DE2053745A1

DE2053745A1 - Lagerdichtungskonstruktion und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2053745A1
Application number: DE19702053745
Authority: DE
Inventors: John F Southington Conn Zotter, (V St A)
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1970-11-02
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1324016A; DE2053745B2; JPS4813882B1; FR2069031A5; US3580590A

Description

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TEXTRON, INC., 10 Dorrance Street, Providence, Rhode Island,

(V.St.A.)

Lagerdichtungskonstruktion und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungskonstruktion mit besonderer Eignung zum Abdichten eines Stirnendes eines Wälzlagers.

Bei Lagern der genannten Gattung ist es allgemein üblich, den abgebogenen, flexiblen Rand eines elastischen Dichtungsmaterials zu verwenden, um unter leichter axialer Vorspannung eine abstreifende Berührung mit dem benachbarten Lagerring herbeizuführen, um eine Dichtwirkung zu entwickeln, ohne die Drehbewegung der Lagerringe zu beeinträchtigen. £s sind verschiedene Versteifungskonstruktionen geschaffen worden, die die axiale Vorspannung für die Dichtwirkung bestimmen und die gewünschte Gestalt des Randes der Dichtung gewährleisten sollen, jedoch ist, soweit der Anmelderin bekannt, keine dieser bekannten Konstruktionen oder Maßnahmen bei Wälzlagern anwendbar, bei denen der Radius der Bohrung des Innenringes wesentlich größer ist als die Gesamtausdehnung der Lagerelemente in radialer Richtung (d.h. als der in radialer Richtung gemessene Abstand zwischen der Bohrung des inneren und der Mantelfläche des äußeren Laufringes). Eine Ursache der Schwierigkelten liegt in dem relativ hohen Fabrikationsaufwand für ein Versteifungsglied, dessen Dicke so beschaffen sein muß, daß eine gleichmäßige Nachgiebigkeit über den ge-

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samten Umfang der Dichtung gesichert ist, und das trotzdem einwandfrei kreisrund und in bezug auf das Dichtungsmaterial und in bezug auf den Lagerring, der die Dichtungskonstruktion trägt, konzentrisch montiert ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dichtungskonstruktion zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Schwierigkeiten vermieden werden und die sich mit besonderem Nutzen für die Anwendung bei Wälzlagern eignet, bei denen das genannte Verhältnis zwischen Bohrung und radialer Dicke verhältnismäßig groß ist.

Dabei soll die Dichtungskonstruktion gemäß der Erfindung die Forderung nach wirtschaftlicher Herstellbarkeit und geringen Materialkosten erfüllen.

Mit dieser Aufgabe steht in enger Verbindung die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Dichtungen für solche Lager.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch ein Lager mit einer Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2, 3 und k sind ähnliche Teilschnitte zur Veranschaulichung von Arbeitsschritten der Herstellung einer Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 4 zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform; und

Fig. 6 und 7 sind Teilschnitte in größerem Maßstab zur Veranschaulichung der Dichtwirkung für die Ausführungsformen gemäß Fig. 4 bzw. 5.

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Gemäß der Erfindung sind eine laminierte Dichtungskonstruktion und ein Verfahren unter Verwendung eines ebenen, dünnen Ringes aus flexiblem Material, beispielsweise einem Elastomeren, vorgesehen, der auf ein Trägermaterial auflaminiert^:ist, das an einem in der Achsrichtung dicken Teil einen Kutnpf bildet und an einem axial dünnen Teil ein Dichtungsglied bildet, das in axialer Richtung in bezug auf den Rumpf elastisch auslenkbar oder verbiegbar ist. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung soll nach dem Laminieren Trägermaterial derart entfernt werden, daß der erhaltenbleibende Rest sämtliche Anforderungen hinsichtlich der Konzentrizität, der Gleichmäßigkeit der Wirkung über den Umfang u. dgl. erfüllt. Der Arbeite- I schritt der Beseitigung des Materials kann dahingehend definiert werden, daß ein örtlicher Bereich für eine axiale Biegung geschaffen wird, der sich in einem Radialabstand von dem Bereich der streifenden Berührung der Dichtung mit dem Lagerring befindet, mit dem er in dichtender Berührung steht.

In Fig. 1 ist ein Wälzlager mit einem inneren Laufring 10 und einem äußeren Laufring 11 sowie mehreren, in den Laufrillen dieser Ringe laufenden Kugeln 12 dargestellt. Bei 13 ist eine Käfigkonstruktion angedeutet, die die Kugeln in Abständen voneinander in der Umfangsrichtung hält. Der Radius R der Leibung der Bohrung des inneren Laufrings 10 *

ist bedeutend größer als die gesamte radiale Dicke T des Lagerquerschnittes. Eine Dichtungskonstruktion 14 gemäß der Erfindung weist einen Rumpfteil 15 auf, der in einer Ansenkung am einen Stirnende des Außenringes 11 eingefügt ist; die Dichtungskonstruktion weist ferner ein Dichtungsglied 16 auf, das unter einer elastischen, axialen Vorspannung streifend und dichtend mit einer mantel- und stirnseitigen Falzfläche 17 des inneren Laufringes 10 in Berührung steht. Die Dichtung 1^ springt, wie dargestellt, geringfügig über das Stirnende des äußeren Laufringes 11 hinaus vor, ist jedoch natürlich straff zusammenpreßbar, wenn sie sich nach Einbau und im Gebrauch in Anlage an einer (nicht dargestellten) Anbauschulter befindet.

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Die Einzelheiten der Konstruktion der Dichtung Ik ergeben sich in leichter verständlicher Weise aus einer Beschreibung des Verfahrens der Herstellung an Hand der Figuren 2 bis k.

Der laminierte Dichtungsrohling gemäß Fig. 2 wird zunächst ausgewählt oder vorbereitet. Er besteht aus einem ebenen Ring 20 aus flexiblem Material, beispielsweise einem Elastomeren, der entlang einer einzigen Radialebene mit einem verhältnismäßig dicken Körper 21 aus steifem Trägermaterial haftend verbunden ist. Die radial inneren und äußeren Begrenzungen des Rohlings gemäß Fig. 2 können durch die (nicht dargestellte) Form bestimmt werden, in der der Kleber oder Haftstoff und das plastische Material vulkanisiert oder ausgehärtet werden. Diese Grenzen entsprechen vorzugsweise den endgültigen Außenabmessungen der Dichtungskonstruktion lA. Das Trägermaterial kann ein Metall sein, besteht aber vorzugsweise aus einem vulkanisierten und gehärteten Plastik-Laminat, beispielsweise einem Phenol- oder Epoxydharz o.dgl. mit Gewebeverstärkung. Eine dünnlinige, vertikale Schraffur in der Zeichnung deutet an, daß die Gewebeschichten zur Verbindungsebene vorzugsweise parallel verlaufen soll.

Fig. 3 zeigt den nächsten Verfahrensschritt, bei dem das Trägermaterial örtlich beseitigt wird, so daß zwei getrennte Abschnitte der Konstruktion, nämlich ein Dichtungsglied- und ein Rumpfgliedabschnitt 15 bzw. 16 geschaffen werden. Wenn die Dichtungskonstruktion von dem Innenring getragen werden soll, ist das Trägermaterial von dem radial äußeren Teil des Trägers 21 zu beseitigen. Bei der dargestellten Ausführungeform jedoch ist die Dichtung Ik vom äußeren Laufring 11 getragen, so daß, wie dargestellt, das Material des Trägers 21 bei 22 beseitigt ist. Damit das Rumpfglied 15 im wesentlichen starr ausfällt, hat das Trägermaterial in diesem Abschnitt eine vorzugsweise wesentlich größere Dicke als die Schicht des den Dichtungsrand bildenden Materials 20; um ferner eine

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verhältnismäßig hohe Nachgiebigkeit des Dichtungsgliedes 16 zu erreichen, ist in diesem Bereich das Trägermaterial von vorzugsweise wesentlich geringerer Dicke als die Schicht 20. Natürlich kann es für gewisse Anwendungsfälle erwünscht sein, das Dichtungsglied 16 mit dem Rumpfglied 15 in der in Fig, 3 gezeigten Weise zusammenhängend zu lassen.

Vorzugsweise soll jedoch für den Bereich der streifenden Berührung (d.h. dem mit der Fläche 17 in Berührung stehenden Bereich) und dem Rumpfglied 15 ein Bereich besonders hoher Flexibilität geschaffen werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. k und 5 wird dies dadurch erzielt, daß in einem kreisringförmigen Bereich zwischen den Gliedern 15» 16 zusätzlich Trägermaterial 21 beseitigt wird. Dabei wird bei der Ausführungs form gemäß Fig. k das Trägermaterial 21 in einem solchen Bereich 23 zur Gänze beseitigt, und bei der nach Fig« 5 wird in dem entsprechenden Bereich 2^ nur eine ganz dünne Schicht des Trägermaterials 21 stehengelassen. Natürlich soll bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 das Verstärkungsmaterial (d.h. das Gewebe) mindestens in derjenigen Schicht, die der Radialebene der Haftverbindung zunächst liegt, vorzugsweise genügend dünn sein, um zu gewährleisten, daß in dem Bereich 2k in dieser Schicht unzerstörtes Gewebematerial vorhanden ist. Vorzugsweise soll ferner das Dichtungeglied 16 von solcher Dicke sein, daß es mindestens eine Verstärkungsschicht enthält, die durch das Beseitigen des Materials bei 22 im wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt.

Fig. 6 und 7 zeigen die dichtende Anlage an der Falzfläche 17 für die Ausführungsformen gemäß Fig. k bzw. 5. Eine elastische axiale Auelenkung ist, wie ersichtlich, auf einen geringen radialen Bereich, nämlich bei 25 bzw· 26, begrenzt, der sich in einem Abstand von der Zone der dichtenden und streifenden Berührung befindet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird die biegsame Verbindung von der Schicht 20 allein gebildet,

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und bei dem Ausrührungsbeispiel nach Fig. 7 ist der Abschnitt 2k derart im Querschnitt vermindert, daß er flexibel ist und die flexible Schicht 20 unterstützt.

Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die Erfindung ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Dichtung schafft, durch die die oben genannte Aufgabe gelöst wird. Dabei ergeben sich keine besonderen Bearbeitangsprobleme, denn die Beseitigung des Materials bei 23 oder 2k ist ein abschließender Arbeitsgang, und dies bedeutet, daß bis zu diesem Arbeitsschritt für alle maschinellen Bearbeitungsvorgänge das Material

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20 durch den Träger günstig gestützt ist. Die fertig eingebaute Dichtung zeichnet sich nicht nur durch eine größere
Steifigkeit der axialen Vorspannung für eine gegebene Auslenkung in axialer Richtung sondern auch dadurch aus, daß
sie ausreichend steif ist, um eine hervorragende, durchgehende Abdichtung bei Lagern mit großer Bohrung und ungewöhnlichen Abmessungsverhältnissen gewährleistet; außerdem ist ein harter Mantel geschaffen, der die weichere Dichtungsschicht 20 schützt. Außerdem hält die erhöhte Steifigkeit des Dichtungsrandes einem Abheben der Dichtung selbst unter den ungünstigen Bedingungen stand, die beim Auftreffen von UeinigungsflUssigkeiten unter hohem Druck auftreten.

Obwohl die Erfindung oben an Hand bevorzugter AusfUhrungsbeispiele im einzelnen beschrieben ist, sind Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken in mannigfaltiger Weise möglich.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

ί 1.)Laminierte Lagerdichtung, gekennzeichnet durch eine ringförmige, ebene Schicht eines flexiblen Materials (20), die in einer einzigen Radialebene auf ein verhältnismäßig steifes Trägermaterial (21) auflaminiert ist, das in der Nähe der einen Begrenzung der radialen Ausdehnung des flexiblen Materials von verhältnismäßig großer axialer Dicke ist und dort ein Rumpfglied (15) bildet und in der Nähe der anderen Begrenzung der radialen Ausdehnung des flexiblen Materials eine verhältnismäßig geringe axiale f

Dicke hat und dort ein Dichtungsglied (16) bildet, so daß das Kumpfglied und das Dichtungsglied zur Erzeugung einer axialen Vorspannung für die dichtende Anlage des flexiblen Materials an einer Lagerfläche (17) in bezug aufeinander nachgiebig-elastisch in axialer Richtung auslenkbar sind und für das flexible Material des Dichtungsgliedes in dem Bereich der dichtenden Anlage eine in der Umfangsrichtung durchgehende, verhältniemäß steife Abstützung geschaffen ist und schließlich eine verhältnismäßig harte, über den Umfang reichende Abschirmung an der Außenseite des dichtenden, flexiblen Materials ais Schutz für dieses gebildet 1st.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial des Rumpf- und des Dichtungsgliedee in dem der Radialebene der Verbindung mit dem flexiblen Material benachbarten Bereich in radialer Richtung durchgehend vorhanden ist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des Trägermaterials mit der geringsten axialen Dicke sich nur im Bereich des Überganges (24) zwischen dem Rumpfglied und dem Dichtungsglied befindet, so daß die Nachgiebigkeit der beiden Glieder in bezug aufeinander im wesentlichen auf diesen Bereich beschränkt ist.

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4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial des Rumpfgliedes 15 in der Nähe der Radialebene, in der das flexible Material,(20) auflaminiert ist, in radialer Richtung durchgehend vorhanden ist, daß das Trägermaterial des Dichtungegliedes Ιέ in der Nähe der Radialebene, in der das flexible Material auflaminiert ist, in radialer Richtung durchgehend vorhanden ist und daß ein örtlich begrenster, kreisringförmiger Bereich 23 des flexiblen Materials zwischen dem Rumpfglied und dem Dichtungsglied von Trägermaterial frei ist.
5· Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Trägermaterials im Bereich des Rumpfgliedes (15) wesentlich:größer ist als die Dicke des flexiblen Materials (20) und daß die Dicke des Trägermaterial (21) im Bereich des Dichtungsgliedes (16) wesentlich geringer ist als die Dicke des flexiblen Materials.
6. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung für ein Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aus* einem laminierten Ring mit einer kreisringförmigen Schicht aus flexiblem Material, die mit einem verhältnismäßig dicken Ring aus verhältnismäßig steifem Trägermaterial (2I) haftend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der einen Begrenzung der Radialausdehnung des Ringes, nicht aber im Bereich der anderen, über den Umfang durchgehend nahezu das ganze Trägermaterial, und zwar in axialer Richtung der flexiblen Schicht (20), beseitigt wird, so daß ein verhältnismäßig dünnes Dichtungsglied (16) gebildet wird, das mit einem verhältnismäßig dicken Rumpfglied (15) einstückig verbunden ist, und daß dabei mindestens so viel von dem Trägermaterial beseitigt wird, daß das Dichtungsglied in bezug auf das Rumpfglied abgebogen werden kann.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als flexibles Material (20) ein Elastomer verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in dem Bereich des Dichtungsgliedes (bei 22) der dem Rumpfglied abgewendet ist, das Trägermaterial (21), in axialer Richtung gesehen, fast bis zur Ebene der Verbindung mit der flexiblen Schicht beseitigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens im Bereich des Dichtungsgliedes (bei 2*0 in der Nähe des Rumpfgliedes das Trägermaterial (21), in axialer Richtung gesehen, im wesentlichen bis zur Ebene der Verbindung mit der flexiblen Schicht beseitigt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gemäßig kennzeichnet, daß als verhältnis/stfrifes Trägermaterial

(21) ein vulkanisiertes und gehärtetes, gewebeverstärktes, laminiertes Plastikmaterial verwendet wird.

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