DE19807552C2 - Büchse für Nadellager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft, ausgehend vom Stand der Technik nach der FR-PS 2 489 906, eine Büchse für Nadellager entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch die Innenseite des Bodens einer solchen Lagerbüchse kann die Bewegung einer in der Büchse laufenden Welle in axialer Richtung begrenzt werden. Entsprechendes gilt für eine Lagerbüchse, wenn diese auskragend nach Art einer Lauf oder Stützrolle oder als Ersatz für ein Pleuel auf einem Wellenende angeordnet ist.

Bisher sind Lagerbüchsen mit an der Innenseite des Büchsenbodens angeordneten, separaten Anlaufscheiben bekannt, die mit Schmiernuten zur Aufnahme von Schmiermittel versehen sind (DE 90 07 248 U1). Es sind auch Lagerbüchsen mit Vertiefungen zur Aufnahme von Schmiermittel, insbesondere mit waffelförmigen Vertiefungen an der Innenseite des Büchsen­ bodens bekannt (FR-PS 2 489 906). Zwischen den Vertiefungen sind entsprechende, vom Büchsenboden ausgehende Erhöhungen ausgebildet.

In allen diesen Fällen ist zwar eine Schmierwirkung zwischen Büchsenboden und Wellenende vorhanden. Im allgemeinen handelt es sich dabei aber um Lagerbüchsen für den Stern von Kreuzgelenken, bei denen nur eine winkelmäßig und in der Geschwindigkeit begrenzte Schwenkbewegung in der Lagerbüchse und nicht eine hochtourige Wellendrehung vorliegt. Das axiale Anlaufverhalten zwischen der Stirnfläche einer Welle und dem Büchsenboden wurde bisher nicht weiter berücksichtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das axiale Anlaufverhalten der Stirnfläche der Welle gegenüber dem Büchsenboden zu optimieren und hierzu insbesondere die Form der Erhöhungen am Büchsenboden in geeigneter Weise auszubilden.

Erfindungsgemäß wird dies durch die in Patentanspruch 1 angegebene Lagerbüchse erreicht. Die als sternförmige Rampen ausgebildeten Erhöhungen am Büchsenboden mit radial nach außen abnehmender Höhe bieten eine preiswert herstellbare, minimale und definierte Berüh­ rungsfläche zwischen Wellenstirnfläche und Büchsenboden, wobei sich ein möglichst kleiner Reibradius verwirklichen läßt. Das Schmiermittel befindet sich hierbei auf dem ansonsten glatten oder ebenen Boden zwischen den Rampen. Unter Ausnutzung des Keilspaltprinzips wird hydrodynamisch die Reibung zwischen der Wellenstirnfläche und dem Büchsenboden herabgesetzt. Durch die gezielt ausgebildete Rampenform der Erhöhungen ergibt sich also ein definierter axialer Anlauf der Wellenstirnfläche am Büchsenboden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Lagerbüchse bei bestimmten Anwendungsfällen durch gezielten Last­ angriff von außen in axialer Richtung außergewöhnlich stark belastet wird. Die Aufnahme der Axiallast erfolgt in Abhängigkeit von dem Durchbrechen des hydrodynamischen Schmier­ films.

Bei der Ausbildung nach Patentanspruch 2 ergibt sich durch eine an sich bekannte zentrale abgerundete Stirnfläche am Büchsenboden eine besonders gute Verminderung der Reibung zwischen dem Büchsenboden und der Wellenstirnfläche, so daß der Freiraum zwischen den Rampen als Schmiermittelvorratsraum dient und die Rampen zunehmend erst dann zu einem Reibungseingriff mit der Wellenstirnfläche kommen, wenn die zentrale Erhebung am Büch­ senboden verschlissen ist. Solange bildet die Differenz zwischen Kugelkalottenhöhe und der im Anschluß beginnenden und dann kontinuierlich abfallenden Rampenhöhe den zum Trenn­ filmaufbau erforderlichen Keilspalt für das Schmiermittel.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Fig. 1a zeigt im Querschnitt eine erste Ausführungsform einer Lagerbüchse entspre­ chend der Erfindung,

Fig. 1b zeigt eine Ansicht des Büchsenbodens der Lagerbüchse von Fig. 1a in Rich­ tung des Pfeiles A,

Fig. 2a zeigt einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Lagerbüchse,

Fig. 2b zeigt eine Ansicht des Büchsenbodens der Lagerbüchse von Fig. 2a in Rich­ tung des Pfeiles A.

In den Fig. 1a und 2a ist eine Lagerbüchse 10 mit einem Büchsenboden 11 gezeigt, die mit Nadelrollen 12 ausgestattet ist, die in einem Nadelkäfig 13 geführt sind.

Am Büchsenboden 11 der Lagerbüchse 10 von Fig. 1a sind konzentrisch von der Mitte ausgehende Erhöhungen in Form von Rampen 2 ausgebildet (Fig. 1b), deren Höhe 6 radial von innen nach außen abnimmt (Fig. 1a). Die Rampen 2 haben etwa das Profil von Kegelseg­ menten, deren Basis in der Nähe der Mitte des Büchsenbodens 11 liegt und die an ihren radial äußeren Enden Spitzen 7 aufweisen. Die Vertiefungen oder Freiräume zwischen den sternförmig ausgebildeten Rampen 2 (gemäß Fig. 1b sind sechs solcher Rampen 2 vor­ gesehen) dienen zur Aufnahme von Schmiermittel.

Die Rampen 2 gehen von einer zentralen Erhebung 5 mit abgerundeter Stirnfläche am Büchsenboden 11 aus. Die zentrale Erhebung 5 ragt gegenüber dem zentralen Anfang der Rampen 2 weiter zum Inneren der Büchse 10 hin vor. Vorzugsweise hat die zentrale Erhe­ bung 5 die Form einer Kugelkalotte. Die zentrale Erhebung 5 und die Rampen 2 sind in den Büchsenboden 11 eingeprägt bzw. aus diesem herausgeprägt.

Gegenüber bisher bekannten Ausbildungen des Büchsenbodens 11 bzw. von an diesem eingelegten Zusatzscheiben, die jeweils einen Flächenanlauf gegenüber einer in radialer Richtung ebenen Wellenstirnfläche bewirken, kommt es bei der erfindungsgemäßen Aus­ bildung zunächst zu einer punktförmigen Berührung zwischen der nicht gezeigten ebenen Wellenstirnfläche und dem höchsten Punkt der Rampen 2 oder der Abrundung der zentralen Erhebung 5. Hierdurch baut sich ein hydrodynamischer Schmierfilm zwischen den Rampen 2 und der Wellenstirnfläche auf. Die Wellenstirnfläche berührt zunächst nur punktförmig die abgerundete Stirnfläche der zentralen Erhebung 5. Bei einem eventuellen Verschleiß der Erhebung 5 ist durch die Ausgestaltung der Rampen 2 mit nach außen abnehmender Höhe eine minimale Anlauffläche zwischen dem Büchsenboden 11 und der Wellenstirnfläche gegeben bzw. ein sich nur verzögernd auswirkendes Anwachsen des Reibradius, wenn auch die hydrodynamische Schmierung ausfallen oder weniger wirksam werden sollte.

Die Ausbildung des Büchsenbodens 11 mit den Rampen 2 gemäß Fig. 1a und 1b ermöglicht eine Drehung der nicht dargestellten Welle gegenüber der Nadelbüchse 10 in beiden Dreh­ richtungen entsprechend dem Pfeil B in Fig. 1b.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a und 2b sind gleiche Teile wie bei dem Beispiel nach Fig. 1a und 1b mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Unter­ schiede bestehen in folgendem:

Die Rampen 2' sind als erhabene Profile nach Art von Propellern sternförmig mit annähernd radial nach außen weisenden Spitzen 7' ausgebildet. Es sind beispielsweise fünf solcher Rampen 2' vorgesehen. Auch hier fällt die Höhe 6 der Rampen 2' ausgehend von der zentralen Erhebung 5 radial nach außen bis zu den Spitzen 7' ab. Die Rampen 2' haben jedoch gewölbt oder gekrümmt verlaufende Seitenränder 3 und etwa geradlinig und annä­ hernd radial verlaufende Seitenränder 4. Die gewölbten oder gekrümmten Seitenränder 3 ragen axial weiter von dem Boden 11 der Büchse 10 vor als die geradlinigen Seitenränder 4, so daß vom Büchsenboden 11 ausgehend ein Anstieg der Rampen 2' von den geradlinigen Rändern 4 zu den gewölbten oder gekrümmten Rändern 3 vorliegt. Diese Ausbildung des Büchsenbodens 11 bedingt, daß die nicht dargestellte Welle gegenüber der Lagerbüchse 10 nur in einer Drehrichtung drehbar ist, die durch den Pfeil B in Fig. 2b angedeutet ist. Dabei bilden die geradlinigen Seitenränder 4 in Drehrichtung der Welle gesehen den tiefer liegenden Rampenbeginn und die gewölbten oder gekrümmten Seitenränder 3 das höher liegende Ende der Rampen 2'.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach den Fig. 2a und 2b entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise nach den Fig. 1a und 1b. Der hydrodynamische Schmierfilm hat gemäß Fig. 2a und 2b jedoch wegen des Anstiegs der Rampen 2' zwischen deren Rändern 4 und 3 eine bessere und deutlich ausgeprägte Keilform.

Statt an der Innenseite des Büchsenbodens 11 können die Rampen 2 oder 2' und die zentrale Erhebung 5 auch an dessen Außenseite vorgesehen sein, wenn diese als Anlauffläche dient.

Die erfindungsgemäße Lagerbüchse kann als Pleuelersatz (z. B. in Pumpen) ohne zusätzliche umgebende oder halternde Bauteile verwendet werden, weil durch die Gestaltung der Rampen 2, 2' am Büchsenboden 11 das Mitdrehmoment hydrodynamisch minimiert wird.

Es ist eine Lebensdauerschmierung der Lagerbüchse durch einmaliges Einfüllen von Schmier­ fett für den Rollensatz oder Nadelsatz 12 und für den Büchsenboden 11 möglich.

Claims (7)

1. Büchse (10) für Nadellager mit vom Büchsenboden ausgehenden Erhöhungen, wobei der Bereich zwischen Büchsenboden (11) und Erhöhungen einen Freiraum zur Auf­ nahme von Schmiermittel bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen des Büchsenbodens (11) als sternförmig von der Mitte des Büch­ senbodens (11) ausgehende Rampen (2) mit radial nach außen abnehmender Höhe (6) ausgebildet sind.

2. Büchse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen (2) von einer zentralen Erhebung (5) mit abgerundeter Stirnfläche am Büchsenboden (11) ausgehen.

3. Büchse (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Erhebung (5) gegenüber dem zentralen Rampenanfang weiter vorragt.

4. Büchse (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Erhebung (5) die Form einer Kugelkalotte hat.

5. Büchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen (2) annähernd als Profile von Kegelsegmenten mit radial nach außen weisender Spitze (7) ausgebildet sind.

6. Büchse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen (2') als Profile nach Art von Propellern mit etwa radial nach außen weisender Spitze (7') derart ausgebildet sind, daß gewölbt oder gekrümmt verlaufende Seitenrän­ der (3) axial weiter vom Boden (11) der Büchse (10) vorragen als etwa geradlinig und annähernd radial verlaufende Seitenränder (4), wobei die etwa geradlinigen Seitenränder (4) in Drehrichtung der am Boden (11) der Büchse (10) anlaufenden Welle gesehen den Rampenbeginn und die gewölbten oder gekrümmten Seitenränder (3) das Rampenende bilden.

7. Büchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen (2) und/oder die zentrale Erhebung (5) in den Boden (11) der Büchse (10) eingeprägt sind.