DE102011082269B4

DE102011082269B4 - Fanglager für eine Lageranordnung

Info

Publication number: DE102011082269B4
Application number: DE102011082269.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Pausch; Otmar Hartling; Norbert Kretzer; Klaus Zimmermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: DE102011082269A1

Abstract

Fanglager für eine Lageranordnung,wobei das Fanglager einen ersten Lagerring (2) und einen zweiten Lagerring (3) umfasst,wobei eine Dichtvorrichtung mit einem Dichtelement (6, 7) vorgesehen ist,wobei das Dichtelement (6, 7) mindestens abschnittsweise zwischen dem ersten Lagerring (2) und dem zweiten Lagerring (3) des Fanglagers angeordnet ist,wobei das Dichtelement (6, 7) eine Labyrinthdichtung ausbildet, und wobei das Dichtelement (7) einen radialen Abschnitt (15) aufweist, der eine Stirnfläche (16) des ersten Lagerrings (2) übergreift,dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des radialen Abschnittes (15) eine umlaufende Hinterschneidung (18) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Fanglager für eine Lageranordnung, wobei das Fanglager einen Innenring und einen Außenring umfasst und wobei eine Dichtvorrichtung vorgesehen ist.
Aus dem Stand der Technik sind Lageranordnungen bekannt, bei denen eine Welle in Lagern, beispielsweise Magnetlagern, gelagert ist, wobei die Lageranordnung zusätzlich mindestens ein Fanglager umfasst, und wobei das mindestens eine Fanglager die Welle in dem Fall aufnimmt, wenn die Magnetlager unvorhersehbar ausfallen sollen. Bei normalen Betrieb der Magnetlager steht das Fanglager still und der der Welle zugewandte Lagerring des Fanglagers bildet einen Fanglagerspalt mit der Mantelfläche der Welle aus. Das Fanglager kommt bestimmungsgemäß nur in dem seltenen Fall des Ausfalls der Magnetlager zum Einsatz, muss jedoch für diesen Fall betriebsbereit sein und darf nicht, beispielsweise durch die längere Stillstandszeit, durch eindringende Fremdkörper in seiner Funktion beeinträchtigt sein. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass ein Fanglager, das über viele Monate bzw. Jahre stillgestanden hat, bei Bedarf eine schnelldrehende Welle aufnehmen kann und in diesem Fall nicht durch eingedrungene Feuchtigkeit oder Partikel funktionsuntüchtig geworden ist. Diese Gefahr ist gegeben, wenn ein ungedichtetes Lager als Fanglager vorgesehen ist. An die Dichtung des Fanglagers werden daher erhöhte Anforderungen gestellt.
Aus der Praxis ist bekannt, dass die Lageranordnung, die zusätzlich zu den eigentlichen Lagern, beispielsweise den Magnetlagern, mindestens ein Fanglager aufweist, wobei das Fanglager einen ersten und einen zweiten Lagerring umfasst, eine Dichtvorrichtung aufweist, die als Dichtelement eine ringförmige Scheibe umfasst. Der Innenrand der Scheibe hält von der Welle einen Abstand ein, so dass ein Spalt gebildet wird, dessen radiale Erstreckung mindestens der Summe aus der Abmessung des Fanglagerspalts und der anzunehmenden Einfederung des Fanglagers entspricht. Dieser Spalt ist relativ breit und anfällig für das Eindringen von Feuchtigkeit oder Partikeln, die auch in das Fanglager, in den Bereich zwischen den beiden Lagerringen des Fanglagers, gelangen können und die Funktionsfähigkeit des Fanglagers herabsetzen können. Die Scheibe ist an einem Fanglagergehäuse befestigt und damit mindestens mittelbar an einem der beiden Lagerringe, üblicherweise dem Außenring des Fanglagers. Die Scheibe hält dabei einen Abstand zu dem anderen Lagerring, überlicherweise dem Innenring des Fanglagers, ein, und kann die Stirnfläche des Innenrings in einem größeren Abstand übergreifen. Dabei bildet sich ein Spalt zwischen der Stirnfläche des Innenrings und der Scheibe aus, durch den Partikel in das Fanglager gelangen können.
US 2011/0085753 A1 offenbart eine Fanglagervorrichtung mit einem Schmierring zur Schmierung des Fanglagers.
US 21 76 294 A und US 20 03 605 A offenbaren Lagervorrichtungen mit Labyrinthdichtungen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Fanglager mit verbesserten Dichteigenschaften anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fanglager für eineLageranordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
Durch die Anordnung mindestens eines Abschnittes des Dichtelementes zwischen den beiden Lagerringen des Fanglagers wird der Dichtspalt auf einen Betrag herabgesetzt, der im wesentlichen durch die Einfederung des Fanglagers gegeben ist, so dass der Beitrag des Fanglagerspaltes bei der Auslegung des Spaltes unberücksichtigt bleiben kann und der Spalt des Dichtelementes schmaler ausgelegt werden kann, wodurch sich insgesamt die Dichtwirkung verbessert.
Die Ausbildung des Dichtelementes als Labyrinthdichtung ermöglicht eine besonders gute Abdichtung über einen längeren Zeitraum von einigen Jahren, zumal die Labyrinthdichtung Platz bietet, um Fett aufzunehmen, das die Dichtwirkung weiter verbessert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Labyrinthdichtung mit einer Mantelfläche des ersten Lagerrings ausgebildet ist. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass ein sich im wesentlichen axial erstreckender Abschnitt des Dichtelementes mindestens zwei radial, zu der Mantelfläche des ersten Lagerrings weisende, Rippen aufweist, die eine umlaufende Ausnehmung axial begrenzen, so dass ein Labyrinth ausgebildet wird, das durch die Mantelfläche des ersten Lagerrings begrenzt wird. Hierbei wird insbesondere der Bauraum des üblicherweise vollrolligen, also ohne Wälzlagerkäfig ausgebildeten Fanglagers in axialer Richtung günstig ausgenutzt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Labyrinthdichtung einen Fettvorrat umfasst. Der mindestens eine Fettvorrat kann in den Rippen der Labyrinthdichtung geschützt aufgenommen sein und lagert in die Labyrinthdichtung gelangende Partikel dauerhaft an bzw. lässt Feuchtigkeit nicht in das Fanglager eindringen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Dichtelement einen radialen Abschnitt aufweist, der eine Stirnfläche des ersten Lagerrings übergreift. Der radiale Abschnitt lenkt Luft an dem abgedichteten Zwischenraum zwischen den beiden Lagerringen vorbei und hält Partikel von dem Zwischenraum fern.
Hinsichtlich des radialen Abschnittes des Dichtelementes ist vorzugsweise vorgesehen, dass der radiale Abschnitt mit der Stirnfläche des ersten Lagerrings eine Spaltdichtung ausbildet. Die im wesentlichen radial gerichtete Spaltdichtung unterstützt dabei in ihrer Wirkung die Labyrinthdichtung, die sich im wesentlichen axial erstrecken kann.
Hinsichtlich des radialen Abschnittes des Dichtelementes ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Bereich des radialen Abschnittes, insbesondere angrenzend an einen axial sich erstreckenden Abschnitt, eine umlaufende Hinterschneidung ausgebildet ist. Im Bereich der Hinterschneidung, die an der Kante der aufeinander treffenden axialen und radialen Abschnitte des Dichtelementes ausgebildet sein kann, können sich Partikel ansammeln, die von dem Bereich zwischen den beiden Lagerringen des Fanglagers ferngehalten werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, in der Hinterschneidung ein Fettvorrat angeordnet ist, wobei dieser Fettvorrat zusätzlich oder anstelle des in der Labyrinthdichtung angeordneten Fettvorrates vorgesehen sein kann.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
Figurenliste

1 zeigt ausschnittsweise eine teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fanglagers in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ausschnittsweise eine Lageranordnung mit zwei bildlich nicht dargestellten Magnetlagern, die eine nicht dargestellte Welle lagern. Die Lageranordnung umfasst weiter ein Fanglager 1, das einen ersten, inneren Lagerring 2 und einen zweiten, äußeren Lagerring 3 umfasst, wobei der zweite Lagerring 3 fest an einer Fanglageraufnahme 4 angeordnet ist, die wiederum fest an einem nicht dargestellten Gehäuse befestigt ist. Das Fanglager 1 ist als zweireihiges Kugellager, also als Wälzlager, ausgebildet, mit einem axial geteilten zweiten Lagerring 3 und einem gemeinsamen ersten Lagerring 2 für beiden Reihen der Wälzkörper.
Bei einem normalen Betrieb der Magnetlager hält die auf die Welle weisende Mantelfläche 5 einen Spalt zu der Mantelfläche der Welle ein, so dass ein Fanglagerspalt ausgebildet wird.
Für das Fanglager 1 ist eine Dichtvorrichtung mit einem ersten Dichtelement 6 und einem zweiten Dichtelement 7 vorgesehen.
Die beiden Dichtelemente 6, 7 weisen jeweils ein im wesentlichen ringscheibenförmiges Korpus aus einem medienbeständigen Kunststoff, speziell einem Polyamid, auf, wobei die beiden Dichtelemente 6, 7 jeweils an der Fanglageraufnahme 4, also mindestens indirekt an dem äußeren Lagerring 3 des Fanglagers 1, mittels einer Schraubverbindung befestigt sind.
Jedes der beiden Dichtelemente 6, 7 umfasst einen axial, parallel zu der Drehachse des Fanglagers 1, abgestellten Abschnitt 8, 9, wobei der jeweilige Abschnitt 8, 9 in den Raum zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 hineinragt, so dass das jeweilige Dichtelement 6, 7 abschnittsweise zwischen dem ersten Lagerring 2 und dem zweiten Lagerring 3 des Fanglagers 1 angeordnet ist. Das jeweilige Dichtelement 6, 7 bildet eine Labyrinthdichtung aus, wie im folgenden für das erste Dichtelement 6 näher erläutert wird.
Das erste Dichtelement 6 weist zwei umlaufende Rippen 10, 11 auf, die eine umlaufende Aufnehmung 12 axial begrenzen, wobei die Rippen 10, 11 auf die von der Welle fort weisende Mantelfläche 13 des ersten, inneren Lagerrings weisen, und wobei die Endabschnitte der Rippen 10, 11 zu dieser Mantelfläche 13 einen geringen Abstand einhalten, so dass ein Dichtspalt ausgebildet wird. Im Bereich der Ausnehmung 12 ist ein bildlich nicht dargestellter Fettvorrat angeordnet.
Das erste Dichtelement 6, und ebenso das insofern vergleichbar ausgebildete zweite Dichtelement 7, bildet eine Labyrinthdichtung aus, und zwar mit der von der Welle fort weisenden Mantelfläche 12 des ersten Lagerrings 2 des Fanglagers.
Das jeweilige Dichtelement 6, 7 weist zusätzlich zu dem die Labyrinthdichtung ausbildenden axialen Abschnitt 8, 9 einen radialen Abschnitt 14, 15 auf.
Im Bereich des jeweiligen radialen Abschnittes 14, 15 ist die Schraubverbindung ausgebildet, die das jeweilige Dichtelement 6, 7 mindestens mittelbar an den zweiten, äußeren Lagerring 3 des Fanglager 1 festlegt.
Der radiale Abschnitt 14 des ersten Dichtelementes 6 hält von dem ersten Lagerring 2 einen Abstand ein; insbesondere übergreift das erste Dichtelement 2 den ersten Lagerring 2 nicht.
Der radiale Abschnitt 15 des zweiten Dichtelementes 7 übergreift dagegen eine Stirnfläche 16 des ersten Lagerrings 2, und zwar derart, dass ein sich im wesentlichen radial, also senkrecht zu der Drehachse des Fanglagers 1, verlaufender schmaler Spalt 17 ausgebildet wird, so dass der radiale Abschnitt 15 des zweiten Dichtelementes 7 mit der Stirnfläche 16 eine Spaltdichtung ausbildet.
Für das zweite Dichtelement 7 ist weiter vorgesehen, dass im Bereich des radialen Abschnittes 15, insbesondere an der Kante, entlang derer der axiale Abschnitt 9 den radialen Abschnitt 15 trifft, eine umlaufende Hinterschneidung 18 vorgesehen ist, wobei in der Hinterschneidung 18 ein weiterer, bildlich nicht dargestellter Fettvorrat angeordnet ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war zu jeder Seite des Fanglagers 1 jeweils ein Dichtelement 6, 7 vorgesehen, wobei die beiden Dichtelemente 6, 7 unterschiedlich ausgebildet waren. Es versteht sich, dass die Dichtelemente zu beiden Seiten des Fanglagers 1 gleichartig ausgebildet sein können.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war vorgesehen, dass die beiden Rippen 10, 11 des Dichtelementes die einzige Ausnehmung 12 begrenzen. Es versteht sich, dass mehr als zwei Rippen vorgesehen sein können, die mehr als eine Ausnehmung der Labyrinthdichtung ausbilden. Es versteht sich ferner, dass die Ausnehmung die Drehachse des Fanglagers 1 schraubenförmige umgeben kann, so dass in einer Schnittansicht mehrere Rippen mehrere Abschnitte einer einzigen Ausnehmung bilden.
Bezugszeichenliste

1: Fanglager
2: erster Lagerring
3: zweiter Lagerring
4: Fanglageraufnahme
5: auf die Welle weisende Mantelfläche des ersten Lagerrings 2
6: erstes Dichtelement
7: zweites Dichtelement
8: axial abgestellter Abschnitt des ersten Dichtelementes 6
9: axial abgestellter Abschnitt des zweiten Dichtelementes 7
10: umlaufende Rippe
11: umlaufende Rippe
12: Ausnehmung
13: von der Welle fort weisende Mantelfläche des ersten Lagerrings 2
14: radialer Abschnitt des ersten Dichtelementes 6
15: radialer Abschnitt des zweiten Dichtelementes 7
16: Stirnfläche des ersten Lagerrings 2
17: Spalt
18: Hinterschneidung

Claims

Fanglager für eine Lageranordnung, wobei das Fanglager einen ersten Lagerring (2) und einen zweiten Lagerring (3) umfasst, wobei eine Dichtvorrichtung mit einem Dichtelement (6, 7) vorgesehen ist, wobei das Dichtelement (6, 7) mindestens abschnittsweise zwischen dem ersten Lagerring (2) und dem zweiten Lagerring (3) des Fanglagers angeordnet ist, wobei das Dichtelement (6, 7) eine Labyrinthdichtung ausbildet, und wobei das Dichtelement (7) einen radialen Abschnitt (15) aufweist, der eine Stirnfläche (16) des ersten Lagerrings (2) übergreift, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des radialen Abschnittes (15) eine umlaufende Hinterschneidung (18) ausgebildet ist.
Fanglager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung mit einer Mantelfläche (12) des ersten Lagerrings (2) ausgebildet ist.
Fanglager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung einen Fettvorrat umfasst.
Fanglager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abschnitt (15) mit der Stirnfläche (16) des ersten Lagerrings (2) eine Spaltdichtung ausbildet.
Fanglager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des radialen Abschnittes (15), nämlich angrenzend an einen axial sich erstreckenden Abschnitt (9), die umlaufende Hinterschneidung (18) ausgebildet ist.
Fanglager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hinterschneidung ein weiterer Fettvorrat angeordnet ist.
Lageranordnung, umfassend ein Fanglager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.