EP3601824A1 - Dichtungselement sowie lageranordnung mit diesem - Google Patents

Dichtungselement sowie lageranordnung mit diesem

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Publication number
EP3601824A1
EP3601824A1 EP18711002.8A EP18711002A EP3601824A1 EP 3601824 A1 EP3601824 A1 EP 3601824A1 EP 18711002 A EP18711002 A EP 18711002A EP 3601824 A1 EP3601824 A1 EP 3601824A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing
segments
segment group
bearing
disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18711002.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yuan Yao
Thomas FICKERT-GUENTHER
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3601824A1 publication Critical patent/EP3601824A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3268—Mounting of sealing rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7816—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material
    • F16C33/783—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the mounting region
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/784—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race
    • F16C33/7843—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc
    • F16C33/7846—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc with a gap between the annular disc and the inner race
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00—Assembling bearings
    • F16C43/04—Assembling rolling-contact bearings
    • F16C43/045—Mounting or replacing seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/4472—Labyrinth packings with axial path

Definitions

  • the present invention relates to a sealing element for sealing a space between a first bearing ring and a second bearing ring, which have a common axis of rotation, comprising a sealing disc which has at least one circumference a plurality of sealing segments.
  • the invention also relates to a bearing assembly with such a sealing element.
  • a seal is employed between at least two machine elements to limit or prevent unwanted mass transfer from one room to another room.
  • Both static and dynamic sealing systems are known for sealing two components.
  • Static profile seals often consist of an elastomer and are used, for example, for sealing housing covers or as a flange seal.
  • I-profile gaskets or O-rings are used for static sealing.
  • the profile seals are intended to guarantee tightness between the components during various operating conditions, whereby existing dimensional and positional tolerances must be compensated. Grooves or depressions are regularly introduced into components or holding nubs provided on the profile seals in order to achieve a tight fit of the profile seals.
  • a bearing which comprises a bearing ring with a lateral surface formed by at least one undercut. Furthermore, the bearing ring comprises at least one sealing element with an elastomeric portion and an elastic retaining lip. The lateral surface has a contour with a contact area for axial securing the retaining lip on. This structure is sensitive to tolerance variations, which leads to ovalization of the bearing ring. To ensure the sealing function of the sealing element in a bearing ring, the decoupling of the corresponding shape and dimensional tolerances is desirable.
  • the sealing element according to the invention serves to seal a space between a first bearing ring and a second bearing ring.
  • the bearing rings have a common axis about which they are rotatable to each other.
  • the sealing element comprises a sealing disc having a plurality of sealing segments at its inner and / or outer periphery.
  • the sealing disc has a main extension plane, which is preferably oriented radially.
  • the sealing segments are aligned at an angle to the main extension plane of the gasket.
  • the sealing segments are subdivided into at least two sealing segment groups.
  • the first sealing segment group has a negative and the second sealing segment group has a positive angle to the main plane of extension.
  • the sealing segments are arranged alternately on the sealing disk, so that a sealing segment of the first sealing Segment group is arranged between each a sealing segment of the second sealing segment group on the sealing disc and the sealing segments of the second sealing segment group sealing segments of the first sealing segment group and so on.
  • sealing segments are fingers, snappers or lobes.
  • the sealing segments lie with their side surfaces at least partially against each other.
  • the sealing disc is preferably formed as a disc.
  • the sealing element preferably has two sealing segment groups. Alternatively preferably, the sealing element has three or more sealing segment groups. Particularly preferably, the sealing segments of the first sealing segment group are formed shorter than the sealing segments of the second sealing segment group. Alternatively preferably, the sealing segments of the first and the second sealing segment group are of the same length.
  • the sealing washer and the sealing segments are preferably formed together in one piece.
  • the positive and negative angles, which are spanned between the sealing segments and the main extension plane of the sealing element smaller than 90 °.
  • the positive and negative angles, which are spanned between the sealing segments and the main extension plane less than 45 °.
  • an angle between the sealing segments of a sealing segment group and the main extension plane in the range between -25 ° and -1 °, and an angle between the sealing segments of the other sealing segment group and the main extension plane is in the range between + 45 ° and +1 °.
  • the negative and the positive angle are different in size.
  • the angles are the same size.
  • the individual sealing segments each sealing segment group on different spanned angle to the main plane of extension.
  • the between the sealing segments of a Dichtseg- ment group and the main extension plane spanned angle equal.
  • the main extension plane preferably runs centrally along the sealing disk.
  • the sealing segments are preferably parallelepiped-shaped, so that, if the sealing segments of all sealing segment groups were arranged in one plane, they would form a closed ring.
  • the sealing segments can also have other shapes.
  • the thickness of the sealing segments preferably corresponds to the thickness of the sealing disc.
  • the sealing segments can be tapered on their outer circumference.
  • the sealing segments each have a sealing edge on their outer circumference. By means of the sealing edge, the sealing element can be applied to a bearing ring or other machine element for sealing.
  • the sealing segments are arranged on the radially outer periphery of the sealing disc.
  • the sealing segments are arranged on the radially inner circumference of the sealing disc.
  • sealing segments are formed both on the inner and on the outer sealing disk circumference.
  • a plurality of sealing segments are arranged on the sealing washer.
  • at least five sealing segments per sealing segment group are arranged on the sealing disc.
  • At least ten sealing segments per sealing segment group are particularly preferably arranged on the sealing disk.
  • the number of sealing segments is dependent on the thickness and the diameter of the sealing washer and the position of the sealing segments on the sealing washer and to choose accordingly.
  • the sealing element consists of a polymer or elastomer.
  • the sealing element consists of a metal.
  • the sealing element preferably consists of a combination of metal len and polymers, wherein the sealing element comprises, for example, a reinforcement of a metal.
  • the sealing element according to the invention has a further sealing segment, which serves to increase the sealing of the space with respect to substances.
  • the further sealing segment is arranged at an angle below the two sealing segments on the sealing disc.
  • the further sealing segment is formed circumferentially on the sealing disc.
  • the further sealing segment and the main extension plane preferably span an angle of less than 90 °. Particularly preferably, the angle between the further sealing segment and the main extension plane is between 90 ° and 75 °.
  • the sealing segments are preferably in an installed state and / or during operation on at least one machine element can be applied.
  • the bearing arrangement according to the invention comprises a first and a second bearing ring, which are rotatable about a common axis, the axis of rotation. Between the bearing rings several rolling elements are arranged. Furthermore, the bearing arrangement comprises a sealing element, which is similar to the sealing element described above. The features and embodiments listed for the sealing element apply. At least one of the two bearing rings has at least one recess, which is formed circumferentially on the surface facing the other bearing ring. In the groove, the sealing element, in particular the sealing segments comes to concern.
  • the sealing element is a static seal.
  • the sealing element is preferably non-rotatably with the sealing segments of the distal side of the sealing disc on the bearing ring, which has no puncture, fitting.
  • the sealing segments of the first and the second sealing segment group lie with their sealing edges in the groove of the bearing ring.
  • the puncture forms a defined investment area.
  • the groove is round.
  • the puncture is angular.
  • the puncture can also have any other imaginable form.
  • the at least one bearing ring, on which the puncture is formed preferably has a puncture edge.
  • the piercing edge is preferably parallel to the axis of rotation of the bearing ring. Particularly preferably, the piercing edge is formed towards the edge of the bearing ring.
  • the puncture edge has a predetermined diameter, the caliber.
  • the sealing segments of the second sealing segment group preferably extend radially beyond the insertion edge into the recess.
  • the diameter of the sealing segments of the second sealing segment group is therefore preferably larger than the diameter of the piercing edge.
  • the sealing segments of the first sealing segment group preferably do not extend beyond the piercing edge into the groove. They are therefore shorter than the sealing segments of the second sealing segment group.
  • the sealing segments of the first sealing segment group are axially angled in the direction of the rolling elements, preferably in the mounting direction and are in the groove.
  • the sealing segment of a further sealing segment group is preferably located outside the groove on the bearing ring.
  • the further sealing segment is located inside, that is aligned axially in the direction of the rolling elements on the sealing washer.
  • the main extension plane of the sealing disc is preferably orthogonal to the axis of rotation of the bearing rings.
  • the sealing element according to the invention is positioned and fixed more precisely by the configuration of the sealing segments.
  • the axial positioning accuracy is increased.
  • the seat in the installed state is reproducible.
  • the system is less sensitive to tolerance variations in and around the bearing.
  • the design of the sealing head in particular the arrangement of the sealing segments on the sealing disc, allows a targeted introduction of force.
  • the diversified sealing head counteracts ovalization.
  • Another advantage is that the assembly or the installation of the sealing element is simplified in the camp.
  • a simple stamp is used for mounting the sealing element.
  • the sealing element is pressed along the piercing edge in the recess of the bearing, wherein the sealing segments of the first sealing segment group do not come into contact with the piercing edge, and wherein the sealing segments of the second sealing segment group briefly abut the piercing edge and thereby briefly, elastically deformed become.
  • the sealing segments of the first sealing segment group can be elastically deformed when they abut against a surface of the recess. It comes to a suppression of the sealing segments of the first seal group, which can take an angle greater than / equal to 90 °.
  • the sealing segments of the second sealing segment group leave contact with the puncture edge and slip into the puncture.
  • the punch used for assembly is removed and the sealing element, in particular the sealing segments take their predetermined position in the groove. The sealing element is centered and the sealing segments are radially and axially positioned.
  • Figure 1 is a partial sectional view of a first embodiment of a sealing element according to the invention
  • Figure 2 is a fragmentary plan view of the peripheral side of the sealing element according to Figure 1;
  • Figure 3 is a partial sectional view of a bearing assembly with a second
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a bearing assembly with the sealing element according to the invention.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a first embodiment of a sealing element 01 according to the invention.
  • the sealing element 01 which serves to seal a space, comprises a disk-shaped sealing disk 02 on which a plurality of sealing segments 03 are arranged.
  • the sealing washer 02 and the sealing segments 03 are manufactured as one piece.
  • the sealing segments 03 are subdivided into two sealing segment groups, namely into a first sealing segment group 04 and a second sealing segment group 06.
  • the sealing element 01 has a main extension axis 07.
  • the sealing segments of the first sealing segment group 04 are angled off from the main extension axis 07 in the negative direction (in the clockwise direction).
  • FIG. 2 shows a partial plan view of the end face of the sealing element 01 according to FIG. 1. In the plan view according to FIG. 2, the individual sealing segments 03 of the first and the second sealing segment group 04, 06 can be seen.
  • the sealing segments of the first and second sealing segment group 04, 06 are arranged alternately circumferentially on the sealing disc 02, wherein the side surfaces of adjacent sealing segments 03 at least partially abut each other.
  • FIG. 3 shows a partial sectional view of a bearing arrangement 08 with a second embodiment of the sealing element 01, which is mounted.
  • a sealing segment of a further, third sealing segment group 09 is arranged in addition to the sealing segments of the first and the second sealing segment group 04, 06.
  • the sealing segment of the third sealing segment group 09 is formed circumferentially on the sealing washer 02.
  • a negative angle is spanned which is greater than the angle between the sealing segments of the first sealing segment group 04 and the main extension axis 07.
  • 3 shows the "fanned-out" arrangement of the sealing segments 03, which makes possible a simple and accurate positioning of the sealing element 01.
  • the sealing element 01 is seated on an outer bearing ring 1.
  • the outer bearing ring 1 1 has a circumferential groove 12.
  • An A piercing edge 13 with a specific diameter is formed on the outer edge of the outer bearing ring 1 1.
  • the diameter of the piercing edge 13 is greater than an inner ring diameter 14 of the outer bearing ring 11, but smaller than an outer ring diameter of the outer bearing ring 11
  • Sealing segments of the first and second sealing segment groups 04, 06 rest at least partially against the recess 12 of the outer bearing ring 11.
  • the sealing segment of the further sealing segment group 09 sealingly abuts the inner ring diameter 14 of the outer bearing ring 11.
  • the diameter of the sealing disk 02 coincides with that of FIG Sealing segment of the first sealing segment group 04 is clotting ger than the diameter of the sealing disc with the sealing segment of the two th sealing segments of the first sealing segment group 04 are shorter than the sealing segments of the second sealing segment group 06 formed.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the bearing arrangement 08 with the sealing element 01 according to the invention, this being similar to the sealing element 01 shown in FIG.
  • the sealing element 01 comprises the sealing disk 02 and sealing segments of the first and the second sealing segment group 04, 06.
  • the bearing assembly 08 further comprises the outer bearing ring 1 1 and an inner bearing ring 17, which have a common axis of rotation 18.
  • the bearing rings 1 1, 17 are rotatable to each other. Between the bearing rings 1 1, 17 rolling elements 19 are arranged.
  • Both bearing rings 1 1, 17 have a circumferential recess 12.
  • the sealing element 01 rests with the sealing segments of the first and second sealing segment group 04, 06 in the groove 12.
  • the sealing element 01 is thus shown in the installed state.
  • the recess 12 is open in the radial direction to the inner bearing ring 17.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement (01) zur Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten Lagerring (11) und einem zweiten Lagerring (17), wobei die beiden Lagerringe (11, 17) eine gemeinsame Rotationsachse (18) aufweisen. Das Dichtungselement (01) umfasst eine Dichtungsscheibe (02), die an zumindest einem Umfang mehrere Dichtsegmente (03) aufweist. Erfindungsgemäß sind die Dichtsegmente (03) winklig zu einer Haupterstreckungsebene (07) der Dichtungsscheibe (02) ausgerichtet, wobei die Dichtsegmente einer ersten Dichtsegmentgruppe (04) einen negativen und die Dichtsegmente einer zweiten Dichtsegmentgruppe (06) einen positiven Winkel gegenüber der Haupterstreckungsebene (07) aufweisen, und wobei die Dichtsegmente (03) umfänglich abwechselnd an der Dichtungsscheibe (02) angeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lageranordnung (08), welche das Dichtungselement (01) umfasst.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Dichtungselement sowie Lageranordnung mit diesem Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement zur Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring, die eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen, umfassend eine Dichtungsscheibe die an zumindest einem Umfang mehrere Dichtsegmente aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Lageranordnung mit einem solchen Dichtungselement.
Hintergrund der Erfindung Eine Dichtung wird zwischen mindestens zwei Maschinenelementen eingesetzt, um ungewollte Stoffübergänge von einem Raum in einen anderen Raum zu begrenzen oder zu verhindern. Zur Abdichtung zweier Bauteile sind sowohl statische als auch dynamische Dichtsysteme bekannt. Statische Profildichtungen bestehen in vielen Fällen aus einem Elastomer und kommen beispielsweise zur Abdichtung von Gehäusedeckeln oder als Flanschdichtung zum Einsatz. Häufig werden I-Profildichtungen oder O-Ringe zum statischen Abdichten verwendet. Die Profildichtungen sollen während verschiedener Betriebszustände Dichtheit zwischen den Bauteilen garantieren, wobei bestehende Maß- und Lagetoleranzen ausgeglichen werden müssen. Regelmäßig sind in Bauteilen Nuten oder Senken eingebracht oder Haltenoppen an den Profildichtungen vorgesehen, um einen festen Sitz der Profildichtungen zu erreichen. Beim Zusammenbau werden form instabile Elastomer-Dichtungen zwischen den Bauteilen verpresst, um die gewünschte Dichtwirkung zu erzielen. In der DE 10 2012 224 020 A1 ist ein Lager beschrieben, welches einen Lagerring mit einer durch mindestens einen Hinterstich gebildeten Mantelfläche um- fasst. Weiterhin umfasst der Lagerring mindestens ein Dichtelement mit einem elastomeren Abschnitt und einer elastischen Haltelippe. Die Mantelfläche weist eine Kontur mit einem Anlagebereich zur Axialsicherung der Haltelippe auf. Dieser Aufbau ist empfindlich gegenüber Toleranzschwankungen, was zu einer Ovalisierung des Lagerrings führt. Zur Sicherstellung der Dichtfunktion des Dichtelements in einem Lagerring ist die Entkopplung der entsprechenden Form- und Maßtoleranzen wünschenswert.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine verbesserte Dichtungsanordnung zur Verfügung zu stellen, bei der eine Ovalisierung eines Lagerrings, an welchem eine Dichtung statisch sitzt, vermindert ist. Weiterhin ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, dass die Dichtungsposition im Einbauzustand genauer eingehalten wird und eine einfache Montage ermöglicht werden soll.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgaben durch ein Dichtungselement gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch eine Lageranordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 7.
Das erfindungsgemäße Dichtungselement dient der Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring. Die Lagerringe weisen eine gemeinsame Achse auf, um die sie zueinander rotierbar sind. Das Dichtungselement umfasst eine Dichtungsscheibe, die an ihrem inneren oder/ und äußeren Umfang mehrere Dichtsegmente aufweist. Die Dichtungsscheibe weist eine Haupterstreckungsebene auf, die vorzugsweise radial ausgerichtet ist. Die Dichtsegmente sind winklig zu der Haupterstreckungsebene der Dichtungsscheibe ausgerichtet. Die Dichtsegmente sind in mindestens zwei Dicht- segmentgruppen unterteilt. Die erste Dichtsegmentgruppe weist einen negativen und die zweite Dichtsegmentgruppe weist einen positiven Winkel gegenüber der Haupterstreckungsebene auf. Die Dichtsegmente sind abwechselnd an der Dichtungsscheibe angeordnet, so dass ein Dichtsegment der ersten Dicht- segmentgruppe zwischen je einem Dichtsegment der zweiten Dichtsegmentgruppe an der Dichtungsscheibe angeordnet ist und den Dichtsegmenten der zweiten Dichtsegmentgruppe Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe folgen und so fort.
Alternative, dem Fachmann bekannte Begriffe für die Dichtsegmente sind Finger, Schnapper oder Lappen.
Bevorzugt liegen die Dichtsegmente mit ihren Seitenflächen zumindest teilweise aneinander an. Die Dichtungsscheibe ist bevorzugt als eine Scheibe ausgebildet.
Bevorzugt weist das Dichtelement zwei Dichtsegmentgruppen auf. Alternativ bevorzugt weist das Dichtelement drei oder mehr Dichtsegmentgruppen auf. Besonders bevorzugt sind die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe kürzer als die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe ausgebildet. Alternativ bevorzugt sind die Dichtsegmente der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe gleich lang ausgebildet. Die Dichtungsscheibe und die Dichtsegmente sind vorzugsweise zusammen einstückig ausgebildet. Bevorzugt sind die positiven und negativen Winkel, welche zwischen den Dichtsegmenten und der Haupterstreckungsebene des Dichtungselements aufgespannt sind, kleiner 90°. Vorzugsweise sind die positiven und negativen Winkel, welche zwischen den Dichtsegmenten und der Haupterstreckungsebene aufgespannt sind, kleiner 45°. Besonders bevorzugt liegt ein Winkel zwischen den Dichtsegmenten einer Dichtsegmentgruppe und der Haupterstreckungsebene im Bereich zwischen -25° und -1 °, und ein Winkel zwischen den Dichtsegmenten der anderen Dichtsegmentgruppe und der Haupterstreckungsebene liegt im Bereich zwischen +45° und +1 °. Vorzugsweise sind der negative und der positive Winkel unterschiedlich groß. Alternativ bevorzugt sind die Winkel gleich groß.
In einer Ausführungsform weisen die einzelnen Dichtsegmente jeder Dichtsegmentgruppe unterschiedlich aufgespannte Winkel zu der Haupterstreckungsebene auf. Bevorzugt sind die zwischen den Dichtsegmenten einer Dichtseg- mentgruppe und der Haupterstreckungsebene aufgespannten Winkel gleichgroß. Bevorzugt verläuft die Haupterstreckungsebene mittig entlang der Dichtungsscheibe. Die Dichtsegmente sind bevorzugt quaderförmig, sodass sie, wären die Dichtsegmente aller Dichtsegmentgruppen in einer Ebene angeordnet, einen geschlossenen Ring bilden würden. Die Dichtsegmente können auch andere Formen aufweisen. Die Dicke der Dichtsegmente entspricht vorzugsweise der Dicke der Dichtungsscheibe. Die Dichtsegmente können sich an ihrem äußeren Umfang verjüngen. Vorzugsweise weisen die Dichtsegmente an ihrem äußeren Umfang je eine Dichtkante auf. Mittels der Dichtkante ist das Dichtelement an einem Lagerring oder einem anderen Maschinenelement zur Abdichtung anlegbar.
Besonders bevorzugt sind die Dichtsegmente an dem radial außen liegenden Umfang der Dichtungsscheibe angeordnet. Alternativ bevorzugt sind die Dichtsegmente an dem radial innen liegenden Umfang der Dichtungsscheibe angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform sind sowohl am inneren als auch am äußeren Dichtungsscheibenumfang Dichtsegmente ausgebildet.
Vorzugsweise sind an der Dichtungsscheibe mehrere Dichtsegmente angeordnet. Bevorzugt sind an der Dichtungsscheibe mindestens fünf Dichtsegmente je Dichtsegmentgruppe angeordnet. Besonders bevorzugt sind mindestens zehn Dichtsegmente je Dichtsegmentgruppe an der Dichtungsscheibe angeordnet. Die Anzahl der Dichtsegmente ist von der Dicke und vom Durchmesser der Dichtungsscheibe sowie der Position der Dichtsegmente an der Dichtungsscheibe abhängig und dementsprechend zu wählen. Bevorzugt besteht das Dichtungselement aus einem Polymer bzw. Elastomer. Alternativ bevorzugt besteht das Dichtungselement aus einem Metall. Alternativ besteht das Dichtungselement vorzugsweise aus einer Kombination von Metal- len und Polymeren, wobei das Dichtungselement beispielsweise eine Armierung aus einem Metall aufweist.
In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Dichtungselement ein weiteres Dichtsegment auf, welches der Erhöhung der Abdichtung des Raumes gegenüber Stoffen dient. Bevorzugt ist das weitere Dichtsegment winklig unterhalb der beiden Dichtsegmente an der Dichtungsscheibe angeordnet. Vorzugsweise ist das weitere Dichtsegment umlaufend an der Dichtungsscheibe ausgebildet. Bevorzugt spannen das weitere Dichtsegment und die Haupterstre- ckungsebene einen Winkel kleiner 90° auf. Besonders bevorzugt liegt der zwischen dem weiteren Dichtsegment und der Haupterstreckungsebene aufgespannte Winkel zwischen 90° und 75°.
Die Dichtsegmente sind vorzugsweise in einem eingebauten Zustand und/oder während des Betriebs an mindestens einem Maschinenelement anlegbar.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst einen ersten und einen zweiten Lagerring, die um eine gemeinsame Achse, der Rotationsachse, rotierbar sind. Zwischen den Lagerringen sind mehrere Wälzkörper angeordnet. Weiter- hin umfasst die Lageranordnung ein Dichtungselement, welches dem zuvor beschriebenen Dichtungselement gleicht. Es gelten die zu dem Dichtungselement aufgeführten Merkmale und Ausführungsformen. Mindestens einer der beiden Lagerringe weist mindestens einen Einstich auf, der umlaufend an der zu dem anderen Lagerring gerichteten Fläche ausgebildet ist. In dem Einstich kommt das Dichtungselement, insbesondere die Dichtsegmente, zum Anliegen.
Bei dem Dichtungselement handelt es sich um eine statische Dichtung. Das Dichtungselement ist vorzugsweise drehfest mit der den Dichtsegmenten fernliegenden Seite der Dichtungsscheibe an dem Lagerring, der keinen Einstich aufweist, anliegend.
Bevorzugt liegen die Dichtsegmente der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe mit ihren Dichtkanten in dem Einstich des Lagerrings an. Der Einstich bildet einen definierten Anlagebereich. Bevorzugt ist der Einstich rund ausgebildet. Alternativ bevorzugt ist der Einstich eckig ausgebildet. Der Einstich kann aber auch jede weitere erdenkliche Form aufweisen. Der mindestens eine Lagerring, an dem der Einstich ausgebildet ist, weist bevorzugt einen Einstichrand auf. Der Einstichrand liegt vorzugsweise parallel zur Rotationsachse des Lagerrings. Besonders bevorzugt ist der Einstichrand zum Rand des Lagerrings hin ausgebildet. Der Einstichrand hat einen vorbestimmten Durchmesser, das Kaliber.
Bevorzugt erstrecken sich die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe radial über den Einstichrand hinaus in den Einstich. Der Durchmesser der Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe ist demnach vorzugsweise größer als der Durchmesser des Einstichrands.
Die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe erstrecken sich vorzugsweise nicht über den Einstichrand hinaus in den Einstich. Sie sind demnach kürzer ausgebildet als die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe. Vorzugsweise sind die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe axial in Richtung der Wälzkörper, bevorzugt in Montagerichtung abgewinkelt und liegen im Einstich an.
Das Dichtsegment einer weiteren Dichtsegmentgruppe liegt bevorzugt außer- halb des Einstichs an dem Lagerring an. Bevorzugt ist das weitere Dichtsegment innen liegend, also axial in Richtung der Wälzkörper an der Dichtungsscheibe ausgerichtet.
Die Haupterstreckungsebene der Dichtungsscheibe liegt bevorzugt orthogonal zu der Rotationsachse der Lagerringe.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Dichtungselements sowie der Lageranordnung mit dem erfindungsgemäßen Dichtungselement ist in der Fixierung zu se- hen. Das Dichtungselement wird durch die Ausgestaltung der Dichtsegmente genauer positioniert und fixiert. Insbesondere die axiale Positioniergenauigkeit ist erhöht. Der Sitz im Einbauzustand ist reproduzierbar. Außerdem ist das System unempfindlicher gegenüber Toleranzschwankungen im und am Lager.
Die Gestaltung des Dichtungskopfs, insbesondere die Anordnung der Dichtsegmente auf der Dichtungsscheibe, ermöglicht eine gezielte Krafteinleitung. Somit wirkt der gefächerte Dichtungskopf einer Ovalisierung entgegen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Montage bzw. der Einbau des Dichtungselements in das Lager vereinfacht ist. Zur Montage des Dichtungselements wird beispielsweise ein einfacher Stempel verwendet. Mittels des Stempels wird das Dichtungselement entlang des Einstichrands in den Einstich des Lagers gepresst, wobei die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe nicht in Kontakt mit dem Einstichrand kommen, und wobei die Dichtsegmente der zweiten Dicht- segmentgruppe kurzzeitig an dem Einstichrand anliegen und dabei kurzzeitig, elastisch verformt werden.
Während des weiteren Einpressvorgangs können die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe elastisch verformt werden, wenn sie an einer Fläche des Einstichs anliegen. Es kommt zu einer Überdrückung der Dichtsegmente der ersten Dichtgruppe, wobei diese einen Winkel größer/gleich 90° einnehmen können. Gleichzeitig verlassen die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe den Kontakt zum Einstichrand und rutschen in den Einstich. Im letzten Schritt wird der zur Montage verwendete Stempel entfernt und das Dichtungs- element, insbesondere die Dichtsegmente nehmen ihre vorbestimmte Position im Einstich ein. Das Dichtungselement ist zentriert und die Dichtsegmente sind radial und axial positioniert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen: Figur 1 eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtungselements;
Figur 2 eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Umfangsseite des Dich- tungselements gemäß Figur 1 ;
Figur 3 eine Teilschnittansicht einer Lageranordnung mit einer zweiten
Ausführungsform des Dichtungselements; Figur 4 eine Querschnittansicht einer Lageranordnung mit dem erfindungsgemäßen Dichtungselement.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtungselements 01 . Das Dichtungselement 01 , welches der Abdichtung eines Raumes dient, umfasst eine scheibenförmige Dichtungsscheibe 02 an der mehrere Dichtsegmente 03 angeordnet sind. Die Dichtungsscheibe 02 und die Dichtsegmente 03 sind als ein Stück gefertigt. Die Dicht- segmente 03 sind in zwei Dichtsegmentgruppen unterteilt, nämlich in eine erste Dichtsegmentgruppe 04 und eine zweite Dichtsegmentgruppe 06. Das Dichtungselement 01 weist eine Haupterstreckungsachse 07 auf. Die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe 04 sind ausgehend von der Haupterstreckungsachse 07 in negativer Richtung (bezogen auf den Uhrzeigersinn) abge- winkelt. D.h. zwischen der Haupterstreckungsachse 07 und den Dichtsegmenten der ersten Dichtsegmentgruppe 04 wird ein negativer Winkel aufgespannt. Die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe 04 sind ausgehend von der Haupterstreckungsachse 07 in positiver Richtung (bezogen auf den Uhrzeigersinn) abgewinkelt. D.h. zwischen der Haupterstreckungsachse 07 und den Dichtsegmenten der zweiten Dichtsegmentgruppe 04 wird ein positiver Winkel aufgespannt. Die Dichtsegmente 03 sind aus einem elastischen Material. Figur 2 zeigt eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Stirnseite des Dichtungselements 01 gemäß Figur 1 . In der Draufsicht gemäß Figur2 sind die einzelnen Dichtsegmente 03 der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06 zu sehen. Die Dichtsegmente der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06 sind abwechselnd umlaufend an der Dichtungsscheibe 02 angeordnet, wobei die Seitenflächen benachbarter Dichtsegmente 03 zumindest teilweise aneinander anliegen.
Figur 3 zeigt eine Teilschnittansicht einer Lageranordnung 08 mit einer zweiten Ausführungsform des Dichtungselements 01 , welches montiert ist. An der Dichtungsscheibe 02 ist zusätzlich zu den Dichtsegmenten der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06 ein Dichtsegment einer weiteren, dritten Dichtsegmentgruppe 09 angeordnet. Das Dichtsegment der dritten Dichtsegmentgruppe 09 ist umlaufend an der Dichtungsscheibe 02 ausgebildet. Zwischen der Haupterstreckungsachse 07 des Dichtungselements 01 und dem Dichtsegment der dritten Dichtsegmentgruppe 09 ist ein negativer Winkel aufgespannt, der größer als der zwischen den Dichtsegmenten der ersten Dichtsegmentgruppe 04 und der Haupterstreckungsachse 07 aufgespannte Winkel ist. In Figur 3 ist die„aufgefächerte" Anordnung der Dichtsegmente 03 erkennbar, wodurch eine einfache und genaue Positionierung des Dichtungselements 01 ermöglicht wird. Das Dichtungselement 01 sitzt an einem äußeren Lagerring 1 1 . Der äußere Lagerring 1 1 weist einen umlaufenden Einstich 12 auf. An dem äußeren Rand des äußeren Lagerrings 1 1 ist ein Einstichrand 13 mit einem be- stimmten Durchmesser ausgebildet. Der Durchmesser des Einstichrands 1 3 ist größer als ein Innenringdurchmesser 14 des äußeren Lagerrings 1 1 , aber kleiner als ein Außenringdurchmesser des äußeren Lagerrings 1 1 . Die Dichtsegmente der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06 liegen zumindest teilweise an dem Einstich 12 des äußeren Lagerrings 1 1 an. Das Dichtsegment der weiteren Dichtsegmentgruppe 09 liegt abdichtend an dem Innenringdurchmesser 14 des äußeren Lagerrings 1 1 an. Der Durchmesser der Dichtungsscheibe 02 mit dem Dichtsegment der ersten Dichtsegmentgruppe 04 ist geringer als der Durchmesser der Dichtungsscheibe mit dem Dichtsegment der zwei- ten Dichtsegmentgruppe 06. D.h. die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe 04 sind kürzer als die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe 06 ausgebildet.
Figur 4 zeigt eine Querschnittansicht der Lageranordnung 08 mit dem erfindungsgemäßen Dichtungselement 01 , wobei dieses dem in Figur 1 gezeigten Dichtungselement 01 gleicht. Das Dichtungselement 01 umfasst die Dichtungsscheibe 02 und Dichtsegmente der ersten und der zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06. Die Lageranordnung 08 umfasst weiterhin den äußeren Lagerring 1 1 und einen inneren Lagerring 17, die eine gemeinsame Rotationsachse 18 aufweisen. Die Lagerringe 1 1 , 17 sind zueinander rotierbar. Zwischen den Lagerringen 1 1 , 17 sind Wälzkörper 19 angeordnet. Beide Lagerringe 1 1 , 17 weisen einen umlaufenden Einstich 12 auf. Das Dichtungselement 01 liegt mit den Dichtsegmenten der ersten und zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06 in dem Einstich 12 an. Das Dichtungselement 01 ist somit im Einbauzustand gezeigt. Der Einstich 12 ist in radialer Richtung zu dem inneren Lagerring 17 hin offen. Mittels der Dichtsegmente der ersten und zweiten Dichtsegmentgruppe 04, 06 ist eine genaue axiale und radiale Positionierung des Dichtungselements 01 gewährleistet.
Bezugszeichenliste Dichtungselement
Dichtungsscheibe
Dichtsegmente
erste Dichtsegmentgruppe zweite Dichtsegmentgruppe
Haupterstreckungsebene
Lageranordnung
dritte Dichtsegmentgruppe äußerer Lagerring
Einstich
Einstichrand
Innenringdurchmesser des äußeren Lagerrings 1 1
innerer Lagerring
Rotationsachse
Wälzkörper

Claims

Patentansprüche
1 . Dichtungselement (01 ) zur Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten Lagerring (1 1 ) und einem zweiten Lagerring (17), die eine gemeinsame Rotationsachse (18) aufweisen, umfassend eine Dichtungsscheibe (02) die an zumindest einem Umfang mehrere Dichtsegmente (03) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtsegmente (03) winklig zu einer Haupt- erstreckungsebene (07) der Dichtungsscheibe (02) ausgerichtet sind, wobei die Dichtsegmente einer ersten Dichtsegmentgruppe (04) einen negativen und die Dichtsegmente einer zweiten Dichtsegmentgruppe (06) einen positiven Winkel gegenüber der Haupterstreckungsebene (07) aufweisen, und wobei die umfänglich an der Dichtungsscheibe (02) angeordneten Dichtsegmente (03) abwechselnd der ersten Dichtsegmentgruppe (04) und der zweiten Dichtsegmentgruppe (06) zugehörig sind.
2. Dichtungselement (01 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe (04) kürzer oder zumindest gleich lang im Vergleich zu den Dichtsegmenten der zweiten Dichtsegmentgruppe (06) ausgebildet sind.
3. Dichtungselement (01 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (02) eine dritte Dichtsegmentgruppe (09) mit weiteren Dichtsegmenten (03) aufweist.
4. Dichtungselement (01 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Dichtsegmentgruppe (09) umlaufend ausgebildet ist, ebenfalls der Abdichtung dient und einen dritten Winkel gegenüber der Haupterstreckungsebene (07) der Dichtscheibe (02) aufweist.
5. Dichtungselement (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtsegmente (03) radial außen liegend an dem Umfang der Dichtungsscheibe (02) angeordnet sind.
6. Dichtungselement (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsscheibe (02) und die Dichtsegmente (03) gemeinsam einstückig ausgebildet sind.
7. Lageranordnung (08) mit einem ersten Lagerring (1 1 ) und einem zu dem ersten Lagerring (1 1 ) um eine gemeinsame Achse (18) rotierbaren zweiten Lagerring (17), mit zwischen den Lagerringen (1 1 , 17) angeordneten Wälzkörpern (19) und mit einem zur Abdichtung sich radial restreckendem Dichtungselement (01 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens einer der Lagerringe (1 1 ; 17) einen umlaufenden Einstich (12) aufweist, in dem mindestens die Dichtsegmente (03) der ersten und zweiten Dichtsegmentgruppe (04, 06) jeweils mit einer Dichtkante zum Anliegen kommen.
8. Lageranordnung (08) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtsegmente der zweiten Dichtsegmentgruppe (06) radial über einen Einstichrand (13) hinaus in den Einstich (12) erstrecken.
9. Lageranordnung (08) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstichrand (13) am Außenrand des Lagerrings (1 1 ; 17) ausgebildet ist.
10. Lageranordnung (08) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtsegmente der ersten Dichtsegmentgruppe (04) axial in Richtung der Wälzkörper (19) abgewinkelt sind.
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