DE69507530T2

DE69507530T2 - Mess- und Dichtungsanordnung für Wälzlager

Info

Publication number: DE69507530T2
Application number: DE69507530T
Authority: DE
Inventors: Pietro Antonio Peretti; Angelo Vignotto
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1994-05-03
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2015-04-29
Also published as: ITTO940352A0; IT1273173B; ITTO940352A1; DE69507530D1; EP0681185B1; EP0681185A1

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Meß- und Dichtvorrichtung für ein Wälzlager.
Im Detail handelt es sich bei der erfindungsgemäßen multifunktionellen Vorrichtung um eine Vorrichtung solcher Art, die eine abgedichtete Anordnung zum Schutz der Wälzkörper des Lagers vor äußerer Verschmutzung und zum gleichzeitigen Halten des Schmiermittels innerhalb des Lagers sowie ein Signalelement aufweist, das an einem drehbaren Element des Lagers befestigt ist, und mit einer Detektorvorrichtung außerhalb der Vorrichtung zusammenwirkt, die an einem feststehenden Element des Lagers befestigbar ist, um die Drehzahl des beweglichen Elements des Lagers und/oder eines daran befestigten mechanischen Elements, wie z. B. eines Fahrzeugrades, zu erfassen.
Vorrichtungen der zuvor beschriebenen Art, bei welchen das Signalelement an einem Schild der Dichtanordnung durch eine spezielle Verriegelungshalterung befestigt ist, sind bereits bekannt, insbesondere ist eine Vorrichtung aus dem europäischen Patent EP 0 378 939 B1 bekannt, bei welcher das durch einen magnetisierten Ring gebildete Signalelement in axialer Anlage mit einer Anschlagfläche des Schildes angeordnet ist und auf seiner zylindrischen Oberfläche Zähne hat, die in entsprechende Sitze in dem Schild passen. Die FR-A-2669728 beschreibt ein ähnliches System.
Diese bekannte Vorrichtung besitzt Nachteile, die einerseits mit der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung, welcher ihre Bauteile aufgrund der unterschiedlichen Materialien, aus denen sie hergestellt sind, ausgesetzt sein können und welche eine gegenseitige Störung zwischen den Bauelementen der Vorrichtung, die im Betrieb relativ zueinander drehen, verursachen kann, und andererseits mit den Herstellungstoleranzen der verzahnten Kupplungen, die notwendigerweise eng sein müssen, sowie der Reduzierung des magnetisierten Materials des Rings zusammen, welche diese nach sich ziehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Meß- und Dichtvorrichtung zu schaffen, die frei von den beschriebenen Problemen und insbesondere einfach und wirtschaftlich herzustellen und zu montieren ist.
Erfindungsgemäß wir die Aufgabe durch eine Meß- und Abdichtvorrichtung für ein Wälzlager gelöst, die in fluiddichter Weise einen zwischen relativ zueinander bewegbaren Ringen des Lagers ausgebildeten ringförmigen Raum abdichtet, der die Wälzkörper des Lagers aufnimmt, wobei die Vorrichtung einen Schild, der in fluiddichter Weise an dem ersten Ring des Lagers befestigbar und mit einem elastomeren Dichtelement versehen ist, um in fluiddichter Weise mit einer an dem zweiten Ring des Lagers befestigten Dichtfläche zusammenzuwirken, und ein Signalelement umfaßt, das durch einen magnetisierten Ring gebildet ist, der mit einer an dem zweiten Ring befestigbaren Detektorvorrichtung zusammenwirkt, und dadurch gekennzeichnet ist, daß der magnetisierte Ring unter gegenseitiger Beeinflussung in einem ringförmigen Grundsitz des Schildes aufgenommen ist, von welchem der magnetisierte Ring in freitragender Weise auf der dem Raum gegenüberliegenden Seite axial hervorsteht, und Mittel zur axialen Schnappverriegelung des magnetisierten Rings in dem ringförmigen Grundsitz vorgesehen sind.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die eine nicht einschränkende Ausführungsform zeigen, erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen radialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Meß- und Dichtvorrichtung;
Fig. 2 einen radialen Schnitt durch eine Variante eines Bauteils der Meß- und Dichtvorrichtung nach Fig. 1.
Unter Hinweis auf Fig. 1 wird eine Meß- und Dichtvorrichtung für ein Wälzlager 2 eines Fahrzeuges mit 1 bezeichnet.
Das Lager 2 umfaßt einen drehbaren Außenring 3, einen feststehenden Innenring 4 und eine Mehrzahl von Wälzkörpern 5, die in einem Raum 6 zwischen den Ringen 3 und 4 aufgenommen sind.
Erfindungsgemäß besitzt die Vorrichtung 1 einen Schild 7, der so angeordnet ist, daß er den Raum 6 verschließt, die Wälzkörper 5 vor äußeren Verschmutzungen schützt und das Schmiermittel innerhalb des Lagers 2 zurückhält, sowie ein Signalelement 8, das mit einer äußeren Detektorvorrichtung (nicht gezeigt) zusammenwirkt, um die Drehzahl eines zur Rotation durch das Lager 2 gehaltenen Elements, beispielsweise einer Radnabe (nicht dargestellt) eines Fahrzeuges zu erfassen. Genauer gesagt ist die Vorrichtung 1 an dem drehbaren Ring 3 des Lagers 2 befestigt, während die Detektorvorrichtung in bekannter, aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellter Weise durch ein Verschlußelement 9 getragen wird, das durch einen an dem feststehenden Ring 4 befestigten Schild gebildet wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt der Schild 7 einen Kern 10 aus steifem Material, der eine Tragstruktur der Vorrichtung 10 bildet, und ein elastomeres Element 14, in welches der Kern 10 zum Teil eingebettet ist.
Das elastomere Element 14 besitzt einen oberen Bereich 15, der in fluiddichter Weise mittels einer gewellten Oberfläche 16 an den Ring 3 gekoppelt ist, und einen unteren Fortsatz 17, der eine V-förmige Dichtlippe bildet, die in fluiddichtem Gleitkontakt mit einer Dichtfläche 13 des Verschlußelements 9 angeordnet ist, um mit dem Ring 4 eine Abdichtung zu bilden. Weiterhin ist das elastomere Element 14 so ausgeformt, daß es einen ringförmigen Grundsitz 20 auf der dem Raum 6 gegenüberliegenden Seite des Kerns bildet, wobei der Grundsitz durch im wesentlichen zylindrische, einander zugewandte Wandungen 18 und 19 sowie durch einen Grund 12 begrenzt ist, der durch eine Oberfläche des Kerns 10 gebildet ist. Das Signalelement 8 ist in dem Sitz 20 durch Reibung gegen radiale Bewegung und durch eine Schnappverriegelungsvorrichtung 21 gegen axiale Bewegung fixiert.
Das Signalelement 8 wird durch einen magnetisierten Ring gebildet, der zum Teil in dem Sitz 20 aufgenommen ist, so daß ein Teil 22 des Rings auf der dem Raum 6 gegenüberliegenden Seite axial aus der Vorrichtung 1 hervorsteht. Weiterhin ist das Signalelement 8 in diesem Sitz 20 so angeordnet, daß ein axiales Spiel 23 zwischen dem Grund 12 des Schildes 7 und dem magnetisierten Ring 8 verbleibt. Genauer gesagt besitzt das Spiel 23 eine vorbestimmte axiale Abmessung, die größer ist als die maximale, in Aussicht stehende axiale thermische Ausdehnung des magnetisierten Rings 8. Letztere besitzt in ihrer Außenumfangswand 25 in mittiger Lage mit Bezug auf ihre axiale Ausdehnung, die durch zwei im wesentlichen flache Stirnflächen 26 definiert ist, eine im radialen Querschnitt im wesentlichen V-förmige Umfangsnut 27, die durch die Verriegelungsvorrichtung 21 schnappverriegelt ist, um das Signalelement 8 gegen den Schild 7 gegen relative axiale Bewegung zu fixieren. Genauer gesagt verfügt die Verriegelungsvorrichtung 21 über einen ringförmigen Vorsprung 28, der radial zum Inneren des Sitzes 20 von der Wandung 18 des elastomeren Elements 14 hervorsteht, mit welchem er einstückig ausgeformt ist. Wie bereits erwähnt, ist der magnetisierte Ring 8 durch gegenseitiges Beeinflussen mit dem ringförmigen Sitz 20 radial verklemmt und ist folglich unter dem Einfluß der elastischen Nachgiebigkeit der Gummiwände 18 und 19 einer Druckkraft ausgesetzt, welche ihn aufgrund von Reibung fest an dem Schild 7 hält. Die Wirkung des radialen Festklemmens durch Umschlingen über den Umfang wird in der dargestellten Ausführungsform durch das Vorhandensein einer axialen Nut 29 verstärkt, die in einer inneren Umfangswand 30 des magnetisierten Rings 8 ausgebildet ist. Tatsächlich ist die axiale Nut 29 im Betrieb durch einen erhabenen Bereich der Wand 19 des elastomeren Elements 14 teilweise ausgefüllt, welcher an diesem einen Zahn zu seiner Verriegelung mit dem Signalelement 8 gegen Relativdrehung bildet. Im Einklang mit der Erfindung ist nur der radial äußere Bereich 31 des magnetisierten Rings 8 tatsächlich magnetisiert, wobei dieser Bereich durch die Außenumfangswand 25 begrenzt wird, in welcher die Umfangsnut 27 ausgebildet ist, und der Ring besitzt abgeschrägte Kanten 23, die seine Stirnflächen 26 mit seiner Innenumfangswand 30 und seiner Außenumfangswand 25 verbinden.
Fig. 2 zeigt eine Variante des Signalelements 8, bei welcher die Stirnflächen 26 nicht flach, sondern konkav zum Inneren des magnetisierten Rings 8 ausgebildet sind, was folglich das Risiko eines zufälligen Kontaktes mit der ihm im Betrieb zugewandten Detektorvorrichtung vermeidet.
Aus dem zuvor Gesagten werden die Vorzüge der vorliegenden Meß- und Dichtvorrichtung 1 deutlich. Das Signalelement 8 ist mit dem Schild 7 lediglich durch das elastomere Element 14 verriegelt, welches es zusätzlich von der Wärme isoliert, die in dem Lager 2 im Betrieb entsteht. Dies erlaubt es, ein Verriegelungssystem für den magnetisierten Ring 8 vorzusehen, das sowohl wirksam als auch wirtschaftlich ist. Zudem führt jegliche unterschiedliche thermische Ausdehnung in der vorliegenden Vorrichtung 1 nicht zu einem axialen Berühren zwischen dem Schild 7 und dem Signalelement 8, weil eine solche Ausdehnung durch das axiale Spiel 23 ausgleichbar ist. Letztlich gestattet es die Tatsache, daß das Signalelement 8 lediglich die nachgiebigen Wandungen 18 und 19 berührt, jegliche radial unterschiedliche Ausdehnung einfach in eine gesteigerte gegenseitige Beeinflussung umzuwandeln, die zu nichts anderem führt als zu einer Steigerung des Klemmdruckes auf die Bauteile.
Bei der vorliegenden Vorrichtung 1 verlangt die Art der zwischen den Bauelementen vorgesehenen Kupplung keine engen Herstellungstoleranzen, und folglich werden die Probleme verzahnter Kupplungen, die in bereits bekannten Vorrichtungen verwendet werden, vermieden. Weiterhin minimiert bei der vorliegenden Vorrichtung 1 die durch die Umfangsnut 27 in dem magnetisierten Ring 8 erreichte Axialverriegelung die Menge des zu entfernenden magnetisierten Materials und vereinfacht beträchtlich den Vorgang, durch welchen das Signalelement 8 magnetisiert wird.
Letztlich verleihen die mittige Lage der Umfangsnut 27, die Ausdehnung der axialen Nut 29 entlang der gesamten axialen Abmessung des magnetisierten Rings 8 und die vertiefte Ausbildung beider Stirnflächen 26 des magnetisierten Rings 8 dem Signalelement 8 eine Symmetrie, die den Zusammenbau der Vorrichtung 1 vereinfacht und jegliche Montageprobleme im Zusammenhang mit der Positionierung und Ausrichtung des Signalelements 8 eliminiert, die gewöhnlich besonders schwerwiegend sind, insbesondere in Anbetracht der kleinen Abmessungen der in Rede stehenden Bauteile.
Die V-Form der Umfangsnut 27 erlaubt sowohl axial als auch radial ein automatisches Zentrieren des magnetisierten Rings 8 an dem Schild 7 und minimiert den Klemmdruck auf den ringförmigen Vorsprung 28. Auch kann jeglicher zufälliger Kontakt zwischen dem Signalelement 8 und der Detektorvorrichtung keine schwerwiegende gegenseitige Störung zwischen der Vorrichtung 1 und der Detektorvorrichtung während der Rotation verursachen, sondern im äußersten Fall lediglich einen anormalen Verschleiß der Kanten 33 bewirken.
Es ist selbstverständlich, daß Abwandlungen und Varianten an der vorliegenden Meß- und Dichtvorrichtung 1 vorgenommen werden können, ohne dadurch den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Meß- und Dichtvorrichtung (1) für ein Wälzlager zum fluiddichten Abdichten eines zwischen relativ zueinander bewegbaren ersten und zweiten Ringen (3, 4) des Lagers (2) ausgebildeten ringförmigen Raumes (6), der die Wälzkörper (5) des Lagers (2) aufnimmt, wobei die Vorrichtung (1) einen Schild (7), der in fluiddichter Weise an dem ersten Ring (3) des Lagers (2) befestigbar und mit einem elastomeren Dichtelement (14) versehen ist, um in fluiddichter Weise mit einer an dem zweiten Ring (4) des Lagers (2) befestigten Dichtfläche (13) zusammenzuwirken, und ein Signalelement (8) umfaßt, das durch einen magnetisierten Ring (8) gebildet ist, der mit einer an dem zweiten Ring (4) befestigbaren Detektorvorrichtung zusammenwirkt und in einem ringförmigen Sitz (20) des Schildes (7) aufgenommen ist, aus welchem der magnetisierte Ring (8) in freitragender Weise auf der dem Raum (6) entgegengesetzt liegenden Seite axial hervorsteht, und Mittel (21, 27) zur axialen Schnappverriegelung des magnetisierten Ringes (8) in dem ringförmigen Sitz (20) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination:

i) der ringförmige Sitz (20) durch eine erste (18) und eine zweite (19) Umfangswandung, die im wesentlichen zylindrisch und einander zugewandt sind, sowie eine durch den Schild (7) gebildete Grundwand (12) begrenzt ist;

ii) der magnetisierte Ring (8) unter radial gegenseitiger Beeinflussung mit den im wesentlichen zylindrischen, einander zugewandten Wandungen (18, 19) des Sitzes (20) in diesen eingefügt ist;

iii) der magnetisierte Ring (8) mit einem vorbestimmten axialen Spiel in den ringförmigen Sitz (20) eingefügt ist, das zwischen ihm und der Grundwand des ringförmigen Sitzes (20) vorgesehen ist;

iv) das axiale Spiel (23) größer als die maximal zu erwartende axiale thermische Ausdehnung des magnetisierten Rings (8) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (21, 27) zur axialen Schnappverriegelung an dem elastomeren Element (14) und dem magnetisierten Ring (8) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Sitz (20) in dem elastomeren Element (14) auf der dem Raum (6) gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, so daß die Wandungen (18, 19) Gummiwandungen sind, wobei der magnetisierte Ring (8) durch gegenseitige Beeinflussung in dem ringförmigen Sitz (20) unter dem Einfluß der elastischen Nachgiebigkeit der Gummiwände (18, 19) radial festgeklemmt ist, um auf diese Weise einer Druckkraft ausgesetzt zu sein, die ihn infolge Reibung fest an dem Schild (7) hält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem magnetisierten Ring (8) vorgesehenen Mittel (21, 27) zur axialen Schnappverriegelung eine Umfangsnut (27) besitzen, die in einer Außenumfangswand (25) des magnetisierten Rings (8) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (27) in radialem Querschnitt im wesentlichen V-förmig und mit Bezug auf die axiale Abmessung des magnetisierten Rings (8) in einer mittigen Lage angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem elastomeren Element (14) vorgesehenen Mittel (21, 27) zur axialen Schnappverriegelung einen ringförmigen Vorsprung (28) besitzen, der von der ersten Wandung (18) des elastomeren Elements (14) radial zum Inneren des ringförmigen Sitzes (20) weist und unter gegenseitiger Beeinflussung mit der Umfangsnut (27) zusammenwirkt, um den magnetisierten Ring (18) gegen eine relative axiale Bewegung gegen den Schild (7) zu verriegeln.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur der radial äußere Bereich (31) des Signalelements (8) magnetisiert ist, das durch die gleiche Außenumfangswand (25) begrenzt ist, welche mit der Umfangsnut (27) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierte Ring (8) wenigstens eine der Detektorvorrichtung zugewandte Stirnfläche (26) besitzt, die konkav zum Inneren des magnetisierten Rings (8) ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierte Ring (8) eine axiale Nut (29) besitzt, die über seine gesamte Länge an seiner inneren Umfangswand (30) ausgebildet ist und in der ein erhabener Teil des elastomeren Elements (14) aufnehmbar ist, um den magnetisierten Ring (8) gegen den Schild (7) gegen Relativdrehung zu verriegeln.