sein. Die zu der Rotationsachse weisende Sitzfläche ist vorzugsweise in Bezug auf die Rotationsachse leicht, d. h. mit einem Winkel von 1° bis 20° vorzugsweise <10° wie z. B. 5° oder 6°, geneigt.
Bei diesen Ausführungsformen kann der Sitz beispielsweise mit einem Formfräser auf einer Werkzeugmaschine vorbereitet werden, insbesondere wie oben genannt. Der für den Sitz vorbereitete Einsatz, der vom Gewicht und seinem Volumen relativ einfach zu transportieren ist, wird an einer geeigneten Stelle mit einer Schicht, vorzugsweise auf Basis eines Fluorkunststoffs beschichtet, insbesondere mit einem Übermaß in der Schichtdicke. Der Einsatz, dessen Kugelfläche und beispielsweise auch dessen Fase beschichtet sind, wird in den Sitz des Lagergehäuses eingesetzt und dort mittels z. B. zwei Befestigungsmitteln befestigt. Im Übrigen braucht der Einsatz nicht beschichtet sein. Vorteilhaft ist, dass das Einsetzen des Einsatzes in das Lagergehäuse in der gleichen Aufspannung des Lagergehäuses in der Werkzeugmaschine erfolgen kann, in der der Sitz für den Einsatz vorbereitet worden ist. Hier wird auf einfache Weise viel Zeit gespart, da das Lagergehäuse nicht erst neu aufgespannt werden braucht und keine neuen Referenzpunkte für die Maschinensteuerung an dem Lagergehäuse ausgemessen werden müssen. Nach dem Einsetzen und Befestigen des Einsatzes kann mittels eines geeigneten Fräsers, wie z. B. eines Kugelfräsers oder eines anderen Formfräsers, mit der Werkzeugmaschine die Schicht span- oder materialabhebend bearbeitet werden, so dass eine genau positionierte Kugelformfläche als Tragfläche für den Lagerkörper entsteht. Bevorzugt werden vor dem Endbearbeiten der Beschichtungen alle Einsätze in das Oberteil oder das Unterteil eingesetzt und in einer gemeinsamen Aufspannung endbearbeitet. Beispielsweise können auch die mit den Einsätzen bestückten Ober- und Unterteile zusammengespannt werden und gemeinsam mit einem Formfräser und der Werkzeugmaschine endbearbeitet werden.
In bevorzugten Ausführungen wird der mindestens eine Einsatz in einen Sitz des Lagergehäuses mit einem geeignetem Klebstoff eingeklebt, wodurch die elektrisch isolierende Schicht gebildet wird. Geeignete Klebstoffe sind bereits erwähnt worden, insbesondere kann es sich um einen elektrisch isolierenden Zweikomponentenklebstoff, wie z. B. Methacrylharz handeln. Die elektrisch isolierende Schicht ist dann zwischen Einsatz und Lagergehäuse angeordnet. Der für den mindestens einen Einsatz gebildete Sitz des Lagergehäuses umfasst winklig, z. B. rechtwinklig zueinander angeordnete Sitzflächen, wovon eine Sitzfläche quer, insbesondere senkrecht zur Rotationsachse und die andere Sitzfläche zur Rotationsachse weist. Grundsätzlich könnten die Sitzflächen auch spitz- oder stumpfwinklig zueinander stehen. Insbesondere können die Flächen des Sitzes oder die Klebeflächen des Sitzes eine urgeformte Oberfläche, insbesondere eine Gussoberfläche aufweisen oder eine Oberfläche aufweisen, die spanabhebend bearbeitet ist. Der Vorteil an einem eingeklebten Einsatz ist, dass der Sitz nicht notwendigerweise auf einer Werkzeugmaschine vor dem Einkleben vorbereitet werden muss. Gleiches gilt für die entsprechenden Klebeflächen des Einsatzes, so dass auch der Einsatz eine urgeformte Oberfläche, wie z. B. eine Gussoberfläche aufweisen kann. Sofern durch den Gussprozess des Lagergehäuses oder des Einsatzes dennoch eine materialabhebende Oberflächenbearbeitung an einem aus Einsatz oder Lagergehäuse erforderlich ist, wird diese bevorzugt an dem Lagergehäuse vorgenommen, kann aber grundsätzlich auch an dem Einsatz erfolgen.
Zum Einkleben des mindestens einen Einsatzes in seinen Sitz kann es vorteilhaft sein, zwischen dem Sitz und dem Einsatz wenigstens einen Abstandshalter aus einem elektrisch isolierenden Material anzuordnen. Dadurch entsteht zwischen dem Sitz und dem Einsatz ein Spalt. Der Spalt kann mit der elektrisch isolierenden Schicht verfüllt sein. Der wenigstens eine Abstandshalter kann von der elektrisch isolierenden Schicht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umgeben sein.
Zur Herstellung eines Lagergehäuses nach diesen Ausführungen wird optional mindestens eines aus dem Sitz des Lagergehäuses für den Einsatz und der für den Sitz vorgesehenen Fläche des Einsatzes materialabhebend vorbehandelt, wie z. B. mittels eins Fräsers oder eines Drehmeißels auf einer Werkzeugmaschine.
Der wenigstens eine Einsatz wird in seinen Sitz eingesetzt, wobei zwischen den Klebeflächen des Sitzes und dem Einsatz wenigstens ein Abstandshalter eingesetzt wird. Der dadurch entstehende Spalt kann, sofern dieser zur Isolierung nicht ausreichend ist, mit dem elektrisch isolierenden Material verfüllt werden. Insbesondere wird dabei auch die Verbreiterung im Bereich der Stirnflächen des Einsatzes verfüllt. Nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist, werden die Flächen für die Kugelflächen der Einsätze in einer Werkzeugmaschine materialabtragend, insbesondere spanabhebend bearbeitet. Hierdurch weisen die Kugelflächen der Einsätze eine metallische Oberfläche auf. Hierdurch wird die Gefahr verringert, dass während des Montageprozesses des Lagers eine beschichtete Kugelfläche beschädigt wird. Die zwischen Lagergehäuse und Einsatz angeordnete isolierende Schicht ist vor Beschädigungen geschützt.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung weist der Lagerkörper eine zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig um die Rotationsachse der Welle umlaufend angeordnete Vertiefung auf, in der die elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist, wobei die Schicht die Stützfläche für eine Tragfläche bildet. Diese Vertiefung kann z. B. eine Nut oder eine Stufe sein, die sich vorzugsweise ringförmig um den Umfang des Lagerkörpers erstreckt. Die Tiefe der Vertiefung beträgt ca. 0,5 bis 1 mm. Die Vertiefung wird dann mit einer isolierenden Schicht mit einem Aufmaß verfüllt. Anschließend wird die für die Tragfläche vorgesehene Oberfläche der Beschichtung materialabtragend bearbeitet, insbesondere mit einem Drehmeißel abgedreht, insbesondere auf das gewünschte Maß der Schichtdicke. Nach dieser Bearbeitung weist die Oberfläche die kugelflächenförmige Form zur Bildung der Stützfläche auf. Die Schicht kann so in der Vertiefung angeordnet sein, dass die Tragfläche bündig mit der Oberkante der Vertiefung abschließt oder unterhalb der Oberkante der Vertiefung angeordnet ist.
Bevorzugt umfasst der Lagerkörper mindestens zwei um die Rotationsachse der zu lagernden Welle zumindest teilweise, umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse voneinander getrennte Stützflächen für die Tragflächen. Die hierin genannten Herstellungsverfahren für ein Lagergehäuse können z. B. von folgenden Schritten ausgehen: a) Bereitstellen eines Lagergehäuses, b) stoffschlüssiges Beschichten mit einer elektrisch isolierenden Schicht und Einsetzen eines sich selbst tragenden Einsatzes in das Lagergehäuse zur Bildung einer Tragfläche für einen Lagerkörper, c) materialabtragendes Bearbeiten der Tragfläche des eingesetzten Einsatzes wobei die
Tragfläche mit der Form eines Teils einer Kugelfläche versehen wird.
Die Erfindung wurde anhand mehrerer bevorzugter Ausführungen beschrieben. Im Folgenden werden mehrere Ausführungen anhand von Figuren beschrieben. Die dabei offenbarten Merkmale bilden je einzeln und in Kombination, insbesondere mit den Merkmalen der Ansprüche und/oder mit den vorher genannten Merkmalen, die Erfindung vorteilhaft weiter. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein Gehäusegleitlager,
Figur 2 ein Unterteil eines erfindungsgemäßen Lagergehäuses ohne Einsätze,
Figur 3 die zum Lagergehäuse aus Figur 2 gehörenden Einsätze in mehreren
Ansichten,
Figur 4 das Lagergehäuse aus Figur 2 mit eingeklebten Einsätzen,
Figur 5 a die Darstellung eines Wellenlagers mit eingeklebten Einsätzen im
Halbschnitt,
Figur 5b ein Detail aus Figur 5 a,
Figur 6 ein Unterteil eines weiteren erfindungsgemäßen Lagergehäuses ohne
Einsätze, Figur 7 die zum Lagergehäuse aus Figur 6 gehörenden Einsätze in mehreren
Ansichten,
Figur 8 das Lagergehäuse aus Figur 6 mit eingesetzten Einsätzen,
Figur 9 das Lagergehäuse aus Figur 6 mit eingesetzten Einsätzen im Vollschnitt,
Figur 10 das Lagergehäuse aus Figur 8 im Vollschnitt,
Figur 11 einen erfindungsgemäßen Lagerkörper. Figur 1 zeigt ein Gehäusegleitlager, das eine Welle 2 lagert. Das Gehäusegleitlager umfasst ein Lagergehäuse Ia, Ib, das ein Oberteil Ia und ein Unterteil Ib aufweist, die miteinander mittels einer Schraub Verbindung lösbar verbunden sind und die in einer in etwa durch die Rotationsachse R der Welle 2 verlaufenden Ebene voneinander getrennt sind. Das Lagergehäuse Ia, Ib weist außerdem einen Deckel 16 auf, der die Welle 2 umgibt und mit dem Ober- und Unterteil Ia, Ib verschraubt ist. In das Lagergehäuse Ia, Ib und in den Deckel 16 sind jeweils Wellendichtringe 17 eingesetzt, die das Innere des Lagergehäuses Ia, Ib gegenüber der Umgebung abdichten, da sich im Inneren des Lagergehäuses Ia, Ib Öl befindet, das einerseits zur Schmierung und andererseits zur Wärmeabfuhr dient. Bei dem Öl können handelsübliche Mineralöle mit geringer Schäumungsneigung und guter Alterungsbeständigkeit eingesetzt werden.
Das Lagergehäuse Ia, Ib kann zur Wärmeabfuhr Kühlrippen aufweisen. Ferner kann das Lagergehäuse Ia, Ib aus Sphäroguss GGG 40 hergestellt sein. An dem Lagergehäuse Ia, Ib können Anschlussgewinde für die Temperatur- und Ölstandsüberwachung sowie für Ablauf und Ölzufuhr gebildet sein. Ferner kann das Lagergehäuse Ia, Ib Mittel zur Aufnahme eines Ölkühlers und Schwingungsmessers aufweisen.
Das Lagergehäuse Ia, Ib weist mindestens zwei um die Rotationsachse R der zu lagernden Welle 2 zumindest teilweise umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse R voneinander mittels einem Spalt 12 voneinander getrennte Tragflächen 3 auf. In dem Lagergehäuse Ia, Ib befindet sich ein Lagerkörper 4, der sich mittels seiner Stützflächen 14 an den Tragflächen 3 abstützt. Der Spalt 12 ist eine Ausnehmung, die vorzugsweise so breit ist, dass von außen radial zur Rotationsachse R eine Einfüllbohrung für Öl in das Gehäuse Ia, Ib, insbesondere das Gehäuseoberteil Ia eingebracht werden kann.
Die Tragflächen 3 und die Stützflächen 14 haben jeweils die Form eines Teils einer Kugelfläche und sind um einen gemeinsamen Kugelmittelpunkt M angeordnet. Die Stützflächen 14 gleiten auf den Tragflächen 3 und stehen miteinander in einem Flächenkontakt. Durch die Gestaltung der Tragflächen 3 und der Stützflächen 14 kann der Lagerkörper 4 um ein senkrecht zur Rotationsachse R stehendes und durch den Mittelpunkt M verlaufendes Geradenbüschel verschwenkt werden. Mit anderen Worten kann der Lagerkörper 4 eine Taumelbewegung um den Mittelpunkt M ausführen. Dies ist erforderlich, um Veränderungen in der Winkellage der Rotationsachse R, wie sie z. B. durch dynamische Verformungen der Welle 2 hervorgerufen werden kann, ausgleichen zu können, wodurch die Lebensdauer des Lagers deutlich erhöht wird.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Lagerkörper 4 und dem Lagergehäuse Ia, Ib eine elektrisch isolierende Schicht 6 angeordnet, mittels der die Welle 2 und das Lagergehäuse Ia, Ib zueinander elektrisch isoliert werden. Die elektrisch isolierende Schicht 6 kann stoffschlüssig an der Tragfläche 3 oder an der Stützfläche 14 oder an beiden angebracht sein. Die elektrisch isolierende Schicht 6 umfasst bevorzugt ein hierin genanntes oder ein anderes geeignetes Material.
Der Lagerkörper 4 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet oder/und umfasst zwei Lagerschalen 4a, 4b, die miteinander lösbar verschraubt und in einer in etwa durch die Rotationsachse R verlaufende Ebene getrennt sind. Dadurch lässt sich der Lagerkörper 4 an der gewünschten Stelle der Welle 2 anordnen. Der Lagerkörper 4 weist ein als Gleitlager ausgebildetes Lagermittel 18 auf, das eine an dem Lagerkörper 4 angebrachte Schicht aus einem Lagerwerkstoff, wie z. B. Weißmetall ist. Das Lagermittel 18 weist mindestens eine Schmiertasche auf, welche eine hydrodynamische Lagerung der Welle 2 erlaubt. Der Lagerkörper 4 ist mit einem Mittel 7 gegenüber dem Lagergehäuse Ia, Ib um die Rotationsachse R verdrehgesichert, wobei das Mittel die Taumelbewegung des Lagerkörpers 4 zulässt.
Figur 11 zeigt einen modifizierten Lagerkörper 4, der bis auf die Modifikation so aufgebaut sein kann, wie der Lagerkörper aus Figur 1. An dem Lagerkörper 4 sind zumindest teilweise oder, wie hier gezeigt, vollständig um die Rotationsachse R der Welle umlaufend angeordnete Vertiefungen 15 angeordnet. Die Vertiefungen 15 sind in Richtung der Rotationsachse R voneinander getrennt. Die Vertiefungen 15 können auf einer Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine durch Abdrehen erzeugt werden. Beispielsweise kann der Grund der Vertiefungen 15 die Form eines Teil einer Kugelfläche um den Mittelpunkt M aufweisen, wodurch später eine gleichmäßige Schichtdicke der isolierenden Schicht 6 erzielt wird. In die Vertiefungen 15 ist oder wird das elektrisch isolierende Material eingebracht, insbesondere mit einem Übermaß für die Schichtdicke. Anschließend wird das elektrisch isolierende Material materialabtragend, insbesondere wieder mit der Drehmaschine bearbeitet, wodurch die kugelflächenförmige Stützfläche 14 gebildet wird und die gewünschte
Schichtdicke, die z. B. 0,3 bis 1 mm beträgt, erreicht wird. Die Dicke der Schicht 6 kann so abgestimmt werden, dass die Stützfläche 14 bündig mit der Oberkante der stufenförmigen
Vertiefung 15 abschließt oder sich etwas unterhalb der Oberkante der Vertiefung 15 befindet.
Für die Ausführung aus Figur 11 ist es bevorzugt, dass die elektrisch isolierende Schicht 6 eine materialabtragend bearbeitete Oberfläche, d. h. Stützfläche 14 aufweist.
In den Figuren 2 bis 5b und 6 bis 10 sind die Tragflächen 3 durch mindestens einen in das Lagergehäuse Ia, Ib eingesetzten, sich selbst tragenden Einsatz 5 ausgebildet, der stoffschlüssig mit einer elektrisch isolierenden Schicht 6 verbunden ist, mittels der die Welle 2 und das Lagergehäuse Ia, Ib zueinander elektrisch isoliert werden. Auch für diese Ausführungen gilt die Beschreibung zur Figur 1 ergänzend.
In das Gehäuseoberteil Ia und das Gehäuseunterteil Ib sind jeweils zwei als Ringabschnitt, insbesondere Halbring gebildete und in Richtung der Rotationsachse R voneinander getrennte Einsätze 5 eingesetzt, welche jeweils eine Tragfläche 3 für den Lagerkörper 4 bilden. Bei der Ausführung aus den Figuren 2 bis 5 a sind die Einsätze 5 stoffschlüssig mit dem Gehäuse Ia, Ib verbunden, insbesondere eingeklebt. Bei der Ausführung aus den Figuren 6 bis 10 sind die Einsätze 5 kraft- oder/und formschlüssig mit dem Gehäuse Ia, Ib verbunden, insbesondere mittels als Schrauben ausgestalteten Befestigungsmitteln 8. Obwohl jeweils nur Gehäuseunterteile Ib dargestellt werden, gilt für das Einsetzen der Einsätze 5 das gleiche für das Gehäuseoberteil Ia.
In Figur 2 wird ein Gehäuseunterteil Ib dargestellt, welches zwei voneinander in Richtung der Rotationsachse getrennte Sitze 9 für jeweils einen Einsatz 5 aufweist. Jeder Sitz 9 weist eine zur Rotationsachse R weisende Umfangssitzfläche 9a und eine in etwa senkrecht zu der Umfangssitzfläche 9a und senkrecht zu der Rotationsachse R stehende Axialsitzfläche 9b auf. Diese Sitzflächen 9a, 9b dienen als Klebeflächen. Die Sitzflächen 9a, 9b können eine Gussoberfläche aufweisen, die beim Urformen, insbesondere Gießen des Gehäuses Ia, Ib erzeugt wird. Alternativ können die Sitzflächen 9a, 9b durch materialabtragendes Bearbeiten, wie z. B. durch Fräsen an dem Gehäuse Ia, Ib gebildet werden.
In Figur 3 werden drei Ansichten eines Einsatzes 5 gezeigt, der in den Sitz 9 eingesetzt wird. Der Einsatz 5 weist in Umfangsrichtung weisende Stirnflächen 5 a, eine Umfangsfläche 5d für die Umfangssitzfläche 9a und eine in etwa senkrecht zu der Umfangsfläche 5d stehende Stirnfläche 5 c für die Axialsitzfläche 9b auf. Ferner kann der Einsatz 5 eine für die Kontaktfläche 3 vorgesehene Fläche aufweisen, wobei die Fläche z. B. mit einem Aufmaß versehen sein kann, welches in einem späteren Bearbeitungsschritt entfernt wird, wodurch die Tragfläche 3 gebildet wird. Alternativ kann die Tragfläche 3 bereits vor dem Einsetzen des Einsatzes 5 fertig bearbeitet sein. Die für die Tragfläche 3 vorgesehene Fläche kann eine metallische Oberfläche aufweisen, was bevorzugt ist oder eine elektrisch isolierende Schicht aufweisen. Wenn die für die Tragfläche 3 vorgesehene Fläche nach dem Einsetzen noch bearbeitet wird, braucht sie nicht zwangsläufig eine Kugelform aufweisen.
Zum Einkleben werden an der Fläche 5 c und/oder an der Fläche 5d Abstandshalter aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet, so dass zwischen den Flächen 5d und 9a bzw. 5c und 9b ein der Dicke der Abstandshalter entsprechender Abstand herrscht, wenn der Einsatz 5 in den Sitz 9 eingesetzt ist. Der durch diesen Abstand sich ergebende Spalt wird mittels eines fließ fähigen, elektrisch nicht leitenden Klebstoffs verfüllt, so dass die Abstandshalter zumindest teilweise von dem Klebstoff umgeben oder eingebettet werden. Hierdurch ergibt sich die elektrisch isolierende Schicht 6 zwischen den Flächen 5c und 9b bzw. 5d und 9a. Das Einkleben der Einsätze 5 kann außerhalb der Aufspannung in einer Werkzeugmaschine erfolgen, welche die Flächen für die Tragflächen 3 endbearbeitet oder in einem in dieser Maschine aufgespannten Zustand erfolgen, insbesondere dann, wenn die Flächen 9a und 9b des Sitzes 9 materialabtragend bearbeitet wurden, wobei dieser Arbeitsschritt ebenfalls in der gleichen Aufspannung stattfinden kann.
Nachdem der Klebstoff fest ist, werden die Flächen für die Tragflächen 3 endbearbeitet, d. h. materialabtragend bearbeitet, so dass die Tragflächen 3 entstehen, welche die Form einer Kugeloberfläche um den Mittelpunkt M aufweisen. Wie am besten aus den Figuren 5 a und 5b erkennbar ist, weisen die Übergänge der Flächen 5d und 5c zu der Stirnfläche 5a Fasen 5b auf, welche von der Schicht 6 überzogen sind. Dadurch wird eine elektrisch leitende Brücke zwischen den Einsätzen 5 und dem Gehäuse Ia, Ib verhindert. Ferner ist an wenigstens einem aus oberem und unterem Gehäuseteil Ia, Ib ein Kanal 11 gebildet, der zu dem anderen aus oberen und unteren Gehäuseteil Ia, Ib geöffnet ist, so dass ein im Querschnitt geschlossener Kanal 11 gebildet wird. Der Kanal 11 mündet von dem Spalt 12 und in den auf der anderen Seite des Einsatzes 5 angeordneten Bereich 13. Der Kanal 11 dient zur Schmiermitteldurchführung, insbesondere zur Wärmeabfuhr. Optional kann der Kanal 11, alternativ oder zusätzlich zu der Fase 5b, mit dem isolierenden Material der Schicht 6 gefüllt sein, um eine elektrisch leitende Brücke zwischen den Einsätzen 5 und dem Gehäuse Ia, Ib zu verhindern.
In Figur 6 wird ein alternatives Gehäuseteil Ia, Ib gezeigt, an dem zwei axial voneinander beabstandete Sitze 9 für die Einsätze 5 gebildet sind, wobei die Sitze 9 in einer Aufspannung in einer Fräsmaschine materialabtragend eingearbeitet wurden. Die Axialsitzfläche 9b ist in etwa senkrecht zur Rotationsachse R. Die Umfangssitzfläche 9a ist mit einem spitzen Winkel, d. h. einem Winkel, der kleiner ist als 90°, in Bezug zur Axialsitzfläche 9b angeordnet. Die
Umfangssitzfläche 9a ist mit einem Winkel α zur Rotationsachse R geneigt, wobei der Winkel α in etwa 5-6° entspricht.
Entsprechend dem Winkel α ist auch die Umfangsfläche 5d des Einsatzes 5 in Bezug auf die Rotationsachse R geneigt. D. h. die Umfangsfläche 5d steht spitzwinklig auf die Stirnfläche 5 c. Die in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen 5 a des Einsatzes 5 weisen Ausnehmungen 5e mit einem Grund auf. Die Ausnehmungen 5e sind Teil einer Zylindersenkung für einen Schraubenkopf. Der Grund der Ausnehmung 5e bildet eine Auflagefläche für den Schraubenkopf.
Wie am besten aus den Figuren 6 und 9 erkennbar ist, sind in das obere Gehäuseteil Ia und das untere Gehäuseteil Ib im Bereich der Stirnflächen 5 a der Einsätze 5 Gewindebohrungen
9g mit den restlichen Teilen 9c der Zylindersenkungen für die Schraubenköpfe eingearbeitet.
Die Gewindebohrungen 9g sind so ausgerichtet, dass die Schrauben 8 im Bereich des Kontakts insbesondere der Unterseite der Schraubenköpfe mit dem Einsatz 5 Kraftkomponenten sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung auf den Einsatz 5 ausübt, wenn der Einsatz 5 in das Gehäuse Ia, Ib eingesetzt ist (Figuren 8 und 9). Hierdurch wird erreicht, dass der Einsatz 5 sowohl zwischen den Stirnflächen 5a mittels der in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente als auch im Bereich der Stirnflächen 5 a mittels der in Radialrichtung wirkende Kraftkomponente fest gegen die Umfangssitzfläche 9a gedrückt wird. Aufgrund der Neigung mit dem Winkel α wird der Einsatz 5 mit seiner Axialstirnfläche 5 c gegen die Axialsitzfläche 9b gedrückt.
Vor dem Einsetzen ist auf die für die Tragfläche 3 vorgesehene Fläche des Einsatzes 5 elektrisch isolierendes Material, wie z. B. ein Fluorkunststoff mit einem Übermaß aufgetragen worden. Das Einsetzen des Einsatzes 5 in das Gehäuse Ia, Ib erfolgt bevorzugt in der Aufspannung der Maschine, in der die Sitzflächen 9a, 9b in das Gehäuse Ia, Ib eingearbeitet wurden. In dieser Aufspannung erfolgt auch die Endbearbeitung der für die Tragflächen 3 vorgesehenen Flächen, nämlich des isolierenden Materials zur Bildung der Kugelfläche. Dies geschieht z. B. mit einem Kugel- oder Formfräser. In dieser Ausführung weist die Tragfläche 3 eine materialabhebend bearbeitete Fläche auf, die insbesondere durch das isolierende Material gebildet wird. In Figur 10 ist besonders gut erkennbar, wie der Einsatz 5 von den Schrauben 8 gegen die Sitzflächen 9a und 9b des Sitzes 9 gedrückt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Lagergehäuse (Ia, Ib) für ein Wellenlager, insbesondere ein Gehäusegleitlager, umfassend a) mindestens zwei um die Rotationsachse (R) der zu lagernden Welle (2) zumindest teilweise umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse (R) voneinander getrennte Tragflächen (3) für einen Lagerkörper (4), wobei die Tragflächen (3) die Form eines Teils einer Kugelfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass b) die Tragflächen (3) durch mindestens einen in das Lagergehäuse (Ia, Ib) eingesetzten, selbst tragenden Einsatz (5) ausgebildet sind, der stoffschlüssig mit einer elektrisch isolierenden Schicht (6) verbunden ist, mittels der die Welle (2) und das Lagergehäuse (Ia, Ib) zueinander elektrisch isolierbar sind.
2. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (Ia, Ib) ein Oberteil (Ia) und ein Unterteil (Ib) umfasst, die jeweils mindestens zwei der Einsätze (5) aufweisen, die die Tragflächen (3) bilden.
3. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (Ia, Ib) oder der Lagerkörper (4) ein Mittel (7) aufweist, mittels dem eine Drehung des Lagerkörpers (4) um die Rotationsachse (R) der Welle (2) relativ zu dem Gehäuse (Ia, Ib) blockierbar ist.
4. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einsatz (5) ein Ringabschnitt ist, der an seinen in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen (5a) Befestigungsmittel (8), insbesondere eine Schraube aufweist, mittels denen eine in Umfangsrichtung des Einsatzes (5) wirkende Spannkraft auf den Einsatz (5) ausübbar ist.
5. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein für den mindestens einen Einsatz (5) vom Lagergehäuse (Ia, Ib) gebildeter Sitz
(9) vorzugsweise spitzwinklig zueinander angeordnete Sitzflächen (9a, 9b) aufweist, gegen die der mindestens eine Einsatz (5) mittels des mindestens einen
Befestigungsmittels (8) spannbar ist.
6. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einsatz (5) ein Ringabschnitt ist, der in einem Sitz (9) im Gehäuse (Ia, Ib), insbesondere mittels eines elektrisch isolierenden Zweikomponentenklebstoffs, wie z.B. Methacrylharz, eingeklebt ist, wodurch die elektrisch isolierende Schicht (6) gebildet wird.
7. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebefläche (9a, 9b; 5c, 5d) des Sitzes (9) oder/und des Einsatzes (5) eine urgeformte Oberfläche, insbesondere eine Gussoberfläche aufweist oder materialabhebend bearbeitet ist.
8. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sitz (9) und dem Einsatz (5) wenigstens ein Abstandshalter aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist, der von der elektrisch isolierenden Schicht (6) zumindest teilweise umgeben ist.
9. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragflächen (3) eine metallische Oberfläche oder eine mit der elektrisch isolierenden Schicht (6) versehene Oberfläche aufweisen.
10. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einsatz (5) ein Ringabschnitt ist, wobei die elektrisch isolierende Schicht (6) im Bereich der in Umfangsrichtung weisenden Stirnfläche (5a) in Bezug auf die Schichtdicke des überwiegenden Teils der Schicht (6) verbreitert ist.
11. Lagergehäuse (Ia, Ib) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem aus Oberteil (Ia) und Unterteil (Ib) des
Gehäuses ein zum anderen aus Ober- und Unterteil (Ia, Ib) offener, insbesondere nutförmiger Kanal (11) gebildet ist, der den Bereich des Spalts (12), der die Tragflächen (3) trennt, mit dem in Bezug auf die Rotationsachse (R) auf der anderen Seite des mindestens einen Einsatzes (5) angeordneten Bereich (13) verbindet.
12. Wellenlager, insbesondere Gehäusegleitlager mit einem Lagergehäuse (Ia, Ib) und einem Lagerkörper (4), wobei das Lagergehäuse (Ia, Ib) mindestens zwei um die Rotationsachse (R) der zu lagernden Welle (2) zumindest teilweise umlaufend angeordnete und in Richtung der Rotationsachse (R) voneinander getrennte Tragflächen (3) umfasst, wobei sich der Lagerkörper (4) mittels Stützflächen (14) an den Tragflächen
(3) abstützt und die Tragflächen (3) und die Stützflächen (14) die Form eines Teils einer
Kugelfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet dass zwischen Lagerkörper (4) und Lagergehäuse (Ia, Ib) eine elektrisch isolierende Schicht (6) angeordnet ist, mittels der die Welle (2) und das Lagergehäuse (Ia, Ib) zueinander elektrisch isolierbar sind.
13. Wellenlager nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (4) eine zumindest teilweise um die Rotationsachse (R) der Welle (2) umlaufend angeordnete Vertiefung (15), insbesondere Nut oder Stufe aufweist, in der die elektrisch isolierende Schicht (6) angeordnet ist, wobei die Schicht (6) die Stützfläche (14) für eine Tragfläche (3) bildet.
14. Wellenlager nach einem der Ansprüche 12 und 13 oder Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die elektrisch isolierende Schicht (6) einen Fluorkunststoff, insbesondere ein Copolymerisat aus Ethylen und Polychlortrifluorethylen (ECTFE) umfasst, oder daraus besteht.
15. Verfahren zur Herstellung eines Lagergehäuses (Ia, Ib), folgende Schritte umfassend: a) Bereitstellen eines Lagergehäuses (Ia, Ib), b stoffschlüssiges Beschichten mit einer elektrisch isolierenden Schicht (6) und
Einsetzen eines sich selbst tragenden Einsatzes (5) in das Lagergehäuse (Ia, Ib) zur
Bildung einer Tragfläche (3) für einen Lagerkörper (4), c) materialabtragendes Bearbeiten der Tragfläche (3) des eingesetzten Einsatzes (5), wobei die Tragfläche (3) mit der Form eines Teils einer Kugelfläche versehen wird.
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Citations (3)

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DE19507516A1 (de) * 1995-03-03 1996-09-05 Renk Ag Gleitlager
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