DE102010048834A1 - roller bearing assembly - Google Patents
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Abstract
Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem feststehenden und einem relativ dazu drehenden Lagerring und zwischen den Lagerringen in einem Wälzkörperaufnahmeraum wälzenden Wälzkörpern, wobei der Wälzkörperaufnahmeraum an wenigstens einer Seite mittels einer Labyrinthdichtung abgedichtet ist, wobei zur Bildung der Labyrinthdichtung zwei wenigstens abschnittsweise axial benachbarte Ringelemente vorgesehen sind, wobei ein erstes Ringelement (8) dem drehenden Lagerring zugeordnet ist und wenigstens abschnittsweise Oberflächenstrukturierungen aufweist, über die bei Rotation des drehbaren Lagerrings und damit des ersten Ringelements (8) von außen in die Labyrinthdichtung (7) eindringende oder eingedrungene Verschmutzungen durch an dem axial benachbarten zweiten Ringelement (9) wenigstens abschnittsweise ausgebildete Öffnungen aus der Labyrinthdichtung (7) nach außen befördert werden.Rolling bearing arrangement, comprising a rolling bearing with a stationary and a bearing ring rotating relative thereto and rolling bodies which roll between the bearing rings in a rolling element receiving space, the rolling element receiving space being sealed on at least one side by means of a labyrinth seal, two ring elements which are axially adjacent at least in sections being provided to form the labyrinth seal , wherein a first ring element (8) is assigned to the rotating bearing ring and has surface structures at least in sections, by means of which dirt penetrates or penetrates into the labyrinth seal (7) from the outside when the rotatable bearing ring and thus the first ring element (8) rotate Adjacent second ring element (9) openings at least partially formed are conveyed out of the labyrinth seal (7).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem feststehenden und einem relativ dazu drehenden Lagerring und zwischen den Lagerringen in einem Wälzkörperaufnahmeraum wälzenden Wälzkörpern, wobei der Wälzkörperaufnahmeraum an wenigstens einer Seite mittels einer Labyrinthdichtung abgedichtet ist, wobei zur Bildung der Labyrinthdichtung zwei wenigstens abschnittsweise axial benachbarte Ringelemente vorgesehen sind.The invention relates to a rolling bearing assembly, comprising a rolling bearing with a fixed and a relatively rotating bearing ring and rolling between the bearing rings in a Wälzkörperaufnahmeraum rolling elements, wherein the Wälzkörperaufnahmeraum is sealed at least one side by means of a labyrinth seal, wherein at least partially axially to form the labyrinth seal adjacent ring elements are provided.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Wälzlageranordnungen sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Bauarten und Anwendungsgebieten bekannt. Beispielsweise können diese in Form sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufnehmender Schrägkugellager etwa in Ausrücklageranordnungen, das heißt als Ausrücklager eingesetzt werden.Rolling bearing assemblies are known in a variety of different types and applications. For example, these in the form of both radial and axial loads receiving angular contact ball bearings can be used approximately in Ausrücklageranordnungen, that is, as a release bearing.
Zur Abdichtung von Wälzlagern gegen das Austreten von Lagerschmiermitteln wie beispielsweise Lagerfetten oder dergleichen sind unterschiedliche Dichtungsmöglichkeiten bekannt. Dabei sind sogenannte berührungslose Dichtungen, die sich bei Rotation des Wälzlagers nicht erwärmen, häufig bevorzugt. Hierzu zählen insbesondere Labyrinthdichtungen, welche regelmäßig durch über zwei wenigstens abschnittsweise axial benachbarte Ringelemente, die einen engen labyrinthartigen Spaltraum begrenzen, gebildet werden. Durch die in axialer Richtung verbreitete Dichtungsform wird der Schmiermittel- bzw. Fettraum vergrößert, wodurch sich längere Schmierintervalle ergeben.For sealing rolling bearings against the leakage of bearing lubricants such as bearing grease or the like different sealing options are known. In this case, so-called non-contact seals, which do not heat up during rotation of the rolling bearing, are often preferred. These include, in particular, labyrinth seals, which are regularly formed by means of at least two axially adjacent ring elements, which delimit a narrow labyrinthine gap space. Due to the widespread in the axial direction seal shape of the lubricant or grease space is increased, resulting in longer lubrication intervals.
Jedoch ist es bei mit Labyrinthdichtungen abgedichteten Wälzlagern möglich, dass feste und/oder flüssige Verschmutzungen, das heißt insbesondere Spritzwasser, durch die Labyrinthgänge in das Lagerinnere gelangen können, was zum einen unmittelbar nachteilig für die Laufeigenschaften des Lagers sein kann und zum anderen zu für das Lager ebenfalls nachteiligen Korrosionseffekten führen kann.However, it is possible with sealed with labyrinth seals rolling bearings that solid and / or liquid contaminants, that is, in particular splash water, can pass through the labyrinth gears in the bearing interior, which may be a direct detriment to the running properties of the bearing and on the other to the Bearings can also cause adverse corrosion effects.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Wälzlageranordnung mit einem verbesserten Schutz gegen das Eindringen von von außen anstehenden Verschmutzungen, insbesondere Schmutzwasser, anzugeben.The invention is therefore based on the problem, a rolling bearing assembly with improved protection against the ingress of impurities from the outside, in particular wastewater specify.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch eine Wälzlageranordnung der eingangs genannten Art gelöst, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein erstes Ringelement dem drehenden Lagerring zugeordnet ist und wenigstens abschnittsweise Oberflächenstrukturierungen aufweist, über die bei Rotation des drehbaren Lagerrings und damit des ersten Ringelements von außen in die Labyrinthdichtung eindringende oder eingedrungene Verschmutzungen durch an dem axial benachbarten zweiten Ringelement wenigstens abschnittsweise ausgebildete Öffnungen aus der Labyrinthdichtung nach außen befördert werden.The problem is solved by a rolling bearing arrangement of the type mentioned above, which is characterized in that a first ring member is associated with the rotating bearing ring and at least partially surface structuring, on the rotation of the rotatable bearing ring and thus the first ring member from the outside into the labyrinth seal penetrating or penetrated contamination by at the axially adjacent second ring element at least partially formed openings from the labyrinth seal are transported to the outside.
Die Erfindung stellt somit ein neuartiges Prinzip vor, durch welches von außen über den durch den zwischen den Ringelementen ausgebildeten Spaltraum in die Labyrinthdichtung eindringende oder bereits teilweise eingedrungene feste und/oder flüssige Verschmutzungen, insbesondere Spritzwasser, an einem Eindringen in den Wälzkörperaufnahmeraum gehindert sind. Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung von bei Rotation des drehenden Lagerrings entstehenden axial nach außen gerichteten Zentrifugal- bzw. Fliehkräften, welche zusammenwirkend mit den am ersten Ringelement ausgebildeten Oberflächenstrukturierungen die genannten Verschmutzungen in axialer Richtung aus dem Wälzlager befördern. Um dies zu ermöglichen, sind an dem dem ersten Ringelement axial gegenüberliegenden, das heißt bezüglich des Wälzlagers axial äußeren zweiten Ringelement entsprechende Öffnungen bzw. Durchbrüche vorgesehen, durch welche die Verschmutzungen nach außen befördert werden. Treten folglich Verschmutzungen in die Labyrinthdichtung ein, erfahren diese rotationsbedingt eine durch die Oberflächenstrukturierungen am ersten Ringelement realisierte, gerichtete Änderung bzw. Beeinflussung ihrer Strömungsrichtung aus der Labyrinthdichtung und damit aus dem Wälzlager heraus. Die Anzahl der Oberflächenstrukturierungen respektive der Öffnungen kann konstruktionsbedingt variieren. Grundsätzlich ist mit einer entsprechend hohen Anzahl an Oberflächenstrukturierungen bzw. Öffnungen der vorstehend beschriebene Effekt verstärkt. Die Anzahl der Oberflächenstrukturierungen muss nicht der Anzahl der Öffnungen entsprechen.The invention thus presents a novel principle by which from the outside on the penetrating through the gap formed between the annular elements in the labyrinth seal or already partially penetrated solid and / or liquid contaminants, in particular spray, are prevented from penetrating into the Wälzkörperaufnahmeraum. The invention is based on the utilization of axially outwardly directed centrifugal or centrifugal forces arising on rotation of the rotating bearing ring, which together with the surface structuring formed on the first ring element convey said contaminations in the axial direction out of the rolling bearing. In order to make this possible, corresponding apertures or apertures are provided on the first annular element, axially opposite, that is, with respect to the rolling bearing axially outer second annular element, through which the contaminants are conveyed to the outside. Consequently, contamination occurs in the labyrinth seal, experience this rotationally realized by the surface structuring on the first ring element, directional change or influencing their flow direction from the labyrinth seal and thus out of the rolling bearing. The number of surface textures or openings may vary by design. Basically, the above-described effect is enhanced with a correspondingly high number of surface structuring or openings. The number of surface structures does not have to correspond to the number of openings.
Die an dem zweiten Ringelement ausgebildeten Öffnungen lassen grundsätzlich auch einen Eintritt von Verschmutzungen in die Labyrinthdichtung zu, wobei diese aufgrund der durch die Oberflächenstrukturierungen bedingten Gegenströmung jedoch sofort wieder aus den Öffnungen austreten. Ebenfalls kann die Geometrie der Öffnungen vorteilhaft so gewählt sein, dass diese zwar ein Herausströmen von Verschmutzungen zulässt, ein Eindringen von Verschmutzungen jedoch erschwert bzw. verhindert.In principle, the openings formed on the second ring element also allow contaminants to enter the labyrinth seal, but due to the countercurrent caused by the surface structuring, these immediately escape from the openings. Likewise, the geometry of the openings can advantageously be chosen such that, while permitting the outflow of contaminants, it is difficult or prevent the penetration of contaminants.
Die Oberflächenstrukturierungen und die Öffnungen sind zweckmäßig an jeweiligen radialen Ringelementabschnitten der Ringelemente ausgebildet. Die radialen Ringelementabschnitte, welche sich in Richtung des radial inneren oder radial äußeren Lagerrings erstrecken, je nachdem wo das jeweilige Ringelement angeordnet ist, das heißt ob es dem radial äußeren oder dem radial inneren Lagerring zugeordnet ist, dienen als bevorzugte Stelle für die Anordnung der Oberflächenstrukturierungen respektive der Öffnungen, da derart die erfindungsgemäße zentrifugal ausgerichtete Strömungsbeeinflussung besonders wirksam ist. Dabei können sich die Ringelementabschnitte unter Ausbildung des die Labyrinthdichtung bildenden Spaltraums wenigstens abschnittsweise übergreifen bzw. wenigstens abschnittsweise parallel verlaufen. Es ist denkbar, dass die radialen Ringelementabschnitte wenigstens abschnittsweise gewinkelt bezüglich der Lagerachse verlaufen, was dem erfindungsgemäßen Prinzip, das heißt der Beförderung von Verschmutzungen im Wesentlichen axial nach außen aus dem Wälzlager im Sinne einer Strömungsoptimierung gegebenenfalls zuträglich sein kann. In Ausnahmefällen können selbstverständlich auch andere Orte der Anordnung der Oberflächenstrukturierungen bzw. Öffnungen an den jeweiligen Ringelementen vorgesehen sein.The surface structuring and the openings are expediently formed on respective radial ring element sections of the ring elements. The radial ring element sections, which in Direction of the radially inner or radially outer bearing ring extend, depending on where the respective ring member is arranged, that is, whether it is assigned to the radially outer or the radially inner bearing ring, serve as a preferred location for the arrangement of the surface structures respectively the openings, there such Centrifugally aligned flow control according to the invention is particularly effective. In this case, the ring element sections can at least partially overlap or at least partially run parallel to form the gap forming the labyrinth seal. It is conceivable that the radial ring element sections extend at least in sections angled with respect to the bearing axis, which may be beneficial to the inventive principle, that is, the transport of contaminants substantially axially outward from the rolling bearing in terms of flow optimization. In exceptional cases, of course, other locations of the arrangement of the surface structures or openings may be provided on the respective ring elements.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Oberflächenstrukturierungen an einem bezüglich des Wälzlagers axial inneren Ringelement und die Öffnungen an einem diesem gegenüberliegend angeordneten und bezüglich des Wälzlagers axial äußeren Ringelementabschnitt ausgebildet. Diese Anordnung ist wesentlich für die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Prinzips, wobei die Oberflächenstrukturierungen feste und/oder flüssige Verschmutzungen axial nach außen durch die Öffnungen des axial benachbarten Ringelements bzw. des diesem zugehörigen radialen Ringelementabschnitts aus dem Wälzlager bzw. der Labyrinthdichtung befördern.In a further development of the invention, the surface structuring on an axially with respect to the roller bearing ring element and the openings are formed on a side opposite this and with respect to the rolling bearing axially outer ring element section. This arrangement is essential for the proper functioning of the principle according to the invention, wherein the surface structuring convey solid and / or liquid contaminants axially outward through the openings of the axially adjacent ring element or the radial ring element section associated therewith from the rolling bearing or labyrinth seal.
Um die Verschmutzungen möglichst gleichmäßig bezüglich des Umfangs der Ringelemente aus dem Wälzlager zu befördern, ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die Öffnungen und die Oberflächenstrukturierungen an den jeweiligen Ringelementabschnitten bzw. Ringelementen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Derart ist umfangsmäßig eine konstante Wirkung der entsprechend strukturierten bzw. durchbrochenen Ringelemente gegeben. In Ausnahmen können die Oberflächenstrukturierungen respektive Öffnungen auch verschieden gruppiert bzw. ungleichmäßig verteilt angeordnet sein.In order to convey the contaminants as uniformly as possible with respect to the circumference of the ring elements from the rolling bearing, it is advantageously provided that the openings and the surface structuring are arranged distributed uniformly on the respective ring element sections or ring elements. Such is circumferentially given a constant effect of the correspondingly structured or perforated ring elements. In exceptional cases, the surface structuring or openings may also be arranged differently or distributed unevenly.
Bevorzugt sind die Öffnungen als Längsschlitze ausgebildet. Längsschlitze, das heißt langgezogene Öffnungen bedingen eine große Durchtrittsfläche durch das zweite Ringelement respektive dessen radialen Ringelementabschnitt und unterstützen somit den Austritt auch vergleichsweise großer Mengen an Verschmutzungen. Die vorzugsweise in Drehrichtung verlaufenden Längsschlitze können eine strömungsoptimierte Form aufweisen, um in Anbetracht unterschiedlich anstehender Verschmutzungen in ihrer Gestalt optimiert zu sein. Gleichermaßen sind die Längsschlitze bevorzugt derart ausgelegt, dass der entsprechende Ringelementabschnitt des zweiten Ringelements die geforderten mechanischen Eigenschaften aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Öffnungsgeometrien als Längsschlitze, beispielsweise sich wenigstens teilweise radial erstreckende Öffnungen denkbar.Preferably, the openings are formed as longitudinal slots. Longitudinal slots, that is elongate openings require a large passage area through the second ring element respectively the radial ring element section and thus support the escape of even relatively large amounts of dirt. The longitudinal slots preferably extending in the direction of rotation may have a flow-optimized shape in order to be optimized in terms of their shape in view of different levels of contamination. Likewise, the longitudinal slots are preferably designed such that the corresponding ring element section of the second ring element has the required mechanical properties. Of course, other opening geometries than longitudinal slots, for example, at least partially radially extending openings conceivable.
Die Oberflächenstrukturierungen sind bevorzugt als gegen die Drehrichtung ansteigende, bezüglich des Wälzlagers axial nach außen stehende schaufelartige Erhöhungen ausgebildet. Die entsprechend gestalteten schaufelartigen Erhöhungen können beispielsweise durch Prägevorgänge in das Ringelement eingebracht sein und sind aufgrund ihrer gegen ihre bevorzugt gegen die Drehrichtung ausgebildeten Neigung der axialen Beförderung von Verschmutzungen aus dem Wälzlager dienlich. Gegebenenfalls können die Oberflächenstrukturierungen oder ein Teil dieser auch in Drehrichtung ansteigen. Grundsätzlich sollten die Öffnungswinkel der jeweiligen schaufelartigen Erhöhungen, welche demnach ebenso bevorzugt gegen die Drehrichtung zeigen, nicht zu groß sein. Gute Ergebnisse der durch die Oberflächenstrukturierungen erzielten schmutzabweisenden Wirkung können beispielsweise mit Öffnungswinkeln im Bereich von ca. 20 bis 40°, insbesondere etwa 30°, erzielt werden. Selbstverständlich sind ausnahmsweise auch größere bzw. kleinere als die vorstehend genannten Öffnungswinkel realisierbar.The surface structures are preferably formed as rising against the direction of rotation, with respect to the rolling bearing axially outwardly standing blade-like elevations. The correspondingly shaped blade-like elevations can be introduced, for example, by embossing operations in the ring member and are useful due to their trained against their preferred against the direction of rotation tendency of the axial transport of contaminants from the rolling bearing. Optionally, the surface structuring or a part of these may also increase in the direction of rotation. In principle, the opening angles of the respective blade-like elevations, which therefore also show preferably in the direction of rotation, should not be too great. Good results of the dirt-repellent effect achieved by the surface structuring can be achieved, for example, with opening angles in the range of approximately 20 to 40 °, in particular approximately 30 °. Of course, exceptionally larger or smaller than the above opening angle can be realized.
Die Wirkung der schaufelartigen Erhöhungen kann weiter verbessert werden, wenn diese bezüglich des ersten Ringelements radial schräg nach außen verlaufen. Die die Verschmutzungen in axial aus der Labyrinthdichtung „schaufelnde” Wirkung kann hierdurch weiter erhöht werden, da zusätzlich eine radiale Beeinflussung der Strömungsrichtung der Verschmutzungen erzeugt werden kann, das heißt die auf die Verschmutzungen wirkenden Kräfte werden erhöht, weshalb diese in stärkerem Maße axial aus der Labyrinthdichtung gedrängt werden.The effect of the blade-like elevations can be further improved if they extend radially obliquely outwardly with respect to the first ring element. The dirt in the labyrinth seal "paddling" effect can thereby be further increased, since in addition a radial influence on the flow direction of the contaminants can be generated, that is, the forces acting on the contaminants forces are increased, which is why these axially to a greater extent Labyrinth seal are crowded.
Es ist bevorzugt, dass das erste Ringelement dem radial inneren Lagerring und das zweite Ringelement dem radial äußeren Lagerring zugeordnet ist. Dabei ist der radial innere Lagerring insofern relativ zu dem radial äußeren Lagerring drehbar, woraus sich gleichermaßen ergibt, dass das erste Ringelement relativ zu dem zweiten Ringelement dreht. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich, mithin also eine Anordnung des ersten Ringelements am radial äußeren drehenden Lagerring, wobei dieser in diesem Fall relativ zu dem feststehenden Innenring dreht.It is preferred that the first ring element is assigned to the radially inner bearing ring and the second ring element is assigned to the radially outer bearing ring. In this case, the radially inner bearing ring is insofar rotatable relative to the radially outer bearing ring, which also results in that the first ring element rotates relative to the second ring element. Of course, a reverse arrangement is possible, so therefore an arrangement of the first ring member on the radially outer rotating bearing ring, which rotates in this case relative to the fixed inner ring.
Es ist denkbar, dass das dem radial äußeren Lagerring zugeordnete Ringelement am Außenumfang des radial äußeren Lagerrings, insbesondere durch Eingriff in einen am Außenumfang des radial äußeren Lagerrings ausgebildeten Hinterschnitt, insbesondere eine Nut, befestigt ist. Das dem radial äußeren Lagerring zugeordnete Ringelement ist derart gut zugänglich und einfach an dem radial äußeren Lagerring anbringbar bzw. gegebenenfalls von diesem lösbar. Hinterschnitte wie beispielsweise Nuten oder dergleichen können eine mechanische Verankerung des Ringelements bewirken und somit die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Ringelement und dem radial äußeren Lagerring steigern. Gleichermaßen ist derart auch eine passgenaue Positionierung möglich, da der Hinterschnitt einen Befestigungsabschnitt des Ringelements aufnimmt und dieses insofern in definierter Lage bzw. Position bezüglich des äußeren Lagerrings anordbar ist. Das Ringelement ist beispielsweise über einen Presssitz am Außenumfang befestigt. Andere zweckmäßige Befestigungsarten sind ebenso denkbar. It is conceivable that the radially outer bearing ring associated ring element on the outer circumference of the radially outer bearing ring, in particular by engagement in a formed on the outer circumference of the radially outer bearing ring undercut, in particular a groove, is fixed. The radially outer bearing ring associated ring element is so easily accessible and easy to attach to the radially outer bearing ring and optionally detachable from this. Undercuts such as grooves or the like can cause a mechanical anchoring of the ring member and thus increase the strength of the connection between the ring member and the radially outer bearing ring. Similarly, a tailor-made positioning is possible in such a way, since the undercut receives a mounting portion of the ring member and this is so far in a defined position or position with respect to the outer bearing ring can be arranged. The ring element is fastened, for example via a press fit on the outer circumference. Other convenient types of attachment are also conceivable.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Um den Austritt von Schmiermittel aus dem Wälzkörperaufnahmeraum
Das erfindungsgemäße Prinzip zur Verhinderung eines unerwünschten Eintritts von Verschmutzungen in das Innere des Wälzlagers
Wie insbesondere aus den
Wie insbesondere aus den
Die schaufelartigen Erhöhungen
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wälzlageranordnungroller bearing assembly
- 22
- Wälzlagerroller bearing
- 33
- Außenringouter ring
- 44
- Innenringinner ring
- 55
- WälzkörperaufnahmeraumWälzkörperaufnahmeraum
- 66
- Wälzkörperrolling elements
- 77
- Labyrinthdichtunglabyrinth seal
- 88th
- Ringelementring element
- 8a8a
- RingelementabschnittRing element portion
- 99
- Ringelementring element
- 9a9a
- RingelementabschnittRing element portion
- 9b9b
- RingelementabschnittRing element portion
- 1010
- Spaltraumgap
- 1111
- Pfeilarrow
- 1212
- schaufelartige Erhöhungscoop-like elevation
- 1313
- Pfeilarrow
- 1414
- Längsschlitzlongitudinal slot
- 1515
- Nutgroove
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Legal Events
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