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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Wälzlager,
und betrifft speziell die Formen von Nasen von Dichtungsteilen,
die eine Dichtungsanordnung des Kontakttyps bilden.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Wälzlager
sind mit einer Dichtungsanordnung versehen, um ein Leck von Fett
in den Lagern zu verhindern, sowie das Eindringen von Fremdkörpern von
außerhalb.
Es gibt zwei Arten derartiger Dichtungsanordnungen. Eine Art umfasst
Abschirmteile aus Metall, die in das Lager eingepasst sind. Die andere
Art umfasst Dichtungsteile, die aus einem elastischen Material wie
beispielsweise Kunstgummi hergestellt sind, und in das Lager eingepasst
sind. Die vorliegende Erfindung gehört zur letztgenannten Art,
also jener Art, welche Dichtungsteile aufweist. Diese letztgenannte
Art lässt
sich weiter unterteilen in eine Art ohne Kontakt, bei welcher Dichtungsteile
an einem der Lagerringe befestigt sind, während sie dem anderen Lager
so zugewandt sind, dass dazwischen ein Labyrinthspalt vorhanden
ist, und einen Kontakttyp, bei welchem die Dichtungsteile in Kontakt
mit dem anderen Lagerring ohne einen Spalt dazwischen versetzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft den letztgenannten Kontakttyp.
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Typischerweise
weist eine Dichtungsanordnung des Kontakttyps, die Dichtungsteile
verwendet, Dichtungsnuten auf, die in der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings des Lagers vorgesehen sind, Dichtungsteil-Befestigungsnuten,
die in der radial inneren Oberfläche
des äußeren Rings
so vorgesehen sind, dass sie den jeweiligen Dichtungsnuten gegenüberliegen,
und Dichtungsteile, die zwischen diesen Nuten eingepasst sind. Jedes
Dichtungsteil weist an seinem radial inneren Abschnitt eine Hauptnase
und eine Hilfsnase auf, und sein äußerer Rand ist in eine der
Befestigungsnuten eingepasst und dort befestigt, die in der radial
inneren Oberfläche
des äußeren Rings
vorgesehen sind. Die Hauptnase steht in Kontakt mit der Dichtungsnut,
um eine Kontaktdichtung auszubilden. Eine Labyrinthdichtung ist
zwischen der Hilfsnase und der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings vorhanden (siehe die Patentdokumente 1-4). Die Dichtungsteile
können
jeweils mehrere Hilfsnasen aufweisen (siehe die Patentdokumente
2 und 4).
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In
Bezug auf die Formen der Haupt- und Hilfslippen ist die Spitze des
Kunstgummis, aus welchem jedes Dichtungsteil besteht, typischerweise
gegabelt ausgebildet, um eine Hauptnase und eine Hilfsnase auszubilden.
Bei einer Anordnung ist die Hauptnase innerhalb vorgesehen, während die
Hilfsnase außerhalb
vorgesehen ist (siehe die Patentdokumente 1 und 3). Im Gegensatz
hierzu ist bei einer anderen Anordnung die Hauptnase außerhalb
vorgesehen, und die Hilfsnase innerhalb (siehe die Patentdokumente
2 und 4).
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Zur
Verbesserung des Dichtungsvermögens ist
das Übermaß der Hauptnase
vorzugsweise so groß wie
möglich.
Je größer das Übermaß ist, desto höher ist
jedoch das Drehmoment des Lagers. Im Gegensatz hierzu ist das Drehmoment
desto niedriger, je kleiner das Übermaß ist. Allerdings
nimmt in diesem Fall auch das Abdichtungsvermögen ab. Während einer Drehung des Lagers
mit hoher Geschwindigkeit steigt der Innendruck des Lagers an. Wenn
das Abdichtungsvermögen
unzureichend ist, kann daher Fett zusammen mit Luft ausgestoßen werden;
wodurch die Umgebung des Lagers verschmutzt wird. Ein Leck von Fett
kann auch zu einer zu geringen Menge an Fett in dem Lager führen, wodurch
die Lebensdauer des Lagers verkürzt
wird. Wenn ein niedriges Drehmoment erforderlich ist, war es daher
nötig,
das Übermaß der Hauptnase
zu verringern, und gleichzeitig die abgedichtet in dem Lager vorhandene
Menge an Fett zu verringern. Weiterhin war es erforderlich, ein
Leck von Fett zu verhindern, um die Menge an abgedichtet vorhandenem
Fett aufrecht zu erhalten.
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- Patentdokument 1: JP-Patentveröffentlichung 46-39361B (Ausführungsformen; 1)
- Patentdokument 2: JP-Gebrauchsmusterveröffentlichung 3-121225A (2)
- Patentdokument 3: JP-Patentveröffentlichung 2003-13977A (Erste
Ausführungsform, 1
- Patentdokument 4: JP-Patentveröffentlichung 2004-68924A (Erste
Ausführungsform, 2)
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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VORTEIL DER
ERFINDUNG
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Wenn
bei den Patentdokumenten 1 und 3 die Hauptnase innerhalb vorgesehen
ist, wird der innere Druck des Lagers direkt von der Hauptnase abgefangen,
so dass die Neigung dazu besteht, das Übermaß relativ hoch einzustellen,
um eine hohe Abdichtungsfähigkeit
aufrecht zu erhalten. Dies führt
zu einem hohen Drehmoment. Im Gegensatz hierzu wird bei einer Anordnung,
bei welcher die Hauptnase außerhalb
vorgesehen ist, wie bei den Patentdokumenten 2 und 4, da der innere
Druck des Lagers durch die Hilfsnase verringert wird, die innerhalb
vorgesehen ist, selbst dann, wenn das Übermaß der Hauptnase relativ niedrig
eingestellt ist, ein gutes Abdichtungsvermögen mit einem niedrigen Drehmoment
erzielt.
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Bei
den zunehmenden Umdrehungsgeschwindigkeiten heutiger Lager ist es
jedoch erforderlich, das Drehmoment weiter zu verringern, und das
Abdichtungsvermögen
weiter zu verbessern.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, das Drehmoment
weiter zu verringern, und das Abdichtungsvermögen weiter zu verbessern, bei
einer Dichtungsanordnung des Kontakttyps jener Art, bei welcher
die Hauptnasen außerhalb vorgesehen
sind.
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MASSNAHMEN
ZUR ERZIELUNG DES VORTEILS
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Um
diesen Vorteil zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine
Dichtungsanordnung für
ein Wälzlager
zur Verfügung,
bei welcher Umfangs-Dichtungsnuten vorgesehen sind, die in einer
radial äußeren Oberfläche eines
inneren Rings vorhanden sind, Dichtungsteile, deren äußere Ränder an einer
radial inneren Oberfläche
eines äußeren Rings
befestigt sind, welcher den Dichtungsnuten zugewandt ist, wobei
jedes der Dichtungsteile eine Hauptnase und eine Hilfsnase aufweist,
die an seinem radial inneren Abschnitt vorgesehen sind, die Hauptnase
in Kontakt mit einer der Dichtungsnuten steht, um eine Kontaktdichtung
auszubilden, die Hilfsnase nahe der Dichtungsnut oder einem Abschnitt
in der Nähe
der Dichtungsnut angeordnet ist, um eine Labyrinthdichtung auszubilden,
und dadurch gekennzeichnet ist, dass jedes der Dichtungsteile einen
Verzweigungsabschnitt in im wesentlichen derselben Höhe wie jener der
radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings aufweist, die Hauptnase durch einen Abschnitt des
Dichtungsteils ausgebildet wird, der sich radial nach innen von
dem Verzweigungsabschnitt erstreckt, bei der Hauptnase deren Spitze
in Kontakt mit einer äußeren Nutwand
der Dichtungsnut steht, um die Kontaktdichtung auszubilden, und
die Hilfsnase durch einen Abschnitt des Dichtungsteils gebildet
wird, der sich radial nach innen von dem Verzweigungsabschnitt erstreckt,
wobei die Labyrinthdichtung zwischen der Spitze der Hilfsnase und
einer inneren Nutwand der Dichtungsnut gebildet wird.
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Bei
dieser Dichtungsanordnung wird Fett durch die Labyrinthdichtungen
abgedichtet, die jeweils durch eine Hilfsnase gebildet werden, und
die Kontaktdichtungen, die jeweils durch eine Hauptnase festgelegt
werden, und wird am Herauslecken gehindert. Die Kontaktdichtungen
und die Labyrinthdichtungen verhindern darüber hinaus den Zugang von Fremdkörpern von
außerhalb.
Ein Fettsumpf, der ein relativ großes Volumen aufweist, wird
durch jede der Hauptnasen und der Hilfsnasen und die innere Nutwand
der Dichtungsnut gebildet, welche diesen Nasen zugewandt ist. Der
Fettsumpf dient zum Verringern des Drucks, mit welchem Fett herausleckt.
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Da
sich die radial äußere Oberfläche der Hilfsnase
in Axialrichtung in im wesentlichen derselben Höhe wie jener der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings erstreckt, kann darüber hinaus Fett, das aus der
Laufringnut herausgedrückt
wird, glatt zu deren radial äußerer Oberfläche fließen. Der Verzweigungsabschnitt,
von welchem die Hauptnase und die Hilfsnase ausgehen, befindet sich "im wesentlichen in
derselben Höhe
wie jener der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings".
Dies bedeutet, dass der Verzweigungsabschnitt auf der Verlängerung
in Axialrichtung der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings oder in deren Nähe
angeordnet ist, so dass sich die Hilfsnase von dem Verzweigungsabschnitt
zu dem inneren Ring im wesentlichen in derselben Höhe erstreckt
wie jener von dessen radial äußerer Oberfläche.
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Wenn
die Hilfsnase in Radialrichtung nach außen gegenüber der Verlängerung
der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings versetzt ist, weist die Hilfsnase vorzugsweise auf
ihrer Oberfläche
an der Spitze eine sich verjüngende
Oberfläche
auf, die einen Schrägstellwinkel
von mehr als 90° in
Bezug auf die radial äußere Oberfläche des
inneren Rings aufweist. Durch Bereitstellung einer derartigen, sich verjüngenden
Oberfläche
kann Fett glatt auf die radial äußere Oberfläche der
Hilfsnase fließen.
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AUSWIRKUNGEN
DER ERFINDUNG
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Wie
voranstehend geschildert dient, auf die gleiche Art und Weise wie
bei herkömmlichen
Anordnungen, bei welchen die Hauptnase außerhalb und die Hilfsnase innerhalb
angeordnet ist, die innere Hilfsnase dazu, den inneren Druck zu
verringern, wodurch der innere Druck verringert wird, der auf die Hauptnase
einwirkt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Hauptnase und die Hilfsnase miteinander durch
den Verzweigungsabschnitt in Form eines umgekehrten L verbunden,
und ist ein Fettsumpf, der ein großes Volumen aufweist, zwischen
diesen Abschnitten und der inneren Nutwand der Dichtungsnut vorgesehen.
Der Fettsumpf dient dazu, den inneren Druck weiter zu verringern,
so dass ermöglicht
wird, das Übermaß der Hauptnase
zu verringern, wodurch das Drehmoment verringert wird, während gleichzeitig
das Abdichtungsvermögen
verbessert wird.
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Da
die radial äußere Oberfläche der
Hilfsnase im wesentlichen in derselben Höhe angeordnet ist wie jener
der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings, kann darüber
hinaus Fett, das aus der Laufringnut herausgedrückt wird, glatt zur radial äußeren Oberfläche der
Hilfsnase geschickt werden. Hierdurch wird ermöglicht, die Menge an Fett zu
verringern, die in den Fettsumpf durch die Labyrinthdichtung fließt. Daher
wird ermöglicht,
das Drehmoment weiter zu verringern, und das Abdichtungsvermögen weiter
zu verbessern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 eine
Schnittansicht von Ausführungsform
1
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2 (a)
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht
von dieser, (b) eine vergrößerte Schnittansicht,
die einen kleinen Nutabschnitt eines Gleitberührungsabschnitts zeigt, und
(c) eine vergrößerte Schnittansicht,
die eine Kontaktdichtung des Gleitberührungsabschnitts zeigt
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3 ein
Diagramm, das tatsächliche
Messergebnisse von Drehmomentwerten für jeweiligen Ausführungsformen
zeigt
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4 ein
Diagramm, das tatsächliche
Messergebnisse für
das ausmaß des
Lecks von Fett für
jeweilige Ausführungsformen
zeigt
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5 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
von Ausführungsform
2
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6 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines Vergleichsbeispiels
-
7 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
von Ausführungsform
3
-
8 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
von Ausführungsform
4
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- 1
- Innerer
Ring
- 2
- Laufringnut
- 3
- Steg
- 4
- Dichtungsnut
- 5
- Äußerer Ring
- 6
- Dichtungsteil-Befestigungsnut
- 7
- Laufringnut
- 8
- Kugel
- 9
- Halter
- 11
- Dichtungsteil
- 12
- Kern
aus Metall
- 13
- Kunstgummi
- 14
- Verengter
Abschnitt
- 15
- Verzweigungsabschnitt
- 16
- Hauptnase
- 17
- Hilfsnase
- 18
- Innere
Nutwand
- 19
- Labyrinthdichtung
- 20
- Nutunterseite
- 21
- Äußere Nutwand
- 22
- Äußerer Steg
- 23
- Gleitberührungsabschnitt
- 25
- Kontaktdichtung
- 26
- Kleiner
Nutabschnitt
- 27
- Verjüngte Oberfläche
- 28
- Verjüngte Oberfläche
- 29
- Schrägfläche
- 30
- Endoberfläche
- 31
- Schrägfläche
-
BESTE ART
UND WEISE ZUR VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend
werden die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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Das
Wälzlager
von Ausführungsform
1, das in den 1 und 2 gezeigt
ist, weist Umfangsdichtungsnuten 4 auf, die in Stegen 3 an
beiden Seiten einer Laufringnut 2 vorgesehen sind, die
in der radial äußeren Oberfläche des
inneren Rings 1 vorhanden ist. Dichtungsteil-Befestigungsnuten 6 sind
in der radial inneren Oberfläche
des äußeren Rings
so vorgesehen, dass sie der jeweiligen Dichtungsnut 4 zugewandt
sind. Eine Laufringnut 7 ist in der radial inneren Oberfläche des äußeren Rings 5 so
vorgesehen, dass sie der Laufringnut 2 zugewandt ist. Kugeln 8 sind
zwischen den Laufringnuten 2 und 7 angeordnet.
Die Kugeln 8 sind in Umfangsrichtung um eine vorbestimmte
Entfernung voneinander durch einen Halter 9 beabstandet
angeordnet.
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Ein
ringförmiges
Dichtungsteil 11 ist zwischen jeder Dichtungsnut 4 und
der entsprechenden Dichtungsteil-Befestigungsnut
angeordnet. Die Dichtungsteile 11 werden so ausgebildet,
dass ein Kunstgummi 13 auf einen Kern 12 aus Metall
aufgebracht wird. Ihre äußeren Ränder 10 sind
in die jeweilige Dichtungsteil-Befestigungsnut 6 eingepasst
und dort befestigt. Der innere Radius R1 der Metallkerne 12 ist größer als
der äußere Radius
R2 der Stege 3 des inneren Rings 1 (in den Patentansprüchen werden
die Stege 3 als radial äußere Oberfläche des
inneren Rings bezeichnet). Zwischen dem inneren Radius jedes Metallkerns 12 und
einer Verlängerung
L in Axialrichtung des Stegs 3 (siehe 2)
ist der Kunstgummi 13 mit einem verengten Abschnitt 14 (siehe 2)
versehen. An dem verengten Abschnitt 14 weist der Kunstgummi 13 eine
verkleinerte Wanddicke auf.
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Wie
in 2 gezeigt, weist der Kunstgummi 13 einen
geraden Abschnitt auf, der sich radial nach innen von dem verengten
Abschnitt 14 erstreckt. Ein Verzweigungsabschnitt 15 ist
an einem Punkt an der Mitte des geraden Abschnitts vorgesehen. Der
Abschnitt des geraden Abschnitts, der sich radial nach innen von
dem Verzweigungsabschnitt 15 erstreckt, dient als eine
Hauptnase 16. Der Kunstgummi 13 weist weiterhin
einen Abschnitt auf, der sich radial nach innen von dem Verzweigungsabschnitt 15 erstreckt.
Dieser Abschnitt dient als eine Hilfsnase 17. Die Hauptnase 16 und
die Hilfsnase 17 sind miteinander an dem Verzweigungsabschnitt 15 in
Form eines umgekehrten L verbunden.
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Der
Verzweigungsabschnitt 15 ist ein Abschnitt, an welchem
die Verlängerung
der Dicke der Hauptnase 16 die Verlängerung der Dicke der Hilfsnase 17 schneidet
(ein Abschnitt, der von den einfach gepunkteten, gestrichelten Linien
von 2(a) umschlossen ist). Der dargestellte
Verzweigungsabschnitt 15 ist radial nach innen gegenüber der
Verlängerung
L des Steges 3 um ein geringes Ausmaß (ΔX) versetzt.
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Infolge
des Offsets ΔX
ist eine Stufe (R2-R3) zwischen dem Steg 3 und der Hilfsnase 17 vorhanden.
Die Stufe stellt jedoch kein Hindernis für den Fluss von Fett dar, von
dem Steg 3 zu der Hilfsnase 17 (siehe den Pfeil
a). Wenn ΔX
zu groß ist,
nimmt jedoch das Volumen des nachstehend erläuterten Fettsumpfes 24 ab,
wodurch die Auswirkung der Entlastung des Leckdrucks von Fett verringert
wird. Daher ist der Wert von ΔX
auf einen Bereich begrenzt, in welchem der Offset ΔX nicht die
Auswirkung der Entlastung des Leckdrucks von Fett verringert.
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Wenn
der Verzweigungsabschnitt 15 radial nach außen gegenüber der
dargestellten Position versetzt angeordnet ist, so dass die Beziehung
R3 > R2 vorhanden
ist, und daher die Stufe zu einem Hindernis für den Fluss von Fett wird,
werden vorzugsweise Gegenmaßnahmen
bei der nachstehend geschilderten Ausführungsform 2 (vgl. die verjüngte Oberfläche 27 von 5)
unternommen.
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Die
Spitze der Hilfsnase 17 ist als eine Schrägfläche ausgebildet,
parallel zur schrägen
inneren Nutwand 18 der Dichtungsnut 4, wodurch
eine Labyrinthdichtung 19 zwischen der Schrägfläche und der
inneren Nutwand 18 ausgebildet wird.
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In 2(a) ist die Unterseite der Nut der Dichtungsnut 4 mit 20 bezeichnet,
deren äußere Nutwand
mit 21, und der äußere Steg
mit 22. Der äußere Steg 22 weist
einen Radius R4 auf, der kleiner ist als der Radius R2 des Steges 3.
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An
der Spitze der Hauptnase 16 ist ein Gleitberührungsabschnitt 23 vorgesehen,
der sich geringfügig
zur äußeren Oberfläche hin
verwindet. Seine spitz verlaufende Spitze wird in Kontakt mit der äußeren Nutwand 21 der
Dichtungsnut 4 mit einem vorbestimmten Übermaß versetzt, wodurch eine Kontaktdichtung 25 ausgebildet
wird (siehe 2(c)). In 2(c) ist
die Form der Spitze des Gleitberührungsabschnitts 23 in
ihrem Ursprungszustand durch eine einfach gepunktete, gestrichelte
Linie dargestellt. Die Form der Spitze dann, wenn sie infolge des
Kontakts verformt wird, ist mit der durchgezogenen Linie dargestellt. 2(c) zeigt daher, dass die Kontaktdichtung 25 durch
den verformten Abschnitt gebildet wird. In anderen Figuren ist die
Kontaktdichtung 25 zur Vereinfachung nur mit der Form ihres
Ursprungszustands dargestellt.
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Wie
voranstehend geschildert, sind die Hauptnase 16 und die
Hilfsnase 17 miteinander durch den Verzweigungsabschnitt 15 in
Form eines umgekehrten L verbunden. Der Abschnitt, der durch den
Abschnitt in Form eines umgekehrten L und die innere Nutwand 18 der
Dichtungsnut 14 gebildet wird, welche dem Abschnitt in
Form eines umgekehrten L zugewandt ist, dient als ein Fettsumpf 24,
der ein relativ großes
Volumen aufweist. Der Fettsumpf 24 steht in Verbindung
mit dem Inneren des Lagers durch die Labyrinthdichtung 19,
und wird durch die Kontaktdichtung 15 verschlossen.
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Um
den Druck während
eines anomalen Druckanstiegs in dem Lager zu verringern, sind zwei in
Umfangsrichtung symmetrische, kleine Nutabschnitte 26 (siehe 2(b)) an der Spitze des Gleitberührungsabschnitts 23 vorgesehen.
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Die
Dichtungsanordnung von Ausführungsform
1 ist so ausgebildet, wie dies voranstehend geschildert wurde, und
wird mit abgedichtet in dem Lager vorhandenem Fett eingesetzt. Da
der Leckdruck von Fett durch die Labyrinthdichtung 19 verringert wird,
die innerhalb der Kontaktdichtung 25 der Hauptnase 16 vorhanden
ist, kann das Übermaß der Hauptnase 16 an
der Kontaktdichtung 25 klein gewählt werden, verglichen mit
jener Anordnung, bei welcher der Druck direkt abgefangen wird (eine
Anordnung, bei welcher die Hauptnase innerhalb vorgesehen ist).
Dieses Übermaß ist dadurch
einstellbar, dass die Dicke des verengten Abschnitts 14 geändert wird,
die Dicke der Hauptnase 16, oder des Gleitberührungsabschnitts 23,
oder dergleichen.
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Im
Falle der vorliegenden Erfindung wird ermöglicht, das Übermaß der Kontaktdichtung 25 weiter
zu verringern, aus folgenden Gründen.
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Der
erste Grund besteht darin, dass ein Anteil des Fetts, das aus der
Laufringnut 2 durch jeden Steg 3 herausgedrückt wird,
auf die radial äußere Oberfläche der
Hilfsnase 17 fließt,
wie durch den Pfeil a dargestellt. Da die radial äußere Oberfläche der
Hilfsnase 17 parallel zur Lagerachse verläuft, wird
verhindert, dass Fett zurückgedrückt wird.
Bei der herkömmlichen
Anordnung, wie bei den voranstehend erwähnten Patentdokumenten 2 und 4,
neigt Fett dazu, zurück
in das Lager gedrückt
zu werden, da die radial äußere Oberfläche der
Hilfsnase nach innen schräg
steht, was den Fettdruck erhöht.
Im Falle der vorliegenden Erfindung ist infolge der Tatsache, dass
die Rückdruckkraft
relativ schwach ist, der Einfluss auf den Fettdruck gering, so dass
Fett weniger dazu neigt, zur Labyrinthdichtung 19 zu fließen (siehe
den Pfeil b). Dies verringert den Anstieg des Drucks in dem Fettsumpf 24.
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Der
zweite Grund besteht darin, dass infolge der Tatsache, dass der
Fettsumpf 24 zwischen der Hauptnase 16 und der
Hilfsnase 17, die miteinander durch den Verzweigungsabschnitt 15 verbunden sind,
und der inneren Nutwand 18 der Dichtungsnut 4 vorhanden
ist, welche den Nasen 16 und 17 zugewandt ist,
und ein relativ großes
Volumen aufweist, der innere Druck des Fettsumpfes 24 weiter
abnimmt.
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Um
diese Auswirkungen zu bestätigen,
wurden Vergleichsversuche für
einen Gegenstand gemäß der Erfindung
gemäß Ausführungsform
1 (beide Seiten abgedichtet) und dem folgenden, vorhandenen Gegenstand
durchgeführt.
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(1) Vorhandener Gegenstand
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Gegenstand,
hergestellt auf Grundlage dessen, was in 1 des Patentdokuments
1 beschrieben ist (beiden Seiten abgedichtet)
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(2) Inhalt der Versuche
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Für den Gegenstand
gemäß der Erfindung und
dem vorhandenen Gegenstand wurde der Drehmomentwert unter einer
Axialbelastung von 4 kgf tatsächlich
gemessen. Die tatsächlich
gemessenen Werte sind in 3 dargestellt. X bezeichnet
Drehmomentwerte für
den vorhandenen Gegenstand, und A bezeichnet Drehmomentwerte für den Gegenstand gemäß der Erfindung.
Weiterhin wurde ein Fettleck-Leistungsversuch unter einer Radialbelastung von
20 kgf durchgeführt.
Die Versuchsergebnisse sind in 4 dargestellt.
X bezeichnet das Ausmaß des
Lecks von Fett bei dem vorhandenen Gegenstand, und A bezeichnet
das Ausmaß des
Lecks von Fett bei dem Gegenstand gemäß der Erfindung.
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(3) Bewertung der Versuchsergebnisse
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In
Bezug auf die Drehmomentwerte, die in 3 gezeigt
sind, wies der Gegenstand A gemäß der Erfindung
einen niedrigeren Wert um etwa 40 gf·cm (20 %) auf als der vorhandene
Gegenstand X. Daher stellte sich heraus, dass das Drehmoment verringert
war. In Bezug auf das Ausmaß des
Lecks von Fett, das in 4 gezeigt ist, nahm bei dem
Gegenstand A gemäß der Erfindung
die akkumulierte Leckmenge, bis ein stabiler Zustand erreicht wurde,
auf etwa 1/4 ab, im Vergleich zum vorhandenen Gegenstand X. Daher
stellte sich heraus, dass die Dichtungsleistung verbessert wurde.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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Die
Dichtungsanordnung der Ausführungsform
2, gezeigt in 5, ist grundsätzlich ebenso
wie bei der Ausführungsform
1. Die Unterschiede bestehen darin, dass die Position in Radialrichtung
des Verzweigungsabschnitts 15 so festgelegt ist, dass sie auf
der Verlängerung
L des Steges 3 liegt, und dass der Hauptanteil der Hilfsnase 17 oberhalb
der Verlängerung
L angeordnet ist (also an dem radial äußeren Abschnitt des Dichtungsteils 11).
Der Abschnitt mit maximalem Durchmesser der Hilfsnase 17 weist
einen Radius R3 auf, der größer ist
als der Radius R2 des Steges 3. Bei dieser Anordnung entsteht,
obwohl das Volumen des Fettsumpfes 24 zunimmt, in der Hinsicht
ein Problem, dass die Oberfläche
an der Spitze der Hilfsnase 17 zu einem Hindernis für den Fluss
von Fett von dem Steg 3 zu der radial äußeren Oberfläche der
Hilfsnase 17 wird. Zur Vermeidung dieses Problems ist an
der Spitze der Nase 17 eine sich verjüngende Oberfläche 27 ausgebildet,
die einen Schrägstellwinkel θ von nicht
weniger als 90 ° in Bezug
auf den Steg 30 aufweist.
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Die
radial innere Oberfläche
der Hilfsnase 17 steht um einen vorbestimmten Winkel α schräg in Bezug
auf den Steg 3. Eine Labyrinthdichtung 19 wird zwischen
dieser Schrägfläche 29 und
der inneren Nutwand 18 der Dichtungsnut 4 ausgebildet.
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Eine
sich verjüngende
Oberfläche 28 ist ebenfalls
auf der inneren Oberfläche
der Hauptnase 16 an deren Spitze vorgesehen, so dass der
Winkel β zwischen
der sich verjüngenden
Oberfläche 28 und der äußeren Nutwand 21 der
Dichtungsnut 4 nicht kleiner ist als 90 °. Durch Einstellung
des Winkels β auf
einen derartig großen
Wert wird, verglichen mit einem kleineren Winkel β' von weniger als
90 ° (siehe 6,
die ein Vergleichsbeispiel zeigt) es schwieriger, dass Fett durch
die Kontaktdichtung 25 der Hauptnase 16 hindurchgelangt.
Im Übrigen
ist diese Ausführungsform
ebenso in Bezug auf die Konstruktion, den Betriebsablauf und die
Auswirkungen ausgebildet wie die Ausführungsform 1.
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Bei
der Dichtungsanordnung von Ausführungsform
2 wurden entsprechende Versuche wie jene durchgeführt, die
bei der Ausführungsform
1 durchgeführt
wurden. Tatsächlich
gemessene Drehmomentwerte sind mit B in 3 bezeichnet,
während
tatsächlich
gemessene Leckmengen von Fett mit B in 4 dargestellt
sind. Wie aus diesen Ergebnissen deutlich wird, wurden ein niedriges
Drehmoment und ein hohes Abdichtungsvermögen im selben Ausmaß wie bei
der Ausführungsform
1 erzielt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN 3 UND 4
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Die
Ausführungsform
3, die in 7 gezeigt ist, und die Ausführungsform
4, die in 8 gezeigt ist, wurden vor den
Ausführungsformen
1 und 2 erfunden. Sie werden als Vergleichsbeispiele der Ausführungsformen
1 und 2 beschrieben.
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Bei
der in 7 gezeigten Ausführungsform 3 weist jedes Dichtungsteil 11 nur
eine Haupt-Dichtungsnase 16 auf. Die Haupt-Dichtungsnase 16 weist eine
konstante Breite auf, und ist mit einer Endoberfläche 30 in
Richtung der Breite an ihrer Spitze versehen. Bei der Endoberfläche 30 steht
die äußere Ecke in
Kontakt mit der äußeren Nutwand 21 der
Dichtungsnut 4, zur Ausbildung einer Kontaktdichtung 25. Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von den Ausführungsformen
1 und 2 in der Hinsicht, dass keine Hilfsnase vorgesehen ist.
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Es
wurde bestätigt,
dass Drehmomentwerte C, wenn das Übermaß der Hauptnase 16 auf
im Wesentlichen denselben Wert wie bei den Ausführungsformen 1 und 2 eingestellt
wurde, im Wesentlichen die gleichen Werte wie die Werte A in 3 aufwiesen.
Wie mit dem Buchstaben C in 4 dargestellt, betrug
das Abdichtungsvermögen
etwa 1/2 jenes des vorhandenen Gegenstands X. Daher stellte sich
heraus, dass das Abdichtungsvermögen
schlechter als bei A und B ist. Dies kann an der Tatsache liegen, dass
weder die Hilfsnase 17 noch der Fettsumpf 24 vorhanden
ist. Dies bedeutet, dass die Hilfsnase 17 und der Fettsumpf 24,
wie sie bei den Ausführungsformen
1 und 2 eingesetzt werden, zur Verbesserung des Abdichtungsvermögens beitragen.
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Bei
der in 8 gezeigten Ausführungsform 4 ist der radial
innere Abschnitt des Metallkerns 14 nach innen abgebogen,
in Form eines "<", ist der Kunstgummi 13 ebenfalls
entlang dem gebogenen inneren Abschnitt des Kerns abgebogen, so
dass er sich nahe an der inneren Nutwand 18 der Dichtungsnut 4 befindet,
und sind Hilfsnasen 17a und 17b auf der Oberfläche, welche
der inneren Nutwand 18 zugewandt ist, in zwei Lagen vorgesehen.
Weiterhin ist eine dritte Hilfsnase 17c entlang der Nutunterseite 20 der
Dichtungsnut 4 vorgesehen. Labyrinthdichtungen 19a, 19b und 19c werden
durch diese Hilfsnasen 17a-17c ausgebildet. Ein
verengter Abschnitt 17 ist auf der Oberfläche gegenüberliegend
den Hilfsnasen 17a-17c vorgesehen, also der äußeren Oberfläche. Die äußere Oberfläche der
Hauptnase 16 ist mit der Spitze des verengten Abschnitts 14 verbunden,
während
die innere Oberfläche
der Hauptnase 16 mit der Spitze der dritten Hilfsnase 17c verbunden
ist. Die Spitze der Hauptnase 16, an welcher sich ihre
innere und äußere Oberfläche treffen,
wird in Kontakt mit der äußeren Nutwand 21 der
Dichtungsnut 4 versetzt, wodurch eine Kontaktdichtung 25 ausgebildet wird.
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Die
Ausführungsform
4 unterscheidet sich signifikant von den Ausführungsformen 1 und 2 in der Hinsicht,
dass drei Hilfsnasen 17a-17c vorhanden sind (und
daher drei Labyrinthdichtungen 19a-19c), so dass
der Fettsumpf, der zwischen den Abschnitten zwischen den benachbarten
Hilfsnasen 17a-17c und dem Abschnitt zwischen
der Hilfsnase 17c und der Hauptnase 16 und der
Nutwand der Dichtungsnut 4 ausgebildet wird, welche diesen
Abschnitten zugewandt ist, ein kleines Volumen aufweist, und das
Ausmaß des
Vorspringens in Axialrichtung der Hilfsnase 17a gering
ist, und ihre Basis mit der inneren Oberfläche des nach innen gebogenen
Kunstgummis 13 verbunden ist.
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Es
wurde bestätigt,
dass Drehmomentwerte D, wenn das Übermaß der Hauptnase 16 im
wesentlichen ebenso eingestellt wurde wie bei den Ausführungsformen
1 und 2, im wesentlichen ebenso waren wie die Werte A in 3.
Wie mit dem Buchstaben D in 4 angegeben,
war das Dichtungsvermögen
im Wesentlichen ebenso wie bei den C-Werten. Daher stellte sich
heraus, dass das Abdichtungsvermögen schlechter
ist als bei A und B. Dies liegt vermutlich daran, dass die Auswirkung
der Bereitstellung der Hilfsnasen 17a-17c in drei
Lagen unbedeutend ist, dass das Volumen des Fettsumpfes klein war,
und das Ausmaß des
Vorspringens in Axialrichtung der Hilfsnase 17a gering
ist, und deren radial äußere Oberfläche schräg angeordnet
war, so dass sie nahe an der Schrägfläche 31 des Kunstgummis 13 lag.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei
einer Dichtungsanordnung des Kontakttyps für ein Wälzlager wird angestrebt, das
Drehmoment zu verringern, und die Abdichtungsfähigkeit zu verbessern, durch
Verbesserung der Nasenkonstruktion jedes Dichtungsteils.
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Jedes
Drehteil 11 weist einen Verzweigungsabschnitt 15 im
Wesentlichen in derselben Höhe
wie jener des Steges 3 des inneren Rings auf. Eine Hauptnase 16 wird
durch ihren Abschnitt festgelegt, der sich radial nach innen von
dem Verzweigungsabschnitt 15 erstreckt. Die Spitze der
Hauptnase 16 wird in Kontakt mit der äußeren Nutwand 21 der
Dichtungsnut 4 versetzt, um eine Kontaktdichtung 25 auszubilden.
Eine Hilfsnase 17 wird durch einen Abschnitt festgelegt,
der sich in Axialrichtung nach innen von dem Verzweigungsabschnitt 15 erstreckt. Eine
Labyrinthdichtung 19 ist zwischen der Spitze der Hilfsnase 17 und
der inneren Nutwand 18 der Dichtungsnut 4 vorgesehen.