DE10152585A1 - Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager - Google Patents

Abstract

Eine Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager enthält einen ersten ringförmigen metallischen Einsatz mit einer radial verlaufenden Wand (16b), der an einem radial innenliegenden, sich drehenden Ring (11) des Lagers anzubringen ist, und einen zweiten ringförmigen metallischen Einsatz (17), der auf einem sich nicht drehenden, in radialer Richtung außenliegenden Ring (10) des Lagers zu befestigen ist. Der zweite ringförmige metallische Einsatz (17) trägt eine Dichtlippe (19) aus Elastomermaterial, die einen Endbereich (19a) aufweist, der an einer axial innenliegenden Oberfläche (16c) der radial verlaufenden Wand (16b) des ersten Einsatzes zu gleiten vermag. Die Dichtlippe (19) enthält einen Mittelteil (19b), der sich zwischen dem Endbereich (19a) und dem zweiten metallischen Einsatz (17) befindet, wobei dieser Mittelteil (19b) die Form einer axialen, zylindrischen oder kegelstumpfförmig zur Außenseite des Lagers hin zusammenlaufenden Wand hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 erfaßt ist.

Zum besseren Verständnis des Standes der Technik der mit der Erfindung zusammenhängenden Probleme wird zunächst eine Dichtungsvorrichtung herkömmlicher Art beschrieben, die in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.

Bezugnehmend auf Fig. 1 enthält ein Wälzlager einen radial außenliegenden Ring 10, einen radial innenliegenden Ring 11 und eine oder mehrere Serien von Wälzkörpern 12, die zwischen dem äußeren und dem inneren Ring angeordnet sind.

In der Nähe jeder der in axialer Richtung äußeren Seiten des Lagers ist dieses mit einer insgesamt mit 14 bezeichneten Dichtungsvorrichtung versehen, um den zwischen dem äußeren und dem inneren Ring befindlichen Zwischenraum 13 abzudichten. Die Dichtungsvorrichtung 14 enthält eine sich nicht drehende Einheit 15, die fest an dem äußeren Ring 10 angebracht ist, und eine sich drehende Einheit 16, die fest an dem inneren Ring 11 angebracht ist, so daß sie sich gemeinsam mit diesem dreht.

Die sich drehende Einheit 16 besteht aus einem ringförmigen Metalleinsatz, der unter Fachleuten als "Zentrifugator" oder "Flinger" bekannt ist. Der Einsatz 16 hat einen im wesentlichen L-förmigen axialen Querschnitt, in dem ein zylindrischer, in axialer Richtung verlaufender Teil 16a, der unter Kraftanwendung auf den inneren Ring 11 aufgeschoben wurde, und eine in radialer Richtung verlaufende, im wesentlichen scheibenförmig ausgebildete Wand 16b zu unterscheiden sind, die sich in Richtung auf den äußeren Ring 10 hin erstreckt.

Die sich nicht drehende Einheit 15 enthält eine ringförmige metallische Abschirmung 17, die einen in radialer Richtung außenliegenden axialen zylindrischen Teil 17a aufweist, der unter Kraftanwendung in den äußeren Ring 10 eingebracht wurde, und einen im wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Fortsatz 17b, an dem ein Dichtungselement 18 aus Elastomermaterial befestigt ist.

Das Dichtungselement 18 weist eine erste Lippe 19 auf, die sich in radialer und axialer Richtung nach außen erstreckt und dadurch auf der in axialer Richtung inneren Seite 16c der scheibenförmigen Wand 16b gleitet, so daß sie gegen diese Oberfläche eine Dichtwirkung in axialer Richtung ausübt; das Elastomerelement 18 enthält überdies eine zweite Lippe 20, die eine radiale Dichtungswirkung gegen die äußere Oberfläche 16d des Teilbereichs 16a der sich drehenden Abschirmung 16 ausübt, die auch als Zentrifugator bekannt ist. Ein elastisches Teil 21 ist um die Lippe 20 herum angeordnet, um auf Dauer die Berührung zwischen dieser Lippe und der Oberfläche 16d und die Dichtwirkung, die diese Lippe in radialer Richtung ausübt, zu sichern.

Eine Dichtungsvorrichtung dieser Art ist im US-Patent 4.770.425 beschrieben.

Während die von der Radiallippe 20 ausgeübte Abdichtungswirkung auf die Dauer durch das elastische Teil 21 gewährleistet wird, ist die von der axialen Lippe 19 ausgeübte Abdichtungswirkung ganz von den elastischen Eigenschaften dieser Lippe abhängig, deren Abmessungen so gewählt sind, daß sie elastisch gegen die radiale Oberfläche 16c des Metalleinsatzes 16 gekrümmt bleibt.

Ein Nachteil, der bei den Dichtungsvorrichtungen der vorbesprochenen Art auftritt, ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die während des Gebrauchs durch den schleifenden Kontakt des Endes der Lippen aus Elastomermaterial mit den entsprechenden sich drehenden Oberflächen der mit dem sich drehenden Ring des Lagers fest verbundenen Abschirmung erzeugte Wärme eine örtliche Schädigung des die Lippen bildenden Elastomermaterials zur Folge hat, die an den Kontaktzonen bleibende Verformungen erleiden können. Während für die Radiallippe 20 die Abdichtungswirkung jedenfalls durch das elastische Teil 21 gewährleistet ist, wird die axiale Lippe 19, wenn sie durch fortgesetzte Temperaturänderungen und einen sich daraus ergebenden Elastizitätsverlust eine bleibende Verformung der vorgenannten Art erleidet, nicht mehr beständig gegen ihre sich drehende Anliegefläche gedrückt, so daß es ihr nicht mehr gelingt, die kleinen axialen Bewegungen der sich drehenden, in radialer Richtung verlaufenden Oberfläche 16c mitzumachen. Da nämlich diese Oberfläche nie vollständig eben ausfällt und senkrecht zur Drehachse des Lagers verläuft, kann nach einem längeren Zeitraum zwischen dem Ende der Axiallippe 19 und der radialen Oberfläche 16c ein leichtes Spiel auftreten; durch dieses Spiel können kontaminierende Agenzien (wie Wasser, Staub, Schlamm, Schmutz) eindringen, die für das im Inneren des Lagers enthaltene Fett und die im Wälzkontakt stehenden Teile des Lagers (Wälzkugeln oder -rollen und Wälzbahnen) schädlich sind.

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Dichtungsvorrichtung zu schaffen, die dem oben beschriebenen Nachteil abzuhelfen vermag. Insbesondere besteht der Wunsch, eine Dichtungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine wirksame Abdichtungs­ funktion auch nach einem langen Gebrauchszeitraum auszuüben, derart, daß die auf die radial verlaufende Oberfläche des sich drehenden Einsatzes einwirkende axiale Lippe aus Elastomermaterial, obwohl sie durch die während des Gebrauchs entstehende Reibungswärme eine unvermeidliche örtliche Schädigung an ihrem Kontaktende erleidet, im ganzen ihre Elastizitätseigenschaften behält, die auf die Dauer eine wirksame, gegen die Oberfläche der sich drehenden Anliegefläche gerichtete Kontaktkraft gewährleistet.

Diese und weitere Ziele und Vorteile, die nachfolgend noch besser verständlich werden, werden erfindungsgemäß durch eine Dichtungsvorrichtung erreicht, die die in den beigefügten Ansprüchen erfaßten Merkmale aufweist.

Zum rechten Verständnis der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt einer in ein Wälzlager eingebauten herkömmlichen Dichtungsvorrichtung,

Fig. 2 einen axialen Schnitt eines mit einem Paar von erfindungsgemäßen Vor­ richtungen ausgestatteten Wälzlagers,

Fig. 3 einen axialen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch die in Fig. 2 darge­ stellte Dichtungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4 einen axialen Schnitt ähnlich wie in Fig. 3 durch eine zweite Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 und 3 und unter Heranziehung der gleichen bereits in Fig. 1 verwendeten Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile, ist ein Wälzlager auf jeder seiner gegenüberliegenden Seiten mit einer Dichtungsvorrichtung 14 versehen, die den Zwischenraum 13 zwischen dem äußeren festen Ring 10 und dem inneren, sich drehenden Ring 11 des Lagers abzuschließen vermag.

Der allgemeine Aufbau der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Dichtungsvorrichtung kann insgesamt als bekannt gelten. Im weiteren Verlauf dieser Beschreibung werden daher im einzelnen nur die Teile beschrieben, die im Hinblick auf die Verwirklichung der Erfindung von besonderer Bedeutung und besonderem Interesse sind. Wegen der Ausgestaltung der nicht im einzelnen dargestellten oder beschriebenen Teile kann daher auf irgendeine Lösung bei bekannten Dichtungsvorrichtungen Bezug genommen werden.

Die Dichtungsvorrichtung 14 enthält außerdem, wie in Fig. 3 genauer dargestellt ist, eine sich drehende Einheit 16, die im wesentlichen aus einer ringförmigen metallischen Abschirmung besteht, die eine scheibenförmige, radial ausgerichtete Wand 16b bildet, deren radiale Abmessung etwas geringer ist als die des abzudichtenden Zwischenraums 13. Die Wand 16b weist auf der in axialer Richtung inneren Seite eine Oberfläche 16c auf.

Die Dichtungsvorrichtung 14 enthält außerdem eine sich nicht drehende Einheit 15, die eine ringförmige Abschirmung 17 enthält, an der ein Dichtungselement 18 aus Elastomermaterial fest angebracht ist; das Dichtungselement 18 enthält eine Dichtlippe 19, die sich in axialer Richtung erstreckt und die in axialer Richtung innere Oberfläche 16c der radial verlaufenden scheibenförmigen Wand 16b des sich drehenden metallischen Einsatzes 16 schleifend berührt.

In dem dargestellten Beispiel enthält das aus Elastomermaterial bestehende Dichtungselement 18 außerdem eine zweite Lippe 20 herkömmlicher Art, die eine Dichtwirkung auf die zylindrische Oberfläche 16b der sich drehenden ringförmigen Abschirmung 16 ausübt.

Es liegt auf der Hand, daß die Entscheidung, ein Dichtungselement, das wie das dargestellte mit einer zweiten Lippe oder mit weiteren Dichtlippen versehen ist, herzustellen, ebenso wie die Verwendung eines elastischen Teils 21, das die abdichtende Wirkung der zweiten Lippen 20 zu verbessern vermag, eine bei einigen Anwendungsbedingungen bevorzugte, aber sicherlich nicht für die Verwirklichung der Erfindung unbedingt gebotene Entscheidung ist. Die Erfindung kann insbesondere mit einer Vielzahl von Lippen verwirklicht werden, die eine Abdichtungswirkung mittels schleifender Berührung einer oder mehrerer Oberflächen ausüben, die in der Drehbewegung fest mit dem radial innenliegenden Ring 11 verbunden sind.

Die Dichtlippe 19 weist einen Endbereich 19a auf, der elastisch in schleifendem Kontakt gegen die Oberfläche 16c gedrückt wird und im wesentlichen in einer von der radialen und axialen abweichenden Richtung der Außenseite des Lagers zugekehrt ist.

Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der Tatsache, daß die Lippe 19 einen Zwischenbereich 19b in Form einer axial verlaufenden, im wesentlichen zylindrischen (Fig. 2) oder leicht in axialer Richtung zur Außenseite des Lagers hin konvergierenden kegelstumpfförmigen Wand (Fig. 3) aufweist, wobei dieser Zwischenbereich den Endbereich 19a mit dem Hauptteil der Elastomerkörpers 18 oder dem Metalleinsatz 17 verbindet, auf dem das Dichtungselement 18 befestigt ist.

Der Zwischenbereich 19b erstreckt sich in axialer Richtung im Inneren der Dichtungsvorrichtung über eine Länge, die in axialer Richtung merklich und beträchtlich größer ist als die Länge des Endbereichs 19a. Dank seiner axialen Erstreckung leidet der Zwischenbereich 19b nicht wesentlich unter der Wärme, die sich im Endbereich 19a entwickelt und durch Wärmeleitung längs der Lippe 19 übertragen wird. Auch wenn der Endbereich 19a unvermeidlicherweise durch die wiederholte und langanhaltende oben erwähnte Wärmebeanspruchung dauerhaft verformt wird, erleidet der Bereich 19b keine bleibende Verformung und behält daher seine Elastizitätseigenschaften unverändert bei. Der Zwischenbereich 19b vermag somit zu gewährleisten, daß der Endbereich 19a stets mit einer hinreichenden Kraft gegen die Oberfläche 19c gedrückt und dadurch die Dichtigkeit der Vorrichtung auf Dauer gesichert wird.

Ohne sich diesbezüglich auf eine spezifische Theorie festlegen zu wollen, beweisen die von der Antragstellerin gemachten Erfahrungen, daß die zylindrische oder kegelstumpfförmig zusammenlaufende Gestalt des Teilbereichs 19b besonders wirksam ist, um der radialen Spreizung der Lippe 19 in ihrer Gesamtheit entgegenzuwirken. Insbesondere beweisen die von der Antragstellerin gemachten Erfahrungen, daß eine ausgezeichnete Abdichtungswirkung auch dann erzielt wird, wenn die scheibenförmige, radial ausgerichtete Wand 16b in der Richtung ihres Umfangs leicht wellig ist und/oder in einer gegenüber der Drehachse des Lagers geneigten Ebene verläuft, beispielsweise infolge eines fehlerhaften Einbaus der Abschirmung 16 in den inneren Ring 11, so daß während der Drehbewegung der Abschirmung 16 die Berührungszone, die von dem Endbereich der Lippe 19 bestrichen wird, ihre axiale Lage gegenüber einem festen Punkt auf der Lippe regelmäßig verändert. Die Abdichtungswirkung ist auch dann gewährleistet, wenn die Abschirmung 16 in einer leicht zur Außenseite des Lagers verschobenen Stellung eingebaut ist oder sich während des Gebrauchs, beispielsweise durch einen Stoß, in diese Richtung verschoben hat.

Gegenüber den herkömmlichen Lippen, beispielsweise der in Fig. 1 dargestellten, die in einer Oberfläche liegen, die von der radialen und axialen Richtung abweichend dem Außenraum des Lagers zugekehrt ist, stellt sich die erfindungsgemäße Lippe 19 dank ihrer zylindrischen oder kegelig zusammenlaufenden und sich in axialer Richtung auf einer beträchtlichen Länge erstreckenden Form sehr wirkungsvoll der von der Berührung mit der Abschirmung erzeugten Reaktionskraft entgegen, die dazu neigen würde, die Lippe 19 aufzuspreizen und sie den Kontakt mit dem ihr gegenüberliegenden Einsatz verlieren zu lassen.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der Endbereich 19a so geformt ist, daß er zwei verschiedene Ränder 19a' und 19a" aufweist, die die Oberfläche 19c längs zweier in radialem Abstand voneinander verlaufender Umfangsbereiche berühren.

Eine Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager enthält einen ersten ringförmigen metallischen Einsatz mit einer radial verlaufenden Wand, der an einem radial innen­ liegenden, sich drehenden Ring des Lagers anzubringen ist, und einen zweiten ring­ förmigen metallischen Einsatz, der auf einem sich nicht drehenden, in radialer Richtung außenliegenden Ring des Lagers zu befestigen ist. Der zweite ringförmige metallische Einsatz trägt eine Dichtlippe aus Elastomermaterial, die einen Endbereich aufweist, der an einer axial innenliegenden Oberfläche der radial verlaufenden Wand des ersten Einsatzes zu gleiten vermag. Die Dichtlippe enthält einen Mittelteil, der sich zwischen dem Endbereich und dem zweiten metallischen Einsatz befindet, wobei dieser Mittelteil die Form einer axialen, zylindrischen oder kegelstumpfförmig zur Außenseite des Lagers hin zusammenlaufenden Wand hat.

Claims (4)

1. Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager, die enthält:
eine sich drehende Einheit (16), die fest auf einem sich drehenden, radial innenliegenden Ring (11) des Lagers anzubringen ist, wobei die sich drehende Einheit einen ersten ringförmigen metallischen Einsatz enthält, der eine radial verlaufende, im wesentlich scheibenförmige Wand (16b) bildet, und
eine sich nicht drehende Einheit (15), die fest in einen sich nicht drehenden, radial außenliegenden Ring (10) des Lagers einzubauen ist, wobei die sich nicht drehende Einheit einen zweiten ringförmigen metallischen Einsatz (17) enthält, der ein Dichtungselement (18) aus Elastomermaterial mit mindestens einer Dichtlippe (19) trägt, die einen Endbereich (19a) aufweist, der auf einer in axialer Richtung innenliegenden Oberfläche (16c) der scheibenförmigen Wand (16b) zu gleiten vermag,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (19) überdies einen Mittelteil (19b) enthält, der zwischen dem Endbereich (19a) und dem zweiten metallischen Einsatz (17) angeordnet ist, wobei der erwähnte Mittelteil (19b) die Form einer in axialer Richtung verlaufenden, zylindrischen oder kegelstumpfförmig in Richtung auf die Außenseite des Lagers zusammenlaufenden Wand hat.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mittelteil (19b) in axialer Richtung auf einer solchen Länge erstreckt, daß er nicht in erheblichem Maß unter der Wärme leidet, die durch die Berührung des Endbereichs (19a) mit der sich drehenden Oberfläche (16c) erzeugt und durch Wärmeleitung längs dieser Lippe (19) übertragen wird.

3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Endbereich (19a) in einer im wesentlichen in einer von der radialen und axialen abweichenden Richtung der Außenseite des Lagers zugekehrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (19b) in axialer Richtung eine erheblich größere Ausdehnung hat als die des Endbereichs (19a).

4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (19a) zwei getrennte Ränder (19a', 19a") aufweist, die die erwähnte Oberfläche (16c) längs zweier in radialer Richtung voneinander entfernter Umfangsbereiche berühren.