DE102010048481A1 - Dichtungsanordnung für ein Radialwälzlager - Google Patents
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- F16J13/16—Pivoted closures
- F16J13/20—Pivoted closures mounted by mobile fastening on swinging arms
Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Radialwälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie insbesondere vorteilhaft an Rillenkugellagern zur Lagerung der Seitenwellen in einem PKW-Vorderachsantriebsstrang anwendbar.
- Hintergrund der Erfindung
- Eine gattungsgemäße Dichtungsanordnung für ein zur Lagerung einer Seitenwelle in einem PKW-Vorderachsantriebsstrang geeignetes Rillenkugellager ist beispielhaft aus der
DE 103 35 713 A1 vorbekannt. Das mit der Dichtungsanordnung ausgebildete Rillenkugellager besteht dabei im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneter Wälzkörper, die in rillenförmigen Laufbahnen abrollen und durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Die Dichtungsanordnung selbst, die zur Abdichtung des Zwischenraumes zwischen den Lagerringen gegen Spritzwasser und Verschmutzungen vorgesehen ist, wird zum einen durch zwei axial äußere sowie im Profilquerschnitt winkelförmig ausgebildete Schleuderringe aus einem dünnwandigen Stahlblech gebildet, die mit ihren axialen Schenkeln durch Presssitz am inneren Lagerring befestigt sind und mit ihren radialen Schenkeln jeweils einen Dichtspalt zum äußeren Lagerring bilden. Zum anderen weist die Dichtungsanordnung zwei axial innere, jeweils aus einer Stahlarmierung mit einer Elastomerummantelung bestehende Dichtringe auf, die mit ihren Außenumfangsseiten durch Presssitz am äußeren Lagerring befestigt sind und an ihren Innenumfangsseiten jeweils eine, mit einer gegenüberliegenden Dichtfläche an der Außenmantelfläche des inneren Lagerrings in Dichtkontakt stehende radiale Dichtlippe aufweisen. Darüber hinaus weisen die Dichtringe noch jeweils eine mit einer gegenüberliegenden Dichtfläche an den Innenseiten der axialen Schenkel der Schleuderringe in Dichtkontakt stehende Dichtlippe sowie jeweils eine, mit einer gegenüberliegenden Dichtfläche an den Innenseiten der radialen Schenkel der Schleuderringe in Dichtkontakt stehende axiale Dichtlippe auf. - Bei der Anwendung derartiger Rillenkugellager zur Lagerung der Seitenwellen in einem PKW-Vorderachsantriebsstrang, die wegen der umgebungsbedingten Wasser- und Schmutzbeaufschlagung in der Regel mit zwei Dichtungen je Lagerseite abgedichtet werden, hat es sich in der Praxis jedoch gezeigt, dass es durch fertigungsbedingte Toleranzen bei der Lagersitzherstellung zu relativen Verkippungen zwischen dem inneren und dem äußeren Lagerring um den Lagermittelpunkt kommen kann, die bis zu 1° des Vollkreises von 360° betragen können. Diese Verkippungen zwischen den Lagerringen bewirken dann innerhalb der Dichtungsanordnung, vor allem jedoch an den beiden mit den Schleuderringen in Dichtkontakt stehenden axialen Dichtlippen der Dichtringe eine Erhöhung der Dichtungsüberdeckung bzw. der Kontaktpressung zwischen den Dichtlippen und deren Dichtflächen an den Innenseiten der Schleuderringe, so dass es im Dauerbetrieb des Rillenkugellagers zu einem exzessiven Verschleiß der Dichtringe an diesen sowie an den übrigen Dichtlippen kommt, der zu einem raschen Nachlassen der Dichtheit des Lagers und letztendlich zu dessen vorzeitigem Ausfall führt.
- Aufgabe der Erfindung
- Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Dichtungsanordnung für ein Radialwälzlager zu konzipieren, bei der eine aus axialen Verkippungen der Lagerringe zueinander resultierende Erhöhung der Kontaktpressung zwischen den Dichtlippen der Dichtringe und deren Dichtflächen an den Schleuderringen und am inneren Lagerring vermieden wird.
- Beschreibung der Erfindung
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Dichtungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass zumindest die mit den axialen Dichtlippen der Dichtringe in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen an den Innenseiten der radialen Schenkel der Schleuderringe mit zusätzlichen Querschnittsprofilierungen ausgebildet sind, durch welche die Kontaktpressung zwischen den axialen Dichtlippen und deren Dichtflächen bei axialen Verkippungen der Lagerringe zueinander annähernd konstant bleibt.
- Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
- Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung vorgesehen, dass auch die mit den radialen Dichtlippen der Dichtringe in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen an der Außenmantelfläche des inneren Lagerrings mit zusätzlichen Querschnittsprofilierungen ausgebildet sind, durch welche auch die Kontaktpressung zwischen den radialen Dichtlippen und deren Dichtflächen bei axialen Verkippungen der Lagerringe zueinander annähernd konstant bleibt.
- Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung, dass die Querschnittsprofilierungen der mit den axialen Dichtlippen der Dichtringe in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen an den Schleuderringen als von außen nach innen ansteigende Axialabschnitte von in deren radiale Schenkel von außen eingeformte Ringsicken ausgebildet sind. Das bedeutet, dass in die Außenseiten der radialen Schenkel der mit ihren axialen Schenkeln bevorzugt ins Lagerinnere weisend auf dem inneren Lagerring befestigten Schleuderscheiben jeweils eine im Profilquerschnitt trapezförmige Sicke eingearbeitet ist, deren dem axialen Schenkel jedes Schleuderrings gegenüberliegend angeordnete untere Seitenwand einen von außen nach innen ansteigenden Axialabschnitt bildet, an dessen Innenseite die axiale Dichtlippe jedes Dichtrings anliegt. Die Axialabschnitte an beiden Schleuderscheiben weisen dabei zum besseren Gleitverhalten der anliegenden axialen Dichtlippen der Dichtringe an ihren Innenseiten immer eine metallische Oberfläche auf, auch wenn die Schleuderringe zur Verbesserung des Korrosionsschutzes ebenfalls mit einer Elastomerummantelung ausgebildet werden.
- Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung ist es nach Anspruch 4 desweiteren, dass die als Dichtflächen für die axialen Dichtlippen ausgebildeten Axialabschnitte der Ringsicken die Querschnittsform eines Radius aufweisen, dessen Größe dem Abstand vom Lagermittelpunkt zu den Kontaktlinien der axialen Dichtlippen zu deren Dichtflächen an den Axialabschnitten entspricht. Die Ausbildung der Axialabschnitte der Ringsicken in den Schleuderringen mit einem solchen Radius bewirkt dann, dass die axialen Dichtlippen der Dichtringe bei Verkippungen zwischen den Lagerringen an den Axialabschnitten entlang gleiten, ohne dass dabei die Kontaktpressung der Dichtlippen zu den Axialabschnitten ansteigt.
- Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung durch die Ansprüche 5 und 6 noch vorgeschlagen, dass die Querschnittsprofilierungen an den mit den radialen Dichtlippen der Dichtringe in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen am inneren Lagerring als an dessen Außenmantelfläche angeformte, von außen nach innen ansteigende Ringrampen ausgebildet sind. Das bedeutet, dass auch die Dichtflächen für die radialen Dichtlippen der Dichtringe nicht eben sondern als rampenartige Schrägen ausgebildet sind, um auch hier bei Verkippungen zwischen den Lagerringen ein Entlanggleiten der radialen Dichtlippen der Dichtringe ohne Erhöhung der Kontaktpressung der Dichtlippen zu ihren Dichtflächen zu bewirken. Die Steigung der als Ringrampen ausgebildeten Dichtflächen entspricht dabei annähernd dem Verlauf eines vom Lagermittelpunkt zu den Kontaktlinien der radialen Dichtlippen zu deren Dichtflächen gezogenen Radius bzw. einer zu diesem Radius rechtwinkelig verlaufenden Tangente.
- Zusammenfassend weist die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungsanordnungen den Vorteil auf, dass mit dieser durch geeignete Querschnittsprofilierungen der Dichtflächen für die Dichtlippen der Dichtringe eine aus axialen Verkippungen der Lagerringe zueinander resultierende Erhöhung der Kontaktpressung zwischen den Dichtlippen der Dichtringe und deren Dichtflächen an den Schleuderringen und am inneren Lagerring vermieden und anstelle dessen annähernd konstant gehalten wird. Dadurch kommt es im Dauerbetrieb des Rillenkugellagers nicht mehr zu einem vorzeitigem Verschleiß an den Dichtlippen der Dichtringe, so dass deren Dichtfunktion und das Langzeitverhalten der Dichtungsanordnung wesentlich verbessert werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch ein Rillenkugellager mit erfindungsgemäß ausgebildeter Dichtungsanordnung; -
2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X des Querschnittes durch das Rillenkugellager gemäß1 . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Aus
1 geht ein an sich bekanntes Rillenkugellager1 hervor, welches im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring2 und einem äußeren Lagerring3 sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen2 ,3 auf Laufbahnen4 ,5 abrollender und durch einen Lagerkäfig6 in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper7 besteht. Deutlich sichtbar ist dieses Rillenkugellager1 axial beidseitig mit einer nicht näher bezeichneten Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Zwischenraumes8 zwischen den Lagerringen2 ,3 ausgebildet, die, wie auch in2 zu sehen ist, zum einen durch zwei axial äußere sowie im Profilquerschnitt winkelförmig ausgebildete Schleuderringe9 ,10 aus einem dünnwandigen Stahlblech gebildet wird, die mit ihren axialen Schenkeln11 ,12 durch Presssitz am inneren Lagerring2 befestigt sind und mit ihren radialen Schenkeln13 ,14 jeweils einen Dichtspalt15 ,16 zum äußeren Lagerring3 bilden. Darüber hinaus besteht die Dichtungsanordnung aus zwei axial inneren, jeweils aus einer Stahlarmierung19 ,20 mit einer Elastomerummantelung21 ,22 bestehenden Dichtringen17 ,18 , die mit ihren Außenumfangsseiten23 ,24 durch Presssitz am äußeren Lagerring3 befestigt sind und an ihren Innenumfangsseiten25 ,26 jeweils eine, mit gegenüberliegenden Dichtflächen28 ,29 an der Außenmantelfläche27 des inneren Lagerrings2 in Dichtkontakt stehende radiale Dichtlippe30 ,31 sowie jeweils eine, mit gegenüberliegenden Dichtflächen34 ,35 an den Innenseiten32 ,33 der radialen Schenkel13 ,14 der Schleuderringe9 ,10 in Dichtkontakt stehende axiale Dichtlippe36 ,37 aufweisen. - Da es bei solchen Rillenkugellagern
1 durch fertigungsbedingte Toleranzen bei der Lagersitzherstellung zu relativen Verkippungen zwischen dem inneren Lagerring2 und dem äußeren Lagerring3 um den Lagermittelpunkt ML kommen kann, die bis zu 1° des Vollkreises von 360° betragen können und somit eine Erhöhung der Kontaktpressung zwischen den Dichtlippen30 ,31 und36 ,37 der Dichtringe17 ,18 und deren Dichtflächen28 ,29 und34 ,35 an der Außenmantelfläche27 des inneren Lagerrings2 sowie an den Innenseiten32 ,33 der Schleuderringe9 ,10 verursachen, sind, wie insbesondere durch2 deutlich wird, sowohl die mit den axialen Dichtlippen36 ,37 der Dichtringe17 ,18 in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen34 ,35 an den Innenseiten32 ,33 der radialen Schenkel13 ,14 der Schleuderringe9 ,10 als auch die mit den radialen Dichtlippen30 ,31 der Dichtringe17 ,18 in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen28 ,29 an der Außenmantelfläche27 des inneren Lagerrings2 erfindungsgemäß mit zusätzlichen Querschnittsprofilierungen ausgebildet, durch welche die Kontaktpressung zwischen den radialen und axialen Dichtlippen30 ,31 ,36 ,37 und deren Dichtflächen28 ,29 ,34 ,35 bei axialen Verkippungen der Lagerringe2 ,3 zueinander zumindest annähernd konstant bleibt. - Die Querschnittsprofilierungen der mit den axialen Dichtlippen
36 ,37 der Dichtringe17 ,18 in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen34 ,35 an den Schleuderringen9 ,10 sind dabei, wie ebenfalls aus2 ersichtlich ist, als von außen nach innen ansteigende Axialabschnitte40 ,41 von in deren radiale Schenkel13 ,14 von außen eingeformten Ringsicken38 ,39 ausgebildet, wobei die Axialabschnitte40 ,41 die Querschnittsform des in1 dargestellten Radius R1 aufweisen, dessen Größe dem Abstand vom Lagermittelpunkt ML zu den Kontaktlinien der axialen Dichtlippen36 ,37 zu deren Dichtflächen32 ,33 an den Axialabschnitten40 ,41 entspricht. - Die Querschnittsprofilierungen an den mit den radialen Dichtlippen
30 ,31 der Dichtringe17 ,18 in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen28 ,29 am inneren Lagerring2 sind dagegen, wie in2 deutlich sichtbar ist, als an dessen Außenmantelfläche27 angeformte, von außen nach innen ansteigende Ringrampen42 ,43 ausgebildet, deren Steigung annähernd dem Verlauf des in1 dargestellten, vom Lagermittelpunkt ML zu den Kontaktlinien der radialen Dichtlippen30 ,31 zu deren Dichtflächen28 ,29 gezogenen Radius R2 bzw. einer zu diesem Radius R2 rechtwinkelig verlaufenden Tangente entspricht. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Radialwälzlager
- 2
- innerer Lagerring
- 3
- äußerer Lagerring
- 4
- Laufbahn an
2 - 5
- Laufbahn an
3 - 6
- Lagerkäfig
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Zwischenraum von
2 und3 - 9
- Schleuderring
- 10
- Schleuderring
- 11
- axialer Schenkel von
9 - 12
- axialer Schenkel von
10 - 13
- radialer Schenkel von
9 - 14
- radialer Schenkel von
10 - 15
- Dichtspalt von
13 zu3 - 16
- Dichtspalt von
14 zu3 - 17
- Dichtring
- 18
- Dichtring
- 19
- Stahlarmierung von
17 - 20
- Stahlarmierung von
18 - 21
- Elastomerummantelung von
19 - 22
- Elastomerummantelung von
20 - 23
- Außenumfangsseite von
17 - 24
- Außenumfangsseite von
18 - 25
- Innenumfangsseite von
17 - 26
- Innenumfangsseite von
18 - 27
- Außenmantelfläche von
2 - 28
- Dichtfläche an
2 - 29
- Dichtfläche an
2 - 30
- radiale Dichtlippe an
17 - 31
- radiale Dichtlippe an
18 - 32
- Innenseite von
13 - 33
- Innenseite von
14 - 34
- Dichtfläche an
32 - 35
- Dichtfläche an
33 - 36
- axiale Dichtlippe an
17 - 37
- axiale Dichtlippe an
18 - 38
- Ringsicke in
13 - 39
- Ringsicke in
14 - 40
- Axialabschnitt von
38 - 41
- Axialabschnitt von
39 - 42
- Ringrampe an
28 - 43
- Ringrampe an
29 - R1
- Radius an
40 ,41 - R2
- Radius für
42 ,43 - ML
- Lagermittelpunkt
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10335713 A1 [0002]
Claims (6)
- Dichtungsanordnung für ein Radialwälzlager (
1 ), welches im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring (2 ) und einem äußeren Lagerring (3 ) sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (2 ,3 ) auf Laufbahnen (4 ,5 ) abrollender und durch einen Lagerkäfig (6 ) in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper (7 ) besteht, wobei die Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Zwischenraumes (8 ) zwischen den Lagerringen (2 ,3 ) vorgesehen ist und zum einen durch zwei axial äußere sowie im Profilquerschnitt winkelförmig ausgebildete Schleuderringe (9 ,10 ) aus einem dünnwandigen Stahlblech, die mit ihren axialen Schenkeln (11 ,12 ) kraft- oder formschlüssig am inneren Lagerring (2 ) befestigt sind und mit ihren radialen Schenkeln (13 ,14 ) jeweils einen Dichtspalt (15 ,16 ) zum äußeren Lagerring (3 ) bilden, und zum anderen durch zwei axial innere, jeweils aus einer Stahlarmierung (19 ,20 ) mit einer Elastomerummantelung (21 ,22 ) bestehende Dichtringe (17 ,18 ) gebildet wird, die mit ihren Außenumfangsseiten (23 ,24 ) durch Presssitz am äußeren Lagerring (3 ) befestigt sind und an ihren Innenumfangsseiten (25 ,26 ) zumindest jeweils eine, mit gegenüberliegenden Dichtflächen (28 ,29 ) an der Außenmantelfläche (27 ) des inneren Lagerrings (2 ) in Dichtkontakt stehende radiale Dichtlippe (30 ,31 ) sowie zumindest jeweils eine, mit gegenüberliegenden Dichtflächen (34 ,35 ) an den Innenseiten (32 ,33 ) der radialen Schenkel (13 ,14 ) der Schleuderringe (9 ,10 ) in Dichtkontakt stehende axiale Dichtlippe (36 ,37 ) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mit den axialen Dichtlippen (36 ,37 ) der Dichtringe (17 ,18 ) in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen (34 ,35 ) an den Innenseiten (32 ,33 ) der radialen Schenkel (13 ,14 ) der Schleuderringe (9 ,10 ) mit zusätzlichen Querschnittsprofilierungen ausgebildet sind, durch welche die Kontaktpressung zwischen den axialen Dichtlippen (36 ,37 ) und deren Dichtflächen (34 ,35 ) bei axialen Verkippungen der Lagerringe (2 ,3 ) zueinander zumindest annähernd konstant bleibt. - Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die mit den radialen Dichtlippen (
30 ,31 ) der Dichtringe (17 ,18 ) in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen (28 ,29 ) an der Außenmantelfläche (27 ) des inneren Lagerrings (2 ) mit zusätzlichen Querschnittsprofilierungen ausgebildet sind, durch welche auch die Kontaktpressung zwischen den radialen Dichtlippen (30 ,31 ) und deren Dichtflächen (28 ,29 ) bei axialen Verkippungen der Lagerringe (2 ,3 ) zueinander zumindest annähernd konstant bleibt. - Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsprofilierungen der mit den axialen Dichtlippen (
36 ,37 ) der Dichtringe (17 ,18 ) in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen (34 ,35 ) an den Schleuderringen (9 ,10 ) als von außen nach innen ansteigende Axialabschnitte (40 ,41 ) von in deren radiale Schenkel (13 ,14 ) von außen eingeformten Ringsicken (38 ,39 ) ausgebildet sind. - Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dichtflächen (
34 ,35 ) für die axialen Dichtlippen (36 ,37 ) ausgebildeten Axialabschnitte (40 ,41 ) der Ringsicken (38 ,39 ) die Querschnittsform eines Radius (R1) aufweisen, dessen Größe dem Abstand vom Lagermittelpunkt (ML) zu den Kontaktlinien der axialen Dichtlippen (36 ,37 ) zu deren Dichtflächen (32 ,33 ) an den Axialabschnitten (40 ,41 ) entspricht. - Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsprofilierungen an den mit den radialen Dichtlippen (
30 ,31 ) der Dichtringe (17 ,18 ) in Dichtkontakt stehenden Dichtflächen (28 ,29 ) am inneren Lagerring (2 ) als an dessen Außenmantelfläche (27 ) angeformte, von außen nach innen ansteigende Ringrampen (42 ,43 ) ausgebildet sind. - Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der als Ringrampen (
42 ,43 ) ausgebildeten Dichtflächen (28 ,29 ) für die radialen Dichtlippen (30 ,31 ) annähernd dem Verlauf eines vom Lagermittelpunkt (ML) zu den Kontaktlinien der radialen Dichtlippen (30 ,31 ) zu deren Dichtflächen (28 ,29 ) gezogenen Radius (R2) entspricht.
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