DE2303281B2 - Wälzlagerdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagerdichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus Fig. 15 der FR-PS 1 568654 ist eine Wälzlagerdichtung aus elastisch nachgiebigem Werkstoff bekannt, die mit ihrem radial äußeren Ende in einer Nut am Außenring des Wälzlagers aufgenommen ist und mit ihrem radial inneren Ende nahe der Umfangsfläche des Wälzlagerinnenrings liegt. Von dem radial inneren Ende der Wälzlagerdichtung erstreckt sich vom Wälzlager weg eine sieh kegelig erweiternde Dichtlippe, deren freies Ende gleitend gegen die Stirnfläche eines mit dem Innenring verbundenen radialen Bleches anliegt. Der Querschnitt der Dichtlippe ist radial außen und radial innen von je einer Geraden begrenzt, die zum freien Ende der Dichtlippe zusammenlaufen.

In der genannten FR-PS liegt das Hauptaugenmerk auf der Verankerung der Dichtung im Wälzlageraußenring, während über die radial innere Ausbildung der Dichtung mit Dichtlippe keine näheren Ausführungen gemacht werden. Es ist daher davon auszugehen, daß mit der Dichtlippe in durchaus üblicher > Weise Staub und Schmutz zurückgehalten werden sollen.

Die aus der DE-AS 2011824 bekannte Wälzlagerdichtung weist sowohl eine radiale als auch eine axiaJe Dichtlippe auf, die beide in Gleitkontakt mit ihnen

in gegenüberliegenden Gleitflächen stehen. Der Raum zwischen beiden Dichtlippen ist mit einem das Eindringen von Fremdstoffen verhindernden Mittel gefüllt.

Die US-PS 3572379 beschäftigt sich mit dem Pro-

blem des Abbaus eines Überdrucks im Wälzlagerraum innerhalb einer Wälzlagerdichtung. Hierzu wird in dem elastischen Dichtungskorpus eine Ventilöffnung vorgesehen, die durch eine kreuzweise geschlitzte Wand verschlossen ist. Die Lappen zwischen den

2n Kreuzschlitzen können bei einem Überdruck im Wälzlagerraum nach außen schwenken, um die öffnung freizugeben und den Überdruck abzubauen; beim Zurückschwenken legen sie sich dann wieder dicht aneinander, so daß von außen keine Luft in den

-'"> Wälzlagerraum zurückströmen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagerdichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Bauart so auszubilden, daß kurzzeitige Druckspitzen im Wälzlagerinnenraum

i" nicht zu einem Abheben der kegeligen Dichtlippe führen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einer gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildeten Wälzlagerdichtung gelöst.

j) Bei bekannten Wälzlagerdichtungen mit einer sich zu ihrem freien Ende hin kegelig erweiternden Dichtlippe ist ein ganz bestimmter Abstand zu der mit ihr zusammenwirkenden Gleitfläche wesentlich, da z. B. ein geringerer Abstand zu einer stärkeren Durchbie-

4(i gung, einer größeren Anlagefläche und einem höheren Anpreßdruck der Dichtlippe führt, was seinerseits einen höheren Reibungswiderstand und schnellen Verschleiß zur Folge hat. Bei der erfindungsgemäßen Wälzlagerdichtung bleibt dagegen auf Grund der be-

r, sonderen Lippenform die Dichtlippe mit praktisch konstantem Druck in linienförmiger Anlage an der Gleitfläche, unabhängig von dem Öffnungswinkel des von der Dichtlippe gebildeten Kegels, d. h. unabhängig von dem Abstand der Gleitfläche von der Dich-

•)n tung, selbstverständlich im Rahmen der durch die Abmessungen der Dichtlippe gegebenen Möglichkeiten. Obwohl die Dichtung unterschiedlich großen Abstand von der mit ihr zusammenwirkenden Gleitfläche haben kann und trotz der nur linienförmigen Anlage der

-)-> Dichtlippe an dieser Gleitfläche, schafft die erfindungsgemäße Wälzlagerdichtung eine im wesentlichen gasdichte Abdichtung auch bei vorübergehenden Druckspitzen im Wälzlagerinnenraum. Dies wird mittels Schaffung eines Druckausgleichsraums erreicht,

«ι der einerseits von der sich kegelig erweiternden Dichtlippe und andererseits von dem sieh radial nach innen erstreckenden Wandteil der Dichtung umgrenzt ist. Das eine Trennwand bildende radial nach innen gerichtete Wandteil beläßt zu der von ihm umgebenen

_h-, Gegenfläche einen als Drosselstelle ausgebildeten Ringspalt, so daß im Falle einer im Wälzlagerinnenraum auftretenden Druckspitze sich dieser Druck nur verzögert in den Druckausgleichsraum ausbrei-

Ein Abheben der Dichtlippe bei kurzzeitigen Druckspitzen wird somit vermieden.

Für die Merkmale des Anspruchs 1 wird nur in deren Kombination Schutz beansprucht.

Ausfiihrungsformen der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilaxialschnitt einer erfindungsgemäßen Walzlagerdichtung,

Fig. 2 ein pneumatisches Wirkungsschema für die in Fig. 1 gezeigte Wälzlagerdichtung, und

Fig. 3 und 4 Teilschnitte, die weitere Möglichkeiten der Ausbildung des radial inneren Endes der Radiallippe der Dichtung darstellen.

Die Wälzlagerdichtung nach Fig. 1 besitzt einen Dichtring 1 aus elastisch nachgiebigem Werkstoff, wie Synthesekautschuk, der eine Metalleinlage 2 teilweise umgibt und dessen Außenrand 3 durch Eindrücken in eine Lagergehäusebohrung festgelegt ist.

Der Dichtring bildet mit einem radial nach innen gerichteten Teil eine Radiallippe oder Trenrwand 4 zum Wälzlagerinnenraum 15. Zu der von der Trennwand umgebenen Gegenfläche 17 ist ein Ringspalt belassen, der einen Drosselspalt 14 zu einem von der Dichtlippe 5 umhüllten, nach außen dichten Druckausgleichsraum 16 bildet. Die Dichtlippe 5 ist an der vom Wälzlager abgekehrten Stirnseite des Dichtrings 1 angeordnet und zu ihrem freien Ende hin, mit dem sie mit Spannung an einer ebenen, relativ zum Dichtring umlaufenden Gegendichtfläche 11 anliegt, ist sie kegelig erweitert. Die Dichtlippe 5 hat eiien flachen Dreiecksquerschnitt, der radial außen von einer Geraden 10 und radial innen von zwei sich unter einem stumpfen Winnkel schneidenden Geraden 8 und 9 begrenzt ist. Vom Schnittpunkt 7 der beiden Geraden 8 und 9 weg nimmt der Querschnitt in beiden Richtungen in der Höhe ab.

An den Dichtring 1 schließt die Dichtlippe 5 mit einer Zone verminderten Querschnitts an, die eine Sollbiegestelle 6 bildet.

Der elastisch nachgiebige Werkstoff der Dichtung soll eine Shore-Härte aufweisen, die eine geeignete Elastizität und Festigkeit gewährleistet. Beispielsweise wurde eine Shore-Härte 80 gewählt.

Die von der Geraden 9 der Dichtlippe 5 gebildete Umfangsfläche sollte, damit das Entformen der Dichtung vereinfacht und um eine maximale Verstärkung der Lippe 5 zu erzielen, zylindrisch sein, während die von der Geraden 10 gebildete Umfangsfläche einen von der Sollbiegestelle 6 her sich öffnenden Kegel beschreibt, der einen Winkel zwischen 10 und 60" mit der Wälzlagerachse einschließt.

Die Länge der Dichtlippe 5 von der Sollbiegestelle 6 bis zur Anlagekante 12 ist mindestens fünfmal so groß wie die größte Höhe der Lippe am Schnittpunkt 7.

Beim Zusammenbau biegt sich die Dichtlippe 5 um die Stelle 6 durch, und die Anlagekante 12 legt sich gegen die Anlagefläche 11, die durch die gestrichelte Umrißlinie angedeutet ist, Die Wälzlagerdichtung nach Fig. 1 zeichnet sich durch Gasdichtigkeit aus, ohne daß besondere Vorkehrungen für die Montage des Wälzlagers getroffen werden müssen. Dies wird im folgenden näher erläutert.

Beim Inbetriebsetzen erwärmt sich die in dem Wälzlagergehäuse auf Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck befindliche Luft, dehnt sich aus, und der zwischen dem Ende der Trennwand 4 und der Gegenfläche belassene Ringspalt 14 ermöglicht den Durchtritt des durch die Wärmeausdehnung vergrößerten Luftvolumens durch die Dichtung und den aufliegenden Rand 12 der Dichtlippe 5 und beseitigt dadurch den Überdruck. Bei der Abkühlung entsteht durch die Zusammenziehung der erwärmt gewesenen Luft in dem Wälzlager ein Unterdruck, dei durch die Dichtlippe aufrechterhalten wird.

Man sieht also, daß die Dichtung eine Ventilwirkung ausübt, die den Betrag des im Betrieb auftretenden Überdrucks und des im Ruhezustand auftretenden Unterdrucks in dem Wälzlagergehäuse begrenzt. Der Druckausgleichsraum 16, der nach einem ersten Betriebszustand und dem Entstehen eines Unterdrucks in dem Wälzlagergehäuse durch das Anliegen der Dichtlippe abgeschlossen ist, fängt anschließende Ausdehnungen und Schrumpf uigen der Luft in dem Wälzlagergehäuse auf, ohne dab die Dichtüppe noch einmal abgehoben und die Abdichtung durchbrochen wird.

Diese Wirkung wird erreicht, indem man das Spiel zv^schen der Trennwand 4 und der Gegenfläche 17 so einstellt, daß eine Drosselstelle gebildet wird, welche den Druckausgleichsraum vor jeder plötzlichen Druckänderung und damit die Dichtlippe vor jeder außergewöhnlichen Anlage- od^r Abhebebewegung bewahrt.

Übrigens ermöglichen die der Dichtüppe zugeordneten Parameter, etwa ihr Neigungswinkel und ihre Länge, ebenso wie die Viskosität des Schmiermittels eine Regulierang der zulässigen Höhe des während des Betriebs auftretenden Überdrucks als auch des Unterdrucks im Ruhezustand.

Fig. 2 zeigt schematisch das pneumatische Funktionsbild dieser Anordnung: Die beiden abgeschlossenen Räume 15 und 16 sind durch eine genau bemessene Drosselstelle 14 miteinander verbunden, die durch den Ringspalt 14 an der Trennwand 4 gebildet wird. Der Raum 16 ist außerdem mit einem einstellbaren Rückschlagventil ausgestattet, das durch die Dichtlippe 5 verwirklicht ist.

Jeder in dem Raum 15 plötzlich auftretende starke Überdruck, der etwa durch eine schlagartige Erhitzung im Wälzlagerbereich auftreten kann, wird gedrosselt in den Raum 16 übertragen, einen vorübergehenden Überdruck in dem Raum 15 ausgleichend. Die Dichtlippe 5 wird sich von der Anlagefläche 11 nur im Falle einer zufälligen außergewöhnlichen Erhitzung abheben. Im normalen Betrieb werden die Druckschwankungen durch den Raum 16 der Dichtung ausgeglichen, ohne daß die Abdichtung an der Lippe 5 aufgehoben wird.

Das Ende der Trennwand 4 kann rechteckigen Querschnitt haben, wie in Fig. 1 gezeichnet, es kann aber auch, wie in Fig. 3 als Aiusführungsvariante wicdergegeben, einen T-förmigen Querschnitt in Form eines Ansatzes 18 aufweisen, dessen Breite 19 das Maß der Drosselwirkung bei !gegebenem Spiel 14 bestimmt. Nach einer anderen, in Fig. 4 gezeichneten Variante besitzt der Ansatz an seiner die Drosselwirkung regulierenden Seite Labyrinthnuten 20.

Hierzu I Blau Zcichniinuen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wälzlagerdichtung mit einem in den Wälzlageraußenring oder in eine Lagergehäusebohrung eingesetzten, aus elastisch nachgiebigem Werkstoff bestehenden Dichtring, der mit einer an seiner dem Wälzlager abgekehrten Stirnseite angeordneten, sich zu ihrem freien Ende hin kegelig erweiternden Dichtlippe an einer ebenen, relativ zum Dichtring umlaufenden Gegendichtfläche mit Spannung anliegt und mit einem radial nach innen gerichteten Teil eine Trennwand zwischen dem Wälzlagerinnenraum und einem von der Dichtlippe umhüllten, nach außen dichten Raum bildet, der mit dem Wälzlagerinnenraum durch einen zwischen der Trennwand und einer von dieser umgebenen Gegenfläche belassenen Ringspalt verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ace von der Dichtlippe umhüllte Raum ist ein Druckausgleichsraum (16) für den Wälzlagerinnenraum (15), und der die beiden Räume miteinander verbindende Ringspalt ist zur Verzögerung des Druckausgleichs als Drosselspalt (14) ausgebildet;

b) der Teilquerschnitt der Dichtlippe ist radial außen von einer Geraden (10) und radial innen von zwei einander unter einem stumpfen Winkel schneidenden Geraden (8, 9) begrenzt und nimmt vom Schnittpunkt (7) der beiaen Geraden weg in beiden Richtungen in der Höhe ab;

c) die Übergangsstelle zwischen Dichtring (1) und Dichtlippe ist ein Sollbiegestelle (6) für die Dichtlippe.

2. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) zwischen dem Wälzlagerinnenraum (15) und dem Druckausgleichsraum (16) an ihrem den Drosselspalt (14) radial nach außen begrenzenden Ende (18) im Teilquerschnitt T-förmig ist.

3. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Labyrinthnuten (20) in der den Drosselspalt (14) radial nach außen begrenzenden Innenfläche der Trennwand (14).