DE102019110445A1

DE102019110445A1 - Gelenklager

Info

Publication number: DE102019110445A1
Application number: DE102019110445.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stöhr; Benjamin Rudin
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2020-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenklager (1) umfassend einen Innenring (2) mit einer sphärischer Außenfläche (3) und einen den Innenring (2) aufnehmenden Außenring (4) mit einer kongruenten Innenfläche (5), wobei zumindest in einem axialen Endbereich (6) des Außenrings (4) eine Dichtung (7) angeordnet ist, die am oder im Außenring (4) festgelegt ist und die mit mindestens einer Dichtlippe (8, 9, 10) die sphärische Außenfläche (3) kontaktiert.Um den Montageprozess zu vereinfachen und die Dichtung möglichst einfach aufzubauen, sieht die Erfindung vor, dass die Dichtung (7) einen ersten Teil (7') umfasst, der aus elastomerem oder Gummimaterial besteht und der mit einem radial außenliegenden Abschnitt in einer Ringnut (11) im Außenring (4) angeordnet ist, und dass die Dichtung (7) einen zweiten Teil (7") umfasst, der als Haltering ausgebildet ist, der an einem von einer Stirnseite (12) des Außenrings (4) zugänglichen Abschnitt (13) des Außenrings (4) befestigt ist und der den ersten Teil (7') unter einer in axiale Richtung (a) des Gelenklagers (1) wirksamen Druckspannung hält.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Gelenklager umfassend einen Innenring mit einer sphärischen Außenfläche und einen den Innenring aufnehmenden Außenring mit einer kongruenten Innenfläche, wobei zumindest in einem axialen Endbereich des Außenrings eine Dichtung angeordnet ist, die am oder im Außenring festgelegt ist und die mit mindestens einer Dichtlippe die sphärische Außenfläche kontaktiert.
Hintergrund der Erfindung
Ein Gelenklager der gattungsgemäßen Art wird beispielsweise in der DE 10 2005 029 979 A1 offenbart. Das Gelenklager besteht im Wesentlichen aus dem Innenring mit kugelförmiger äußerer Oberfläche, der vom Außenring umgeben ist. Die sphärische Außenfläche des Innenrings und die Innenfläche des Außenrings entsprechen einander, sie sind also kongruent zueinander, wobei zwischen den beiden Flächen eine Gleitschicht angeordnet sein kann.
Damit das Gelenklager vor Verunreinigungen geschützt ist und um gegebenenfalls zum Einsatz kommendes Schmiermittel im Inneren des Lagers halten zu können, ist zwischen Außenring und Innenring in den beiden axialen Endbereichen des Gelenklagers eine Dichtungsanordnung vorgesehen. Diese ist fest im Außenring montiert und kontaktiert mit ihren Dichtlippen die sphärische Außenfläche des Innenrings.
Bei dem vorbekannten Gelenklager besteht das Problem, dass häufig Schwierigkeiten bei der Montage auftreten. Namentlich kann die Montage der Dichtung mitunter nicht hinreichend prozessstabil durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere für serientaugliche Gelenklager, die in entsprechend großer Anzahl produziert und montiert werden müssen. Konkret besteht das Problem, dass bei der Montage durch eine axiale Verlagerung des Kugelkörpers die bereits montierte erste Dichtung wieder aus ihrem Sitz herausgedrückt werden kann, so dass diese ihre Funktion nicht erfüllen kann. Hierdurch werden hohe Montage-bzw. Nachbearbeitungskosten sowie Kosten im Zusammenhang mit Reklamationen hervorgerufen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenklager der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass der Montageprozess vereinfacht werden kann. Weiterhin soll die Dichtung möglichst einfach aufgebaut sein, so dass die Kosten bei ihrer Herstellung gering gehalten werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung einen ersten Teil umfasst, der aus elastomerem oder Gummimaterial besteht und der mit einem radial außenliegenden Abschnitt in einer Ringnut im Außenring angeordnet ist, und dass die Dichtung einen zweiten Teil umfasst, der als Haltering ausgebildet ist, der an einem von einer Stirnseite des Außenrings zugänglichen Abschnitt des Außenrings befestigt ist und der den ersten Teil unter einer in axiale Richtung des Gelenklagers wirksamen Druckspannung hält.
Der von der Stirnseite des Außenrings zugängliche Abschnitt kann dabei eine zylindrische Sitzfläche aufweisen, die zumindest einen Abschnitt des zweiten Teils aufnimmt. Zumindest ein Abschnitt des zweiten Teils kann dabei mit radialem Presssitz in der zylindrischen Sitzfläche angeordnet sein.
Das zweite Teil der Dichtung besteht bevorzugt aus Metall. Es kann im Radialschnitt L-förmig ausgebildet sein.
Das erste Teil der Dichtung kann im Radialschnitt mindestens einen in axiale Richtung vorstehenden Vorsprung aufweisen, der das zweite Teil der Dichtung kontaktiert. Über diesen mindestens einen Vorsprung kann dann in günstiger Weise vom zweiten Teil aus der in axiale Richtung wirkende Druck im ersten Teil aufgebracht werden. In ähnlicher Weise kann vorgesehen werden, dass das erste Teil der Dichtung im Radialschnitt mindestens einen in axiale Richtung vorstehenden Vorsprung aufweist, der einen Wandungsabschnitt der Ringnut kontaktiert. Hierdurch wird eine effektive statische Dichtfläche zwischen dem ersten Teil und der Ringnut sichergestellt.
Das erste Teil der Dichtung kann im radial außenliegenden Bereich mindestens eine statische Dichtlippe aufweisen, die in der Ringnut anliegt.
Der Nutgrund der Ringnut weist im Radialschnitt vorzugsweise eine ausgerundete, insbesondere halbkreisförmige Form auf.
Das erste Teil der Dichtung weist bevorzugt mindestens zwei, insbesondere drei, Dichtlippen auf, die die sphärische Außenfläche kontaktieren.
In vorteilhafter Weise wird durch die vorgeschlagene Ausgestaltung erreicht, dass durch die Funktionstrennung der eigentlichen Dichtung (in Form des ersten Teils der Dichtung) von deren Befestigung (in Form des zweiten Teils der Dichtung) die Montage wesentlich einfacher gestaltet werden kann. Weiterhin liegen bei der vorgeschlagenen Konzeption einfache und somit kostengünstig herstellbare Teile vor. Der Kostenvorteil macht sich insbesondere bemerkbar, wenn die Kosten der vorgeschlagenen Dichtung mit denjenigen verglichen werden, die, gemäß dem oben genannten Stand der Technik, bei einem vom Dichtungsmaterial umspritzten Metallring vorliegen.
Die vorgeschlagene Dichtungsanordnung kann generell bei allen bekannten Gelenklagertypen eingesetzt werden (z. B. bei sog. TS-Dichtungen, RS-Dichtungen und LS-Dichtungen), d. h. namentlich bei solchen, die entweder nur in einem oder in beiden axialen Endbereichen des Lagers eine Dichtung aufweisen. Ferner gilt dies mit Blick auf die Anzahl und Gestaltung der Dichtlippen, die bei der jeweiligen Dichtung zum Einsatz kommen.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:

1 im Radialschnitt einen Abschnitt eines Gelenklagers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
2 eine zu 1 alternative Ausgestaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den Figuren ist im Radialschnitt ein Abschnitt eines Gelenklagers 1 zu sehen (analog zu 2 der oben genannten DE 10 2005 029 979 A1 , auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird).
Das Gelenklager 1 weist einen Innenring 2 mit einer sphärischen Außenfläche 3 auf. Der Innenring 2 wird vom Außenring 4 umfasst, der eine Innenfläche 5 aufweist, die kongruent zur Außenfläche 3 verläuft, d. h. die Ausformung der Außenfläche 3 und der Innenfläche 5 entsprechen einander.
Zwischen den beiden Flächen ist eine Gleitschicht 18 vorgesehen. Das Gelenklager 1 weist eine axiale Richtung a sowie eine radiale Richtung r auf, die in den Figuren eingetragen sind.
In den beiden axialen Endbereichen 6 des Gelenklagers 1 (dargestellt ist in den Figuren hierbei nur der rechte axiale Endbereich) ist jeweils eine Dichtung 7 angeordnet, die dafür Sorge trägt, dass der innere Bereich zwischen den beiden Flächen 3 und 5 gegen die Umgebung abgedichtet ist, so dass zum einen Schmierstoff, der sich gegebenenfalls zwischen dem Innenring und dem Au-ßenring befindet, nicht entweichen kann und dass zum anderen keine Verunreinigungen in den besagten Bereich eintreten können.
Die Dichtung 7 ist hier nicht, wie beim oben genannten vorbekannten Stand der Technik, als einstückiges Teil ausgebildet, sondern sie besteht aus einem ersten Teil 7' und einem zweiten Teil 7".
Das erste Teil 7' besteht aus Elastomermaterial und bildet im wesentlichen einen Grundkörper, an den sich im Ausführungsbeispiel drei Dichtlippen 8, 9 und 10 anschließen. Die Dichtlippen 8, 9 und 10 liegen reibend bzw. gleitend an der Außenfläche 3 des Innenrings 2 an.
Das zweite Teil 7" wird durch einen Metallring gebildet, der im Ausführungsbeispiel einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
Von der Stirnseite 12 des Außenrings 4 ausgehend liegt ein Abschnitt 13 des Außenrings 4 vor, der eine zylindrische Sitzfläche bildet bzw. aufweist. Diese sowie das zweite Teil 7" sind so zueinander toleriert, dass das Teil 7" in axiale Richtung a in die zylindrische Sitzfläche eingeschoben werden kann und dann in dieser mit Presspassung sitzt. Hierdurch kann das Teil 7" im Außenring 4 per Reibschluss festgelegt werden. Alternative Befestigungsverfahren für das Teil 7" im Außenring 4 sind natürlich auch möglich.
Für den ersten Teil 7' der Dichtung 7 ist indes im Außenring 4 eine Ringnut 11 eingearbeitet, in der der radial außenliegende Bereich des ersten Teils 7' Platz findet.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das erste Teil 7' der Dichtung 7 in dem stirnseitigen Bereich, der dem zweiten Teil 7" zugewandt ist, zwei radial beabstandete Vorsprünge 14 auf, die bei der Montage des zweiten Teils 7" komprimiert werden. In ähnlicher Weise ist an der gegenüberliegenden Seite des ersten Teils 7' ein Vorsprung 15 vorgesehen, der bei der Montage der Dichtung 7 gegen den Wandungsabschnitt 16 der Ringnut 11 gedrückt wird. Die Vorsprünge 14 bzw. 15 bewerkstelligen nach bzw. bei der Montage eine Erhöhung der Kontaktflächenpressung, was der Dichtigkeit zuträglich ist.
Um eine gute statische Dichtigkeit des ersten Teils 7' in der Ringnut 11 zu gewährleisten, ist weiterhin im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß 1 eine statische Dichtlippe 17 am ersten Teil 7' angeformt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind zwei statische Dichtlippen 17 vorgesehen.
Die Vorsprünge 14 und 15 sowie die statischen Dichtlippen 17 können in beliebiger Weise bezüglich Gestaltung und Positionierung auch kombiniert werden, so dass weitere Ausführungsbeispiele als diejenigen, die in den 1 und 2 dargestellt sind, möglich sind.
Bei der Ausgestaltung gemäß 1 erfolgt die Positionierung bzw. Zentrierung der Dichtung bei der Montage über die Dichtlippen. Mit dem zweiten Teil 7" der Dichtung 7, also mit dem vorzugsweise aus Metall bestehenden Klemmring, wird das erste Teil 7' der Dichtung 7, also das Elastomer- oder Gummimaterial, über die umlaufenden Vorsprünge bzw. Rippen axial fixiert und durch einen in axiale Richtung a wirkenden Kraftschluss zwischen Außenring 4, erstem Teil 7' (Elastomerdichtung) und zweitem Teil 7" (metallischer Klemmring) die statische Dichtheit am Dichtungssitz sowie der feste Sitz der Dichtung 7 im Außenring 4 sichergestellt.
Bei der Ausgestaltung gemäß 2 wird die Dichtung und namentlich deren erstes Teil 7' über die beiden stummelartigen Dichtlippen 17 in der Ringnut 11 während der Montage sicher positioniert und dann durch Montieren (Einpressen) des zweiten Teils 7" (d. h. des Klemmrings) die Festlegung der Dichtung 7 bewerkstelligt. Die statische Dichtfunktion wird von den beiden genannten stummelartigen Dichtlippen 17 gewährleistet, die im Grund der Ringnut 11 anliegen.
Der Vorteil dieser Lösung ist, dass die Dichtung nicht über die Dichtlippen zentriert werden muss, sondern über den Sitz in der Ringnut ihre korrekte Position erhält.
Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept wird also zunächst ein nicht selbstständig in der Ringnut haltender Dichtungskörper 7' vorgesehen, der durch ein zweites Teil 7", nämlich durch den metallischen Klemmring, am Außenring des Gelenklagers befestigt wird. Beide Teile 7' und 7" können kostengünstig hergestellt werden. Die Montage vereinfacht sich entsprechend.
Das vorgeschlagene Konzept kann bei Gelenklagern mit verschiedenen Ausgestaltungen eingesetzt werden, was die einseitige oder beidseitige Anordnung eine Dichtungsanordnung am Gelenklager anbelangt sowie die Ausgestaltung und Anzahl der zum Einsatz kommenden Dichtlippen.
Bezugszeichenliste

1: Gelenklager
2: Innenring
3: sphärische Außenfläche
4: Außenring
5: Innenfläche
6: axialer Endbereich des Außenrings
7: Dichtung
7': erstes Teil der Dichtung
7": zweites Teil der Dichtung
8: Dichtlippe
9: Dichtlippe
10: Dichtlippe
11: Ringnut im Außenring
12: Stirnseite des Außenrings
13: zugänglicher Abschnitt des Außenrings
14: Vorsprung
15: Vorsprung
16: Wandungsabschnitt der Ringnut
17: statische Dichtlippe
18: Gleitschicht
a: axiale Richtung
r: radiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005029979 A1 [0002, 0016]

Claims

Gelenklager (1) umfassend einen Innenring (2) mit einer sphärischer Außenfläche (3) und einen den Innenring (2) aufnehmenden Außenring (4) mit einer kongruenten Innenfläche (5), wobei zumindest in einem axialen Endbereich (6) des Außenrings (4) eine Dichtung (7) angeordnet ist, die am oder im Außenring (4) festgelegt ist und die mit mindestens einer Dichtlippe (8, 9, 10) die sphärische Außenfläche (3) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) einen ersten Teil (7') umfasst, der aus elastomerem oder Gummimaterial besteht und der mit einem radial außenliegenden Abschnitt in einer Ringnut (11) im Außenring (4) angeordnet ist, und dass die Dichtung (7) einen zweiten Teil (7") umfasst, der als Haltering ausgebildet ist, der an einem von einer Stirnseite (12) des Außenrings (4) zugänglichen Abschnitt (13) des Außenrings (4) befestigt ist und der den ersten Teil (7') unter einer in axiale Richtung (a) des Gelenklagers (1) wirksamen Druckspannung hält.
Gelenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Stirnseite (12) des Außenrings (4) zugängliche Abschnitt (13) eine zylindrische Sitzfläche aufweist, die zumindest einen Abschnitt des zweiten Teils (7") aufnimmt.
Gelenklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des zweiten Teils (7") mit radialem Presssitz in der zylindrischen Sitzfläche angeordnet ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (7") der Dichtung (7) aus Metall besteht.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (7") der Dichtung (7) im Radialschnitt L-förmig ausgebildet ist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (7') der Dichtung (7) im Radialschnitt mindestens einen in axiale Richtung (a) vorstehenden Vorsprung (14) aufweist, der das zweite Teil (7") der Dichtung kontaktiert.
7. Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (7') der Dichtung (7) im Radialschnitt mindestens einen in axiale Richtung (a) vorstehenden Vorsprung (15) aufweist, der einen Wandungsabschnitt (16) der Ringnut (11) kontaktiert.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (7') der Dichtung (7) im radial außenliegenden Bereich mindestens eine statische Dichtlippe (17) aufweist, die in der Ringnut (11) anliegt.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund der Ringnut (11) im Radialschnitt eine ausgerundete, vorzugsweise eine halbkreisförmige Form aufweist.
Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (7') der Dichtung (7) mindestens zwei, vorzugsweise drei, Dichtlippen (8, 9, 10) aufweist, die die sphärische Außenfläche (3) kontaktieren.