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Dokumentenidentifikation DE4227474A1 24.02.1994
Titel Wälzlager mit Kunststoffkäfig
Anmelder INA Wälzlager Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Prosch, Gerhard, Dipl.-Ing. (FH), 8552 Höchstadt, DE;
Pflug, Rainer, Dipl.-Ing. (FH), 8807 Heilsbronn, DE
DE-Anmeldedatum 20.08.1992
DE-Aktenzeichen 4227474
Offenlegungstag 24.02.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.1994
IPC-Hauptklasse F16C 33/56
IPC-Nebenklasse F16C 33/76   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit Kunststoffkäfig, der einstückig ausgebildet ist, aus zwei in einer Teilungsebene (1) mit Verbindungsmitteln (2) versehenen Käfighälften (3) besteht oder aus mehreren, mit Verbindungsmitteln (2) versehenen Käfigteilen zusammengesetzt ist, wobei der Käfig, jede Käfighälfte (3) oder bei mehreren Käfigteilen die jeweils am äußeren Rand befindlichen Käfigteile im Bereich seines oder ihres geschlossenen Randabschnittes (4) mit angeformten flanschartigen Rändern (5) versehen sind, die als Dichtlippen (6) ausgebildet sind und an den Dichtflächen der Lagerringe (7, 8) anliegen.
Der erfindungsgemäße Kunststoffkäfig ist dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (3) und die angeformten Dichtlippen (6) aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei die Käfighälften (3) aus einem harten und verschleißfesten und die Dichtlippen (6) aus einem weichen und elastischen Kunststoff gefertigt sind.
Durch den harten Kunststoff wird einerseits die erforderliche Käfigsteifigkeit garantiert und durch den weichen Kunststoff wird andererseits eine besonders gute Dichtwirkung ermöglicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit Kunststoffkäfig, der einstückig ausgebildet ist, aus zwei in einer Teilungsebene mit Verbindungsmitteln versehenen Käfighälften besteht oder aus mehreren, mit Verbindungsmitteln versehenen Käfigteilen zusammengesetzt ist, wobei der Käfig, jede Käfighälfte oder bei mehreren Käfigteilen die jeweils am äußeren Rand befindlichen Käfigteile im Bereich seines oder ihres geschlossenen Randabschnittes mit angeformten flanschartigen Rändern versehen sind, die als Dichtlippen ausgebildet sind und an den Dichtflächen der Lagerringe anliegen.

Ein derartiges Wälzlager bzw. Kunststoffkäfig ist im deutschen Gebrauchsmuster 19 14 884 beschrieben. Dabei werden Lagerkugeln von einem aus zwei symmetrischen Hälften zusammengesetzten Kunststoffkäfig auf Abstand gehalten. Beide Käfighälften sind in der Teilungsebene mit zusammenpassenden Verklammerungsmitteln in Form von abwechselnd an den Stegteilen vorgesehenen Vorsprüngen und Vertiefungen versehen. Jede Käfighälfte ist außerdem im Bereich ihres geschlossenen Randabschnittes mit angeformten, bohrungs- und mantelseitig sich erstreckenden flanschartigen Rändern ausgerüstet, die als Dichtlippen ausgebildet sind und die sich in die Randaussparungen der Lagerlaufringe hinein erstrecken.

Der Nachteil eines derartigen Käfigs besteht darin, daß einerseits bei Verwendung eines harten Kunststoffes keine elastischen Dichtlippen ausgebildet werden können und andererseits bei Verwendung eines weichen Kunststoffes zwar elastische Dichtlippen, aber keine ausreichende Käfigsteifigkeit gegeben ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kunststoffkäfig zu entwickeln, der sowohl die Vorteile eines harten Kunststoffes als auch die Vorteile eines weichen Kunststoffes in sich vereinigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Käfighälften und die angeformten Dichtlippen aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei die Käfighälften aus einem harten und verschleißfesten und die Dichtlippen aus einem weichen und federnden Kunststoff gefertigt sind.

Durch die Kombination von Kunststoffen mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften ist die Herstellung eines Wälzlagerkäfigs mit optimalen Eigenschaften möglich. Die Verwendung von relativ harten und verschleißfesten Kunststoffen für die beiden Käfighälften sichert die für ein einwandfreies Funktionieren eines Wälzlagers erforderliche Käfigsteifigkeit. Die Abdichtung des Lagers, d. h. sein Schutz vor dem Eindringen fester Verunreinigungen und Feuchtigkeit sowie der Schutz vor dem Verlust von Schmierstoffen wird durch Dichtlippen erreicht, die aus einem weichen und elastischen Material bestehen. Durch ein straffes Anliegen der Dichtlippen an den Dichtflächen wird eine gute abdichtende Wirkung des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs realisiert.

Weitere, erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7 und werden im folgenden näher beschrieben.

So sollen nach Anspruch 2 die Käfighälften aus Plastomeren oder Duromeren bestehen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 3 sollen die Käfighälften aus glasfaserverstärkten Polyamiden bestehen.

Polyamide sind Plastomere, d. h. thermoplastische Werkstoffe, bei denen die Formänderung durch eine reversible Zustandsänderung erfolgt, d. h. sie fließen beim Erwärmen und erhärten beim Abkühlen. Sie sind in der Regel zäh bis hart und weisen die erforderliche Steifigkeit auf. Neben den beschriebenen Eigenschaften der Plastomere sind Polyamide besonders abriebsfest und geräuschdämpfend. Durch Beimischung von Kurzglasfasern zu Polyamiden werden nochmals gute Eigenschaftsänderungen erzielt. Mit einer Erhöhung der Härte und des Elastizitätsmoduls geht auch eine erhöhte Steifigkeit einher.

Duromere, beispielsweise Phenolharz, sind ausgehärtete Produkte mit minimaler Zustandsänderung bei Veränderung der Temperatur. Der Aushärtevorgang ist eine irreversible chemische Vernetzungsreaktion. Ebenso wie Plastomere weisen Duromere eine Härte und Steifigkeit auf, wie sie von einem Käfigwerkstoff erwartet wird.

Aus Anspruch 4 geht hervor, daß die Dichtlippen aus Elastomeren, beispielsweise aus Polyurethan bestehen. Elastomere sind formfest, aber elastisch sehr stark verformbar. Durch seine elastischen, d. h. federnden Eigenschaften liegen Dichtlippen aus einem derartigen Kunststoff straff an den Dichtflächen an und gewährleisten eine zuverlässige Abdichtung des Lagers. Polyurethan hat den weiteren Vorteil, daß sich sein Elastizitätsmodul mit steigender Temperatur nur unwesentlich ändert, d. h. auch bei erhöhten Betriebstemperaturen eines Wälzlagers verlieren die Dichtlippen nicht ihre Elastizität. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Polyurethan besonders alterungsbeständig ist.

Aus Anspruch 5 geht hervor, daß der Kunststoffkäfig durch eine Zwei- Komponenten-Spritztechnik gefertigt werden soll. Der Vorteil eines durch Zwei-Komponenten-Spritztechnik hergestellten Kunststoffkäfigs besteht darin, daß eigentlicher Käfig und Dichtlippe bereits während des Herstellungsprozesses fest miteinander verbunden werden. Ein zusätzlicher Arbeitsgang zum Verbinden beider Teile, wie beispielsweise Ultraschallschweißen oder Kleben, ist somit nicht mehr erforderlich.

Auch sollen nach Anspruch 6 die Dichtlippen zweilippig ausgebildet sein. Während die nach innen gerichtete Dichtlippe vorrangig den Austritt von Schmierfett oder Schmieröl verhindert, schützt die nach außen gerichtete Dichtlippe vorrangig das Lager gegen das Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtigkeit.

Schließlich ist nach Anspruch 7 vorgesehen, daß die Lagerringe als Scheiben ausgebildet sind, die eine Wandstärke aufweisen, die kleiner als der Durchmesser der kugelförmigen Wälzkörper ist.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Exzenterwälzlagers mit einen erfindungsgemäßen Kunststoffkäfig;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Exzenterlager entlang der Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit Z aus Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Exzenterlager ist für einen Einbau in einem Mähdrescher zur Bewegung eines Schüttlersiebes vorgesehen. Ein äußerer Laufring 8 ist in der einen Hälfte seines Umfanges mit einem Befestigungsblech 12 versehen und wird über dort vorhandene Befestigungsbohrungen 9 fest mit einem nicht dargestellten Gehäuse des Mähdreschers verbunden.

Ein innerer Laufring 7 ist über nicht sichtbare Lagerkugeln in dem äußeren Laufring 8 drehbar gelagert. Der innere Lagerring 7 ist über seinen gesamten Durchmesser massiv ausgebildet, d. h. im engeren Sinne ist er als Lagerscheibe ausgebildet, auf deren Mantelfläche sich die Laufbahn des Innenringes 7 befindet. Der massive innere Laufring 7 weist mehrere Befestigungsbohrungen 9a, 10 auf, die in radialer Richtung abweichend vom Lagermittelpunkt angeordnet sind.

In die Befestigungsbohrung 10 wird eine nicht dargestellte Stange eingeführt und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Schüttlersieb verbunden. Bei Bewegung des inneren Laufringes 7 wird über die exzentrisch angebrachte Befestigungsbohrung 10 und die darin befestigte Stange das Schüttlersieb in eine rüttelnde Bewegung versetzt. Die kleineren Befestigungsbohrungen 9a sind Hilfsbohrungen für eine sichere Halterung der Stange in der Befestigungsbohrung 10.

Zwischen Innenring 7 und Außenring 8 ist in der Draufsicht nach Fig. 1 eine Käfighälfte 3 mit den angeformten Dichtlippen 6 erkennbar.

Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt des Exzenterlagers zeigt in seiner oberen Hälfte den Querschnitt durch einen Steg des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs und in seiner unteren Hälfte den Querschnitt durch das Zentrum einer Lagerkugel 11. Die Lagerkugeln 11 werden von einem aus zwei symmetrischen Hälften 3 zusammengesetztem Kunststoffkäfig auf Abstand gehalten und bewegen sich auf zugehörigen Laufbahnen zwischen Innenring 7 und Außenring 8. Innerhalb des massiv gefertigten inneren Laufringes 7 sind die Befestigungsbohrungen 9 und 10 erkennbar. Die beiden Lagerringe 7, 8 sind scheibenförmig ausgebildet und tragen auf ihrer äußeren bzw. inneren Mantelfläche die Laufbahnen für die Lagerkugeln 11. Die Wandstärke der Lagerringe 7, 8 liegt dabei unter dem Durchmesser der Lagerkugeln 11. Das Zusammenwirken der einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs mit den Lagerlaufringen 7, 8 wird anhand der Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Einzelheit Z des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs, der die Lagerkugeln 11 führt und aus zwei in einer Teilungsebene 1 mit Verbindungsmitteln 2 versehenen Käfighälften 3 besteht. Beide Käfighälften 3 weisen in der Teilungsebene 1 zusammenpassende Verbindungsmittel 2 in Form von abwechselnd an den Stegen angeordneten Vorsprüngen und Ausnehmungen auf, die durch Ineinandergreifen die Käfighälften 3 zusammenhalten.

Jede Käfighälfte 3 ist im Bereich ihres geschlossenen Randabschnittes 4 mit angeformten flanschartigen Rändern 5 versehen, die in axial gerichtete Dichtlippen 6 auslaufen. Die axial gerichteten Dichtlippen 6 sind als Schleifringdichtungen ausgebildet und umfassen die Stirnseiten des Innen- und Außenringes 7, 8.

Im vorliegenden Beispiel sind die Dichtlippen 6 zweilippig ausgebildet und sorgen so für eine besonders wirksame Abdichtung des Lagers. Der einerseits in axialer Richtung von den Stirnseiten der Lagerringe 7, 8 und den geschlossenen Randabschnitten 4 und andererseits in radialer Richtung von den Dichtlippen 6 und den Käfighälften 3 begrenzte Freiraum 13 kann als Schmiermittelvorratsraum genutzt werden.

Die Käfighälften 3 sind im vorliegenden Beispiel aus glasfaserverstärktem Polyamid und die Dichtlippen 6 aus Polyurethan gefertigt. Damit wird einerseits die erforderliche Käfigsteifigkeit gewährleistet und andererseits durch die elastische Ausbildung der Dichtlippen 6 deren straffes Anliegen an den Dichtflächen ermöglicht, so daß eine gute Dichtwirkung gegeben ist.

Bezugszeichen

1 Teilungsebene

2 Verbindungsmittel

3 Käfighälften

4 Randabschnitt

5 flanschartige Ränder

6 Dichtlippen

7 Innenring

8 Außenring

9, 9a, 10 Befestigungslöcher

11 Lagerkugeln

12 Befestigungsblech

13 Freiraum


Anspruch[de]
  1. 1. Wälzlager mit Kunststoffkäfig, der einstückig ausgebildet ist, aus zwei in einer Teilungsebene (1) mit Verbindungsmitteln (2) versehenen Käfighälften (3) besteht oder aus mehreren, mit Verbindungsmitteln (2) versehenen Käfigteilen zusammengesetzt ist, wobei der Käfig, jede Käfighälfte (3) oder bei mehreren Käfigteilen die jeweils am äußeren Rand befindlichen Käfigteile im Bereich seines oder ihres geschlossenen Randabschnittes (4) mit angeformten flanschartigen Rändern (5) versehen sind, die als Dichtlippen (6) ausgebildet sind und an den Dichtflächen der Lageringe (7, 8) anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (3) und die angeformten Dichtlippen (6) aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei die Käfighälften (3) aus einem harten und verschleißfesten und die Dichtlippen (6) aus einem weichen und elastischen Kunststoff gefertigt sind.
  2. 2. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (3) aus Plastomeren oder Duromeren bestehen.
  3. 3. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfighälften (3) aus glasfaserverstärkten Polyamiden bestehen.
  4. 4. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippen (6) aus Elastomeren, beispielsweise aus Polyurethan bestehen.
  5. 5. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig durch Zwei-Komponenten-Spritztechnik gefertigt ist.
  6. 6. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippen (6) zweilippig ausgebildet sind.
  7. 7. Wälzlager mit Kunststoffkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (7, 8) als Scheiben ausgebildet sind, die eine Wandstärke aufweisen, die kleiner als der Durchmesser der Lagerkugeln (11) ist.






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