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Die
Erfindung betrifft eine Lagerabdichtungsanordnung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Lagerabdichtungsanordnungen
wie beispielsweise Wälzlagerabdichtungsanordnungen
oder Radialwellenlagerabdichtungsanordnungen bekannt. Gattungsgemäße Lagerabdichtungsanordnungen umfassen
einen Dichtring aus einem Elastomermaterial und einen Laufring,
auf welchem der Dichtring mit wenigstens einer Dichtlippe anliegt.
Ferner sind Laufringe mit zumindest einer axial gerichteten Lauffläche und
zumindest einer radial gerichteten Dichtungsfläche bekannt. Ein Dichtring
kann mit zumindest einer ersten Dichtlippe an der axial gerichteten
Lauffläche des
Laufrings und mit einer zweiten Dichtlippe zur Bildung einer Spaltdichtung
zwischen der ersten Dichtlippe und der axialen Dichtungsfläche ausgestattet sein.
Solche Dichtlippen sind üblicherweise
unabhängig
voneinander an verschiedenen Stellen des Dichtrings angeformt.
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Insbesondere
in fettgeschmierten Lagereinheiten in Motoranwendungen sind Hochtemperaturfette
erforderlich, welche im Hochtemperaturbereich oftmals sehr flüssig werden
und folglich schwierig abzudichten sind. In Motoranwendungen müssen solche
Lagerabdichtungsanordnungen ferner ein Eindringen von Öl und anderen
Verunreinigungen von außen
in den fettgeschmierten Lagerinnenraum sicher verhindern.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lagerabdichtungsanordnung
mit sehr guten Dichteigenschaften auch bei Fließfetten bei gleichzeitig geringem
Verschleiß und
geringer Reibung bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst.
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Die
Erfindung geht aus von einer Lagerabdichtungsanordnung mit einem
Dichtring und einem Laufring mit wenigstens einer axial gerichteten
Lauffläche
und mit wenigstens einer radial gerichteten Dichtungsfläche, wobei
an den Dichtring zumindest eine erste Dichtlippe zur Anlage an der
axial gerichteten Lauffläche
des Laufrings und eine zweite Dichtlippe zur Bildung einer Spaltdichtung
zwischen der zweiten Dichtlippe und der Dichtungsfläche angeformt
ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass der Dichtring einen bogenförmigen Fortsatz
aufweist, an dessen freies Ende die erste Dichtlippe angeformt ist
und an dessen Scheitelpunkt die zweite Dichtlippe angeformt ist.
Der Fortsatz kann insbesondere an einem seinem freien Ende gegenüberliegenden
Ende mit einem metallischen Versteifungskörper verbunden sein, über welchen
der Dichtring in der Lageranordnung gehalten ist. Als Scheitelpunkt
des bogenförmigen
Fortsatzes soll ein lokales Maximum einer die Bogenform des Fortsatzes
beschreibenden Kurve bezeichnet werden. Der Begriff „bogenförmiger Fort satz” bezieht
sich auf eine Form des Profils des Dichtrings. Eine solche Kurve
kann beispielsweise die Oberfläche
des Fortsatzes oder eine Mittellinie des Profils des Fortsatzes
sein. Der bogenförmige
Fortsatz kann insbesondere im Wesentlichen parabelförmig ausgebildet
sein, wobei der Scheitelpunkt dann der Scheitelpunkt der Parabel
wäre.
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Durch
das Vorsehen zweier Dichtlippen an einem Fortsatz können Materialkosten
eingespart werden, und es kann eine leichte und klein bauende Lagerabdichtungsanordnung
geschaffen werden. Durch das Anformen der ersten Dichtlippe am Ende des
Fortsatzes kann eine Auflagekraft der Dichtlippe auch bei vergleichsweise
steifen Dichtungsmaterialien gut dosiert werden und es kann auf
eine Feder zum Erzeugen der Anlagekraft der ersten Dichtlippe verzichtet
werden. Durch den Verzicht auf die Federbelastung der Dichtlippe
können
eine Reibung und damit ein Verschleiß reduziert werden. Durch die
Reihenanordnung der Spaltdichtung und der von der ersten Dichtlippe
erzeugten Berührdichtung
kann die Berührdichtung
vor austretenden Fließfetten
abgeschirmt werden. Insgesamt ist eine sehr gute Dichtungsperformance
auch bei Fließfetten
bei gleichzeitig geringem Verschleiß und geringen Kosten erreichbar.
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Die
Lagerabdichtungsanordnung kann insbesondere als Wälzlagerabdichtungsanordnung
ausgebildet sein. Ferner ist ein Einsatz als Radialwellendichtung
denkbar. Wegen der dort auftretenden großen Temperaturschwankungen
kommen die Vorteile der Erfindung insbesondere in Motoranwendungen zum
Tragen, in welchen die Dichtung ein Eindringen von Öl in die
Lageranordnung einerseits und ein Austreten von hochtemperaturfesten
Fetten andererseits verhindern soll.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
der Laufring zur Befestigung an einem rotierenden Lagerinnenring
ausgelegt ist und dass an dem Laufring zumindest eine radial verlaufende
Schleuderscheibe angeformt ist. Als Schleuderscheibe soll eine Scheibe
bezeichnet werden, an welcher anhaftender Schmierstoff durch die
Zentrifugalkraft getrieben nach radial außen laufen kann, um am radial äußeren Rand
wieder durch die Zentrifugalkraft weiter nach radial außen geschleudert
zu werden. Der Schmierstoff kann daher im Betrieb mit einer schnell
rotierenden Schleuderscheibe nicht in einer axialen Richtung über die Schleuderscheibe
hinweg fließen,
so dass die Schleuderscheibe die Lagerabdichtungsanordnung abschirmen
kann.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließt eine
Stirnseite der an einer Lageraußenseite
angeordneten Schleuderscheibe axial bündig mit dem Dichtring ab oder überragt den
Dichtring in einer axialen Richtung. Dadurch kann vermieden werden,
dass von außen
auf die Schleuderscheibe auftreffendes Öl und gegebenenfalls Verunreinigungen
von der Schleuderscheibe gegen den Dichtring geschleudert werden,
von wo aus das Öl
in das Dichtungsinnere gelangen könnte.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Laufring ein U-förmiges Profil mit zumindest
zwei im Wesentlichen radial verlaufenden Schenkeln hat, die jeweils
eine Schleuderscheibe bilden. Dadurch können separate Bauteile zur
Herstellung der Schleuderscheiben vermieden werden und die Abschirmung durch
die Schleuderscheibe kann beidseitig wirken. Die Abschirmung kann
sowohl dünnflüssiges Fett aus
dem Lagerinneren als auch Öl
aus einem Raum außerhalb
des Lagers abschirmen.
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Da
die einer Lagerinnenseite zugewandte Schleuderscheibe eine geringere
Materialstärke
aufweist als die einer Lageraußenseite
zugewandte Schleuderscheibe, kann einerseits Bauraum eingespart
werden und andererseits können
Materialkosten gespart werden, wodurch letztlich auch das Gewicht
reduziert werden kann. Ein Abriss von Tropfen des dünnflüssigen Fetts
von dem radial äußeren Rand
der Schleuderscheibe wird durch die verringerte Materialstärke der
Schleuderscheibe vereinfacht, während
die größere Materialstärke der
dem Lageraußenraum
zugewandten Schleuderscheibe hinreichend stabil für die dort
auftretenden größeren Belastungen
ausgelegt sein kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die radial gerichtete Dichtungsfläche eine der zweiten Dichtlippe
zugewandte Seite einer an einer Lagerinnenseite angeordneten Schleuderscheibe
bildet. Dadurch kann die Dichtungsfläche einstückig mit der Schleuderscheibe ausgebildet
werden und separate Strukturen und damit verbundene zusätzliche
Kosten können
vermieden werden.
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Wenn
der bogenförmige
Fortsatz in Richtung der Lageraußenseite geöffnet ist, kann die Anlagekraft
durch einen Druck von außen
verstärkt
werden und die am Scheitelpunkt des bogenförmigen Bereichs angeformte
zweite Dichtlippe kann die von der ersten Dichtlippe erzeugte Gleitdichtung
gegenüber dem
Lagerinneren abschirmen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die axial gerichtete Lauffläche axial
zwischen einem Lagerinneren und einem Anlagebereich der ersten Dichtlippe eine
Vertiefung aufweist. In dieser Vertiefung kann sich bei stillstehendem
Laufring dünnflüssiges Fett sammeln,
ohne sich an der ersten Dichtlippe zu stauen. Bei rotierendem Laufring
kann das angesammelte Fett in der Vertiefung durch die Zentrifugalkraft nach
außen
getragen werden.
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Wenn
eine Oberfläche
des Dichtrings in einem Bereich zwischen der ersten Dichtlippe und
der zweiten Dichtlippe konkav ist und sich radial aufweitet, kann
eine Verstärkung
der Zentrifugalkraft, die anhaftendes Öl oder Fett an dieser Fläche nach
außen
treibt, durch eine Variation der Neigung der Fläche kompensiert werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Dichtring mit einem metallischen Versteifungskörper verbunden
ist, wobei der metallische Versteifungskörper ein im Wesentlichen L-förmiges Profil
mit einem axialen Schenkel zur Verbindung mit einem Lageraußenring
und einem radialen Schenkel zur Versteifung des Dichtungskörpers aufweist.
Der bogenförmige Fortsatz
kann insbesondere an die radiale Stirnseite des radialen Schenkels
angeschlossen sein. Wenn ein von dem bogenförmigen Fortsatz umschlossener Raum
in einem Bereich zwischen einer radialen Stirnseite des radialen
Schenkels und der ersten Dichtlippe angeordnet ist, kann eine elastische
Deformation der ersten Dichtlippe in der radialen Richtung mit einer
nur schwachen Abhängigkeit
der Anlagekraft der ersten Dichtlippe von einem Verschleißzustand
der Dichtlippe und/oder von Montagetoleranzen erreicht werden.
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Der
bogenförmige
Bereich wirkt wie eine Feder mit zwei Schenkeln, die in der radialen
Richtung leicht deformiert werden kann.
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Wenn
die Dichtungsfläche
in der radialen Richtung bündig
mit der zweiten Dichtlippe abschließt, kann bei stehender oder
nur mit geringer Drehzahl rotierender Dichtungsfläche ein
Stau von Fett oder Öl
im Bereich der Spaltdichtung vermieden werden.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit
einer Dichtungsanordnung der oben beschriebenen Art und mit einem
Wälzkörperkäfig. Die
Schleuderscheibe ist innerhalb einer axialen Erstreckung des Wälzkörperkäfigs angeordnet.
Das von der Schleuderscheibe fortgeschleuderte Schmiermittel kann
dann unmittelbar auf den Wälzkörperkäfig treffen
und dort seiner eigentlichen Funktion zugeführt werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigt:
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1 eine
Lagerabdichtungsanordnung eines Wälzlagers mit einem Dichtring
und einem Laufring.
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1 zeigt
eine Lagerabdichtungsanordnung mit einem Dichtring 10 und
einem Laufring 12. Der Laufring 12 ist auf einem
Lagerinnenring 14 montiert, der im Betrieb der Lagerabdichtungsanordnung rotiert,
und der Dichtring 10 ist mit einem metallischen Versteifungskörper 16 verbunden,
der in einen Lageraußenring 18 eingesteckt
ist.
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Die
Lagerabdichtungsanordnung dient zur Abdichtung eines fettgeschmierten
Wälzlagers
mit einem Wälzkörperkäfig 20,
der hier nur schematisch dargestellt ist und der hier nicht dargestellte
Wälzkörper führt, insbesondere
Kegelrollen. Die Lagerabdichtungsanordnung ist zur Verwendung in
einem Kraft fahrzeugmotor ausgelegt und soll eine Lagerinnenseite 24 vor
dem Eintritt von Öl
aus einer Lageraußenseite 22 schützen und
einen Austritt von flüssigem,
hochtemperaturresistentem Fett von der Lagerinnenseite 24 zur
Lageraußenseite 22 vermeiden.
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Der
Laufring 12 hat ein U-förmiges
Profil mit zwei zumindest im Wesentlichen radial verlaufenden Schenkeln,
die jeweils eine Schleuderscheibe 26, 28 bilden.
Die der Lagerinnenseite 24 zugewandte Schleuderscheibe 26 hat
eine geringere Materialstärke
als die der Lageraußenseite 22 zugewandte Schleuderscheibe 28.
Eine dem Dichtring 10 bzw. der Schleuderscheibe 28 zugewandte
Seite der Schleuderscheibe 26 bildet eine radial gerichtete
Dichtungsfläche 30,
und ein axial gerichteter Boden des U-förmigen Profils des Laufrings 12 bildet
eine axial gerichtete Lauffläche 32.
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Der
Dichtring 10 weist einen bogenförmigen Fortsatz 34 auf,
der mit einem Ende mit dem Versteifungskörper 16 verbunden
ist und an dessen freies Ende eine erste Dichtlippe 36 angeformt
ist, die auf der Lauffläche 32 aufliegt.
Ferner ist an dem im Wesentlichen parabelförmigen bogenförmigen Fortsatz 34 in
einem Scheitelpunkt desselben eine zweite Dichtlippe 38 angeformt,
die zur Bildung einer Spaltdichtung zwischen der zweiten Dichtlippe 38 und
der Dichtungsfläche 30 ausgelegt
ist. Dazu weist die Dichtlippe 38 einen flachen Endbereich 40 auf,
der parallel zur Dichtungsfläche 30 verläuft. Ein
weiterer flacher Endbereich 42 am freien Ende des bogenförmigen Fortsatzes
ist axial außerhalb
der ersten Dichtlippe 36 angeordnet und bildet einen schmalen
Spalt mit einer Innenseite 44 des äußeren Schleuderrings 28.
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Die
Lauffläche 32 weist
axial innerhalb eines Anlagebereichs der ersten Dichtlippe 36 eine
Vertiefung 46 auf, in welcher durch den Spalt zwischen dem
Endbereich 40 und der Dichtungsfläche 30 eindringendes
flüssiges
Fett gesammelt werden kann. Der Spalt zwischen der Dichtungsfläche 30 und
dem Endbereich 40 bildet eine Lamellendichtung, die die erste
Dichtungslippe 36 vor Fett von der Lagerinnenseite 24 abschirmt.
In Bereichen 48, 50, die sich an den Endbereich 40 anschließen, ist
eine Oberfläche des
Dichtrings 10 konkav ausgebildet. Die Dichtungsfläche 30 schließt in der
radialen Richtung bündig
mit der zweiten Dichtlippe 38 ab, und zwar derart, dass
eine radiale Stirnseite der Schleuderscheibe 26 eine Kurve
des Bereichs 48 durch den Spalt zwischen dem Endbereich 40 und
der Dichtungsfläche 30 stetig
fortsetzt. Ein oberer Rand des Endbereichs 40 entspricht
in seiner radialen Lage der axialen Stirnseite der Schleuderscheibe 26,
so dass über
den Bereich 48 in Richtung der Schleuderscheibe 26 fließendes Fett
sich nicht im Bereich des Spalts staut und im Wesentlichen über den
Spalt hinweg fließen kann.
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Ein
von dem bogenförmigen
Fortsatz 34 umschlossener Raum 52 öffnet sich
in Richtung der Lageraußenseite 22 und
erstreckt sich axial in Richtung der Lagerinnenseite 24 so
weit, dass der Raum 52 in einem Bereich zwischen einer
radialen Stirnseite 54 des Versteifungskörpers 16 und
der ersten Dichtlippe 36 angeordnet ist. Der radiale Schenkel
des Versteifungskörpers 16 ist
an seinem radial inneren Ende mit einem in Richtung der Lagerinnenseite 24 vorspringenden
Absatz 56 versehen, dem der Dichtring 10 an der
Lageraußenseite 22 folgt.
Dadurch wird erreicht, dass die an der Lageraußenseite 22 angeordnete
Schleuderscheibe 28 mit ihrer axialen Stirnseite bündig mit
der axialen Stirnseite des Dichtrings 10 abschließt.
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Die
in 1 dargestellte Lagerabdichtungsanordnung ist als
kompakte, vormontierte Kassettendichtungseinheit herstellbar, die
auch nach dem Einsetzen des Wälzkörperkäfigs 20 zwischen
dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring 18 eingesteckt werden
kann. Der Wälzkörperkäfig 20 überdeckt
axial die an der Lagerinnenseite 24 angeordnete Schleuderscheibe 26,
so dass radial von der Schleuderscheibe 26 fortgeschleudertes
Fett unmittelbar auf den Wälzkörperkäfig 20 bzw.
auf die in dem Wälzkörperkäfig 20 gehaltenen
Wälzkörper geschleudert wird.
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Insbesondere
im Hinblick auf eine Reibungsoptimierung und damit auf eine Energieeffizienz
des Lagers ist bei der vorausgehend beschriebenen Dichtungsanordnung
auf weitere schleifend anliegende Dichtlippen, insbesondere auf
eine an der inneren Stirnseite des äußeren Schleuderscheibenabschnitts
des Laufrings anlaufende Dichtlippe, wie auch auf die Dichtlippe 36 an
die Dichtungsfläche 30 andrückende zusätzliche
Mittel, insbesondere eine Ringspiralfeder, bewusst verzichtet worden.
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- 10
- Dichtring
- 12
- Laufring
- 14
- Lagerinnenring
- 16
- Versteifungskörper
- 18
- Lageraußenring
- 20
- Wälzkörperkäfig
- 22
- Lageraußenseite
- 24
- Lagerinnenseite
- 26,
28
- Schleuderscheibe
- 30
- Dichtungsfläche
- 32
- Lauffläche
- 34
- Fortsatz
- 36,
38
- Dichtlippe
- 40,
42
- Endbereich
- 44
- Innenseite
- 46
- Vertiefung
- 48,
50
- Bereich
- 52
- Raum
- 54
- Stirnseite
- 56
- Absatz