DE69213367T2 - Dichtungsanordnung, insbesondere für Wälzlager - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Dichtvorrichtung, insbesondere für ein Wälzlager. Vorrangig befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einer Dichtvorrichtung, die zwischen die Laufringe eines Wälzlagers einfügbar ist, um die Wälzkörper des Lagers bei Anwendungen zu schützen, bei welchen das Lager relativ hohen Drehzahlen ausgesetzt ist und insbesondere unter durch die permanente Anwesenheit von äußeren Verschmutzungen erschwerten Bedingungen arbeitet. Eine typische Anwendung liegt in der Automobilindustrie, hervorzuhebender Weise in Radvorrichtungen, bei welchen die Lager zwischen einer Radnabe und einer Abstützung der Radvorrichtung angeordnet und deshalb in besonderer Weise äußeren Verschmutzungen ausgesetzt sind, da sie in der Nähe der Straßenoberfläche arbeiten.
• Unter solchen Betriebsbedingungen werden gewöhnlich solche Wälzlager verwendet, die mit einer oder mehreren Dichtabschirmungen versehen sind, um äußere Verschmutzungen, wie z. B. Wasser, Schlamm und Staub, davon abzuhalten, in unmittelbaren Kontakt mit den Wälzkörpern des Lagers zu gelangen.
• Bei den meisten Anwendungen, wie z. B. der DE-A-3 519 598, werden solche Abschirmungen mit sich radial erstreckenden Dichtlippen eingesetzt, welche an einem der Laufringe starr befestigt sind und.mit einer Fläche an dem anderen Laufring gleitend zusammenwirken, um dadurch eine radiale Abdichtung im großen und ganzen sicherzustellen.
• Trotz ihrer universellen Verwendung leiden solche Abschirmungen unter dem Nachteil einer dürftigen Langzeit-Zuverlässigkeit. Die durch die Lippen gebildete radiale Dichtung neigt nämlich dazu, nach einer relativ kurzen Zeit weniger wirksam zu werden, die in jedem Fall kürzer als die Lebensdauer des Lagers ist.
• Diesem Nachteil kommt bei Radvorrichtungen größere Bedeutung zu, bei welchen sich größere Mengen äußerer Verschmutzungen in der Nähe des äußeren drehbaren Gliedes konzentrieren, da dieses der Straßenoberfläche am nächsten liegt. Als Folge davon sind Gleitlippen, die in solchen Bereichen arbeiten, ständigem Verschleiß infolge des Abriebs durch die Verschmutzungen ausgesetzt, welche sich zunächst in der Nähe der Stelle ablagern, an welcher die Lippe an dem äußeren Laufring gleitet, und später in Richtung der Wälzkörper des Lagers selbst wandern, indem sie sich zwischen die Lippe und ihre zugeordnete Gleitfläche arbeiten, was zu einem kurzfristigen Verschleiß der Lippe führt, so daß diese nicht länger in der Lage ist, die Wälzkörper wirksam zu schützen. Vorrichtungen mit doppelter Abschirmung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie z. B. in der EP-A 0 248 572 gezeigt werden, lösen dieses Problem nicht.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Dichtvorrichtung zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile überwindet und insbesondere die Eigenschaften besitzt, unter der Anwesenheit hoher Konzentrationen von äusseren Verschutzungen äußerst zuverlässig zu arbeiten und gleichzeitig sowohl einfach als auch wirtschaftlich herzustellen zu sein.
• Nachstehend wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, die eine nicht einschränkende Ausführungform darstellen. Es zeigen:
• Fig. 1 einen halben Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung, die zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Gliedern, insbesondere zwischen zwei Laufringen eines Wälzlagers eingefügt ist;
• Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Dichtvorrichtung nach Fig. 1.
• In Fig. 1 ist mit 1 eine Dichtvorrichtung bezeichnet, die zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Gliedern 2, 3, in diesem Fall den Ringen eines Wälzlagers 4, eingefügt werden kann, das einen Kranz von Wälzkörpern 5, in diesem Fall Kugeln aufweist.
• Bezugnehmend auf Fig. 1 und insbesondere auch auf Fig. 2, besitzt die Dichtvorrichtung 1 erste und zweite Abschirmungen 6, 7, die in Nachbarschaft zueinander einen ringförmigen Hohlraum 8 verschließen, der durch die Glieder 2, 3, begrenzt ist und die Wälzkörper 5 aufnimmt. Im speziellen Fall ist die zweite Abschirmung in Richtung der Außenseite des Hohlraums 8 angeordnet, und die erste Abschirmung 6 ist zwischen der zweiten Abschirmung 7 und den Wälzkörpern 5 plaziert.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 besitzt die erste Abschirmung 6 eine steife Verstärkung 10 mit einem radialen Flanschteil, der der zweiten Abschirmung 7 gegenüberliegend angeordnet ist, und einen Hülsenteil 12, der sich in Betrieb in einer Lage in der Nähe des ersten Gliedes 2 axial erstreckt (siehe Fig. 1). Der Hülsenteil 12 erstreckt sich axial parallel zu einer Drehachse 14 der Glieder 2, 3 (siehe Fig. 1 und 2) und ist auf der Seite, die der zweiten Abschirmung 7 gegenüber liegt, durch eine Gleitfläche 15, deren Funktion im Detail später erklärt werden wird, und auf der Seite, die dem ersten Glied 2 gegenüber liegt, durch eine seitliche zylindrische Fläche 16 begrenzt.
• Nach wie vor auf Fig. 2 bezugnehmend, weist die erste Abschirmung 6 zusätzlich ein elastomeres Element 17 auf, das eine Lippe 18 umfaßt, die von einem dem Hülsenteil 12 gegenüberliegenden Rand 19 des Flanschteils 11 der steifen Verstärkung 10 in Richtung des zweiten Gliedes 3 hervorsteht. Diese Lippe 18 ist in ihrem radialen Querschnitt V- formig, wobei ihre Hohlöffnung der zweiten Abschirmung 7 zugewandt ist und ihre Achse im wesentlichen parallel zur Achse 14 liegt. Die Lippe 18 kann während des Betriebs mit einer glatten Fläche 20 (Fig. 1) gleitend zusammenwirken, die das zweite Glied 3 auf der der steifen Verstärkung 10 der ersten Abschirmung 6 gegenüberliegenden Seite begrenzt.
• Das elastomere Element 17 umfaßt weiterhin einen ringförmigen Bereich 22, der die Fläche 16 des Hülsenteils 12 abdeckt und bei der Verwendung zwischen den Hülsenteil 12 und das erste Glied 2 einsetzbar ist. Dieser ringförmige Bereich 22 besitzt eine Anzahl von in einer Fläche 24 ausgebildeten Umfangsnuten 23, um im Betrieb durch Zusammenwirken mit dem ersten Glied 2 eine Anzahl von Rippen 25 zu bilden, die einen Preßsitz der ersten Abschirmung 6 in dem ersten Glied 2 ermöglichen.
• Die zweite Abschirmung 7 besitzt weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2, einen S-formigen Querschnitt und umfaßt eine ringförmige Lippe 26, die hauptsächlich als Flüssigkeitsabdichtung mit der Gleitfläche 15 des Hülsenteils 12 der ersten Abschirmung 6 zusammenwirkt.
• Diese ringförmige Lippe 26 ist im Querschnitt V-förmig, wobei ihre Aushöhlung von dem Hohlraum 8 weg weist und ihre Achse im wesentlichen parallel zur Achse 14 liegt, um mit dem Rest der Abschirmung 7 einen Hohlraum 42 zu begrenzen, der von der Abschirmung 6 weg weist und sich in Richtung des.Hülsenteils 12 zu erstrecken. Die Lippe 26 besitzt einen radialen Vorsprung 28, der mit der Gleitfläche 15 gleitend zusammenwirkt, und einen ringförmigen Endbereich 29, der sich im wesentlichen axial von der Abschirmung 6 weg erstreckt, d.h. zur Außenseite des Hohlraums 8 hin.
• Dieser ringförmige Endbereich 29 besitzt einen über die Kante 32 des Hülsenteils 12 hinausragenden axialen Endabschnitt 30, wobei diese in eingebautem Zustand fluchtend zur äußeren Kante der Glieder 2, 3 liegen kann, so daß der Abschnitt 30 in unverformtem Zustand aus dem Hohlraum 8 herausragt und deswegen in der Lage ist, axial mit einem Absatz 33 (Fig. 1) für das Glied 2 außerhalb des Hohlraums 8 zusammenzuwirken. Der Endbereich 29 verjüngt sich radial in Richtung des Vorsprungs 28 und ist auf der Seite, die der Gleitfläche 15 zugewandt ist, durch eine konische Fläche 34 begrenzt, welche sich in Richtung des radialen Vorsprungs 28 verjüngt. Erfindungsgemäß befindet sich zwischen dem radialen Vorsprung 28 und dem Endbereich 29 der ringförmigen Lippe 26 an dieser eine radiale Hinterschneidung, die ein faktisches Gelenk 36 bildet, das eine elastische Deformation des Endbereichs 29 gestattet, ohne eine Verformung der ringformigen Lippe 26 an dem radialen Vorsprung 28 zu verursachen. Die Hinterschneidung wird durch eine radiale Nut 37 gebildet, die in der ringförmigen Lippe 26 an der der konischen Fläche 34 gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist.
• Gemäß Fig. 2 hat auch die zweite Abschirmung 7 eine steife Verstärkung 38, die einen der Lippe 18 der ersten Abschirmung 6 zugewandten, im wesentlichen L-förmigen Querschnitt besitzt, und ein elastomeres Element 39. Dieses elastomere Element umfaßt die ringförmige Lippe 26, die durch die steife Verstärkung 38 gehalten wird, und eine weitere radiale Lippe 40, die der ringförmigen Lippe 26 gegenüberliegt und so ausgeformt ist, daß sie während der Verwendung in eine Umfangsnut 41 in dem Glied 3 einschnappbar ist.
• Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, daß die beschriebene Dichtvorrichtung 1 äußerst zuverlässig ist, da ihr charakteristischer Aufbau zusätzlich zu der herkömmlichen radialen Abdichtung eine axiale Abdichtung ergibt, die im beschriebenen Fall gegen einen Absatz erfolgt, der in jedem Fall vorhanden ist, um die Glieder 2, 3 axial zu halten. Bei der Montage der drehbaren Glieder 2, 3 an den zugehörigen Abstützungen (nicht gezeigt) wirkt der Endbereich 29 der Lippe 26, der, wie oben beschrieben, aus dem Hohlraum 8 herausragt und in diesem besonderen Fall ein einfacher elastischer Ring sein kann, in gegenseitiger Anlage axial mit dem Absatz 33 zusammen, sobald der Ring oder das Glied 2 den Absatz 33 berührt. Die resultierende elastische Deformation des Endbereichs 29 schafft direkt an der Kante 32 eine axiale Abdichtung zwischen dem Abschnitt 30 und dem Absatz 33, und ebenso eine zusätzliche radiale Abdichtung zwischen dem Abschnitt 30 und der Fläche 15. Diese doppelte radiale und axiale Abdichtung an der Kante 32 stellt eine "Vorabdichtung" dar, welche den Gleitvorsprung 28 vor dem Kontakt mit jeglichen äußeren Verschmutzungen schützt. Zur gleichen Zeit verhindert die Hinterschneidung 35, die als Gelenk wirkt, daß die Deformation des Bereichs 30 auf den Vorsprung 28 übertragen wird, der deswegen in der Lage ist, seine Funktion der Abdichtung gegen die Fläche 15 zu erfüllen.
• Aus dem Obenstehenden wird offensichtlich, daß die Dichtvorrichtung 1 deutliche Vorteile besitzt, wenn sie als Abschirmung für ein Wälziager 4 einer Radvorrichtung (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) eingesetzt wird. Unter solchen Bedingungen kann die Dichtvorrichtung so eingebaut werden, daß die ringförmige Aushöhlung 42 gegen den äußeren Laufring des Lagers 4 gerichtet ist, so daß die ringförmige Lippe 26 die oben beschriebene Vorabdichtung ebenso wie die eigentliche Abdichtung gegen den äußeren Durchmesser der Radvorrichtung an einer Stelle nahe der Straßenoberfläche (nicht gezeigt) bewirkt, wo die größte Konzentration äußerer Verschmutzungen zu finden ist.
• Es ist erkennbar, daß innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung Abwandlungen und Veränderungen an der Dichtvorrichtung 1 durchgeführt werden können. Insbesondere können an der ringförmigen Lippe 26 der zweiten Abschirmung 7 geometrische Veränderungen vorgenommen werden, indem z. B. mehr als ein radialer Vorsprung 28 vorgesehen wird oder die ringförmige Lippe 26 selbst derart geformt wird, daß der oder die radialen Vorsprünge 28 gleitend mit einer Fläche an dem ersten Glied 2 und nicht mit der Gleitfläche 15 am Hülsenteil 12 der steifen Verstärkung 10 der ersten Abschirmung 6 zusammenwirken.
• Alternativ hierzu kann die steife Verstärkung 38 der zweiten Abschirmung 7 in Richtung der Wälzkörper 5 verlängert werden, und die Lippe 18 der ersten Abschirmung 6 kann auf einer Fläche an der verlängerten Verstärkung statt auf der Fläche 20 des zweiten Glieds 3 gleiten.
• Schließlich ist es möglich, die Art der Befestigung der Abschirmungen 6, 7 an den zugeordneten Gliedern 2, 3 ebenso wie die Geometrie ihrer steifen Verstärkungen 10, 38 zu verändern, und vor allem können mehrere Nuten 37 nebeneinander ausgebildet werden, um das axiale Zusammenwirken zwischen dem Abschnitt 30 und dem Vorsprung 28 zu verbessern.

Claims (7)

1. Dichtungsanordnung für ein Wälzlager, mit einem ersten und zweiten relativ zueinander drehbaren Teil (2, 3) des Wälzlagers, welche einen durch sie begrenzten ringförmigen Hohlraum (8) einschließen, einer ersten Dichtungsabschirmung (6), die zwischen den Teilen (2, 3) angeordnet und drehfest mit dem ersten Teil (2) verbunden ist, sowie einer zweiten Dichtungsabschirmung (7), die zwischen den Teilen (2, 3) angeordnet ist, mit der ersten Abschirmung (6) zusammenwirkt, mit dem zweiten Teil (3) an einer Stelle zur Außenseite des Hohlraums (8) hin drehfest verbunden ist und der ersten Abschirmung (6) gegenüber liegt, wobei die zweite Abschirmung (7) wenigstens eine ringförmige Lippe (26) besitzt, die zur Bildung einer im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässigen Dichtung mit einer entsprechenden Gleitfläche (15) zusammenwirkt, welche am ersten Teil (2) angebracht ist, und die ringförmige Lippe (26) wenigstens einen radialen Vorsprung (28) zum gleitenden Zusammenwirken mit der Gleitfläche (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (1) weiterhin eine Schulter (33) für eines der Teile (2, 3) aufweist und daß in Kombination die ringförmige Lippe (26) auch einen im wesentlichen ringförmigen axialen Endbereich (29) besitzt, der so geformt ist, daß er aus dem Hohlraum (8) herausragt, um mit der Schulüer (33) axial zusammenzuwirken, wobei wenigstens eine radiale Hinterschneidung (35) eine Art Gelenk (36) bildet, das Verformungen des Endbereichs (29) ohne entsprechende Verformungen der ringförmigen Lippe (26) an dem radialen Vorsprung (28) gestattet und zwischen dem radialen Vorsprung (28) und dem Endbereich (29) der ringförmigen Lippe (26) ausgebildet ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abschirmung (6) eine steife Verstärkung (10) mit einem radialen Flanschteil (11), das der zweiten Abschirmung (7) gegenüberliegend angeordnet ist, und mit einem Hülsenteil (12) einschließt, der sich nahe dem ersten Teil (2) axial erstreckt, wobei die Gleitfläche (15) mit dem radialen Vorsprung (28) zusammenwirkt und an dem Hülsenteil (12) zu dessen Abgrenzung gegen die zweite Abschirmung (7) ausgebildet ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abschirmung (6) ein elastomeres Element (17) aufweist, das seinerseits eine Lippe (18) einschließt, die von einem dem Hülsenteil (12) gegenüberliegenden Rand (19) des Flanschteils (11) vorsteht und mit einer Fläche (20) an dem zweiten Teil (3) gleitend zusammenwirkt, und das elastomere Element (17) weiterhin einen ringförmigen Bereich (22) einschließt, der die der Gleitfläche (15) gegenüberliegende seitliche Fläche (16) des Hülsenteils (12) abdeckt und zwischen dem Hülsenteil (12) und dem ersten Teil (2) sitzt und damit den Preßsitz der ersten Abschirmung (6) auf dem ersten Teil (2) ermöglicht.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abschirmung (7) im radialen Halbschnitt im wesentlichen S-förmig ist und eine steife Verstärkung (38), die im radialen Halbschnitt im wesentlichen L-förmig ist, sowie ein elastomeres Element (39) umfaßt, das die ringförmige Lippe (26) und dieser gegenüber eine zusätzliche radiale Lippe (40) aufweist, wobei die von der steifen Verstärkung (38) gehaltene ringförmige Lippe im radialen Halbschnitt V- förmig ist, ihre konkave Einwölbung nach außen weist, ihre Achse im wesentlichen parallel zur Achse (14) der Teile (2, 3) liegt und sie sich in Richtung zum Hülsen teil (12) erstreckt.

5. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Endbereich (29) in Richtung zum Vorsprung (28) radial verjüngt und an der Seite, die der Gleitfläche (15) zugewandt ist, durch eine konische Fläche begrenzt ist, welche sich in Richtung des radialen Vorsprungs (28) verjüngt.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Hinterschneidung (35) wenigstens eine radiale Nut hat, die in der ringförmigen Lippe (26) an der gegenüber der konischen Fläche (34) liegenden Seite ausgebildet ist.

7. Lager (4), das mit der Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 4 versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (2) und das zweite Teil (3) Ringe des Lagers (4) sind und wenigstens einer der Ringe (3) eine Umfangsnut (41) besitzt, in welche die radiale Lippe (40) der zweiten Abschirmung (7) einschnappbar ist.