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Waelzlager
DE3128128A1
Germany
- Other languages
English - Inventor
Ralph S. 06052 New Britain Conn. Howe jun. - Current Assignee
- Textron Inc
Worldwide applications
Application DE19813128128 events
1981-07-16
1982-06-24
Status
Withdrawn
Description
translated from
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)
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- 31?File 0272 Gg/lhrPatentansprücheWälzlager, 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, imübrigen 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. 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. 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. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (21) aus einem hauptsächlich aus Teflon bestehenden Material hergestellt ist.
- 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. 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. 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. 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. 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.