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Abdichtung von Lagern mittels federnder Ringscheiben und Verfahren
zur Herstellung der Abdichtung Die Erfindung bezieht sich auf Abdichtungen von Lagern,
insbesondere von Wälzlagern, mittels federnder metallischer Ringscheiben. Es ist
bereits bekannt, eine federnde Ringscheibe aus Messing, Tombak oder Stahl an dem
einen Lagerring fest zu spannen, sie dichtet, indem sie mit leichtem Federdruck
auf dem anderen Lagerring gleitet. Hierbei liegt eine Stirnfläche der Ringscheibe
gegen die Seitenfläche des einen Wälzlagerringes an. Es hat sich nun gezeigt, daß
derartige Abdichtungen wesentlich verbessert werden können, wenn man gemäß der Erfindung
eine umlaufende und eine feststehende unter leichtem Federdruck aufeinander gleitende
Stahlscheibe anwendet, von denen sich die eine beim Einbau nur mit ihrer Kante gegen
die andere Scheibe legt. Hierbei liegen vorteilhaft die Scheiben unter einem stumpfen
Winkel gegeneinander, was z. B. durch die kegelförmige Ausbildung einer Scheibe
oder durch eine kegelige Abbiegung des Außen- oder Lochrandes einer Scheibe erreicht
werden kann. Eine solche Abdichtung kann in fast allen Fällen nachträglich in vorhandene
Lager eingebaut werden, ohne daß wegen des geringen Platzbedarfs konstruktive Änderungen
notwendig werden. Während bei vielen der bisher üblichen Dichtungen möglichst kleine
spezifische Drücke angewandt werden, um eine geringe Abnutzung zu haben, soll gemäß
der Erfindung die Abdichtung gerade durch einen hohen spezifischen Druck erreicht
werden, wodurch sich die Dichtungsscheiben allmählich aufeinander einschleifen.
Die Reibungsverluste sind hierbei sehr gering, da der Normaldruck ebenfalls klein
ist.
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Um den gewünschten Anpreßdruck zu erreichen, kann man die Scheiben
in verschiedener Stärke ausführen oder aber auch mit verschiedenen Härten versehen.
Auch läßt sich der Anpreßdruck durch verschieden starke Abstandsringe einstellbar
machen.
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Die konstruktive Ausführung kann in der verschiedensten
Weise
vorgenommen werden. So kann z. B. der Abstandsring neben der umlaufenden Scheibe
angeordnet werden, es kann aber auch neben der feststehenden Scheibe ein Distanzring
vorgesehen werden, durch den die Vorspannung einer Scheibe eingestellt wird. Die
Scheiben selbst. können neben den Ringen der Wälzlager eingeklemmt werden, die äußere
Scheibe kann aber auch in die Innenbohrung des Wälzlagers eingesetzt oder auf die
Mantelfläche des Außenringes aufgesetzt werden. Die beiden Scheiben können auch
mit ihren Kanten unter Bildung eines Ringraums aufeinander-'gleiten.
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Vorteilhaft kann eine solche Abdichtung auch noch mit einer weiteren
Abdichtung gegenüber dem Kriechöl versehen werden. So kann neben der umlaufenden
Scheibe auf der Welle ein Dichtungsring aus Gummi, Leder, Asbest oder einem anderen
Werkstoff eingebaut werden, der z. B. durch zwei Konusringe oder in anderer geeigneter
Weise festgeklemmt wird.
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In der Zeichnung sind in den Fig. i bis 12 verschiedene Ausführungsformen
für die Abdichtung von Wälzlagern gemäß der Erfindung im Schnitt dargestellt, während
Fig. 13 eine Abdichtung eines Gleitlagers enthält.
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Nach Fig. i ist zwischen der umlaufenden Welle 20 und einem Lagergehäuse
21 z. B. ein Kugellager mit dem Außenring 22 und dem Innenring 23 angeordnet. Um
diese Kugellager gegen Austritt des Schmiermittels zu sichern, ist gemäß der Erfindung
zwischen dem Innenring 23 und einer Abschlußscheibe 24 eine umlaufende Ringscheibe
25 eingeklemmt, und zwar mittels eines Abstandsringes 26. Gegen die umlaufende Scheibe
25 legt sich eine ebenfalls aus Stahl hergestellte feststehende kegelige Ringscheibe
27, die von einem Einfaßring 28 gehalten wird. Dieser Ring ist z. B. an einem Ansatz
29 des Lagergehäuses 21 festgeklemmt. Die beiden Ringe 25 und 27 liegen mit einer
Kante gegeneinander, wodurch die gewünschte Abdichtung erreicht wird.
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Die Fig.3 bis 5 zeigen in stark vergrößertem Maßstab die Kantenberührung
zwischen den beiden Dichtungsscheiben. Gemäß Fig.3 liegt beim Einbau die Kante des
feststehenden äußeren Ringes 27 gegen die umlaufende Scheibe 25 an, wobei der feststehende
Ring von dem Einfaßring 28 gehalten ist. Wird der innere Ring 25 in eine endgültige
Lage nach Fig. 5 gebracht, so wird er leicht abgebogen, wobei aber die kegelige
Form des äußeren Ringes 27 und damit die Kantenberührung erhalten bleibt.
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Gemäß Fig. 4 liegt die feststehende Scheibe 27 von außen gegen die
umlaufende Scheibe 25, deren Kante in diesem Falle die Abdichtung bewirkt. Diese
Ausführung hat den Vorteil, daß das von der umlaufenden Scheibe 25 abspritzende
i51 von der feststehenden Scheibe 27 aufgefangen wird.
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Die zwei aufeinandergleitenden Stahlscheiben können gleich oder verschieden
stark sein, vorteilhaft wird die umlaufende Scheibe etwas stärker gehalten als die
feststehende Scheibe. Die Scheiben sind nur einige Zehntelmillimeter stark, so daß
die gesamte Abdichtung nur sehr wenig Platz, einnimmt, der praktisch keine Rolle
spielt. Die umlaufende Scheibe darf in ihrem inneren Durchmesser nur um ein ganz
geringes Maß größer sein als die Welle 2o, damit sie genau konzentrisch läuft und
keine Pumpbewegungen ausführt. Der notwendige Anpreßdruck kann durch die gewählte
Stärke der Scheiben und durch die Härte bestimmt werden. Durch eine entsprechende
Wahl der Dicke der Abstandsringe 26 kann die Federkraft ebenfalls eingestellt werden.
Der innere Durchmesser der äußeren Scheibe 27 soll möglichst klein gehalten werden,
damit diese Scheibe nahe an den Innenring des Lagers heranreicht. Denn das Schmiermittel
hat infolge der Zentrifugalkraft das Bestreben, am äußeren Umfang des Wälzlagers
herauszutreten. Es entsteht mithin in der Nähe der Mantelfläche des Innenrings eine
Zone, bei der das Schmiermittel verhältnismäßig wenig nach außen geschleudert wird,
so daß also die eigentliche Dichtungsfläche bei dieser Ausführung in einer besonders
günstigen Lage angeordnet ist.
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Fig. 2 zeigt die Anwendung der neuen Abdichtung bei einem Kegelrollenlager,
auch hier ist neben dem Innenring 23 die umlaufende Scheibe 25 angebracht, die sich
gegen die Scheibe 27 legt. Diese, Abbildung zeigt besonders deutlich den geringen
Raumbedarf der Abdichtung, der lediglich von der Stärke der umlaufenden Scheibe
abhängig ist.
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Für äußerst hochtourige Lager ist es angebracht, die eigentliche Dichtkante
der umlaufenden Scheibe 25 gemäß Fig.6 und 7 mit einem reibungsfesten und wärmeableitenden
Belag 31 bzw. 32 zu versehen. Dieser Belag kann aus einem Messingring bestehen oder
aus Graphit, Kohle o. dgl.
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Der besondere Einfaßring 28 für die äußere Scheibe 27 ist aber nicht
unbedingt erforderlieh; gemäß Fig. 8 kann auch eine glatte Dichtscheibe 27 Verwendung
finden. Hierbei muß aber die Scheibe so ausgebildet sein, daß sie auch unter Druck
nur mit ihrer äußeren Kante gegen die umlaufende Scheibe 25 anliegt, was z. B. durch
die kegelige Abbiegung 33 bewirkt wird. Den federnden Anpreßdruck dieser Scheibe
27 kann man z. B. mittels eines besonderen Distanzringes 34 erreichen.
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Die feststehende Scheibe 27 kann auch nach Fig.9 mit ihrer Umbördelung
35 in die Innenbohrung des Wälzlageraußenringes 22 eingeklemmt sein. Um hierbei
eine einwandfreie Dichtung zu erzielen, ist es jedoch notwendig, daß die Bohrung
des Außenringes 22 einen genau kalibrierten Durchmesser aufweist. In ähnlicher Weise
könnte auch der Haltering 28 der äußeren Scheibe in die Innenbohrung des Wälzlageraußenringes
eingeklemmt sein.
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Um zu vermeiden, daß Kriechöl zwischen der Welle 20 und den inneren
Laufring 23 aus dem Lager austreten kann, ist, wie in Fig. i und 2 angedeutet wurde,
neben der inneren Scheibe 25 eine Gummidichtung 36 vorgesehen, die durch entsprechende
kegelige Ausbildung der Abschlußscheibe 24 angepreßt wird. Nach Fig. io wird diese
Gummidichtung 36 z. B. mittels der beiden Konusringe 37 und 38 angedrückt, wodurch
eine einwandfreie
Abdichtung gegen Kriechöl erreichbar ist. Bei
dieser Ausführungsform ist der Einfaßring 28 der äußeren Scheibe 27 mit Preßsitz
auf der Mantelfläche des äußeren Lagerringes 22 gepreßt. Selbstverständlich muß
darauf geachtet werden, daß an dieser Mantelfläche kein Kriechöl das Lager verlassen
kann.
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Da es vorkommen kann, daß der Oldruck gegen die Abdichtung sehr stark
sein wird, so daß die beiden Stahlscheiben nach außen gedrückt werden, wodurch die
Abdichtung unwirksam wird, kann nach Fig. II die feststehende Scheibe 27 auch zwischen
zwei umlaufenden Scheiben 39 und 4o angeordnet werden. Zwischen diesen beiden umlaufenden
Scheiben ist ein Zwischenring 41 angebracht. Die Dichtung wird hierbei durch die
Scheiben 27 und 40 erreicht, während die Scheibe 39 vor allem dazu dient, den Oldruck
von den Scheiben 27 und 40 abzuhalten. Auch bei dieser Ausführung kann eine zusätzliche
Gummidichtung 36 eingebaut werden.
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Schließlich können die beiden Stahlscheiben auch so ausgebildet werden,
daß jede Scheibe, und zwar sowohl die umlaufende Scheibe 25 als auch die feststehende
Scheibe 27 mit je einer Kante an der anderen Scheibe anliegt, wie dies in Fig. 12
dargestellt ist. Die beiden Scheiben werden dann in irgendeiner Weise, nicht dargestellt,
gegen die Wälzlagerringe 22 und 23 gepreßt. Der bei dieser Ausführungsform entstehende
ringförmige Hohlraum kann noch mit einem ölbeständigen Fett42 angefüllt werden.
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Die beschriebenen Ausführungsformen zeigen die Anwendung der Abdichtung
bei Wälzlagern. Selbstverständlich kann die gleiche Abdichtung auch bei allen anderen
Lagerausführungen benutzt werden. Nach Fig. 13 sind die beiden Stahlscheiben 25
und 27 z. B. zur Abdichtung eines mit 01 gefüllten Getriebekastens verwendet
worden. Die Abdichtung erfolgt zunächst durch eine Bronzebüchse 43, an die sich
nach außen hin die beiden Stahlscheiben anschließen. Zur Abdichtung des Kriechöls
ist auch hier eine Gummidichtung 36 eingebaut.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt, so kann z. B. die innere Scheibe 25 mit der Welle, 20 feststehen und
das Lagergehäuse 21 mit der äußeren Scheibe 27 umlaufen, wie dies z. B. bei den
Vorderrädern von Kraftfahrzeugen oder bei den Lagern von Anhängern o. dgl. der Fall
ist.