DE102015200097A1 - Sealed rolling bearing - Google Patents

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Thomas Fickert-Guenther
Patrick Wagner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring angeordneten Dichtscheibe, die aus einer Armierung und einem elastischen Dichtwerkstoff besteht. Diese Dichtscheibe ist an ihrer Innen- oder Außenumfangslinie für eine Anordnung in einer umlaufenden Ringnut eines der beiden Lagerringe vorgesehen und weist an der jeweils anderen Umfangslinie einen elastischen Dichtungsfuß auf. Dieser ist so auf die Geometrie des Lagers abgestimmt, dass bei minimaler Reibung eine gleichbleibende Dichtungswirkung über die gesamte Lebensdauer trotz Verschleißes im dynamischen Dichtkontakt gewährleistet ist.The invention relates to a rolling bearing with a arranged between a bearing inner ring and a bearing outer ring sealing disc, which consists of a reinforcement and an elastic sealing material. This sealing disc is provided on its inner or outer circumferential line for an arrangement in a circumferential annular groove of one of the two bearing rings and has an elastic Dichtungsfuß on the other circumferential line. This is matched to the geometry of the bearing that with minimal friction a consistent sealing effect over the entire lifetime is guaranteed despite wear in the dynamic sealing contact.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring angeordneten Dichtscheibe, die aus einer Armierung und einem elastischen Dichtwerkstoff besteht. Diese Dichtscheibe ist an ihrer Innen- oder Außenumfangslinie für eine Anordnung in einer umlaufenden Ringnut eines der beiden Lagerringe vorgesehen und weist an der jeweils anderen Umfangslinie einen elastischen Dichtungsfuß auf. Dieser ist so auf die Geometrie des Lagers abgestimmt, dass bei minimaler Reibung eine gleichbleibende Dichtungswirkung über die gesamte Lebensdauer trotz Verschleißes im dynamischen Dichtkontakt gewährleistet ist.The invention relates to a rolling bearing with a arranged between a bearing inner ring and a bearing outer ring sealing disc, which consists of a reinforcement and an elastic sealing material. This sealing disc is provided on its inner or outer circumferential line for an arrangement in a circumferential annular groove of one of the two bearing rings and has an elastic Dichtungsfuß on the other circumferential line. This is matched to the geometry of the bearing that with minimal friction a consistent sealing effect over the entire lifetime is guaranteed despite wear in the dynamic sealing contact.

Die WO2004/007983 beschreibt eine Lagerdichtung mit einer inneren, sich radial erstreckenden Dichtlippe entlang einer Schulterpartie des Innenrings. Diese und weitere aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungslösungen haben die nachteilige Anordnung und Abstimmung der einzelnen Dichtungsgeometrien im Dichtungsfuß gemeinsam. Eine gezielte Fettrückförderung ist hierbei nicht möglich.The WO2004 / 007983 describes a bearing seal with an inner, radially extending sealing lip along a shoulder portion of the inner ring. These and other sealing solutions known from the prior art have the disadvantageous arrangement and coordination of the individual seal geometries in the seal base in common. A targeted fat return promotion is not possible here.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, das Zusammenspiel zwischen den einzelnen Lagerkomponenten und der Dichtung durch die Form und Ausrichtung der Dichtung zu optimieren. Ziel ist es dabei insbesondere, die Dichtungswirkung hinsichtlich Staubeintritt, Wassereintritt und Fetteintritt bei reduzierter Reibung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen zu verbessern.The object of the invention is therefore to optimize the interaction between the individual bearing components and the seal by the shape and orientation of the seal. The aim here is in particular to improve the sealing effect with respect to dust ingress, water ingress and fat ingress with reduced friction compared to the seals known from the prior art.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Wälzlager gemäß Anspruch 1 mit der erfindungsgemäßen Anordnung und Abstimmung der einzelnen elastomeren Dichtungsgeometrien sowie deren Anordnung und Abstimmung gegenüber den übrigen Lagerkomponenten.This object is achieved by a rolling bearing according to claim 1 with the inventive arrangement and coordination of the individual elastomeric seal geometries and their arrangement and vote against the other bearing components.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem Wälzlager zwischen Innenring und Außenring ein Dichtring zur Abdichtung eines Dichtraumes angeordnet, der eine Armierung und eine elastische Dichtkomponente umfasst. Die Armierung dient der Stabilität, während die elastische Dichtkomponente aus einem Material wie beispielsweise Synthesekautschuk gebildet ist und der Ausbildung von mehreren Dichtwirkverbindungen dient.In a preferred embodiment, a sealing ring for sealing a sealing space is arranged in a roller bearing between the inner ring and outer ring, which comprises a reinforcement and an elastic sealing component. The reinforcement is used for stability, while the elastic sealing component is formed of a material such as synthetic rubber and serves to form a plurality of Dichtwirkverbindungen.

Der Dichtring ist mit einer seiner Umfangslinien in einer Ringnut angeordnet, die sich entlang eines Innenumfangs des Außenrings oder eines Außenumfangs des Innenrings erstreckt.The sealing ring is arranged with one of its circumferential lines in an annular groove which extends along an inner circumference of the outer ring or an outer circumference of the inner ring.

Nachfolgende Erläuterung beziehen sich auf die Anordnung der Ringnut am Außenring, sind jedoch in analoger Weise auch für eine Anordnung am Innenring von dem vorliegenden Erfindungsgedanken umfasst. Der im Außenring statisch verbaute Dichtring zeichnet sich durch eine relative Rotationsbewegung zum Innenring aus. Dabei bewegen sich horizontale und radiale Flächen der beiden Komponenten zueinander.The following explanation refers to the arrangement of the annular groove on the outer ring, but are also included in an analogous manner for an arrangement on the inner ring of the present inventive concept. The statically installed in the outer ring sealing ring is characterized by a relative rotational movement to the inner ring. In this case, horizontal and radial surfaces of the two components move to each other.

Die elastische Dichtkomponente bildet verschiedene geometrische Formen aus, deren Wirkverbindungen mit den übrigen Lagerkomponenten im Zusammenspiel eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Dichtwirkung ergeben.The elastic sealing component forms various geometric shapes, whose operative connections with the other bearing components result in interaction with one another compared to the prior art improved sealing effect.

Die elastische Dichtkomponente weist hierfür in einer bevorzugten Ausführungsform einen Dichtungsfuß auf, der mit einem im Lagerring, beispielsweise Innenring, angeordneten Freistich über eine lagereinwärts gerichtete Kontaktdichtlippe in Wirkverbindung steht. Ferner ist am Dichtungsfuß eine lagereinwärts gerichtete elastomere Nase ausgebildet, die auf Höhe einer abgerundeten Kante angeordnet ist, die den Freistich entlang des Innenrings begrenzt. Der Bereich dieser abgerundeten Kante soll nachfolgend als Ringschulter bezeichnet werden, während die elastomere Nase als Schulterkontaktnase bezeichnet wird. Die Schulterkontaktnase und die Ringschulter stehen nicht in direktem Kontakt sondern bilden gemeinsam einen radialen Spalt.For this purpose, in a preferred embodiment, the elastic sealing component has a sealing foot, which is in operative connection with an undercut arranged in the bearing ring, for example an inner ring, via a contact-sealing lip directed inward of the bearing. Furthermore, a bearing inwardly directed elastomeric nose is formed on the seal base, which is arranged at the level of a rounded edge which limits the undercut along the inner ring. The area of this rounded edge will be referred to hereinafter as the annular shoulder, while the elastomeric nose is referred to as shoulder contact nose. The shoulder contact nose and the annular shoulder are not in direct contact but together form a radial gap.

Die elastische Dichtkomponente bildet ferner ein elastisches Fettrückförderelement aus, das in den Dichtraum zwischen Dichtring und Wälzkörper hineinragt und einen axialen Spalt mit der Ringschulter ausbildet. Der Dichtungsfuß und das Fettrückförderelement sind dabei durch einen axial-radial verlaufenden Hinterschnitt von einander getrennt, wodurch die Elastizität der Dichtlippe auf kleinsten Bauraum gewährleistet wird.The elastic sealing component further forms an elastic Fettrückförderelement, which projects into the sealing space between the sealing ring and the rolling element and forms an axial gap with the annular shoulder. The sealing foot and the fat return conveyor element are separated by an axially-radial undercut from each other, whereby the elasticity of the sealing lip is ensured in the smallest space.

Das Fettrückförderelement und die Schulterkontaktnase, bzw. der von ihnen ausgebildete Hinterschnitt, begrenzen zusammen mit der Ringschulter einen Teil des Dichtraumes, der so ausgebildet ist und relativ zum Innenring angeordnet ist, dass im Lagerbetrieb einströmender Schmierstoff wieder lagereinwärts rückgefördert wird. Dieser Teil des Dichtraumes wird entsprechend seiner Rückhaltewirkung auch als Fangraum bezeichnet. Diese Rückhaltewirkung wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass die Ringschulter und die zum Dichtungsfuß abseits gelegene Seite der Schulterkontaktnase entlang einer Grenzlinie verlaufen, die eine laminare Strömung begünstigt. Dadurch, dass das Fett keine gerichtete Bewegung in Richtung Dichtlippe, und somit aus dem Lager heraus, erfährt, wird die Rückhaltewirkung begünstigt. Die Förderleistung zweier parallel verlaufender Flächen ist außerdem ideal, um das Eindringen von Partikeln und Umgebungsflüssigkeiten zu vermeiden. Die beabsichtigte Funktion erlaubt eine gewisse geometrische Ungenauigkeit im Abschließen der Oberkante der Elastomerlippe mit der Schulter des Innenrings, solange ein einheitlicher Durchmesser zwischen Innenring und Dichtung ausgebildet ist.The fat return conveying element and the shoulder contact nose, or the undercut formed by them, together with the annular shoulder delimit a part of the sealing space which is designed and arranged relative to the inner ring so that lubricant flowing in the bearing operation is fed back into the bearing inwards. This part of the sealing space is called according to its retention effect as a trap. This retention effect is achieved according to the invention in that the annular shoulder and the side of the shoulder contact nose remote from the sealing foot run along a boundary line which favors a laminar flow. Due to the fact that the grease does not undergo any directed movement in the direction of the sealing lip, and thus out of the bearing, the retention effect is favored. The flow rate of two parallel surfaces is also ideal to prevent the ingress of particles and surrounding fluids. The intended function allows a certain geometric inaccuracy in the Completing the upper edge of the elastomeric lip with the shoulder of the inner ring, as long as a uniform diameter between the inner ring and seal is formed.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Dichtungsfuß an seiner lagerauswärts gewandten Seite einen Vorsprung auf. Dieser Vorsprung ist so geformt, dass der Dichtungsfuß mit der lagerauswärts gelegenen Wand des Freistichs einen Spalt ausbildet, dessen Breitenverlauf zunächst annähernd konstant ist und mit zunehmender Lebensdauer einen radial nach außen hin sich verjüngenden Winkel bildet.In a further preferred embodiment, the sealing foot on its bearing outwardly facing side on a projection. This protrusion is shaped so that the sealing foot forms a gap with the bearing wall of the undercut, the width of which is initially approximately constant and, with increasing service life, forms a radially outwardly tapering angle.

Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Wälzlager ist die Verwendung als Rillenkugellager in einer Lichtmaschine.A particularly preferred application for the rolling bearing according to the invention is the use as a deep groove ball bearing in an alternator.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird an dem nachstehend in den Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown below in the figures. Show

1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager mit der im 'losen' Zustand eingebauten Dichtung, 1 a partial longitudinal section through an inventive bearing with the built-in 'loose' seal,

2 einen teilweisen Längsschnitt durch den dynamischen Dichtungsbereich der im 'losen' Zustand eingebauten Dichtung, 2 a partial longitudinal section through the dynamic sealing area of the seal installed in the 'loose' state,

3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Dichtung in Einbausituation, 3 a partial longitudinal section through the seal in the installation situation,

4 den dynamischen Dichtungsbereich mit der Schmierstoffbewegung im Lagerbetrieb, 4 the dynamic sealing area with the lubricant movement in the warehouse,

5 die ideale Anordnung der Schulterkontaktnase gegenüber der Ringschulter und 5 the ideal arrangement of the shoulder contact nose against the annular shoulder and

6, 7 ungeeignete Anordnung der Schulterkontaktnase gegenüber der Ringschulter. 6 . 7 unsuitable arrangement of the shoulder contact nose against the annular shoulder.

Im Einzelnen: 1 zeigt in einem teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager die verschiedenen Lagerkomponenten. Der dargestellte „lose” Zustand veranschaulicht die Dichtung ohne Deformation, so dass weder die Auslenkung der Kontaktdichtlippe 25 noch die Verformung des Elastomers im Dichtungssitz in der Ringnut 12 berücksichtigt werden. Demzufolge überschneiden sich in der zeichnerischen Darstellung die Konturen und bilden nicht die Betriebsrealität ab. Zwischen dem Innenring 11 mit Freistich 14 und dem Außenring 13 mit Ringnut 12 ist der Dichtring 20 zur Abdichtung des Dichtraumes 17 angeordnet. Der Dichtraum 17, einseitig oder beidseitig durch gegenüberliegende Dichtungen begrenzt, befindet sich zwischen Dichtring 20 und Wälzkörperführung oder Wälzkörper 16 und umfasst auch den Fangraum 27.In detail: 1 shows in a partial longitudinal section through an inventive bearing the various bearing components. The illustrated "loose" state illustrates the seal without deformation, so that neither the deflection of the contact sealing lip 25 nor the deformation of the elastomer in the seal seat in the annular groove 12 be taken into account. As a result, the contours overlap in the graphic representation and do not reflect the operational reality. Between the inner ring 11 with undercut 14 and the outer ring 13 with ring groove 12 is the sealing ring 20 for sealing the sealing space 17 arranged. The sealing space 17 , bounded on one or both sides by opposing seals, is located between the sealing ring 20 and rolling element guide or rolling elements 16 and also includes the catching area 27 ,

Der Dichtring 20 besteht aus den Grundkomponenten Armierung 21 und elastischer Dichtkomponente 22, wobei in der dargestellten Ausführungsform die Orientierung der Armierung als eine lagereinwärts gerichtete Klammer ausgeführt ist. Weitere Orientierungen und Ausmaße der Armierung sind jedoch ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfasst. Am Innenumfang des Dichtrings 20 weist dieser einen Dichtungsfuß 23 auf, der wiederum eine lagereinwärts gerichtete Kontaktdichtlippe 25 sowie eine Schulterkontaktnase 26 ausbildet. Oberhalb des Dichtungsfußes 23 erstreckt sich das Fettrückförderelement 24.The sealing ring 20 consists of the basic components reinforcement 21 and elastic sealing component 22 In the illustrated embodiment, the orientation of the reinforcement is designed as a bearing-in-line clamp. However, further orientations and dimensions of the reinforcement are also included within the scope of the invention. On the inner circumference of the sealing ring 20 this one has a gasket foot 23 on, in turn, a bearing-inward contact sealing lip 25 and a shoulder contact nose 26 formed. Above the sealing foot 23 the grease return conveyor extends 24 ,

In dem in 2 dargestellten teilweisen Längsschnitt durch den dynamischen Dichtungsbereich der im losen Zustand eingebauten Dichtung erkennt man das gemeinsame Niveau, das von Innenring 11, bzw. Ringschulter 15 und der oberen Kante der Schulterkontaktnase 26 ausgebildet wird.In the in 2 shown partial longitudinal section through the dynamic sealing area of the built-in loose seal you can see the common level of the inner ring 11 , or ring shoulder 15 and the upper edge of the shoulder contact nose 26 is trained.

3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch die Dichtung in Einbausituation, so dass in dieser Darstellung die Verformungen des Elastomers berücksichtigt sind. 3 shows a partial longitudinal section through the seal in the installation situation, so that in this illustration, the deformations of the elastomer are taken into account.

Die 4 bis 7 veranschaulichen die Rückförderwirkung des Fangraumes 27, bzw. die Bedingungen, unter denen die Schulterkontaktnase 26 eine solche Wirkung nicht ermöglicht. Die Pfeile zeigen dabei die Strömung des Schmierstoffs im Lagerbetrieb.The 4 to 7 illustrate the return effect of the catching area 27 , or the conditions under which the shoulder contact nose 26 does not allow such an effect. The arrows show the flow of the lubricant in storage operation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Innenringinner ring
1212
Ringnutring groove
1313
Außenringouter ring
1414
FreistichFreeway
1515
Ringschulterannular shoulder
1616
Wälzkörperrolling elements
1717
Dichtraumtight space
2020
Dichtringseal
2121
Armierungreinforcement
2222
Elastische DichtkomponenteElastic sealing component
2323
Dichtungsfußsealing foot
2424
FettrückförderelementFat return element
2525
KontaktdichtlippeContact sealing lip
2626
SchulterkontaktnaseShoulder contact nose
2727
Fangraumtrap area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2004/007983 [0002] WO 2004/007983 [0002]

Claims (10)

Wälzlager mit einem zwischen einem Innenring (11) und einem Außenring (13) angeordneten Dichtring (20) zur Abdichtung eines Dichtraumes (17), wobei der Dichtring (20) eine Armierung (21) und eine elastische Dichtkomponente (22) umfasst und an einer seiner Umfangslinien in einer entlang eines der beiden Lagerringe (11, 13) umlaufenden Ringnut (12) angeordnet ist und an der anderen Umfangslinie einen umlaufenden Dichtungsfuß (23) aufweist, der mit einem im anderen Lagerring (11, 13) angeordneten Freistich (14) über eine lagereinwärts gerichtete Kontaktdichtlippe (25) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dichtkomponente (22) ein in den Dichtraum (17) ragendes Fettrückförderelement (24) ausbildet, der Dichtungsfuß (23) eine Schulterkontaktnase (26) aufweist, die so angeordnet ist, dass das Fettrückförderelement (24) und die Schulterkontaktnase (26) mit einer den Freistich (14) begrenzenden Ringschulter (15) einen Fangraum (27) als Teil des Dichtraumes (17) ausbilden.Rolling bearings with one between an inner ring ( 11 ) and an outer ring ( 13 ) arranged sealing ring ( 20 ) for sealing a sealing space ( 17 ), wherein the sealing ring ( 20 ) a reinforcement ( 21 ) and an elastic sealing component ( 22 ) and at one of its peripheral lines in a along one of the two bearing rings ( 11 . 13 ) circumferential annular groove ( 12 ) is arranged and on the other circumferential line a circumferential sealing foot ( 23 ) with one in the other bearing ring ( 11 . 13 ) arranged undercut ( 14 ) via a bearing-inward contact sealing lip ( 25 ) is in operative connection, characterized in that the elastic sealing component ( 22 ) into the sealing space ( 17 ) protruding Fettrückförderelement ( 24 ), the sealing foot ( 23 ) a shoulder contact nose ( 26 ), which is arranged so that the fat return element ( 24 ) and the shoulder contact nose ( 26 ) with an undercut ( 14 ) limiting annular shoulder ( 15 ) a trap area ( 27 ) as part of the sealing space ( 17 ) train. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettrückförderelement (24) einen axialen Spalt mit der Ringschulter (15) ausbildet.Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the fat retransfer element ( 24 ) an axial gap with the annular shoulder ( 15 ) trains. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulterkontaktnase (26) einen radialen Spalt mit der Ringschulter (15) ausbildet.Rolling bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the shoulder contact nose ( 26 ) has a radial gap with the annular shoulder ( 15 ) trains. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsfuß (23) und das Fettrückförderelement (24) durch einen axial-radial verlaufenden Hinterschnitt von einander getrennt sind, wobei dieser Hinterschnitt Teil des Fangraumes (27) ist.Rolling bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing foot ( 23 ) and the fat return element ( 24 ) are separated by an axially-radially extending undercut from each other, said undercut part of the catching space ( 27 ). Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangraum so ausgebildet und relativ zur Ringschulter (15) angeordnet ist, dass im Lagerbetrieb einströmender Schmierstoff lagereinwärts rückgefördert wird.Rolling bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the catching space is formed and relative to the annular shoulder ( 15 ) is arranged, that in the bearing operation incoming lubricant is fed back into the camp. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulterkontaktnase (26) so lagereinwärts gerichtet und geformt ist, dass die Ringschulter (15) und die Schulterkontaktnase (26) entlang einer Grenzlinie verlaufen.Rolling bearing according to one of claims 1 to 5, characterized in that the shoulder contact nose ( 26 ) is directed inward and shaped so that the annular shoulder ( 15 ) and the shoulder contact nose ( 26 ) along a boundary line. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsfuß (23) an seiner lagerauswärts gewandten Seite eine Form aufweist, die mit einer äußeren Wand des Freistichs (14) einen Spalt ausbildet, dessen Breitenverlauf zumindest annähernd konstant ist.Rolling bearing according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing foot ( 23 ) has, on its side facing outwards, a shape conforming to an outer wall of the undercut ( 14 ) forms a gap whose width profile is at least approximately constant. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Freistich (14) und die Ringschulter (15) am Innenring (11) und die Ringnut (12) am Außenring (13) befinden.Rolling bearing according to one of claims 1 to 7, characterized in that the undercut ( 14 ) and the annular shoulder ( 15 ) on the inner ring ( 11 ) and the annular groove ( 12 ) on the outer ring ( 13 ) are located. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Freistich (14) und die Ringschulter (15) am Außenring (13) und die Ringnut (12) am Innenring (11) befinden.Rolling bearing according to one of claims 1 to 7, characterized in that the undercut ( 14 ) and the annular shoulder ( 15 ) on the outer ring ( 13 ) and the annular groove ( 12 ) on the inner ring ( 11 ) are located. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Rillenkugellager in einer Lichtmaschine eingesetzt ist.Rolling bearing according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is used as a deep groove ball bearing in an alternator.
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