DE2641900A1

DE2641900A1 - Waelzlagerdichtung

Info

Publication number: DE2641900A1
Application number: DE19762641900
Authority: DE
Inventors: Horace B Van Dorn
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1976-09-17
Publication date: 1977-07-07
Also published as: US3994545A; DE2641900C2; FR2336591B1; FR2336591A1; JPS5277953A; BR7605632A; GB1561737A; CA1058672A

Description

Patentanwälte
DIpI. Ing. esnp-Jürgön Müller
Dr. rer. nat. Yuomas Beröncit

D8 München 8Q Luafe-Grahn-Straße 38

File 5125

Textron, Inc., 40 Westminster Street, Providence, Rhode Island (V. St. A.)

Wälzlagerdichtung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Dichtung zwischen Teilen, - die relativ zueinander umlaufen, z. B. zwischen dem inneren und dem äußeren laufring eines Wälzlagers.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Wälzlagerdichtung, die das Schmiermittel im Wälzlager hält und das Eindringen von Verunreinigungen verhindert; die Dichtung soll bei einem Axialspiel und bei Fehlausrichtungen unvermindert wirksam sein, geringe Widerstandskennlinien

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haben und gegen Umwölbung gesichert sein, sie soll keine "Pomp"-wirkung entwickeln und sich nicht selbst öffnen können. Die Dichtung soll kostengünstig herstellbar sein und ein relativ sperriges Innenteil, z. B. einen 'Wälzlager käfig aus Kunststoff, aufnehmen können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch ein Wälzlager

mit der Dichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine

Dichtungsbaugruppe, die in dem Wälzlager nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht eines

anderen Ausführungsbeispiels; und

Fig. 4 eine einem Dichtungsbereich von Fig. 1

entsprechende Ansicht, wobei jedoch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 verwendet ist.

Nach Fig. 1 wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Wälzlager mit einem inneren und einem äußeren Laufring 10, erläutert, wobei mehrere Rollkörper 12 sich auf den Rollbahnen 13, 14 der Laufringe 10, 11 abwälzen. Ein einstückiger, durch Spritzgießen hergestellter Kunststoff-

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• Z '

Wälzlagerkäfig 14 mit an den Wälzkörpern anliegenden Schenkeln 16 hält die Wälzkörper winkelmäßig voneinander beabötandet. Der äußere Laufring 11 hat eine konvex-kugelige Außenfläche zur selbstausrichtenden Verwendung des Wälzlagers beim Anordnen einer Welle in der Zylinderbohrung des Innenrings 10. Der innere Laufring 10 kann größere Länge haben, so daß er mittels einer Stellschraube auf einer Welle arretierbar ist, ist jedoch mit einem in axialer Richtung versetzten Endabschnitt 17 ausgebildet, der durch eine äußere exzentrische konische Fläche 18 zur Aufnahme eines exzentrischen Festlegebundes (nicht gezeigt) gekennzeichnet ist; die strichpunktierte Position 18^f deutet diese Exzentrizität durch das Profil der Fläche 18 für den der in Tolllinie gezeigten Stelle diametral gegenüberliegenden Ort an. Beide Enden des Wälzlagers sind durch kappenähnliche Dichtungen 19 verschlossen und abgedichtet, deren jede in einer Befestigungsausnehmung gesichert ist, die durch eine eine axiale Festlegung bewirkende Schulter 20 und eine hinterschnittene Umfangsnut 21 definiert ist.

Each der Erfindung sind die abgedichteten Enden des inneren Laufrings ausgefalzt, so daß an jedem Dichtungsbereich eine in axialer Richtung verlaufende zylindrische tragende Fläche 22 und eine im wesentlichen kegelstumpfförmige innere Endschulter 23 nahe dem benachbarten Ende der inneren Rollbahn 13, jedoch in bezug dazu stark versetzt, definiert sind. Die biegsame Lippe 24 eines Elastomer-Dichtungsglieds 25 der Dichtungskappe 19 steht in kontinuierlichem und in axialer Richtung verlaufendem Umfangsdichtungskontakt mit der tragenden Fläche 22.

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Die Dichtungskappe 19 "besteht nur aus zwei Teilen, einem metallischen Formglied 26 und dem damit verbundenen Dichtungsglied 25. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen mittigen ebenen Hauptteil des metallischen Formglieds. Mit diesem Formglied ist einstückig eine Außenring-Befestigungsvorrichtung in Form einer äußeren Schulterfestlegefläche 27 und eines äußeren Andrückflanschs 28 (vgl. Fig, 2, in der diese Teile ungesichert, d. h. unverformt und nichtangedrückt gezeigt sind) ausgebildet. Eine erste Kegelstumpfverbindung 29 zwischen der Befestigungsvorrichtung 27, und dem mittigen Formgliedbereich 26 bildet einen ersten nach axial außen gerichteten versetzten Abschnitt des Hauptteils 26 in bezug auf die Schulter 20. Das metallische Formglied umfaßt ferner einen Rand 30, der sich mit relativ
kleinem Spiel Δ R/ zu einem axial außen liegenden Bereich der tragenden Fläche 22 erstreckt; eine zweite kegelstumpfförmige Verbindung 31 zwischen dem Rand 30 und dem mittleren Hauptteil 26 bildet einen zweiten nach axial außen versetzten Abschnitt des Randes 30 in bezug auf den Hauptteil 26 und daher auch in bezug auf die Schulter 20.

Das Elastomer-Dichtungsglied 25, das z. B. aus Perbunan besteht und unmittelbar auf das metallische Formglied aufgeformt ist, umfaßt einen größeren Hauptteil 32 mit einem
Befestigungsflansch 33; der Hauptteil 32 ist ununterbrochen mit der Innenfläche des versetzten Verbindungsabschnitts 31 und mit benachbarten, umfangsmäßig kontinuierlichen Bereichen des mittigen Hauptbereichs 26 und des Randes 30
verbunden; dabei ist zu beachten, daß die Verbindung des Elastomer-Hauptteils mit dem Rand 30 unter einer im wesent-

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lichen radialen Versetzung «^ R_? von der radial inneren Kante des Randes 30 verläuft. Die effektive axiale Versetzung /\ A der Lippe 24 von dem Rand 30 übersteigt, vorzugsweise in relativ geringem Maß, die effektive Vorwärtserstreckung der Lippe 24; in Pig. 2 ist diese wirksame Erstreckung mit /^ L₁ für den unbelasteten Zustand der Lippe 24 bezeichnet; in Fig. 1 ist sie mit A J₁ bezeichnet, das kleiner als ^. L₁ ist infolge der Durchbiegung der Lippe bei Beaufschlagung mit einer Kraft. Der Elastomer-Hauptteil 32 verjüngt sich allmählich zu dem axial versetzten Punkt des Anschlusses der Lippe 24, der bevorzugt im wesentlichen an einem oder innerhalb eines geometrischen Zylinders am Maximalradius der Schulter 23 liegt, wodurch sichergestellt ist, daß jede durchbiegung der Lippe 24 innerhalb der radialen Begrenzung der Schulter 23 erfolgt. In Pig. 1 veranschaulicht die strichpunktierte Lippe 24' im unbelasteten Zustand, daß das "Übermaß Ά R^ zwischen der tragenden Fläche 22 und der unbelasteten lippe 24' wenigstens in der Größenordnung der Dicke der Lippe 24 sein soll. Pig. 2 zeigt, daß die Lippe 24 im unbelasteten Zustand kegelstumpfförmig geneigt sein soll, und zwar unter einem spitzen Winkel °C ₁ zur Radial ebene des Lagers, lind weshalb in der gebogenen Stellung die Krümmung der konvexen Fläche der Lippe 24 einer konkaven Ausrundung 35 benachbart und von gering kleinerem Radius als diese sein soll; die Ausrundung 35 bildet den glatten "übergang der Schulter in die tragende Fläche 22. Bevorzugt ist der Winkel Oc . der unbelasteten Lippe auch kleiner als der effektive I?"eigungswinkel Cx. der Schulter 23, der im Bereich von 10-50°, bevorzugt näher dem niedrigeren w'inkelbereich, liegt.

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Mit dem erläuterten Aufbau ist ein gleichzeitiges Schleifen der inneren Rollbahn 13 zusammen mit beiden tragenden Flächen 22 sowie ihren benachbarten Schultern 23 und Ausrundungen 35 möglich. Dies kann durch Einstechen einer einzigen Form- oder Schleifscheibe erfolgen, und es wird so eine völlige Konzentrizität der betroffenen Rollbahn-, Schulter- und Flächenb er eiche erzielt. Beim Einstechsahleifen ist die Formscheibe so profiliert, daß eine korrekte seitliche, d. h. axiale, Versetzung der Schultern

23 in bezug auf die Kittenebene der Rollbahn 13 erhalten wird, so daß für die konvex gewölbten Flächen der Lippen

24 ein kleines nominales axiales Restspiel in bezug auf die Ausrundungen 35 der Schultern 23 erhalten wird. Normalerweise hat das zusammengebaute Lager ein Axialspiel, das typischerweise in einem Bereich von 0,25-0,38 mm bei einem Lager der gezeigten Art liegt, wobei der V/älzkreis der Rollkörperumlaufbahn einen Durchmesser von ca. 38,1 mm hat; das nominale Axialspiel bewegt sich bevorzugt in dieser Größenordnung, so daß sichergestellt ist, daß der Kontakt zwischen Lippe und Schulter unter normalen Arbeitsbedingungen des Lagers von minimaler Bedeutung ist.

Die vorstehend erläuterte Dichtung löst die gestellte Aufgabe. Eine sehr gute Abdichtung ergibt sich durch den leicht belasteten Lippenkontakt über einen in axialer Richtung weitreichenden und umfangsmäßig kontinuierlichen Bereich jeder zylindrischen tragenden Fläche 22, und die Konzentrizität der gleichzeitig geschliffenen tragenden Flächen und Rollbahnen gewährleistet eine gleichmäßige Steuerung dieses Eontakts, während gleichzeitig ein Zustand, der

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üb or die ^iehtimgslippe zu einer "Puiap-'-v/irkunfr führen könnte, vermieden wird, üirch das Vorhandensein der Schulter 23 ar der !■ iegung der Lippe 24 ergibt sich eine Abs tut sung re/ren ein Umworben der -Lichtung, xerner ist das abgedichtete Lager p-egen auftretende axiale Erschütterungen und ... ehlausrichtungen sehr unempfindlich.

Lei einem besonders zufriedenstellenden Ausführungsbeispiel, 2. E. für ein Lager mit einem Wälzkreisdurchmesser von 38,1 mm, hat das Elastomere eine mit dem Härteprüfer ermittelte fiärto in .Bereich von 60-70, eine Standarduichtungslippe 24 hat eine Dicke von 0,6 ran, eine effektive Länge Ά L₁ im unbelasteten Zustand von ca. 1,27 mm sowie eine effektive Länge AL im belasteten Zustand von ca. 1,01 mm. Jjie Lippenversetzung AA beträgt 1,16 mm, und das radiale Spiel /^ B... hat einen Iittelwerr von 0,33 mm.

Die I-ig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei sich ein geringeres Widerstandsdrehmoment aufgrund des Dichtungsverschlusses bei 22, 24 ergibt. Es ist ersichtlich, daß durch 'vermindern der Dicke der Lippe 24 von 0,6 mm auf 0,35 mm für die hier betroffene Lagergröße ein wesentlich vermindertes Widerstandsdrehmoment erzielt wird; dabei ist zu beachten, daß im wesentlichen die gleiche konvexe Kontur der Lippenwölbung dadurch erreicht wird, daß Elastomeres von der konkaven Seite der Lippe 24 entfernt wurde.

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

.J Wälzlagerdichtung für ein Wälzlager mit einem inneren und einem äußeren Laufring mit gegenüberliegenden Rollbahnen und in diesen sich abwälzenden Rollkörpern, dadurch geken η ζ e i c h η e t , daß ein Ende der Bohrung des äußeren Laufrings (11) eine Schulter (20) und eine Umfangsnut (21) aufweist, daß in der Umfangsnut (21) eine metallische Ringkappe (19) an der Schulter (20) anliegend gesichert ist, daß die Außenfläche des inneren Laufrings (10) an dem genannten Ende eine nach axial innen verlaufende Ausfalzung, die im Abstand von der Rollbahn (13) des inneren Laufrings (10) endet, hat, die eine zylindrische tragende Fläche (22) bildet, die an ihrem in axialer Richtung inneren Ende in einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen Schulter (23) endet, die in Richtung zur Rollbahn (13) des inneren Laufrings nach außen erweitert ist,

daß die Ringkappe (19) aufweist: einen mit ihr einstückigen nach radial innen verlaufenden Rand (30), der sich mit Spiel (Z^R..) zu einem axial äußeren Bereich der tragenden Fläche (22) erstreckt, und ein einstückiges ringförmiges Elastomer-Dichtungsglied (25), das mit der axial inneren Seite der Ringkappe (19) verbunden ist und einen nach axial innen versetzten Hauptteil (32) sowie eine relativ dünne, nach radial innen ragende, umfangsmäßig kontinuierliche Dichtungslippe (24) hat, wobei der Hauptteil (32) in bezug auf die tragende Fläche (22) in einem die Dicke der Lippe (24) übersteigenden Maß relativ zur tragenden Fläche (22) radial versetzt ist und die Lippe (24) im unbelasteten Zustand sich in stärkerem

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ORIGINAL INSPECTED

Maß ( AL₁) erstreckt als die Versetzung des Hauptteils (32), jedoch, wenigstens im Ausmaß der Dicke der Lippe (24) ein Übermaß ( A.IU) in "bezug auf die tragende Fläche (22) hat, so daß die Lippe (24) nach radial außen gewölbt und radial in in Axialrichtung gleichmäßig verlaufenden und in Umfangsrichtung kontinuierlichen Dichtungskontakt mit der tragenden Fläche (22) und innerhalb der Versetzung des Hauptteils (32) gewölbt wird, wobei die Wölbung der Lippe (24) der Ausweitung der Schulter (23) des inneren Laufrings (10) benachbart ist, wodurch die Ausweitung der Schulter (23) nicht für die Wirksamkeit der Dichtung benötigt wird, sondern die Dichtungslippe (24) bei Beaufschlagung mit Druck von außen gegen Umwölben abstützt.
2. Wälzlagerdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil (32) sich im wesentlichen radial und axial nach innen erstreckt und sich zur Verbindung mit der Dichtungslippe (24) konisch verjüngt.
3. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil (32) sich im wesentlichen bis zur äußeren radialen Begrenzung der Schulter (23) des inneren Laufrings (13) nach radial innen erstreckt.
4. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslippe (24) im wesentlichen vollständig innerhalb einer radial äußeren Begrenzung eingeschlossen ist, die die äußere radiale Begrenzung der Schulter (23) nicht überschreitet.

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5. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslippe (24^f) im unbelasteten Zustand im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und sich von der Verbindungsstelle mit dem Hauptteil (32) sowohl nach radial innen als auch axial außen erstreckt.
6. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Ausdehnung der Schulter (23) wenigstens das Zweifache der Dicke der Lippe (24) beträgt.
7. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsglied (25) eine Härte im Bereich von 60-70 hat.
8. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (23) des inneren Laufrings (13) in die tragende Fläche (22) mit einer Krümmung übergeht, deren effektiver Radius größer als der Radius der konvexen Fläche der Wölbung der Dichtungslippe (24) ist.
9. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, wobei die Dichtungskappe zu einem Dichtungskappenpaar gehört,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskappen (19) in Schultern (20) aufweisenden Umfangsnuten (21) an gegenüberliegenden Enden des äußeren Laufrings (11) gesichert sind und Dichtungsglieder (25) aufweisen, deren Dichtungslippen (24) an tragenden Flächen (22) entsprechender Ausfalzungen auf gegenüberliegenden Seiten der Rollbahn (13) des inneren Laufrings (10) anliegen, wobei die Ausfalzungen und die Rollbahn (13) gleichzeitig durch Einstechschleifen mit einer einzigen Formscheibe hergestellt sind.

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10. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Dichtungslippe (24-) größer als das Spiel zwischen der Dichtungskappe (19) und der tragenden Fläche (22) ist.
11. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskappe (19) einen mittigen ebenen Hauptteil (26) und eine kegelstumpfförmige versetzte Verbindung (31) desselben mit dem Rand (30) aufweist, wobei der Hauptteil (32) des Dichtungsglieds (25) mit der versetzten Verbindung (31) und mit benachbarten Ringbereichen des Hauptteils (32) und des Randes (30) überlappend verbunden ist.
12. Wälzlagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (23) des inneren Laufrings (13) im wesentlichen in einem Winkelbereich von 10-50° zu einer Radialebene des Lagers konisch geneigt verläuft.
13. Enddichtungskappe für ein Wälzlager, gekennzeichnet durch einen einzigen Metallring und ein einziges ringförmiges Elastomer-Dichtungsglied (25), das konzentrisch mit diesem verbunden ist, wobei der Metallring aufweist: einen mittigen ebenen Hauptringteil (26), Kappenbefestigungsteile, bestehend aus einer äußeren Schulterfestlegefläche (27) und einem äußeren Andrückflansch (28), eine erste kegelstumpfförmige Verbindung (29) zwischen den Kappenbefestigungsteilen (27, 28) und dem Hauptteil (26), wodurch eine erste nach axial außen verlaufende Versetzung des Hauptteils in bezug auf die Schulterfestlegefläche (27) gebildet ist, einen nach radial

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innen verlaufenden Rand (30) und eine zweite kegelstumpfförmige Verbindung (31) zwischen dem liauptteil (26) und dem Rand (30), wodurch eine zweite nach axial außen gerichtete Versetzung des Randes (30) in "bezug auf den liauptteil (26) gebildet ist,

und das Dichtungsglied (25) aufweist: einen nach axial innen versetzt verlaufenden Hauptringteil (32), der mit der axial inneren Fläche des Metallteils über die gesamte zweite kegelstumpfförmige Verbindung (31) verbunden ist und benachbarte Ringbereiche des Ilauptteils (26) und des Randes (30) verbindend überlappt, und eine relativ dünne, nach radial innen verlaufende und umfangsmäßig kontinuierliche Dichtungslippe (24), wobei der liauptteil (32) des Dichtungsglieds (25) in bezug auf die tragende Fläche (22) in größerem Kaß als die Dicke der Dichtungslippe (24) radial versetzt ist und die effektive Erstreckung (-A L₁) der Dichtungslippe (24) im wesentlichen ihre Dicke übersteigt, jedoch kleiner als die effektive Versetzung der Verbindung der Dichtungslippe (24) mit dem liauptteil '(32) des Dichtungsglieds (25) ist.

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