DE102011077536A1

DE102011077536A1 - Statische Abdichtung mit Verfahren zur Abdichtung

Info

Publication number: DE102011077536A1
Application number: DE102011077536A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Walter; Alexander Häpp
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung zur statischen Abdichtung eines Wälzlagers mit einem Dichtelement zur Bildung eines schleifenden Dichtkontakts zusammen mit wenigstens einer Dichtlippe, wobei das Dichtelement ein Winkelblechring oder ein Trägering sein kann, der ein zylindrisches Befestigungsteil aufweist, und mit einem eine Wälzkörperlaufbahn ausbildenden und zur Befestigung des zylindrischen Befestigungsteils eine zylindrische Fläche aufweisenden Wälzlagerring. Es soll eine Alternative zur statischen Abdichtung basierend auf Elastomeren angegeben werden, indem die zylindrische Fläche mittels einer in dem Wälzlagerring eingebrachten, in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in eine erste und eine zweite, zylindrische Fläche geteilt ist und beide Flächen einen Sitz für das zylindrische Befestigungsteil bilden. Damit bildet die Nut ein Fettreservoir zwischen dem Wälzlagerring und dem Dichtelement, welches das Eindringen von Feuchte wirkungsvoll verhindert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur statischen Abdichtung eines Wälzlagers, insbesondere eines Radlagers, mit einem Dichtelement zur Bildung eines schleifenden Dichtkontakts zusammen mit wenigstens einer Dichtlippe, wobei das Dichtelement ein zylindrisches Befestigungsteil aufweist, und mit einem eine Wälzkörperlaufbahn ausbildenden und eine zur Befestigung des zylindrischen Befestigungsteils eine zylindrische Fläche aufweisenden Wälzlagerring. Ferner betrifft die Erfindung einen Dichtmittelring zur Herstellung einer statischen Abdichtung eines Wälzlagers zwischen einem Wälzlagerring und einem zylindrischen Befestigungsteil, wobei in einem ersten Schritt eine in den Wälzlagerring eingebrachte, ringförmige Nut mit einem Dichtmittel befüllt und mit einem radialen Dichtmittelüberschuss bedeckt wird, und in einem zweiten Schritt das zylindrische Befestigungsteil in axialer Richtung auf den Wälzlagerring aufgepresst wird, wobei das zylindrische Befestigungsteil den radialen Dichtmittelüberschuss abschert und in Aufpressrichtung auf dem Wälzlagering bis zu einer Endposition verschiebt.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Um bei Dichtungsanordnungen für Wälzlager das Eindringen von Feuchte zu vermeiden muss ganz besondere Sorgfalt beim Herstellen der Komponenten der Dichtungsanordnung an den Tag gelegt werden. Beispielsweise bei Kassettendichtungen werden so genannte Winkelblechringe verwendet, die formgenau in die Bohrung eines Lagerringes, beziehungsweise auf dessen Außenfläche, gelegt werden. Der Sitz des Winkelblechrings muss derart präzise sein, dass keine Feuchte hindurch gelangen kann. Kommt es dennoch zu Abweichungen, so entstehen während des Wälzlagerbetriebes Druckdifferenzen, die das Eindringen von Wasser durch den metallischen Kreisverband des Winkelblechringes unterstützen. Dies hat zur Folge, dass es zu einem frühen Lagerausfall, beziehungsweise zu einer geringen Lebensdauer des Wälzlagers kommt.
Aus DE10 2005 061 168 A1 sind Kassettendichtungen bekannt, die zur statischen Abdichtung zwischen zwei zueinander festen Teilen Elastomere in der Form von sogenannten O-Ringen vorsehen, die zwischen einem Winkelblech und dessen Sitz, das heißt in der Regel ein Innen- oder Außenring eines Wälzlagers, angeordnet ist.
Problematisch daran ist, dass diese O-Ringe aufgrund des Materials, als auch wegen der Dimensionierung nur teuer herzustellen sind. Aber dennoch sind sie nicht abkömmlich, da Rostfraß zwischen den abzudichtenden Teilen die Lebensdauer des Wälzlagers deutlich reduzieren kann.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine Alternative zur statischen Abdichtung eines Wälzlagers mittels eines Elastomers aufzuzeigen, die kostengünstiger ist, aber immer noch eine sehr gute Dichtheit an den Tag legt.
Die Aufgabe wird durch eine Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die zylindrische Fläche mittels einer in dem Wälzlagerring eingebrachten, in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in eine erste und eine zweite, zylindrische Fläche geteilt ist und beide Flächen einen Sitz für das zylindrische Befestigungsteil bilden.
Vorteilhafterweise ist die Nut teilweise oder ganz mit einem Dichtmittel, insbesondere Schmiermittel, befüllt. Wichtig am Dichtmittel ist, dass es hydrophob ist und dennoch gut an den Lagerkomponenten, wie dem die Laufbahn ausbildenden Wälzlagerring oder dem Dichtelement verbleibt, welches als Winkelblech ausgeführt sein kann, und gegebenenfalls dort eine Komponente einer Kassettendichtung bildet, wo zum Beispiel Dichtlippen an einem Schleuderring oder einem Trägerring befestigt sind.
Vorteilhafterweise ist auf der ersten Fläche zwischen dem zylindrischen Befestigungsteil und dem Wälzlagerring ein Dichtmittelfilm ausgebildet. Neben der Nut, die den ersten Dichtkontakt bildet, ist der Dichtmittelfilm angeordnet, der sich zwischen dem Dichtelement und dem Wälzlagerring ausgebildet hat. Durch die axiale Verteilung entsteht ein langer Korridor, der von der Feuchte auf dem Weg in das Wälzlager überbrückt werden muss. Dies kann in Abhängigkeit von dessen axialer Länge entsprechend lange dauern und wirkt sich somit positiv auf die Lebensdauer des Wälzlagers aus.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist axial neben dem Befestigungsteil und radial neben dem Wälzlagerring ein Dichtmittelwulst ausgebildet. Dieser Wulst bildet die dritte Dichtstelle, die von der Feuchte überwunden werden muss, bevor sie das Innere des Wälzlagers erreichen kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Wälzlagerring ein Innenring mit einer äußeren Wälzkörperlaufbahn oder ein Außenring mit einer inneren Wälzkörperlaufbahn. Statische Dichtungen werden regelmäßig dazu eingesetzt zwischen Lagerringen, die die Wälzkörperlaufbahnen ausbilden und einem Dichtelement abzudichten. Dabei kann es sich um einen drehenden Lagerring oder einen feststehenden Lagerring handeln. In Bezug zum Lagerring dreht sich das Dichtelement nicht.
Vorteilhafterweise bilden die zylindrische Fläche, die erste zylindrische Fläche und die zweite zylindrische Fläche entweder Außen- oder Innenflächen des Lagerringes. Die genannten Flächen sollten sich möglichst wenige in ihren Radialmaßen unterscheiden, da diese den Sitz für das Dichtelement bilden welches möglichst passgenau aufgepresst, beziehungsweise eingepresst, werden muss. Gegebenenfalls sind geringfügige Abweichungen mit einer Dichtmittel enthaltenden Nut eher tolerierbar als ohne, womit eine geringere Präzision erforderlich ist, die den Herstellungsprozess ebenfalls vereinfacht.
Wälzlager, insbesondere Radlager, sind mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ausrüstbar, wobei nicht nur diese sondern für Radiallager im allgemeinen gilt.
Das Verfahren zur Herstellung einer statischen Abdichtung eines Wälzlagers mittels eines Dichtmittelringes zwischen einem Wälzlagerring und einem zylindrischen Befestigungsteil stellt sich wesentlich einfacher dar, als jenes für eine statische Abdichtung mittels elastischem O-Ring.
In einem ersten Schritt wird eine in den Wälzlagerring eingebrachte, ringförmige Nut mit einem Dichtmittel befüllt und mit einem radialen Dichtmittelüberschuss bedeckt. Vorteilhafterweise entfällt die Herstellung des O-Ringes völlig.
In einem zweiten Schritt wird das zylindrische Befestigungsteil in axialer Richtung auf den Wälzlagerring aufgepresst, wobei das zylindrische Befestigungsteil den radialen Dichtmittelüberschuss abschert und in Aufpressrichtung auf dem Wälzlagering bis zu einer Endposition verschiebt. Auf diese Weise wird an der Endposition die dritte Dichtstelle in Form eines Wulstes gebildet, wobei zwischen Nut und Wulst ein dichtender Dichtmittelfilm entstanden ist, der die zweite Dichtstelle bildet. Der Dichtmittelfilm wird während des Abscherens des radialen Dichtmittelüberschusses zwischen dem zylindrischen Befestigungsteil und dem Wälzlagerring gebildet.
Vorteilhafterweise ist die gefüllte Nut vom zylindrischen Befestigungsteil und dem Wälzlagerring in jeweils einer Radialrichtung begrenzt. Damit sind lediglich zwei Bauteile an der statischen Dichtung beteiligt, womit das Wälzlagerinnere einfacher zu schützen ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 eine rechte Hälfte eines zweireihigen Schrägkugellagers mit einer statisch abgedichteten Kassettendichtung,
2 den Innenring und den Schleuderring des Lagers aus 1,
3 die Kassettendichtung aus 1 beim Aufpressvorgang vor dem Erreichen der Nut, und
4 die Kassettendichtung aus 1 beim Aufpressvorgang nach dem Abscheren des radialen Dichtmittelübertrages.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine rechte Hälfte eines zweireihigen Schrägkugellagers mit einer statisch abgedichteten Kassettendichtung 15, 16, bestehend aus einem Schleuderring 15 und einem Trägerblech 16 mit einem elastischen, Dichtlippen ausbildenden Teil. Radial innenliegend zum Befestigungsteil des Schleuderringes 15 ist eine ringförmige Nut angeordnet, in der ein Dichtmittelring einliegt. Das Dichtmittel ist diesem Ausführungsbeispiel ein Schmiermittel, wie zum Beispiel Öl oder Fett, und dichtet zwischen dem Innenring 12 und dem Schleuderring 15 statisch ab. Beide rotieren zusammen mit der Welle einer Radnabe, die nicht abgebildet ist.
Der Einsatz eines Schmiermittels als Dichtmittel ist besonders günstig, da das Schmiermittel sowohl zum Schmieren der Wälzkörper vorgesehen ist, aber auch eine dichtende Funktion übernimmt. Das Dichtmittel kann jedoch auch aus anderen Stoffen bestehen, wie zum Beispiel Silikon oder einem Klebstoff.
Ansonsten weist das Wälzlager Merkmale eines Radlagers auf, ist also ein Radiallager mit einem die Wälzkörper 14 führenden Wälzkörperkäfig 13 und mit zwei die Laufbahnen der Wälzkörper ausbildenden Lagerringe 11, 12.
Alternativ können der Außen- oder Innenring 11, 12 in eine drehende Nabe integriert sein oder einen Ring mit mehreren Wälzkörperlaufbahnen bilden.
2 zeigt den Innenring und den Schleuderring des Lagers aus 1. Es werden drei Dichtstellen gebildet. Die dritte besteht aus einem Wulst, der sich axial an das Befestigungselement 17 anschließt und radial um den Innenring 12 verläuft.
Die zweite Dichtstelle wird aus einem ringförmigen Schmierfilm gebildet, der sich axial zwischen dem zylindrischen Befestigungselement 17 und der ersten Außenfläche 20 des Innenrings 12 erstreckt.
Die zweite Fläche 21 des Innenrings 12 liegt ebenfalls axial neben der Nut 23, jedoch entgegen der Einpressrichtung orientiert, sodass bei dieser Fläche 21 kein Schmiermittel angeordnet ist. Beide Außenflächen 20, 21 bilden zusammen den Sitz des als Schleuderring 15 ausgebildeten Dichtungselementes.
3 zeigt die Kassettendichtung aus 1 beim Aufpressvorgang vor dem Erreichen der Nut 23, die mit einem Schmiermittelring 22 befüllt ist, der radial über die Außenflächen 20, 21 des Innenrings 12 hinausragen.
4 zeigt die Kassettendichtung aus 1 beim Aufpressvorgang nach dem Abscheren des radialen Schmiermittelübertrages, kurz bevor der Wulst 24 seine Endposition am Rande des Laufbahnbordes erreicht.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung zur statischen Abdichtung eines Wälzlagers mit einem Dichtelement zur Bildung eines schleifenden Dichtkontakts zusammen mit wenigstens einer Dichtlippe, wobei das Dichtelement ein Winkelblechring oder ein Trägering sein kann, der ein zylindrisches Befestigungsteil aufweist, und mit einem eine Wälzkörperlaufbahn ausbildenden und zur Befestigung des zylindrischen Befestigungsteils eine zylindrische Fläche aufweisenden Wälzlagerring. Es soll eine Alternative zur statischen Abdichtung basierend auf Elastomeren angegeben werden, indem die zylindrische Fläche mittels einer in dem Wälzlagerring eingebrachten, in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in eine erste und eine zweite, zylindrische Fläche geteilt ist und beide Flächen einen Sitz für das zylindrische Befestigungsteil bilden. Damit bildet die Nut ein Fettreservoir zwischen dem Wälzlagerring und dem Dichtelement, welches das Eindringen von Feuchte wirkungsvoll verhindert.
Bezugszeichenliste

D1: erste Dichtstelle
D2: zweite Dichtstelle
D3: dritte Dichtstelle
11: Außenring
12: Innenring
13: Käfig
14: Wälzkörper (Kugel)
15: Schleuderring
16: Trägerblech
17: zylindrisches Befestigungselement
18: Innenfläche
19: elastisches Teil
20: erste zylindrische Fläche
21: zweite zylindrische Fläche
22: Schmiermittelring
23: ringförmige Nut
24: Schmiermittelwulst
25: Schmiermittelfilm
26: Außenlaufbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005061168 A1 [0003]

Claims

Dichtungsanordnung zur statischen Abdichtung eines Wälzlagers, insbesondere Radlager, mit – einem Dichtelement (15) zur Bildung eines schleifenden Dichtkontakts zusammen mit wenigstens einer Dichtlippe, wobei das Dichtelement (15) ein zylindrisches Befestigungsteil (17) aufweist, und mit – einem eine Wälzkörperlaufbahn ausbildenden und eine zur Befestigung des zylindrischen Befestigungsteils (17) eine zylindrische Fläche (20, 21) aufweisenden Wälzlagerring (12), dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Fläche (20, 21) mittels einer in dem Wälzlagerring (12) eingebrachten, in Umfangsrichtung verlaufenden Nut (23) in eine erste (20) und eine zweite, zylindrische Fläche (21) geteilt ist und beide Flächen (20, 21) einen Sitz für das zylindrische Befestigungsteil (17) bilden.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Nut (23) teilweise oder ganz mit einem Dichtmittel, insbesondere Schmiermittel, befüllt ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der ersten Fläche (20) zwischen dem zylindrischen Befestigungsteil (17) und dem Wälzlagerring (12) ein Dichtmittelfilm ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei axial neben dem Befestigungsteil (17) und radial neben dem Wälzlagerring (12) ein Dichtmittelwulst (24) ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wälzlagerring (12) ein Innenring (12) mit einer äußeren Wälzkörperlaufbahn (26) oder ein Außenring mit einer inneren Wälzkörperlaufbahn ist.
Dichtungsanordnung nach allem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylindrische Fläche, die erste zylindrische Fläche (20) und die zweite zylindrische Fläche (21) entweder Außen- oder Innenflächen (20, 21) des Wälzlagerringes (12) bilden.
Wälzlager, insbesondere Radlager, mit einer Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer statischen Abdichtung eines Wälzlagers mittels eines Dichtmittelringes (22) zwischen einem Wälzlagerring (12) und einem zylindrischen Befestigungsteil (15), wobei – in einem ersten Schritt eine in den Wälzlagerring (12) eingebrachte, ringförmige Nut (23) mit einem Dichtmittel befüllt und mit einem radialen Dichtmittelüberschuss bedeckt wird, und – in einem zweiten Schritt das zylindrische Befestigungsteil (15) in axialer Richtung auf den Wälzlagerring (12) aufgepresst wird, wobei das zylindrische Befestigungsteil (15) den radialen Dichtmittelüberschuss abschert und in Aufpressrichtung auf dem Wälzlagering (12) bis zu einer Endposition verschiebt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei während des Abscherens des radialen Dichtmittelüberschusses ein Dichtmittelfilm zwischen dem zylindrischen Befestigungsteil (17) und dem Wälzlagerring (12) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die gefüllte Nut (23) vom zylindrischen Befestigungsteil (15) und dem Wälzlagerring (12) in jeweils einer Radialrichtung begrenzt wird.