DE102010005473A1

DE102010005473A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102010005473A1
Application number: DE102010005473A
Authority: DE
Inventors: Rainer 96049 Gebauer; Bruno Dr. 90556 Scherb; Rudolf 97456 Schindler; Martin 97456 Grehn; Hans-Joachim 97422 Lange; Hansjürgen Dr. 96450 Linde; Matthias 96145 Gradl; Gunther Dr. 96253 Herr; Rainer 91074 Eidloth; Armin 96135 Necker; Oliver 97520 Börsch; Oliver 48565 Jung
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-01-23
Filing date: 2010-01-23
Publication date: 2011-07-28
Also published as: WO2011089100A2; WO2011089100A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) mit zwischen einem Außenring (3) und einem Innenring (4) angeordneten, in einem Käfig (7; 7') gehaltenen Wälzkörpern (5), und mit wenigstens einer an einer axialen Außenseite angeordneten Dichtung (20; 20') in Form eines Dichtringes (21; 21'), welcher mit seinen radialen Stirnseiten (22, 24; 22', 24') an Mantelflächen (23, 26) von Außenring (3) und Innenring (4) dichtend anliegt, wobei der Dichtring (21; 21') mit dem Käfig (7; 7') fest verbunden ist. Um die Abdichtung des Wälzlagers zu verbessern ist vorgesehen, dass der Dichtring (21; 21') mit wenigstens einem Wasser absorbierenden Absorberkörper (29; 31; 32) verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwischen einem Außenring und einem Innenring angeordneten, in einem Käfig gehaltenen Wälzkörpern, und mit wenigstens einer an einer axialen Außenseite angeordneten Dichtung in Form eines Dichtringes, welcher mit seinen radialen Stirnseiten an Mantelflächen von Außenring und Innenring dichtend anliegt, wobei der Dichtring mit dem Käfig fest verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Zur Abdichtung von Wälzlagern sind seit langem die unterschiedlichsten technischen Lösungen bekannt, wobei meistens Dichtungen als separate Teile in Form von Dichtringen oder Dichtscheiben in Ringnuten in radiale Mantelflächen des Lageraußenringes und des Lagerinnenringes eingesetzt werden. Derartige Dichtungen haben sich bewährt, sie sind aber nicht ohne Nachteile, insbesondere in Hinblick auf deren Verwendung bei einreihigen Kegelrollenlagern. Bei diesen einreihigen Kegelrollenlagern wird die Abdichtung nicht selten durch den Anlagenbauer, beispielsweise dem Anlagenbauer von Windkraftmaschinen, bereitgestellt bzw. in Eigenregie hergestellt.
Vor diesem Hintergrund ist aus der DE 10 2004 025 796 A1 ist ein vierreihiges Kegelrollenlager bekannt, bei welchem jeder der vier Lagerkäfige des Wälzlagers als Bolzenkäfig ausgebildet ist, der jeweils aus einer ersten Käfigscheibe, einer zweiten Käfigscheibe und einer Vielzahl von mit beiden Käfigscheiben verbundenen sowie jeweils einen Wälzkörper mit einer zentrischen Axialbohrung führenden Bolzen besteht, wobei die den Lagerraum abdichtenden Ringdichtungen als jeweils mit der ersten bzw. mit der zweiten Käfigscheibe der beiden äußeren Lagerkäfige in Dichtverbindung stehende Lamellenringe ausgebildet sind. Eine derartige Ausgestaltung ist recht aufwendig und kommt insbesondere für einreihige Wälzlager weniger in Betracht.
Es sind auch bereits Vorschläge bekannt geworden, bei denen die Dichtung mit dem Käfig des Wälzlagers verbunden ist. So ist aus der DE 76 38 179 U1 eine Wälzlagerdichtung für einreihige Kugellager bekannt, bei welcher an einer geschlossenen Käfigseite eine Ringscheibe bzw. eine Wulst angeformt ist, welche mit einer Einstechnut eines Außenringes des Kugellagers einen Labyrinthdichtungsspalt bildet. Eine ähnliche Lösung, bei der ein Dichtungsring mit dem Käfig der Wälzkörper verbunden ist, ist aus der DE 83 33 375 U1 bekannt.
Schließlich ist aus der DE 10 2006 036 006 A1 ein gattungsgemäßes Wälzlager in Form eines einreihigen Kugel- oder Zylinderrollenlagers bekannt, bei dem beidseitig am Käfig Dichtungsringe angebracht sind. Gemäß der dortigen 6 weist das Wälzlager zwei Dichtringe auf, welche jeweils mit einem Käfig zu einem einzigen Bauteil integriert sind. Dabei übernimmt ein massiver mittlerer Bereich die Funktion des Käfigs, während an den Aussenkanten ausgebildete elastische Dichtlippen die Abdichtfunktion übernehmen.
Die Verbindung eines Dichtringes mit dem Käfig des Wälzlagers stellt an sich eine gute, weil preiswerte Lösung dar. Jedoch sind die bisher bekannten gattungsgemäßen Lager nicht ohne Nachteile, insbesondere im Hinblick auf einreihige Wälzlager. Denn diese werden jedenfalls bei stark belasteten Wellen zweifach und in spiegelbildlicher Anordnung verwendet, um auf diese Weise beispielsweise ein Fest- und ein Loslager zu bilden. Hierbei sind die beiden einreihigen Wälzlager axial zueinander beabstandet. Durch diesen axialen Abstand, der einen Innenraum in der Lageranordnung bildet, besteht die Gefahr, dass sich dort Kondenswasser ansammelt, welches die Wälzlager durch Korrosion beschädigen kann. Dies muss verhindert werden, insbesondere dann, wenn es aus Platz- oder Kostengründen nicht möglich ist, die jeweils axial inneren Enden der zwei Wälzlager abzudichten.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, das die geschilderten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll das Wälzlager dazu geeignet sein, freie Wasseransammlungen im Lager bzw. in einer Lageranordnung zu vermeiden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass in einem mit dem Käfig verbundenen Dichtring wenigstens ein Absorptionskörper für Wasser integriert ist.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager mit zwischen einem Außenring und einem Innenring angeordneten, in einem Käfig gehaltenen Wälzkörpern, und mit wenigstens einer an einer axialen Außenseite angeordneten Dichtung in Form eines Dichtringes, welcher mit seinen radialen Stirnseiten an Mantelflächen von Außenring und Innenring dichtend anliegt, wobei der Dichtring mit dem Käfig fest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist bei diesem Wälzlager vorgesehen, dass der Dichtring mit wenigstens einem Wasser absorbierenden Absorberkörper verbunden ist
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass entstehende oder vorhandene Wasseransammlungen dem Lagerinneren wirksam entzogen und die Funktionsfähigkeit des Wälzlagers unter allen Betriebsbedingungen aufrecht erhalten bleibt.
Ein solches Wälzlager kann als Kegelrollenlager ausgebildet sein. Die Konstruktion des mit einem Dichtring und einem Wasserabsorberkörper verbundenen Lagerkäfigs kann jedoch auch bei anderen Wälzlagertypen mit Vorteil zum Einsatz gelangen.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass der Käfig axial außen einen etwa hülsenförmigen Seitenring und axial innen eine radial umgeformte Seitenringscheibe aufweist, wobei der Dichtring mit einer axial äußeren Stirnseite des Seitenrings verbunden ist. Dabei kann der Dichtring mit der Stirnseite des Seitenrings durch eine Verschweißung verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Dichtring einstückig an die Stirnseite des Seitenrings angeformt ist. Gemäß einer anderen Variante kann vorgesehen sein, dass der Dichtring axial innen eine Ringnut aufweist, in welche die axiale Stirnseite des Käfigs bzw. dessen Seitenringes eingesetzt und mit dem Dichtring verklebt ist.
In einer praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Absorberkörper aus einem wasserabsorbtionsfähigen Filzmaterial besteht. Vorteilhaft ist ebenso eine dazu alternative Ausgestaltung, die sich dadurch auszeichnet, dass der Absorberkörper aus einem Kunstharz mit wasserabsorbierender Eigenschaft besteht. Diese Weiterbildung lässt sich auch noch dadurch ergänzen, dass der Absorberkörper aus einem carboxylgruppenhaltigen Kunstharz besteht.
Als besonders vorteilhaft wird es beurteilt, wenn vorgesehen ist, dass in den Dichtring zwei Absorberkörper integriert sind. Dabei ist bevorzugt ein Absorberkörper radial oberhalb des Seitenrings und ein Absorberkörper radial unterhalb des Seitenrings im Dichtring angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
1 eine hälftige Längsschnittansicht durch ein Kegelrollenlager gemäß der Erfindung, und
2 eine Längsschnittansicht durch ein Detail einer Ausführungsvariante des Käfigs samt Dichtscheibe und Absorberkörper des Wälzlagers gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 dargestellt, welches als einreihiges Kegelrollenlager 2 ausgebildet ist. Das Wälzlager 1 weist einen Außenring 3 und einen Innenring 4 auf, zwischen denen eine Reihe von Wälzkörpern 5 in Form von Kegelrollen 6 angeordnet ist, von denen jedoch nur eine Kegelrolle 6 dargestellt ist. Die Kegelrollen 6 sind in einem Käfig 7 gehalten und rollen mit ihren Umfangsflächen auf einer an der Innenseite des Außenrings 3 gebildeten konischen Außenlaufbahn 8 und auf einer in der Außenseite des Innenrings 4 zwischen zwei Borden eingeformten konischen Innenlaufbahn 9 ab.
Der Innenring 4 ist drehfest auf einer nur angedeuteten Welle 10 angeordnet. Eine axial äußere Stirnseite 11 des Innenrings 4 liegt gegen einen Wellenbund 12 der Welle 10 an. Der Außenring 3 ist drehfest in einem ortsfesten Anlagenteil 13 aufgenommen und ein Halteteil 14 liegt mit einer Stirnseite 16 gegen eine axial innere Stirnseite 15 des Außenrings 3 derart an, dass der Außenring 3 axial und radial gegen den Innenring 4 verspannt ist.
Der Käfig 7 weist axial und radial außen einen etwa hülsenförmigen Seitenring 17 sowie axial und radial innen eine radial umgeformte Seitenringscheibe 18 auf. Am Umfang verteilt sind nicht dargestellte Taschen in den Käfig 7 eingestanzt, in welchen jeweils die Kegelrollen 6 eingesetzt sind. Um die Kegelrollen 6 in einer Betriebsposition radial zu halten und eine Führung zu gewährleisten, sind die Taschen in Umfangsrichtung enger ausgeführt als der Rollendurchmesser.
An eine axial äußere Stirnseite 19 des Seitenrings 17 ist eine Dichtung 20 in Form eines Dichtringes 21 befestigt. Der Dichtring 21 weist eine radial äußere Stirnseite 22 auf, welche eine an die Kegelgeometrie der radial inneren Mantelfläche 23 des Außenringes 3 angepasste Abschrägung aufweist. Die Stirnseite 22 des Dichtringes 21 schmiegt sich daher dichtend gegen die radial innere Mantelfläche 23 des Außenringes 3 an. Der Dichtring 21 weist ferner eine radial innere Stirnseite 24 auf, welche plan ausgeführt ist. Diese Stirnseite 24 schmiegt sich dichtend gegen eine radial äußere, durch einen Anlaufbord 25 gebildete Mantelfläche 26 des Innenrings 4 an.
Der Dichtring 21 ist mit der Stirnseite 19 des Seitenrings 17 durch eine Verschweißung 27 verbunden, was besonders dann von Vorteil ist, wenn sowohl der Käfig 7 als auch die Dichtring 21 aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, den Dichtring 21 einstückig an den Käfig 7 anzuformen. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn der Käfig 7 aus Metall und der Dichtring aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Auf diese Weise ist eine einfache, aber wirksame Dichtung 20 geschaffen, welche das Lagerinnere einseitig sicher gegen das Eindringen von Schmutz und anderen störenden Partikel schützt. Die Abdichtung 20 ist von besonderem Vorteil, weil das sonst übliche Einfräsen von Ringnuten in den Außenring 3 und in den Innenring 4 zur Lagerung bzw. Halterung der Dichtlippen verzichtet werden kann.
Bei dem Wälzlager 1 handelt es sich wie erwähnt um ein einreihiges Kegelrollenlager 2. Üblicherweise sind zur Lagerung von axial und radial belasteten Wellen zwei einreihige Kegelrollenlager 2 notwendig, welche im axialen Abstand zueinander spiegelbildlich auf einer Welle 10 angeordnet sind. Werden entsprechend der gängigen Praxis zwei der erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlager 1 in spiegelbildlicher Anordnung eingesetzt, so sind beide axialen Außenseiten der Wälzlager 1 durch die zuvor beschriebene Dichtung 20 axial abgedichtet.
Im Betrieb kann es bei einer derartigen Lageranordnung dazu kommen, dass sich in dem von zwei solchen Lagern 1 eigentlich hermetisch abgeschlossenen Innenraum 28 Wasser ansammelt, beispielsweise durch Kondensationsprozesse von umgebender Luftfeuchtigkeit. Da eine Wasseransammlung in der Lageranordnung zu Schäden an den Wälzlagern 1 führt, ist die Dichtung 20 in ganz besonderer Weise ausgebildet. Mit dem Dichtring 21 ist ein Wasser absorbierfähiger Absorberkörper 29 verbunden, welcher in der Lage ist, Wasser aufzunehmen und zu speichern. Vorzugswiese ist dieser Absorberkörper 29 auch in der Lage, bei günstigen Umgebungsbedingungen, also beispielsweise bei einer geringer als im Betrieb üblichen Luftfeuchtigkeit und/oder einer höheren als im Betrieb üblichen Temperatur, Wasser durch Verdampfen abzugeben.
Der Absorberkörper 29 besteht aus einem entsprechend geeigneten Material. Beispielsweise kann der Absorberkörper 29 aus einem entsprechend konditionierten, wasserabsorbtionsfähigen Filzmaterial bestehen, das in nutförmige Segmente oder in axiale Bohrungen in den Dichtring 21 eingepasst ist. Der Absorberkörper 29 kann aber auch aus einem Kunstharz mit wasserabsorbierender Eigenschaft bestehen, beispielsweise aus einem carboxylgruppenhaltigen Kunstharz.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Käfigs 7' des Wälzlagers 1 dargestellt. Der Käfig 7', welcher aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, entspricht in seiner Geometrie weitgehend dem Käfig 7 der 1. Auch bei diesem Käfig 7' ist an eine axial äußere Stirnseite 19' des Seitenrings 17' eine Dichtung 20' in Form eines Dichtringes 21' angebracht. Der Dichtring 21' weist eine radial äußere Stirnseite 22' auf, welche sich dichtend gegen die radial innere Mantelfläche 23 des Außenrings 3 des in 2 nicht dargestellten Wälzlagers 1 anschmiegt. Der Dichtring 21' weist zudem eine radial innere Stirnseite 24' auf, welche sich dichtend gegen die radial äußere Mantelfläche 26 des Innenrings 4 des Wälzlagers 1 anlegt.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 1 weist der Dichtring 21' axial innen eine Ringnut 30 auf, in welche die Stirnseite 19' des Dichtrings 21' eingesetzt und mit dem Dichtring 21' verklebt ist. Der Dichtring 21' unterscheidet sich ferner vom Dichtring 21 der 1 dadurch, dass in ihn zwei Absorberkörper 31, 32 integriert sind, von denen ein kleinerer Absorberkörper 31 radial oberhalb des Seitenrings 17' und ein größerer Absorberkörper 32 radial unterhalb des Seitenrings 17' im Dichtring 21' angeordnet ist. Beide Absorberkörper 31, 32 bestehen jeweils aus einem Kunstharz mit wasserabsorbierender Eigenschaft, beispielsweise aus einem carboxylgruppenhaltigen Kunstharz. Beide Absorberkörper 31, 32 sind bei der Herstellung des Dichtringes 21' einstückig mit diesem verbunden worden, beispielsweise in einem Coextrusionsvorgang.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Kegelrollenlager
3: Außenring
4: Innenring
5: Wälzkörper
6: Kegelrolle
7: Käfig
7': Käfig
8: Außenlaufbahn
9: Innenlaufbahn
10: Welle
11: Stirnseite
12: Wellenbund
13: Anlagenteil
14: Halteteil
15: Stirnseite
16: Stirnseite
17: Seitenring
17': Seitenring
18: Seitenringscheibe
19: Stirnseite
19': Stirnseite
20: Dichtung
20': Dichtung
21: Dichtring
21': Dichtring
22: Stirnseite
22': Stirnseite
23: Mantelfläche
24: Stirnseite
24': Stirnseite
25: Anlaufbord
26: Mantelfläche
27: Verschweißung
28: Innenraum
29: Absorberkörper
30: Ringnut
31: Absorberkörper
32: Absorberkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004025796 A1 [0003]
DE 7638179 U1 [0004]
DE 8333375 U1 [0004]
DE 102006036006 A1 [0005]

Claims

Wälzlager (1) mit zwischen einem Außenring (3) und einem Innenring (4) angeordneten, in einem Käfig (7; 7') gehaltenen Wälzkörpern (5), und mit wenigstens einer an einer axialen Außenseite angeordneten Dichtung (20; 20') in Form eines Dichtringes (21; 21'), welcher mit seinen radialen Stirnseiten (22, 24; 22', 24') an Mantelflächen (23, 26) von Außenring (3) und Innenring (4) dichtend anliegt, wobei der Dichtring (21; 21') mit dem Käfig (7; 7') fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (21; 21') mit wenigstens einem Wasser absorbierenden Absorberkörper (29; 31; 32) verbunden ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) als Kegelrollenlager (2) ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7; 7') axial und radial außen einen etwa hülsenförmigen Seitenring (17; 17') sowie axial und radial innen eine radial umgeformte Seitenringscheibe (18) aufweist, wobei der Dichtring (21; 21') mit einer axial äußeren Stirnseite (19; 19') des Seitenrings (17; 17') verbunden ist.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (21) mit der Stirnseite (19) des Seitenrings (17) durch eine Verschweißung (27) verbunden ist.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (21) einstückig an die Stirnseite (19) des Seitenrings (17) angeformt ist.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (21') axial innen eine Ringnut (30) aufweist, in welche die axiale Stirnseite (19') des Käfigs (7') eingesetzt und mit dem Dichtring (21') verklebt ist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (29; 31; 32) aus einem wasserabsorbtionsfähigen Filzmaterial besteht.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (29; 31; 32) aus einem Kunstharz mit wasserabsorbierender Eigenschaft besteht.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (29; 31; 32) aus einem carboxylgruppenhaltigen Kunstharz besteht.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Dichtring (21') zwei Absorberkörper (31, 32) integriert sind.
Wälzlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Absorberkörper (31) radial oberhalb des Seitenrings (17') und ein zweiter Absorberkörper (32) radial unterhalb des Seitenrings (17') im Dichtring (21') angeordnet ist.