DE3128128A1 - Waelzlager - Google Patents

Description

File 0272 Gg/Ihr

Die Erfindung bezieht sich auf eine entfernbare Dichtungsanordnung für ein axiales Ende eines Wälzlagers, wie eines Kugellagers, wobei die Dichtungsanordnung fest durch den äußeren Lagerring gehalten ist und einen Dichtungsring in eine in Umfangsrichtung kontinuierliche, elastisch-nachgiebige Schleifberührung mit einer schrägen Dichtungsfläche an dem inneren Lagerring positioniert.

Um eine solche Dichtungswirkung zu erhalten, ist es bekannt, daß der äußere Lagerring eine sich in Umfangsrichtung kontinuierlich erstreckende und radial nach innen offene Nut mit einem kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil zwischen einer axial inneren Anschlagschulter und einem axial endseitigen Bund aufweist. Ein aus einem elastischnachgiebigen Material bestehender Dichtungsring ist auf der Hülse und gegen den Flansch einer einwärts geflanschten Hülse aus einem verformbaren Metall angeordnet, und der Flansch liegt an der Schulter an, während die Hülse nach innen gesenkgeschmiedet ist, um den Dichtungsring einzudrücken und den äußeren Rand der Hülse nach außen zu verformen für eine straffe Anordnung innerhalb der Nut. Eine solche Dichtungsanordnung kann nur entfernt werden, wenn sie zerstört wird, sie ist außerdem relativ teuer, weil das Gesenkschmieden nicht notwendigerweise auf andere Techniken anwendbar ist.

Gemäß einer anderen bekannten Ausbildung weist die zur Anordnung der Dichtung vorgesehene Nut einen zylindrischen

Boden zwischen zwei flachen radialen Seitenwänden auf, von denen die axial innere Seitenwand eine Schulter bildet» an welcher die Einzelteile der Dichtung anliegen, nämlich ein ringförmiger Abstützring, ein aus einem elastisch-nachgiebigen Material bestehender Dichtungsring und ein geschlitzter, im übrigen ringförmiger Deckelring, wobei letzterer in die Nut eingefügt ist, flach gegen die andere Seitenwand der Nut anliegt und den Dichtungsring gegen den Abstützring unter Vorspannung andrückt. Eine solche Ausbildung ist dabei nachteilig, daß die rechtwinklige Nut weitaus schwieriger zu fertigen ist als eine Nut mit einem kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil, und außerdem ist es vergleichsweise schwierig, den Deckelring ohne die Gefahr einer Beschädigung zu entfernen und wieder einzusetzen, da der Deckelring vergleichsweise dünn ist und daher besonders leicht beschädigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einer entfernbaren Dichtung versehenes Wälzlager bereitzustellen, bei dem das Entfernen und Wiedereinsetzen der Dichtung zu Inspektions- und Sauberungszwecken einfacher vorgenommen werden kann und bei dem ein Dichtungsring durch einen Dekkelring unter eine vergleichbar höhere Vorspannung versetzt werden kann.

Gemäß der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe eine Dichtungsanordnung vorgesehen, bei der für den äußeren Lagerring eine Nut mit einer radialen Schulter verwirklicht ist, die tangential zu einem kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil mit einer konvergierenden Rampe nahe dem axialen Ende des äußeren Laufringes verläuft, und ein geschlitzter Ring oder eine Endkappe ist mit einer sowohl axial als auch radial äußeren Schräge an einer Ecke versehen, wobei die Schräge eine großflächige Keilwirkung mit der Rampe der Nut ergibt. Durch diesen Keileingriff der

Schräge mit der Rampe kann die Endkappe für ein Lager einer vorgegebenen Größe und Leistung ohne Beeinträchtigung auf die Dicke der anderen Teile der Dichtung wesentlich dicker ausgeführt werden, und ein solcher Keileingriff erleichtert auch die Anordnung der Endkappe sowie die Anwendung einer vorspannenden Andrüdkkraft auf das elastisch-nachgiebige Material des Dichtungsringes.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Wälz

lager mit einer Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf das Wälz

lager gemäß Fig.1„

Fig. 3 einen Teilschnitt in vergrößertem

Maßstab zur Darstellung der einzelnen Teile der Dichtung am Ort des Eingriffs mit dem äußeren Lagerring des Wälzlagers gemäß Fig.1 und

Fig. 4 einen Teilschnitt entsprechend der

Fig„3 zur Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Wälzlagers gemäß der Erfindung.

Das Wälzlager umfaßt einen inneren Lagerring 10, einen äußeren Lagerring 11 und dazwischen angeordnete Wälzkörper in der Ausbildung als Kugeln 12, die in Laufbahnen 13 und 14 der beiden Laufringe 10 und 11 laufen. Zwischen der äußeren Laufbahn 14 und jedem axialen Ende des Lagers weist die Bohrung des äußeren Lagerringes 11 eine radiale Anschlag-

schulter 15 auf, an die sich eine Nut 16 mit einem, kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil tangential anschließt. Die Nut 16 endet über eine Rampe 17 in einem Bund 18 an dem axialen Ende des äußeren Laufringes 11. In der dargestellten Ausbildung ist die Rampe 17 durch eine zu der vorherrschenden Krümmung der Nut 16 entgegengesetzte Krümmung gekennzeichnet, und diese entgegengesetzte Krümmung setzt sich fort in einem tangentialen Verlauf bezüglich des Bundes 18. Der Schnittpunkt der Ablenkung zwischen den beiden Krümmungen liegt bei einem Durchmesser D. vor, der beträchtlich innerhalb der radialen Spannweite zwischen dem Durchmesser D„ des Bundes 18 und dem Bodendurchmesser D- der Nut 16 liegt, wobei noch zu bemerken ist, daß die effektive Höhe der Schulter 15 in bezug auf den Bund 18 durch den kleineren Durchmesser D. bestimmt ist. Die konvergierende Oberflächenschräge an dem Schnittpunkt der Ablenkung sollte vorzugsweise zwischen 40 und 55°, also beispielsweise 45°, in bezug auf die Achse des Lagers sein.

Die einzelnen Teile der Dichtung, die in die Nut 16 eingepaßt sind, umfassen einen steifen ringförmigen Abstützring 20, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Bundes 18 und der an der Schulter 15 fest anliegt, und der Innendurchmesser dieses Abstützringes 20 hält einen Abstand von dem inneren Lagerring 10 ein. Die Dichtung umfaßt weiterhin einen ringförmigen Dichtungsring 21 aus einem elastisch-nachgiebigen Material, der mit seinem Außendurchmesser in die Nut 16 einfaßt und mit seinem Innendurchmesser in eine elastisch vorgespannte Schleifberührung mit einer schrägen Dichtungsfläche 22 des inneren Lagerringes 10 gebracht ist. Die Dichtung umfaßt schließlich noch einen geschlitzten, im übrigen ringförmigen Deckelring 23 aus einem relativ steifen Material, dessen Außendurchmesser D₁-größer als der Durchmesser D₁ ist, an welchem der Schnittpunkt der Ablenkung auftritt, und der Innendurchmesser dieses Deckelringes 23 weist eine Größe auf _r die etwa half-

tig zwischen dem Rollkreis-Durchmesser des Lagers und dem Außendurchmesser des inneren Lagerringes 10 liegt, um eine gewisse axiale Durchbiegung für die elastische Vorspannung der Schleifberührung des Dichtungsringes 21 mit der Dichtungsfläche 22 des inneren Lagerringes 10 zu ergeben.

Gemäß einem Teilmerkmal der Erfindung weist der Deckelring 23 eine wesentlich größere Dicke T, wie beispielsweise die doppelte Dicke, als bei den vergleichbaren bekannten Wälzlagern mit ebenso vielen Einzelteilen der Dichtung auf, und Weiterhin ist an diesem Deckelring eine in ümfangsrichtung kontinuierliche Schräge 24 einer verhältnismäßig großen Fläche an der radial und axial äußeren Ecke ausgebildet, deren Neigung im wesentlichen derjenigen an dem Schnittpunkt der Ablenkung zwischen den beiden entgegengesetzten Krümmungen der Nut 16 entspricht. Wie insbesondere aus Fig„3 ersichtlich, kann die Dicke des Deckelringes 23 zu wenigstens 50% für die Ausbildung der Schräge 24 ausgenutzt werden, wobei dann immer noch erreicht wird, daß der Durchmesser Ό,, an welchem die Schräge 24 radial innen endet, ßer ist als der Durchmesser D„ des Bundes 18, so daß die Schräge 23 vollständig innerhalb der Nut 16 angeordnet bleibt, wenn die Dichtung in die Nut eingesetzt ist.

Um eine selbstzentrierte Abstützung zu erhalten und für das Schmiermittel des Lagers ein vergrößertes Aufnähmevolumen zu schaffen, sind die beiden steif ausgebildeten Ringe 20 und 23 mit axial ausgerichteten, tellerförmigen Absätzen 26 versehen, die zwischen den radial inneren und äußeren Rändern dieser Ringe ausgebildet sind. Weil der Dichtungsring 22 aus einem elastisch-nachgiebigen Material besteht, weist auch er einen entsprechenden Absatz auf, da er zwischen den Ringen 20 und 23 unter Vorspannung gehalten ist. Die beiden Ringe 20 und 23 können aus Stahlblech ausgestanzt sein und eine gegenüber dem äußeren Lagerring 11 geringere Materialhärte aufweisen.

Die Breite der Nut 16 und die Dicke der einzelnen Ringe 20, 21 und 23 der Dichtungsanordnung sollten so gewählt seift, daß nach der Einfügung des Deckelringes 23 in die Nut f6 unter Herstellung des Keileingriffes mit der Rampe 17 ein fester und in ümfangsrichtung kontinuierlicher Axialdruck gegen den Dichtungsring 21 ausgeübt wird. Der Keileingriff herrscht dabei an einer beträchtlichen Fläche vor, weil das weichere Material des Deckelringes 23 geringfügig verformt (brinelliert) wird, und zwar in dem Ausmaß, wie der Deckelring 23 versucht ist, sich auf den nichtverspannten Außendurchmesser D₅ aufzuweiten, sobald er über den Bund 18 in die Nut 16 eingefügt ist und dabei eine momentane Verformung' radial nach innen erfährt. L-

Aufgrund der beschriebenen Ausbildung und Anordnung der Dichtung wird damit ein Wälzlager bereitgestellt, das alle Forderungen hinsichtlich einer dauerhaften Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Dichtungsanordnung auch bei einer wiederholten Entfernung derselben und deren Wiedereinsetzen erfüllt. Der Grund dafür ist hauptsächlich in der gegenüber den bekannten Dichtungsanordnungen in rechteckigen Nuten wenigstens doppelt so großen Dicke des Deckelringes 23 zu suchen. Durch diese größere Dicke wird für den Deckelring 23 eine Schräge 24 erhalten, die eine in Umfangsriehtung kontinuierliche Sitzfläche ganz beträchtlicher Größe ergibt. Obwohl der Deckelring 23 weniger hart ist als die mit ipim in Berührung gehaltene Oberfläche der Rampe 17, ist er ^dennoch ausreichend steif nachgiebig, um eine konstante, radial nach auswärts gerichtete Vorspannkraft an der Berührungsstelle mit der Rampe aufrechtzuerhalten. Die radial nach auswärts gerichtete Vorspannkraft wird durch die an der Rampe infolge der Keilwirkung vorherrschende Reaktionskraft in eine auf die übrigen Ringe 21 und 20 wirkende axiale Druckkraft übersetzt.

Die Erfindung wurde vorstehend für eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die jedoch abänderbar ist, ohne daß damit von der Erfindung abgewichen wird. Eine solche abgeänderte Ausführungsform ist beispielsweise in Fig.4 gezeigt, indem hier die Nut 16 in eine zu ihrem gekrümmten Querschnittsprofil tangential verlaufende kegelstumpfförmige Rampe 30 übergeht, deren Neigung auf die Schräge 24 des Deckelringes 23' abgestimmt ist. Das gekrümmte Querschnittsprofil der Nut 16 weist in diesem Fall keine umgekehrte Krümmung auf, so daß die kegelstumpfförmige Rampe 30 am Schnittpunkt mit dem Bund 18' endet. Die Dicke T¹ des Deckelringes 23' ist größer als die Dicke T des Deckelringes 23 bei der vorbeschriebenen Ausführungsform, womit ein Übermaß «Ä R geschaffen wird, welches das Ansetzen eines Werkzeuges zwischen dem Bund 18' und dem Deckelring 23' erlaubt, um damit die Dichtungsanordnung für einen Ersatz des Dichtungsringes 21 oder für eine Inspektion des Lagers leichter ausbauen zu können. Die vergrößerte Dicke T¹ ergibt für den Deckelring 23' auch einen vergrößerten Widerstand gegenüber der radialen Zusammenziehung und erhöht somit die Sicherheit für ein unerwünschtes Lösen des geschlitzten Deckelringes 23' von dem Lager» Durch die vergrößerte Berührungsfläche zwischen der Schräge 24 und der Rampe 30 wird im übrigen auch die Übersetzung der radial nach auswärts gerichteten Vorspannkraft des Dekkelringes 23' in die axial ausgerichtete Druckkraft verbessert, die auf die beiden übrigen Ringe 21 und 20 der Dichtungsanordnung einwirkt.

L e θ r s e i t e

Claims (9)

1. 31?

   File 0272 Gg/lhr

   Patentansprüche

   Wälzlager, das einen inneren und einen äußeren Lagerring sowie dazwischen angeordnete, in Laufbahnen der beiden Lagerringe laufende Wälzkörper umfaßt, wobei der äußere Lagerring eine zur Anordnung einer Dichtung vorgesehene, sich in Umfangsrichtung kontinuierlich erstreckende und radial nach innen offene Nut mit einem kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil zwischen einer axial inneren Anschlagschulter und einem axial endseitigen Bund aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß das axial äußere Ende des gekrümmten Querschnittsprofils der Wut (16) durch eine zu diesem Profil im wesentlichen tangential verlaufende Rampe (17) gebildet ist, die in Richtung des Bundes (18) axial auswärts gerichtet konvergiert, und daß die Dichtung einen steifen ringförmigen Abstützring (20) mit einem gegenüber dem Bund (18) kleineren Durchmesser aufweist, der an der Anschlagschulter (15) anliegt, von dem inneren Lagerring (10) einen Abstand einhält und zur Abstützung eines aus einem elastisch-nachgiebigen Material bestehenden ringförmigen Dichtungsringes (21) in einer radial überlappenden Anordnung dient, wobei der Dichtungsring (21) mit einer zu der Nut (16) im wesentlichen axial übereinstimmenden schrägen Dichtungsfläche (22) des inneren Lagerringes (10) eine in Umfangsrichtung kontinuierliche, elastisch-nachgiebige Dichtungsberührung hat und wobei gegen den Dichtungsring (21) ein geschlitzter, im

   übrigen ringförmiger Deckelring (23) aus einem sich steif anschmiegenden Material unter Vorspannung anliegt, dessen Außendurchmesser (D₁-) in nichtverspanntem Zustand größer als der gegenüber der Anschlagschulter (15) größere Durchmesser (D_) des Bundes (18) und kleiner als der Bodendurchmesser (D_) der Nut (16) ist und der mit einer sowohl axial als auch radial äußeren Schräge (24) an einer Ecke versehen ist, die mit der Rampe (17) in einem Keileingriff steht.
2. 2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützring (20) und der Deckelring (23) zwischen ihren radial inneren und äußeren Rändern mit übereinstimmenden, axial auswärts tellerförmig versetzten ringförmigen Absätzen (26) versehen sind.
3. 3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerringe (10,11) aus einem Material mit einer gegenüber dem Deckelring (23) größeren Oberflächenhärte bestehen.
4. 4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (21) aus einem hauptsächlich aus Teflon bestehenden Material hergestellt ist.
5. 5. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale Schnittpunkt der Rampe (17) mit dem kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil der Nut (16) im wesentlichen mit dem Schnittpunkt einer Ablenkung zwischen der vorherrschenden ersten Richtung der Krümmung der Nut und einem entgegengesetzt gekrümmten Rampenübergang zusammenfällt, der im wesentlichen tangential zu dem Bund (18) verläuft.
6. 6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Deckelringes (23) im nichtverspannten Zustand größer als der Durchmesser ist, bei welchem die Rampe (17) tangential zu dem gekrümmten Querschnittsprofil der Nut (16) verläuft.
7. 7. Wälzlager, das einen inneren und einen äußeren Lagerring sowie dazwischen angeordnete, in Laufbahnen der beiden Lagerringe laufende Wälzkörper umfaßt, wobei der äußere Lagerring eine zur Anordnung einer Dichtung vorgesehene, sich in Umfangsrichtung kontinuierlich erstreckende und radial nach innen offene Nut mit einem kontinuierlich gekrümmten Querschnittsprofil zwischen einer axial inneren Anschlagschulter und einem axial endseitigen Bund aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß das axial äußere Ende des gekrümmten Querschnittsprofils der Nut (16) durch eine zu ihr im wesentlichen tangential verlaufende kegelstumpfförmige Rampe (30) gebildet ist, und daß die Dichtung einen steifen ringförmigen Abstützring (20) mit einem gegenüber dem Bund (18') kleineren Durchmesser aufweist, der an der Anschlagschulter (15) anliegt, von dem inneren Lagerring (10) einen Abstand einhält und zur Abstützung eines aus einem elastischnachgiebigen Material bestehenden ringförmigen Dichtungsringes (21) in einer radial überlappenden Anordnung dient, wobei der Dichtungsring (21) mit einer zu der Nut (16) im wesentlichen axial übereinstimmenden schrägen Dichtungsfläche (22) des inneren Lagerringes (10) eine in Umfangsrichtung kontinuierliche, elastisch-nachgiebige Dichtungsberührung hat, und wobei gegen den Dichtungsring (21) eine geschlitzter, im übrigen ringförmiger Deckelring (23") aus einem sich steif anschmiegenden Material unter Vorspannung anliegt, dessen Außendurchmesser in nichtverspanntem Zustand größer als der gegenüber der Anschlagschulter (15) größere Durchmesser des Bundes (18')

   und kleiner als der Bodendurchmesser der Nut ist und der
   mit einer sowohl axial als auch radial äußeren Schräge (24) . an einer Ecke versehen ist, die müt der Rampe (30) in einem Keileingriff steht.
8. 8. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch· _ gekenn zeichnet, daß die Rampe (30) und die Schräge (24) an einer
   Ecke des Deckelringes (23¹) im wesentlichen dieselbe Neigung aufweisen.
9. 9. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Ende der Schräge (24) an einer Ecke
   des Deckelringes (23¹) einen gegenüber dem Bund (18¹) kleineren Durchmesser hat.