DE69407724T2

DE69407724T2 - Abdichtungsvorrichtung für einen Fluidumdurchgang durch ein Rollenlager, und Rollenlager mit dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE69407724T2
Application number: DE69407724T
Authority: DE
Inventors: Eric Beghini; Martha Berges; Christophe Bonnin; Claude Caillault; Marc Defossez; Christophe Houdayer; Olivier Message; Christian Rigaux
Original assignee: SKF France SAS
Current assignee: SKF France SAS
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2014-10-20
Also published as: EP0649762B1; US5503480A; FR2711403B1; DE69407724D1; FR2711403A1; EP0649762A1

Description

Bei der vorliegenden Erfindung geht es um eine Dichtungsanordnung für einen Flüssigkeitsdurchgang zwischen zwei Teilen, von denen der eine gegenüber dem anderen drehangetrieben ist. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Lager, das mit einem Flüssigkeitskanal versehen ist, der den umlaufenden und den stillstehenden Ring des Lagers durchquert.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 362 021 (SKF) ist ein Lager bekannt, das mit einer Dichtungsanordnung versehen ist, die zwischen zwei Reihen von Kugeln sowie zwischen den in dem Außenring des Lagers gebohrten Öffnungen und den in dem Innenring des Lagers gebohrten Öffnungen angeordnet ist, um einen Fluiddurchgang durch das Lager zu ermöglichen. Dieses Lager gestattet die strömungsmäßige Verbindung zwischen zwei Räumen, die ein unter Druck stehendes Fluid enthalten. Die Dichtungsanordnung gewährleistet einerseits den Fluiddurchgang durch das Lager und andererseits verhindert sie, dass das Schmiermittel des Lagers, beispielsweise das Schmierfett, in den Fluiddurchgang des Lagers eindringen kann. Indessen weist der Aufbau dieser Anordnung zahlreiche Bauteile auf, die zu einem erheblichen axialen Raumbedarf führen, was mit bestimmten Anwendungen unvereinbar ist. Ferner ist die Herstellung einer solchen Anordnung zufolge der Anzahl der einzelnen herzustellenden und zu montierenden Teile teuer.
Eine gegenwärtige Anwendung für diese Technik besteht darin, den Reifendruck des Fahrzeugs zu Überprüfen und zu regeln, wozu die Dichtungsanordnung für den Fluiddurchgang in den Radlagern des Fahrzeugs angeordnet ist. Für diese spezielle Anwendung ist aus dem amerikanischen Patent US- A-4 844 138 eine Anordnung für den Luftdurchgang durch ein Lager bekannt, das Verbindungen aufweist, die durch ein magnetisches Fluid gebildet sind, die mit magnetischen Ringen zusammenwirken, um die Luftdichtigkeit zu gewährleisten. Eine derartige Einrichtung ist zu sophistisch, als dass sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu verwenden wäre, die mit der Serienproduktion vereinbar wären, wie sie in der Automobilindustrie auftritt.
Für den Luftdurchgang durch Lagermittel sind ebenfalls andere Anordnungen bekannt, bei denen zwei Dichtungen verwendet werden, um die luftdichte Verbindung zwischen den umlaufenden Teilen zu ermöglichen, die an den Radlagermitteln befestigt sind (siehe z.B. die europäischen Patentanmeldungen EP-A-0 204 085 und EP-A-0 208 540). Die Gestaltung und die Anordnung dieser paarigen Dichtungen führen zu einem erheblichen axialen Raumbedarf, wie er bei bestimmten Anwendungen nicht brauchbar ist, und die Kosten für die Herstellung und den Einbau der Anordnung werden verteuert. Ferner impliziert die Verwendung von zwei getrennten Dichtungen ein System, das die axiale Festlegung dieser Dichtungen bewirkt, weil sie sich sonst unter der Wirkung des Fluiddrucks axial bewegen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der vorerwähnten Techniken zu vermeiden, indem eine einfache Dichtungsanordnung vorgeschlagen wird, die wirtschaftlich herzustellen und einzubauen ist und die einen axialen Raumbedarf aufweist, der stark vermindert ist, um die Anordnung in das Innere eines Lagers integrierbar zu machen, insbesondere in das Innere eines Radlagers eines Kraftfahrzeugs.
Die Dichtungsanordnung ist zwischen einem umlaufenden Ring und einem stillstehenden Ring eines Lagers eingefügt, um eine Fluidverbindung zwischen diesen Ringen jeweils mittels Fluidkanälen zu gewährleisten. Die Dichtungsanordnung weist einen ringförmigen Mittelkörper auf, der einen ringförmigen Rand zur Befestigung an einem der Lagerringe und zwei Hauptdichtlippen trägt, die zwischen sich eine ringförmige Zwischenkammer bilden und die mit dem anderen Lagerring in gleitend in Berührung stehen. Der Mittelkörper ist von wenigstens einem Kanal durchquert, der einerseits mit den Kanälen jenes Ringes strömungsmäßig in Verbindung steht, der dem ringförmigen Befestigungsrand zugeordnet ist, und andererseits mit der Zwischenkammer, die mit den Kanälen in dem anderen Lagerring kommuniziert. Das den Kanälen in dem einen Lagerring zugeführte Fluid durchquert in abgedichteter Weise den Mittelkörper sowie dessen Zwischenkammer und dessen Kanal, um aus den Kanälen des anderen Lagerrings auszutreten. Gemäß der Erfindung ist der ringförmige Mittelkörper ein einstückiges Teil aus einem elastischen Material (beispielsweise Kautschuk oder Elastomer) und er weist zwei Hauptdichtlippen auf.
Die Hauptdichtlippen des Mittelkörpers tragen in ihrer Reibzone vorzugsweise eine Beschichtung mit besseren Reibeigenschaften, Abdichtungseigenschaften und einem besseren Reibkoeffizienten, verglichen mit den übrigen Bereichen der Hauptdichtlippen. Ein unter dem Namen "Teflon" bekanntes Material ist diesbezüglich brauchbar.
Vorteilhafterweise ist der ringförmige Mittelkörper in gleicher Weise mit zwei Sekundärdichtlippen für das in dem Lager enthaltene Schmiermittel versehen. Die Sekundärdichtlippen gestatten es, die Gleitzonen der Hauptdichtlippen gegen das Schmiermittel des Lagers zu schützen.
Die Erfindung ist anhand der detaillierten Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele besser zu verstehen, die in keiner Weise beschränkend und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine Teildarstellung eines axialen Längsschnittes eines Kugellagers, das mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 1, mit einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 1, mit einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der nach Fig. 1, mit einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und
Fig. 5 eine Teildarstellung eines axialen Schnittes durch den Außenring des Lagers nach den Fig. 3 und 4.
Zu dem in Fig. 1 gezeigten Lager gehören ein Außenring 1, ein Innenring 2, der durch zwei axial miteinander verbundene Teilringe gebildet ist, und zwei Reihen von Lagerkugeln 3, die in Umfangsrichtung durch Käfige 4 voneinander beabstandet gehalten sind. Der Außenring 1 und der Innenring 2 können gegeneinander in eine Drehbewegung gebracht werden. Der Außenring 1 kann stillstehen oder umlaufen.
Das Lager ist gegenüber der Außenumgebung durch zwei seitliche ringförmige Dichtungen 5 geschützt. In einer Radialebene zwischen den beiden Reihen von Kugeln 3 befinden sich mehrere radial verlaufende, äußere Kanäle 6, die den Außenring 1 des Lagers durchsetzen, sowie mehrere radial verlaufende, innere Kanäle 7, die den Innenring 2 des Lagers durchqueren. In dem ringförmigen Raum, der durch den Außenring 1, den Innenring 2 und die beiden Reihen von Kugeln 3 begrenzt ist, befindet sich eine Dichtungsanordnung 8, die eine Fluidverbindung bzw. einen Fluiddurchgang zwischen den äußeren Kanälen 6 und den inneren Kanälen 7 des Lagers schafft.
Die Dichtungsanordnung 8 enthält einen ringförmigen Mittelkörper 9, der einen äußeren ringförmigen Befestigungsrand 10 aufweist, der in einer ringförmigen Nut 11 eingelassen ist, die in der Nähe der äußeren Kanäle 6 des Außenrings 1 ausgebildet ist. Der Mittelkörper 9 trägt zwei Hauptdichtlippen 12, die zwischen sich eine ringförmige Zwischenkammer 13 definieren, die mit den inneren Kanälen 7 strömungsmäßig in Verbindung steht. Die Reibzonen 14 der Hauptdichtlippen 12 sind mit einem Antifriktionsmaterial, beispielsweise Teflon, beschichtet. Mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, radial verlaufende Kanäle 15 durchqueren den Mittelkörper 9, wobei sie die äußeren Kanäle 6 des Außenrings 1 mit der Zwischenkammer 13 verbinden. Auf diese Weise ist ein abgedichteter Fluiddurchgang (beispielsweise in Gestalt von Luft) zwischen den äußeren Kanälen 6 und den inneren Kanälen 7 zufolge der besonders kompakten Gestalt des ringförmigen Mittelkörpers 9 geschaffen.
Um die Hauptdichtlippen 12 zu schützen, trägt der Mittelkörper 9 zwei äußere sekundäre Dichtlippen 16, die mit dem Innenring 2 in gleitender Berührung stehen, wobei diese sekundären Dichtlippen 16 verhindern, dass das Schmierfett für die Kugeln in die Kontaktzonen 14 der Hauptdichtlippen 12 eindringen.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen hinsichtlich des Mittelkörpers 9 der Dichtungsanordnung 8. Die Hauptdichtlippen 12 sind in diesem Falle flexibler und die ringförmige Zwischenkammer 13 weist eine Querschnittfläche auf, die größer ist als die bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbei spiel.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Dichtungsanordnung 8 gezeigt, die zusätzlich an dem Mittelkörper 9 eine metallische ringförmige Verstärkung 17 mit einem U-förmigen Querschnitt aufweisen, die ein axiales Einpressen der Anordnung 8 in einen glatt zylindrischen Sitz des Außenrings 1 gestattet.
Eine derartige Konstruktion kann beispielsweise bei Anwendungen verwendet werden, bei denen ein Fluiddurchgang mit einem verhältnismäßig hohen Druck erfolgt, wobei die metallische Verstärkung 17 zu einer Versteifung des Mittelkörpers 9 beiträgt. Es versteht sich, dass die metallische Verstärkung 17 Öffnungen 17a enthält, die mit den radialen Kanälen 15 des Mittelkörpers 9 fluchten, um den Durchgang des Fluids zu ermöglichen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die ringförmige Zwischenkammer 13 radiale Abmessungen auf, die gegenüber den vorerwähnten Ausführungsbeispielen noch weiter vergrößert sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Mittelkörper 9 in einen metallischen rohrförmigen Einsatz 18 eingespritzt, der ein axiales Einpressen der Dichtungsanordnung 8 in einen glatt zylindrischen Sitz des Außenrings 1 des Lagers gestattet. Das metallische Einsatzstück 18 enthält Öffnungen 18a, um eine strömungsmäßige Verbindung zwischen den äußeren Kanälen 6 des Außenrings 1 und den internen Kanälen 15 des Mittelkörpers 9 der Dichtungsanordnung zu schaffen.
Die Dichtungsanordnungen 8 weisen eine symmetrische Gestalt bezogen auf eine Radialebene auf, die durch die radial verlaufenden äußeren und inneren Kanäle 6 und 7 geht.
Die Hauptdichtlippen 12 zum Abdichten des Fluids werden bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 auf den gegenüberliegenden entsprechenden Reibflächen 14 zufolge des unter einer radialen Vorspannung stehenden Einbaus der Anordnung 8 zwischen dem Außenring 1 und dem Innenring 2 des Lagers mit Kraft angedrückt. Im Falle der Fig. 2 und 4 stehen die Hauptdichtlippen 12 zur Fluidabdichtung auf ihren gegenüberliegenden Reibflächen zum Teil zufolge der Montage der Anordnung 8 zwischen dem Außenring 1 und dem Innenring 2 des Lagers mit einer radialen Vorspannung unter Spannung und zum Teil zufolge des Fluiddrucks, der auf den Innenbereich der Hauptdichtlippen 12 einwirkt, die aufeinander zuweisend gekrümmt sind.
Die Dichtungsanordnung 8 kann sich auf keinen Fall unter der Wirkung des Drucks des durchströmenden Fluids unerwünschterweise verlagern, wie dies bei Dichtungsanordnungen mit zwei getrennten Dichtungen der Fall sein kann, weil der im Inneren des Mittelkörpers 9 ausgeübte Fluiddruck und die inneren axialen Spannungen, die durch diesen hervorgerufen sind, sich im Gleichgewicht befinden.
Der Außenring 1 des Lagers, der auf diese Weise zur Halterung der Dichtungsanordnung 8 dient, weist vorzugsweise eine ringförmige Nut 19 (Fig. 5) auf, die die axial verlaufenden äußeren Kanäle 6 miteinander verbindet, damit das Fluid zwischen den radial verlaufenden äußeren Kanälen 6 und den radial verlaufenden inneren Kanälen 15 des Mittelkörpers der Anordnung 8 hin- und herströmen kann, ohne dass es notwendig ist, dass die Anordnung 8 bezüglich des Außenrings 1 beim Montieren hinsichtlich der Winkellage ausgerichtet werden muss. Diese ringförmige Nut 19 ist bereits in den vorerwähnten Fig. 1 bis 4 vorhanden.

Claims

1. Dichtungsanordnung (8) zur Fluidübertragung zwischen einem umlaufenden Ring und einem stillstehenden Ring eines Wälzlagers, die beide von Kanälen (6,7) zur Fluidübertragung durchquert werden,

mit einem ringförmigen Mittelkörper 9, der einen kreisförmigen Rand (10) zur Befestigung an entweder dem drehenden oder dem stillstehenden Ring (1) und zwei Hauptdichtlippen (12) aufweist, die zwischen sich einen ringförmigen Zwischenraum (13) begrenzen und die mit dem anderen Ring (2) in Reibkontakt stehen, wobei der Mittelkörper (9) von wenigstens einem Kanal (15) durchquert wird, der einerseits mit den Kanälen (6) des dem kreisförmigen Befestigungsrand zugeordneten Rings (1) und andererseits mit dem Zwischenraum in Verbindung steht, der mit den Kanälen (7) des anderen Rings strömungsmäßig in der Weise in Verbindung steht, dass das Fluid, das in die Kanäle des einen der Ringe des Lagers eingespeist wird, den Mittelkörper und den ringförmigen Zwischenraum in abgedichteter Weise durchquert und durch die Kanäle des anderen Rings austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Mittelkörper (9) einstückig aus einem elastischen Material besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptdichtlippen (12) in ihrer Reibzone (14) eine Beschichtung tragen, die verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Reibung, der Abdichtung und des Reibkoeffizienten, bezogen auf den übrigen Teil der Hauptuppen (12) zeigt.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelkörper (9) zwei sekundäre Dichtlippen (16) aufweist, der den Hauptdichtlippen zugeordnet ist, um zu verhindern, dass das Schmiermittel, das in dem Lager enthalten ist, mit den Reibzonen (14) der Hauptdichtlippen (12) in Berührung kommt.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Mittelkörper (9) bezüglich einer Radialebene symmetrisch ist und dass die Kanäle (6, 7 und 15) der Lagerringe sowie des Mittelkörpers sich in der Symmetrieebene befinden.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen metallischen Verstärkungsring (17) mit U- förmigem Querschnitt aufweist, der eine Press-Sitz-Verbindung des Mittelkörpers (9) mit einem zylindrischen Sitz desjenigen Rings (1) gestattet, der den ringförmigen Befestigungsrand (10) des Mittelkörpers aufnimmt, sowie die Versteifung des Mittelkörpers ermöglicht.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen rohrförmigen Metalleinsatz (18) aufweist, auf dem der Mittelkörper (9) aufgespritzt ist, wobei der Metalleinsatz eine Press-Sitzverbindung des Mittelkörpers mit einer zylindrischen Sitzfläche desjenigen Rings (1) ermöglicht, der dem kreisförmigen Betestigungsrand (10) des Mittelkörpers (9) zugeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptlippen (12) in der Weise aufeinander zu gekrümmt sind, dass der innere Bereich der Hauptlippen zum Teil durch die Wirkung des Drucks auf ihre Reibflächen unter Druck gesetzt sind.

8. Lager mit einem Außenring (1) , einem Innenring (2), die beide von Kanälen (6, 7) für den Durchtritt eines Fluids durchquert sind, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Dichtungsanordnung (8) nach einem der vorhergeheneden Ansprüche ausgerüstet ist, um die Fluidübertragung zwischen den Kanälen zu gewährleisten, die in den Ringen vorgesehen sind.

9. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (1), der für die Halterung der Dichtungsanordnung (8) vorgesehen ist, mit einer Ringnut (19) versehen ist, in die die Kanäle (6) des Rings und wenigstens ein Kanal (15) des Mittelkörper (9) der Anordnung münden.

10. Lager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) eine Ringnut (11) aufweist zur Halterung des Befestigungsrandes (10) des Mittelkörpers (9) der Anordnung.