DE102006036006A1 - Abgedichtetes Wälzlager - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein abgedichtetes Wälzlager, umfassend einen inneren Lagerring, einen äußeren Lagerring, zwischen den Lagerringen angeordnete, in einem Käfig gehaltene Wälzkörper, und wenigstens einen an einer Stirnseite des Wälzlagers angeordneten, am inneren und äußeren Lagerring dichtend anliegenden Dichtring.
- Hintergrund der Erfindung
- Neben offenen Wälzlagern, die beispielsweise mittels einer ständigen Ölnebelschmierung geschmiert werden, werden in vielen Anwendungsfällen auch dauergeschmierte, abgedichtete Wälzlager genutzt, bei denen der die Wälzkörper enthaltende Raum entweder an einer Stirnseite oder an beiden Stirnseiten des Lagers durch Dichtringe abgedichtet ist, die einerseits das Eindringen von Staub, Wasser oder dergleichen und andererseits einen Austritt von Schmiermittel verhindern.
- Bei den bekannten abgedichteten Wälzlagern ist im Allgemeinen der Dichtring fest mit einem der beiden Lagerringe verbunden und liegt am jeweils anderen Lagerring abdichtend an. Dabei wird oft eine Konstruktion bevorzugt, bei welcher der Dichtring mit dem äußeren Lagerring fest verbunden ist und am inneren Lagerring anliegt, da wegen der radial weiter innen liegenden Abdichtpaarung eine geringere Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtring und Lagerring gegeben ist. In jedem Fall entspricht jedoch die Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtring und Lagerring der vollen Drehzahldifferenz zwischen den Lagerringen, so dass insgesamt eine sehr hohe Reibbelastung und als Folge davon ein hoher Verschleiß entsteht.
- Aus der
DE-PS 669 437 ist es bereits bekannt, die nicht mit einem der Lagerringe fest verbundene Kante des Dichtringes in eine Ringnut des anderen Lagerringes eingreifen zu lassen, um auf diese Weise eine weitgehend berührungslose Abdichtung unter Nutzung des sich einstellenden Labyrintheffektes zu erhalten. Diese bekannte Ausführung erfordert die Einarbeitung einer Ringnut oder eines Absatzes in einen der Lagerringe, die einerseits einen zusätzlichen Bearbeitungsgang erfordert und andererseits eine Schwächung des oftmals nicht sehr dicken Lagerringes mit sich bringt. - Die
DE 296 13 794 U1 zeigt und beschreibt ein abgedichtetes Wälzlager, bei welchem die nicht mit einem der Lagerringe fest verbundene Kante des Dichtringes bzw. der Dichtscheibe unter Bildung eines Ringspaltes dem jeweils anderen Lagerring gegenüberliegt. Zu diesem Zweck ist der Dichtring im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet, wobei einer der Schenkel mit dem zugeordneten Lagerring einen Dichtspalt bildet. Trotz der verhältnismäßig großen axialen Tiefe des Dichtspaltes ist bei einer derartigen berührungslosen Dichtpaarung eine vollkommene Abdichtung nicht gegeben, so dass immer unerwünschte Leckageverluste auftreten. - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abgedichtetes Wälzlager der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, welches eine wirkungsvolle Kontakt-Abdichtung bietet, jedoch gegenüber bekannten Wälzlagern eine geringere Reibung und damit einen geringeren Verschleiß aufweist.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der die Wälzkörper haltende Käfig etwa mit der Hälfte der Lagerdrehzahl umläuft, so dass er zwar eine Drehung sowohl gegenüber dem inneren Lagerring als auch gegenüber dem äußeren Lagerring ausführt, die relative Drehzahl gegenüber jedem der Lagerringe jedoch nur die Hälfte der relativen Drehzahl zwischen den beiden Lagerringen selbst beträgt.
- Die Erfindung geht daher aus von einem abgedichteten Wälzlager, umfassend einen inneren Lagerring, einen äußeren Lagerring, zwischen Lagerringen angeordnete, in einem Käfig gehaltene Wälzkörper, und wenigstens einen an einer Stirnseite des Wälzlagers angeordneten, am inneren und äußeren Lagerring dichtend anliegenden Dichtring. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dichtring mit dem Käfig fest verbunden ist und mit seiner Innenkante am inneren Lagerring sowie mit seiner Außenkante am äußeren Lagerring gleitend anliegt.
- Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich der schleifende, eine vollständige Abdichtung bietende Kontakt zwischen dem Dichtring und dem Lagerringen auf die beiden Kanten des Dichtringes verteilt, wobei deren Relativgeschwindigkeit zu den zugeordneten Lagerringen jeweils etwa nur die Hälfte der Relativgeschwindigkeit beträgt, die sich bei einem fest mit einem der Lagerringe verbundenen Dichtring ergibt. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile einer Kontaktabdichtung bei wesentlich reduziertem Verschleiß nutzen.
- Der Dichtring besteht vorzugsweise aus einem elastischen Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen, welches sich beispielsweise mit einer bestimmten Vorspannung an die entsprechende zugeordnete Gegenfläche anlegen lässt.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dichtring durch einen mit diesem verbundenen Verstärkungsring aus einem starren Material, beispielsweise einem Metallmaterial, verstärkt ist. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn der Dichtring beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Aufstecken oder dergleichen mit dem Käfig verbunden werden soll.
- Eine andere konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass der Dichtring durch Kleben, Vulkanisieren oder dergleichen mit dem Käfig verbunden ist. Diese Lösung bietet sich dann an, wenn der Dichtring keinen Verstärkungsring aufweist. In diesem Fall wird der aus dem Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen bestehende Dichtring direkt mit dem Käfig durch Kleben, Vulkanisieren oder ähnlichem verbunden.
- Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Käfig einerseits und am Dichtring andererseits zusammenwirkende Mittel zum Anclipsen des Dichtringes am Käfig vorgesehen sind. Diese Konstruktion ermöglicht es insbesondere, das Wälzlager auch nachträglich mit einem Dichtring auszustatten oder den Dichtring zu entfernen, beispielsweise wenn das Lager mit neuem Schmiermittel versehen werden soll.
- Eine Verbesserung der Abdichtwirkung lässt sich erreichen, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung der Dichtring einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt hat, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnittes flächig an der Innenseite des äußeren Lagerringes bzw. an der Innenseite des inneren Lagerringes anliegen.
- Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtring an seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils mit einer elastisch an der Innenseite des zugeordneten Lagerringes anliegenden Dichtlippe versehen, die sich elastisch an den Lagerring anlegt. Die für die Güte der Abdichtung maßgebliche Kontaktfläche zwischen Dichtring und Lagerring lässt sich auch dadurch verbessern, dass der Dichtring mit seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils in eine an der Innenseite des zugeordneten Lagerringes ausgebildete Ringnut eingreift oder eine nach axial außen ansteigende Schräge am Lagerring hintergreift, wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch genauer dargelegt wird.
- Die Erfindung lässt auch die Möglichkeit zu, dass der Dichtring mit seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils an einer Stirnfläche des zugeordneten Lagerringes dichtend anliegt, womit sich unter Umständen die für die Abdichtung maßgebliche Kontaktfläche vergrößern lässt.
- Eine konstruktive Vereinfachung ergibt sich dann, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Dichtring und der Käfig ein integrales Bauteil bilden, womit sich insbesondere der Aufwand für die Montage des Lagers erheblich verringern lässt.
- Die Erfindung läßt sich unabhängig von der Wälzlagerart, beispielsweise Zylinderrollen- oder Kugellagern, und/oder deren Bauformen, beispielsweise mit oder ohne zusätzlichen Borden an den Ringen, realisieren. Auch ist die Erfindung unabhängig von der Art der Käfigführung, beispielsweise bord- oder wälzkörpergeführt, realisiebar. Insbesondere im Falle eines wälzkörpergeführten Käfigs führt die Erfindung zu einem – den Käfig – stabilisierenden Effekt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
-
1 einen Schnitt durch eine Wälzlagerhälfte mit zwei mit einem Käfig verbundenen, an den Innenseiten der Lagerringe anliegenden Dichtringen, -
2 eine Anordnung ähnlich der in1 , wobei die Dichtringe zusätzlich in an den Lagerringen ausgebildete Ringnuten eingreifen, -
3 eine Anordnung mit zwei am Käfig befestigten, an Stirnseiten der Lagerringe anliegenden Dichtringen, -
4 eine Anordnung mit zwei direkt auf den Lagerring aufgeklipsten Dichtringen, -
5 eine Anordnung mit zwei über jeweils einen an dem zugeordneten Dichtring angeordneten Verstärkungsring auf den Käfig aufgeklipsten Dichtringen, -
6 eine Anordnung, bei der der Dichtring und der Käfig ein integrales Bauteil bilden, und -
7 eine Anordnung ähnlich der in5 , wobei die Dichtringe an einem bordgeführtem Käfig befestigt sind. -
1 zeigt demnach in einer Schnittdarstellung die obere Hälfte eines als Rollenlager ausgebildeten Wälzlagers2 mit einem äußeren Lagerring4 , einem inneren Lagerring6 sowie mehreren über den Lagerumfang verteilten, zwischen den Lagerringen4 und6 angeordneten Wälzkörpern8 , die in an sich bekannter Weise in einem Käfig10 gehalten sind. Sowohl an der in1 linken Stirnseite als auch an der rechten Stirnseite des Wälzlagers2 ist mit dem Käfig10 jeweils ein Dichtring12 bzw.14 fest verbunden, die jeweils an den Innenseiten der Lagerringe4 und6 abdichtend anliegen. Die Dichtringe12 und14 bestehen in an sich bekannter Weise jeweils aus einem elastischen Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen und liegen mit einer bestimmten, eine Abdichtung gewährleistenden Vorspannung an den Lagerringen4 bzw.6 an. - Die Dichtringe
12 ,14 sind jeweils durch einen an ihrer Außenseite angeordneten Verstärkungsring16 bzw.18 aus einem starren Material, vorzugsweise einem metallischen Material, verstärkt. Die Befestigung der Dichtringe12 ,14 am Käfig10 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Kleben, Vulkanisieren oder dergleichen, wobei die Verstärkungsringe16 ,18 auch eine Befestigung mittels Schrauben, Nieten oder ähnlichem ermöglichen würde. - Wie die
1 erkennen lässt, haben die Dichtringe12 ,14 jeweils einen etwa U-förmigen Querschnitt mit einem rechtwinklig zur Lagerachse19 stehenden Basisschenkel und zwei ins Lagerinnere weisenden Seitenschenkeln. Die Seitenschenkel liegen flächig an den zugeordneten Innenseiten des äußeren Lagerringes4 bzw. des inneren Lagerringes6 an, so dass sich eine gute Dichtwirkung ergibt. - Wenn man davon ausgeht, dass die Wälzkörper
8 schlupffrei am inneren Lagerring6 und am äußeren Lagerring4 abrollen, dann ist die relative Umlaufgeschwindigkeit der Wälzkörper8 sowie des mit diesen verbundenen Käfigs10 gegenüber dem inneren Lagerring6 und dem äußeren Lagerring4 jeweils im Wesentlichen halb so groß wie die relative Umlaufgeschwindigkeit der beiden Lagerringe gegeneinander. Zwischen den Dichtringen und dem inneren Lagerring6 einerseits sowie dem äußeren Lagerring4 andererseits besteht deshalb jeweils eine relative Drehgeschwindigkeitsdifferenz, die etwa der halben Drehzahl des Wälzlagers entspricht. Infolgedessen ist auch die Reibgeschwindigkeit zwischen den Dichtringen12 ,14 einerseits und den Lagerringen4 ,6 andererseits nur halb so groß wie bei herkömmlichen abgedichteten Wälzlagern, bei denen die Dichtringe an einem der Lagerringe fest angeordnet sind und mit der vollen Drehzahldifferenz am jeweils anderen Lagerring anliegen. Bei der Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung verteilt sich demnach die Reibung und damit der Verschleiß auf zwei Kanten der Dichtringe bzw. auf zwei Lagerringe, wobei die Relativgeschwindigkeit zwischen den Dichtringen und den Lagerringen halbiert ist. - Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vom Ausführungsbeispiel gemäß der
1 im Wesentlichen nur in der Ausgestaltung der Dichtringe und gegebenenfalls der daran angepassten Lagerringe. Die nachfolgende Beschreibung kann sich deshalb auf diese Unterschiedsmerkmale beschränken. - Im Ausführungsbeispiel gemäß
2 sind ebenfalls zwei Dichtringe20 ,22 vorgesehen, die jeweils durch einen außen angebrachten Verstärkungsring24 bzw.26 verstärkt sind. Die Dichtringe20 ,22 sind wiederum in geeigneter Weise, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren, mit dem Käfig28 fest verbunden. - Die Dichtringe
20 ,22 haben wie im Ausführungsbeispiel gemäß der1 ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt. Die freien Enden der Seitenschenkel sind zu einem Wulst30 bzw.32 verdickt, welche jeweils in am äußeren Lagerring34 beziehungsweise am inneren Lagerring36 ausgebildete Ringnuten38 bzw.40 eingreifen. Durch diese Ausgestaltung wird eine bessere Führung der Dichtringe20 ,22 an den Lagerringen34 ,36 sowie eine verbesserte Dichtwirkung infolge eines durch die Wülste30 ,32 bewirkten Labyrintheffektes erzielt. - Bei der Ausgestaltung gemäß der
3 sind wiederum zwei Dichtringe42 bzw.44 vorgesehen, die in geeigneter Weise, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren mit dem Käfig46 verbunden sind. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen gemäß den1 und2 sind die Dichtringe42 ,44 so ausgebildet, dass sie an Stirnseiten des äußeren Lagerringes48 und des inneren Lagerringes50 anliegen. Wie die3 erkennen lässt, haben die Dichtringe42 ,44 jeweils einen – bezogen auf den dargestellten Querschnitt – mittleren Bereich52 größerer Dicke und Festigkeit, über den sie am Käfig46 befestigt sind, sowie einen inneren Randbereich54 sowie einen äußeren Randbereich56 mit jeweils geringerer Dicke und damit größerer Elastizität, die sich mit einer bestimmten Vorspannung an die Stirnflächen der Lagerringe48 bzw.50 anlegen. Ein Verstärkungsring wie in den Beispielen der1 und2 kann demnach entfallen. - In dem Ausführungsbeispiel gemäß der
4 sind wiederum zwei Dichtringe58 bzw.60 vorgesehen, die abdichtend an den Innenseiten des äußeren Lagerringes62 und des inneren Lagerringes64 anliegen. Die Dichtringe58 und60 bestehen jeweils aus einem – bezogen auf den dargestellten Querschnitt – massiven mittleren Bereich66 , welcher so profiliert ist, dass er auf den Käfig68 aufgeclipst werden kann. An den radialen Außenkanten dieses mittleren Bereiches66 sind jeweils dünnere Dichtlippen70 ausgebildet, die sich mit einer elastischen Vorspannung an die Innenseiten der Lagerringe62 bzw.64 anlegen. Die beiden Dichtringe58 ,60 sind in besonderer Weise dazu geeignet, nachträglich am Wälzlager montiert zu werden. Die einfache Rastverbindung zwischen den Dichtringen58 ,60 und dem Lagerring68 ermöglicht es auch, die Lagerringe zu entfernen, beispielsweise um bei Bedarf neues Schmiermittel in das Wälzlager einzufüllen. -
5 zeigt eine Anordnung ähnlich der in4 mit zwei Dichtringen72 bzw.74 , die sich abdichtend an die Innenseiten des äußeren Lagerringes76 beziehungsweise des inneren Lagerringes78 anlegen. Im Gegensatz zu der Ausgestaltung gemäß der4 weisen die Dichtringe72 und74 jeweils an ihren Innenseiten einen Verstärkungsring80 bzw.82 beispielsweise aus einem federnd elastischen Metall oder dergleichen auf, die so profiliert sind, dass sie sich auf den Käfig84 aufklipsen lassen. Auch diese Dichtringe72 ,74 sind für eine nachträgliche Montage am Wälzlager geeignet und lassen sich ebenfalls zum Zwecke einer Erneuerung oder Ergänzung des Schmiermittels abnehmen. -
6 zeigt ein Wälzlager mit zwei Dichtringen86 bzw.88 , die jeweils mit einem Käfig90 zu einem einzigen Bauteil integriert sind. Dabei übernimmt der – bezogen auf den dargestellten Querschnitt – massive mittlere Bereich92 die Funktion des Käfigs, während an den Außenkanten ausgebildete elastische Dichtlippen94 die Abdichtfunktion übernehmen. -
7 zeigt ein Wälzlager ähnlich dem aus5 mit zwei Dichtringen14 bzw.16 , die sich abdichtend an die Innenseiten des äußeren Lagerringes4 beziehungsweise des inneren Lagerringes6 bzw. an deren Borden96 und98 anlegen. Im diesem Fall sind die Dichtringe14 bzw16 an einem bordgeführten Käfig10 befestigt. -
- 2
- Wälzlager
- 4
- Äußerer Lagerring
- 6
- Innerer Lagerring
- 8
- Wälzkörper
- 10
- Käfig
- 12
- Dichtring
- 14
- Dichtring
- 16
- Verstärkungsring
- 18
- Verstärkungsring
- 19
- Lagerachse
- 20
- Dichtring
- 22
- Dichtring
- 24
- Verstärkungsring
- 26
- Verstärkungsring
- 28
- Käfig
- 30
- Wulst
- 32
- Wulst
- 34
- Äußerer Lagerring
- 36
- Innerer Lagerring
- 38
- Ringnut
- 40
- Ringnut
- 42
- Dichtring
- 44
- Dichtring
- 46
- Käfig
- 48
- Äußerer Lagerring
- 50
- Innerer Lagerring
- 52
- Mittlerer Bereich
- 54
- Innerer Randbereich
- 56
- Äußerer Randbereich
- 58
- Dichtring
- 60
- Dichtring
- 62
- Äußerer Lagerring
- 64
- Innerer Lagerring
- 66
- Mittlerer Bereich
- 68
- Käfig
- 70
- Dichtlippe
- 72
- Dichtring
- 74
- Dichtring
- 76
- Äußerer Lagerring
- 78
- Innerer Lagerring
- 80
- Verstärkungsring
- 82
- Verstärkungsring
- 84
- Käfig
- 86
- Dichtring
- 88
- Dichtring
- 90
- Käfig
- 92
- Mittlerer Bereich
- 94
- Dichtlippe
- 96
- Bord am Außenring
- 98
- Bord am Innenring
Claims (11)
- Abgedichtetes Wälzlager (
2 ), umfassend einen äußeren Lagerring (4 ), einen inneren Lagerring (6 ), zwischen den Lagerringen angeordnete, in einem Käfig (10 ) gehaltene Wälzkörper (8 ), und wenigstens einen an einer Stirnseite des Wälzlagers angeordneten, am inneren und äußeren Lagerring dichtend anliegenden Dichtring, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (12 ,14 ) mit dem Käfig (10 ) fest verbunden ist und mit seiner Innenkante am inneren Lagerring (6 ) sowie mit seiner Außenkante am äußeren Lagerring (4 ) gleitend anliegt. - Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
12 ,14 ) aus einem elastischen Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen besteht. - Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
12 ,14 ) durch einen mit diesem verbundenen Verstärkungsring (16 ,18 ) aus einem starren Material verstärkt ist. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
12 ,14 ) durch Schrauben, Nieten oder dergleichen mit dem Käfig (10 ) verbunden ist. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
12 ,14 ) durch Kleben, Vulkanisieren oder dergleichen mit dem Käfig (10 ) verbunden ist. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Käfig (
68 ) einerseits und am Dichtring (58 ,60 ) andererseits zusammenwirkende Mittel zum Anklipsen des Dichtrings (58 ,60 ) am Käfig (68 ) vorgesehen sind. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
12 ,14 ) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat, und dass die beiden Seitenschenkel des U-förmigen Querschnittes flächig an der Innenseite des äußeren Lagerringes (4 ) beziehungsweise an der Innenseite des inneren Lagerringes (6 ) anliegen. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
58 ,60 ) an seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils mit einer elastisch an der Innenseite des zugeordneten Lagerringes (62 ,64 ) anliegenden Dichtlippe (70 ) versehen ist. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
20 ,22 ) mit seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils in eine an der Innenseite des zugeordneten Lagerringes (34 ,36 ) ausgebildete Ringnut (38 ,40 ) eingreift oder eine nach axial außen ansteigende Schräge am jeweiligen Lagerring (4 ,6 ) hintergreift. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
42 ,44 ) mit seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils an einer Stirnfläche des zugeordneten Lagerringes (48 ,50 ) anliegt. - Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (
86 ,88 ) und der Käfig (90 ) ein integrales Bauteil bilden.
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