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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsvorrichtung für Lager,
mit einer Dichtung, welche aus einem Dichtungskörper aus elastischem Material
und einem darin eingelagerten Metallkörper besteht nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Nächstkommender
Stand der Technik ist eine Dichtung, insbesondere Wälzlagerdichtung
mit zwei Membranen (
DE
35 19 598 A1 ). Hierbei weist die axiale Membran zwischen
Dichtkanten die zweite, im Querschnitt kleinere Membran auf, welche
von Einschnürungen
gebildet ist. Es handelt sich entsprechend um ein konstruktiv relativ
aufwändiges
Produkt, welches infolge der besonderen Gestaltung der Dichtkanten
nachteiligerweise zur Geräuschbildung neigt.
Weiterer Stand der Technik betrifft einen Dichtkörper mit mehreren Dichtungen,
welche im Zustand vor der Montage aufeinanderliegend als Stapel
verbunden sind (
DE
34 01 706 C2 ). Entsprechend dieser Stapelfunktion weisen
die Dichtungen Erhebungen auf, welche als Abstützungen dienen. Zusätzlich ist ein
abgedichtetes Wälzlager
bekannt, bei dem die Dichtlippen mit Fördermechanismen versehen sind (
DE 36 07 535 A1 ).
Diese Fördermechanismen
sind an sich bekannte Nuten oder Vorsprünge, welche gegenüber der
Dichtkante geneigt angeordnet sind und das lagerumgebende Schmieröl in das
Lager fördern.
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Andere
Konstruktionen beziehen sich auf eine Dichtung für ein Wälzlager mit drei Dichtlippen (
DE 87 16 592 U1 )
sowie auf einen Dichtungsring, bei welchem der mittlere Teil aus
einem einzigen steifen, ringförmigen,
aus einem synthetischen thermoplastischen Polymer geformten Einsatz
besteht, an welchen weiche Umfangsteile angeformt sind (
DE 692 04 421 T2 ).
In
3A ist darüber hinaus
eine ebenfalls zum Stand der Technik zählende Dichtungsvorrichtung
dargestellt, welche einen im wesentlichen ringförmigen Dichtungskörper aufweist,
der in einer Befestigungsnut eingesetzt ist, die in der inneren
Umfangsfläche
eines Außenrings
20 ausgebildet
ist. Am Dichtungskörper
22 ist
eine Nase
23 vorhanden, welche einen gleitenden Kontakt
mit einer in der äußeren Umfangsfläche eines
Innenrings
24 ausgebildeten Dichtrille
25 bildet.
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Bei
einer derartigen Dichtungsvorrichtung entsteht ein Schlupf zwischen
der Nase 23 und der Dichtrille 25. Folglich tritt – je nach
den Einsatzbedingungen der Lager – ein sogenanntes Ruckgleiten zwischen
den Gleitbereichen der beiden Elemente auf, wodurch eine Eigenvibration
der Nase hervorgerufen wird, die zum Teil eine Geräuschquelle,
insbesondere in Form eines unangenehmen, quietschenden Geräuschs bildet.
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Entsprechend
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ausgehend
von dem eingangs genannten Stand der Technik eine Dichtungsvorrichtung
zu schaffen, welche es ermöglicht,
die Erzeugung unerwünschter
Geräuschquellen
zu vermeiden, ohne die Dichtung zu verschlechtern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkamale der Ansprüche
1 bzw. 3 gelöst,
wobei die Außenendfläche in einem
Winkel zur Dichtungsfläche
angeordnet ist, die Innenfläche
und die Außenendfläche durch
eine Innendurchmesserfläche
verbunden sind, welche zumindest teilweise die Dichtungsfläche des
Lagers beaufschlagt und dass die Dichtungsfläche eine Rautiefe zwischen
0,2 bis 1,0 μm
aufweist.
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In
anderer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit,
dass zwischen der im wesentlichen senkrecht zur Achse des Lagers
liegenden Außenendfläche und
der geneigten Innenfläche
auf dem Innenumfang eine ringförmige
Kerbe ausgebildet ist.
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Beide
Konstruktionen bewirken vorteilhafterweise den Effekt der Unterdrückung quietschender Geräusche bei
erhöhter
Dichtwirkung.
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Untersuchungen
haben ergeben, dass folgende drei Faktoren als Gründe für die Erzeugung von
quietschenden Geräuschen
zu beachten sind:
- 1. Eine Dichtungsvorrichtung
tendiert, wenn es sich um eine Axialkontakt-Dichtungsvorrichtung handelt,
dazu, quietschende Geräusche
zu erzeugen. Bei der Axialkontakt-Dichtungsvorrichtung handelt es
sich um eine Art von Dichtung, bei der eine Nase 23 axial
mit einer Dichtrille 25 in Kontakt gebracht wird, wie in 3A dargestellt.
Im
Gegensatz dazu besteht bei einer Radialkontakt-Dichtungsvorrichtung,
bei der eine Nase 23' radial
mit der Dichtrille 25 in Kontakt gebracht wird, wie in 3B dargestellt,
nur eine geringe Tendenz zum Auftreten eines Ruckgleitens, und der
Effekt der Unterdrückung
quietschender Geräusche
ist beträchtlich.
Da
es sich bei der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung
um eine Radialkontakt-Dichtungsvorrichtung handelt, bei der – wie in 1 dargestellt – eine Nase 12 radial
mit einer Dichtungsfläche 15 in
Kontakt gebracht wird, kann ein Auftreten von quietschenden Geräuschen verhindert
werden.
- 2. Ungenügende
Festigkeit der Nase kann ebenfalls leicht quietschende Geräusche hervorrufen.
Als
Grund dafür
wird folgendes angenommen: Bei ungenügender Festigkeit der Nase
wird diese, da sie in gleitendem Kontakt mit dem Innenring steht, unter
dem Einfluß der
Zentrifugalkraft stark verformt, was zu einer Veränderung
der Gleitfläche zwischen
der Nase und dem Innenring führt
und das Auftreten des Phänomens
des Ruckgleitens begünstigt.
Eine
einfache Methode, die Festigkeit zu erhöhen, wäre, die Nase dicker oder kürzer zu
machen; dies wäre
jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß sich die Elastizität der Nase
verringert und daß die
Dichtwirkung verschlechtert und das Drehmoment der Welle erhöht wird.
Bei
der vorliegenden Erfindung weist die Nase einen vertikalen Bereich
auf, der aus einem Bereich der Nase und einem geneigten Bereich
gebildet ist, welcher sich schräg
zur Achse erstreckt und dazu dient, einen gleitenden Kontakt mit
dem einen Lagerring zu bilden. Das Volumen der Nase wird vergrößert, wodurch
die Festigkeit der Nase radial erhöht werden kann, ohne die Elastizität der Nase
zu verringern, wodurch wiederum verhindert wird, daß die Dichtungsvorrichtung
ein quietschendes Geräusch
erzeugt.
- 3. Ein übermäßig niedriger
Wert der Rauhtiefe der Dichtrille begünstigt ebenfalls das Auftreten
eines quietschenden Geräusches.
Um
also die Erzeugung dieses Geräusches
zu verhindern, sollte die Dichtrille eine entsprechend abgestimmte
Rauhtiefe aufweisen. Bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik
wurde unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung von Verschleiß die Dichtrille
hochglanzpoliert, um die Rauhtiefe so niedrig wie möglich zu
halten (weniger als 1S). Eine derart niedrige Rauhtiefe begünstigt jedoch
das Auftreten eines Ruckgleitens. Andererseits beschleunigt eine übermäßig hohe Rauhtiefe
den Verschleiß der
Dichtrille und der Nase; dieser Punkt sollte auch in Betracht gezogen
werden.
Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung kann
das Phänomen
des Ruckgleitens verhindert werden, da die Rauhtiefe der Dichtrille
nicht geringer ist als 1S. Da jedoch andererseits die Rauhtiefe
der Dichtrille auch nicht größer ist
als 6S, kann der Verschleiß der
Dichtrille oder der Nase nicht problematisch werden.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung kann eine Oberfläche
der Nase, die in gleitendem Kontakt mit der Dichtungsfläche steht,
vorzugsweise als kegelstumpfförmige
Fläche
vorliegen, die sich im ursprünglichen
Zustand, bevor die Dichtung in das Lager ein gesetzt wird, zur Innenseite
des Lagers hin öffnet.
Außerdem
liegt die Gleitfläche
der Nase in elastisch verformtem Zustand, wenn die Nase mit der Dichtungsfläche in Kontakt
steht, entweder parallel zur Dichtungsfläche vor oder öffnet sich
leicht zur Innenseite des Lagers hin.
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In
dem Fall, bei dem die Dichtungsvorrichtung am äußeren ortsfesten Lagerring
angebracht ist und die Nase der Dichtungsvorrichtung einen gleitenden
Kontakt mit der im inneren rotierenden Lagerring ausgebildeten Dichtungsfläche bildet,
wird der Kontakt zwischen der Nase und der Dichtungsfläche an der
ganzen Innendurchmesserfläche
oder an der äußeren Kante
der Innendurchmesserfläche
hergestellt.
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Deshalb
kann der sich nach außen öffnende Winkel
zwischen dem Innenring und der Nase, der zwischen der Endfläche der
Nase und dem Innenring gebildet wird, etwa oder genau 90° betragen.
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Aus
diesem Grund treten Wasser oder Fremdsubstanzen kaum von außen in das
Lager ein. Außerdem
liegt die Innendurchmesserfläche
der Nase in dem Zustand, in dem sie einen Kontakt mit der Dichtungsfläche bildet,
entweder parallel zur Dichtungsfläche vor oder öffnet sich
ein wenig zur Innenseite des Lagers hin, wodurch der Kontakt mit
der Dichtungsfläche
stabilisiert wird. Hierdurch kann ein Eindringen von Wasser oder
Fremdsubstanzen von außen
noch zuverlässiger
verhindert werden.
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In
dem Fall, bei dem die Innendurchmesserfläche der Nase sich ein wenig
zur Innenseite des Lagers hin öffnet,
wird – selbst
wenn Herstellungsfehler innerhalb der Toleranz auftreten – verhindert,
daß sich
die Innendurchmesserfläche
der Nase in spitzem Winkel nach außen hin öffnet.
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Mit
einer Anordnung, bei der die Dichtungsvorrichtung am Innenring befestigt
ist, wird der Effekt, ein Eindringen von Wasser oder Fremdsubstanzen zu
verhindern, genauso erzielt, wie oben beschrieben.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann der Endbereich der Nase vorzugsweise so geformt
sein, daß er
eine ringförmige
Kerbe zwischen einer im wesentlichen senkrecht zur Achse vorliegenden
Endfläche
und einer geneigten Fläche am
Innenumfang aufweist. Gemäß dieser
Ausführungsform
ist der Bereich der Nase, der einen gleitenden Kontakt mit der Dichtungsfläche bildet,
die Endkante der geneigten Fläche,
also die offene Endkante der Kerbe.
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Wenn
bei der Formgebung eine zweiteilige Form verwendet wird, kann die
Trennstelle der Form in einem Bereich festgelegt werden, welcher
von der als Gleitkontaktbereich dienenden Endkante abweicht. Er
kann beispielsweise an der Endfläche
der Nase festgelegt werden, die im wesentlichen senkrecht zur Dichtungsachse
vorliegt, oder an einer Stelle innerhalb der Kerbe. In diesem Fall
muß der
Bereich der Form zur Ausformung der Kerbe vom Formteil entfernt
werden; dieser zu entfernende Bereich hat jedoch nur kleine Ausmaße; da das
Formteil aus einem elastischen Material besteht, kann die Form selbst
unter diesen Umständen
ohne Schwierigkeit entfernt werden.
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Die
Trennstelle der Form kann also vom Lagergleitkontaktbereich der
Nase versetzt werden, so daß selbst
bei an der Trennstelle der Form auftretenden Unregelmäßigkeiten,
wie z.B. Gußnähte, die Nase
mit der Dichtungsfläche
des Lagers in Kontakt stehen kann, ohne daß ein Zwischenraum freibleibt. Hierdurch
wird die Wasserdichtigkeit verbessert.
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Die
erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung kann
in Kombination die Querschnittsform der Nase aufweisen, bei der
die Gleitfläche
zur Außenseite
des Lagers hin kegelstumpfförmig
zuläuft,
und die ringförmige
Kerbe, die zwischen der Endfläche
und der geneigten Fläche
am Innenumfang der Nase ausgebildet ist.
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Die
erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung kann
für eine
Vielzahl unterschiedlicher Wälzlager verwendet
werden, beipielsweise für
Rillenkugellager, Schrägkugellager
und Rollenlager.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A und 2B Diagramme,
welche die Ergebnisse aus vergleichenden Tests zwischen einer herkömmlichen
Dichtungsvorrichtung und einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung zeigen;
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3A und 3B Schnitte
durch eine herkömmliche
Dichtungsvorrichtung;
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4 einen
teilweise vergrößerten Schnitt durch
eine Nase, die mit einer Dichtungsfläche in Kontakt ist;
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5A einen
Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
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5B einen
vergrößerten Schnitt
durch den Bereich B aus 5A;
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5C einen
Querschnitt ähnlich
dem gemäß 5B,
jedoch in modifizierter Form;
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6 einen
Schnitt durch eine Dichtung ähnlich
der in 1;
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7 einen
Teilschnitt durch eine Dichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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8 einen
Schnitt durch die Dichtung einschließlich eines Werkzeugs zur Herstellung
der Dichtung;
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9 eine
Tabelle zur Veranschaulichung der Wasserdichtigkeit als Vergleich
zwischen einer Ausführungsform
der Erfindung und und einem herkömmlichen
Beispiel.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung, angewandt auf ein Kugellager, unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Wie
in 1 dargestellt, besteht ein Kugellager aus einem
Innenring 1, einem Außenring 2,
einer Anzahl von (nicht dargestellten) Kugeln, die zwischen dem
Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordnet
sind, einem Käfig 3,
um die Kugeln gleichmäßig voneinander
beabstandet zu halten, und Dichtungsvorrichtungen 5, die
an gegenüberliegenden Enden
in Zwischenräumen
zwischen dem Innen- und dem Außenring 1, 2 angeordnet
sind.
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Jede
Dichtungsvorrichtung 5 besteht aus einem Dichtungskörper 6 aus
elastischem Material, wie z.B. synthetischen Gummi, und einem Kern 7 aus Metall
zur Verstärkung
des Dichtungskörpers 6;
die Dichtungsvorrichtung 5 wird an dem vom Außendurchmesser
bestimmten Ende in eine Dichtrille 8 eingesetzt, die in
jedem vom Innendurchmesser bestimmten Ende des Außenrings 2 ausgebildet
ist.
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Das
Innendurchmesserende des Dichtungskörpers 6 weist eine
Nase 12 auf, die ihrerseits ein Kontaktelement 10 in
Form des zur Außenseite
des Lagers hin geneigten Innendurchmesserbereichs und eines in der
Außenringseite
(Außendurchmesserseite)
des Kontaktelements 10 integrierten vertikalen Bereichs 11 aufweist.
Der vertikale Bereich 11 liegt radial ringförmig vor
und weist im wesentlichen die gleiche Dicke auf wie das Kontaktelement 10.
Bei dieser bestimmten Ausführungsform
ist das Kontaktelement 10 zur Außenseite des Lagers hin geneigt; es
kann jedoch auch in entgegengesetzter Richtung, also zum Käfig 3 hin
geneigt sein.
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Der
Innenring 1 weist an seinen gegenüberliegenden Außendurchmesserenden
Dichtrillen 14 auf. Jede Rille 14 besitzt eine
Dichtungsfläche 15,
die im wesentlichen parallel zur Außendurchmesserfläche des
Innenrings 1 vorliegt, und eine kegelstumpfförmige Fläche 16,
die zur Außenseite
des Lagers hin nach unten abfällt,
wobei von diesen Elementen zumindest die Dichtungsfläche 15 im
Gegensatz zur herkömmlichen
Hochglanzpolitur nur geschliffen ist, und zwar mit einer Rauhtiefe
von etwa 1S – 6S
(0,2a – 1,0a).
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Die
Dichtungsfläche 15 steht
in Kontakt mit dem Kontaktelement 10 der Nase 12,
d.h., diese Dichtungsvorrichtung 5 ist eine Radialkontaktdichtung,
bei der die Nase 12 radial mit der Dichtrille 14 in
Kontakt gebracht wird.
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Erfindungsgemäß wird die
Nase 12 radial mit der Dichtrille 14 in Kontakt
gebracht, wobei ein vertikaler Bereich 11 durch einen Bereich
der Nase 12 ausgebildet ist und sich radial zwischen dem
Außenring 2 und
dem Kontaktelement 10 erstreckt; darüberhinaus liegt die Rauhtiefe
der Dichtungsfläche 15, welche
einen gleitenden Kontakt mit der Nase 12 bildet, etwa bei
1S – 6S.
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Daher
kann die Erzeugung eines quietschenden Geräusches aufgrund von Ruckgleiten verhindert
werden. Da die Nase 12 einen sich radial erstreckenden
vertikalen Bereich 11 aufweist, um die Festigkeit der Nase 12 zu
erhöhen,
besteht außerdem
nicht die Gefahr, daß die
Elastizität
der Nase 12 mit zunehmender Festigkeit verringert wird
oder daß andere
Nachteile hervorgerufen werden, wie zum Beispiel eine Verschlechterung
der Dichtfunktion oder eine Erhöhung
des Drehmoments der Welle.
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Die
vorstehende Beschreibung bezieht sich auf den Fall, bei dem die
Erfindung für
ein Kugellager angewendet wird. Die Erfindung kann jedoch generell
für alle
Arten von Wälzlagern
angewendet werden, unabhängig
davon, ob das Lager von einer Bauart ist, bei der der Innenring
rotiert oder von einer Bauart, bei der der Außenring rotiert. Außerdem können die
gleichen Vorteile erzielt werden, indem der Dichtungskörper 6 in
den Innenring 1 eingesetzt und die Nase 12 so
angeordnet wird, daß sie
einen gleitenden Kontakt mit einer im Außenring 2 ausgebildeten
Dichtrille bildet. Dies gilt auch für die folgenden Ausführungsformen.
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Erfindungsgemäß kann also
das Phänomen des
Ruckgleitens, das häufig
im Bereich des gleitenden Kontakts zwischen der Nase und dem Lagerring auftritt,
vermieden werden, wodurch auch das Auftreten eines unangenehmen
quietschenden Geräusches
durch die einfache Anordnung zuverlässig vermieden werden kann.
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Um
diesen Effekt zu veranschaulichen, wurden mittels einer herkömmlichen
Axialkontakt-Dichtungsvorrichtung (3A) und
einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung
(einer Radialkontakt-Dichtungsvorrichtung
mit einem vertikalen Bereich – siehe 1)
für das
Auftreten oder Nicht-Auftreten eines quietschenden Geräusches die
in 2A und 2B dargestellten
Ergebnisse erzielt. 2A zeigt das Testergebnis bezüglich der
herkömmlichen
Axialkontakt-Dichtungsvorrichtung (Rauhtiefe der Dichtrille = 1S),
und 2B zeigt das Testergebnis bezüglich der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung
(Rauhtiefe der Dichtrille = 3S).
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Aus
diesen Testergebnissen wird ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung
quietschende Geräusche
im Bereich von 2.000 – 7.000
Umdrehungen pro Minute (U/min) und einer Lagertemperatur von 30° bis 140°C zuverlässig beseitigt
werden können,
daß jedoch
bei der Axialkontakt-Dichtungsvorrichtung unter den gleichen Bedingungen
quietschende Geräusche
auftreten.
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Zusätzlich sind
in 2B Daten für
ein fettfreies Lager (gekennzeichnet durch Δ) dargestellt, unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß das
Vorhandensein von Öl
in der Dichtrille 14 die Gleitfähigkeit verbessert, wodurch
ein Ruckgleiten nur schwer auftritt, so daß es unmöglich wird, den Effekt der
Unterdrückung
des Ruckgleitens korrekt zu erfassen.
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Die
Ausbildung des Nasenendbereiches ist unter dem Gesichtspunkt einer
weiteren Verbesserung der Dichtungsfunktion von großer Bedeutung.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt,
daß sich
die Innendurchmesserfläche
der Nase nach dem Aufbringen auf das Lager (wie durch die durchgezogene
Linie in 5A dargestellt) unter elastischer
Verformung etwas nach außen öffnen würde, und
zwar dann, wenn die Innendurchmesserfläche der Nase in deren ursprünglichem
Zustand, also bevor die Dichtungsvorrichtung in das Lager eingesetzt
wird (wie durch die durchbrochene Linie in 5A dargestellt), parallel
zur Dichtungsfläche
ausgebildet wäre.
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Das
heißt,
die Innendurchmesserfläche 10c der
Nase 10 dreht sich um einen Kontaktpunkt S und bildet so
einen Winkel α (4).
Wenn der so zwischen der Innendurchmesserfläche 10c der Nase und
der Dichtungsfläche 15 des
Innenrings 1 gebildete Winkel α spitz ist, ist ein Eindringen
von Wasser oder Fremdsubstanzen von außen häufig zu beobachten. Da außerdem die
Breite der Kontaktfläche der
Nase 10 variiert, liegt hierin ein Hauptgrund für die Verschlechterung
der Dichtleistung.
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Dementsprechend
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C eine
Ausführungsform
beschrieben, die die Möglichkeit
eines Eindringens von Wasser oder Fremdsubstanzen von außen möglichst
gering hält.
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Wie
vergrößert in 5A dargestellt,
weist die Nase 10 eine solche Querschnittsform auf, daß sie sich über die
Breite des Lagers schräg
von der Innenseite zur Außenseite
des Lagers erstreckt, sowie eine zwischen einer kegelstumpfförmigen Innenflä che 10a und
einer Außenendfläche 10b ausgebildete Innendurchmesserfläche 10c,
die als Kontaktbereich zur Bildung eines Kontakts mit der Dichtungsfläche 15 des
Innenrings 1 dient.
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Die
Innendurchmesserfläche 10c der
Nase 10 ist, wie in 5A durch
die strichpunktierten Linien dargestellt, eine kegelstumpfförmige Fläche, die sich
im ursprünglichen
Zustand, also bevor die Dichtung in das Lager eingesetzt wird, zur
Innenseite des Lagers hin öffnet.
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Weiterhin
steht diese Innendurchmesserfläche 10c im
Zustand elastischer Verformung, in dem die Nase 10 mit
dem Innenring 1 in Kontakt steht, parallel zur Dichtungsfläche 15 des
Innenrings 1 vor, wie in 5B dargestellt.
Die Innendurchmesserfläche 10c der
Nase kann alternativ dazu als kegelstumpfförmige Fläche ausgebildet sein, die sich
im Zustand elastischer Verformung, wenn sie einen Kontakt mit dem
Innenring 1 bildet, in einem leichten Winkel β zur Innenseite
des Lagers hin öffnet,
wie in 5C dargestellt.
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Gemäß dieser
Anordnung steht die Nase 10, wenn die Dichtung am Lager
angbracht ist, mit der Dichtungsfläche 15 des Innenrings 1 des
Lagers entweder durch die ganze Innendurchmesserfläche 10c oder
durch die Außenkante
der Innendurchmesserfläche 10c in
Kontakt. Deshalb ist der sich nach außen öffnende Winkel α, der zwischen
dem Innenring 1 und der Nase 10 um den Kontaktpunkt
Q auf der mit dem Innenring 1 in Kontakt stehenden Nase 10 gebildet
wird, der Winkel, der zwischen der Endfläche 10b der Nase 10 und
der Dichtungsfläche 15 des
Innenrings 1 gebildet wird, welcher etwa oder genau 90° betragen
kann.
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Aus
diesem Grund treten Wasser oder Fremdsubstanzen kaum von außen in das
Lager ein. Außerdem
steht die Innendurchmesserfläche 10c der
Nase 10 in dem Zustand, in dem sie einen Kontakt mit dem
Innenring 1 bildet, entweder parallel zur Dichtungsfläche 15 des
Innenrings 1 vor (5B) oder
sie öffnet
sich ein wenig zur Innenseite des Lagers hin (5C),
wodurch der Kontakt mit der Dichtungsfläche 15 des Innenrings 1 stabilisiert
wird. Hierdurch kann ein Eindringen von Wasser oder Fremdsubstanzen
von außen
noch zuverlässiger
verhindert werden.
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In
dem Fall, in dem sich die Innendurchmesserfläche 10c der Nase 10 ein
wenig zur Innenseite des Lagers hin öffnet (5C), wird – selbst
wenn Herstellungsfehler innerhalb der Toleranz auftreten – verhindert,
daß sich
die Innendurchmesserfläche
der Nase in spitzem Winkel nach außen hin öffnet, wie bereits beschrieben,
wodurch eine höchst
zuverlässige
Dichtwirkung erzielt wird.
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Ein
Lager für
eine Solenoid- bzw. Magnetkupplung für Automobil-Klimaanlagen sollte angesichts seiner
Charakteristiken wasserdicht sein; hierfür wird beispielsweise ein Schrägkugellager
mit einer in 6 dargestellten Berührungsdichtung 51 verwendet.
Die Dichtung 51 liegt in Form eines Rings vor, der einen
Metallkern 52 aufweist, welcher mit einem elastischen Körper 53 aus
Gummi oder ähnlichem
bedeckt ist, der wiederum an einer Dichtrille 55 im äußeren Lagerring 54 befestigt
ist, sowie eine durch einen Bereich des elastischen Körpers 53 gebildete,
zum Innenumfang geneigte Nase 53a, die einen gleitenden
Kontakt mit der Dichtungsfläche 56a des
Innenrings 56 des Lagers bildet.
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Die
Wasserdichtigkeit des Lagers hängt
von der Dichtung 51 ab; jedoch weist aufgrund der Herstellung
der Dichtung 51 die vordere Endkante 53aa der
Nase 53a Unregelmäßigkeiten
an der Oberfläche auf,
wie zum Beispiel Gußnähte, welche
mit der Dichtungsfläche
des Innenrings einen gleitenden Kontakt bilden, was die Erzielung
einer ausreichenden Wasserdichtigkeit erschwert.
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Die
Formgebung der Dichtung 51 erfolgt durch eine zweiteilige
Form in der Weise, daß die
vordere Endkante 53aa der Dichtungsnase 53a sich
an der Trennstelle P der Form befindet. Der Grund für die Wahl
dieser Trennstelle P der Form liegt darin, daß im Fall einer anderen Trennstelle
immer das Problem des Entfernens einer der beiden Formhälften – bei zweiteiligen
Formen – auftritt.
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Wird
jedoch die Trennstelle der Form an der vorderen Endkante 53aa der
Nase 53a in dieser Weise gewählt, ist es unvermeidlich,
daß an
dieser Stelle Unregelmäßigkeiten,
wie z.B. Gußnähte, auftreten. Wenn
sich an der Nase 53a solche Gußnähte oder ähnliches bilden, entsteht ein
kleiner Zwischenraum zwischen der Nase und dem Innenring 56 des
Lagers, wenn die Dichtungsvorrichtung in das Lager 50 eingesetzt
wird, wodurch es manchmal unmöglich wird,
eine ausreichende Wasserdichtigkeit zu erzielen.
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Eine
Ausführungsform,
bei der eine verbesserte Wasserdichtigkeit erreicht wird, ist in
den 7 und 8 dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben.
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Das
vordere Ende der Nase 10 der Dichtungsvorrichtung oder
Dichtung 50 ist so geformt, daß zwischen der im wesentlichen
senkrecht zur Achse vorliegenden Endfläche 10b und der geneigten
Fläche 10a auf
dem Innenumfang eine ringförmige
Kerbe 40 ausgebildet ist. Die Kerbe 40 ist so
geformt, daß ihre
untere Oberfläche
zylindrisch ist und ihre Seitenfläche als zur Innendurchmesserseite
hin geneigte Fläche
vorliegt. Die Endfläche 10b liegt
in der gleichen Ebene wie die Innenfläche 7a des Metallkerns 7.
Aus dieser Form der Kerbe 40 ergibt sich, daß die vordere
Endkante c, die den innersten Bereich der Nase 10 darstellt,
die Öffnungskante
der geneigten Fläche 10a für die Kerbe 40 bildet.
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Eine
zweite Nase 10d erstreckt sich vom nahegelegenen Ende der
Nase 10 zur Innenseite des Lagers hin, wobei deren vorderes
Ende in der Nähe des
Endes angeordnet ist, das der Dichtungsfläche 15 der Fläche mit
dem größeren Durchmesser
in der Außendurchmesserfläche des
Innenrings zugeordnet ist und so eine Labyrinthdichtung bildet.
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Nachfolgend
wird das Verfahren zur Herstellung dieser Dichtung 50 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt, wird die Dichtung 50 durch
Formen unter Verwendung einer in zwei Teile geteilten Form 43,
bestehend aus einer oberen Formhälfte 41 und
aus einer unteren Formhälfte 42,
hergestellt. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist die Form 43 in 8 aufrecht
dargestellt.
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Die
Trennstelle Q der Form zwischen der oberen und der unteren Hälfte 41, 42 liegt
in der Ebene, in der die Endfläche 10b der
Nase 10 und die Lagerinnenfläche 7a des Metallkerns 7 angeordnet sind.
Die Trennstelle Q der Form ist also von der vorderen Endkante c,
welche den Gleitkontaktbereich der Nase 10 bezüglich des
Lagerinnenrings darstellt, versetzt.
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Wird
die Trennstelle Q der Form so festgelegt, muß bei Entfernen der Form der
Formbereich der unteren Formhälfte 42,
welcher zur Formgebung der Kerbe 40 dient, auf umständliche
Weise entfernt werden; da dieser Formbereich jedoch nur kleine Ausmaße hat und
das hergestellte Formstück
ein elastischen Körper
ist, kann die Form leicht und ohne einen Schaden oder eine Verschlechterung
zu verursachen, entfernt werden, auch wenn beim umständlichen
Entfernen die Nase 10 elastisch gebogen wird.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die ringförmige
Kerbe 40 am vorderen Ende der Nase 10 ausgebildet,
so daß die
Trennstelle Q der Form von der vorderen Endkante c der Nase 10 versetzt
werden kann. Als Folge dessen entstehen, selbst wenn sich bei der
Formgebung Unregelmäßigkeiten,
wie z.B. Gußnähte, an
der Trennstelle Q der Form bilden, keine Gußnähte an der vorderen Endkante
c. Die an der Trennstelle Q der Form auftretenden Unregelmäßigkeiten
beeinträchtigen
nicht den Kontakt mit dem Lagerinnenring. Beim Zusammensetzen mit
dem Lager entsteht daher kein Zwischenraum zwischen der Nase 10 und
der Dichtungsfläche
des Lagerinnenrings, wodurch die Wasserdichtigkeit verbessert wird. Da
diese Dichtung 50 eine verbesserte Wasserdichtigkeit ermöglicht,
kann sie mit zufriedenstellenden Ergebnissen für eine Solenoid- bzw. Magnetkupplung
in einer Automobil-Klimaanlage verwendet werden, bei der Wasserdichtigkeit äußerst wichtig
ist.
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Darüberhinaus
kann die Trennstelle Q der Form auch einfach innerhalb der Kerbe 40 festgelegt werden,
beispielsweise an der in 7 dargestellten Stelle Q.
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9 zeigt
Testergebnisse bezüglich
der Wasserdichtigkeit – unter
erschwerten Bedingungen – von
Lagern, in welchen die Dichtung 50 dieser Ausführungsform – I – bzw. die
in 6 dargestellte Dichtung 51 – II – montiert
waren. Das Zeichen x steht für
einen Fall von eindringendem Wasser während des Bewässerungszyklus,
und das Zeichen o steht für
einen Fall, bei dem kein Wasser eindringen konnte.
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Aus 9 wird
ersichtlich, daß die
einem Wert von 40 Zyklen entsprechende Wasserdichtigkeit bei der
Ausführungsform
verbessert worden ist und einem Wert von 60 Zyklen oder mehr entspricht.
Zusätzlich
sei erwähnt,
daß ein
Zyklus im Bewässerungszyklus
aus einer 0,5-minütigen
Zufuhr von Wasser und einer darauffolgenden 4,5-minütigen Pause besteht.
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Die
Dichtung gemäß dieser
Ausführungsform
mit einer Nase des elastischen Körpers,
die sich in einem Winkel zur Achse erstreckt, weist ein so geformtes
Ende der Nase auf, daß die
ringförmige
Kerbe zwischen der im wesentlichen senkrecht zur Achse vorliegenden
Endfläche
und der geneigten Fläche der
inneren Umfangsfläche
ausgebildet ist; hierdurch wird die Bildung von Gußnähten an
der vorderen Endkante der Nase verhindert und so die Möglichkeit eines
entstehenden Zwischenraums zwischen der Nase und dem Innen- oder
Außenring
des Lagers ausgeschlossen. Deshalb wird die Wasserdichtigkeit verbessert.
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Darüberinaus
sei erwähnt,
daß Verwendung der
Dichtung 50 nicht auf Schrägkugellager begrenzt ist, sondern
daß sie
auch für Wälzlager
im allgemeinen eingesetzt werden kann, beispielsweise für Rillenkugellager
und Rollenlager.
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Wie
beschrieben, ist die Innendurchmesserfläche der Nase als kegelstumpfförmige Fläche ausgebildet,
die sich im ursprünglichen
Zustand, bevor die Dichtungsvorrichtung in das Lager eingesetzt wird,
zur Innenseite des Lagers hin öffnet
und die im elastisch verformten Zustand, wenn die Nase mit dem Innenring
in Kontakt steht, entweder parallel zur Dichtungsfläche des
Innenrings vorliegt oder sich ein wenig zur Innenseite des Lagers
hin öffnet.
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Aus
diesem Grund ist der sich nach außen öffnende Winkel, der zwischen
dem Lagerinnenring und der Nase um den Kontaktpunkt auf der mit
dem Lagerinnenring in Kontakt stehenden Nase herum gebildet wird,
groß,
so daß Wasser
oder Fremdsubstanzen kaum in das Lager eindringen können. Darüberhinaus
wird durch die Ausbildung der Innendurchmesserfläche als kegelstumpfförmige Fläche mit
einem im voraus in Betracht gezogenen Verformungszustand die Kontrolle
des Kontakts der Nase erleichtert, wodurch das Eindringen von Wasser
oder Fremdsubstanzen von außen
in das Lager noch zuverlässiger
verhindert werden kann.
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Da
viele offensichtlich sehr unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung denkbar sind, ohne von der Essenz und vom Umfang der in
den Ansprüchen
definierten Erfindung abzuweichen, ist zu erkennen, daß die Erfindung
nicht auf die beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt ist.
Beispielsweise können
die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
gemäß 1, 5B-5C und 7 jeweils
entweder unabhängig
voneinander oder in kombinierter Form angewendet werden.