-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Dichtelement für ein Wälzlager, umfassend einen zentralen Dichtring mit Trägerring, wobei an dem Dichtring ein erster elastischer Dichtsteg unter Ausbildung einer dynamischen Dichtung gegenüber einem inneren Lagerringabschnitt, sowie ein zweiter elastischer Dichtsteg unter Ausbildung einer statischen Dichtung gegenüber einem äußeren Lagerringabschnitt ausgebildet sind.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit einem entsprechenden Dichtelement.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Wälzlager werden häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt und dienen dort der sicheren Lagerung von zueinander beweglichen Bauteilen. Ein Wälzlager besteht im Allgemeinen aus zwei Lagerringen mit integrierten Laufbahnen. Zwischen den Lagerringen sind Wälzkörper angeordnet, die sich auf den Laufbahnen abwälzen. Um ein Wälzlager bzw. den Lagerinnenraum zwischen den Lagerringen vor Verunreinigungen, Spritzwasser und dem übermäßigen Verlust von Schmierfett zu schützen, werden üblicherweise Dichtelemente eingesetzt. Die gängigsten Dichtungsarten sind sogenannte berührungslose statische Spaltdichtungen, insbesondere Labyrinthdichtungen und schleifend ausgeführte dynamische Lippendichtungen.
-
Aus der
DE 10 2005 029 936 A1 ist ein Wälzlager mit einem Dichtelement der eingangs genannten Art bekannt. Das dort offenbarte Dichtelement umfasst einen zentralen Dichtring mit Trägerring. Der zentrale Dichtring ist mit einem verlängerten Ende in einer umlaufenden Nut am äußeren Lagerring befestigt. Am anderen Ende des Dichtrings erstreckt sich ein elastisches Trägerteil, an dem ein erster und ein zweiter Dichtsteg angeordnet sind. Der erste Dichtsteg liegt als dynamische Dichtung schleifend an dem inneren Lagerring des Wälzlagers an, wohingegen der zweite Dichtsteg eine statische Spaltdichtung am inneren Lagerring ausbildet. Der erste Dichtsteg ist unmittelbar als Teil des elastischen Trägerteils ausgebildet. Der zweite Dichtsteg erstreckt sich als ein Sporn vom Trägerteil weg.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Dichtelement für ein Wälzlager anzugeben, welche eine gegenüber dem Stand der Technik eine weiter verbesserte Dichtwirkung ermöglicht.
-
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager mit einem entsprechenden Dichtelement anzugeben.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Dichtelement für ein Wälzlager, umfassend einen zentralen Dichtring mit einem Trägerring, wobei an dem Dichtring ein erster elastischer Dichtsteg zur Ausbildung einer dynamischen Dichtung gegenüber einem inneren Lagerringabschnitt, sowie ein zweiter elastischer Dichtsteg zur Ausbildung einer statischen Dichtung gegenüber einem äußeren Lagerringabschnitt ausgebildet sind. Hierbei erstrecken sich sowohl der erste elastische Dichtsteg als auch der zweite elastische Dichtsteg unmittelbar vom Dichtring weg.
-
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass sich die durch zusammenhängende Dichtstege eines Dichtelements gebildeten Lippen- und Spaltdichtungen unvorteilhafterweise insbesondere bei hohen Drehzahlen gegenseitig beeinflussen. Dies hat negative Folgen für die gewünschte Dichtwirkung.
-
Eine derartige unerwünschte Beeinflussung der für eine dynamische und eine statische Dichtung vorgesehenen Dichtkomponenten kann aber verhindert werden, wenn sich sowohl der erste elastische Dichtsteg zur Ausbildung einer dynamischen Dichtung gegenüber einem inneren Lagerringabschnitt als auch der zweite elastische Dichtsteg zur Ausbildung einer statischen Dichtung gegenüber einem äußeren Lagerringabschnitt unmittelbar vom zentralen Dichtring weg erstrecken. Mit anderen Worten sind beide elastischen Dichtstege direkt an dem vom Trägerring stabilisierten Dichtring angeordnet und können unabhängig voneinander ihre Dichtwirkung entfalten. Von einer Bewegung des ersten Dichtsteges, wie sie beispielsweise durch die im Betrieb eines Wälzlagers wirkende Zentrifugalkraft hervorgerufen wird, bleibt der zweite Dichtsteg unbeeinflusst. Die durch den zweiten Dichtsteg ausgebildete Spaltdichtung bzw. insbesondere der Radialspalt der Spaltdichtung bleibt unverändert.
-
Auf diese Weise wird durch die angegebene Anordnung der Dichtstege am zentralen Dichtring die Dichtwirkung hinsichtlich Verschmutzungen, Feuchtigkeitseintritt sowie Schmiermittelverlust verbessert und dadurch die Lebensdauer und die Funktionsfähigkeit eines Wälzlagers erhöht.
-
Der Trägerring des Dichtelements ist vorzugsweise als eine metallische Armierung ausgebildet und gewährleistet die nötige Stabilität des Dichtelements für ein Wälzlager im Betrieb. Der Dichtring als solcher sowie seine weiteren Komponenten bestehen vorzugsweise aus einem elastomeren Werkstoff und sind beispielsweise an den Trägerring anvulkanisiert. Vom den Trägerring umfassenden Dichtring ausgehend erstrecken sich die beiden elastomeren Dichtstege, die im eingebauten Zustand jeweils zur Ausbildung einer dynamischen Dichtung bzw. einer statischen Dichtung mit jeweils einem Abschnitt eines Lagerrings dienen.
-
Der erste Dichtsteg, der die dynamische Dichtung ausbildet, dient im Einbauzustand der Abdichtung eines zwischen zwei Lagerringen gebildeten Lagerinnenraums vor Feuchtigkeit und Schmutz ebenso wie vor unerwünschtem Schmiermittelaustritt. Die Dichtwirkung des ersten Dichtstegs wird hier insbesondere durch dessen schleifende Anlage an einem innen liegenden Abschnitt des Lagerrings erreicht.
-
Eine statische Dichtung oder Spaltdichtung (auch Labyrinthdichtung) wird durch den zweiten elastomeren Dichtsteg gebildet. Der zweite Dichtsteg ist dazu insbesondere derart ausgebildet, dass er eine im Einbauzustand am außen liegenden Lagerringabschnitt ausgebildete Schulter, ein sogenanntes Ringkaliber, berührungslos überdeckt. Die Spaltdichtung sorgt dafür, dass von außen eindringende Feuchtigkeit oder eindringender Schmutz nur geringfügig bis zur schleifenden Dichtung am inneren Lagerringabschnitt gelangen kann. Das Ringkaliber und der Dichtsteg wirken als eine Labyrinthdichtung. Der Dichtspalt ist verlängert.
-
Zweckmäßigerweise ist der erste elastische Dichtsteg endseitig mit einem Dichtfuß ausgebildet. Der Dichtsteg und der Dichtfuß sind vorzugsweise einteilig aus einem elastomeren Werkstoff gefertigt, wobei der Dichtfuß im Einbauzustand des Dichtelements axial nach innen gerichtet schleifend an der Dichtfläche eines Lagerrings anliegt. Hierdurch wird der Lagerinnenraum vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt und auch der Austritt von Schmiermittel wird verhindert.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Dichtfuß eine erste, axial innenliegend gegen einen Lagerringabschnitt wirkende Ausformung und eine zweite, der ersten Ausformung in axialer Richtung entgegengesetzt ausgebildete Ausformung. Die Ausformungen weisen vorzugsweise den gleichen Durchmesser auf. Die erste, axial innenliegende Ausformung ist insbesondere als eine axial nach innen gerichtete Dichtlippe ausgebildet und liegt im eingebauten Zustand des Dichtelements schleifend an der Dichtfläche eines inneren Lagerringabschnitts an, so dass in dem Kontaktbereich bzw. an dem Kontaktpunkt zwischen der Dichtlippe und der Dichtfläche am Lagerring der notwendige Dichtungskontakt gewährleistet ist. Die zweite Ausformung erstreckt sich im Einbauzustand entsprechend axial nach außen.
-
Grundsätzlich ist selbstverständlich auch eine Ausgestaltung des Dichtfußes mit nur einer Ausformung denkbar, wobei diese zweckmäßigerweise als axial innenliegend gegen einen Lagerringabschnitt wirkende Ausformung zur Ausbildung der dynamischen Dichtung durch schleifende Anlage am Lagerring ausgebildet ist. Der Dichtfuß ist dann an seiner der axial innenliegenden Ausformung in axialer Richtung entgegengesetzten Seite beispielsweise abgeflacht ausgebildet.
-
Bevorzugt weist der erste Dichtsteg, insbesondere als Folge der entsprechend gestalteten Ausformungen, einen Massenschwerpunkt S auf, der in Richtung der ersten Ausformung um einen Betrag a von der den ersten Dichtsteg durchlaufenden Mittenachse A beabstandet ist. Der Massenschwerpunkt S ist damit axial zwischen dem Kontaktbereich der ersten Ausformung des ersten Dichtsteges und der Mittenachse A angeordnet. Mit anderen Worten liegt der Massenschwerpunkt S somit, bezogen auf die Mittenachse A, im nicht eingebauten und/oder lose eingesetzten Zustand des Dichtelements in der axial nach innen gerichteten Seite des ersten Dichtsteges.
-
Im eingebauten Zustand wiederum ist der Massenschwerpunkt S des ersten Dichtstegs bevorzugt gegenüber der Mittenachse A um einen Betrag a` in Richtung der zweiten Ausformung verschoben. Mit anderen Worten wandert der Massenschwerpunkt S beim Einbau des Dichtelements durch eine elastische Verformung des ersten Dichtstegs von der inneren auf die äußere, gegenüberliegende Seite der Mittenachse A. Bei einer Drehung des Dichtelements infolge der Befestigung an einem drehenden Lagerring führt dies infolge der Zentrifugalkraft zu einer Reduzierung der Anpresskraft im Kontaktpunkt zwischen der axial nach innen gerichteten Ausformung und der Dichtfläche am inneren Lagerring. Der Dichtfuß wird durch die Zentrifugalkraft radial nach außen gedrückt. Hierdurch wird unter Erhalt der gewünschten Dichtfunktionalität die Reibung und der damit verbundene Verschleiß verringert werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Dichtelements.
-
Auch im Falle der Ausbildung des Dichtfußes mit nur einer Ausformung und einer der Ausformung in axialer Richtung entgegengesetzten Abflachung wird der Massenschwerpunkt S des ersten Dichtstegs im eingebauten Zustand gegenüber der Mittenachse A um einen Betrag a` in Richtung der Abflachung verschoben.
-
Ist der radiale Abstand zwischen der Kontaktfläche der ersten Dichtlippe des Dichtfußes zum Lagerringabschnitt und dem Übergang des ersten Dichtsteges in den Dichtring durch eine Höhe h2 gegeben, so bildet die Höhe h2 mit dem Abstand a, also dem axialen Abstand zwischen dem Massenschwerpunkt S und der Mittenachse A, im losen Zustand des Dichtelements vorzugsweise ein Verhältnis 5 < h2/a < 100. Innerhalb dieses Verhältnisses ergibt sich unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wirkung der Kontaktkraft an der Dichtfläche des Lagerrings und der auf das Dichtelement wirkenden Zentrifugalkraft im Betrieb eine genügende Dichtwirkung unter Verringerung der Verschleißneigung.
-
Weist der Massenschwerpunkt S zur axial innenliegenden Seite der ersten Ausformung des Dichtfußes den Abstand c und zur axial außenliegenden Seite der zweiten Ausformung des Dichtfußes den Abstand b auf, so ist bevorzugt das Verhältnis aus b und c gegeben durch: 0,1 < b/c < 1. Weist das Verhältnis aus b/c einen Wert zwischen 0,1 und 1 auf, so ist das Dichtelement so ausgelegt, dass selbst bei maximaler Drehzahl die erste Ausformung, also die nach innen gerichtete Dichtlippe noch an der Kontaktfläche zum Lagerring anliegt.
-
Vorzugsweise weist der zweite Dichtsteg an seinem Freiende einen axialen Flächenabschnitt mit einer radialen Höhe e und einen radialen Flächenabschnitt mit einer axialen Tiefe d auf, wobei an den Stoßkanten des axialen und des radialen Flächenabschnitts eine Abreißkante ausgebildet ist. Die radiale Höhe e und die axiale Tiefe d bilden hierbei bevorzugt das Verhältnis von 2 < e/d < 0,5. An der durch Stoß des radialen und axialen Flächenabschnitts gebildeten Abreißkante kann insbesondere von außen eindringende Flüssigkeit abtropfen bzw. abgeschleudert werden.
-
Vorzugsweise liegen die Übergänge der beiden Ausformungen des ersten Dichtsteges in den Dichtungsfuß auf einer gemeinsamen Höhe. Ist diese Höhe durch h1 gegeben, so weichen die Radien der Übergänge in die beiden Ausformungen in einer zweckmäßigen Ausgestaltung hierbei um wenigstens 20 % des Wertes der Höhe h1 voneinander ab.
-
Zweckmäßigerweise ist weiter das Verhältnis der Höhe h2 zu einer Länge L1 des zweiten Dichtstegs gegeben durch 1 < h2/L1 < 7. Durch die angegebenen Verhältnisse wird eine optimale Dichtwirkung insbesondere bei hohen Drehzahlen erzielt.
-
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit einem inneren Lagerring, einem äußeren Lagerring und einem Dichtelement nach einer der vorbenannten Ausgestaltungen, wobei das Dichtelement in einer umlaufenden Nut an einem der beiden Lagerringe befestigt ist und wobei der erste Dichtsteg, insbesondere die erste Ausformung des Dichtfußes, schleifend an dem anderen der beiden Lagerringe anliegt.
-
Das Dichtelement des Wälzlagers ist insbesondere zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring eingebaut. Zur Befestigung ist das Dichtelement hierbei bevorzugt in einer den äußeren Lagerring am Innenumfang umlaufenden Nut angeordnet. Die elastischen Dichtstege erstrecken sich unmittelbar vom Dichtring weg, um so unabhängig voneinander sowohl die Funktion der durch den ersten Dichtsteg gebildeten dynamischen Dichtung als auch die Funktion der durch den zweiten Dichtsteg gebildeten Spaltdichtung sicherzustellen.
-
Durch die gegebene Ausführung ist zwischen dem zweiten Dichtsteg und dem vorliegend inneren Lagerring in axialer Richtung ein im Wesentlichen gleichbleibender Radialspalt ausgebildet. Da sich sowohl der erste Dichtsteg als auch der zweite Dichtsteg unmittelbar vom Dichtring weg erstrecken, bleibt der Radialspalt auch bei hohen Zentrifugalkräften und auch bei einer Verschiebung des Massenschwerpunkt S innerhalb des ersten Dichtstegs in axialer Richtung im Wesentlichen gleich. Auf diese Weise kann unabhängig von der Position des ersten Dichtsteges und damit unabhängig von der dynamischen Dichtwirkung die sichere Funktion der Spaltdichtung gewährleistet werden.
-
Vorzugsweise ist das Wälzlager als ein Rillenkugellager ausgebildet. Rillenkugellager sind vielseitig verwendbare, selbsthaltende Lager mit massiven Außenringen, Innenringen und Kugelkränzen. Wegen ihres niedrigen Reibungsmomentes eignen sich die Rillenkugellager für hohe Drehzahlen und eignen sich so beispielsweise für einen breiten Einsatzbereich in hoch belasteten Fahrzeugen oder Maschinen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für das Wälzlager ergeben sich aus den auf das Dichtelement gerichteten Unteransprüchen. Die hierzu genannten Vorteile können sinngemäß auf das Wälzlager übertragen werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein Dichtelement für ein Wälzlager in einem Querschnitt,
-
2 einen Ausschnitt des Dichtelements gemäß 1 in einem Querschnitt,
-
3 das in einem Wälzlager lose eingelegte Dichtelement gemäß 1 in einem Querschnitt,
-
4 das in einem Wälzlager fest eingebaute Dichtelement gemäß 1 in einem Querschnitt, sowie
-
5 ein weiteres, fest in ein Wälzlager eingebautes Dichtelement in einem Querschnitt.
-
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
In 1 ist ein Dichtelement 1 für ein Wälzlager in einem Querschnitt gezeigt. Das Dichtelement 1 umfasst einen als metallische Armierung ausgebildeten Trägerring 3. An dem Trägerring 3 ist ein zentraler Dichtring 7 aus einem Elastomer 5 anvulkanisiert.
-
Von dem zentralen Dichtring 7 ausgehend erstrecken sich ein erster elastischer Dichtsteg 9 und ein zweiter elastischer Dichtsteg 11. Beide Dichtstege 9, 11 des Dichtelements 1 erstrecken sich hierbei unmittelbar vom Dichtring 7 weg. Durch diese Anordnung kann sichergestellt werden, dass sowohl der erste Dichtsteg 9 als auch der zweite Dichtsteg 11 unabhängig voneinander ihre Dichtwirkung entfalten können.
-
Der erste Dichtsteg 9 dient im eingebauten Zustand der Ausbildung einer dynamischen Dichtung gegenüber einem nicht gezeigten inneren Lagerringabschnitt. Hierzu weist der erste Dichtsteg 9 an seinem Freiende 13 einen Dichtfuß 15 mit zwei sich axial ersteckende Ausformungen 17, 19 mit gleichem Innendurchmesser auf. Die erste, axial innenliegende Ausformung 17 ist als eine Dichtlippe ausgebildet und liegt im eingebauten Zustand schleifend an der Dicht- bzw. der Kontaktfläche eines Lagerringabschnitts an. So wird der Lagerinnenraum vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt und auch der Austritt von Schmiermittel verhindert. Die zweite Ausformung 19 ist der ersten Ausformung 17 in axialer Richtung entgegengesetzt ausgebildet.
-
Der zweite Dichtsteg 11 bildet im Einbauzustand eine Labyrinth bzw. Spaltdichtung, also eine statische Dichtung, gegenüber einem äußeren Lagerringabschnitt aus.
-
Das Freiende 21 des zweiten Dichtsteges 11 ist mit einem axialen und mit einem radialen Flächenabschnitt ausgebildet, an deren Stoßkanten jeweils Abreißkanten 23 ausgebildet sind. An den Abreißkanten 23 kann insbesondere eine äußere Flüssigkeit abtropfen, so dass deren Eintritt in den Lagerinnenraum verhindert werden kann.
-
Zur Befestigung an einem Lagerring weist das Dichtelement 1 zusätzlich noch eine umlaufende Ausformung 25 in Form einer Verdickung auf, die innerhalb einer Nut eines Lagerrings fest angeordnet werden kann. Die Ausformung 25 ist als eine radiale Verlängerung des Dichtrings 7 ausgebildet. Weiterhin ist das Dichtelement 1 mit einer zusätzlichen Dichtlippe 27 ausgebildet, die im eingebauten Zustand eine weitere Spaltdichtung an einem inneren Lagerringabschnitt ausbildet. Zur Verdeutlichung der Einbausituation des Dichtelements 1 wird an dieser Stelle auf die Darstellung in den 3 und 4 verwiesen.
-
In den 2(a) und 2(b) sind zur Veranschaulichung der Dichtungsgeometrie jeweils ein entsprechender Ausschnitt des Dichtelements 1 gemäß 1 gezeigt. In 2(a) sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Bezugszeichen der einzelnen Komponenten eingezeichnet. In 2(b) sind die geometrischen Abmessungen detailliert erläutert.
-
Anhand der beiden 2(a) und 2(b) ist die grundsätzliche Geometrie der einzelnen Komponenten des Dichtelements 1 einschließlich der gegebenen Anordnung der Dichtstege 9, 11 deutlich zu erkennen. Der erste Dichtsteg 9 und der zweite Dichtsteg 11 erstrecken sich beide unmittelbar vom Dichtring 7 weg. Die hierdurch erreichte Unabhängigkeit der Dichtstege 9, 11 voneinander verhindert eine unerwünschte Beeinflussung hinsichtlich der Dichtwirkung. Der am ersten Dichtsteg 9 ausgebildete Dichtfuß 15 kann mit seiner als Dichtlippe ausgebildeten Ausformung 17 im eingebauten Zustand des Dichtelements 1 schleifend an einem Lagerringabschnitt anliegen und dort die geforderte Dichtwirkung entfalten. Unbeeinflusst von dieser dynamischen Dichtung kann der zweite Dichtsteg 11 mit einem weiteren Lagerringabschnitt eine Spaltdichtung ausbilden.
-
Der Massenschwerpunkt S, wie er der 2(b) zu entnehmen ist, liegt innerhalb des ersten Dichtstegs 9. Der Massenschwerpunkt ist im vorliegend gezeigten nicht eingebauten Zustand des Dichtelements 1 in Richtung der ersten Ausformung 17 des ersten Dichtsteges 9 um einen Betrag a von einer Mittenachse A beabstandet, die den ersten Dichtsteg 9 in radialer Richtung durchläuft. Der Massenschwerpunkt S ist hierbei insbesondere axial zwischen dem Kontaktbereich 29 des Dichtfußes 15 des ersten Dichtsteges 9 und der Mittenachse A angeordnet, so dass er im nicht eingebauten Zustand in der axial nach innen gerichteten Seite des ersten Dichtstegs 9 liegt.
-
Der radiale Abstand zwischen der Kontaktfläche 29 der ersten Ausformung 17 und dem Übergang 31 des ersten Dichtsteges 9 in den Trägerring 7 ist durch die Höhe h2 gegeben. Die Höhe h2 bildet mit dem axialen Abstand a zwischen dem Massenschwerpunkt S und der Mittenachse A im losen Zustand des Dichtelements 1 ein Verhältnis 5 < h2/a < 100. Die Kontaktkraft an der Dichtfläche eines Lagerrings und die auf das Dichtelement 1 wirkende Zentrifugalkraft sind hierdurch ideal aufeinander abgestimmt.
-
Weiterhin ist anhand der 2(b) deutlich zu erkennen, dass sich sowohl der erste Dichtsteg 9 als auch der zweite Dichtsteg 11 auf der Höhe h2 unabhängig voneinander unmittelbar vom Dichtring 7 weg erstrecken.
-
Weiterhin weist der Massenschwerpunkt S zur Kontaktfläche 29 der ersten Ausformung 17 des Dichtfußes 15 den Abstand c und zur axial außenliegenden Seite der zweiten Ausformung 19 des Dichtfußes 15 den Abstand b auf. Die beiden Abstände b und c bilden hierbei das Verhältnis 0,1 < b/c < 1. Unter Berücksichtigung dieser Beziehung ist das Dichtelement 1 so ausgelegt, dass im Betriebszustand auch bei hohen Drehzahlen die erste Ausformung 15 noch an der Kontaktfläche eines Lagerrings anliegt.
-
Die Abreißkanten 23 am Freiende 21 des zweiten Dichtstegs sind durch den Übergang der radialen und axialen Flächenabschnitte mit der axialen Tiefe d bzw. der radialen Höhe gebildet. Die Abreißkanten 23 sind an den jeweiligen Stoßkanten gebildet. Die radiale Höhe e und die axiale Tiefe d sind hierbei mit einen Verhältnis von 2 < e/d < 0,5 ausgebildet.
-
Weiterhin ist der Übergang 33 vom Dichtfuß 15 in den ersten Dichtsteg 9 gekennzeichnet. An diesem Übergang 33 weitet sich der Dichtsteg 9 in den Dichtfuß 15 bzw. in die beiden Ausformungen 17, 19 auf. Die Übergänge 33 der Radien R1 und R2 der beiden Ausformungen 17, 19 des Dichtfußes 15 liegen beide auf der Höhe h1. Die Radien R1 und R2 weichen hierbei wenigstens 20% des Wertes der Höhe h1 voneinander ab.
-
Zusätzlich ist die Höhe h2 zur Länge L1 des zweiten Dichtstegs 11 mit einem Verhältnis von 1 < h2/L1 < 7 gegeben. Mit anderen Worten sollte in einer jeweiligen Ausführungsform der Wert für h2/l zwischen 1 und 7 gewählt sein.
-
3 zeigt das Dichtelement 1 gemäß den 1, 2(a) und 2(b), das in einem als Rillenkugellager ausgebildeten Wälzlager 41 lose eingelegt ist. Das Wälzlager 41 weist einen äußeren Lagerring 43 und einen inneren Lagerring 45 auf, zwischen welchen als Rillenkugeln ausgebildete Wälzkörper 47 in einem Käfig 49 geführt sind. Zur Positionierung des Dichtelements 1 ist dieses am äußeren Lagerring 43 mit seiner Ausformung 25 in einer am Innenumfang des äußeren Lagerrings 43 eingebrachten Nut 51 eingelegt.
-
Der erste Dichtsteg 9 ist mit seinem Dichtfuß 15 in einer den inneren Lagerring 45 umlaufenden Nut 53 angeordnet. Der Dichtfuß 15 bzw. die Dichtlippe 17 kommt dabei an einem als Schulter ausgebildeten Abschnitt 55 des inneren Lagerrings 45 zur Anlage. Durch die noch lose Einlage des Dichtelements 1 zwischen den beiden Lagerringen 43, 45 ist der Massenschwerpunkt S des Dichtfußes 15 des ersten Dichtsteges 9 axial weiterhin zwischen dem Kontaktbereich 29 der ersten Dichtlippe 17 zum Innenringabschnitt 55 und der Mittenachse A angeordnet. Der Massenschwerpunkt S liegt also auf der axial nach innen gerichteten Seite des ersten Dichtstegs 9.
-
Der zweite Dichtsteg 11 bildet eine Spaltdichtung 57 mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden Radialspalt 59 aus. Hierbei überdeckt der zweite Dichtsteg 11 eine zweite, am inneren Lagerring 45 ausgebildete Schulter 61, das sogenannte Innenringkaliber, berührungslos. Die weitere an dem Trägerkörper 7 ausgebildete Dichtlippe 27 bildet eine zusätzliche Spaltdichtung 63 mit einem Radialspalt 65 am inneren Lagerringabschnitt 55 aus.
-
Für die detaillierte Beschreibung des Dichtelements 1 und seiner Geometrie wird an dieser Stelle auf die Beschreibung zu den 1, 2(a) und 2(b) verwiesen.
-
In 4 ist das vorbeschriebene Dichtelement 1 fest im Wälzlager 41 eingebaut. Durch den festen Einbau des Dichtelements 1 ist die Ausformung 25 des Dichtelements 1 vorliegend fest in die umlaufende Nut 51 im äußeren Lagerrings 43 eingepresst. Die Dichtlippe 17 liegt ebenfalls an der Schulter 55 des inneren Lagerrings 45 an. Der Massenschwerpunkt S des ersten Dichtstegs 9 ist gegenüber der Mittenachse A in Richtung der zweiten Ausformung 19 des Dichtfußes 15 verschoben.
-
Im Unterschied zur losen Einlage des Dichtelements 1 gemäß 3 wandert der Massenschwerpunkt S des ersten Dichtsteges 9 auf die der ersten Ausformung 17 gegenüberliegende Seite der Mittenachse A. Bei einem drehenden äußeren Lagerring 43 führt dies durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zu einer Reduzierung der Anpresskraft an der Kontaktfläche 29 der ersten Ausformung 17 am Dichtfuß 15 und der Dichtfläche 67 am inneren Lagerring 45. Auf diese Weise kann die Reibung an der Kontaktfläche 29 verringert werden.
-
Die durch den zweiten Dichtsteg 11 gebildete Spaltdichtung 57 ist gegenüber dem lose eingelegten Zustand des Dichtelements gemäß 3 nicht verändert. Der durch die Überdeckung des Innenringkalibers 61 gebildete Radialspalt 59 bleibt in axialer Richtung gleich. Diese macht deutlich, dass sich auch im Betrieb des Wälzlagers 41 die Dichtstege 9, 11 aufgrund ihrer Anordnung am Trägerring 7 gegenseitig nicht beeinflussen und die gewünschte Dichtwirkung gewährleistet ist.
-
5 zeigt ein weiteres Dichtelement 71, das fest in einem Wälzlager 73 eingebaut ist. Das Dichtelement 71 umfasst ebenfalls einen Trägerring 75, der als metallische Armierung ausgebildet ist. An dem Trägerring 75 ist ein elastomerer Dichtring 77 anvulkanisiert. Unmittelbar von dem Elastomer 79 des Dichtrings 77 weg erstrecken sich ein erster elastischer Dichtsteg 81 und ein zweiter elastischer Dichtsteg 83. Hierdurch wird ermöglicht, dass die beiden Dichtstege 81, 83 unabhängig voneinander ihre Dichtwirkung entfalten können.
-
Das Dichtelement 71 ist zwischen einem äußeren Lagerring 85 und eine inneren Lagerring 87 eingesetzt, und mittels einer Ausformung 89 in einer den äußeren Lagerring 85 an dessen Innenumfang umlaufenden Nut 91 positioniert.
-
Die dynamische Dichtung wird vorliegend ebenfalls durch den ersten Dichtsteg 81 gebildet. Der Dichtsteg 81 ist mit einem Dichtfuß 93 ausgebildet, der in einer den inneren Lagerring 87 umlaufenden Nut 95 angeordnet ist. Im Unterschied zur Dichtelement 1 gemäß den 1 bis 4 weist der Dichtfuß 93 des Dichtelements 71 vorliegend nur eine Ausformung 97 auf, die axial innenliegend gegen einen als Schulter ausgebildeten Lagerringabschnitt 99 des inneren Lagerrings 87 wirkt. Die der ersten Ausformung 97 entgegengesetzte Seite des Dichtfußes 93 ist als Abflachung 101 ausgebildet.
-
Ein weiterer Unterschied liegt in der Geometrie der Dichtstege 81, 83. Der erste Dichtsteg 81 erstreckt sich vorliegend abgewinkelt vom Trägerkörper 79 weg. Der zweite Dichtsteg 83 weist im Vergleich zum Dichtsteg 11 des Dichtelements 1 eine geringere Länge L1 auf. Auch der Dichtsteg 83 erstreckt sich hierbei allerdings unmittelbar vom Trägerkörper weg. Somit beeinflussen sich auch die Dichtstege 81, 83 der Dichtelement 71 nicht gegenseitig.
-
Der Massenschwerpunkt S des ersten Dichtstegs 81 ist gegenüber der Mittenachse A in Richtung der Abflachung 101 des Dichtfußes 99 verschoben, was bei einem drehenden äußeren Lagerring 85 zur Reduzierung der Anpresskraft zwischen der Kontaktfläche 103 der ersten Ausformung 97 am Dichtfuß 99 und der Dichtfläche 105 an der Schulter 99 des inneren Lagerrings 87 führt.
-
Die Spaltdichtung 107 wird durch den zweiten Dichtsteg 83 gebildet, der den als Innenringkaliber ausgebildeten Lagerringabschnitt 109 am inneren Lagerring 87 berührungslos überdeckt. Der hierbei gebildete Radialspalt 111 bleibt auch bei einer Bewegung des Dichtsteges 81 durch die auf diesen wirkenden Zentrifugalkräfte im Betrieb des Wälzlagers 73 ist in axialer Richtung gleich. Mit anderen Worten kann eine Beeinflussung der Dichtwirkung der Dichtstege 81, 83 dank ihrer unmittelbaren Anordnung am Trägerkörper ausgeschlossen werden und die Dichtfunktion des Dichtelements 71 sicher gewährleistet werden.
-
Eine zusätzliche Spaltdichtung 113 wird durch eine am Trägerkörper 79 innenliegend ausgebildete Dichtlippe 115 am innenliegenden Lagerringabschnitt 99 ausgebildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dichtelement
- 3
- Trägerring
- 5
- Elastomer
- 7
- Dichtring
- 9
- erster Dichtsteg
- 11
- zweiter Dichtsteg
- 13
- Freiende
- 15
- Dichtfuß
- 17
- erste Ausformung
- 19
- zweite Ausformung
- 21
- Freiende
- 23
- Abreißkanten
- 25
- Ausformung
- 27
- Dichtlippe
- 29
- Kontaktbereich
- 31
- Übergang
- 33
- Übergang
- 41
- Wälzlager
- 43
- äußerer Lagerring
- 45
- innerer Lagerring
- 47
- Wälzkörper
- 49
- Käfig
- 51
- Nut
- 53
- Nut
- 55
- Lagerringabschnitt
- 57
- Spaltdichtung
- 59
- Radialspalt
- 61
- Lagerringabschnitt
- 63
- Spaltdichtung
- 65
- Radialspalt
- 67
- Dichtfläche
- 71
- Dichtelement
- 73
- Wälzlager
- 75
- Trägerring
- 77
- Dichtring
- 79
- Elastomer
- 81
- erster Dichtsteg
- 83
- zweiter Dichtsteg
- 85
- äußerer Lagerring
- 87
- innerer Lagerring
- 89
- Ausformung
- 91
- Nut
- 93
- Dichtfuß
- 95
- Nut
- 97
- erste Ausformung
- 99
- Lagerringabschnitt
- 101
- Abflachung
- 103
- Kontaktfläche
- 105
- Dichtfläche
- 107
- Spaltdichtung
- 109
- Lagerringabschnitt
- 111
- Radialspalt
- 113
- Spaltdichtung
- 115
- Dichtlippe
-
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 102005029936 A1 [0004]
