DE102005019192B4

DE102005019192B4 - Dichtvorrichtung für ein Wälzlager

Info

Publication number: DE102005019192B4
Application number: DE200510019192
Authority: DE
Inventors: Angelo Vignotto; Fulvio Nicastri; Massimo de Francisco
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: DE102005019192A1; ITTO20040340A1; CN100513812C; CN1724889A

Abstract

Dichtvorrichtung für ein Wälzlager, enthaltend: eine radial innenliegende Einheit (16), die fest auf einem radial innenliegenden Ring (11) eines Lagers anzubringen ist, wobei die innenliegende Einheit (16) einen ringförmigen metallischen Schirm umfaßt, an dem ausgebildet sind ein sich in axialer Richtung erstreckender zylindrischer Bereich (16a) mit einer ersten Seite, einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Seite und einem Außendurchmesser (D), ein radialer Flansch (16b), der sich von der ersten Seite des axialen zylindrischen Bereichs (16a) in radialer Richtung nach außen erstreckt, ein Endbereich (161), der sich abgewinkelt von der zweiten Seite des axialen zylindrischen Bereichs (16a) erstreckt und einen größten Durchmesser (D2) aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser (D), eine in radialer Richtung außenliegende Einheit (15), die fest auf einem radial außenliegenden Ring (10) eines Lagers anzubringen ist, wobei die außenliegende Einheit (15) enthält: eine ringförmige Metalleinlage (17) mit einem kleinsten Innendurchmesser (D3) und ein Elastomer-Dichtelement (18), das an den ringförmigen Metalleinsatz (17) anschließt und an dem ausgebildet sind: mindestens eine Lippe (19, 20), die dazu ausgebildet ist, den axialen zylindrischen Bereich (16a) und/oder den radialen Flansch (16b) des Metallschirms (16) zu berühren und eine weitere Lippe (21), die sich in Richtung auf den Endbereich (161) zu erstreckt und einen Innendurchmesser (D1) hat, der geringer ist als der größte Durchmesser (D2) des Endbereichs (161); wobei gilt: D3 > D2 > D1 > D, weshalb die äußere Einheit (15) an die innere Einheit (16) vorgekoppelt werden kann, indem das Elastomer-Dichtelement (18) durch Krafteinwirkung elastisch aufgeweitet wird, um den Endbereich (161) zu überwinden und einen Zustand der Vorkopplung zu erreichen, in dem der Endbereich (161) und die weitere Lippe (21) zusammenwirken, um die gegenseitigen Axialbewegungen der ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung für ein Wälzlager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Dichtvorrichtung ist aus den Druckschriften US 6 312 161 B1 , DE 695 14 881 T2 , US 5 813 675 A und EP 0 508 013 A1 bekannt.
Weitere Dichtvorrichtungen bekannter Art sind in den 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Nach 1 verschließt eine Dichtvorrichtung 14 den Hohlraum oder Zwischenraum 13 zwischen dem äußeren Ring 10 und dem inneren Ring 11 eines Wälzlagers. Zur Dichtvorrichtung 14 gehören eine ringförmige Metalleinlage 16 mit L-förmigem Querschnitt, die bei Fachleuten als „Zentrifugator” oder „flinger” bekannt ist, auf dem Innenring 11 angebracht ist und dessen Drehbewegung mitvollzieht, und eine sich nicht drehende Einheit 15, die an dem feststehenden Außenring 10 befestigt ist. Zu der sich nicht drehenden Einheit gehört eine ringförmige Metalleinlage 17, an die ein Dichtelement 18 aus Elastomermaterial anschließt, das Lippen 19 und 20 ausbildet, die an den Oberflächen 16c und 16d des „Zentrifugators” 16 zu gleiten vermögen, um Dichtwirkungen in axialer bzw. radialer Richtung auszuüben. Eine Dichtvorrichtung dieser Art ist in dem US-Patent Nr. 4.770.425 beschrieben.
Bevor die Dichtvorrichtung in das Lager eingebaut wird, werden die sich drehende und die sich nicht drehende Einheit provisorisch in einer gegenseitigen Lage aneinander vor-gekoppelt, die im wesentlichen der Lage gleicht, die sie im Gebrauch im eingebauten Zustand einnehmen werden. Der Einbau in die Lagereinheit erfolgt durch eine automatische Apparatur, die eine vor-gekoppelte Dichtvorrichtung erfasst und sie in den Zwischenraum zwischen den Ringen einer Lagereinheit einpresst.
Ein Nachteil, der bei den oben erwähnten Dichtvorrichtungen auftritt, liegt in dem Umstand, dass die vorerwähnte Vor-Kopplung sehr unsicher ist. Wenn während der Phasen des Transports, der Handhabung und des Einbaus die vor-gekoppelte Dichtvorrichtung einen Stoß derart erleidet, dass sich die gegenseitige axiale Lage zwischen der sich drehenden und der sich nicht drehenden Einheit ändert, besteht das Risiko, dass die Dichtvorrichtung fehlerhaft eingebaut wird. Wenn die Lippen des Dichtelements nicht einwandfrei gegenüber ihren Berührungsflächen positioniert sind, kann der Gleitkontakt von Anfang an fehlen; wenn dagegen der Berührungsdruck ungleichmäßig verteilt ist, kommt es nach einer gewissen Zeit zu einem örtlichen Verschleiß der Lippen aus Elastomermaterial. in jedem Fall erfüllt die Dichtvorrichtung ihre Funktion nicht mehr und kann das Eindringen von Verunreinigungen (etwa Wasser, Staub, Schlamm, Schmutz) zulassen, die für das im Lagerinneren enthaltene Fett und für die Teile des Lagers, die sich in rollendem Kontakt befinden (Kugeln oder Rollen und Rollbahnen), schädlich sind. Dabei muß beachtet werden, dass ein unvollkommener Einbau einer Dichtvorrichtung im allgemeinen bei der Sichtprüfung nicht feststellbar ist.
Es wurden auch Dichtvorrichtungen wie die in 2 dargestellte vorgeschlagen, wo der flinger 16 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist mit einem radialen Flansch 42 auf der in axialer Richtung inneren Seite. Dieser Flansch muß nach dem Einführen oder der Vor-Kopplung des Schirms 26 mit dem Elastomer-Dichtelement 30 und vor dem Einbau der Dichtvorrichtung in eine Lagereinheit in die dargestellte radiale Richtung umgebogen werden. Dichtvorrichtungen der in 2 dargestellten Art sind beispielsweise aus WO 98/26202 A1 , EP 0 508 013 A1 , US 58 13 675 A bekannt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, einen einwandfreien Einbau der Dichtvorrichtung in eine Lagereinheit zu gewährleisten. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Arbeitsvorgänge des Einbaus einer Dichtvorrichtung gegenüber dem oben erwähnten Stand der Technik zu vereinfachen und zu beschleunigen.
Diese und weitere Ziele und Vorteile, die nachfolgend noch verständlicher werden, werden erfindungsgemäß durch eine Dichtvorrichtung erreicht, die die in den beigefügten Ansprüchen erfassten Merkmale aufweist.
Es wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform als Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine in ein Wälzlager eingebaute herkömmliche Dicht-vorrichtung;
2 einen Schnitt durch eine zweite Dichtvorrichtung bekannter Art; und
3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtvorrichtung.
Bezugnehmend auf 3 und unter Verwendung der gleichen, bereits bei den 1 und 2 verwendeten Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile ist mit 14 insgesamt eine Dichtvorrichtung bezeichnet, die einen ringförmigen Zwischenraum 13 zwischen dem (in 3 nicht dargestellten) inneren und äußeren Ring eines Wälzlagers zu verschließen vermag.
In der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen sind Bezeichnungen und Ausdrücke, die Richtungen und Orientierungen wie „radial”, „axial”, oder „innen” und „außen” angeben, als auf die Drehachse eines Lagers und auf den Zustand, in dem die Dichtvorrichtung in ein Lager eingebaut ist, bezogen zu verstehen.
Die Dichtvorrichtung 14 enthält eine sich drehende Einheit 16 und eine sich nicht drehende Einheit 15. Wie nachfolgend näher erklärt wird, sind die beiden Einheiten mechanisch und provisorisch aneinander koppelbar.
Die sich drehende Einheit 16 enthält einen ringförmigen metallischen Schirm, der einen axialen zylindrischen Bereich 16a bildet, der durch Krafteinwirkung auf den Innenring 11 eines Lagers aufzuschieben ist. Von der hier als „axial außenliegend” bezeichneten Seite des zylindrischen Bereichs 16a aus erstreckt sich ein radialer Flansch 16b, dessen radiale Abmessung um weniges geringer ist als die des zu verschließenden Zwischenraums 13. Erfindungsgemäß erstreckt sich von der entgegengesetzten (oder in axialer Richtung innenliegenden) Seite des zylindrischen Bereichs 16a ein kegeliger Endbereich 161, der zur Seite der Dichtvorrichtung 14 hin abgewinkelt ist und nach dem Einbau in ein Lager dem Lagerinneren zugewandt ist.
Die sich nicht drehende Einheit 15 enthält einen ringförmigen Metalleinsatz 17 mit einem radial außenliegenden, axial ausgerichteten zylindrischen Bereich 17a, der durch Krafteinwirkung in die Öffnung eines Außenrings eines Lagers einführbar ist, und einen im wesentlichen radial verlaufenden Fortsatz 17b, an den ein Dichtelement 18 aus Elastomermaterial (in 3 in unverformtem Zustand gezeigt) anschließt. Bei diesem Beispiel weist das Dichtelement 18 Lippen 19 und 20 auf, die längs der Oberfläche 16c bzw. 16d zu gleiten vermögen, um in axialer und radialer Richtung Dichtwirkungen auszuüben.
Stets erfindungsgemäß bildet das Elastomer-Dichtelement 18 auf der in axialer Richtung innenliegenden Seite eine weitere Lippe 21 aus, die sich in Richtung auf den kegeligen Endbereich 161 des sich drehenden Schirms 16 erstreckt, um mit diesem Endbereich die Wirkung einer Labyrinthdichtung auszuüben.
Der Innendurchmesser D1 der Lippe 21 ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser D2 des kegeligen Endbereichs 161, so dass es für das provisorische und gegenseitige Koppeln der Einheiten 15 und 16 erforderlich ist, die sich nicht drehende Einheit 15 axial in der vom Pfeil A in 3 bezeichneten Richtung zu drücken, wobei das Dichtelement 18 gezwungen wird, sich elastisch so weit zu verbiegen, bis es den kegeligen Bereich 161 überwindet. Diese Bewegung wird durch den Umstand ermöglicht, dass der ringförmige metallische Schirm 17 einen kleinsten Innendurchmesser D3 aufweist, der wesentlich größer ist als der Außendurchmesser D2 des kegeligen Endbereichs 161, weshalb die äußere oder sich nicht drehende Einheit 15 den kegeligen Bereich 161 dank der Kerbzähigkeit des Elastomermaterials des Dichtelements 18 überwinden kann. Sobald der vorgekoppelte Zustand von 3 erreicht ist, dient der kegelige Bereich 161 als Anschlagselement und wirkt mit der Lippe 21 zusammen, um die gegenseitigen Axialbewegungen zwischen den beiden Einheiten zu begrenzen und diese in der richtigen Lage für ihren Einbau in ein Lager festzuhalten.
Vorteilhafterweise bildet die Lippe 21 eine torusartige Oberfläche 21a, die im eingebauten Zustand dem Lagerinneren zugewandt ist und die Zentrifugierung und damit eine Umwälzbewegung des Schmierfetts in den inneren Teilen des Lagers in der von dem Pfeil C längs der Oberfläche 21a bezeichneten radial nach außen weisenden Richtung fördert.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der kegelige oder geneigte Endbereich 161 eine gegenüber dem zylindrischen axialen Bereich 16a, von dem aus er sich erstreckt, geringere Dicke, damit er leichter gebogen werden kann. Als Alternative hierzu kann lediglich der Anschlussbereich 162 zwischen dem abgewinkelten Bereich 161 und dem zylindrischen Bereich 16a eine geringere Dicke als dieser aufweisen.
Erkennbar kann die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung einen Zustand der Vor-Kopplung erreichen, der der Arbeitsanordnung entspricht, die die Vorrichtung nach ihrem Einbau in das Lager annehmen wird. Es werden somit die Risiken eines fehlerhaften Einbaus vermieden, wie in der Beschreibungseinleitung im Zusammenhang mit 1 besprochen, und man vermeidet das für den in 2 mit 42 bezeichneten radialen Flansch erforderliche Umbiegen.
Die einschlägigen Fachleute werden erkennen, dass die Erfindung zahlreiche Änderungen bezüglich vieler in 3 dargestellter Einzelheiten erfahren kann. Beispielsweise können Anzahl, Form und Anordnung der Lippen 19, 20, die geeignet sind, in Gleitkontakt mit dem „Zentrifugator” 16 zu treten, jede beliebige Gestalt annehmen. In ähnlicher Weise kann die sich drehende Einheit 16 weitere Teile enthalten, wie etwa ein weiteres Elastomer-Dichtungselement und/oder ein phonisches Rad für eine Einrichtung zur Ermittlung der Drehbewegung.
Eine an einem Außenring eines Lagers anzubringende ringförmige Metalleinlage trägt eine Dichtung, die an einem ringförmigen Metallschirm zu gleiten vermag, der auf einem Innenring eines Lagers anzubringen ist. Der Schirm hat einen axialen zylindrischen Bereich, von dessen einer Seite sich ein radial ausgerichteter Flansch erstreckt. Von der entgegengesetzten Seite erstreckt sich ein Endbereich mit einem größten Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Bereichs. Das Elastomer-Dichtelement bildet eine weitere Lippe aus, die sich in Richtung auf den Endbereich erstreckt und einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der größte Durchmesser des Endbereichs, um mit diesem Endbereich in der Weise in Wechselwirkung zu treten, dass die Dichtvorrichtung in axialer Richtung in einem Zustand der Vor-Kopplung festgehalten wird, der ihren einwandfreien Einbau in ein Lager ermöglicht.

Claims

Dichtvorrichtung für ein Wälzlager, enthaltend: eine radial innenliegende Einheit (16), die fest auf einem radial innenliegenden Ring (11) eines Lagers anzubringen ist, wobei die innenliegende Einheit (16) einen ringförmigen metallischen Schirm umfaßt, an dem ausgebildet sind ein sich in axialer Richtung erstreckender zylindrischer Bereich (16a) mit einer ersten Seite, einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Seite und einem Außendurchmesser (D), ein radialer Flansch (16b), der sich von der ersten Seite des axialen zylindrischen Bereichs (16a) in radialer Richtung nach außen erstreckt, ein Endbereich (161), der sich abgewinkelt von der zweiten Seite des axialen zylindrischen Bereichs (16a) erstreckt und einen größten Durchmesser (D2) aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser (D), eine in radialer Richtung außenliegende Einheit (15), die fest auf einem radial außenliegenden Ring (10) eines Lagers anzubringen ist, wobei die außenliegende Einheit (15) enthält: eine ringförmige Metalleinlage (17) mit einem kleinsten Innendurchmesser (D3) und ein Elastomer-Dichtelement (18), das an den ringförmigen Metalleinsatz (17) anschließt und an dem ausgebildet sind: mindestens eine Lippe (19, 20), die dazu ausgebildet ist, den axialen zylindrischen Bereich (16a) und/oder den radialen Flansch (16b) des Metallschirms (16) zu berühren und eine weitere Lippe (21), die sich in Richtung auf den Endbereich (161) zu erstreckt und einen Innendurchmesser (D1) hat, der geringer ist als der größte Durchmesser (D2) des Endbereichs (161); wobei gilt: D3 > D2 > D1 > D, weshalb die äußere Einheit (15) an die innere Einheit (16) vorgekoppelt werden kann, indem das Elastomer-Dichtelement (18) durch Krafteinwirkung elastisch aufgeweitet wird, um den Endbereich (161) zu überwinden und einen Zustand der Vorkopplung zu erreichen, in dem der Endbereich (161) und die weitere Lippe (21) zusammenwirken, um die gegenseitigen Axialbewegungen der beiden Einheiten (15, 16) vor der Endmontage der Dichtvorrichtung (14) in einem Lager (10, 11) zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (161) ein im wesentlichen geneigter oder kegeliger Bereich ist, der sich von der zweiten Seite des axialen zylindrischen Bereichs (16a) in abgewinkelter Richtung erstreckt.
Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte weitere Lippe (21) sich in Richtung auf den Endbereich (161) erstreckt, um mit diesem abdichtend zusammenzuwirken.
Dichtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte weitere Dichtlippe (21) mit dem Endbereich (161) eine Labyrinthdichtung bildet.
Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (161) eine geringere Dicke aufweist als der axiale zylindrische Bereich (16a), von dem aus er sich erstreckt.
Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (161) mit dem axialen zylindrischen Bereich (16a) über einen Verbindungsbereich (162) verbunden ist, der eine geringere Dicke aufweist als der axiale zylindrische Bereich (16a).
Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Lippe (21) eine torusartige Oberfläche (21a) bildet, die dem Lagerinneren zugewandt ist, um eine Zentrifugierung des normalerweise in den inneren Teilen des Lagers vorhandenen Schmierfetts in eine radial nach außen weisende Richtung (C) längs dieser Oberfläche (21a) zu begünstigen.