DE102018114509A1 - Sealing arrangement and rolling bearing with this - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (21) für ein Wälzlager (01), umfassend einen Lagerkäfig (06) und eine Dichtung (26), die eine gemeinsame Achse und gegenüberliegende Seitenflächen aufweisen.
Erfindungsgemäß weist der Lagerkäfig (06) an seiner der Dichtung (26) zugewandten Seitenfläche (09) umlaufend mehrere, sich axial in Richtung der Dichtung (26) erstreckende Vorsprünge (11) auf. Die Dichtung (26) umfasst eine elastomere Dichtungsscheibe (13) und eine axial an der Dichtungsscheibe (13) angeordnete scheibenförmige Dichtplatte (12). Die Dichtplatte (12) liegt dem Lagerkäfig (06) unmittelbar gegen. Weiterhin weist die Dichtplatte (12) umlaufend mehrere sich axial in Richtung des Lagerkäfigs (06) erstreckende Wölbungen (16) auf. Im Betrieb kommen die Wölbungen (16), bei Anhäufung von Schmutzpartikeln axial an der Dichtung (26), an den Vorsprüngen (11) des Lagerkäfigs (06) zum Anliegen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Wälzlager (01) mit der Dichtungsanordnung (21).
The invention relates to a seal arrangement (21) for a roller bearing (01), comprising a bearing cage (06) and a seal (26), which have a common axis and opposite side surfaces.
According to the invention, the bearing cage (06) has on its side surface (09) facing the seal (26) all around a plurality of projections (11) extending axially in the direction of the seal (26). The seal (26) comprises an elastomeric sealing disk (13) and a disk-shaped sealing plate (12) arranged axially on the sealing disk (13). The sealing plate (12) lies directly against the bearing cage (06). Furthermore, the sealing plate (12) has a plurality of bulges (16) extending axially in the direction of the bearing cage (06). In operation, the bulges (16) come to rest against the projections (11) of the bearing cage (06) when dirt particles accumulate axially on the seal (26). The invention further relates to a roller bearing (01) with the sealing arrangement (21).
Description
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit einer solchen Dichtungsanordnung, welches sich insbesondere für die Verwendung an Landwirtschaftsmaschinen eignet.The present invention relates to a sealing arrangement. Furthermore, the invention relates to a rolling bearing with such a sealing arrangement, which is particularly suitable for use on agricultural machines.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Die
Es sind verschiedene Dichtungssysteme bekannt, die vor dem Eindringen von Schmutz in das Lager schützen sollen und welche Elastomerdichtungen sowie Armierungen umfassen. Beispielsweise beim Betrieb von Landmaschinen kommt es regelmäßig zum Eindringen von Schmutzpartikeln, und Wasser in Wälzlager. Die Schmutzpartikel sammeln sich im Bereich der Dichtung des Wälzlagers, sodass es zur Anhäufung und Verdichtung der Schmutzpartikel kommt. Die dadurch verunreinigte Dichtung ist nicht mehr voll funktionsfähig, was zum Eindringen der Schmutzpartikel in die weiteren Lagerbestandteile führen kann und somit eine Funktionseinschränkung und frühzeitige Alterung der Dichtung sowie des Wälzlagers verursacht.Various sealing systems are known which are intended to protect against the ingress of dirt into the bearing and which comprise elastomer seals and reinforcements. For example, when operating agricultural machinery, dirt particles and water regularly enter roller bearings. The dirt particles collect in the area of the seal of the rolling bearing, so that the dirt particles accumulate and compress. The gasket that is contaminated as a result is no longer fully functional, which can lead to the penetration of the dirt particles into the other bearing components and thus causes a functional restriction and premature aging of the gasket and the rolling bearing.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine verbesserte und einfache Dichtungsanordnung für ein Wälzlager bereitzustellen, durch die das Anhäufen und Eindringen von Schmutzpartikeln in das Dichtungssystem wirksam verhindert wird, ohne dass dafür viel Bauraum beansprucht wird.Starting from the prior art, the object of the present invention is to provide an improved and simple sealing arrangement for a roller bearing, by means of which the accumulation and penetration of dirt particles into the sealing system is effectively prevented without requiring a large amount of installation space.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die genannte Aufgabe wird durch eine Dichtungsanordnung gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 sowie durch ein Wälzlager mit einer Dichtungsanordnung gemäß dem vorliegenden nebengeordneten Anspruch 8 gelöst.The stated object is achieved by a sealing arrangement according to the present claim 1 and by a roller bearing with a sealing arrangement according to the present independent claim 8.
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für ein Wälzlager umfasst einen Lagerkäfig und eine Dichtung, die eine gemeinsame Achse aufweisen. Der Lagerkäfig und die Dichtung sind parallel zueinander angeordnet, sodass jeweils eine ihrer Seitenflächen gegenüberliegend angeordnet ist. Der Lagerkäfig weist an seiner der Dichtung zugewandten Seitenfläche umlaufend mehrere Vorsprünge bzw. Erhebungen auf. Die Vorsprünge erstrecken sich in axialer Richtung, d. h. sie erheben sich über die Hauptebene der Seitenfläche. Die Dichtung umfasst eine elastomere Dichtungsscheibe und eine scheibenförmige Dichtplatte. Die Dichtplatte ist axial an der Dichtungsscheibe angeordnet. Die Dichtplatte liegt dem Lagerkäfig unmittelbar gegenüber. An der dem Lagerkäfig zugewandten Seitenfläche weist die Dichtplatte umlaufend mehrere Wölbungen auf, die sich axial in Richtung des Lagerkäfigs erstrecken, d. h. sich über die Hauptebene erheben. Während des Betriebs kommen die Wölbungen der Dichtplatte an den Vorsprüngen des Lagerkäfigs zur Anlage, wenn eine Anhäufung von Schmutz an der Dichtung auftritt. Befinden sich keine oder nur wenige Schmutzpartikel an der Dichtung, insbesondere der Dichtungsscheibe, so verbleibt sowohl im Ruhezustand als auch im Betrieb ein Spalt zwischen der Dichtplatte und dem Lagerkäfig, auch im Bereich der Wölbungen, so dass kein übermäßiger Verschleiß aufgrund Reibung entstehen kann.The sealing arrangement according to the invention for a rolling bearing comprises a bearing cage and a seal which have a common axis. The bearing cage and the seal are arranged parallel to one another, so that one of their side surfaces is arranged opposite each other. The bearing cage has a plurality of projections or elevations all around on its side surface facing the seal. The projections extend in the axial direction, i. H. they rise above the main plane of the side surface. The seal comprises an elastomeric sealing washer and a disk-shaped sealing plate. The sealing plate is arranged axially on the sealing washer. The sealing plate is directly opposite the bearing cage. On the side surface facing the bearing cage, the sealing plate has a plurality of curvatures which extend axially in the direction of the bearing cage, i. H. rise above the main level. During operation, the curvatures of the sealing plate come into contact with the projections of the bearing cage if there is an accumulation of dirt on the seal. If there are no or only a few dirt particles on the seal, especially the sealing washer, a gap remains between the sealing plate and the bearing cage, both in the idle state and in operation, also in the area of the bulges, so that excessive wear due to friction cannot occur.
An der Dichtung der in ein Wälzlager einbaubaren Dichtungsanordnung, kann es während des Betriebs, d. h. während der Rotation des Wälzlagers und der Teile der Dichtungsanordnung, zur Ablagerung und Anhäufung von Schmutzpartikeln kommen. Die Schmutzpartikel können sich mit der Zeit verdichten. Durch die Anhäufung von Schmutzpartikeln verändert die Dichtung zumindest abschnittsweise ihre Lage, sodass die Wölbungen der Dichtplatte an den Vorsprüngen des Lagerkäfigs zur Anlage kommen. Durch die umfängliche Anordnung der Vorsprünge auf dem Lagerkäfig und der Wölbungen auf der Dichtplatte wird bei Kontakt der Dichtplatte mit dem Lagerkäfig und bei relativer Rotation der beiden Bauteile zueinander eine vibrierende Bewegung der elastisch ausgebildeten Dichtungsscheibe erzeugt. Durch die vibrierende Bewegung werden die an der Dichtungsscheibe anliegenden Schmutzpartikel von dieser weggeschleudert und/oder ausgeworfen. Besteht kein Kontakt der Dichtplatte mit dem Lagerkäfig, also sind die beiden Bauteile durch einen Spalt beabstandet zueinander weil sich keine oder nur eine geringe Menge Schmutzpartikel angesammelt hat, entsteht keine vibrierende Bewegung der Dichtungsscheibe. Vorzugsweise besteht während des Ruhezustandes und bei geringer Schmutzpartikelanhäufung ein Spalt, der einen geringen Abstand aufweist, zwischen den Wölbungen der Dichtplatte und den Vorsprüngen des Lagerkäfigs.On the seal of the seal assembly that can be installed in a rolling bearing, it can be in operation, i. H. during the rotation of the rolling bearing and the parts of the sealing arrangement, dirt particles accumulate and accumulate. The dirt particles can condense over time. Due to the accumulation of dirt particles, the seal changes its position at least in sections, so that the curvatures of the sealing plate come to rest on the projections of the bearing cage. Due to the extensive arrangement of the projections on the bearing cage and the curvatures on the sealing plate, a vibrating movement of the elastically designed sealing washer is produced when the sealing plate contacts the bearing cage and when the two components rotate relative to one another. The vibrating movement causes the dirt particles lying against the sealing disk to be thrown away and / or ejected. If there is no contact of the sealing plate with the bearing cage, so the two components are spaced apart from one another by a gap because no or only a small amount of dirt particles have accumulated, there is no vibrating movement of the sealing disk. During the idle state and with a small accumulation of dirt particles, there is preferably a gap, which is at a small distance, between the curvatures of the sealing plate and the projections of the bearing cage.
Erfolgt an der Dichtung, insbesondere an der Dichtungsscheibe, eine Anhäufung von Schmutzpartikel, so wirkt bei Drehung eine radial nach außen gerichtete Kraft.If dirt particles accumulate on the seal, in particular on the sealing washer, then a force acting radially outwards acts upon rotation.
In einer Ausführungsform weist die Dichtung ein Maschinenelement auf, welches mit der Dichtungsscheibe einen Freiraum begrenzt. Bevorzugt ist das Maschinenelement unelastisch. In dem Freiraum kann es während des Betriebs zur Anhäufung von Schmutzpartikeln kommen, sodass eine axiale Kraft auf die Dichtungsscheibe und der daran anliegenden Dichtplatte wirkt, wodurch die Wölbungen der Dichtplatte an den Vorsprüngen des Lagerkäfigs zum Anliegen kommen. In one embodiment, the seal has a machine element which delimits a free space with the sealing disk. The machine element is preferably inelastic. During operation, dirt particles can accumulate in the free space, so that an axial force acts on the sealing washer and the sealing plate lying thereon, as a result of which the curvatures of the sealing plate come to rest on the projections of the bearing cage.
Vorzugsweise ist die bei Kontakt der Dichtplatte mit dem Lagerkäfig und bei relativer Rotation der beiden Bauteile zueinander erzeugte vibrierende Bewegung periodisch. Die vibrierende Bewegung erfolgt umlaufend bevorzugt wellenförmig bzw. oszillatorisch.The vibrating movement generated when the sealing plate comes into contact with the bearing cage and when the two components rotate relative to one another is periodic. The vibrating movement is preferably wave-shaped or oscillatory.
Der Lagerkäfig besteht bevorzugt aus einem Kunststoff. Vorzugsweise wird er mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Der Lagerkäfig ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Bevorzugt weist der Lagerkäfig an seiner Seitenfläche mindestens zwei Vorsprünge auf. Besonders bevorzugt weist der Lagerkäfig mindestens vier Vorsprünge an seiner Seitenfläche auf.The bearing cage is preferably made of a plastic. It is preferably produced by means of an injection molding process. The bearing cage is preferably annular. The bearing cage preferably has at least two projections on its side surface. The bearing cage particularly preferably has at least four projections on its side surface.
Die Vorsprünge können auch als Nasen bezeichnet werden. Die Vorsprünge des Lagerkäfigs sind bevorzugt keilförmig ausgebildet, wobei das Profil umlaufend zunächst langsam ansteigt und nach der maximalen Erhebung stark oder senkrecht abfällt. Alternativ bevorzugt sind die Vorsprünge des Lagerkäfigs kegelförmig ausgebildet. Weitere alternative Formen der Vorsprünge sind denkbar. Die Vorsprünge sind umlaufend auf der Seitenfläche des Lagerkäfigs bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet.The projections can also be called noses. The projections of the bearing cage are preferably wedge-shaped, the profile initially slowly rising all the way round and falling sharply or vertically after the maximum elevation. Alternatively, the projections of the bearing cage are preferably conical. Other alternative forms of the projections are conceivable. The projections are arranged circumferentially on the side surface of the bearing cage, preferably evenly spaced from one another.
Weiterhin weist der Lagerkäfig bevorzugt mehrere Wälzkörperaufnahmen an seiner Seitenfläche auf, welche der die Vorsprünge aufweisenden Seitenfläche gegenüberliegt. Alternativ bevorzugt sind die Wälzkörperaufnahmen an einer umlaufenden Fläche des Lagerkäfigs ausgebildet. In den Wälzkörperaufnahmen sind Wälzkörper positionierbar.Furthermore, the bearing cage preferably has a plurality of rolling element receptacles on its side surface which lies opposite the side surface which has the projections. Alternatively, the rolling element receptacles are formed on a circumferential surface of the bearing cage. Rolling elements can be positioned in the rolling element receptacles.
Die scheibenförmige Dichtplatte besteht vorzugsweise aus einem Metall. Bevorzugt ist die Dichtplatte aus einem Metall gestanzt, wobei die Wölbungen geprägt werden. Die Wölbungen sind vorzugsweise gleichmäßig umlaufend auf der Seitenfläche der Dichtplatte angeordnet. Bevorzugt sind die Wölbungen auf der Seitenfläche der Dichtplatte radial innenliegend angeordnet.The disc-shaped sealing plate is preferably made of a metal. The sealing plate is preferably stamped from a metal, the curvatures being embossed. The curvatures are preferably arranged evenly all around on the side surface of the sealing plate. The curvatures are preferably arranged radially on the inside of the sealing plate.
Vorzugsweise sind die Wölbungen sphärisch, in Form einer Halbkugel ausgebildet. Die Wölbungen bilden bevorzugt Vertiefungen, die axial in Richtung des Lagerkäfigs konkav ausgebildet sind und demnach einen Hohlraum aufweisen. Alternativ bevorzugt sind die Wölbungen auf der einen Seitenfläche der Dichtplatte ausgebildet und die Dichtplatte weist auf der gegenüberliegenden Seitenfläche keine Vertiefungen oder Hohlräume auf und ist geradlinig ausgebildet. The curvatures are preferably spherical, in the form of a hemisphere. The curvatures preferably form depressions which are axially concave in the direction of the bearing cage and accordingly have a cavity. Alternatively, the curvatures are preferably formed on one side surface of the sealing plate and the sealing plate has no depressions or cavities on the opposite side surface and is designed in a straight line.
An dem inneren Umfang der Dichtungsscheibe ist vorzugsweise eine Dichtlippe ausgebildet. Besonders bevorzugt sind an dem inneren Umfang der Dichtungsscheibe zwei Dichtlippen ausgebildet, die entgegengesetzt axial ausgerichtet sind. Die Dichtungsscheibe weist an ihrem äußeren Umfang eine Materialvergrößerung aus, die einen Wulst bildet, der im Einbauzustand einen Dichtungssitz bildet. In einer Ausführungsform ist die Dichtungsscheibe axial profiliert ausgebildet.A sealing lip is preferably formed on the inner circumference of the sealing disk. Particularly preferably, two sealing lips are formed on the inner circumference of the sealing washer, which are oriented axially in opposite directions. The sealing washer has an enlargement of material on its outer circumference which forms a bead which forms a sealing seat in the installed state. In one embodiment, the sealing washer is axially profiled.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung für ein Wälzlager ist, dass Anhäufungen von Schmutzpartikeln selbsttätig ausgeworfen werden und somit ein übermäßiger Verschleiß der Dichtung sowie weiterer Wälzlagerbestandteile verhindert wird. Beispielsweise wird der übermäßige Abrieb der Dichtlippen bzw. der Dichtungsscheibe im Kontaktbereich zu den Lagerringen verhindert. Ein weiterer Vorteil der Dichtungsanordnung ist, dass diese einfach mit bekannten Mitteln herstellbar ist. Vorteilhaft ist auch, dass der Einbau der Dichtungsanordnung in ein Wälzlager einfach ist.An advantage of the sealing arrangement for a rolling bearing according to the invention is that accumulations of dirt particles are automatically ejected and thus excessive wear of the seal and other rolling bearing components is prevented. For example, the excessive abrasion of the sealing lips or the sealing washer in the contact area to the bearing rings is prevented. Another advantage of the sealing arrangement is that it can be easily manufactured using known means. It is also advantageous that the installation of the sealing arrangement in a rolling bearing is simple.
Unter Schmutzpartikeln kann außer Schmutz auch Wasser, insbesondere Schmutzwasser, verstanden werden. Bevorzugt sind unter Schmutzpartikeln alle in der Umgebung vorkommenden, insbesondere unerwünschten Einlagerungen zu verstehen.In addition to dirt, dirt particles can also be understood to mean water, in particular dirty water. Dirt particles are preferably to be understood to mean all, in particular undesirable, deposits that occur in the environment.
Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst zwei zueinander rotierbare Lagerringe, die koaxial angeordnet sind. Weiterhin weist das Wälzlager Wälzkörper auf, die zwischen den Lagerringen angeordnet sind. Des Weiteren umfasst das Wälzlager eine Dichtungsanordnung, die der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung mit all ihren Ausführungsformen entspricht. Der Lagerkäfig und die Dichtung sind vorzugsweise radial zwischen den Lagerringen angeordnet. Die Dichtung ist an dem äußeren Lagerring drehfest angeordnet und liegt an dem inneren Lagerring an. Die Wälzkörper sind in den Wälzkörperaufnahmen des Lagerkäfigs angeordnet, der diese führt. Der Lagerkäfig rotiert im Betrieb mit den Wälzkörpern. Die Dichtung rotiert im Betrieb mit dem äußeren Lagerring, sodass der Lagerkäfig und die Dichtung bevorzugt unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten aufweisen.The rolling bearing according to the invention comprises two bearing rings which can be rotated relative to one another and are arranged coaxially. Furthermore, the rolling bearing has rolling elements which are arranged between the bearing rings. Furthermore, the roller bearing comprises a sealing arrangement which corresponds to the sealing arrangement according to the invention described above with all of its embodiments. The bearing cage and the seal are preferably arranged radially between the bearing rings. The seal is arranged on the outer bearing ring in a rotationally fixed manner and lies against the inner bearing ring. The rolling elements are arranged in the rolling element receptacles of the bearing cage that guides them. The bearing cage rotates with the rolling elements during operation. The seal rotates during operation with the outer bearing ring, so that the bearing cage and the seal preferably have different speeds of rotation.
Vorzugsweise weist der äußere Lagerring eine an seinem inneren Umfang ausgebildete, umlaufende Nut auf. In der Nut ist die Dichtung vorzugsweise mit ihrem Dichtungssitz radial angeordnet. Die Dichtplatte kann gleichzeitig als Armierung wirken.The outer bearing ring preferably has a circumferential groove formed on its inner circumference. The seal is in the groove preferably arranged radially with their sealing seat. The sealing plate can also act as reinforcement.
Besonders bevorzugt ist das Wälzlager mit der Dichtungsanordnung in Landwirtschaftsmaschinen einsetzbar.The roller bearing with the sealing arrangement can particularly preferably be used in agricultural machines.
Figurenlistelist of figures
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
2 eine Seitenansicht und einen Längsschnitt des Wälzlagers; -
3 einen Ausschnitt des in2 gezeigten Wälzlagers im Ruhezustand; -
4 einen Ausschnitt des in2 gezeigten Wälzlagers im Betriebszustand; -
5 zwei Ansichten eines Lagerkäfigs für eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung; -
6 zwei Ansichten einer Dichtplatte für die Dichtungsanordnung; -
7 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Dichtung.
-
1 an exploded view of a rolling bearing according to the invention; -
2 a side view and a longitudinal section of the rolling bearing; -
3 a section of the in2 roller bearing shown in the rest state; -
4 a section of the in2 Rolling bearing shown in the operating state; -
5 two views of a bearing cage for a sealing arrangement according to the invention; -
6 two views of a sealing plate for the sealing arrangement; -
7 a plan view of a seal according to the invention.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Während des Betriebs rotieren die beiden Lagerringe
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- Wälzlagerroller bearing
- 0202
- InnenlagerringInner bearing ring
- 0303
- AußenlagerringOuter bearing ring
- 0404
- Wälzkörperrolling elements
- 0505
- --
- 0606
- Lagerkäfigbearing cage
- 0707
-
erste Seitenfläche des Lagerkäfigs 06first side surface of the bearing
cage 06 - 0808
- Wälzkörperaufnahmenrolling body
- 0909
-
zweite Seitenfläche des Lagerkäfigs 06second side surface of the bearing
cage 06 - 1010
- --
- 1111
- Vorsprunghead Start
- 1212
- Dichtplattesealing plate
- 1313
- Dichtungsscheibesealing washer
- 1414
-
Seitenfläche der Dichtplatte 12Side surface of the sealing
plate 12 - 1515
- --
- 1616
- Wölbungbulge
- 1717
- Wulstbead
- 1818
- Nutgroove
- 1919
- Dichtlippesealing lip
- 2020
- - -
- 2121
- Dichtungsanordnungsealing arrangement
- 2222
- Wälzkörperlaufbahnrolling body
- 2323
- WälzkörperkäfigRolling Element
- 2424
- Spaltgap
- 2525
- --
- 2626
- Dichtungpoetry
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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DE102018114509.8A DE102018114509A1 (en) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Sealing arrangement and rolling bearing with this |
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DE102018114509.8A Withdrawn DE102018114509A1 (en) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Sealing arrangement and rolling bearing with this |
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- 2018-06-18 DE DE102018114509.8A patent/DE102018114509A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |