WO2015172774A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

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WO2015172774A1
WO2015172774A1 PCT/DE2015/200064 DE2015200064W WO2015172774A1 WO 2015172774 A1 WO2015172774 A1 WO 2015172774A1 DE 2015200064 W DE2015200064 W DE 2015200064W WO 2015172774 A1 WO2015172774 A1 WO 2015172774A1
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sealing
machine element
ring
arrangement according
edge
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PCT/DE2015/200064
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Inventor
Sebastian Giehl
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16J15/3276—Mounting of sealing rings with additional static sealing between the sealing, or its casing or support, and the surface on which it is mounted
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

Definitions

  • the present invention relates to a sealing arrangement for sealing a space between a first and a second machine element, wherein the first and second machine element are arranged concentrically with each other.
  • the invention further relates to an arrangement comprising a first and a rotatable second machine element, which are arranged concentrically to one another, and a sealing arrangement for sealing a space between the first and second machine element.
  • the sealing arrangement according to the invention is preferably used in bearings, in particular in rolling bearings, where it serves to seal the rolling body space.
  • the seal assembly according to the invention may also generally be used for seals between machine elements, such as between a shaft and a housing. Rolling bearing seals prevent the ingress of solid contaminants and moisture into the rolling bearing.
  • Both non-contact and contact seals are used for the sealing of rolling bearings.
  • the mode of operation of non-contact seals is based on the sealing effect of narrow gaps between rotating and stationary parts.
  • Non-contact seals have virtually no friction and no wear and are usually insensitive to damage from solid contaminants. Their sealing effect can be improved by injecting grease into the sealing gap.
  • Touching seals are based on the fact that the sealing element - a relatively narrow sealing lip or sealing surface - with a certain contact pressure against a sealing surface and thus prevents contamination or moisture or prevents the escape of lubricant.
  • Touching seals seal very reliably, especially if the wear is low with the appropriate surface quality of the sealing surface and lubrication of the sealing edge.
  • a disadvantage of contacting seals is the friction of the seal on the sealing surface, the resulting increase in temperature and the wear occurring. Touching seals are therefore usually usable only up to certain peripheral speeds. In addition, they are sensitive to mechanical damage, such as solid Foreign body. To prevent damage from foreign objects, a non-contacting seal is often placed in front of a contacting seal to keep out gross contaminants from the contacting seal.
  • DE 10 201 1 077 729 A1 describes a sealing arrangement, in particular a cassette seal, with a carrier ring fastened to a first bearing ring and a cover ring which is relatively movable relative to the carrier ring and fastened to a second bearing ring.
  • the carrier ring carries at least one sealing lip forming elastic part.
  • the sealing lip forms a sliding sealing contact with the cover ring.
  • the elastic part forms an axially arranged on a radially extending portion of the support ring supernatant, wherein the supernatant radially at least partially covers a radial end portion of the cover ring.
  • DE 10 2010 019 442 A1 shows a rolling bearing with integrated seal comprising an annular sealing disc with elastic properties, which is inserted with a first edge in a retaining groove on one of the bearing rings and slidably engages with a second edge in a sealing groove on the other bearing ring ,
  • the sealing disc can be reinforced and stiffened in a region adjoining the first edge by a reinforcement, while the remaining region of the sealing ring is furthermore designed to be elastic.
  • the seal assembly includes a sealing washer which seals the rolling element space in an axial direction of the seal assembly.
  • a puncture area is arranged, in which the sealing disc is arranged self-holding or self-clamping.
  • the sealing disc is supported on a support surface of the puncture area. The support surface and the raceway overlap at least in sections in the radial direction of the
  • the sealing washer may have a reinforcing disk.
  • the sealing washer can be used as a contacting seal, which is located on a counter-sealing surface opposite to the at least one raceway ring, in particular bears against another raceway ring, be formed.
  • the gasket may also be a non-contact gasket.
  • the sealing arrangement serves to seal a space between a first machine element and a second machine element which can be rotated relative to the first machine element, wherein the first and second machine elements are arranged concentrically with one another.
  • the sealing arrangement includes a sealing disk extending in a radial direction over the space to be sealed, having a first end region which is fixed in a circumferential first recess region on the first machine element.
  • Another component of the sealing arrangement is a sealing ring arranged on the second machine element with a sealing back resting against the second machine element at least in sections and at least one elastic sealing lip aligned at an angle to the sealing back with a sealing edge. At least in the idle state of the second machine element, the sealing edge bears against a second end region of the sealing disk.
  • An essential advantage of the solution according to the invention is that by the inventively chosen construction of the sealing ring in combination with a Conventionally used as a gap seal gasket with increasing speed, the contact pressure of the sealing edge due to the centrifugal force is reduced.
  • the sealing lip can also be realized in such a way that it lifts off from the sealing surface at a predetermined speed and operates without contact. In this way, especially at operating phases with higher speeds, which usually lead to high friction losses in contact seals, the power loss can be counteracted by seal friction.
  • the sealing ring is arranged within a circumferential second recess region of the second machine element. In this way, the sealing ring with little effort and can be accurately positioned on the second machine element.
  • the sealing ring is preloaded by a spring element in the direction of the second machine element.
  • spring element By means of spring element, the sealing ring can be secured to the second machine element, in order to prevent a detachment or displacement of the sealing ring.
  • the sealing ring preferably has an end region opposite the sealing lip and extending at an angle to the seal back. This end region abuts the second machine element at least in sections. End portion and sealing back include a right angle in a preferred embodiment.
  • the reinforcement is at least partially on the second bearing ring.
  • the reinforcement is preferably made of sheet metal.
  • the reinforcement preferably has an end region opposite the sealing lip and extending at an angle to the seal back.
  • the end region of the reinforcement and the sealing back include a right angle in a preferred embodiment.
  • the end region of the reinforcement can furthermore have an edge region extending in the direction of the sealing edge. To this Way, an additional gap or a hydrodynamic conveying action can be realized in combination with a gap.
  • the sealing ring has a material reinforcement in the region of the sealing lip.
  • the effective centrifugal forces can alternatively also be influenced by changing the distance between the sealing edge and the seal back. Increasing this distance increases the effective lever arm of the centrifugal force. This results in a larger deformation with the same centrifugal force. It is also possible to modify the thickness of the sealing ring.
  • the sealing ring on two angularly aligned elastic sealing lips, each having a sealing edge. Between one of the two sealing edges and the second end region of the sealing disc there is a gap in the resting state of the second machine element. Due to the additional second sealing lip, the contact pressure of the adjacent sealing edge can be reduced when the second machine element rotates due to the higher centrifugal force effect. The gap between the non-resting sealing edge and the second end region of the sealing disc decreases in rotational influence, whereby a high sealing effect can be ensured despite reduced contact force and despite lifting the resting in the rest state sealing edge from the second end of the sealing washer.
  • the sealing ring may preferably have an additional third elastic sealing lip with a third sealing edge.
  • the third sealing lip is in this case the first and second sealing lip opposite. At least when the second machine element is at rest, the third sealing edge bears against the second end region of the sealing disk. By using an additional third sealing edge, the sealing effect can be further increased.
  • the second end region of the sealing disc is angled according to an advantageous embodiment in the direction of the space to be sealed.
  • the seal arrangement on the rolling bearing according to the invention can serve both for axial and radial sealing of the space to be sealed.
  • the arrangement according to the invention also comprises a first machine element and a second machine element rotatable relative to the first machine element, which are arranged concentrically with one another, and a sealing arrangement for sealing a space between the first and second machine element.
  • first and second machine element are bearing rings of a roller bearing.
  • the space to be sealed would be in this embodiment serving for receiving rolling interior.
  • the above-described effect of the centrifugal force to reduce friction acts especially in designs with rotating bearing inner ring.
  • the seal assembly can also be installed in other types of bearings beyond.
  • Fig. 1 is a sectional view of a rolling bearing with integrated inventive
  • Fig. 2 is a detail view of a sealing ring of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view of the rolling bearing with integrated inventive
  • FIG. 4 shows a detailed view of the sealing ring according to FIG. 3 in a first variant
  • Fig. 5 is a detail view of the sealing ring of FIG. 3 in a second
  • Variant shows a detailed view of the sealing ring according to FIG. 3 in a third variant
  • FIG. 7 shows a detailed view of the sealing ring according to FIG. 3 in a fourth variant
  • Fig. 8 is a sectional view of the rolling bearing with integrated inventive
  • FIG. 9 shows a detailed view of the sealing ring according to FIG. 8 in a first variant
  • Fig. 10 is a detail view of the sealing ring of FIG. 8 in a second
  • FIG. 11 is a detailed view of the sealing ring according to FIG. 8 in a third variant
  • FIG. 12 shows a detailed view of the sealing ring according to FIG. 8 in a fourth variant
  • Fig. 13 is a sectional view of the rolling bearing with integrated inventive
  • Fig. 14 is a detail view of the sealing ring of FIG. 13 in a first
  • Fig. 15 is a detail view of the sealing ring of FIG. 13 in a second
  • FIG. 16 shows a detailed view of the sealing ring according to a fifth embodiment of the sealing arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a rolling bearing with integrated inventive seal assembly in a first embodiment.
  • the rolling bearing 01 comprises a first bearing ring 02 and a second bearing ring 03 rotatable in relation to the first bearing ring 02.
  • Rolling elements 04 are arranged in a rolling body space 05 between the two bearing rings 02, 03.
  • the rolling elements 04 are held by a cage 06 at the same distance.
  • the sealing arrangement 07 comprises a sealing disc 08 which extends in the radial direction over the roller body space 05 and has a first end region 09 which is fixed in a circumferential first puncture region 10 of the first bearing ring 02.
  • the sealing disc 08 is preferably a sheet metal part which is angled accordingly.
  • the sealing disc 08 is a so-called Z-disc.
  • Another component of the sealing arrangement 07 is a sealing ring 12, which is arranged in the embodiment shown within a circumferential second recess region 13 of the second bearing ring 03.
  • the arrangement of the sealing ring 12 within the second recess portion 13 facilitates the assembly and positioning of the sealing ring 12.
  • the sealing ring 12 is not disposed within a recess portion 13.
  • the sealing ring 12 has an at least partially abutting the second bearing ring 03 seal back 14 and an angle to the seal back 14 aligned elastic sealing lip 15 with a sealing edge 17.
  • the sealing edge 17 is at least in the idle state of the bearing 01 at a second end portion 18 of the sealing washer 08 and ensures for a radial seal of Wälz stressesraums 05.
  • the second end portion 18 of the sealing washer 08 is angled in the direction Wälz stressesraum 05 and serves as a sealing surface for the sealing edge 17.
  • the sealing ring 12 has an angle to the seal back 14 extending end portion 19, which the sealing lip 15 is opposite and rests at least partially on the second bearing ring 03.
  • the end portion 19 of the sealing ring 12 may be biased by means of a spring element (not shown) in the direction of the second bearing ring 03.
  • the sealing disc 08 has at the second end portion 18 preferably a chamfer 20, whereby the assembly of the sealing ring 12 is facilitated and thus the risk of damage to the sensitive sealing edge 17 can be reduced , Due to the inventively chosen construction of the sealing ring 12 in combination with the sealing disc 08 used with increasing speed reduces the contact pressure of the sealing edge 17 due to the centrifugal force acting.
  • the sealing lip 15 can also be realized in such a way that the sealing edge 17 lifts off from the second end region 18 of the sealing disk 08 at a predetermined rotational speed and thus operates without contact. In this way it can be ensured even at operating phases with higher speeds that only relatively small or almost no seal friction occurs.
  • the region of the sealing lip 15 can be reinforced by additional material, so that the rotating second bearing ring 03 acting Centrifugal forces are increased.
  • the distance of the sealing edge 17 to the seal backing 14 can be increased or the thickness of the sealing ring 12 can be modified.
  • Fig. 3 and the details in Figs. 4 to 7 show sectional views of the rolling bearing with integrated inventive seal assembly in a second embodiment.
  • the sealing ring 12 consists of a reinforcement 22 and an elastomeric body 23 with the sealing lip 15.
  • the elastomeric body 23 is preferably firmly bonded to the reinforcement 22.
  • the reinforcement 22 is preferably made of sheet metal.
  • the reinforcement 22 has a right angle to the seal back 14 angled end portion 19 which rests on the second bearing ring 03.
  • the variant shown in FIG. 5 uses a reinforcement 22 with a U-shaped cross-section, whereby an additional gap 24 is created.
  • the reinforcement 22 is designed such that a hydrodynamic conveying effect is produced in combination with a gap 24.
  • FIG. 7 shows a variant of the sealing ring 12, which has a material reinforcement 25 in the region of the sealing lip 15. Due to the material reinforcement 25, the effective centrifugal forces increase with rotating second bearing ring 03.
  • FIG. 8 and the details in Figs. 9 to 12 show sectional views of the rolling bearing with integrated inventive seal assembly in a third embodiment.
  • the seal assembly 07 serves here for axially sealing the Wälz stressesraums 05.
  • the sealing ring 12 in turn consists of a reinforcement 22 and an elastomer body 23 with sealing lip 15.
  • the sealing edge 17 of the sealing lip 15 is at least in the idle state of the rolling bearing 01 on the sealing disc 08 on.
  • the variants of the sealing ring 12 shown in FIGS. 9, 10, 11 use differently shaped reinforcements 22.
  • FIG. 12 shows a sealing ring 12 with a material reinforcement 25 in the region of the sealing lip 15.
  • FIGS. 14 and 15 show sectional views of the rolling bearing with integrated sealing arrangement according to the invention in a fourth embodiment.
  • This embodiment is characterized in that it comprises a first and a second elastic sealing lip 15, 27 with a first and a second sealing edge 17, 28, which are aligned at an angle to each other.
  • In the idle state of the rolling bearing 01 there is a gap 29 between the inner, first sealing edge 17 and second end region 18 of the sealing disc 08.
  • the outer, second sealing edge 28 rests against the second end region 18 of the sealing disc 08 in the resting state of the rolling bearing 01.
  • the gap 29 decreases due to the effective centrifugal forces in the rotating second bearing ring 03.
  • the variant of the sealing ring 12 shown in FIG. 15 uses an elastomer body 23 which extends over the entire sealing ring 12 and in which a reinforcement 22 is embedded.
  • the sealing ring 12 here has an additional third elastic sealing lip 30 with a third sealing edge 31.
  • the third sealing lip 30 lies opposite the first and second sealing lips 15, 27.
  • the third sealing edge 31 is at least in the idle state of the rolling bearing on the second end portion 18 of the sealing washer 08 at.
  • the third sealing edge 31 seals radially.
  • embodiments are also possible in which the third sealing edge 31 seals axially.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Raumes (05) zwischen einem ersten Maschinenelement (02) und einem in Bezug zum ersten Maschinenelement (02) drehbaren zweiten Maschinenelement, wobei erstes und zweites Maschinenelement (02, 03) konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Dichtungsanordnung umfasst eine sich in radiale Richtung über den abzudichtenden Raum (05) erstreckende Dichtungsscheibe (08) mit einem ersten Endbereich (09), welcher in einem umlaufenden ersten Einstichbereich (10) des ersten Maschinenelements (02) festgelegt ist, und einen am zweiten Lagerring (03) angeordneten Dichtungsring (12) mit einem zumindest abschnittsweise am zweiten Maschinenelement (03) anliegenden Dichtungsrücken (14) und mindestens einer winklig zum Dichtungsrücken (14) ausgerichteten elastischen Dichtlippe (15) mit einer Dichtkante (17), wobei die Dichtkante (17) zumindest im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements(03) an einem zweiten Endbereich (18) der Dichtungsscheibe (08) anliegt.

Description

Dichtungsanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten und einem zweiten Maschinenelement, wobei erstes und zweites Maschinenelement konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine Anordnung umfassend eine erstes und ein drehbares zweites Maschinenelement, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind, sowie eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Raumes zwischen erstem und zweitem Maschinenelement. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung wird vorzugs- weise bei Lagern, insbesondere bei Wälzlagern eingesetzt, wo sie zur Abdichtung des Wälzkörperraums dient. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung jedoch generell auch für Abdichtungen zwischen Maschinenelementen, wie beispielsweise zwischen einer Welle und einem Gehäuse, dienen. Dichtungen für Wälzlager verhindern das Eindringen von festen Verunreinigungen und von Feuchtigkeit in das Wälzlager. Gleichzeitig sorgen sie dafür, dass das im Wälzlager vorhandene Schmiermittel im Wälzlager gehalten wird. Für die Abdichtung von Wälzlagern kommen sowohl berührungslose als auch berührende Dichtungen zum Einsatz. Die Wirkungsweise berührungsloser Dichtungen beruht auf der Dichtwirkung enger Spalte zwischen umlaufenden und stillstehenden Teilen. Berührungslose Dichtungen weisen praktisch keine Reibung und keinen Verschleiß auf und sind in der Regel unempfindlich gegen Beschädigungen durch feste Verunreinigungen. Ihre Dichtwirkung kann durch Einpressen von Schmierfett in den Dichtspalt verbessert werden. Berührende Dichtungen beruhen darauf, dass das Dichtelement - eine relativ schmale Dichtlippe oder Dichtfläche - mit einem bestimmten Anpressdruck an einer Dichtfläche anliegt und so Verunreinigungen oder Feuchtigkeit abhält bzw. den Austritt von Schmierstoff verhindert. Berührende Dichtungen dichten sehr zuverlässig ab, vor allem wenn bei entsprechender Oberflächenqualität der Dichtfläche und Schmierung der Dichtkante der Verschleiß gering ist. Ein Nachteil berührender Dichtungen ist die Reibung der Dichtung auf der Dichtfläche, die dadurch hervorgerufene Temperaturerhöhung und der auftretende Verschleiß. Berührende Dichtungen sind daher in der Regel nur bis zu bestimmten Umfangsgeschwindigkeiten verwendbar. Außerdem sind sie empfindlich gegen mechanische Beschädigungen, beispielsweise durch feste Fremdkörper. Um Beschädigungen durch Fremdkörper zu verhindern, wird häufig eine nicht berührende Dichtung einer berührenden Dichtung vorgeschaltet, um grobe Verunreinigungen von der berührenden Dichtung fernzuhalten. Die DE 10 201 1 077 729 A1 beschreibt eine Dichtungsanordnung, insbesondere eine Kassettendichtung, mit einem an einem ersten Lagerring befestigten Trägerring und einem zum Trägerring relativ bewegbaren, an einem zweiten Lagerring befestigten Abdeckring. Der Trägerring trägt ein wenigstens eine Dichtlippe ausbildendes elastisches Teil. Die Dichtlippe bildet einen schleifenden Dichtkontakt mit dem Abdeckring. Das elastische Teil bildet einen axial an einem radial verlaufenden Teilstück des Trägerrings angeordneten Überstand aus, wobei der Überstand ein radiales Endstück des Abdeckrings radial zumindest teilweise abdeckt.
Die DE 10 2010 019 442 A1 zeigt ein Wälzlager mit integrierter Abdichtung umfas- send eine ringförmige Dichtscheibe mit elastischen Eigenschaften, die mit einem ersten Rand in eine Haltenut an einem der Lagerringe eingesetzt ist und mit einem zweiten Rand gleitend in eine Dichtnutanordnung am anderen Lagerring eingreift. Um die Dichtscheibe gegen eine Verformung zu sichern, ihr aber gleichzeitig elastischen Eigenschaften zu belassen, kann die Dichtscheibe in einem an den ersten Rand sich anschließenden Bereich durch eine Armierung verstärkt und versteift werden, während der verbleibende Bereich des Dichtringes weiterhin elastisch ausgebildet ist.
In der DE 10 2009 012 076 A1 ist eine Dichtungsanordnung für ein Wälzlager mit mindestens einem Laufbahnring, welcher eine Laufbahn zum Abwälzen von Wälzkör- pern aufweist, beschrieben. Die Dichtungsanordnung umfasst eine Dichtungsscheibe, welche den Wälzkörperraum in einer axialen Richtung der Dichtungsanordnung abdichtet. Im Laufbahnring ist ein Einstichbereich angeordnet, in welchem die Dichtungsscheibe selbsthaltend bzw. selbstklemmend angeordnet ist. Die Dichtungsscheibe stützt sich an einer Auflagefläche des Einstichbereichs ab. Die Auflagefläche und die Laufbahn überlappen sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung der
Drehachse des Wälzlagers. Die Dichtungsscheibe kann eine Armierungsscheibe aufweisen. Die Dichtungsscheibe kann als eine berührende Dichtung, welche an einer Gegendichtungsfläche gegenüberliegend zu dem mindestens einen Laufbahnring, insbesondere an einem anderen Laufbahnring anliegt, ausgebildet sein. Bei alternativen Ausführungen kann die Dichtungsscheibe auch eine berührungslose Dichtung sein. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Reibungsverluste von Dichtungsanordnungen, welche zur Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten Maschinenelement und einem in Bezug zum ersten Maschinenelement drehbaren zweiten Maschinenelement dienen, zu reduzieren, wobei weiterhin zumindest im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements eine berührende Dichtung zu realisieren ist. Insbesondere soll eine Anordnung umfassend ein erstes Maschinenelement und ein in Bezug zum ersten Maschinenelement drehbares zweites Maschinenelement sowie eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Raumes zwischen den beiden Maschinenelementen zur Verfügung gestellt werden. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgab dient eine Dichtungsanordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 .
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung dient zur Abdichtung eines Raumes zwischen einem ersten Maschinenelement und einem in Bezug zum ersten Maschinen- element drehbaren zweiten Maschinenelement, wobei erstes und zweites Maschinenelement konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Dichtungsanordnung beinhaltet eine sich in radialer Richtung über den abzudichtenden Raum erstreckende Dichtungsscheibe mit einem ersten Endbereich, welcher in einem umlaufenden ersten Einstichbereich am ersten Maschinenelement festgelegt ist. Ein weiterer Bestandteil der Dichtungsanordnung ist ein am zweiten Maschinenelement angeordneter Dichtungsring mit einem zumindest abschnittsweise am zweiten Maschinenelement anliegenden Dichtungsrücken und mindestens einer winklig zum Dichtungsrücken ausgerichteten elastischen Dichtlippe mit einer Dichtkante. Die Dichtkante liegt zumindest im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements an einem zweiten Endbereich der Dichtungsscheibe an.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die erfindungsgemäß gewählte Konstruktion des Dichtungsrings in Kombination mit einer herkömmlich als Spaltdichtung verwendeten Dichtungsscheibe mit steigernder Drehzahl die Anpresskraft der Dichtkante aufgrund der wirkenden Fliehkraft reduziert wird. Die Dichtlippe kann auch derart realisiert werden, dass sie ab einer vorbestimmten Drehzahl von der Dichtfläche abhebt und berührungslos arbeitet. Auf diese Weise kann insbesondere bei Betriebsphasen mit höheren Drehzahlen, welche üblicherweise bei berührenden Dichtungen zu hohen Reibungsverlusten führen, der Verlustleistung durch Dichtungsreibung entgegengewirkt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtungsring innerhalb eines um- laufenden zweiten Einstichbereichs des zweiten Maschinenelements angeordnet. Auf diese Weise kann der Dichtungsring aufwandsarm und genau am zweiten Maschinenelement positioniert werden.
Von Vorteil ist es, wenn der Dichtungsring durch ein Federelement in Richtung des zweiten Maschinenelements vorbelastet ist. Mittels Federelement kann der Dichtungsring am zweiten Maschinenelement gesichert werden, um ein Herauslösen bzw. Verschieben des Dichtungsrings zu verhindern.
Der Dichtungsring weist vorzugsweise einen der Dichtlippe gegenüberliegenden, sich winklig zum Dichtungsrücken erstreckenden Endbereich auf. Dieser Endbereich liegt zumindest abschnittsweise am zweiten Maschinenelement an. Endbereich und Dichtungsrücken schließen nach einer bevorzugten Ausführung einen rechten Winkel ein.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Dichtungsring mit einer Armierung auszu- statten, an welcher ein die Dichtlippe umfassender Elastomerkörper stoffschlüssig befestigt ist. Die Armierung liegt zumindest abschnittsweise am zweiten Lagerring an. Durch die Armierung kann eine Verformung des Dichtungsrings durch im Betrieb auftretende Kräfte wirksam vermieden werden. Die Armierung besteht vorzugsweise aus Blech. Die Armierung weist vorzugsweise einen der Dichtlippe gegenüberliegenden, sich winklig zum Dichtungsrücken erstreckenden Endbereich auf. Der Endbereich der Armierung und der Dichtungsrücken schließen nach einer bevorzugten Ausführung einen rechten Winkel ein. Der Endbereich der Armierung kann des Weiteren einen sich in Richtung Dichtungskante erstreckenden Randbereich aufweisen. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Spalt bzw. eine hydrodynamische Förderwirkung in Kombination mit einem Spalt realisiert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Dichtungsring im Bereich der Dicht- lippe eine Materialverstärkung auf. Durch die auf diese Weise im Bereich der Dichtlippe zur Verfügung stehende zusätzliche Masse entstehen im laufenden Betrieb des zweiten Lagerrings höhere Fliehkräfte, welche dafür sorgen, dass die Anpresskraft der Dichtkante im Vergleich zu einer gleichartigen Realisierung ohne Materialverstärkung früher reduziert wird bzw. die Dichtkante früher von der Dichtfläche abhebt. Die wirk- samen Fliehkräfte können alternativ auch beeinflusst werden, indem der Abstand der Dichtkante zum Dichtungsrücken verändert wird. Durch eine Vergrößerung dieses Ab- standes wird der wirksame Hebelarm der Fliehkraft größer. Hieraus ergibt sich eine größere Verformung bei gleicher Fliehkraft. Ebenso besteht die Möglichkeit die Dicke des Dichtungsrings zu modifizieren.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform weist der Dichtungsring zwei winklig zueinander ausgerichtete elastische Dichtlippen mit jeweils einer Dichtkante auf. Zwischen einer der beiden Dichtkanten und zweitem Endbereich der Dichtungsscheibe besteht im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements ein Spalt. Durch die zusätzliche zweite Dichtlippe kann die Anpresskraft der anliegenden Dichtkante bei sich drehendem zweitem Maschinenelement aufgrund der höheren Fliehkraftwirkung reduziert werden. Der Spalt zwischen der im Ruhezustand nicht anliegenden Dichtkante und dem zweiten Endbereich der Dichtungsscheibe verkleinert sich unter Dreh- zahleinfluss, wodurch trotz reduzierter Anpresskraft bzw. trotz Abheben der im Ruhe- zustand anliegenden Dichtkante vom zweiten Endbereich der Dichtungsscheibe eine hohe Dichtwirkung sichergestellt werden kann.
Der Dichtungsring kann vorzugsweise eine zusätzliche dritte elastische Dichtlippe mit einer dritten Dichtkante aufweisen. Die dritte Dichtlippe liegt hierbei der ersten und zweiten Dichtlippe gegenüber. Die dritte Dichtkante liegt zumindest im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements am zweiten Endbereich der Dichtungsscheibe an. Durch Verwendung einer zusätzlichen dritten Dichtkante kann die Dichtwirkung weiter erhöht werden. Der zweite Endbereich der Dichtungsscheibe ist nach einer vorteilhaften Ausführungs- form in Richtung des abzudichtenden Raums abgewinkelt.
Die Dichtungsanordnung am erfindungsgemäßen Wälzlager kann sowohl zur axialen als auch zur radialen Abdichtung des abzudichtenden Raumes dienen.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient weiterhin eine Anordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 9. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein erstes Maschinenelement und ein in Bezug zum ersten Maschinenelement drehbares zweites Maschinenelement, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind, sowie eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Raumes zwischen erstem und zweitem Maschinenelement.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind erstes und zweites Maschinenelement Lagerringe eines Wälzlagers. Der abzudichtende Raum wäre bei dieser Ausführung der zur Aufnahme von Wälzkörpern dienende Innenraum. Die oben beschriebene Wirkung der Fliehkraft zur Reibungsreduzierung wirkt insbesondere bei Ausführungen mit drehendem Lagerinnenring. Die Dichtungsanordnung kann darüber hinaus aber auch in andere Lagertypen eingebaut werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäße
Dichtungsanordnung in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine Detailansicht eines Dichtungsrings aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer
Dichtungsanordnung in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 3 in einer ersten Variante;
Fig. 5 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 3 in einer zweiten
Variante; Fig. 6 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 3 in einer dritten Variante;
Fig. 7 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 3 in einer vierten Variante;
Fig. 8 eine Schnittansicht des Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer
Dichtungsanordnung in einer dritten Ausführungsform;
Fig. 9 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 8 in einer ersten Variante;
Fig. 10 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 8 in einer zweiten
Variante;
Fig. 1 1 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 8 in einer dritten Variante;
Fig. 12 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 8 in einer vierten Variante;
Fig. 13 eine Schnittansicht des Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer
Dichtungsanordnung in einer vierten Ausführungsform;
Fig. 14 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 13 in einer ersten
Variante;
Fig. 15 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß Fig. 13 in einer zweiten
Variante;
Fig. 16 eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer Dichtungsanordnung in einer ersten Ausführungsform. Das Wälzlager 01 umfasst einen ersten Lagerring 02 und einen in Bezug zum ersten Lagerring 02 drehbaren zweiten Lagerring 03. Zwischen den beiden Lagerringen 02, 03 sind Wälzkörper 04 in einem Wälzkörperraum 05 angeordnet. Die Wälzkörper 04 werden durch einen Käfig 06 in gleichem Abstand gehalten. Zur Abdichtung des Wälzkörperraums 05 dient die er- findungsgemäße Dichtungsanordnung 07, die in dieser Ausführungsform auf beiden Seiten der Wälzkörper identisch ausgebildet ist. Die Dichtungsanordnung 07 umfasst eine sich in radialer Richtung über den Wälzkörperraum 05 erstreckende Dichtungsscheibe 08 mit einem ersten Endbereich 09, welcher in einem umlaufenden ersten Einstichbereich 10 des ersten Lagerrings 02 festgelegt ist. Die Dichtungsscheibe 08 ist vorzugsweise ein Blechteil, welches entsprechend abgewinkelt ist. In der gezeigten Ausführung ist die Dichtungsscheibe 08 eine sogenannte Z-Scheibe. Ein weiterer Bestandteil der Dichtungsanordnung 07 ist ein Dichtungsring 12, welcher bei der gezeigten Ausführungsform innerhalb eines umlaufenden zweiten Einstichbereichs 13 des zweiten Lagerrings 03 angeordnet ist. Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Dichtungsrings 12. Die Anordnung des Dichtungsrings 12 innerhalb des zweiten Einstichbereichs 13 erleichtert die Montage und Positionierung des Dichtungsrings 12. Es sind jedoch auch Ausführungen möglich, bei denen der Dichtungsring 12 nicht innerhalb eines Einstichbereichs 13 angeordnet ist. Der Dichtungsring 12 besitzt einen zumindest abschnittsweise am zweiten Lagerring 03 anliegenden Dichtungsrücken 14 sowie eine winklig zum Dichtungsrücken 14 ausgerichtete elastische Dichtlippe 15 mit einer Dichtkante 17. Die Dichtkante 17 liegt zumindest im Ruhezustand des Wälzlagers 01 an einem zweiten Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 an und sorgt für eine radiale Abdichtung des Wälzkörperraums 05. Der zweite Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 ist in Richtung Wälzkörperraum 05 abgewinkelt und dient als Dicht- fläche für die Dichtkante 17. Der Dichtungsring 12 weist einen sich winklig zum Dichtungsrücken 14 erstreckenden Endbereich 19 auf, welcher der Dichtlippe 15 gegenüberliegt und zumindest abschnittsweise am zweiten Lagerring 03 anliegt. Der Endbereich 19 des Dichtungsrings 12 kann mit Hilfe eines Federelements (nicht dargestellt) in Richtung des zweiten Lagerrings 03 vorbelastet sein. Auf diese Weise erfolgt eine zusätzliche Sicherung des Dichtungsrings 12 am zweiten Lagerring 03. Die Dichtungsscheibe 08 weist am zweiten Endbereich 18 vorzugsweise eine Fase 20 auf, wodurch die Montage des Dichtungsrings 12 erleichtert wird und somit die Gefahr einer Beschädigung der empfindlichen Dichtkante 17 verringert werden kann. Durch die erfindungsgemäß gewählte Konstruktion des Dichtungsrings 12 in Kombination mit der verwendeten Dichtungsscheibe 08 reduziert sich mit steigernder Drehzahl die Anpresskraft der Dichtkante 17 aufgrund der wirkenden Fliehkraft. Die Dichtlippe 15 kann auch derart realisiert werden, dass die Dichtkante 17 ab einer vorbestimmten Drehzahl vom zweiten Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 abhebt und somit be- rührungslos arbeitet. Hierdurch kann auch bei Betriebsphasen mit höheren Drehzahlen sichergestellt werden, dass nur verhältnismäßig geringe bzw. nahezu keine Dichtungsreibung auftritt. Der Bereich der Dichtlippe 15 kann durch zusätzliches Material verstärkt werden, sodass die bei sich drehendem zweiten Lagerring 03 wirkenden Fliehkräfte erhöht werden. Alternativ kann der Abstand der Dichtkante 17 zum Dichtungsrücken 14 erhöht werden oder die Dicke des Dichtungsrings 12 modifiziert werden. Fig. 3 und die Details in den Fig. 4 bis 7 zeigen Schnittansichten des Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer Dichtungsanordnung in einer zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Dichtungsring 12 aus einer Armierung 22 und einem Elastomerkörper 23 mit der Dichtlippe 15. Der Elastomerkörper 23 ist vorzugsweise stoffschlüssig an der Armierung 22 be- festigt. Die Armierung 22 besteht vorzugsweise aus Blech. Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante des Dichtungsrings 12 weist die Armierung 22 einen rechtwinklig zum Dichtungsrücken 14 abgewinkelten Endbereich 19 auf, welcher am zweiten Lagerring 03 anliegt. Die in Fig. 5 gezeigte Variante verwendet eine Armierung 22 mit einem U- förmigen Querschnitt, wodurch ein zusätzlicher Spalt 24 entsteht. Bei der in Fig. 6 ge- zeigten Variante ist die Armierung 22 so gestaltet, dass eine hydrodynamische Förderwirkung in Kombination mit einem Spalt 24 entsteht. Fig. 7 zeigt eine Variante des Dichtungsrings 12, welche eine Materialverstärkung 25 im Bereich der Dichtlippe 15 aufweist. Aufgrund der Materialverstärkung 25 erhöhen sich die wirksamen Fliehkräfte bei sich drehendem zweiten Lagerring 03.
Fig. 8 und die Details in den Fig. 9 bis 12 zeigen Schnittansichten des Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer Dichtungsanordnung in einer dritten Ausführungsform. Im Unterschied zu den bislang gezeigten Ausführungsformen dient die Dichtungsanordnung 07 hier zur axialen Abdichtung des Wälzkörperraums 05. Der Dichtungsring 12 besteht wiederum aus einer Armierung 22 und einem Elastomerkörper 23 mit Dichtlippe 15. Die Dichtkante 17 der Dichtlippe 15 liegt zumindest im Ruhezustand des Wälzlagers 01 an der Dichtungsscheibe 08 an. Die in den Fig. 9, 10, 1 1 gezeigten Varianten des Dichtungsrings 12 verwenden unterschiedlich geformte Armierungen 22. Fig. 12 zeigt einen Dichtungsring 12 mit einer Materialverstärkung 25 im Bereich der Dichtlippe 15.
Fig. 13 und die Details in den Fig. 14 und 15 zeigen Schnittansichten des Wälzlagers mit integrierter erfindungsgemäßer Dichtungsanordnung in einer vierten Ausführungs- form. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sie einer erste und eine zweite elastische Dichtlippe 15, 27 mit einer ersten und einer zweiten Dichtkante 17, 28 aufweist, welche winklig zueinander ausgerichtet sind. Im Ruhezustand des Wälzlagers 01 besteht zwischen der inneren, ersten Dichtkante 17 und zweitem Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 ein Spalt 29. Die äußere, zweite Dichtkante 28 liegt im Ruhezustand des Wälzlagers 01 am zweiten Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 an. Der Spalt 29 verkleinert sich aufgrund der wirksamen Fliehkräfte bei sich drehendem zweiten Lagerring 03. Hierdurch kann trotz reduzierter Anpresskraft bzw. trotz Abheben der äußeren, zweiten Dichtkante 28 vom zweiten Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 eine hohe Dichtwirkung sichergestellt werden. Die in Fig. 15 gezeigte Variante des Dichtungsrings 12 verwendet einen sich über den gesamten Dichtungsring 12 erstreckenden Elastomerkörper 23, in welchen eine Armierung 22 eingebettet ist.
Fig. 16 zeigt eine Detailansicht des Dichtungsrings gemäß einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung. Im Unterschied zu der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsformen besitzt der Dichtungsring 12 hier eine zusätzliche dritte elastische Dichtlippe 30 mit einer dritten Dichtkante 31 . Die dritte Dichtlippe 30 liegt der ersten und zweiten Dichtlippe 15, 27 gegenüber. Die dritte Dichtkante 31 liegt zumindest im Ruhezustand des Wälzlagers am zweiten Endbereich 18 der Dichtungsscheibe 08 an. Bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform dichtet die dritte Dichtkante 31 radial ab. Es sind jedoch ebenso Ausführungen möglich, bei denen die dritte Dichtkante 31 axial abdichtet.
Bezuqszeichenliste Wälzlager
erster Lagerring
zweiter Lagerring
Wälzkörper
Wälzkörperraum
Käfig
Dichtungsanordnung
Dichtungsscheibe
erster Endbereich der Dichtungsscheibe erster Einstichbereich
- Dichtungsring
zweiter Einstichbereich
Dichtungsrücken
erste Dichtlippe
- erste Dichtkante
zweiter Endbereich der Dichtungsscheibe Endbereich des Dichtungsrings
Fase
- Armierung
Elastomerkörper
Spalt zwischen Innenring und Dichtungsring Materialverstärkung
- zweite Dichtlippe
zweite Dichtkante
Spalt zwischen Dichtungsscheibe und Dichtkante dritte Dichtlippe
dritte Dichtkante

Claims

Patentansprüche . Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines Raumes (05) zwischen einem ersten Maschinenelement (02) und einem in Bezug zum ersten Maschinenelement (02) drehbaren zweiten Maschinenelement ( 03), wobei erstes und zweites Maschinenelement (02, 03) konzentrisch zueinander angeordnet sind, umfassend
• eine sich in radiale Richtung über den abzudichtenden Raum (05) erstreckende Dichtungsscheibe (08) mit einem ersten Endbereich (09), welcher in einem umlaufenden ersten Einstichbereich am ersten Maschinenelement (02) festgelegt ist, und
• einen am zweiten Maschinenelement (03) angeordneten Dichtungsring (12) mit einem zumindest abschnittsweise am zweiten Maschinenelement (03) anliegenden Dichtungsrücken (14) und mindestens einer winklig zum Dichtungsrücken (14) ausgerichteten elastischen Dichtlippe (15) mit einer Dichtkante (17),
• wobei die Dichtkante (17) zumindest im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements (03) an einem zweiten Endbereich (18) der Dichtungsscheibe (08) anliegt.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (12) innerhalb eines umlaufenden zweiten Einstichbereichs (13) des zweiten Maschinenelements (03) angeordnet ist.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (12) einen der Dichtlippe (15) gegenüberliegenden, sich winklig zum Dichtungsrücken (14) erstreckenden Endbereich (19) aufweist, wobei der Endbereich (19) zumindest abschnittsweise am zweiten Maschinenelement (03) anliegt.
4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (12) eine Armierung (22) aufweist, an welcher ein die Dichtlippe (15) umfassender Elastomerkörper (23) befestigt ist, wobei die Armierung (22) zumindest abschnittsweise am zweiten Maschinenelement (03) anliegt.
5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (12) im Bereich der Dichtlippe (15) eine Materialverstärkung (25) aufweist.
6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (12) zwei winklig zueinander ausgerichtete elastische Dichtlippen (15, 27) mit jeweils einer Dichtkante (17, 28) aufweist,, dass zwischen einer der beiden Dichtkanten (17) und zweitem Endbereich (18) der Dichtungsscheibe (08) im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements (02) ein Spalt (29) besteht.
7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (12) eine dritte elastische Dichtlippe (30) mit einer dritten Dichtkante (31 ) aufweist, wobei die dritte Dichtlippe (30) der ersten und zweiten Dichtlippe (15, 27) gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei die dritte Dichtkante (31 ) zumindest im Ruhezustand des zweiten Maschinenelements (02) am zweiten Endbereich (18) der Dichtungsscheibe (08) anliegt.
8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich (18) der Dichtungsscheibe (08) in Richtung des Raumes (05) abgewinkelt ist.
9. Anordnung umfassend ein erstes Maschinenelement (02) und ein in Bezug zum ersten Maschinenelement (02) drehbares zweites Maschinenelement (02, 03), wobei erstes und zweites Maschinenelement (02, 03) konzentrisch zueinander angeordnet sind, sowie eine Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Abdichtung eines Raumes (05) zwischen erstem und zweitem Maschinenelement (02, 03).
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass erstes und zweites Maschinenelement Lagerringe (02, 03) eines Wälzlagers (01 ) sind, und das der abzudichtende Raum ein zur Aufnahme von Wälzkörpern dienender Wälzkörperraum ist.
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