DE102012216271A1 - Sealing element for bearing e.g. roller bearing, has portion that is made of acrylate rubber with different coefficients of thermal expansion, and is provided close to sealing lip - Google Patents
Sealing element for bearing e.g. roller bearing, has portion that is made of acrylate rubber with different coefficients of thermal expansion, and is provided close to sealing lip Download PDFInfo
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, oder für eine Welle, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, nach Anspruch 10. The invention relates to a sealing element for a bearing, in particular for a rolling bearing, or for a shaft, according to the preamble of claim 1, and a bearing, in particular a rolling bearing, according to claim 10.
Aus dem Stand der Technik sind Dichtungselemente für beispielsweise Wälzlager bekannt, wobei die Dichtungselemente mit einem Dichtkörper den Lagerspalt des Lagers überdecken und somit ein Eindringen von Fremdmaterial oder ein Austreten von beispielsweise Schmiermittel aus dem Lager hinaus unterdrücken, wobei der Dichtkörper einen Dichtungssitz aufweist, mit dem dieser an einem ersten Lagerteil festlegbar ist, und eine Dichtlippe aus einem Kunststoff, die an einer Gegendichtfläche an dem anderen, zweiten Lagerteil unter Ausbildung einer Lippendichtung anliegt. Durch das Anliegen der Dichtlippe an der Gegendichtfläche kommt es im Betrieb des Lagers, also bei der translatorischen oder rotatorischen Bewegung des die Gegendichtfläche aufweisenden zweiten Lagerteils relativ zu dem ersten Lagerteil, zu einer Reibung, die eine Temperaturerhöhung des Dichtelementes insbesondere im Bereich der Dichtlippe bewirkt. Zusätzlich tritt ein erhöhter Verschleiß auf, so dass die Forderung entsteht, die Kantenpressung, also die Kraft, mit der die Dichtlippe an der Gegendichtfläche anliegt, insbesondere temperaturabhängig einstellbar zu gestalten. Diese Einstellbarkeit sollte möglichst ohne äußere Steuerungsmittel auskommen und unmittelbar durch die Temperaturerhöhung der Dichtlippe ausgelöst und gesteuert sein. Sealing elements for, for example, roller bearings are known from the prior art, the sealing elements covering the bearing gap of the bearing with a sealing body and thus suppressing penetration of foreign material or leakage of, for example, lubricant out of the bearing, the sealing body having a sealing seat with which this can be fixed to a first bearing part, and a sealing lip made of a plastic, which bears against a counter-sealing surface on the other, second bearing part to form a lip seal. Due to the abutment of the sealing lip on the counter-sealing surface occurs during operation of the bearing, so in the translational or rotational movement of the mating surface having second bearing part relative to the first bearing part, to a friction which causes an increase in temperature of the sealing element, in particular in the region of the sealing lip. In addition, increased wear occurs, so that the demand arises, the edge pressure, so the force with which the sealing lip rests against the counter-sealing surface, in particular to make temperature-dependent adjustable. This adjustability should be possible without external control means and be triggered and controlled directly by the temperature increase of the sealing lip.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein nur geringfügige bauliche Veränderungen erforderndes Dichtungselement mit beispielsweise im wesentlichen standardisierten Abmessungen anzugeben, dessen Kontaktpressung zu einer Gegendichtfläche temperaturabhängig einstellbar ist. It is the object of the invention to provide a only minor structural changes requiring sealing element with, for example, substantially standardized dimensions, the contact pressure to a counter-sealing surface is temperature-dependent adjustable.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Abschnitt aus einem zweiten Kunststoff nahe der Dichtlippe vorgesehen ist, wobei der zweite Kunststoff und der erste Kunststoff unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.This object is achieved in that a portion of a second plastic is provided near the sealing lip, wherein the second plastic and the first plastic have different thermal expansion coefficients.
Der Abschnitt aus dem zweiten Kunststoff nahe der Dichtlippe lässt sich ausbilden, ohne zusätzliche Bauteile in das Dichtungselement einzufügen, so dass das Dichtungselement ein Querschnittsprofil beibehalten kann, das standardisierten Abmessungen entspricht. The portion of the second plastic near the sealing lip can be formed without inserting additional components in the sealing element, so that the sealing element can maintain a cross-sectional profile corresponding to standardized dimensions.
Die beiden Kunststoffe mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind so gewählt und aufeinander abgestimmt, dass temperaturabhängig eine Hebelwirkung im Bereich der Dichtlippe entsteht, so dass die Kantenpressung der Dichtlippe temperaturabhängig zu- oder abnehmen kann, und zwar je nach Einsatzfall erforderlich. Neben der Wahl der beiden Kunststoffe bietet die Anordnung des zweiten Abschnittes nahe der Dichtlippe einen zusätzlichen Freiheitsgrad. Der Kunststoff der Dichtlippe kann dabei aus einem vulkanisierten Werkstoff oder einen thermoplastisch verarbeitbaren Werkstoff ausgebildet sein. The two plastics with different coefficients of thermal expansion are chosen and matched to each other so that temperature-dependent leverage in the region of the sealing lip is formed so that the edge pressure of the sealing lip temperature-dependent increase or decrease, depending on the application required. In addition to the choice of the two plastics, the arrangement of the second section near the sealing lip offers an additional degree of freedom. The plastic of the sealing lip can be formed from a vulcanized material or a thermoplastically processable material.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste bzw. der zweite Kunststoff ein Elastomer ist. Mindestens einer der beiden Kunststoffe ist dabei als Elastomer ausgebildet, besonders bevorzugt sind beide Kunststoffe jeweils als Elastomer mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Als Elastomere können beispielsweise NBR (Nitrilbutadien-Kautschuk), ACM (Acrylatkautschuk) oder FKM (Fluorcarbon-Elastomer) vorgesehen sein, ggf. mit im allgemeinen anorganischen Füllstoffen, die die thermischen Ausdehnungskoeffizienten beeinflussen. It is preferably provided that the first or the second plastic is an elastomer. At least one of the two plastics is as Elastomer formed, particularly preferably both plastics are each formed as an elastomer with different thermal expansion coefficients. As elastomers, for example NBR (nitrile-butadiene rubber), ACM (acrylate rubber) or FKM (fluorocarbon elastomer) may be provided, if appropriate with generally inorganic fillers which influence the thermal expansion coefficients.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der aus dem zweiten Kunststoff gebildete Abschnitt als parallel zu der Dichtlippe umlaufendes Band ausgebildet ist. Das den zweiten Abschnitt ausbildenden Band bietet eine definierte Grenzfläche zu dem Material der Dichtlippe, so dass sich der thermische Ausdehnungskoeffizient sprunghaft ändert und ein hohes Hebelmoment auf die angrenzende Dichtlippe ausgeübt wird. Da das Band die Dichtlippe in Umfangsrichtung vollständig umläuft, entsteht entlang des Umfangs ein im wesentlichen gleichartiges Hebelmoment. Das Band kann dabei einen kreisförmigen oder einen von der Kreisform abweichenden, beispielsweise ovalen, Querschnitt aufweisen, wobei im Fall des ovalen Querschnitts die verlängerte Seite nahe der Oberfläche des Dichtungselementes liegt. It is preferably provided that the section formed from the second plastic is designed as a band which runs parallel to the sealing lip. The band forming the second section provides a defined interface with the material of the sealing lip, so that the thermal expansion coefficient changes abruptly and a high lever moment is exerted on the adjacent sealing lip. Since the band completely surrounds the sealing lip in the circumferential direction, an essentially similar lever moment arises along the circumference. The band may have a circular or deviating from the circular shape, for example, oval, cross-section, wherein in the case of the oval cross section, the extended side is close to the surface of the sealing element.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der aus dem zweiten Kunststoff gebildete Abschnitt als parallel zu der Dichtlippe umlaufender Ring mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist. Der aus dem Material des zweiten Kunststoffs ausgebildete Ring lässt sich als zusätzliches Bauteil fertigen, das in eine Nut eingefügt wird, so dass der eingefügte Ring im wesentlichen bündig mit dem übrigen Dichtkörper abschließt und das Dichtungselement seine standardisierten Querschnittsumrissen beibehalten kann. Preferably, it is provided that the section formed from the second plastic is formed as a parallel to the sealing lip circumferential ring with a substantially circular cross-section. The formed from the material of the second plastic ring can be manufactured as an additional component, which is inserted into a groove, so that the inserted ring is substantially flush with the rest of the sealing body and the sealing element can maintain its standardized cross-sectional contours.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Kunststoff, insbesondere das erste Elastomer, und der zweite Kunststoff, insbesondere das zweite Elastomer, aus dem gleichen Grundwerkstoff, insbesondere dem gleichen Grundelastomer, bestehen und unterschiedliche Zuschlagstoffe aufweisen. It is preferably provided that the first plastic, in particular the first elastomer, and the second plastic, in particular the second elastomer, from the same base material, in particular the same base elastomer, consist and have different additives.
Das den beiden Kunststoffen gemeinsame Grundelastomer kann beispielsweise eines der oben definierten NBR, ACM oder FKM sein, dem jeweils verschiedene Zuschlagstoffe zugesetzt werden, um die verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu erzielen. Die anorganischen Zuschlagstoffe können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der keramischen Zuschlagstoffe (z. B. Calciumcarbonat oder Korund), Carbonfasern oder Aramidfasern bzw. Kohlenstoff-Nanoröhrchen. The basic elastomer common to the two plastics may be, for example, one of the above-defined NBR, ACM or FKM, to which different additives are added in each case in order to achieve the different thermal expansion coefficients. The inorganic additives may, for example, be selected from the group of ceramic aggregates (eg calcium carbonate or corundum), carbon fibers or aramid fibers or carbon nanotubes.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Dichtlippe und der Abschnitt aus dem zweiten Kunststoff, insbesondere aus dem zweiten Elastomer, stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Dichtlippe und der Abschnitt aus dem zweiten Kunststoff sind dabei insbesondere unmittelbar einander benachbart ausgebildet. Insbesondere kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der die Dichtlippe und den aus dem zweiten Kunststoff, insbesondere dem zweiten Elastomer, ausgebildete Abschnitt in einem 2-Stufen-Spritzguß-Verfahren hergestellt sind, also insbesondere gleichzeitig hergestellt werden. Dabei kann insbesondere ein Ring aus dem Material des zweiten Kunststoffs von dem die Dichtlippe ausbildenden Material des ersten Kunststoffes durch Umspritzen stoffschlüssig in dem gespritzten Material aufgenommen werden. It is preferably provided that the sealing lip and the portion of the second plastic, in particular of the second elastomer, are integrally connected to one another. The sealing lip and the portion of the second plastic are formed in particular directly adjacent to each other. In particular, it can preferably be provided that the section formed by the sealing lip and the section made of the second plastic, in particular the second elastomer, are produced in a two-stage injection-molding process, that is to say are produced in particular simultaneously. In this case, in particular a ring made of the material of the second plastic can be absorbed by the material forming the sealing lip of the first plastic by encapsulation cohesively in the injected material.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine formstabile, insbesondere metallische Armierung vorgesehen ist. Die formstabile Armierung kann an den Abschnitt aus dem zweiten Kunststoff heranreichen und für die Hebelwirkung als Widerlager wirken. It is preferably provided that a dimensionally stable, in particular metallic reinforcement is provided. The dimensionally stable reinforcement can approach the section of the second plastic and act as an abutment for the leverage.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Dichtlippe und der aus dem zweiten Kunststoff ausgebildete Abschnitt eine gemeinsame Grenzfläche ausbilden. Aufgrund der gemeinsamen Grenzfläche entsteht ein starker räumlicher Gradient der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Kunststoffe. Sind die beiden Kunststoffe durch ein gemeinsames Grundelastomer mit verschiedenen Füllstoffen gebildet, bildet sich die Grenzfläche die Grenzfläche durch Fortlassen des ersten Füllstoffes in entweder der Dichtlippe oder dem nahe der Dichtlippe vorgesehenen Abschnitt aus, oder durch Ersetzen des ersten Füllstoffs in der Dichtlippe durch einen zweiten Füllstoff im Bereich des nahe der Dichtlippe vorgesehenen Abschnitts. It is preferably provided that the sealing lip and the section formed from the second plastic form a common interface. Due to the common interface creates a strong spatial gradient of the thermal expansion coefficients of the two plastics. If the two plastics are formed by a common base elastomer with different fillers, the interface forms the interface by omitting the first filler in either the sealing lip or the portion provided near the sealing lip or by replacing the first filler in the sealing lip with a second filler in the area provided near the sealing lip section.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Further advantages and features will become apparent from the dependent claims and from the description of embodiments of the invention.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. The invention will be described and explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Bei dem Dichtkörper
Die Kunststoff-Umspritzung, mithin also auch die Dichtlippe
Das Dichtungselement umfasst weiter einen nahe der Dichtlippe
Die Erfindung funktioniert nun derart, dass bei einer Erwärmung des Dichtungselementes die Dichtlippe
Bei dem in
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel war vorgesehen, dass der erste Kunststoff, insbesondere das die Dichtlippe
In einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels kann vorgesehen sein, dass der Zuschlagstoff, nämlich der den thermischen Ausdehnungskoeffizienten herabsetzende keramische Zuschlagstoff wie Calciumcarbonat oder Korund, der Dichtlippe
In diesem Fall erfährt die Dichtlippe
Alternativ zu einem Zuschlagstoff, der den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Elastomers herabsetzt, kann ein Zuschlagstoff wie Aramid-Fasern oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen vorgesehen sein, die jeweils den thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhöhen. Wird ein solcher Zuschlagstoff nur dem Grundelastomer der Dichtlippe
Es versteht sich ferner, dass sowohl dem Kunststoff der Dichtlippe
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel bestand sowohl die Dichtlippe
Der in
Die in
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, bei denen das Dichtungselement für ein Lager, nämlich für ein Wälzlager, vorgesehen war; das Dichtungselement dichtete in diesem Fall jeweils den Bereich zwischen den beiden Lagerringen des Lagers ab. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann das Dichtungselement auch für eine Welle vorgesehen sein und den Raum zwischen der Welle und einem Gehäuse, zu dem die Welle drehbar oder verschieblich gelagert ist, abdichten. The invention has been described above with reference to embodiments in which the sealing element was provided for a bearing, namely for a roller bearing; In this case, the sealing element in each case sealed the area between the two bearing rings of the bearing. In a modified embodiment, the sealing element may also be provided for a shaft and the space between the shaft and a housing to which the shaft is rotatably or slidably mounted, seal.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1', 1'', 1'''1, 1 ', 1' ', 1' ''
- Dichtkörpersealing body
- 2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
- Dichtungssitzseal seat
- 3, 3', 3'', 3'''3, 3 ', 3' ', 3' ''
- Dichtlippesealing lip
- 4, 4', 4''4, 4 ', 4' '
- Armierungreinforcement
- 5, 5', 5'', 5''',5, 5 ', 5' ', 5' '',
- Abschnittsection
- 6, 1066, 106
- Grenzflächeinterface
- 77
- Metall-ArmierungMetal reinforcement
- 88th
- Kunststoff-AnformungPlastic conformation
- 99
- Laufblechfootplate
- 101, 101'101, 101 '
- Dichtkörpersealing body
- 105, 105'105, 105 '
- Abschnittsection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- GB 1026007 A [0005] GB 1026007 A [0005]
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