DE2641900C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerdichtung für ein Wälzlager entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Lagerdichtung ist aus der Zeitschrift "Machine Design", Juni 1968, Seite 87 bekannt.

Für diese bekannte Lagerdichtung ist angegeben, daß sie eine große Widerstandfähigkeit aufweist und, beispielsweise bei der Verwendung in der Landwirtschaft, einem Aufwickeln von Gras um die Lagerwelle und einem Druck dieses Wickels auf die Dichtung bis zu einem bestimmten Wert widersteht, der in der Größenordnung von 7 bar liegt. Auch andere, in der genannten Druckschrift gezeigte Dichtungen weisen nur eine Druckwiderstandsfähigkeit in dieser Größenordnung auf. Bei höherer Belastung der Dichtung ist also damit zu rechnen, daß die Dichtung dem Axialdruck nicht mehr widersteht, so daß die Gefahr des Umwölbens der Dichtung nach innen infolge des äußeren Axialdrucks besteht. Diese Gefahr läßt sich offenbar bei den bekannten Dichtungen auch nicht einfach dadurch beheben, daß zum axialen Anlaufen der Dichtung bei äußerem Axialdruck an der Innenseite der Dichtung eine Schulter zum Abstützen der Dichtung vorgesehen wird. Denn auch bei solchen, im übrigen aber konstruktiv anders ausgebildeten Dichtungen ergibt sich nur eine Druckwiderstandsfähigkeit in der oben genannten Größenordnung.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Lagerdichtung der genannten Gattung bereitzustellen, die eine noch bessere Dichtwirkung auch bei axialem Spiel und axialen Fehlausrichtungen der Wälzkörper-Laufflächen in bezug zueinander mit einfachen Mitteln erzielen läßt und bei der außerdem ein Umwölben der Dichtlippe nach innen als Folge eines äußeren Axialdrucks verhindert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1.

Um ein Umstülpen der Dichtung bzw. der Dichtlippe nach innen bei Axialdruck von außen in allen Fällen sicher zu verhindern, ist erfindungsgemäß eine spezielle Dimensionierung der zusammenwirkenden Teile, also der Dichtung mit der Dichtlippe und einer zugehörigen Anlaufschulter für die Dichtlippe vorgesehen.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen und Einzelheiten der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 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, 11 erläutert, wobei mehrere Rollkörper 12 sich auf den Rollbahnen 13, 14 der Laufringe 10, 11 abwälzen. Ein einstückiger, durch Spritzgießen hergestellter Kunststoff-Wälzlagerkäfig 14 mit an den Wälzkörpern anliegenden Schenkeln 16 hält die Wälzkörper winkelmäßig voneinander beabstandet. 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′ deutet diese Exzentrizität durch das Profil der Fläche 18 für den der in Vollinie 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.

Nach 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.

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, 28 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 ΔR₁ zum 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 wesentlichen radialen Versetzung ΔR₂ von der radial inneren Kante des Randes 30 verläuft. Die effektive axiale Versetzung ΔA der Lippe 24 von dem Rand 30 übersteigt, vorzugsweise in relativ geringem Maß, die effektive Vorwärtserstreckung der Lippe 24; in Fig. 2 ist diese wirksame Erstreckung mit ΔL₁ für den unbelasteten Zustand der Lippe 24 bezeichnet; in Fig. 1 ist sie mit ΔL₂ bezeichnet, das kleiner als ΔL₁ 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 Fig. 1 veranschaulicht die strichpunktierte Lippe 24′ im unbelasteten Zustand, daß das Übermaß ΔR₃ zwischen der tragenden Fläche 22 und der unbelasteten Lippe 24′ wenigstens in der Größenordnung der Dicke der Lippe 24 sein soll. Fig. 2 zeigt, daß die Lippe 24 im unbelasteten Zustand kegelstumpfförmig geneigt sein soll, und zwar unter einem spitzen Winkel α₁ zur Radialebene des Lagers, und 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 23 in die tragende Fläche 22. Bevorzugt ist der Winkel α₁ der unbelasteten Lippe auch kleiner als der effektive Neigungswinkel α₂ der Schulter 23, der im Bereich von 10-50°, bevorzugt näher dem niedrigeren Winkelbereich, liegt.

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 Flächenbereiche erzielt. Beim Einstechschleifen ist die Formscheibe so profiliert, daß eine korrekte seitliche, d. h. axiale, Versetzung der Schultern 23 in bezug auf die Mittenebene 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 Wälzkreis 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 Kontakts, während gleichzeitig ein Zustand, der über die Dichtungslippe zu einer "Pump"-wirkung führen könnte, vermieden wird. Durch das Vorhandensein der Schulter 23 an der Biegung der Lippe 24 ergibt sich eine Abstützung gegen ein Umwölben der Dichtung. Ferner ist das abgedichtete Lager gegen auftretende axiale Erschütterungen und Fehlausrichtungen sehr unempfindlich.

Bei einem besonders zufriedenstellenden Ausführungsbeispiel, z. B. für ein Lager mit einem Wälzkreisdurchmesser von 38,1 mm, hat das Elastomere eine mit dem Härteprüfer ermittelte Härte im Bereich von 60-70, eine Standard-Dichtungslippe 24 hat eine Dicke von 0,6 mm, eine effektive Länge ΔL₁ im unbelasteten Zustand von ca. 1,27 mm sowie eine effektive Länge ΔL₂ im belasteten Zustand von ca. 1,01 mm. Die Lippenversetzung ΔA beträgt 1,16 mm, und das radiale Spiel ΔR₁ hat einen Mittelwert von 0,33 mm.

Die Fig. 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.

Claims (7)

1. Lagerdichtung für ein Wälzlager, die für eine Anordnung zwischen dessen mit einer Stützschulter im Übergang zu der äußeren Wälzkörperlauffläche versehenen Außenring und dem mit einer zylindrischen Dichtfläche im Übergang zu der inneren Wälzkörperlauffläche versehenen Innenring aus einer durch eine Anlage an die Stützschulter des Außenrings gesicherten metallischen, ringförmigen Verschlußkappe und einem elastomeren Dichtungsring besteht, der mit einem dickeren Materialbereich an der axialen Innenseite des axial nach außen versetzten Innenrandes der Verschlußkappe verbunden und an welchem eine beim axialen Einsetzen der Dichtung in das Lager durch eine elastische Verformung einer konvexen Auswölbung unterliegende radiale Dichtlippe zur vorgespannten Abdichtung der zylindrischen Dichtfläche des Innenringes ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (24) des Dichtungsringes (25) um einen Abstand (ΔA) bezüglich des Innenrandes (30) der Verschlußkappe (26) axial versetzt ist, der kleiner ist als die radiale Länge (ΔL₁) der unverformten Dichtlippe (24) und größer als deren bezüglich der zylindrischen Dichtfläche (22) des Innenrings (10, 17) innerhalb der axialen Abmessungen der Verschlußkappe wirksame axiale Dichtlänge (ΔL₂), wobei die radiale Länge (ΔL₁) der unverformten Dichtlippe (24) ein auf die zylindrische Dichtfläche (22) bezogenes Übermaß (ΔR₃) aufweist, das wenigstens im wesentlichen gleich groß ist wie die Dicke der Dichtlippe, daß der Dichtungsring (25) mit dem Innenrand (30) der Verschlußkappe (26) in wesentlicher radialer Versetzung (ΔR₂) von der radial inneren Kante des Innenrandes (30) verbunden ist, und daß zur Abstützung der konvexen Auswölbung (35) der verformten Dichtlippe im Übergang der zylindrischen Dichtfläche (22) zu der inneren Wälzkörperlauffläche (13) eine konkave Stützfläche (23) ausgebildet ist.

2. Lagerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dickere Materialbereich (32) des Dichtungsringes (25) eine sich im wesentlichen radial und axial nach innen erstreckende Ausrichtung gegen die konkave Stützfläche (23) des Innenringes (10, 17) aufweist und sich zu der Dichtlippe (24) hin konisch verjüngt.

3. Lagerdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unverformte Dichtlippe (24) im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist und eine sich im wesentlichen radial und axial nach außen erstreckende Ausrichtung gegen die Verschlußkappe (19) aufweist.

4. Lagerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Stützfläche (23) des Innenringes (10, 17) mit einem gegenüber der konvexen Wölbung (35) der verformten Dichtlippe (24) größeren Krümmungsradius versehen ist.

5. Lagerdichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Stützfläche (23) des Innenrings (10, 17) in einen konisch geneigten Teil mit einem gegenüber dem radialen Neigungswinkel (α₁) der unverformten Dichtlippe (24) gegenüber der Radialebene größeren radialen Neigungswinkel (α₂) im Bereich zwischen 10° und 50° übergeht.

6. Lagerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erhebung der konkaven Stützfläche (23) des Innenringes (10, 17) wenigstens doppelt so groß ist wie die Dicke der Dichtlippe (24).

7. Lagerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Dichtlippe (24) größer ist als die auf die zylindrische Dichtfläche des Innenringes (10, 17) bezogene lichte Weite (ΔR₁) des Innenrandes (30) der Verschlußkappe (19).