DE102015202688A1

DE102015202688A1 - Dichtelement, Wälzlager, Getriebe sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015202688A1
Application number: DE102015202688.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Retsch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-08-18

Abstract

Dichtelement mit zumindest einer Dichtscheibe für ein Lager mit zwei gegeneinander rotierenden Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe wenigstens eine Gitterstruktur aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Wälzlager. Daneben betrifft die Erfindung ein Getriebe. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement mit wenigstens einer Dichtscheibe für ein Lager mit zwei gegeneinander rotierenden Bauteilen.
Es ist bekannt, Lager, insbesondere Wälzlager, mit einer Dichtung zu versehen. Dabei wird zwischen dem Innenring und dem Außenring ein Dichtelement angeordnet. Dieses dient zwei verschiedenen Zwecken.
Zum einen kann vorgesehen sein, das Lager mit einem Schmierfett zu schmieren und mittels des Dichtelements wird dann erreicht, dass das Schmierfett nicht durch andere Medien verunreinigt wird.
Zum anderen kann vorgesehen sein, dass Dichtelement so zu gestalten, dass ein das Lager umgebendes Medium zum Schmieren in das Lager gelangt. Dann sollen mittels des Dichtelementes Feststoffpartikel oder andere Verunreinigungen des Mediums aus dem Lager herausgehalten werden. Aus der EP 2815891A1 geht ein Dichtelement für ein Wälzlager hervor, bei dem Staub und Schmutz außerhalb des Lagers gehalten werden sollen. Das Dichtelement weist mehrere Teile auf, insbesondere ein flexibles Teil mit in Umfangsrichtung umlaufenden Dichtlippen, weswegen das Dichtelement aufwendig herzustellen ist. Aus der DE 10 2005 062 890 A1 geht eine Dichtungsanordnung hervor, die zwischen einem Innenring und einem Außenring eines Wälzlagers angeordnet ist und die eine umlaufende Dichtlippe aufweist, die bei großer Relativdrehgeschwindigkeit zwischen Innenring und Außenring in Folge der dann auf die Dichtung wirkenden Zentrifugalkräfte abhebt. Durch das Abheben der Dichtlippe wird einerseits die wirkende Reibung verringert, andererseits wirkt sie weiterhin als Labyrinthdichtung eine Dichtfunktion aus.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Dichtelement anzugeben, das einen verbesserten Austausch des Mediums außerhalb eines Wälzlagers mit dem Inneren eines Wälzlagers zulässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Dichtelement mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass die Dichtscheibe wenigstens eine Gitterstruktur aufweist. Die Gitterstruktur ist derart zu wählen, dass das das Lager umgebende Medium durch die Gitterstruktur hindurchtreten kann. Andererseits kann durch das Vorgeben der Gitterabstände festgelegt werden, Partikel welcher Größe durch das Gitter noch hindurchtreten können und welche nicht. Auf diese Art und Weise wird ein Mediumaustausch zwischen dem Inneren eines Lagers und dem Äußeren möglich, wobei Schadpartikel aus dem Inneren des Lagers herausgehalten werden können. Das Gitter wirkt also als eine Art Filter, es dichtet nicht vollständig ab. Dabei kann die Dichtscheibe eine einzige Gitterstruktur aufweisen, die beispielsweise die ganze Fläche der Dichtscheibe beaufschlagt. Es ist aber selbstverständlich auch denkbar, dass mehrere Gitterstrukturen vorhanden sind, die durch Trennelemente, Versteifungen oder Armierungen voneinander getrennt sind. Über die Fläche, die die Gitterstruktur beaufschlagt, kann auch der Durchsatz des Volumens an Medium beeinflusst werden, der in das Innere des Lagers gelangen kann. Es ist also nicht immer optimal, eine größtmögliche Fläche der Dichtscheibe mit Gitterstrukturen zu beaufschlagen. Je nach Anwendungsfall kann also vorgesehen sein, nur einen bestimmten Teil der Dichtscheibe mit einer oder mehreren Gitterstrukturen zu versehen.
Vorzugsweise kann die Dichtscheibe ringförmig ausgebildet sein. Speziell bei Verwendung des Dichtelements in einem Lager, insbesondere Wälzlager, ist der Spalt zwischen Innenring und Außenring ringförmig, weswegen das Dichtelement und auch die Dichtscheibe eine entsprechende Grundform aufweist.
Vorteilhafterweise kann die Dichtscheibe radial innen und/oder außen zumindest einen teilweise durchgehenden Abschnitt aufweisen. Es handelt sich dabei um eine Armierung oder auch einen Abschnitt, der nicht mit Öffnungen versehen wurde. Dies hängt davon ab, wie die Gitterstruktur gebildet wird. Dementsprechend wird diesbezüglich weiter unten ergänzend erläutert.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Gitterstruktur durch ein Metallgitter gebildet werden. Insbesondere kann die Gitterstruktur als Blechstanzteil ausgebildet sein. Dann handelt es sich bei dem am Innen- und Außenrand durchgehenden Abschnitt um Bereiche, die die Gitterstruktur nicht aufweisen. Bei Blechstanzteilen lässt sich insbesondere die Maschenweite der Gitterstruktur besonders gut definieren.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Gitterstruktur durch einen Vliesstoff gebildet sein. Wie bereits beschrieben kann das Dichtelement mehr als eine Gitterstruktur aufweisen. Dann können auch unterschiedliche Arten von Gittern verwendet werden. Bevorzugt ist allerdings, nur einen Gittertyp einzusetzen. D.h., dass entweder nur Metallgitter oder nur Gitterstrukturen aus Vliesstoff verwendet werden.
Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Gitterstruktur durch ein Element aus Gaze gebildet sein. Gaze ist ein Gewebestoff, der auch Mull genannt wird. Auch Gaze weist eine Gitterstruktur auf.
Vorteilhafterweise kann die Gitterstruktur eine Ringfläche der Dichtscheibe bedecken. Alternativ kann wenigstens eine Gitterstruktur eine Ringsegmentfläche der Dichtscheibe bedecken. Je größer die durch die Gitterstruktur beaufschlagte Fläche der Dichtscheibe ist, desto besser kann Medium zwischen dem Außenraum und dem Innenraum des Lagers ausgetauscht werden. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn die Gitterstruktur eine größtmögliche Fläche, insbesondere eine Ringfläche, der Dichtscheibe bedeckt.
Vorzugsweise kann die Gitterstruktur einer Maschenweite zwischen 10 µm und 100 µm besitzen. Besonders bevorzugt weist die Gitterstruktur eine Maschenweiter zwischen 20 µm und 50 µm auf. Bei diesen Maschenweiten kann das Öl sowie ggf. Additive, die ebenfalls im Medium enthalten sein können, die Gittermaschen durchdringen, während Partikel außen gehalten werden.
Mit besonderem Vorteil kann das Dichtelement auf den rotierenden Bauteilen zugewandten Seiten Dichtringe aus Gummi aufweisen, die die Dichtscheibe einschließen. Der Querschnitt der Dichtringe ist dabei nicht kreisförmig, vielmehr ist es beispielsweise für wenigstens einen Dichtring bevorzugt, wenn er zumindest zwei Dichtlippen aufweist. Eine Dichtlippe soll dabei gegenüber einem der beiden Ringe, insbesondere dem Innenring, abdichten, während die zweite Dichtlippe in eine Nut des Innenrings eingreift und derart beweglich ist, dass sie auch bei Axialversatz des Innenrings eine Dichtung erzielt.
Vorteilhafterweise können die Dichtringe auf die Dichtscheibe aufgespritzt sein. Mit anderen Worten kann die Dichtscheibe mit wenigstens einem Dichtring umspritzt sein. Durch das Umspritzen ergibt sich eine besonders stabile Verbindung zwischen Gitterstruktur und Dichtringen was insbesondere in Bezug auf das Dichtelement wirkenden Kräfte und Temperaturen vorteilhaft ist.
Daneben betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit einem Außenring und einem Innenring umfassend wenigstens ein Dichtelement zwischen dem Außenring und dem Innenring. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Dichtelement wie beschrieben ausgebildet ist.
Bevorzugt weist das Wälzlager zwei Dichtelemente auf, und zwar zu beiden Seiten der Wälzkörper jeweils zwischen Außenring und Innenring. Dabei ist es gleichgültig, ob die Wälzkörper in einem Laufkäfig laufen oder nicht.
Vorteilhafterweise kann das Dichtelement mit dem Außenring verdrehfest verbunden sein. Eine derartige Verbindung zwischen Dichtelement und Außenring kann beispielsweise durch eine Presspassung oder einen Formschluss erzielt werden.
Daneben betrifft die Erfindung ein Getriebe mit wenigstens einem Wälzlager zur Lagerung einer Getriebewelle. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Wälzlager wie beschrieben ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Getriebe wie beschrieben ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Figuren und Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Dichtelement,
2 eine Dichtscheibe,
3 ein Wälzlager in einer ersten Ansicht, und
4 ein Wälzlager in einer zweiten Ansicht.
1 zeigt ein Dichtelement 1 umfassend eine Dichtscheibe 2, einen inneren Dichtring 3 und einen äußeren Dichtring 4.
Die Dichtscheibe 2 umfasst, wie 2 zeigt, einen durchgehenden Außenrand 5, eine ringförmige Gitterstruktur 6 und einen durchgehenden Innenrand 7. Die Dichtscheibe 2 ist dabei bevorzug als Metallgitter und insbesondere als Blechstanzteil ausgebildet. Der Innenrand 7 und der Außenrand 5 werden beim Stanzvorgang ausgelassen. Die Maschenweite der Gitterstruktur 6 liegt zwischen 10 µm und 100 µm. Dies hängt u.a. davon ab, welche Additive im Medium vorhanden sind und ob diese die Gitterstruktur 6 durchdringen können sollen oder nicht. Das durch die Gitterstruktur 6 tretende Medium besteht also nicht zwingend nur aus Hydrauliköl oder einem anderen Öl, vielmehr können auch gewollte Zusatzbestandteile vorhanden sein. Dagegen filtert die Gitterstruktur 6 unerwünschte Bestandteile wie Feststoffpartikel aus. Somit kann ein Wälzlager umgebendes Medium zur Schmierung der Wälzkörper verwendet werden, ohne dass Schadpartikel in das Innere des Wälzlagers gelangen.
Man erkennt, dass die Gitterstruktur 6 eine Ringfläche der Dichtscheibe 2 und damit auch des Dichtelements 1 bedeckt. Alternativ kann die Gitterstruktur 6 auch lediglich ein Ringsegment bedecken. Es können auch mehrere Gitterstrukturen 6 vorgesehen sein, beispielsweise wenn zwischen den einzelnen Gitterstrukturen Armierungsabschnitte verbleiben, die beispielsweise durch Nichtausstanzen aus dem Blechteil erhalten bleiben.
Nochmals mit Bezug zu 1 wird auf die Querschnittsform der Dichtringe 3 und 4 hingewiesen. Der innere Dichtring 3 besitzt dabei drei Dichtlippen 8, 9 und 10, die einen besonders guten Abschluss zu einem Innenring erlauben, wobei der Innenring gegenüber dem Dichtring 3 rotiert. Dementsprechend besitzt die radial am weitesten innen liegende Dichtlippe 9 auch einen Bereich 12, der schmaler ausgebildet ist, als der Rest der Dichtlippe 9 und über den die Dichtlippe 9 in axialer Richtung beweglich ist.
Der äußere Dichtring 4 ist dagegen relativ massiv aufgebaut, insbesondere kann er mittels Presspassung oder Formschluss fest mit einem Außenring verbunden werden. Die Dichtringe 3 und 4 werden mit der Dichtscheibe 2 bevorzugt dadurch verbunden, dass sie auf die Dichtscheibe 2 aufgespritzt werden.
3 zeigt ein Wälzlager 14 in Form eines Rillenkugellagers mit Außenring 16, Innenring 18, Wälzkörpern 20 zwischen Innenring 18 und Außenring 16 sowie einem Lagerkäfig 22. Zu beiden Seiten der Wälzkörper 20 befinden sich Dichtelemente 1 jeweils bestehend aus Dichtscheibe 2, innerem Dichtring 3 und äußerem Dichtring 4. Man erkennt, dass die Dichtlippe 10 des inneren Dichtrings 3 mit dem Innenring 18 dichtend abschließt und weiterhin die Dichtlippe 9 in einer Nut des Innenrings 18 läuft. Der schmale Bereich 12 erlaubt dabei eine Axialbeweglichkeit der Dichtlippe 9. Die Dichtlippen 10 und 8 müssen dagegen nicht axial beweglich sein, da sie bei Axialbewegungen des Innenrings 18 im Vergleich zum Außenring 16 nicht bewegt oder mit dem Innenring 18 bewegt werden. Die Dichtelemente 1 sind mit dem Außenring 16 durch Presspassung fest verbunden. Der Außenring 16 kann in einem Getriebegehäuse fixiert sein, wenn das Wälzlager 14 zum Lagern einer Getriebewelle verwendet wird. Dann ist der Innenring 18 gegenüber den Dichtelementen 1 und dem Außenring 16 rotierbar.
4 zeigt das Wälzlager 14 aus einer anderen Perspektive. In dieser Perspektive wird deutlich, dass das Wälzlager 14 umgebende Medium 24 nur durch die Dichtscheibe 2 und dort durch die Gitterstruktur 6 in das Innere des Wälzlagers 14 gelangen kann. Somit können eventuell im Medium 24 vorhandene Schadpartikel durch die Gitterstruktur 6 ausgefiltert werden.
Bezugszeichenliste

1: Dichtelement
2: Dichtscheibe
3: Dichtring
4: Dichtring
5: Außenrand
6: Gitterstruktur
7: Innenrand
8: Dichtlippe
9: Dichtlippe
10: Dichtlippe
12: Bereich
14: Wälzlager
16: Außenring
18: Innenring
20: Wälzkörper
22: Lagerkäfig
24: Medium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2815891 A1 [0004]
DE 102005062890 A1 [0004]

Claims

Dichtelement (1) mit zumindest einer Dichtscheibe (2) für ein Lager (14) mit zwei gegeneinander rotierenden Bauteilen (16, 18), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (2) wenigstens eine Gitterstruktur (6) aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (2) ringförmig ausgebildet ist.
Dichtelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (2) radial innen und/oder außen einen zumindest teilweise durchgehenden Abschnitt (5) aufweist.
Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gitterstruktur (6) durch ein Metallgitter gebildet ist.
Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gitterstruktur (6) durch einen Vliesstoff gebildet ist.
Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gitterstruktur (6) durch ein Element aus Gaze gebildet ist.
Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (6) eine Ringfläche der Dichtscheibe (2) bedeckt.
Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur (6) eine Maschenweite zwischen 20 µm und 100 µm besitzt.
Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (1) auf den den rotierenden Bauteilen (16, 18) zugewandten Seiten Dichtringe (3, 4) aus Gummi aufweist, die die Dichtscheibe (2) einschließen.
Dichtelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (3, 4) auf die Dichtscheibe (2) aufgespritzt sind.
Wälzlager (14) mit einem Außenring (16) und einem Innenring (18) umfassend wenigstens ein Dichtelement (1) zwischen dem Außenring (16) und dem Innenring (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (1) mit dem Außenring (16) verdrehfest verbunden ist.
Getriebe mit wenigstens einem Wälzlager (14) zur Lagerung einer Getriebewelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (14) nach Anspruch 11 oder 12 ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe nach Anspruch 13 ausgebildet ist.