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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Wälzlager,
die wenigstens eine Reihe von Wälzelementen
zwischen einem ersten Ring und einem zweiten Ring aufweisen, die
wenigstens auf einer Seite der Reihe der Wälzelemente konzentrisch und
radial durch einen ringförmigen
Raum getrennt sind.
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Gemäß einer
durch die
DE-A-34 35
437 bekannten Anordnung dieser Bauart ist eine elastische Dichtungsanordnung
auf einer Seite der Reihe von Wälzelementen
an dem Innenring des Wälzlagers befestigt,
der auf dieser Seite hinter dem Außenring in axialer Richtung
verlängert
ist. Die Dichtung ist mittels eines Ansatzes befestigt, der in einer
Nut sitzt, die in der Außenfläche des
Innenrings hinter dem ringförmigen
Raum zwischen den beiden Ringen ausgebildet ist. Diese bekannte
Dichtung weist zwei Lippen auf, wobei die in dem ringförmigen Raum
zwischen den beiden Ringen angeordnete erste Lippe gegen die zylindrische
Innenfläche
des Außenrings und
die zweite außerhalb
des Wälzlagers
angeordnete Lippe gegen die radiale Stirnseite des Außenrings
anliegt. Die erste Lippe ist an dem freien Ende eines im Wesentlichen
axialen Teils der Dichtung ausgebildet, der sich von dem Befestigungsbereich der
Dichtung in Richtung der Reihe von Wälzelementen in das Innere des
Wälzlagers
erstreckt, wobei er an der zylindrischen Außenfläche des Innenrings in Anlage
kommt und die Lippe selbst nach außen ausgerichtet ist, d.h.
einen Winkel von mehr als 90° mit dem
axialen Teil bildet. Bei dieser bekannten Dichtung dient die außerhalb
des Wälzlagers
angeordnete zweite Lippe dazu, das Eindringen von Staub, Feuchtigkeit
und sonstigen Fremdkörpern
in das Innere des Wälzlagers
zu verhindern, und die im Inneren des Wälzlagers angeordnete erste
Lippe ergänzt die
Wirkung der äußeren Lippe,
d.h. verbessert den Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit
und sonstigen Fremdkörpern
aus der Umgebung in das Innere des Wälzlagers.
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In
dieser Patentanmeldung erlaubt die im Inneren des Wälzlagers
angeordnete erste Lippe während
der Schmierung des Wälzlagers
aufgrund ihrer Gestaltung den Durchtritt von Schmiermittel von dem Inneren
des Wälzlagers
in den zwischen den beiden Lippen vorhandenen Raum, so dass sich
dieser Raum mit Schmiermittel füllt,
mit dem Ziel die Wirkung der Dichtung zu verbessern.
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Ganz
allgemein entsteht bei Wälzlagern,
allerdings insbesondere bei Wälzlagern
mit großen
Abmessungen, bei jeder Schmierung ein Überdruck im Inneren des Wälzlagers,
unter dessen Wirkung das überschüssige Schmiermittel
Gefahr läuft,
aus dem Wälzlagers
an dem Ort der Dichtung ausgepresst zu werden. Bei Wälzlagern
mit großen
Abmessungen sind Überdruckventile
vorgesehen, um das Auspressen dieses überschüssigen Schmiermittels zu ermöglichen.
Dennoch kommt es vor, dass das überschüssige Schmiermittel
eher über
die Dichtungen des Wälzlagers
als durch diese Ventile entweicht.
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Es
existieren zahlreiche Anwendungen, bei denen ein Entweichen von
Schmiermittel über
die Dichtungen der Wälzlager
zuverlässig
verhindert werden muss, und zwar sowohl während der Schmierung der Wälzlager,
wegen des im Inneren der Wälzlager
ausgeübten
Drucks, als auch während
des normalen Betriebs der Wälzlager,
während
dem die Ringe unter der Wirkung der Kräfte des Wälzlagers möglicherweise Relativbewegungen
und überdies
Drehbewegungen ausführen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung
zu schaffen, die das Entweichen von Schmiermittel bei einer Dichtungsanordnung
eines Wälzlagers
auch unter der Wirkung von Überdruck
im Inneren des Wälzlagers
verhindert.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen,
die außerdem
das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und sonstigen Fremdkörpern in
das Innere des Wälzlagers
abwendet.
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Die
erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist
für ein
Wälzlager
bestimmt, das mindestens eine Reihe von Wälzelementen zwischen einem
ersten Ring und einem zweiten Ring aufweist, die wenigstens auf
einer Seite der Reihe von Wälzelementen konzentrisch
und radial durch einen ringförmigen Raum
getrennt sind. Diese Anordnung enthält auf der besagten Seite des
Wälzlagers
eine einzige elastische Dichtung, die dazu vorgesehen ist, am ersten Ring
befestigt zu werden, und die eine erste Lippe aufweist, die an einer
sich am zweiten Ring in dem ringförmigen Raum angeordneten Anlagefläche zur Anlage
kommen soll. Um das Wälzlager
gegen das Eindringen, von Feuchtigkeit, Staub oder sonstigen Fremdkörper aus
der Umgebung zu schützen,
weist die Dichtung eine zweite Lippe auf, die außerhalb des Wälzlagers
angeordnet ist und gegen eine im Wesentlichen radiale zweite Anlagefläche des
zweiten Rings des Wälzlagers
zur Anlage kommen soll. Die erste Anlagefläche weist die allgemeine Form
eines Kegelstumpfs auf, der so ausgerichtet ist, dass sich seine
Verlängerung
in Richtung der oben genannten Sei te des Wälzlagers dem ersten Ring annähert. Die erste
Dichtlippe ist so konfiguriert, dass ihre Anlagekraft an die erste
Fläche
bei Zunahme des Drucks im Inneren des Wälzlagers zunimmt. Die beiden
Lippen der Dichtung sind so konfiguriert, dass sich ihre Anlagelinien
auf dem zweiten Ring auf einer kegelstumpfförmigen Fläche befinden, die mit der Achse
des Wälzlagers
einen Winkel von ca. 30 bis 60°,
vorzugsweise einen Winkel von ca. 45°, bildet.
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Bei
der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
hemmt die erste Lippe aufgrund ihrer speziellen Gestaltung und ihres
mit einer speziell konfigurierten Anlagefläche vorgesehenen Zusammenwirkens
wirkungsvoll jedes Entweichen von Schmiermittel nicht nur während des
normalen Betriebs des Wälzlagers,
sondern auch bei der Schmierung, d.h. während der Innenraum des Wälzlagers
unter Druck gesetzt wird, und bei Relativbewegungen, die die beiden
Ringe zusätzlich
zu den Drehbewegungen aufgrund der Kräfte ausführen können, denen das Wälzlager
im Betrieb unterworfen ist.
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Vorzugsweise
kann die Dichtungsanordnung in einer an sich bekannten Weise an
dem ersten Ring außerhalb
des ringförmigen
Raums zwischen den beiden Ringen befestigt sein und sie kann zwischen ihrem
Befestigungsbereich und der ersten Lippe einen im Wesentlichen axialen
Teil aufweisen, der sich an einer im Wesentlichen zylindrischen
Fläche
des ersten Rings in Anlage befindet. Die erste Lippe kann sich dann
in der Verlängerung
des axialen Teils der Dichtung befinden, wobei sie mit dem axialen
Teil einen Winkel von höchstens
90°, vorzugsweise
einen Winkel kleiner als 90°,
bildet.
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Vorzugsweise
kann ferner der axiale Teil eine Anlage fläche aufweisen mit einem Neigungswinkel der
größer ist
als der Neigungswinkel der ersten im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Anlagefläche.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Flanke des axialen Teils der Dichtung ein einwärts gekrümmtes Profil
auf, dessen Neigungswinkel zur Achse des Wälzlagers von dem Befestigungsbereich
der Dichtung aus in Richtung des freien Endes des ersten Teils zunimmt,
der die Lippe bildet.
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Die
erste Anlagefläche
bildet mit der Achse des Wälzlagers
vorteilhafterweise einen Winkel zwischen etwa 30° und 60°, und vorzugsweise einen Winkel
von etwa 45°.
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Um
das Wälzlager
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder sonstigen Fremdkörpern aus
der Umgebung zu schützen,
kann die Dichtung in an sich bekannter Weise eine außerhalb
des Wälzlagers
angeordnete zweite Lippe aufweisen, die an einer im Wesentlichen
radialen zweiten Anlagefläche des
zweiten Rings des Wälzlagers
in Anlage kommt. Die beiden Lippen der Dichtung sind also vorzugsweise
so bemessen und konfiguriert, dass sich ihre Anlagelinien an den
zweiten Ring auf einer kegelstumpfförmigen Fläche befinden, die mit der Achse des
Wälzlagers
einen Winkel von ca. 30 bis 60°,
vorzugsweise einen Winkel von ca. 45°, bildet. Die beiden Lippen,
die in entgegengesetzter Richtung wirken, d.h. in entgegengesetzter
Richtung gegen ihre auf demselben Lagerring angeordnete Anlageflächen anliegen,
sind daher in der Lage, den Relativbewegungen, die die beiden Ringe
des Wälzlagers
unter der Wirkung der (Axial-, Radial- und Kipp-) Kräfte möglicherweise
ausführen,
denen das Wälzlager
im Betrieb unterworfen sein kann, ohne Ver lust der Dichtungsfunktion
der Dichtung optimal zu folgen.
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Um
die Montage der Dichtung an dem Wälzlager zu erleichtern und
ihren Halt an dem Wälzlager zu
verbessern, kann die Dichtung hinter ihrem Befestigungsbereich,
d.h. bezüglich
dieses Bereiches gegenüberliegend
zu dem die erste Lippe tragenden axialen Teil vorteilhafterweise
einen ringförmigen
Ansatz aufweisen, der sich an dem ersten Ring in Anlage befindet.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Wälzlager,
zu dem gehören:
mindestens eine Reihe von Wälzelementen
zwischen einem ersten Ring und einem zweiten Ring, die mindestens
auf einer Seite des Wälzlagers
konzentrisch und radial durch einen ringförmigen Raum getrennt sind,
wobei die erste Anlagefläche
die allgemeine Form eines Kegelstumpfs aufweist, der so ausgerichtet
ist, dass seine Verlängerung
in Richtung der oben genannten Seite des Wälzlagers sich dem ersten Ring
annähert,
und eine Dichtungsanordnung, wie sie im Obigen beschrieben ist.
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Im
Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen
ein veranschaulichendes und im Sinne der Regel R.27 e) zum EPÜ nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
für ein
Wälzlager
eingehender beschrieben:
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1 zeigt
einen halben Längsschnitt
eines Wälzlagers,
das zwei erfindungsgemäße Dichtungsanordnungen
enthält;
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2 zeigt
eine teilweise geschnittene Ansicht des Wälzlagers nach 1 in
größerem Maßstab.
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Das
in 1 dargestellte Wälzlager ist ein Wälzlager
mit einem großen
Durchmesser mit einer einfachen Reihe von Kugeln und umfasst einen
Innenring 1 und einen konzentrischen Außenring 2. Der Innenring 1 definiert
eine innere Lauffläche,
die durch eine Nut 3 in zwei kreisbogenförmige Laufflächen 4a, 4b unterteilt
ist. In analoger Weise definiert der Außenring 2 eine äußere Lauffläche, die
durch eine Nut 5 in zwei Laufflächen 6a, 6b unterteilt
ist. Die Kugeln 7, die zwischen den Laufflächen 4a, 4b und 6a, 6b angeordnet
sind und durch einen Käfig 8 voneinander
beabstandet gehalten werden, weisen somit vier Berührungspunkte
mit den Ringen 1 und 2 auf.
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Die
beiden Ringe 1 und 2 sind in an sich bekannter
Weise mit Bohrungen 9 und 10 versehen, die zur
Befestigung der beiden Ringe an zwei Teilen einer Maschine dienen,
wo das Lager die Drehung des einen Teils gegenüber dem anderen ermöglicht.
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Die
beide Ringe 1 und 2 sind beiderseits der Reihe
von Kugeln 7 durch einen ringförmigen Raum 11a, 11b radial
getrennt, in dem der Käfig 8 läuft.
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Wie
insbesondere in 2 ersichtlich, sind die beiden
Ringe 1 und 2 in Bezug auf eine quer durch die
Achse der Kugeln 7 verlaufende Radialebene asymmetrisch.
Im vorliegenden Fall weist der Innenring 1 bezüglich der
Ebene eine axiale Abmessung auf, die nach oben hin größer ist
als nach unten hin, während
der Außenring 2 im
Gegensatz dazu eine Abmessung bezüglich der Ebene aufweist, die nach
oben hin kleiner ist als nach unten hin. Aufgrund dieser Tatsache
ragt der Innenring 1 in axialer Richtung gegenüber dem Außenring 2 nach
oben hin vor, während
der Außenring 2 gegenüber dem
Innenring 1 in axialer Richtung nach unten hin vorsteht.
Die zylindrische Außenfläche 12a des
Innenrings 1, die den Raum 11a oberhalb der Kugeln 7 in
Kombination mit der zylindrischen Innenfläche 13a des Außenrings 2 begrenzt,
weist daher entlang der Wälzlagerachse eine
wesentlich größere Abmessung
auf als die Fläche 13a.
Umgekehrt weist die zylindrische Innenfläche 13b des Außenrings 2,
die den ringförmige
Raum 11b in Kombination mit der zylindrischen Außenfläche 12b des
Innenrings 1 unterhalb der Kugeln 7 begrenzt,
eine wesentlich größere Abmessung
entlang der Wälzlagerachse
auf als die Fläche 12b.
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Aufgrund
dieser Unterschiede der axialen Längen der gegenüberliegenden
Flächen 12a, 13a einerseits
und 12b, 13b andererseits ist die Stirnseite 15a des
Außenrings 2 oberhalb
der Kugeln 7 in axialer Richtung gegenüber der entsprechenden Stirnseite 14a des
Innenrings 1 zurückgesetzt,
wohingegen die Stirnseite 14b des Innenrings 1 unterhalb
der Kugeln 7 in axialer Richtung gegenüber der entsprechenden Stirnseite 15b des
Außenrings 2 zurückgesetzt
ist.
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Der
Innenring 1 weist in seiner Außenfläche 12a auf einer
zwischen seiner Stirnseite 14a und der Stirnseite 15a des
Außenrings 2 angeordneten
Höhe eine
Nut 16a auf, in der ein innerer Ansatz 17a einer ringförmigen Dichtungsanordnung 18a befestigt
ist.
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Zu
der Dichtung 18a gehören
eine erste Lippe 19a, die sich an einer ersten Anlagefläche 20a des Außenrings 2 in
Anlage befindet, und eine zweite Lippe 21a, die mit der
Fläche 15a des
Außenrings 2 in Berührung steht.
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Die
Anlagefläche 20a ist
in der inneren Umfangsfläche 6a des
Ringes 2 in Gestalt einer kegelstumpfförmigen Fläche ausgebildet, die so ausgerichtet
ist, dass sie in der Zeichnung nach oben hin konvergiert, d.h. so,
dass sich ihre Verlängerung nach
oben hin dem Innenring 1 annähert. Im vorliegenden Fall
bildet die kegelstumpfförmige
Anlagefläche 20a mit
der Achse des Wälzlagers
einen Winkel in der Größenordnung
von 45°,
wobei ihre Verlängerung
nach oben hin im Wesentlichen durch die Mündung der Nut 16a des
Innenrings 1 verläuft.
Die Lippe 19a befindet sich an dem freien Ende eines Abschnitts 22a der
Dichtung 18a, der sich von dem Befestigungsansatz 17a aus
in axialer Richtung in Richtung des Inneren des Wälzlagers
erstreckt, wobei sich seine Innenflanke 23a an der Außenfläche 12a des
Ringes 1 in Anlage befindet. Seine Außenflanke 24a weist
ein nach außen
gekrümmtes
Profil auf, wobei ihr Neigungswinkel gegenüber der Achse des Wälzlagers
in Richtung des freien Endes des Abschnitts 22a zunimmt,
wo der Neigungswinkel der Flanke 24a gegenüber der
Achse des Wälzlagers größer ist
als der Neigungswinkel der Anlagefläche 20a. Die Dichtlippe 19a ist
durch das abgerundete freie Ende der Außenflanke 24a des
Abschnitts 22a gebildet.
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Die
in Berührung
mit der Radialfläche 15a des
Ringes 2 stehende zweite Lippe 21a erstreckt sich
von dem Befestigungsansatz 17a aus radial nach außen, wobei
sie in Richtung der Fläche 15a geringfügig einwärts gekrümmt ist.
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Die
Dichtung 18a enthält
darüber
hinaus einen ringförmigen
Abschnitt 25a, der sich entgegengesetzt zu dem Abschnitt 22a in
Gestalt eines äußeren Ansatzes
erstreckt, der sich an der Außenfläche 12a des
Innenrings 1 in Anlage befindet.
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Es
ist zu beachten, dass die beiden Lippen 19a und 21a in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
so konfiguriert und bemessen sind, dass ihren Anlagelinien (gegen
die Anlageflächen 20a und 15a) an
dem zweiten Ring 2 auf einer kegelstumpfförmigen Fläche 26a angeordnet
sind, die mit der Achse des Wälzlagers
einen Winkel von etwa 45° bildet.
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Die
Abdichtung des Lagers auf der entgegengesetzten Seite, d.h. in den
Zeichnungen auf der unteren Seite, wird durch eine Dichtung 18b gewährleistet,
die der Dichtung 18a ähnelt,
allerdings in Bezug auf letztere insofern invers ist, als sie durch
einen Ansatz 17b in einer Nut 16b der Innenfläche 13b des Außenrings 2 befestigt
ist und einen axialen Abschnitt 22b aufweist, dessen Außenflanke 23b sich mit
der Innenfläche 13b des
Außenrings 2 in
Anlage befindet, und dessen Innenflanke 24b einwärts gekrümmt ist,
so dass ihre Neigung zur Achse des Wälzlagers in Richtung ihres
freien Endes zunimmt, wobei sie eine erste Lippe 19b bildet,
die an einer in der Außenfläche 12b des
Innenrings 1 ausgebildeten kegelstumpfförmigen Anlagefläche 20b anliegt.
Die Dichtung 18b weist ferner eine mit der Stirnseite 14b des
Innenrings 1 in Berührung
stehende zweite Lippe 21b und einen äußeren Ansatz 25b auf.
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Aufgrund
dieser Gestaltung der Dichtungen 18a, 18b, insbesondere
der Lippen und Abschnitte 19a, 22a und 19b, 22b sowie
der kegelstumpfförmigen
Anlageflächen 20a und 20b,
verhindern die erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen
besonders wirkungsvoll jedes Entweichen von Schmiermittel aus dem
Inneren des Wälzlagers
nach außen,
wobei jede Erhöhung
des Drucks im Inneren des Wälzlagers
eine Vergrößerung der
Anlagekraft der Lippen 19a, 19b gegen die Anlageflächen 20a, 20b verursacht,
ohne dass eine Gefahr besteht, dass die Lippen 19a, 19b aufgrund
der Wirkung des möglichen Überdrucks,
beispielsweise während
der Schmierung des Wälzlagers
durch die Schmieröffnungen 27, die
in 1 gestrichelt dargestellt sind, ausgestülpt werden,
falls das Wälzlager
keine Ventile zur Verdrängung
von Schmiermittel aufweisen sollte, oder die mit der Schmierung
beauftragte Person die Ventile nicht geöffnet haben sollte.
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Die
beiden Dichtungen 18a, 18b, und insbesondere ihre
in Berührung
mit den kegelstumpfförmigen
Anlageflächen 20a, 20b stehenden
inneren Lippen 19a, 19b, behalten ihre Funktionen
selbst dann bei, falls die beiden Ringe 1 und 2 aufgrund
der (Axial-, Radial-, Kipp-) Kräfte,
denen das Wälzlager
im Betrieb möglicherweise
unterliegt, eine Relativbewegung ausführen.
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Es
bleibt zu vermerken, dass das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
lediglich als ein veranschaulichendes Beispiel unterbreitet ist und
im Sinne der R.27 e) zum EPÜ nicht
beschränken
soll.
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Die
Erfindung eignet sich nicht nur für Wälzlager mit einer einfachen
Reihe von Kugeln mit vier Berührungspunkten,
sondern auch für
andere Typen von Wälzlagern,
beispielsweise mit einer einfachen Reihe von Kreuzrollen oder mit
drei Reihen von Rollen, die zwei Widerlager und ein radiales Wälzlager kombinieren,
wobei in diesem Fall mindestens der eine der zwei Ringe geteilt
sein könnte.
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Die
Neigungswinkel der Anlageflächen 20a, 20b,
an denen die innere Lippen 19a, 19b anliegen, könnten von
45° abweichende
Werte, insbesondere Werte zwischen etwa 30° und 60°, aufweisen.
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Jede
der inneren Lippen 19e, 19b könnte, anstatt unmittelbar durch
das freie Ende einer Flanke 24a, 24b des massiven
Abschnitts 22a 22b gebildet zu sein, auch so konfiguriert
sein, dass sie gegenüber
dem axialen Abschnitt 19a, 19b vorspringt oder
in der Verlängerung
desselben angeordnet ist, wobei sie mit letzterem einen Winkel von
höchstens
90° bildet.
Allerdings weist der massiv Abschnitt 22a, 22b, dessen
radiale Dicke in Richtung seines unmittelbar die innere Lippe bildenden
freien Endes zunimmt, den Vorteil auf, dass er einem durch Überdruck
im Inneren des Wälzlagers
hervorgerufenen Ausstülpen optimal
standhält.