DE3855008T2

DE3855008T2 - Lageraufbau mit einem mehrteiligen laufring

Info

Publication number: DE3855008T2
Application number: DE3855008T
Authority: DE
Inventors: Noel Francis Doreen Vic 3754 Sheedy
Original assignee: Plastic Bearings and Housing Australasia Pty Ltd
Current assignee: Plastic Bearings and Housing Australasia Pty Ltd
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2008-10-01
Also published as: NZ226434A; WO1989002989A1; JP2715373B2; CA1332624C; AU2541088A; JPH03500442A; EP0390784B1; EP0390784A1; DE3855008D1; AU612202B2; ATE134252T1; EP0390784A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Lager und Lageraufbauten mit Baugruppen und Gehäusen und im besonderen auf Lager und Lageraufbauten, bei denen einer der Lagerlaufringbauteile oder -komponenten geteilt ist. Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Lager mit komplementär ineinandergreifenden bzw. zusammenpassenden Oberflächen, wie beispielsweise eine männlich/weiblich Anordnung, die dazu dient, ein Lagerbauteil bezüglich eines anderen Lagerbauteils anzuordnen. Ferner bezieht sich die folgende Erfindung auf eine neuartige Form eines Lagers, das ein Ersatz oder Austausch für herkömmliche Kugel- oder Rollenlager ist.
Herkömmliche Rollen- oder Kugellager bestehen in ihren vielen und vielfältigen Formen gewöhnlich aus einem inneren Bahn- bzw. Laufringbauteil, das an einer drehbaren Achse bzw. Welle fest angeordnet ist, so daß es sich in Übereinstimmung mit der entsprechenden Drehung der Welle dreht, einem äußeren Laufringbauteil, das an einem stationären Element befestigt ist, und aus Kugeln oder Rollen, die durch einen Käfig oder Flansche oder dergleichen, der bzw. die zwischen den inneren und äußeren Laufringbauteilen angeordnet sind, positioniert gehalten werden. Die Kugeln oder Rollen sehen eine Relativdrehung der inneren und äußeren Laufringbauteile bezüglich einander vor. Gewöhnlich zeigt die Seite des Kugellagers oder Rollenlagers aufgrund der Wellenform des die Kugeln oder die Rollen umgebenden bzw. einfassenden Käfigs Aushöhlungen oder Vertiefungen.
Ein mit den herkömmlichen Kugel- oder Rollenlagern in ihren vielen Formen in Verbindung stehendes Problem liegt darin, daß bei einer Beschädigung oder am Ende ihrer Lebensdauer die Lager nicht an Ort und Stelle oder im Außendienst repariert werden können, sondern mit einem komplett neuen Lager ausgetauscht werden müssen. In vielen Beispielen, wo der innere Laufring fest mit einer Welle verbunden ist, erfordert der Ausbau des Lagers einen beträchtlichen Aufwand, Kosten und Ausrüstung. Die vorliegende Erfindung sieht dagegen eine Lagerkonstruktion vor, die es ermöglicht, das Lager an Ort und Stelle oder im Außendienst vollständig zu zerlegen, wobei die abgenutzte Komponente oder Komponenten dann ausgetauscht werden kann bzw. können und das Lager wieder zusammengebaut werden kann, wodurch vermieden wird, daß das ganze Lager ersetzt bzw. ausgetauscht werden muß, was kostenintensiv und zeitraubend ist.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Lager für eine Welle vor, wobei das Lager
eine erste Lagereinrichtung in der Form einer Lager-Laufbuchse aufweist, die so angepaßt ist, daß sie mit der Welle fest in Verbindung steht,
eine zweite Lagereinrichtung, die auf der Lager-Laufbuchse drehbar montiert ist, und
ein äußeres Lagerbauteil, das für die Aufnahme und die Einfassung der Außenoberfläche der zweiten Lagereinrichtung ausgebildet bzw. angepaßt ist,
wobei eine der ersten und zweiten Lagereinrichtungen einen Flansch aufweist, die andere der Lagereinrichtungen gegeneinander stoßende ringförmige Lagerringe aufweist, von von denen jeweils einer auf jeweils einer Seite des Flansches angeordnet ist, wobei jeder der Lagerringe eine ringförmige Aussparung aufweist, und diese Aussparungen zur Ausbildung einer Ringnut aneinanderstoßen, um den Flansch unterzubringen, um dadurch die relative Axialbewegung zwischen erster und zweiter Lagereinrichtung einzugrenzen, wogegen zwischen dieser ersten und zweiten Lagereinrichtung eine Relativdrehbewegung zugelassen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagereinrichtung eine Außenoberfläche hat, die in einer zur Achse der zweiten Lagereinrichtung im allgemeinen parallelen Richtung konvex ist, und
das äußere Lagerbauteil eine konkav geformte innere Oberfläche aufweist, die zur äußeren konvexen Oberfläche der zweiten Lagereinrichtung komplementär ist, wodurch die zweite Lagereinrichtung relativ dazu schwenken kann, so daß sich das Lager nach der Welle ausrichten kann und, wenn das Lager nicht auf der Welle angeordnet ist, die zweite Lagereinrichtung in eine Stellung bzw. Lage geschwenkt werden kann, in der ihre Achse zur Achse des äußeren Bauteils im wesentlichen senkrecht verläuft, wobei das äußere Lagerbauteil an seiner inneren Oberfläche ein Paar von diametral gegenüberliegenden Schlitzen aufweist, so daß die zweite und die erste Lagereinrichtung in dieser geschwenkten bzw. gedrehten Position entfernt werden können.
Das US-Patent Nr. 2 614 538 offenbart eine mit der Einleitung der vorhergehenden Darlegung übereinstimmende Lagerkonstruktion, bei der aber die im charakteristischen Abschnitt definierten Merkmale fehlen. Ein Beispiel einer selbstausrichtenden Lagerkonstruktion ist in der FR-A-2 038 659 gezeigt, aber hier besteht das äußere Lagerbauteil aus einer einstückigen Konstruktion.
Ein anderes mit herkömmlichen Kugel- oder Rollenlagern verbundenes Problem liegt darin, daß alle Bauteile bzw. Komponenten aus Metall hergestellt sind, und zwischen diesen Komponenten ein Metall-zu-Metall-Kontakt vorliegt, z. B. zwischen den Laufringen und den Kugeln oder Rollen und zwischen den Kugeln oder Rollen und den Käfigen. Dieser Metall-zu-Metall-Kontakt läßt die Lagerkomponenten festfressen, flache Stellen entwickeln, rosten und dergleichen, wodurch die Lebensdauer dieser Lager verringert wird. Die vorliegende Erfindung erlaubt dagegen die Konstruktion eines Lagers oder Lageraufbaus, wobei eine Komponente aus einem Plastik- bzw. Kunststoffmaterial hergestellt ist, und zwar so, daß dort kein Metall-zu-Metall-Kontakt besteht. Eine schichtartige Gestaltung bzw. Konstruktion ist für das Lager möglich, bei der die Komponenten alternierend aus Metall und Kunststoff sind, und zwar so, daß dort kein Metall-zu-Metall-Kontakt vorliegt.
Ein anderes Problem, das mit vorher verfügbaren Rollen- oder Kugellagern, die eine Plastik- bzw. Kunststoffkomponente aufweisen, verbunden ist, liegt darin, daß extern bzw. außen angeordnete Befestigungs- bzw. Anordnungseinrichtungen, wie z. B. ein beabstandetes Paar von gegenüberliegenden Rändern bzw. Einfassungen vorgesehen sein muß, um das Lager auf der Welle genau anzuordnen und die Lagerkomponenten an der Stelle zu halten. Gewöhnlich sind zwei äußere Einfassungen vorgesehen, eine auf jeweils einer Seite des Lagers, um den äußeren Laufring bezüglich des inneren Laufrings anzuordnen, wenn es sich auf der Welle an der gewünschten vorgewählten Stelle befindet. Bei Einsatz des Lagers gleiten die Komponenten reibungsbehaftet aneinander vorbei, was Wärme erzeugt, die im Lager entsteht. Wenn das Lager heißer wird, dehnen sich die Komponenten axial nach Außen und axial nach Innen aus. Da zwischen den äußeren Einfassungen und dem Lager nur ein geringer Spielraum gegeben ist, dehnt sich das Lager schnell gegen die Einfassungen aus, was die im Lager erzeugt Hitze erhöht, wenn sich das Lager gegen die Rollen dreht, was letztlich zu einem Lagerfressen führt. Bei den bisher bekannten Lagern mit einer Kunststoffkomponente läßt die in einigen Fällen erzeugte Wärme den Kunststoff schmelzen, wodurch das Lager zerstört wird. Dadurch daß die vorliegende Erfindung dagegen mit einer innen angeordneten Anordnungseinrichtung (der Flansch) versehen ist, die mit dem Lager einstückig ausgebildet ist, frißt es sich nicht fest, wenn es sich aufgrund der Wärmezunahme ausdehnt, da sich die Aussparungen ebenfalls ausdehnen. Die innen angeordnete Anordnungseinrichtung kann von der Lageroberfläche getrennt sein oder einen Teil davon bilden.
Ein anderes Problem, das mit herkömmlichen Lagern in Verbindung steht, insbesondere mit denjenigen Lagern, die eine bezüglich eines bewegenden Lagerteils befestigte Kunststoffkomponente haben, liegt darin, daß ein geschultes Personal erforderlich ist, um Austauschlager und Anordnungseinrichtungen anzupassen bzw. einzubauen. Wenn im Außendienst ein Lager oder ein Lageraufbau ausgetauscht wird, liegt es im Ermessen des Kundendienstmechanikers, die Toleranzen der äußeren Einfassungen einzustellen. Ein zu geringer Spielraum wird das Lager heißlaufen lassen, wodurch dessen Lebensdauer verringert wird. Ein zu großer Spielraum wird dazu führen, daß das Lager zuviel Spiel hat, was zu einer vorzeitigen Ermüdung bzw. Abnutzung führt. Somit muß der Kundendienstmechaniker die Anordnungseinfassungen innerhalb sehr enger Toleranzen einstellen. Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die Anordnungseinrichtungen dagegen mit strengen bzw. genauen Toleranzen in der Fabrik maschinell bearbeitet. Da hier keine äußeren Anordnungseinfassungen erforderlich sind, muß der Kundendienstmechaniker keine Entscheidung treffen, und somit existiert beim Zusammenbauen oder Austauschen des Lagers im Außendienst kein menschlicher Fehler.
Ein weiteres mit herkömmlichen Kugel- und Rollenlagern verbundenes Problem ist, daß chemische, physikalische und biologische Verschmutzungen ihren Weg in das Innere des Lagers oder des Aufbaus finden können, da herkömmliche Lager mehr oder weniger offen sind und an äußeren Oberflächen Hohlräume, Aussparungen und dergleichen aufweisen. Eine Verschmutzung in der Form von Staubpartikeln, Wasser, Bakterien und dergleichen führt dazu, daß die Lageroberflächen rosten oder korrodieren, was wiederum die Lebensdauer des Lagers verringert. Da die Lageroberflächen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vor der Umgebung geschützt sind, und nicht dieser ausgesetzt sind, und an der Außenseite im wesentlichen glatt sind, ist die Möglichkeit sehr gering, daß die Lager verschmutzt werden.
Ein anderes mit herkömmlichen Lageraufbauten verbundenes Problem betrifft die Gehäuse für Lager, beispielsweise Gußeisengehäuse. Metall-Lagergehäuse entwickeln während einer langen Anwendung in ihren Hohlräumen Rost, Korrosion, bakterielle Verschmutzung oder dergleichen. Die Entwicklung derartiger Verschmutzungen ist in der Nahrungsmittelindustrie unerwünscht, beispielsweise in Fleischverarbeitungsindustrien, in Molkereien, in pharmazeutischen Industrien und dergleichen, da das Nahrungsmittelprodukt verschmutzt werden kann, was zu einem vorzeitigen Ausschuß und Verlust führt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Konstruktion von korrosionsbeständigen Lagern, Gehäusen und Komponenten, indem derartige Gegenstände entweder ganz oder teilweise aus polymeren Kunststoffmaterialien hergestellt sind. Insbesondere können Lauflager, Lagerböcke, Flanschgehäuse, zylindrisch flache Lager und dergleichen aus Kunststoff bereitgestellt werden.
Die Verwendung der vorliegenden Erfindung kann kommerzielle Lager für Antriebswellen und angetriebene Wellen vorsehen und kann insbesondere den Austausch von Ganzmetall-Lagern und -Gehäusen mit einem Lager zulassen, von dem wenigstens ein Teil aus einem synthetischen polymeren Material hergestellt ist, oder das Zusammenpassen bzw. Paaren von Metall- Lagerflächen gegen Lagerflächen aus einem Kunststoff-Polymer-Material ermöglichen. Kugeln oder Rollen von beliebiger Form, die zwischen den Laufringen angeordnet sind, sind nicht notwendig.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das äußere Lagerbauteil typischerweise aus einem glasfaser-verstärkten thermoplastischen Polyesterharz geformt oder hergestellt; bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die zweite Lagereinrichtung (die Buchse), die im Gehäuse (äußeres Lagerbauteil) angeordnet werden kann, aus dem selben oder einem verschiedenen synthetischen polymeren thermoplastischen Harzmaterial wie das Gehäuse geformt. Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Lager, bei dem alle Komponenten (die erste und die zweite Lagereinrichtung und das äußere Lagerbauteil) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind.
Gemäß einem anderen Aspekt sieht die Erfindung für das oben beschriebene Lagergehäuse eine stationäre zweite Lagereinrichtung (Buchse) aus einem synthetischen polymeren Material vor, wobei diese Buchse eine drehbare innere zylindrische Laufbuchse (die erste Lagereinrichtung) unterbringt bzw. aufnimmt, die typischerweise aus einem korrosionsbeständigen Metall hergestellt ist, wie z. B. aus einem rostfreien Stahl. Die Laufbuchse in dieser Form der vorliegenden Erfindung kann dem inneren Laufring eines herkömmlichen Kugel- oder Rollenlagers gleichgesetzt werden. Die Buchse oder die zweite Lagereinrichtung des Lagers der vorliegenden Erfindung kann dem äußeren Laufring des herkömmlichen Lagers gleichgesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Lager kann Kugellager-Laufringe ersetzen und beseitigt die Notwendigkeit für und die Kosten von Kugellager, Käfigen, Rollenlager und dergleichen. Es besteht die Möglichkeit, Gußeisen-Lagergehäuse mit Kunststoff-Lagergehäusen auszutauschen.
Ausführungsbeispiele dieser Erfindung können als Austausch oder Ersatz für Rollenlager und dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann ein Lageraufbau, gemäß der Erfindung, der zusammengehörende bzw. zusammenpassende Komponenten aus Metall und synthetischen polymeren Materialien aufweist, so angepaßt sein, daß er herkömmliche rollen- oder nadelartige Lager verwendende, stahlartige Laufbahn- Nockenstößel ersetzt oder mit diesen austauschbar ist.
Ein anderes Ausführungsbeispiel dieser vorliegenden Erfindung ist ein Nockenstößel, der eine Lagerbuchse aus geteilten Segmenten (zweite Lagereinrichtung) aufweist, die auf eine innere Laufbuchse (erste Lagereinrichtung) gekoppelt ist, die in einem äußeren Ring (äußeres Lagerbauteil) montiert sind, der ein Laufflächen-Bauteil ohne rollen- oder nadelartige Lager bildet. Die Buchse aus geteilten Segmenten wird durch ein geeignetes Befestigungsbauteil auf der mit einem Flansch versehenen, zentralen oder inneren Laufbuchse gehalten.
Ausführungsbeispiele dieser Erfindung können auch doppellaufringartige, wahlweise selbst ausrichtende Kugellager ersetzen, wobei das Kugellager und der Laufring durch eine Baugruppe aus einer Buchse aus geteilten Segmenten und einer Laufbuchse, die in eine mit einem Flansch versehene Buchse eingebaut ist, ausgetauscht wird.
Materialien aus denen die Komponenten der vorliegenden Erfindung hergestellt sein können, sind Kunststoff, Keramik, Glas, reiner Kohlenstoff, Kohlenstoffaser, mit Graphit imprägnierte Materialien, Keflar oder derartige mit Kombinationen davon.
Die zweite Lagereinrichtung kann aus einem synthetischen polymeren Material oder Materialien, wie z. B. einem nicht verstärkten, teilweise kristallinen, thermoplastischen Polyester, beispielsweise Polyethylen-Terephtalat, hergestellt oder geformt sein. Die erste Lagereinrichtung ist typischerweise ein innerer Laufring oder eine Laufbuchse, die bei der Anwendung an einem drehenden Element befestigt ist, beispielsweise an einer Welle, um sich damit zu drehen.
Die zweite Lagereinrichtung ist typischerweise ein äußerer Laufring oder eine Buchse, die bei der Anwendung fest bleibt.
Der äußere Laufring oder die Buchse besteht typischerweise aus einem Paar von umlaufenden bzw. ringförmigen Ringen, die dadurch ausgebildet sind, daß sie radial voneinander getrennt sind.
Jeder Ring ist typischerweise mit einem Falz, einer Schulter, einer Aussparung oder einer Nut, versehen, die um den Ring umgebend angeordnet sind. Wenn sich die Ringe in einer gegenüberliegenden Anordnung befinden bzw. sich gegenüberliegen, stoßen typischerweise ihre jeweiligen Falze oder dergleichen so aneinander an, daß sie eine Nut oder dergleichen festlegen, in der sich ein komplementär geformtes männliches Bauteil dreht, das am inneren Lagerbauteil vorgesehen ist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht das äußere Lagerbauteil aus einem glasfaser-verstärkten, thermoplastischen Polyesterharz.
Das äußere Lagerbauteil und die zweite Lagereinrichtung können aus demselben oder einem verschiedenen synthetischen polymeren Material ausgebildet sein.
Die erste Lagereinrichtung ist typischerweise mit dem Flansch versehen, der im Querschnitt quadratisch, rechtekkig, gekrümmt, schwalbenschwanzartig oder dergleichen sein kann, oder er kann irgendeinen geeigneten, beliebigen oder zweckmäßigen Abschnitt bzw. Querschnitt oder eine Kombination von Querschnittten aufweisen, wie z. B. gerade Seiten und ein gekrümmter Endabschnitt. Die weibliche Aussparung oder Nut ist innerhalb feiner Toleranzen komplementär zum männlichen Flansch, da sich der männliche Flansch bei der Anwendung in der weiblichen Nut dreht, um dadurch die erste Lagereinrichtung bezüglich der zweiten Lagereinrichtung anzuordnen und eine weitere Lageroberfläche vorzusehen.
Der Flansch kann sich bezüglich der Weite des Lagers auf eine beliebige Weite ausdehnen, die beinahe der Weite des Lagers entspricht bis hin zu einer sehr dünnen Lippe. Die erste Lagereinrichtung und die zweite Lagereinrichtung können jeweils aus einem Metall oder einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die erste, wie auch die zweite Lagereinrichtung können aus Kunststoffmaterialien hergestellt sein.
Typischerweise gibt es einen, zwei, drei, vier oder mehrere Flansche und eine entsprechende Anzahl von Aussparungen oder Nuten. Wenn mehr als ein einzelner Flansch vorgesehen ist, können die Flansche typischerweise dieselbe Dicke oder dasselbe Profil haben oder verschiedene Dicken und verschiedene Profile aufweisen. Der Flansch ist vorteilhafterweise ein Flansch in einer paarweisen oder doppelten Anordnung, und jeder Flansch ist von dem anderen beabstandet angeordnet.
Die Lagerringe können typischerweise zwei, drei, vier oder mehrere geteilte Ringe aufweisen, wobei jeder der Ringe bei der Anwendung dem anderen gegenüberliegt.
Die Ringe können in einigen Ausführungsbeispielen typischerweise entweder axial, statt radial, geteilt sein, beispielsweise als Lagerschalen, oder zusätzlich radial geteilt sein. Somit können diese Ringe ringförmig oder halbkreisförmig sein.
Die Flansche können typischerweise ununterbrochen oder unterbrochen sein und Ausschnitte, Aussparungen, Nuten oder dergleichen haben, die mit diesen verbunden sind. Außerdem kann an den Flanschen eine Wärmeableiteinrichtung vorgesehen sein, wie z. B. Rippen, Rillen, ein Gewinde oder dergleichen. Eine Form der Wärmeableiteinrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine spiralförmige oder schraubenförmige Nut oder Rille in den Seitenflächen des Flansches. Die Tiefe der schraubenförmigen oder spiralförmigen Nut oder Rille ist im Vergleich zur Höhe des Flansches sehr klein. Typischerweise kann das Lager der vorliegenden Erfindung ein Radiallastlager bzw. Radiallager oder ein Schub- oder Axiallastlager bzw. Axiallager sein.
Einige Beispiele praktischer Anordnungen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme der begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine perspektive, auseinandergezogene Ansicht der Komponenten einer Lagerform ist, die dem Verständnis der vorliegenden Erfindung dient.
Fig. 2 ein Teilquerschnitt ist, der entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 entnommen wurde (querliegender Querschnitt);
Fig. 3 ein Teilquerschnitt und eine Teilseitenansicht der Lagerkomponenten von Fig. 1 und Fig. 2 ist, die zu einer Lagerform zusammengebaut sind;
Fig. 4 eine Perspektivansicht einer Lagerform der vorliegenden Erfindung ist, mit einem äußeren Lagerbauteil oder Gehäuse, das in Verbindung mit einem Lager verwendet werden kann, wie es in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist,
Fig. 5 eine Vorderansicht des Lagers von Fig. 4 ist, die das Lager in seiner normalen Anwendungsposition mit durchgezogenen Linien und in einer um 90º gedrehten Lage zum Ausbau aus dem Gehäuse zeigt, das als Strich-Punkt-Linie dargestellt ist.
Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 5 ist;
Fig. 6A eine Perspektivansicht von einer Form des äußeren Lagerbauteils oder Gehäuses der Fig. 4 bis 6 ist;
Fig. 7 eine Perspektivansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lageraufbaus ist, das auch das Lager in einer für den Ausbau um 90º gedrehten Position als Strich-Punkt-Linie darstellt;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 7 ist;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ist; und
Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist;
Bezugnehmend auf die Zeichnung, sind in Fig. 1 die Komponenten eines Lagers 2 dargestellt. Dieses Lager 2 weist eine Laufbuchse oder ein inneres Laufringbauteil 4 und eine Buchsenkomponente oder ein äußeres oder befestigtes Laufringbauteil 6 auf. Die Buchse oder das äußere Laufringbauteil 6 weist eine Buchse aus geteilten Segmenten oder einen geteilten Ring mit zwei aneinanderpassenden Segmenten oder Ringen 10, 11 aus einem synthetischen, polymeren, thermoplastischen Kunstharzmaterial auf, wie es z. B. unter dem Warenzeichen VESCONITE der Vesco Plastics Pty. Ltd. vermarktet wird. Jedoch soll angemerkt werden, daß jedes geeignete, gewünschte oder zweckmäßige Material zur Herstellung der Ringe 10, 11 verwendet werden kann. Jeder Ring 10, 11 hat jeweils eine konvex gekrümmte äußere Fläche 12, 13 und eine innere abgestufte Fläche 14, 15. Die beiden Ringe sind so angepaßt, daß sie gegenüberliegend zusammenpassend aneinanderstoßen, so daß sie ein Paar ausbilden, das dem äußeren Laufringbauteil 6 entspricht, innerhalb dem sich die drehbare Lager-Laufbuchse 4 dreht. Die Lager-Laufbuchse 4, die dem inneren, drehbaren ersten Lager-Laufring eines herkömmlichen Lagers entspricht und vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, hat einen Umfangsflansch 17, der zwischen ihren Seitenrändern angeordnet ist. Jedoch soll angemerkt werden, daß die Laufbuchse 4 aus einem beliebigen Kunststoffmaterial oder Metall hergestellt sein kann. Flansch 17 ist so ausgebildet, daß er innerhalb der Lageroberfläche geschachtelt bzw. aufgenommnen wird, die durch die ringförmige Nut 18 bereitgestellt ist, die von den zusammenpassenden, inneren abgestuften Flächen 14, 15 ausgebildet wird, die an der inneren Oberfläche der beiden Ringe angeordnet sind, wenn sie auf der Buchse zusammengekoppelt sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Obwohl in der Zeichnung ein Flansch mit einem quadratischen Querschnitt oder nahezu ein solcher dargestellt ist, soll angemerkt werden, daß der Flansch irgendeine zweckmäßige, geeignete oder gewünschte Form annehmen kann, wie z. B. eine quadratische, eine rechteckige, eine gekrümmte, eine lippenartige, oder eine Kombination davon, wie z. B. daß er aus geraden Seitenflächen mit einem abgerundeten Endabschnitt ausgebildet ist. Natürlich hat die Nut 18, die von den zusammenpassend aneinandergebrachten, abgestuften Kanten bzw. Rändern ausgebildet wird, ein zum Profil des Flansches komplementäres Profil. Eine bevorzugte Flanschform hat leicht abgerundete Kanten um die Umfangsränder herum. Ferner kann entlang der Wand der Laufbuchse 4 in regelmäßig oder unregelmäßig beabstandet angeordneten Stellen eine beliebige Anzahl von Flanschen vorgesehen sein. Natürlich wird eine entsprechende Anzahl von Nuten durch die geteilten Ringe ausgebildet. Obwohl nur zwei geteilte Ringe dargestellt sind, soll angemerkt werden, daß eine beliebige Anzahl von geteilten Ringen vorgesehen sein kann, wobei sich alle gegenüberliegen.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 bis 6 der Zeichnung, wird ein in einem Gehäuse 20 angeordnetes Lager gezeigt, das dem in Fig. 1 bis 3 ähnlich ist. Das Gehäuse im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Form eines Lagerblocks bzw. eines Lauflagers. Jedoch kann das Gehäuse eine beliebige Form annehmen, wie z. B. die einer Lagerstütze bzw. eines Lagerbocks, eines mit einem Flansch versehenen Blocks oder dergleichen, oder die äußere Buchse 6 des Lagers kann in einem anderen Ausführungsbeispiel mit einstückig ausgebildeten Befestigungseinrichtungen versehen sein, so daß es als sein eigenes Gehäuse fungiert.
Die Buchse 6, die durch die beiden geteilten Ringe definiert ist, ist mit einer äußeren konvexen Oberfläche versehen, da die äußere Oberfläche jedes Rings 12, 13 konvex gekrümmt ist, wobei der größte äußere Durchmesser gegen den angrenzenden Ring und der kleinste äußere Durchmesser um die Seitenflächen des Lagers herum angeordnet ist. Die konvexe äußere Oberfläche der zusammengebauten Buchse ist so gestaltet, daß sie in eine komplementär geformte innere konkave Umfangsfläche 31 des Lagergehäuses 20 paßt und durch diese zurückgehalten wird. Das Lagergehäuse 20 ist ebenfalls aus einem synthetischen, polymeren Material geformt oder hergestellt, wie z. B. aus Thermoplast, Polyesterharz, vorzugsweise mit Glas oder Glasfasern verstärkt, z. B. Kunstharz der Sorte VALOX 420, das von der General Electric Company hergestellt wird. Eine Antriebsoder angetriebene Welle (nicht dargestellt) kann dann durch das zusammengebaute Lager angeordnet werden.
Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist wahlweise ein Schmiernippel (nicht dargestellt) zur Schmierung der Lagerfläche vorgesehen.
Bezugnehmend auf Fig. 4 bis 6A der Zeichnung, weist der Lageraufbau ein Lagergehäuse 20, einen inneren Laufring oder Laufbuchse 4 und eine Buchse 6 auf. Die Buchse 6 ist mit einer äußeren konvexen Oberfläche 12, 13 versehen und besteht aus zwei zusammenpassend aneinanderstoßenden, symmetrischen, geteilten Ringen 10, 11. Jede der äußeren Ringoberflächen ist gekrümmt. Die innere segmentierte und konkave Oberfläche 31 der Bohrung des Lagergehäuses 20 hat einen ununterbrochenen bzw. fortlaufenden Umfangsrand, der eine geschlossene vordere Wand 23 ausbildet, und eine teilweise oder segmentierte offene Rückwand 24, die durch einen Umfangsrand ausgebildet ist, der auf der einen Seite von vertikalen Bögen unterbrochen wird, die sich in gleichen Abständen über und unter der horizontalen fiktiven Mittellinie durch das Gehäuse erstrecken, so daß sie Fugen bzw. Öffnungen mit einem Bohrungsdurchmesser ausbilden, der größer ist, als der Rest des Gehäuses, oder Ausschnitte. Die Öffnungen oder Ausschnitte erstrecken sich seitlich in axialer Richtung auf halbem Weg in das Lager, so daß sie zwei identische Schlitze 25, 26 ausbilden, die in den Radien von oben nach unten konisch zulaufen bzw. sich verjüngen und sich zur Rückfläche des Gehäuses öffnen, wodurch das Lager und der Buchsenaufbau als eine Einheit aus dem Gehäuse entfernt werden können, indem das Lager und die Buchse 90º um ihre horizontale Achse gedreht werden, wie es in den Fig. 5 und 6 als Strich-Punkt-Linie dargestellt ist, und indem dann die Lager- und Buchseneinheit über die Schlitze geradlinig aus dem Lager entfernt werden kann, oder auf umgekehrte Weise in das Gehäuse eingesetzt werden kann, indem die Lagerbuchseneinheit über die offenen Rückwandschlitze geradlinig in das Gehäuse bewegt wird, während es sich in einer horizontalen Lage befindet. Dann wird die Einheit um 90º gedreht, wobei sich die Einheit im Gehäuse befindet.
Unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, das einem Lager mit einem Doppellaufring entspricht.
Der Lageraufbau 30 mit dem Doppellaufring, der die Lagerbuchse 34 aus geteilten Segmenten und die geflanschte rostfreie Stahlbuchse 32 aufweist, ist im äußeren Laufflächenring 36 aus rostfreiem Stahl eingebaut, und zwar auf eine Art und Weise, die der ähnlich ist, die zum Einbau der Lagerbuchse und der Laufbuchse in das in den Fig. 4 bis 6 und in Fig. 6A der begleitenden Zeichnung dargestellte Kunststoff-Lagergehäuse angewendet wird. Die innere Umfangsfläche 45 des Laufflächenrings der vorliegenden Erfindung/Modifikation ist in einer winkeligen Richtung segmentiert und ebenfalls in derselben Richtung konisch zulaufend und konkav gekrümmt. Der Lagerbuchsen- und Laufbuchsenaufbau wird in den äußeren Ringbauteil montiert, indem der Aufbau in einer horizontalen Richtung bewegt wird, während er sich dabei so lange in einer horizontalen Lage befindet, bis er im Inneren des Rings ist, und indem der Aufbau dann in eine vertikale Lage gedreht wird, wenn er im Ring ist, und zwar auf eine Art und Weise, die der vorher beschriebenen in Bezug auf das Gehäuses 20 ähnlich ist.
Diese Modifikation wird nun ausführlicher beschrieben. Das ringförmige Lagergehäuse 36 besteht aus einem "316"-rostfreien Stahl und hat identische flache Seitenwände 41, 42, eine flache Außenfläche 43 mit einer zentralen, flachen Umfangsnut 44 darin, die sich vollständig um die äußere Oberfläche davon erstreckt. Der Ring 36 hat eine konkave, innere Umfangsfläche 45, die durch diametral gegenüberliegende radiale Lagersegmente unterbrochen wird, buchsenaufnehmende Zugangsschlitze 46, 46', die sich radial, teilweise in die innere, konkav gekrümmte umfangsfläche des Gehäuses erstrecken. Die Schlitze werden dadurch ausgebildet, daß Abschnitte nur von einer Seitenwand vom Gehäuse entfernt werden, und unter Bezugnahme auf einen 46 der Schlitze, ist die axial einwärts gerichtete Begrenzungswand des Schlitzes zu einer V-Neigung ausgebildet, um den Zusammenbau der konvex gekrümmten äußeren Oberfläche von jedem der zusammenpassenden Lager-Buchsensegmente 35, 37 zu ermöglichen, die vorzugsweise aus einem synthetischen polymeren Material, wie z. B. FECHNAPLAS, hergestellt sind. Die Buchsen 35, 37 werden auf die Laufbuchse 32 aus rostfreiem Stahl montiert, wobei sie an den zentralen, äußeren Flansch 17 der Laufbuchse 32 anstoßen, wobei verhindert wird, daß die Buchsen/Laufbuchsen-Lagerbaugruppe in axialer Richtung zu weit in das Gehäuse im rechten Winkel dazu eingebaut wird, bevor die Buchsen/Laufbuchsen-Lagerbaugruppe um ihre diametrische Symmetrieachse um 90º in dem konkaven, eingeschließenden Gehäuse gedreht und dann mit dem Gehäuse ausgerichtet wird. Wieder bezugnehmend auf den Gehäuseschlitz 46, der Schlitz wird durch Entfernen einer inneren Kante 47 des Gehäuses und Ausbilden eines flachen Bodens 48 mit gekrümmten radialen Seitenwänden 49, 50, die sich in axialer Richtung teilweise in das Gehäuse erstrecken, und einer im wesentlichen geraden Vorderkante 51 ausgebildet.
Bezugnehmend auf Fig. 8, die Bohrung 52 der Laufbuchse kann konisch zulaufend, wie dargestellt, oder gerade sein - d. h. zylindrisch, oder von einem gleichmäßigen inneren Durchmesser in einer axialen Richtung.
In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Laufbuchse 60 des Lagers mit einer Umfangsnut 62 und die Buchse 64 mit einem Flansch 66 für eine Drehung mit der Nut 62 versehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Buchse 64 axial, statt radial, geteilt und nimmt die Form von Lagerschalen oder dergleichen ein. Ein Gehäuse oder äußerer Ring 68 kann wahlweise zur Einfassung der Buchse 64 vorgesehen sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das einem Nockenstößel entspricht, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben. In Fig. 10 ist ein Nockenstößel-Lageraufbau 80 mit einer Lagerbuchse aus geteilten Segmenten gezeigt, wovon die beiden identischen, zusammenpassenden Komponenten Ringe sind, die mit 81, 82 bezeichnet werden, und die aus dem selben geformten oder gehärteten synthetischen polymeren Material hergestellt sind, z. B. aus Kohlenstoff, Kohlenstoffasern oder mit Graphit imprägniert, Glasfasern oder einem zerkleinerten faserverstärkten Polyesterharz. Jeder der Ringe ist über die innen abgestuften Abschnitte 84, 85 der Buchsenabschnitte 81, 82, die auf den einstückig ausgebildeten Umfangsflansch 86 der Laufbuchse 81 passen, auf eine geflanschte, zylindrische Metall-Laufbuchse 83 gekoppelt, die aus einem rostfreien Stahl hergestellt sein kann. Ein äußerer Ring 87 aus einem rostfreien Stahl mit einer äußeren Laufbahn-Lauffläche 88, der einen Nockenstößel vorsieht, umgibt die Buchse. Der Laufbahn- Nockenstößel 87 ist mit einer konkav gekrümmten inneren Oberfläche 89 von komplementärer Form zu jeder konvexen äußeren Oberfläche jedes geteilten Segments der Lagerbuchse 81, 82 versehen. Die zusammengebauten Lagerkomponenten der Buchse und der Laufbuchse werden nach dem Zusammenbau innerhalb des äußeren Ring-Laufflächenbauteiles 87 durch ein Befestigungsbauteil in einer verriegelten bzw. blockierten Anordnung gehalten, das in diesem besonderen Beispiel ein fester, vergrößerter mit einem Kopf versehener Bolzen 90 ist, wobei die vorstehende Welle davon mit verschiedenen geeigneten alternativen Befestigungseinrichtungen darauf versehen sein kann, wie z. B. ein unter Preßsitz blockierendes Bauteil, z. B. eine Scheibe 91 oder eine Mutter, oder die feste Welle der Kopfmutter kann gebohrt sein, um in einem Lager durch eine Madenschraube oder durch Madenschrauben 120, Innen- Sechskantschrauben oder dergleichen (nicht dargestellt) zurüchgehalten zu werden. Der Bolzen 118 kann ein ebenes bzw. flaches oder mit einem Gewinde versehenes Ende haben.
Die Vorteile der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beinhalten, daß die Lager ruhiger laufen als herkömmliche Ganzmetall-Lager. Die Lärmverringerung zeigt sich besonders in Situationen, in denen eine große Anzahl von Lagern verwendet wird, beispielsweise in Innenbeförderungssystemen, wo jede Rolle des Beförderungssystems wenigstens zwei Lager hat. Die Gesamtlärmreduzierung in geschlossenen Umgebungen ist aufgrund der Gesundheits- und Sicherheitsprobleme wünschenswert, die angetroffen werden, wenn eine große Anzahl von Ganzmetall-Lagern in begrenzten Räumen verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil liegt in der männlich/weiblich zusammenpassenden Eingriffseinrichtung der Lagerbauteile, die dazu verwendet wird, die beiden Lagerbauteile bezüglich einander anzuordnen und eine Erhöhung der Lageroberfläche vorzusehen, ohne dabei die äußeren Abmessungen des Lager aufbaus zu erhöhen.
Das Lager ist resistent gegen Korrosion, Rost, Verschmutzung und dergleichen, da die äußeren Oberflächen relativ glatt sind und die Anordnungseinrichtung und die Lageroberflächen, die im Inneren des Lagers angeordnet sind, nicht der Außenumgebung ausgesetzt sind.

Claims

1. Lager für eine Welle, mit

einer ersten Lagereinrichtung in Form einer Lagerbuchse (4, 32, 60, 83), die für eine feste Verbindung auf bzw. mit der Welle angepaßt ist,

einer zweiten Lagereinrichtung (6, 34, 64, 81, 82), die drehbar auf der Lagerbuchse montiert ist, und

einem äußeren Lagerbauteil (20, 36, 68, 87), das für die Aufnahme und die Einfassung der Außenoberfläche (12, 13) der zweiten Lagereinrichtung angepaßt ist,

wobei eine der ersten bzw. zweiten Lagereinrichtungen einen Flansch (17, 66, 86) aufweist, und die andere der Lagereinrichtungen gegeneinanderstoßende ringförmige bzw. umlaufende Lagerringe (10, 11, 35, 37, 81, 82) aufweist, von denen jeweils einer auf jeweils einer Seite des Flansches angeordnet ist, wobei jeder der Lagerringe eine ringförmige Aussparung bzw. einen Absatz (14, 15, 84, 85) aufweist, und besagte Aussparungen zur Ausbildung einer Ringnut (18, 62) aneinanderstoßen, um den Flansch unterzubringen, und um dadurch die relative Axialbewegung zwischen erster und zweiter Lagereinrichtung einzugrenzen, während die Relativ-Drehbewegung zwischen erster und zweiter Lagereinrichtung zugelassen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite Lagereinrichtung eine Außenoberfläche (12, 13) hat, die in einer im allgemeinen zur Achse der zweiten Lagereinrichtung parallelen Richtung konvex ist, und

das äußere Lagerbauteil eine konkave Innenoberfläche (31,45,89) komplementär zur äußeren konvexen Oberfläche der zweiten Lagereinrichtung aufweist, wodurch die zweite Lagereinrichtung relativ dazu pendeln bzw. schwenken kann, um das Lager sich nach der Welle ausrichten zu lassen und, wenn das Lager nicht auf der Welle angeordnet ist, um es zu ermöglichen, daß die zweite Lagereinrichtung in eine Stellung geschwenkt wird, in der ihre Achse zur Achse des äußeren Lagerbauteils im wesentlichen senkrecht verläuft, wobei das äußere Lagerbauteil an seiner Innenoberfläche ein Paar diametral gegenüberliegender Schlitze bzw. Ausnehmungen (25, 26, 46, 46') aufweist, um zu ermöglichen, daß die zweite und die erste Lagereinrichtung in der geschwenkten bzw. gedrehten Position entfernt werden können.

2. Lager nach Anspruch 1, bei dem die erste Lagereinrichtung (4, 32, 83) auf ihrer äußeren Lagerfläche den ringförmigen Flansch (17, 36) aufweist, wobei die zweite Lagereinrichtung (6, 34, 81, 82) die aneinanderstoßenden umlaufenden Ringe aufweist, die eine Nut zur Aufnahme des Flansches auf ihrer Innenoberfläche davon schaffen.

3. Lager nach Anspruch 2, bei dem die zweite Lagereinrichtung auf der ersten Lagereinrichtung mittels eines Befestigungsteils zurückgehalten wird.

4. Lager nach Anspruch 1, bei dem die zweite Lagereinrichtung (64) mit einem nach innen angeordneten bzw. gerichteten ringförmigen Flansch (62) versehen ist, wobei die erste Lagereinrichtung (60) die Lagerringe aufweist und sich die Aussparung auf der Außenoberfläche der ersten Lagereinrichtung befindet.

5. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Lager (80) abnehmbar auf der Welle (118) angebracht und für eine nachfolgende Fixierung auf dieser angepaßt ist.

6. Lager nach Anspruch 5, bei dem, nachdem die erste (83) und zweite (81, 82) Lagereinrichtung und das äußere Lagerbauteil (87) zusammengesetzt bzw. montiert sind, die Fixierung der ersten Lagereinrichtung (83) auf der Welle (118) dazu dient, ein Auseinandernehmen zu verhindern.

7. Lager nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Lagerbuchse (83) von der zweiten Lagereinrichtung (81, 82) vorsteht, wobei der hervorstehende Teil der Buchse mit Befestigungseinrichtungen (91, 120) zur Fixierung der Buchse auf der Welle versehen ist.

8. Lager nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem wenigstens eine Komponente der ersten Lagereinrichtung, der zweiten Lagereinrichtung und des äußeren Lagerbauteils aus Kunststoffmaterial besteht.