DE69205157T2 - Sealed bearing. - Google Patents

Sealed bearing.

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Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit abgedichteten Lagern, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben sind.The present invention relates to sealed bearings as described in the preamble of claim 1.

Die Lebensdauer eines Lagers wird durch Schmutz und Verunreinigungen verringert, die in das Lager eindringen. Einerseits kann der Zusammenbau des Lagers in verschmutzten Umgebungen erfolgen, andererseits können die Lager während des Betriebs Schmutz, Metallspänen u. dgl. ausgesetzt sein. Bei der Verwendung von Lagern in Stranggußmaschinen, Walzwerken, Papierherstellungsmaschinen u. dgl. können diese zu einem hohen Grad verschiedenen Arten von Verunreinigungen ausgesetzt sein. Dies stellt ferner hohe Anforderungen an die Wartung.The service life of a bearing is reduced by dirt and contaminants entering the bearing. On the one hand, the bearing assembly may take place in contaminated environments, and on the other hand, the bearings may be exposed to dirt, metal chips, etc. during operation. When bearings are used in continuous casting machines, rolling mills, papermaking machines, etc., they may be exposed to various types of contaminants to a high degree. This also places high demands on maintenance.

Eine gute Abdichtung kann daher in vielen Fällen äußerst wichtig sein, um einerseits die Lebensdauer zu steigern und andererseits die Anforderungen an die Wartung zu reduzieren.Good sealing can therefore be extremely important in many cases, both to increase service life and to reduce maintenance requirements.

Bekannte Lösungen für die Ausführung abgedichteter Lager beruhen auf zwei verschiedenen Prinzipien. Eine Dichtung kann entweder auf einem Lager montiert oder in das Lager eingebaut sein. Ausführungen, wie eine Dichtung auf einem Lager montiert ist, werden z. B. in der SE-B-454 904 und in der SE-B- 451 081 gezeigt. Die Dichtung wird in diesen Ausführungsformen von zwei zusammenwirkenden Blechringen gebildet, wobei wenigstens einer der Blechringe über eine Kerbe in dem äußeren Laufring befestigt ist, wohingegen der andere an dem inneren Laufring angebracht ist. Diese Lösung bedeutet jedoch, daß die Dichtung aus den Seitenflächen herausragt, was in einigen Fällen Änderungen des Lagergehäuses und auch der Montage- und Demontagewerkzeuge u. dgl. erforderlich macht.Known solutions for the design of sealed bearings are based on two different principles. A seal can be either mounted on a bearing or built into the bearing. Embodiments of how a seal is mounted on a bearing are shown, for example, in SE-B-454 904 and SE-B-451 081. The seal in these embodiments is formed by two cooperating sheet metal rings, at least one of the sheet metal rings being attached via a notch in the outer race, whereas the other is attached to the inner race. This solution, however, means that the seal protrudes from the side surfaces, which in some cases requires modifications to the bearing housing and also to the assembly and disassembly tools etc.

Entsprechend der anderen, oben erwähnten Alternative, wird die Dichtung in das Lager eingebaut. In diesem Fall ragt die Dichtung nicht aus den Seitenflächen des Lagers heraus. Der Zusammenbau der Dichtung innerhalb einer der Seitenflächen des Lagers erfordert Raum, und aus diesem Grund wurde bei bekannten Lösungen die Breite des Lagers selbst vergrößert oder, im Falle von Wälzlagern, die Länge der Wälzkörper alternativ dazu verringert. Bei einem bekannten, abgedichteten Lager wurde die Breite des Lagers im Vergleich zu einem entsprechenden, nicht abgedichteten Lager gesteigert, um das Tragvermögen beizubehalten. In diesem Fall wurde die Dichtung in einer radialen Nut im äußeren Laufring angeordnet, wo sie mit einem Schließring befestigt wurde und wo die gegenüberliegende Seite der Dichtung eine schräge Fläche auf dem inneren Laufring berührt. (Es ist weiterhin bekannt, die Dichtung im äußeren Laufring mit einer Art Gummilippe anzubringen.According to the other alternative mentioned above, the seal is built into the bearing. In this case, the seal does not protrude from the side surfaces of the bearing. The Mounting the seal inside one of the bearing's side surfaces requires space, and for this reason known solutions have involved increasing the width of the bearing itself or, in the case of rolling bearings, alternatively reducing the length of the rolling elements. In a known sealed bearing, the width of the bearing was increased compared to a corresponding unsealed bearing in order to maintain the load capacity. In this case, the seal was placed in a radial groove in the outer race, where it was secured with a locking ring and where the opposite side of the seal contacts an inclined surface on the inner race. (It is also known to mount the seal in the outer race with a kind of rubber lip.

Aus der DE-A-2 044 476 ist ein abgedichtetes Lager entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieses bekannte Lager ist ein einreihiges Kugellager.From DE-A-2 044 476 a sealed bearing according to the preamble of claim 1 is known. This known bearing is a single-row ball bearing.

Das Anbringen in einer radialen Befestigungsnut erfordert einen großen axialen Raum, was zur Folge hat, daß der äußere Laufring notwendigerweise breit wird, wenn das Tragvermögen beibehalten werden soll, und dies stellt einen Nachteil dar, weil es wünschenswert ist, die Lager im Hinblick auf den Einbau so klein und kompakt wie möglich zu halten und die normgemäße ISO-Breite beizubehalten.Mounting in a radial mounting groove requires a large axial space, which means that the outer race necessarily becomes wide if the load capacity is to be maintained, and this is a disadvantage because it is desirable to keep the bearings as small and compact as possible for installation and to maintain the standard ISO width.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein Befestigen mit einer Gummilippe nicht die gewünschte Rückhaltekraft ergibt.A further disadvantage is that fastening with a rubber lip does not provide the desired retention force.

Im Gegensatz zu anderen kann bei Pendelrollenlagern der Rollensatz die Dichtung berühren und diese dadurch locker werden lassen.Unlike other bearings, the roller set in spherical roller bearings can come into contact with the seal and cause it to become loose.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also u. a. darin, ein abgedichtetes Lager zu schaffen, das eine eingebaute Dichtung besitzt und bei welchem das Anbringen der Dichtung ein Minimum an Bauraum erfordert, so daß der äußere Laufring, verglichen mit nicht abgedichteten Lagern, unter Beibehaltung des Tragvermögens, der Drehzahlbereiche usw. überhaupt nicht verbreitert werden muß.The object of the present invention is therefore, among other things, to create a sealed bearing which has a built-in seal and in which the attachment of the seal requires a minimum of installation space, so that the outer race does not have to be widened at all compared to unsealed bearings, while maintaining the load-bearing capacity, the speed ranges, etc.

Diese und weitere Probleme werden durch ein abgedichtetes Lager mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen gelöst.These and other problems are solved by a sealed bearing having the features described in the characterizing part of claim 1.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung mittels eines in der Nut vorgesehenen Schließrings am äußeren Laufring befestigt.In a preferred embodiment, the seal is attached to the outer race by means of a locking ring provided in the groove.

Um ein sicheres Anbringen des Dichtelements zu erreichen, wurde festgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Schließring konisch zuläuft und einen Neigungswinkel (β) besitzt, welcher etwas kleiner als der Neigungswinkel (α) der Nut ist, so daß man zwischen dem Schließring und der Dichtung eine Vorlast erhält. Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, einen Neigungswinkel (α) der Nut zwischen 15 und 20º zu verwenden.In order to achieve a secure attachment of the sealing element, it has been found that it is particularly advantageous if the locking ring is tapered and has an angle of inclination (β) which is slightly smaller than the angle of inclination (α) of the groove, so that a preload is obtained between the locking ring and the seal. It has been found that it is expedient to use an angle of inclination (α) of the groove between 15 and 20º.

Das Lager ist vorzugsweise ein Pendelrollenlager.The bearing is preferably a spherical roller bearing.

Nachstehend wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine weitere Beschreibung der Erfindung gegeben. Es zeigen:A further description of the invention is given below with reference to the accompanying drawings. They show:

Fig. 1 einen Schnitt durch das an einem Pendelrollenlager befestigte Dichtungselement;Fig. 1 shows a section through the sealing element attached to a spherical roller bearing;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Lagers mit daran befestigten Dichtungselementen;Fig. 2 shows a cross-section of a bearing with sealing elements attached to it;

Fig. 3 eine Detailansicht eines Teils des Schließrings, die dessen Neigungswinkel bezüglich der Seitenfläche des Laufrings darstellt.Fig. 3 is a detailed view of a part of the locking ring, showing its angle of inclination with respect to the side surface of the race.

Das Pendelrollenlager 10 besitzt einen inneren Laufring 1, einen äußeren Laufring 2, Wälzkörper 3, die zwischen den Laufringen in zwei Reihen angeordnet sind, und einen Wälzkörperkäfig 11. Beide Seiten des Lagers 10 sind mit Dichtungselementen 4 versehen, die, wie aus den Zeichnungen ersichtlich, innerhalb der Seitenflächen des Lagers 10 liegen. Die Dichtungselemente 4 sind in Befestigungsnuten 5 im äußeren Laufring 2 befestigt. Die Befestigungsnut 5 verläuft schräg in einem Winkel α in Bezug auf die Seitenfläche des Lagers in der Stellung, wenn diese parallel zu einer gegenüberliegenden Mittelebene durch das Lager ist. Die Zentren der verschiedenen Kegel liegen auf der axialen Mittellinie des Lagers in gewissem Abstand vom Schnitt dieser Mittellinie mit den verschiedenen Seitenflächen. Der Winkel α beträgt vorzugsweise 15 bis 20º.The spherical roller bearing 10 has an inner race 1, an outer race 2, rolling elements 3 arranged between the races in two rows and a rolling element cage 11. Both sides of the bearing 10 are provided with sealing elements 4 which, as can be seen from the drawings, lie within the side surfaces of the bearing 10. The sealing elements 4 are fastened in fastening grooves 5 in the outer race 2. The fastening groove 5 runs obliquely at an angle α with respect to the side surface of the bearing in the position when this is parallel to an opposite centre plane through the bearing. The centres of the various cones lie on the axial centre line of the bearing at a certain distance from the intersection of this centre line with the various side surfaces. The angle α is preferably 15 to 20º.

Das Dichtungselement 4 besitzt einen kreisförmigen Scheibenring 7, dessen äußerer Teil radial nach innen in einem Neigungswinkel schräg zuläuft, der im wesentlichen dem Neigungswinkel α oder Befestigungsnut 5 entspricht, und dessen innerer Teil nach innen abgewinkelt ist, um eine nahezu axiale Erstreckung anzunehmen. Die Dichtungsscheibe 7 ist vollständig oder zum Teil in Gummi 8 eingefaßt, welcher z. B. durch Vulkanisation mit der Scheibe verbunden ist. Am äußeren Rand des Scheibenrings 7 kann die Gummidichtung 8 als eine Verlängerung der Scheibe 7 ausgebildet sein, wohingegen sie am inneren Rand des Scheibenrings 7 einen Fortsatz 12 bildet, der sich schrägwinklig nach außen erstreckt und an eine schräge Fläche 9 am inneren Laufring angreift. Diese Fläche 9 kann auch kugelig sein.The sealing element 4 has a circular disc ring 7, the outer part of which tapers radially inwards at an angle of inclination which essentially corresponds to the angle of inclination α or fastening groove 5, and the inner part of which is angled inwards to assume an almost axial extension. The sealing disc 7 is completely or partially enclosed in rubber 8, which is connected to the disc, for example by vulcanization. On the outer edge of the disc ring 7, the rubber seal 8 can be designed as an extension of the disc 7, whereas on the inner edge of the disc ring 7 it forms an extension 12 which extends outwards at an angle and engages an inclined surface 9 on the inner race. This surface 9 can also be spherical.

Der äußere Teil des Dichtungselements 8 ist in der Befestigungsnut im äußeren Laufring 2 montiert und mit einem Schließring 6 befestigt. Der Schließring 6 besitzt vorzugsweise eine konische Form und einen Neigungswinkel β, der vorzugsweise nur ein wenig kleiner als der Neigungswinkel α der Befestigungsnut ist. In der dargestellten Ausführungsform liegt α bei etwa 15º, wohingegen α ungefähr 11º beträgt.The outer part of the sealing element 8 is mounted in the mounting groove in the outer race 2 and is fixed with a locking ring 6. The locking ring 6 has preferably a conical shape and an inclination angle β which is preferably only slightly smaller than the inclination angle α of the mounting groove. In the embodiment shown, α is about 15º, whereas α is about 11º.

Da der Neigungswinkel β des Schließrings 6 kleiner als α ist, erhält man eine Vorlast zwischen dem Schließring 6 und dem Dichtungselement 4, wodurch das Dichtungselement eingeklemmt wird, wobei man eine zuverlässsige und stabile Befestigung erhält. Das Dichtungselement 4 ist herausnehmbar, wodurch die Wartung, Inspektion u. dgl. erleichtert wird.Since the inclination angle β of the locking ring 6 is smaller than α, a preload is obtained between the locking ring 6 and the sealing element 4, whereby the sealing element is clamped, thereby obtaining a reliable and stable fastening. The sealing element 4 is removable, which facilitates maintenance, inspection, etc.

Es wäre möglich, auch Schließringe mit β = 0º zu verwenden, d. h. Schließringe, die nicht konisch zulaufen. Eine solche Ausführungsform würde eine besonders starke Klemmwirkung zwischen dem Dichtungselement und dem Schließring in der Nut ergeben.It would also be possible to use locking rings with β = 0º, i.e. locking rings that do not taper. Such an embodiment would result in a particularly strong clamping effect between the sealing element and the locking ring in the groove.

Es versteht sich, daß die Form, die Materialauswahl u. dgl. für das Dichtungselement 4 und auch für den Schließring 6, wie die Art des Lagers variieren können. Die Erfindung ist auch nicht auf andere Weise auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Umfang der Ansprüche frei variiert werden.It is understood that the shape, the choice of material, etc. for the sealing element 4 and also for the locking ring 6, as well as the type of bearing, can vary. The invention is also not limited in any other way to the embodiment shown, but can be freely varied within the scope of the claims.

Claims (8)

1. Abgedichtetes Lager (10) mit einem inneren Laufring (1), einem äußeren Laufring (2), Wälzkörpern 3, die zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind, und einem eingebauten Dichtungselement (4), wobei der äußere Laufring (2) wenigstens an einer Seite mit einer Befestigungsnut (5) zur Aufnahme des Dichtungselements (4) versehen ist, die innenseitig von der Seitenfläche des äußeren Laufrings (2) liegt und so angeordnet ist, daß sie unter einem Winkel (α) in Bezug auf die Seitenfläche konisch zuläuft, so daß die Nut auf dem inneren Umfang des äußeren Laufrings eine Öffnung, die außerhalb der Laufspur des äußeren Laufrings liegt, und ein geschlossenes inneres Ende besitzt, welches radial außerhalb und axial innerhalb von der Öffnung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende axial innerhalb von der äußeren axialen Begrenzung der Laufspur im äußeren Laufring (2) liegt.1. Sealed bearing (10) with an inner race (1), an outer race (2), rolling elements 3 arranged between the inner race and the outer race in one or more rows, and a built-in sealing element (4), the outer race (2) being provided at least on one side with a fastening groove (5) for receiving the sealing element (4), which is located inside the side surface of the outer race (2) and is arranged to taper at an angle (α) with respect to the side surface, so that the groove on the inner circumference of the outer race has an opening which lies outside the track of the outer race and a closed inner end which lies radially outside and axially inside the opening, characterized in that the inner end lies axially inside the outer axial boundary of the track in the outer race (2). 2. Abgedichtetes Lager nach Anspruch 1, bei welchem die Wälzkörper (3) des Lagers Rollen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende der Befestigungsnut (5) axial innerhalb von einer gedachten Verlängerung der Endfläche der benachbarten Rolle (3) liegt.2. Sealed bearing according to claim 1, in which the rolling elements (3) of the bearing are rollers, characterized in that the inner end of the fastening groove (5) lies axially within an imaginary extension of the end surface of the adjacent roller (3). 3. Abgedichtetes Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (4) den inneren Laufring (1) berüht und am äußeren Laufring (2) mittels eines in die Nut (5) eingefügten Schließrings (6) befestigt ist.3. Sealed bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing element (4) contacts the inner race (1) and is fastened to the outer race (2) by means of a locking ring (6) inserted into the groove (5). 4. Abgedichtetes Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließring (6) konisch zuläuft und einen Neigungswinkel (β) besitzt, der etwas kleiner als der Neigungswinkel (α) der Befestigungsnut (5) ist, so daß sich eine Vorlast zwischen dem Schließring (6) und dem Dichtungselement (4) ergibt.4. Sealed bearing according to claim 3, characterized in that the locking ring (6) tapers conically and has a angle of inclination (β) which is slightly smaller than the angle of inclination (α) of the fastening groove (5), so that a preload is created between the locking ring (6) and the sealing element (4). 5. Abgedichtetes Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Befestigungsnut zwischen 15 und 20º liegt.5. Sealed bearing according to claim 4, characterized in that the angle of inclination (α) of the fastening groove is between 15 and 20º. 6. Abgedichtetes Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließring (6) ein ebener Ring ohne Schräge ist.6. Sealed bearing according to claim 3, characterized in that the locking ring (6) is a flat ring without a bevel. 7. Abgedichtetes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (4) aus einer mit Gummi (8, 12) o. dgl. überzogenen Verstärkungsscheibe (7) besteht und so ausgebildet ist, daß es an eine schräge oder kugelige Oberfläche (9) am inneren Laufring abdichtend angreift.7. Sealed bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element (4) consists of a reinforcing disk (7) covered with rubber (8, 12) or the like and is designed such that it engages in a sealing manner with an inclined or spherical surface (9) on the inner race. 8. Abgedichtetes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (10) ein Pendelrollenlager ist.8. Sealed bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing (10) is a spherical roller bearing.
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