EP2195563A1 - Dichtungsanordnung für ein lager - Google Patents

Dichtungsanordnung für ein lager

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EP2195563A1
EP2195563A1 EP08801239A EP08801239A EP2195563A1 EP 2195563 A1 EP2195563 A1 EP 2195563A1 EP 08801239 A EP08801239 A EP 08801239A EP 08801239 A EP08801239 A EP 08801239A EP 2195563 A1 EP2195563 A1 EP 2195563A1
Authority
EP
European Patent Office
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sealing
bearing ring
bearing
arrangement according
seal
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08801239A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian PRÖSCHEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2195563A1 publication Critical patent/EP2195563A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16C33/7803—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings
    • F16C33/7813—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings for tapered roller bearings

Definitions

  • the invention is in the field of rolling bearings and plain bearings and relates to a seal assembly for a bearing in which a second bearing ring is relatively rotatable to a first bearing ring with interposition of rolling elements or a sliding surface.
  • the first bearing ring may be formed as a bearing outer ring and received by a bearing outer ring, while the second bearing ring on a rotating machine element, for example, on a shaft or axle, may be applied.
  • the quality of storage and thus the life or fatigue strength of a bearing is very much dependent on the quality and undisturbed rolling or sliding of the corresponding Wälz- or bearing surfaces.
  • a roller bearing thus depends on an unimpaired rolling of the rolling elements on the associated running surfaces of the first and second bearing ring. This rolling motion can be disturbed by undesirable penetrating foreign bodies, such as dirt or debris, and thus at worst compromise the reliability of the camp and its life can be shortened.
  • an object of the present invention is to provide a sealing arrangement which is characterized by a high or increased life and high reliability even in polluted or aggressive environment.
  • the seal assembly provides a circumferential circumferential circumferential seal, which is arranged in the region of the first bearing ring.
  • the second bearing ring is provided with a circumferential sealing surface.
  • At least two circumferential sealing lips of the seal are sealingly on the sealing surface.
  • a particular advantage of the invention is that with a relatively simple additional component, the often costly and high quality storage is permanently protected.
  • Another advantage of the invention is that the independently acting sealing lips configured differently, in particular can be optimized according to different requirements.
  • At least one sealing lip is designed to be resilient in terms of film elasticity.
  • film-elastically sprung is understood to mean a sealing lip which, as it were, is designed as a cantilever-like extension and resiliently rests on the sealing surface with its free end due to elastic changes in its geometry.
  • a volume-elastic suspension means a material suspension of the sealing lip, which is realized by corresponding elastic deformation of the sealing lip material.
  • the sealing effect can be optimized and influenced by a spring element presses the sealing lip on the sealing surface.
  • the spring element may be a circumferential spiral spring, preferably a spiral spring.
  • a preferred development of the invention provides that abut the at least two sealing lips on an axially extending portion of the sealing surface and that the seal has a further sealing lip, the a radially extending sealing surface is present.
  • the sealing surface may be formed by partial regions of the surface of the second bearing ring.
  • a preferred embodiment of the invention in this context provides that at least part of the sealing surface is formed by an axial extension of the second bearing ring.
  • This extension may preferably be formed as an integral part of the material of the second bearing ring and extend, for example, like a sleeve in the axial direction to the outside of the storage. Such an extension is also referred to as a board.
  • the sealing surface may also be formed on a molding element. It is particularly preferred if at least part of the sealing surface is formed on a sealing plate, which is applied to an axial extension (board) of the second bearing ring.
  • FIG. 1 schematically shows a mounting situation of a sealing arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a first sealing arrangement according to the invention in detail
  • FIG. 3 shows a second sealing arrangement according to the invention in detail.
  • FIG. 1 shows a sealing arrangement for a bearing which comprises a first bearing ring 1 and a second bearing ring 2 rotating relative to it.
  • a support 3 of the seal assembly is made of stainless steel and is in a bore 4 a bearing outer ring housing 5 is pressed.
  • a corresponding second bearing with a similar seal arrangement is shown on the right side.
  • the sealing arrangement which is suitable for use in accordance with FIG. 1 can have a carrier 3 which is "P-shaped" in cross-section.
  • the sealing ring has a first sealing lip 9 and a second sealing lip 10.
  • the first sealing lip is in the form of a thin, protruding, cross-section kragliniartigen extension 12 is formed.
  • This training is also referred to as elastic film elastic because the extension 12 in the connection area 13 to the remaining rubber material 14 in the manner of a hinge in the direction of arrow 15 is deflectable.
  • the second sealing lip 10 is formed by a peripheral material tip 18, which forms with its tip substantially linear contact 19 with the surface 22 of the second bearing ring 2 (see also FIG.
  • the surface is formed by a sleeve-shaped extension 24 extending outward in the axial direction 23.
  • a circumferential spiral spring 30 is provided which by slight bending a spring force in the radial direction of the Extensions 24 exerts and thus the second sealing lip 10 presses.
  • FIG. 3 shows a variant of a sealing arrangement for a bearing, wherein a carrier plate 30 is pressed into the bore 4 of the bearing outer ring housing 5 (cf., also FIG.
  • the support plate 30 holds a circumferential seal 31, which consists of an elastic rubber material.
  • the seal 31 has a first sealing lip 32 which is formed in already explained in connection with Figure 2 design as a film elastic resilient sealing lip.
  • a second sealing lip 33 is pressed onto the surface of a sealing plate 35 by means of a spiral spring 34.
  • the first sealing lip 32 runs on the only indicated surface 36 of the second bearing ring.
  • the surface 36 is formed by the lateral surface of an axial, sleeve-shaped extension (board).
  • the sealing plate 35 is arranged substantially at right angles and pushed with its inner portion on the extension.
  • a radially extending second region 37 of the sealing plate forms a further surface 38, on which a further (third) sealing lip 39 is sealingly supported and due to its kragliniartigen, circumferential geometry resiliently elastic film.
  • the surface of this region of the sealing plate forms an inso- far a radial sealing surface 40th
  • the present invention is preferably used in aircraft landing gear, because it depends in particular on a reliable, even under extreme operating conditions durable seal the suspension mounts.
  • an improved protection against the penetration of external media for example, dirt or water
  • the suction of dirt and foreign particles is also reliably prevented, in particular as a result of the cooling of the storage or during pressure changes.
  • the storage interior is sealed from the environment, so that in the interest of improved environmental protection, the risk of leaking oil or fat is minimized.

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Abstract

Die Erfindung stellt eine Dichtungsanordnung bereit, die sich durch eine hohe bzw. erhöhte Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit auch in verschmutzter bzw. aggressiver Umgebung auszeichnet. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für ein Lager, das einen ersten Lagerring (1) und einen relativ zu dem ersten Lagerring (1) drehbaren zweiten Lagerring (2) umfasst, weist eine im Bereich des ersten Lagerrings (1) angeordnete, in Lagerumfangsrichtung umlaufende Dichtung (7) auf. Der zweite Lagerring (2) ist mit einer umlaufenden Dichtfläche (22) versehen und die Dichtung (7) weist zumindest zwei umlaufende Dichtlippen (9, 10) auf, die dichtend auf der Dichtfläche (22) aufliegen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Dichtungsanordnung für ein Lager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Wälzlager und Gleitlager und betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Lager, bei dem zu einem ersten Lagerring unter Zwischenanordnung von Wälzkörpern oder einer Gleitfläche ein zweiter Lagerring relativ drehbar ist.
Derartige Lager finden vielfältige Anwendung, wobei beispielsweise der erste Lagerring als Lageraußenring ausgebildet und von einem Lageraußenringgehäuse aufgenommen sein kann, während der zweite Lagerring auf einem rotierenden Maschinenelement, beispielsweise auf einer Welle oder Achse, aufgebracht sein kann.
Die Lagerungsqualität und mithin die Lebensdauer bzw. Dauerfestigkeit einer Lagerung ist ganz erheblich von der Qualität und dem ungestörten Abrollen bzw. Gleiten der korrespondierenden Wälz- bzw. Lagerflächen abhängig. Bei einem Wälzlager kommt es also auf ein unbeeinträchtigtes Abrollen der Wälzkörper auf den zugeordneten Laufflächen des ersten bzw. zweiten Lagerringes an. Diese Abwälzbewegung kann durch unerwünscht eindringende Fremdkörper, wie beispielsweise Schmutz oder Abriebpartikel, gestört und damit ungünstigstenfalls die Zuverlässigkeit des Lagers gefährdet bzw. dessen Lebensdauer verkürzt werden.
Diese Anforderungen sind besonders bedeutsam bei entsprechend verschmutzungsträchtigen Einsatzbereichen, insbesondere bei der Radlagerung von Fluggeräten/Flugzeugen. Hier kann es z.B. während des Start- bzw. Landevorgangs einerseits zu einer sehr starken Beschleunigung der Fahr- werksreifen und damit der Radlager in mitunter verschmutzter Umgebung (Start-/Landebahn) kommen. Hinzu kommen bei Fluggeräten aufgrund der in höheren Flughöhen auftretenden Druckänderungen und infolge thermischer Belastungen (Erhitzung der Bremsscheiben) und der damit einhergehenden Volumenänderungen Druckausgleichsvorgänge, die Fremdkörper in die Lagerungen einsaugen können.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Dichtungsanordnung, die sich durch eine hohe bzw. erhöhte Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit auch in verschmutzter bzw. aggressiver Umgebung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß sieht die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung eine in La- gerumfangsrichtung umlaufende Dichtung vor, die im Bereich des ersten Lagerrings angeordnet ist. Der zweite Lagerring ist mit einer umlaufenden Dichtfläche versehen. Zumindest zwei umlaufende Dichtlippen der Dichtung liegen dichtend auf der Dichtfläche auf. Durch die Anordnung von zwei Dichtungen, die bezogen auf den sich von dem Lagerungsinnenbereich ("Schmierseite") zur anderen, außenliegenden Lagerseite ("Schmutzsei- te")erstreckenden Dichtungsweg nacheinander und bevorzugt beabstandet angeordnet sind, wird eine besonders zuverlässige und langlebige Dichtungswirkung erzielt. Diese Dichtungswirkung trägt dazu bei, dass die Lage- rung auch in besonderen Beanspruchungsfällen, beispielsweise im Zusammenhang mit dem eingangs beschriebenen Druckausgleich und der häufig staubigen Umgebung einer Start- bzw. Landebahn bei einem Flugzeug, zuverlässig und ausreichend geschützt ist. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Lebensdauer bzw. Zuverlässigkeit der Lagerung, was sich in reduzierten Wartungskosten und in geringeren damit verbundenen Logistikkosten für den Anwender bzw. Betreiber auswirkt.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit einem vergleichsweise einfachen zusätzlichen Bauteil die häufig kostenintensive und hochwertige Lagerung dauerhaft geschützt ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die unabhängig voneinander agierenden Dichtlippen unterschiedlich ausgestaltet, insbesondere nach unterschiedlichen Anforderungen optimiert sein können.
Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine Dichtlippe filmelastisch federnd ausgebildet ist. Unter filmelastisch gefedert ist im Rahmen der Erfindung eine Dichtungslippe zu verstehen, die umlaufend quasi als kragträgerartiger Fortsatz ausgebildet ist und aufgrund elastischer Änderungen ihrer Geometrie mit ihrem freien Ende federnd auf der Dichtfläche aufliegt.
Eine alternative oder ergänzende Ausführung der Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, dass zumindest eine Dichtlippe volumenelastisch federnd ausgebildet ist. Unter einer volumenelastischen Federung ist eine Materialfede- rung der Dichtlippe zu verstehen, die durch entsprechende elastische Verformung des Dichtlippenmaterials realisiert ist. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Dichtungswirkung optimiert und beeinflusst werden, indem ein Federelement die Dichtlippe auf die Dichtfläche presst. Dabei kann das Federelement eine umlaufende Biegefeder, bevorzugt eine Spiralfeder, sein.
Zur weiteren Erhöhung der Dichtungswirkung, insbesondere auch in einer zweiten (der radialen) Dimension, sieht eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung vor, dass die mindestens zwei Dichtlippen an einem sich axial erstreckenden Abschnitt der Dichtfläche anliegen und dass die Dichtung eine weitere Dichtlippe aufweist, die an einer sich radial erstreckenden Dichtfläche anliegt.
Grundsätzlich kann die Dichtfläche von Teilbereichen der Oberfläche des zweiten Lagerringes gebildet sein. Eine in diesem Zusammenhang bevorzug- te Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Teil der Dichtfläche von einem axialen Fortsatz des zweiten Lagerringes gebildet ist. Dieser Fortsatz kann bevorzugt als integraler Bestandteil aus dem Material des zweiten Lagerringes gebildet sein und sich beispielsweise hülsenartig in Axialrichtung nach außerhalb der Lagerung erstrecken. Ein derartiger Fortsatz wird auch als Board bezeichnet.
Um die Gleiteigenschaften der Dichtlippe bzw. der Dichtlippen auf der Dichtungsfläche weiter optimieren zu können, kann die Dichtfläche auch auf einem Formelement ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn zumindest ein Teil der Dichtfläche auf einem Dichtblech ausgebildet ist, das auf einen axialen Fortsatz (Board) des zweiten Lagerringes aufgebracht ist.
Um die Dichtung in montagetechnisch besonders bevorzugter Weise mit dem ersten Lagerring zu verbinden, ist vorgesehen, dass die umlaufende Dichtung in einer stirnseitigen Aufnahme des ersten Lagerringes gehalten bzw. angeordnet ist. Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen dabei:
Figur 1 schematisch eine Einbausituation einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,
Figur 2 eine erste erfindungsgemäße Dichtungsanordnung im Detail und
Figur 3 eine zweite erfindungsgemäße Dichtungsanordnung im Detail.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine Dichtungsanordnung für ein Lager, das einen ersten Lagerring 1 und einen relativ zu diesem rotierenden zweiten Lagerring 2 um- fasst. Ein Träger 3 der Dichtungsanordnung besteht aus rostfreiem Stahl und ist in eine Bohrung 4 eine Lageraußenringgehäuses 5 eingepresst. In der dargestellten Lagerung ist auf der rechten Seite ein entsprechendes, zweites Lager mit ähnlicher Dichtungsanordnung gezeigt.
Gemäß Figur 2 kann die für einen Einsatz gemäß Figur 1 geeignete Dichtungsanordnung einen Träger 3 aufweisen, der im Querschnitt „P-förmig" ausgebildet ist. Im Fußbereich des „P" ist ein umlaufender Dichtring 7 aus Gummi in einem Verbindungsbereich 8 fixiert. Der Dichtring weist eine erste Dichtlippe 9 und eine zweite Dichtlippe 10 auf. Die erste Dichtlippe ist in Form eines dünnen, überstehenden, im Querschnitt kragträgerartigen Fortsatzes 12 ausgebildet. Diese Ausbildung wird auch als filmelastisch federnd bezeichnet, weil der Fortsatz 12 im Anschlussbereich 13 an das übrige Gummimaterial 14 in Art eines Scharniers in Pfeilrichtung 15 auslenkbar ist. Die zweite Dichtlippe 10 ist von einer umlaufenden Materialspitze 18 gebildet, die mit ihrer Spitze im Wesentlichen linienförmigen Kontakt 19 mit der Oberfläche 22 des zweiten Lagerrings 2 bildet (vgl. auch Figur 1 ). Die Oberfläche ist von einem in axialer Richtung 23 sich nach außen erstreckenden, hülsenförmigen Fortsatz 24 gebildet. Wenn sich der zweite Lagerring um die Längsachse dreht, gleiten die Dichtlippen 9, 10 auf der Oberfläche des Fortsatzes 24. Um die Dichtungswirkung der zweiten Lippe zu erhöhen, ist eine umlaufende Spiralfeder 30 vorgesehen, die durch leichte Aufbiegung eine Federkraft in radialer Richtung auf den Fortsatz 24 ausübt und damit die zweite Dichtlippe 10 anpresst.
Mit dieser Dichtungsanordnung ist bereits eine hervorragende, staub- und mediendichte Abdichtung des Innenbereichs 26 der Lageranordnung gegenüber dem Außenbereich 27 gewährleistet.
Figur 3 zeigt eine Variante einer Dichtungsanordnung für ein Lager, wobei ein Trägerblech 30 in die Bohrung 4 des Lageraußenringgehäuses 5 (vgl. auch Figur 1 ) eingepresst ist. Das Trägerblech 30 hält eine umlaufende Dichtung 31 , die aus einem elastischen Gummimaterial besteht. Die Dichtung 31 weist eine erste Dichtlippe 32 auf, die in bereits in Zusammenhang mit Figur 2 ausführlich erläuterter Gestaltung als filmelastisch federnde Dichtlippe ausgebildet ist. Eine zweite Dichtlippe 33 ist wie vorstehend bereits ausführlich geschildert mittels einer Spiralfeder 34 auf die Oberfläche eines Dichtungsbleches 35 gepresst. Die erste Dichtlippe 32 läuft auf der nur angedeu- teten Oberfläche 36 des zweiten Lagerringes. Die Oberfläche 36 ist von der Mantelfläche eines axialen, hülsenförmigen Fortsatzes (Board) ausgebildet. Das Dichtungsblech 35 ist im Wesentlichen rechtwinklig angeordnet und mit seinem inneren Bereich auf den Fortsatz aufgeschoben. Ein sich radial erstreckender zweiter Bereich 37 des Dichtungsblechs bildet eine weitere Oberfläche 38, auf der sich eine weitere (dritte) Dichtlippe 39 dichtend abstützt und aufgrund ihrer kragträgerartigen, umlaufenden Geometrie filmelastisch federt. Die Oberfläche dieses Bereich des Dichtungsblechs bildet inso- weit eine radiale Dichtfläche 40.
Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt bei Flugzeugfahrwerken angewendet, weil es hier besonders auf eine zuverlässige, auch unter extremen Be- triebsbedingungen langlebige Dichtung der Fahrwerkslagerungen ankommt. Mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist ein verbesserter Schutz gegen das Eindringen äußerer Medien (beispielsweise Schmutz oder Wasser) realisiert. Dabei wird auch zuverlässig das Einsaugen von Schmutz und Fremdpartikeln insbesondere infolge der Abkühlung der Lagerung bzw. bei Druckwechseln verhindert. Zudem ist das Lagerungsinnere gegenüber der Umwelt abgedichtet, so dass im Interesse eines verbesserten Umweltschutzes die Gefahr von austretendem Öl oder Fett minimiert ist.
Bezugszeichenliste
1 erster Lagerring 39 Dichtlippe
2 zweiter Lagerring 40 Dichtfläche
3 Träger
4 Bohrung
5 Lageraußenringgehäuse
7 Dichtring
8 Verbindungsbereich
9 Dichtlippe
10 Dichtlippe
12 Fortsatz
13 Anschlussbereich
14 Gummimaterial
15 Pfeilrichtung
18 Materialspitze
19 Kontakt
22 Oberfläche
23 axiale Richtung
24 Fortsatz
25 Spiralfeder
26 Innenbereich
27 Außenbereich
30 Trägerblech
31 Dichtung
32 erste Dichtlippe
33 zweite Dichtlippe
34 Spiralfeder
35 Dichtungsblech
36 Oberfläche
37 Bereich
38 Oberfläche

Claims

Patentansprüche
1. Dichtungsanordnung für ein Lager, das einen ersten Lagerring (1) und einen relativ zu dem ersten Lagerring (1) drehbaren zweiten Lagerring (2) umfasst, wobei im Bereich des ersten Lagerrings (1) eine in Lagerumfangsrich- tung umlaufende Dichtung (7) angeordnet ist, wobei der zweite Lagerring (2) mit einer umlaufenden Dichtfläche (22) versehen ist und wobei die Dichtung (7) zumindest zwei umlaufende Dichtlippen (9, 10) aufweist, die dichtend auf der Dichtfläche (22) aufliegen.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 , wobei zumindest eine Dichtlippe (9) filmelastisch federnd ausgebildet ist.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine Dichtlippe (10) volumenelastisch federnd ausgebildet ist.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Federelement (25) die Dichtlippe (10) auf die Dichtfläche (22) presst.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, wobei das Federelement (25) eine Spiralfeder ist.
6. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wo- bei die mindestens zwei Dichtlippen (32, 33) an einem sich axial erstreckenden Abschnitt (36) der Dichtfläche anliegen und wobei die Dichtung (31) eine weitere Dichtlippe (39) aufweist, die an einer sich radial erstreckenden Dichtfläche (40) anliegt.
7. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Dichtfläche (22) von einem axialen Fortsatz (24) des zweiten Lagerrings (2) gebildet ist.
8. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Dichtfläche auf einem Dichtblech (35) ausgebildet ist, das auf einen axialen Fortsatz (36) des zweiten Lagerrings auf- gebracht ist.
9. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die umlaufende Dichtung (7) in einer stirnseitigen Aufnahme des ersten Lagerrings (1 ) angeordnet ist.
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