DE10152586A1 - Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager - Google Patents

Abstract

Eine Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager enthält einen ersten ringförmigen Metalleinsatz (17), der in einen radial außenliegenden, sich nicht drehenden Ring (10) des Lagers einzubauen ist, und einen zweiten ringförmigen Metalleinsatz (16), der auf einem sich drehenden, radial innenliegenden Ring (11) des Lagers anzubringen ist. Der zweite ringförmige Einsatz (16) enthält einen im wesentlichen zylindrischen Teil (16d), der sich in der Nähe einer zylindrischen metallischen Oberfläche (17c) des ersten Einsatzes (17) in axialer Richtung zum Inneren des Lagers hin erstreckt und mit der Oberfläche (17c) einen axial ausgerichteten Zwischenraum (23) bildet. Der zylindrische Teil (16d) weist an seinem axial innenliegenden Ende eine ringförmige Erhebung (16g) auf, die an der Stelle (16f) radial nach außen umgebogen ist und längs ihres radial außenliegenden Randes (16h) beschnitten wurde.

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 Teil 17a aufweist, der unter Kraftanwendung in den äußeren Ring 10 eingebracht wurde, mit einer in axialer Richtung verlaufenden zylindrischen Oberfläche 17c, die der mittig verlaufenden Drehachse des Lagers zugewandt ist, und einen im wesentlichen radial ausgerichteten Fortsatz 17b, an dem ein Dichtungselement 18 aus Elastomermaterial befestigt ist. Das Dichtungselement 18 bildet ein Paar von Dichtlippen 19, 20, die bestimmungsgemäß jeweils auf den Wänden 16b und 16a des sich drehenden Einsatzes 15 schleifen.

Der radial außenliegende Umfangsbereich 16c des sich drehenden Einsatzes 16 bildet zusammen mit der zylindrischen Oberfläche 17c des sich nicht drehenden Einsatzes 17 eine radiale Öffnung bzw. ein radiales Spiel 22, das eine Labyrinthdichtung darstellt.

Eine Dichtungsvorrichtung dieser Art ist in dem US-Patent 4.770.425 beschrieben.

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer Dichtungsvorrichtung, die die abdichtende Wirkung der Labyrinthdichtung im Bereich des radialen Spiels 22 zwischen den Metalleinsätzen 16 und 17 verbessert, die sich in einer Relativ- Drehbewegung befinden. Durch dieses Spiel können nämlich kontaminierende Agenzien (wie Wasser, Staub, Schlamm, Schmutz) eindringen, die für das im Inneren des Lagers enthaltene Fett und die in die im Wälzkontakt stehenden Teile des Lagers (Wälzkugeln oder -rollen und Wälzbahnen) schädlich sind.

Das oben erwähnte Spiel darf nicht ferner als einige Zehntelmillimeter sein, um die Gefahr einer unmittelbaren Berührung zwischen den in Relativ-Drehbewegung befindlichen Metallteilen 16c und 17c zu vermeiden. Eine solche Berührung, die sich beispielsweise durch einen unvollkommenen Einbau einer oder beider Einheiten der Dichtungsvorrichtung und / oder durch einen während des Gebrauchs erlittenen Stoß ergeben könnte, würde eine unzulässige Erhöhung der Reibungskraft zwischen den beiden sich berührenden Metallteilen erzeugen.

Man ist daher bestrebt, eine Dichtungsvorrichtung hoher Genauigkeit zu schaffen, bei der das oben erwähnte Radialspiel auf ein Mindestmaß verringert werden kann, ohne daß dadurch die Funktionsweise der Dichtungsvorrichtung und die reibungs­ unterbindenden Eigenschaften des Lagers insgesamt beeinträchtigt werden.

Bei anderen bekannten Lösungen wird zur Verhinderung der unmittelbaren Berührung zwischen zwei in Relativ-Drehbewegung befindlichen Metallteilen eine der beiden einander gegenüberliegenden metallischen Oberflächen mit einer Schicht aus Elastomermaterial überzogen (siehe dazu beispielsweise EP-A-0 942 188).

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Dichtungsvorrichtung, die in der Lage ist, das oben besprochene Spiel auf ein Mindestmaß zu verkleinern, ohne daß für eine Beschichtung mit Elastomermaterial gesorgt werden muß.

Die vorgenannten Ziele und weitere Ziele und Vorteile, die im folgenden noch besser verständlich werden, werden erfindungsgemäß durch eine Dichtungsvorrichtung erreicht, wie sie in Anspruch 1 erfaßt ist.

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

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine herkömmliche, in ein Wälzlager eingebaute Dichtungsvorrichtung,

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch ein mit einem Paar von erfindungsgemäßen Vor­ richtungen versehenes Wälzlager,

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

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 Verwendung der gleichen, bereits in Fig. 1 verwendeten Bezugszahlen zur Beschreibung von gleichen oder entsprechenden Teilen, ist ein Wälzlager auf jeder seiner beiden 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 zu verschließen 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, wie in Fig. 3 genauer dargestellt, einen ringförmigen Metalleinsatz 16, der fest auf dem sich drehenden Innenring 11 des Lagers anzubringen ist, und einen ringförmigen Metalleinsatz 17 herkömmlicher Art, der fest auf dem festen Außenring 10 des Lagers anzubringen ist.

Der ringförmige Metalleinsatz 17 hat einen in radialer Richtung außenliegenden Bereich 17a, der unter Kraftanwendung in den Außenring 10 eingeschoben wurde, mit einer axial ausgerichteten zylindrischen Oberfläche 17c, die der mittig gelegenen Drehachse des Lagers zugekehrt werden kann, wenn die Dichtungsvorrichtung in das Lager eingebaut ist. Der Einsatz 17 enthält außerdem einen im wesentlichen radial verlaufenden Fortsatz 17b, an dem ein Dichtungselement 18 aus Elastomermaterial mit einem Paar von Dichtlippen 19, 20 angebracht ist, die bestimmungsgemäß die beiden getrennten Oberflächen des sich drehenden Einsatzes 16 bestreichen.

Der sich drehende Metalleinsatz 16 hat einen axialen zylindrischen, radial innenliegenden Bereich 16a, der unter Kraftaufwand auf den Innenring 11 geschoben wurde, und eine radiale, im wesentlichen scheibenförmige Wand 16b, die sich in Richtung auf den Außenring 10 erstreckt und eine radiale Abmessung hat, die etwas geringer ist als die des Zwischenraums 13 zwischen den Ringen 10 und 11 des Lagers (Fig. 2).

Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß der Einsatz 16 einen weiteren, im wesentlichen zylindrischen Teilbereich 16d enthält, der sich in der Nähe des axialen zylindrischen Teils 17a des sich nicht drehenden Einsatzes 17 in axialer Richtung zum Inneren des Lagers hin erstreckt. Der Einsatz 16 hat insgesamt einen im wesentlichen C-förmigen axialen Querschnitt.

Der radial außenliegende zylindrische Bereich 16d des sich drehenden Einsatzes 16 bildet mit dem zylindrischen Bereich 17a des festen Einsatzes 17 einen feinen rohrförmigen, sich in axialer Richtung erstreckenden Zwischenraum 23, der an sich schon eine zusätzliche Abdichtungswirkung als Labyrinthdichtung erbringt. Da nämlich gegenüber den herkömmlichen Lösungen das radiale Spiel 22 zwischen den beiden Einsätzen 16 und 17 nun axial in Richtung auf das Innere des Lagers und damit in einen weniger Wasserspritzern, Schlamm und anderen kontaminierenden Agenzien ausgesetzten Bereich verschoben ist, gelingt es einem beträchtlichen Teil dieser kontaminierenden Agenzien nicht, den Zwischenraum 23 zu überwinden. Der zylindrische Teil 16d wird durch Biegen des Einsatzes 16 an der Stelle 16e erhalten.

Der Durchmesser einer durch Biegen erhaltenen zylindrischen Wand ist jedoch nicht vollständig konstant wegen der in der Technologie selbst liegenden Grenzen, die es weder gestatten, die radiale Abmessung der gebogenen zylindrischen Oberfläche genau einzuhalten, noch deren Wert zu erfahren. Der Biegevorgang an der Stelle 16e ergibt eine zylindrische Wand 16d, die unvermeidlicherweise längs ihres Umfanges leichte Wellungen aufweist, und es ist kaum möglich, daß diese zylindrische Wand vollständig koaxial zur Drehachse x des Lagers ausgerichtet ist. Deshalb erfolgt das Biegen an einer Stelle 16e, an der der radiale Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Bereichen 16d und 17d nicht kleiner als 0,05 mm ist.

Um die radiale Weite des Spiels 22 auf ein Mindestmaß zu verkleinern, wird stets erfindungsgemäß der Endteil des Bereichs 16d an der Stelle 16f in radialer Richtung nach außen gebogen, so daß eine ringförmige Erhebung 16g erhalten wird, die längs ihres radial außenliegenden Randes 16h beschnitten wird. Auf diese Weise bildet der Rand 16g mit der Oberfläche 17c ein Spiel 22, das eine äußerst geringe und genau kontrollierbare radiale Weite aufweist. Der Schneidvorgang erlaubt es nämlich, eine im Vergleich zum Biegevorgang entschieden höhere Genauigkeit zu erzielen. Es kann auf diese Weise das Spiel 22 auf ein Mindestmaß verringert werden, so daß der Labyrinthdichtungseffekt optimiert wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die beiden in einer Relativ-Drehbewegung befindlichen Metallteile berühren. Die ringförmige Erhebung 16g bildet überdies ein wirksames Hindernis gegen das Eindringen von in dem Zwischenraum 23 eventuell vorhandenen kontaminierenden Agenzien.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der Bereich 16d' die Form eines leicht zur Außenseite des Lagers hin zusammenlaufenden Kegelstumpfes hat, um die Fliehkraftwirkung zu steigern und den Ausstoß von kontaminierenden Stoffen zu begünstigen, wenn der innere Ring des Lagers seine Drehbewegung vollführt. Der Konizitätswinkel alpha des Bereichs 16d' liegt vorzugs­ weise zwischen 0° und 30°.

Eine Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager enthält einen ersten ringförmigen Metalleinsatz, der in einen radial außenliegenden, sich nicht drehenden Ring des Lagers einzubauen ist, und einen zweiten ringförmigen Metalleinsatz, der auf einem sich drehenden, radial innenliegenden Ring des Lagers anzubringen ist. Der zweite ringförmige Einsatz enthält einen im wesentlichen zylindrischen Teil, der sich in der Nähe einer zylindrischen metallischen Oberfläche des ersten Einsatzes in axialer Richtung zum Inneren des Lagers hin erstreckt und mit der Oberfläche einen axial ausgerichteten Zwischenraum bildet. Der zylindrische Teil weist an seinem axial innenliegenden Ende eine ringförmige Erhebung auf, die an einer Stelle radial nach außen umgebogen ist und längs ihres radial außenliegenden Randes beschnitten wurde.

Claims (2)

1. Dichtungsvorrichtung für ein Wälzlager, enthaltend:
einen ersten ringförmigen metallischen Einsatz (17), der fest in einen radial außenliegenden, sich nicht drehenden Ring (10) des Lagers einzubauen ist, wobei der erste Einsatz (17) eine metallische Oberfläche (17c) aufweist, deren Form im wesentlichen zylindrisch, axial ausgerichtet und der Drehachse (x) des Lagers zugekehrt ist,
einen zweiten ringförmigen Metalleinsatz (16), der fest auf einem radial innenliegenden, sich drehenden Ring (11) des Lagers anzubringen ist, wobei dieser zweite Einsatz (16) aufweist:
einen radial außenliegenden Umfangsbereich, der mit der metallischen Oberfläche (17c) des ersten Einsatzes ein radiales Spiel (22) bildet, das eine Labyrinthdichtung darstellt, und
eine im wesentlichen scheibenförmige radial verlaufende Wand (16b), die sich in Richtung auf den äußeren Ring (10) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite ringförmige Einsatz (16) einen weiteren, im wesentlichen zylindrischen (16d) oder schwach kegelstumpfförmigen Bereich (16d') enthält, der sich in der Nähe der zylindrischen Metalloberfläche (17c) des ersten, sich nicht drehenden Einsatzes (17) in axialer Richtung zum Inneren des Lagers hin erstreckt und mit der Oberfläche (17c) einen axial ausgerichteten Zwischenraum (23) bildet und
daß der weitere Bereich (16d, 16d') an seinem axial innenliegenden Ende eine ringförmige Erhebung (16g) aufweist, die an der Stelle (16f) in radialer Richtung nach außen umgebogen und längs ihres radial äußeren Endes (16h) beschnitten ist.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Bereich (16d') die Form eines schwach zum Außenraum des Lagers hin zusammenlaufenden Kegelstumpfes hat.