DE102015222749A1

DE102015222749A1 - Sealing arrangement and bearing arrangement with seal arrangement

Info

Publication number: DE102015222749A1
Application number: DE102015222749.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Rudin; Thomas Stöhr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: DE102015222749B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines ersten Maschinenelementes (02) gegenüber einem zu dem ersten Maschinenelement (02) um eine Achse (04) rotierbaren zweiten Maschinenelement (03). Die Erfindung betrifft außerdem eine Lageranordnung (01), die mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ausgestattet ist. Die Dichtungsanordnung umfasst eine am ersten Maschinenelement (02) anzubringende radial dichtende Dichtungsscheibe (07), welche einen elastischen Dichtungskörper (08) besitzt. Im elastischen Dichtungskörper (08) ist ein erster Scheibenmagnet (09) integriert. Die Dichtungsanordnung umfasst weiterhin einen zweiten Scheibenmagnet (11) für eine vom ersten Scheibenmagnet (09) axial beabstandete Anbringung am zweiten Maschinenelement (03). Erfindungsgemäß weist der zweite Scheibenmagnet (11) eine Magnetisierung auf, bei welcher mindestens zwei Pole der Magnetisierung um die Achse (04) herum verteilt sind.The present invention initially relates to a sealing arrangement for sealing a first machine element (02) relative to a second machine element (03) rotatable about an axis (04) relative to the first machine element (02). The invention also relates to a bearing arrangement (01) which is equipped with the sealing arrangement according to the invention. The sealing arrangement comprises a radially sealing sealing disc (07) to be attached to the first machine element (02), which has an elastic sealing body (08). In the elastic sealing body (08), a first disc magnet (09) is integrated. The sealing arrangement furthermore comprises a second disc magnet (11) for attachment to the second machine element (03) axially spaced from the first disc magnet (09). According to the invention, the second disc magnet (11) has a magnetization in which at least two poles of the magnetization are distributed around the axis (04).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines ersten Maschinenelementes gegenüber einem zu dem ersten Maschinenelement rotierbaren zweiten Maschinenelement. Die Erfindung betrifft außerdem eine Lageranordnung, die mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ausgestattet ist.The present invention initially relates to a sealing arrangement for sealing a first machine element with respect to a second machine element rotatable relative to the first machine element. The invention also relates to a bearing assembly which is equipped with the seal assembly according to the invention.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine Dichtung zwischen mindestens zwei Maschinenelementen wird eingesetzt, um ungewollte Stoffübergänge von einem Raum in einen anderen Raum zu begrenzen oder zu verhindern. So wird die Dichtung zur Abdichtung gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise Verschmutzung oder Spritzwasser, oder zur Aufrechterhaltung einer Schmierung durch eingebrachtes Fluid im Inneren eines abgegrenzten Raumes verwendet.A seal between at least two machine elements is used to limit or prevent unwanted mass transfer from one room to another room. Thus, the gasket is used for sealing against external influences, such as soiling or sprayed water, or for maintaining lubrication by introducing fluid inside a delimited space.

Eine Dichtungsanordnung mit relativ zueinander bewegten Dichtflächen stellt ein tribologisches System dar. Bei drehenden Wellen mit berührenden Radialdichtungen entstehen hohe Reibleistungen an derjenigen Stelle der Welle, wo das Dichtungsbauteil berührend anliegt, insbesondere bei hohen Drehzahlen oder durch hohen Druck zur Aufrechterhaltung der Abdichtung. Deshalb wird das Dichtungsbauteil gemäß dem Stand der Technik so konstruiert, dass die Reibungswärme möglichst gering gehalten wird. Um das zu erreichen, wird die gleitende Dichtfläche so schmal wie möglich ausgeführt. Trotz schmaler Dichtflächen können bei hohem Druck sehr hohe Reibleistungsdichten erzeugt werden, was eine Verbrennung der Dichtlippe zur Folge haben kann. Beispielsweise ergibt sich bei einer Dichtflächenpressung von 3 MPa bei einer Welle mit einem Durchmesser von 50 mm bei einer Drehzahl von nur 3.000 Umdrehungen/min und einer Reibungszahl von f = 0,2 eine Reibleistungsdichte von über 540 Watt pro Kubikzentimeter. Aus diesem Grund werden die maximalen Umlaufgeschwindigkeiten und die maximalen Drücke für Elastomerdichtungen beschränkt. Auch werden Werkstoffe mit niedrigem Reibungskoeffizient eingesetzt, bei denen eine geringe Reibleistungsdichte erzeugt wird. Dichtungen aus diesen Werkstoffen sind jedoch kostenintensiver.A sealing arrangement with relatively moving sealing surfaces constitutes a tribological system. In rotating shafts with contacting radial seals, high friction losses occur at the location of the shaft where the sealing component bears in contact, in particular at high rotational speeds or at high pressure to maintain the seal. Therefore, the sealing member according to the prior art is constructed so that the frictional heat is kept as low as possible. To achieve this, the sliding sealing surface is made as narrow as possible. Despite narrow sealing surfaces, very high friction power densities can be generated at high pressure, which can result in combustion of the sealing lip. For example, at a sealing surface pressure of 3 MPa for a shaft with a diameter of 50 mm at a speed of only 3,000 revolutions / min and a friction coefficient of f = 0.2, a friction power density of more than 540 watts per cubic centimeter. For this reason, maximum orbital velocities and maximum pressures for elastomeric seals are limited. Also, materials with a low coefficient of friction are used in which a low friction power density is generated. Seals made of these materials are more expensive.

Eine weitere Alternative zur Reduktion der Reibungswärme sind Radialdichtungen mit wellenförmigen Dichtflächen, welche für eine verbesserte Schmierung und Kühlung im Dichtspalt sorgen. Allerdings können diese wellenförmigen Strukturen recht schnell verschleißen, so dass der Effekt nur temporär vorhanden ist. Die Ableitung der im Dichtspalt entstehenden Reibungswärme erfolgt bekanntermaßen größtenteils über die Welle, da die Wärmeleitfähigkeit des elastischen Dichtungsbauteils gering ist.Another alternative for reducing friction heat is radial seals with wave-shaped sealing surfaces, which provide improved lubrication and cooling in the sealing gap. However, these wavy structures can wear out quite quickly, so that the effect is only temporary. The derivation of the frictional heat generated in the sealing gap is known to be largely on the shaft, since the thermal conductivity of the elastic sealing component is low.

In der DE 20 2010 003 593 U1 sind quaderförmige Magnete gezeigt, die zum Abdichten von Leckagen, beispielsweise an metallischen Fässern oder Tanks verwendet werden.In the DE 20 2010 003 593 U1 are shown cuboidal magnets, which are used for sealing leaks, for example on metallic drums or tanks.

Die DE 10 2010 039 378 A1 lehrt eine Dichtung, die zwei Dichtvorrichtungen zwischen mindestens zwei Bauteilen aufweist, wobei in dem Zwischenraum zwischen den beiden Dichtvorrichtungen ein Sperrfluid angeordnet ist. Ein zugehöriger Magnet durchdringt mit seinem Magnetfeld zumindest einen Teil des Zwischenraumes. Das Sperrfluid dient als Trägerfluid für ein magnetorheologisches Fluid, wobei die Dichtung am Spalt gegen ein Durchströmen durch das Fluid abdichtet. Durch den Magnet werden magnetisch anziehbare Schmutzpartikel festgehalten, sodass der Verschleiß der Dichtvorrichtungen verringert wird.The DE 10 2010 039 378 A1 teaches a seal having two sealing devices between at least two components, wherein in the space between the two sealing devices, a barrier fluid is arranged. An associated magnet penetrates with its magnetic field at least a portion of the gap. The barrier fluid serves as a carrier fluid for a magnetorheological fluid, the seal at the gap sealing against passage through the fluid. The magnet retains magnetically attractable dirt particles, thus reducing the wear of the sealing devices.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Dichtungsanordnung mit einer radial dichtenden Dichtungsscheibe zur Verfügung zu stellen, welche auch bei einem hohen Anpressdruck und/oder bei einer hohen Drehzahl einen geringen Verschleiß aufweist. Weiterhin ist eine Lageranordnung mit einer solchen Dichtungsanordnung bereitzustellen.The object of the present invention, starting from the prior art, is to provide a sealing arrangement with a radially sealing sealing disc which has low wear even at a high contact pressure and / or at a high rotational speed. Furthermore, a bearing arrangement with such a seal arrangement is to be provided.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der genannten Aufgabe durch eine Dichtungsanordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch eine Lageranordnung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 9.According to the invention the solution of the above object is achieved by a sealing arrangement according to the appended claim 1 and by a bearing arrangement according to the attached independent claim 9.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung dient der Abdichtung eines ersten Maschinenelementes gegenüber einem zweiten Maschinenelement. Das zweite Maschinenelement ist gegenüber dem ersten Maschinenelement um eine Achse rotierbar. Die Dichtungsanordnung umfasst eine radial dichtende Dichtungsscheibe, die an dem ersten Maschinenelement bevorzugt dicht und rotationsfest anzubringen ist, beispielsweise durch einen Klemmsitz oder mit einer Verklebung. Die Dichtungsscheibe weist eine Achse auf, die mit der oben beschriebenen Achse der Rotation zusammenfällt, sodass die beiden Achsen identisch sind. Die Dichtungsscheibe weist bevorzugt eine kreisringförmige Grundform als ein flacher Hohlzylinder auf. Außerdem weist die Dichtungsscheibe einen elastischen Dichtungskörper auf, der bevorzugt aus einem Elastomer besteht. Der elastische Dichtungskörper bildet bevorzugt die äußere Form der Dichtungsscheibe. Der elastische Dichtungskörper ist dazu ausgebildet, berührend bzw. fast berührend an dem zweiten Maschinenelement zum radial dichtenden Anliegen zu kommen, wofür der elastische Dichtungskörper bevorzugt eine umlaufende Dichtlippe umfasst, die zum dichtenden Anliegen am zweiten Maschinenelement ausgebildet ist. Die Dichtlippe kann am inneren Umfang oder am äußeren Umfang der Kreisringform des elastischen Dichtungskörpers bzw. der Dichtungsscheibe ausgebildet sein. Im elastischen Dichtungskörper ist ein erster Scheibenmagnet integriert, welcher zumindest fest mit dem elastischen Dichtungskörper verbunden ist; nämlich bevorzugt dadurch, dass er in das elastische Material des Dichtungskörpers eingelassen ist. Der erste Scheibenmagnet weist bevorzugt eine kreisringförmige Grundform als ein flacher Hohlzylinder auf. Der erste Scheibenmagnet weist alternativ bevorzugt eine kreisförmige Grundform als ein flacher Zylinder auf.The sealing arrangement according to the invention serves to seal a first machine element with respect to a second machine element. The second machine element is rotatable about an axis relative to the first machine element. The sealing arrangement comprises a radially sealing sealing disc which is preferably to be attached to the first machine element in a sealed and rotationally fixed manner, for example by a clamping seat or with a bond. The gasket has an axis that coincides with the axis of rotation described above so that the two axes are identical. The sealing disc preferably has an annular basic shape as a flat hollow cylinder. In addition, the sealing disc has an elastic sealing body, which preferably consists of an elastomer. The elastic sealing body preferably forms the outer shape of the sealing washer. Of the elastic sealing body is adapted to come into contact or almost touching on the second machine element for radially sealing concern, for which the elastic sealing body preferably comprises a circumferential sealing lip, which is designed for sealing abutment on the second machine element. The sealing lip may be formed on the inner circumference or on the outer circumference of the annular shape of the elastic sealing body or the sealing washer. In the elastic sealing body, a first disc magnet is integrated, which is at least firmly connected to the elastic sealing body; namely preferred in that it is embedded in the elastic material of the seal body. The first disc magnet preferably has an annular basic shape as a flat hollow cylinder. Alternatively, the first disc magnet preferably has a circular basic shape as a flat cylinder.

Weiterhin umfasst die Dichtungsanordnung einen zweiten Scheibenmagnet, der in einem axialen Abstand zum ersten Scheibenmagnet auf dem zweiten Maschinenelement drehfest anzubringen ist. Der zweite Scheibenmagnet weist bevorzugt eine kreisringförmige Grundform als ein flacher Hohlzylinder auf. Der zweite Scheibenmagnet weist alternativ bevorzugt eine kreisförmige Grundform als ein flacher Zylinder auf.Furthermore, the sealing arrangement comprises a second disc magnet, which is to be attached in a rotationally fixed manner at an axial distance from the first disc magnet on the second machine element. The second disc magnet preferably has an annular basic shape as a flat hollow cylinder. Alternatively, the second disc magnet preferably has a circular basic shape as a flat cylinder.

Erfindungsgemäß besitzt der zweite Scheibenmagnet eine Magnetisierung, bei welcher mindestens zwei Pole der Magnetisierung um die Achse herum verteilt sind. Die Magnetisierung ist somit in eine Umlaufrichtung um die Achse herum ausgerichtet, so dass zumindest ein Teil der magnetischen Feldlinien umlaufend um die Achse angeordnet sind. Die genannte umlaufende Richtung kann auch als tangential zur Achse verlaufend betrachtet werden. Die Pole der Magnetisierung sind von der Achse beabstandet; bevorzugt gleich beabstandet. Die Achsen der beiden Scheibenmagnete und die Achse der Rotation fallen zusammen, d. h. die genannten Achsen sind identisch. Die bereits genannten Richtungen und die im Weiteren genannten Richtungen, d. h. die umlaufende bzw. tangentiale Richtung, die axiale Richtung und die radiale Richtung sind auf die Achse der Rotation zwischen den beiden Maschinenelementen bezogen, wobei diese Achse auch die Achse der Dichtungsscheibe und der beiden Scheibenmagnete bildet.According to the invention, the second disc magnet has a magnetization in which at least two poles of the magnetization are distributed around the axis. The magnetization is thus aligned in a circumferential direction about the axis, so that at least a part of the magnetic field lines are arranged circumferentially around the axis. The said circumferential direction can also be considered to be tangent to the axis. The poles of magnetization are spaced from the axis; preferably equally spaced. The axes of the two disc magnets and the axis of rotation coincide, i. H. the named axes are identical. The already mentioned directions and the directions mentioned in the following, d. H. the circumferential or tangential direction, the axial direction and the radial direction are related to the axis of rotation between the two machine elements, this axis also forming the axis of the sealing disc and the two disc magnets.

Um die erfindungsgemäße Wirkungsweise zu gewährleisten, muss der zweite Scheibenmagnet die beschriebene Magnetisierung aufweisen, wobei der erste Scheibenmagnet auch abweichende Magnetisierungen aufweisen kann.In order to ensure the mode of operation according to the invention, the second disc magnet must have the described magnetization, wherein the first disc magnet may also have different magnetizations.

Erfindungsgemäß sind zwischen den beiden Scheibenmagneten in Umlaufrichtung um die Achse herum abwechselnd anziehende und abstoßende Magnetkräfte vorhanden. Diese Magnetkräfte verformen den elastischen Dichtungskörper. Kommt es zur Rotation zwischen den beiden Maschinenelementen, so kommt es auch zur Rotation zwischen den beiden Scheibenmagneten, wodurch die gegebenen abwechselnd anziehenden und abstoßenden Magnetkräfte ebenfalls rotieren. Dementsprechend rotiert auch die Verformung des elastischen Dichtungskörpers. According to the invention alternately attracting and repelling magnetic forces are present between the two disc magnets in the circumferential direction around the axis. These magnetic forces deform the elastic seal body. If there is rotation between the two machine elements, rotation between the two disk magnets also occurs, causing the given alternately attractive and repulsive magnetic forces to also rotate. Accordingly, the deformation of the elastic seal body also rotates.

Die gegebenen abwechselnd anziehenden und abstoßenden Magnetkräfte bewirken insbesondere eine Auslenkung des elastischen Dichtungskörpers in demjenigen Bereich, wo er am zweiten Maschinenelement anliegt und einen Dichtspalt ausbildet. In diesem Bereich weist der elastische Dichtungskörper bevorzugt die beschriebene Dichtlippe auf. Die Auslenkung des elastischen Dichtungskörpers in dem beschriebenen Bereich erfolgt dabei in axialer Richtung. Diese Auslenkung ist in der Umlaufrichtung wellenförmig. Die wellenförmige Auslenkung rotiert gemeinsam mit dem zweiten Scheibenmagnet. Die wellenförmige Auslenkung führt dazu, dass die Kontaktfläche des elastischen Dichtungskörpers am zweiten Maschinenelement vergrößert ist, wodurch die Wärmeableitung in das zweite Maschinenelement erhöht ist. Der Dichtungskörper zeigt bei seiner Rotation insbesondere im Bereich seiner Dichtlippe eine taumelnde Bewegung. Der Dichtspalt wird ebenso wie die Dichtlippe wellenförmig ausgelenkt, sodass er im Gegensatz zum Stand der Technik nicht ortsfest bleibt.The given alternately attracting and repelling magnetic forces in particular cause a deflection of the elastic sealing body in that area where it rests against the second machine element and forms a sealing gap. In this area, the elastic sealing body preferably has the sealing lip described. The deflection of the elastic sealing body in the described area takes place in the axial direction. This deflection is undulating in the circumferential direction. The wave-shaped deflection rotates together with the second disc magnet. The wave-shaped deflection causes the contact surface of the elastic sealing body on the second machine element is increased, whereby the heat dissipation is increased in the second machine element. The seal body shows during its rotation, in particular in the region of its sealing lip a tumbling motion. The sealing gap is waved as well as the sealing lip, so that it does not remain stationary in contrast to the prior art.

Die Häufigkeit und somit auch die Geschwindigkeit der wechselnden Auslenkung des elastischen Dichtungskörpers werden durch die gewählte Magnetisierung der Scheibenmagnete beeinflusst. Eine höhere Anzahl der Pole der Magnetisierung des zweiten Scheibenmagnetes führt zu mehr Wechseln in der Auslenkung des elastischen Dichtungskörpers. Die Konstruktion des Dichtungskörpers ist bevorzugt so gestaltet, dass auch bei einer maximalen Auslenkung der Dichtspalt gering gehalten wird, um die Funktion der Dichtungsanordnung zu gewährleisten.The frequency and thus also the speed of the changing deflection of the elastic sealing body are influenced by the selected magnetization of the disc magnets. A higher number of poles of the magnetization of the second disc magnet leads to more changes in the deflection of the elastic sealing body. The construction of the sealing body is preferably designed so that even with a maximum deflection of the sealing gap is kept low to ensure the function of the seal assembly.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau wird die Wärmeableitung in das zweite Maschinenelement verbessert, sodass eine Reduktion der Temperaturbelastung des elastischen Dichtungskörpers ermöglicht wird, was einen erweiterten Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung im Vergleich zum Stand der Technik ermöglicht. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann bei höheren Drehzahlen verwendet werden. Auch eine höhere zulässige Dichtflächenpressung kann zugelassen werden, was zu einer verbesserten Dichtwirkung führt.The construction according to the invention improves the heat dissipation into the second machine element so that a reduction of the temperature load of the elastic sealing body is made possible, which allows an extended area of use of the sealing arrangement according to the invention in comparison with the prior art. The seal assembly according to the invention can be used at higher speeds. A higher permissible sealing surface pressure can also be allowed, which leads to an improved sealing effect.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist der erweiterte Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung im Vergleich zum Stand der Technik, da aufgrund der verbesserten Wärmeableitung eine Anwendung bei höheren Drücken bzw. höheren Dichtflächenpressungen möglich ist. A significant advantage of the invention is the extended use of the seal assembly according to the invention in comparison to the prior art, since due to the improved heat dissipation, an application at higher pressures or higher sealing surface pressures is possible.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die wechselnde Auslenkung des elastischen Dichtungskörpers eine verbesserte Zuführung eines Fluids in den Bereich zwischen dem Dichtungskörper und dem zweiten Maschinenelement gewährleistet ist. So kann insbesondere eine ausreichende Zuführung eines Schmiermittels in den Dichtspalt gewährleistet werden.A further advantage of the invention is that an improved supply of a fluid into the region between the sealing body and the second machine element is ensured by the changing deflection of the elastic sealing body. Thus, in particular a sufficient supply of a lubricant can be ensured in the sealing gap.

Für die Erfindung ist unerheblich, welches der beiden Maschinenelemente ruht, während das andere der beiden Maschinenelemente rotiert, oder ob beide Maschinenelemente rotieren. Es muss lediglich eine relative Rotation vorliegen, die zu eine relativen Rotation zwischen den beiden Magnetscheiben führt.For the invention is irrelevant which of the two machine elements rests, while the other of the two machine elements rotates, or whether both machine elements rotate. There must be only one relative rotation, which leads to a relative rotation between the two magnetic disks.

Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Magnetisierung des zweiten Scheibenmagnetes genau zwei der Pole, d. h. einen Nordpol und einen Südpol, sodass die Magnetisierung des zweiten Scheibenmagnetes diametral ausgebildet ist. Die beiden Pole liegen beiderseits der Achse. Bevorzugt schneidet eine Gerade zur Verbindung der beiden Pole die Achse. Diese diametrale Magnetisierung kann als ein Spezialfall der umlaufenden Magnetisierung angesehen werden, da die beiden Pole umfänglich um die Achse herum verteilt sind.In preferred embodiments, the magnetization of the second disc magnet comprises exactly two of the poles, i. H. a north pole and a south pole, so that the magnetization of the second disc magnet is formed diametrically. The two poles are on either side of the axis. Preferably, a straight line for connecting the two poles intersects the axis. This diametral magnetization can be considered as a special case of circulating magnetization because the two poles are circumferentially distributed around the axis.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Magnetisierung des zweiten Scheibenmagnetes mehr als zwei der Pole, die um die Achse herum verteilt angeordnet sind, sodass die Magnetisierung des zweiten Scheibenmagnetes multipolar ausgebildet ist. Die mehr als zwei Pole sind bevorzugt um die Achse herum gleich verteilt angeordnet. Die beschriebene Magnetisierung ist um die Achse umlaufend ausgebildet.In further preferred embodiments, the magnetization of the second disc magnet comprises more than two of the poles distributed around the axis such that the magnetization of the second disc magnet is multipolar. The more than two poles are preferably arranged distributed equally around the axis. The magnetization described is formed circumferentially around the axis.

Der erste Scheibenmagnet weist bevorzugt eine in die Richtung der Achse ausgerichtete Magnetisierung mit genau zwei Polen auf. Eine die beiden Pole verbindende Gerade liegt in der Achse oder zumindest parallel zur Achse. Bevorzugt sind die beiden Pole auf den beiden Seitenflächen des ersten Scheibenmagnetes ausgebildet.The first disc magnet preferably has a magnetization oriented in the direction of the axis with exactly two poles. A straight line connecting the two poles lies in the axis or at least parallel to the axis. Preferably, the two poles are formed on the two side surfaces of the first disc magnet.

Alternativ bevorzugt weist auch der erste Scheibenmagnet eine Magnetisierung auf, bei welcher mindestens zwei Pole der Magnetisierung um die Achse herum verteilt sind. Demzufolge kann auch der erste Scheibenmagnet umlaufend magnetisiert sein, insbesondere diametral oder multipolar.Alternatively, preferably, the first disc magnet has a magnetization in which at least two poles of the magnetization are distributed around the axis. As a result, the first disk magnet can also be magnetized circumferentially, in particular diametrically or multipolarly.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist im elastischen Dichtungskörper eine sich um die Achse herum erstreckende Armierung integriert. Die Armierung dient der mechanischen Verstärkung des Dichtungskörpers, insbesondere für einen festen Sitz auf oder im ersten Maschinenelement. Bevorzugt besitzt die Armierung einen L-förmigen Querschnitt. Bevorzugt besteht die Armierung aus einem Metall.In preferred embodiments of the invention, a reinforcement extending around the axis is integrated in the elastic seal body. The reinforcement serves for the mechanical reinforcement of the sealing body, in particular for a firm seat on or in the first machine element. Preferably, the reinforcement has an L-shaped cross section. Preferably, the reinforcement consists of a metal.

Der erste Scheibenmagnet ist bevorzugt in den Elastomer des Dichtungskörpers vollständig eingelassen, so dass er vollständig vom Dichtungskörper umgeben ist.The first disc magnet is preferably completely embedded in the elastomer of the seal body, so that it is completely surrounded by the seal body.

Der erste und der zweite Scheibenmagnet sind bevorzugt durch Permanentmagnete gebildet. Der zweite Scheibenmagnet ist bevorzugt starr. Die Magnetisierung des ersten Scheibenmagnetes und die Magnetisierung des zweiten Scheibenmagnetes stehen sich bevorzugt gegenüber, sodass die zwischen den beiden Scheibenmagneten auftretenden Magnetkräfte parallel zu der Achse ausgerichtet sind. The first and second disc magnets are preferably formed by permanent magnets. The second disc magnet is preferably rigid. The magnetization of the first disc magnet and the magnetization of the second disc magnet are preferably opposite, so that the magnetic forces occurring between the two disc magnets are aligned parallel to the axis.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann in verschiedene Lager, insbesondere in Wälzlager eingebaut werden. Einsatzbereiche der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung sind beispielsweise in der Industrie, insbesondere in der Automobilindustrie, aber auch in der Medizintechnik oder bei Windkraftanlagen. Eine breite Einsatzspanne ist gegeben, da die Dichtungsanordnung in einer breiten Größenpalette ausgeführt werden kann.The seal assembly according to the invention can be installed in various bearings, in particular rolling bearings. Fields of application of the sealing arrangement according to the invention are, for example, in industry, in particular in the automotive industry, but also in medical technology or in wind power plants. A wide range of uses is given because the seal assembly can be made in a wide range of sizes.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst ein erstes Maschinenelement und ein gegenüber dem ersten Maschinenelement um eine Achse rotierbares zweites Maschinenelement. Die Lageranordnung dient der Lagerung des ersten Maschinenelementes gegenüber dem zweiten Maschinenelement. Sie umfasst weiterhin die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung. Die Dichtungsscheibe ist dicht und drehfest am ersten Maschinenelement angebracht. Die Dichtungsscheibe liegt radial dichtend am zweiten Maschinenelement an. Der zweite Scheibenmagnet ist drehfest und axial beabstandet zur Dichtungsscheibe am zweiten Maschinenelement angebracht.The bearing assembly according to the invention comprises a first machine element and a relative to the first machine element rotatable about an axis second machine element. The bearing assembly serves to support the first machine element relative to the second machine element. It further comprises the sealing arrangement according to the invention. The sealing disc is tight and non-rotatably mounted on the first machine element. The gasket is radially sealing on the second machine element. The second disc magnet is rotationally fixed and axially spaced from the sealing disc attached to the second machine element.

Die Lageranordnung umfasst bevorzugt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung. Bevorzugt weist die Lageranordnung auch solche Merkmale auf, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung beschrieben sind.The bearing arrangement preferably comprises a preferred embodiment of the sealing arrangement according to the invention. Preferably, the bearing assembly also has such features that are described in connection with the seal assembly according to the invention.

Das erste Maschinenelement ist bevorzugt durch ein Gehäuse gebildet. Das zweite Maschinenelement ist bevorzugt durch eine Welle gebildet. Die Dichtungsscheibe sitzt dabei bevorzugt fest in einer Öffnung im Gehäuse. Die Öffnung weist bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Welle ist durch die Öffnung hindurchgeführt.The first machine element is preferably formed by a housing. The second machine element is preferably formed by a shaft. The sealing washer is preferably firmly seated in one Opening in the housing. The opening preferably has a circular cross-section. The shaft is passed through the opening.

Selbstverständlich kann auch das zweite Maschinenelement durch ein Gehäuse gebildet sein, während das erste Maschinenelement durch eine Welle gebildet ist.Of course, the second machine element may be formed by a housing, while the first machine element is formed by a shaft.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine perspektivische Teilansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung; und 1 a partial perspective view of a preferred embodiment of a bearing assembly according to the invention; and

2 eine perspektivische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung. 2 a perspective sectional view of another preferred embodiment of the bearing assembly according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 01. Die Lageranordnung 01 umfasst ein ein erstes Maschinenelement bildendes Gehäuse 02, in welchem eine ein zweites Maschinenelement bildende Welle 03 um eine Achse 04 rotierbar gelagert ist. Die Achse 04 bildet somit die Achse der Rotation und ist auch eine mittlere Symmetrieachse der Welle 03. 1 shows a perspective view of a section of a preferred embodiment of a bearing assembly according to the invention 01 , The bearing arrangement 01 comprises a housing forming a first machine element 02 in which a shaft forming a second machine element 03 around an axis 04 rotatably mounted. The axis 04 thus forms the axis of rotation and is also a central axis of symmetry of the shaft 03 ,

Die Lageranordnung 01 umfasst weiterhin eine in eine kreisrunde Öffnung 06 des Gehäuses 02 eingepresste kreisringförmige Dichtungsscheibe 07, welche die Welle 03 radial abdichtet. Die Dichtungsscheibe 07 sitzt drehfest und dicht im Gehäuse 02. Sie umfasst einen elastischen Dichtungskörper 08 aus einem Elastomer, welcher die äußere Form der Dichtungsscheibe 07 bestimmt. The bearing arrangement 01 further includes a in a circular opening 06 of the housing 02 pressed-in annular sealing washer 07 which the wave 03 radially seals. The sealing washer 07 sits torsionally tight and tight in the housing 02 , It comprises an elastic sealing body 08 made of an elastomer, which the outer shape of the sealing disc 07 certainly.

Die Dichtungsscheibe 07 dient der Abdichtung zwischen der Welle 03 und dem Gehäuse 02 und schützt einen Innenraum des Gehäuses 02 vor äußeren Einflüssen.The sealing washer 07 serves to seal between the shaft 03 and the housing 02 and protects an interior of the housing 02 against external influences.

In den Dichtungskörper 08 ist ein erster kreisringförmiger Scheibenmagnet 09 eingebettet. Die Achse 04 bildet auch eine Achse des ersten Scheibenmagnetes 09. Des Weiteren umfasst die Lageranordnung 01 einen auf der Welle 03 drehfest sitzenden starren zweiten Scheibenmagnet 11, der axial beabstandet zum ersten Scheibenmagnet 09 angeordnet ist. Der zweite Scheibenmagnet 11 ist kreisförmig oder kreisringförmig.In the seal body 08 is a first annular disc magnet 09 embedded. The axis 04 also forms an axis of the first disc magnet 09 , Furthermore, the bearing arrangement comprises 01 one on the shaft 03 rotatably seated rigid second disc magnet 11 axially spaced from the first disc magnet 09 is arranged. The second disc magnet 11 is circular or circular.

Der Dichtungskörper 08 der Dichtungsscheibe 07 verjüngt sich in einem Abschnitt, der berührend an der Welle 03 anliegt in Richtung der Achse 04, wodurch eine berührende Dichtlippe 12 ausgebildet ist. Zwischen der Dichtlippe 12 und der Welle 03 wird im Betrieb ein hydrodynamischer Dichtspalt 13 ausgebildet.The seal body 08 the sealing washer 07 tapers into a section that touches the shaft 03 abuts in the direction of the axis 04 , creating a touching lip 12 is trained. Between the sealing lip 12 and the wave 03 In operation, a hydrodynamic sealing gap 13 educated.

Der erste Scheibenmagnet 09 weist eine Magnetisierung auf, die in der Richtung der Achse 04 ausgerichtet ist. Diese Magnetisierung besitzt genau zwei Pole, nämlich einen Nordpol N und einen Südpol S. Eine Gerade zur Verbindung der beiden Pole ist parallel zur Achse 04. Die beiden Pole befinden sich auf den beiden Seiten des ersten Scheibenmagnetes 09.The first disc magnet 09 has a magnetization in the direction of the axis 04 is aligned. This magnetization has exactly two poles, namely a north pole N and a south pole S. A straight line for connecting the two poles is parallel to the axis 04 , The two poles are located on the two sides of the first disc magnet 09 ,

Der zweite Scheibenmagnet 11 weist eine diametrale Magnetisierung auf. Diese Magnetisierung besitzt genau zwei Pole, nämlich einen Nordpol N und einen Südpol S, die gegenüberliegend in Bezug auf die Achse 04 angeordnet sind. Die beiden Pole sind somit um die Achse 04 herum verteilt angeordnet. The second disc magnet 11 has a diametral magnetization. This magnetization has exactly two poles, namely a north pole N and a south pole S, opposite to each other in relation to the axis 04 are arranged. The two poles are thus around the axis 04 arranged distributed around.

2 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung 01. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in 1 gezeigten Ausführungsform. Abweichend von der in 1 gezeigten Ausführungsform weist die Dichtungsscheibe 07 eine Armierung 16 auf. Die Armierung 16 besteht aus einem Metall und weist einen L-förmigen Querschnitt auf. Die Armierung 16 stabilisiert den elastischen Dichtungskörper 08 und gewährleistet einen festen Sitz der Dichtungsscheibe 07 in der Öffnung 06 des Gehäuses 02. Der elastische Dichtungskörper 08 weist beidseitig jeweils eine umlaufende Ausnehmung 17 auf, welche eine Materialschwächung des Dichtungskörpers 08 darstellt und somit zu einer erhöhten Beweglichkeit der Dichtlippe 12 in Richtung der Achse 04 führt. 2 shows a perspective sectional view of another preferred embodiment of the bearing assembly according to the invention 01 , This embodiment is initially similar to the one in FIG 1 shown embodiment. Notwithstanding the in 1 embodiment shown, the sealing washer 07 a reinforcement 16 on. The reinforcement 16 consists of a metal and has an L-shaped cross-section. The reinforcement 16 stabilizes the elastic seal body 08 and ensures a tight fit of the gasket 07 in the opening 06 of the housing 02 , The elastic sealing body 08 has on both sides in each case a circumferential recess 17 on which a material weakening of the seal body 08 represents and thus to increased mobility of the sealing lip 12 in the direction of the axis 04 leads.

Die Magnetisierungen des ersten Scheibenmagnetes 09 und des zweiten Scheibenmagnetes 11 führen dazu, dass der flexible Dichtungskörper 08 insbesondere im Bereich seiner Dichtlippe 12 in der Richtung der Achse 04 ausgelenkt wird. Da die Pole des zweiten Scheibenmagnetes 09 um die Achse 04 herum verteilt angeordnet sind, werden umfängliche Bereiche der Dichtlippe 12 mit unterschiedlichem Richtungssinn in Richtung der Achse 04 ausgelenkt, sodass die Dichtlippe 12 auf der Welle 03 eine Wellenlinie beschreibt, die einen Kontaktbereich 18 definiert. Rotiert die Welle 03 im Gehäuse 02, so werden auch die Pole des zweiten Scheibenmagnetes 11 gedreht. Somit drehen sich auch die die Auslenkung der Dichtlippe 12 bewirkenden Kräfte, wodurch auch die Auslenkung der Dichtlippe 12 entsprechend der Drehung der Welle 03 sich in tangentialer Richtung um die Achse 04 herum verschiebt. Es kommt zu einer taumelnden Bewegung der Dichtlippe 12, wodurch die Ableitung der im Bereich des Dichtspaltes 13 entstehenden Wärme in die Welle 03 erfindungsgemäß in einem erhöhten Maße ermöglicht ist. Somit erfolgt eine Reduktion der Wärmebelastung des elastischen Materials des Dichtungskörpers 08, wodurch die Erfindung einen erweiterten Einsatzbereich erlaubt. Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann im Vergleich zum Stand der Technik mit höheren Drehzahlen und/oder mit einer höheren Dichtflächenpressung betrieben werden.The magnetizations of the first disc magnet 09 and the second disc magnet 11 cause the flexible seal body 08 especially in the area of its sealing lip 12 in the direction of the axis 04 is deflected. Since the poles of the second disc magnet 09 around the axis 04 are arranged distributed around are peripheral areas of the sealing lip 12 with different sense of direction in the direction of the axis 04 deflected so that the sealing lip 12 on the wave 03 A wavy line describes a contact area 18 Are defined. Rotate the shaft 03 in the case 02 , so are the poles of the second disc magnet 11 turned. Thus, the deflection of the sealing lip also rotate 12 causing forces, which also causes the deflection of the sealing lip 12 according to the rotation of the shaft 03 yourself in tangential direction around the axis 04 shifts around. There is a tumbling movement of the sealing lip 12 , whereby the derivative of the in the area of the sealing gap 13 resulting heat in the shaft 03 is made possible according to the invention to an increased extent. Thus, there is a reduction in the heat load of the elastic material of the seal body 08 , whereby the invention allows a wider range of applications. The bearing assembly according to the invention can be operated in comparison to the prior art with higher speeds and / or with a higher sealing surface pressure.

Die Dichtlippe 12 ist so gestaltet, dass auch bei einer maximalen Auslenkung der Dichtlippe 12 in die Richtung der Achse 04 der Dichtspalt 13 gering gehalten wird, um die Funktion der Abdichtung zu gewährleisten.The sealing lip 12 is designed so that even with a maximum deflection of the sealing lip 12 in the direction of the axis 04 the sealing gap 13 is kept low to ensure the function of the seal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101: Lageranordnung bearing arrangement
0202: Gehäuse casing
0303: Welle wave
0404: Achse axis
0505
0606: Öffnung opening
0707: Dichtungsscheibe sealing washer
0808: Dichtungskörper seal body
0909: erster Scheibenmagnet first disc magnet
1010
1111: zweiter Scheibenmagnet second disc magnet
1212: Dichtlippe sealing lip
1313: Dichtspalt sealing gap
1414
1515
1616: Armierung reinforcement
1717: umlaufende Ausnehmung circumferential recess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202010003593 U1 [0005]
DE 102010039378 A1 [0006]

Claims

Sealing arrangement for sealing a first machine element ( 02 ) opposite one to the first machine element ( 02 ) about an axis ( 04 ) rotatable second machine element ( 03 ), comprising one on the first machine element ( 02 ) to be attached radial sealing gasket ( 07 ), which an elastic sealing body ( 08 ), characterized in that in the elastic sealing body ( 08 ) a first disc magnet ( 09 ), the seal assembly further comprising a second disc magnet ( 11 ) for one of the first disc magnet ( 09 ) axially spaced mounting on the second machine element ( 03 ), wherein the second disc magnet ( 11 ) has a magnetization in which at least two poles of the magnetization about the axis ( 04 ) are distributed around.

Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetization of the second disc magnet ( 11 ) exactly two of the poles, so that the magnetization of the second disc magnet ( 11 ) is formed diametrically.

Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetization of the second disc magnet ( 11 ) comprises more than two of the poles which are about the axis ( 04 ) are distributed around the same, so that the magnetization of the second disc magnet ( 11 ) is formed multipolar.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the two disc magnets ( 09 . 11 ) in a circumferential direction about the axis ( 04 ) alternating attractive and repulsive magnetic forces are present around.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first disc magnet ( 09 ) one in the direction of the axis ( 04 ) has aligned magnetization.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first disc magnet ( 09 ) has a magnetization in which at least two poles of the magnetization about the axis ( 04 ) are distributed around.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the elastic sealing body ( 08 ) a circumferential sealing lip ( 12 ) to the sealing abutment on the second machine element ( 03 ) having.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the elastic sealing body ( 07 ) one around the axis ( 04 ) extending reinforcement ( 13 ) is integrated.

Bearing arrangement ( 01 ) with a first machine element ( 02 ) and with respect to the first machine element ( 02 ) about an axis ( 04 ) rotatable second machine element ( 03 ), further comprising a sealing arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing disc ( 07 ) tightly and non-rotatably on the first machine element ( 02 ) is mounted and sealed to the second machine element ( 03 ) is applied, wherein the second disc magnet ( 11 ) rotationally fixed and axially spaced from the sealing washer ( 07 ) on the second machine element ( 03 ) is attached.

Bearing arrangement ( 01 ) according to claim 9, characterized in that the first machine element by a housing ( 02 ) is formed, and that the second machine element by a shaft ( 03 ) is formed, wherein the sealing disc ( 07 ) firmly in an opening ( 06 ) in the housing ( 02 ), the shaft ( 03 ) through the opening ( 06 ) in the housing ( 02 ) is passed.