DE102006040776B4

DE102006040776B4 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102006040776B4
Application number: DE102006040776.8A
Authority: DE
Inventors: Jens Heim; Roland Langer; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: DE102006040776A1

Abstract

Wälzlager, mit zumindest einem Lagerinnenring (1), zumindest einem Lageraußenring (6) und zumindest einer zwischen denselben in Laufbahnen geführten und von einem Käfig (8) gehaltenen Wälzkörperreihe (7), wobei seitlich der Wälzkörperreihe (7) wenigstens ein ringförmiges Dichtelement (9a, 9b, 9b', 9b'') angeordnet ist, das einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil (10, 14, 14', 14'') aufweist, mit welchem es sich auf einer am Lagerinnen- oder Lageraußenring (1, 6) ausgebildeten Sitzfläche (12, 16, 16', 19, 19') radial abstützt, die Sitzfläche (12, 16, 16', 19, 19') für den zylindrischen Teil (10, 14, 14', 14'') des Dichtelementes (9a, 9b, 9b'', 9b'') konisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Erweiterungswinkel (α) und/oder der Verjüngungswinkel (β) der ausgebildeten konischen Sitzfläche (12, 16, 16', 19, 19') in einem Bereich von 0,25° bis 0,5° gewählt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager, mit zumindest einem Lagerinnenring, zumindest einem Lageraußenring und zumindest einer zwischen denselben in Laufbahnen geführten und von einem Käfig gehaltenen Wälzkörperreihe, wobei seitlich der Wälzkörperreihe wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist, das einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil aufweist, mit welchem es sich auf einer am Lagerinnenring oder Lageraußenring ausgebildeten Sitzfläche radial abstützt.
Hintergrund der Erfindung
Dichtelemente in Form von Schutzkappen oder Befestigungs- und/oder Abstützelementen für beispielsweise elastomere Dichtungen mit zylindrischem Sitz am Lagerinnenring oder Lageraußenring sind seit langem bekannt.
So ist beispielsweise aus der DE 82 10 552 U1 eine Dichtungseinheit zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring eines Wälzlagers zur Abdichtung eines zwischen den beiden Lagerringen gebildeten Raumes bekannt. Die Dichtungseinheit verfügt über ein erstes Ringelement, welches bei einer Montage durch leichten axialen Druck an einer Sitzfläche der radial inneren Mantelfläche des Lageraußenringes befestigbar ist. Ein zweites Ringelement ist durch leichten Druck auf die radial äußere Mantelfläche des Lagerinnenringes geschoben. Des Weiteren sind ein Dichtring, der in einem Raum zwischen den beiden Ringelementen angeordnet ist, und ein Federelement, das auf dem Dichtring sitzt, vorgesehen. Das erste Ringelement besteht aus einem metallischen oder anderen steifen Werkstoff mit hoher Festigkeit und ist im Querschnitt im Wesentlichen tassenförmig ausgebildet. Hierzu weist es eine zur Achse des Ringelementes bzw. Wälzlagers parallele respektive zylindrische Seitenwand, die an der Sitzfläche anliegt, sowie eine Bodenwand, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Seitenwand verläuft, auf. Das zweite Ringelement der Dichtungseinheit besteht ebenfalls aus einem metallischem oder einem anderen steifen Material hoher Festigkeit. Es hat einen hülsenförmigen bzw. zylindrischen Teil, der auf dem Lagerinnenring befestigbar ist, sowie einen Flanschteil, der rechtwinklig von einem Ende des hülsenförmigen Teils absteht. Die beiden Ringelemente sind koaxial zueinander angeordnet.
Eine ähnliche Dichtungseinheit für ein Wälzlager ist aus der DE 37 20 914 A1 bekannt, wobei auch hier zwei metallene Ringelemente vorgesehen sind, die zwischen sich einen Dichtungsring aufnehmen und denselben abstützen, wobei ein Ringelement mit dem Dichtungsring beispielsweise durch Vulkanisation verbunden ist. Beide Ringelemente verfügen ebenfalls über eine zur Achse des Ringelementes bzw. des Wälzlagers parallel ausgerichtete bzw. zylindrische Seitenwand und sind mit derselben auf der jeweils zugehörigen Sitzfläche radial abgestützt.
In der Praxis wurde festgestellt, dass Dichtelemente aus Blech mit einer zylindrischen Seitenwand, mit welcher diese auf einen ebenfalls zylindrischen Sitz eines Innen- oder Außenlagerringes eines Wälzlagers aufgepresst werden, das Bestrebung haben, sich axial abschnittsweise von der Sitzfläche abzuheben, woraus in nachteiliger Weise eine verringerte tragende Breite des Sitzes und ferner eine reduzierte Haltekraft sowie eine verschlechterte Dichtwirkung resultieren. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit wenigstens einem Dichtelement zu schaffen, welches eine verbesserte Abdichtung durch das Dichtelement an sich sowie eine erhöhte Haltekraft für das Dichtelement im Bereich der zugehörigen Sitzfläche desselben am Lagerinnenring oder Lageraußenring gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Ansprüche 2 bis 8 beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach kann eine auf der Außenkontur des Lageraußenringes ausgebildete Sitzfläche ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch erweitert sein.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es sinnvoll, dass eine auf der Innenkontur des Lageraußenringes ausgebildete Sitzfläche ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch verjüngt ausgebildet ist.
Ebenso kann eine auf der Außenkontur des Lagerinnenringes ausgebildete Sitzfläche ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch erweitert ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang kann es für ein weiter gesteigertes Haltevermögen vorteilhaft sein, dass die auf der Außenkontur des jeweiligen Lagerringes ausgebildete Sitzfläche eine Umfangsnut aufweist, in welche ein freier Endabschnitt des zylindrischen Teils des Dichtelementes formschlüssig eingreift.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Dichtelement durch ein Blechteil gebildet ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement durch eine Schutzkappe oder durch ein Befestigungs- und/oder Abstützungselement einer elastomeren Kunststoff- oder sonstigen Dichtung gebildet ist.
Die Erfindung umfasst auch ein Radlager an einem Kraftfahrzeug mit zumindest einem Wälzlager gemäß wenigstens einem der Merkmale der Ansprüche 1 bis 7.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 ein Radlager in einem Axialschnitt,
2 und 3 einen Außensitz für eine Schutzkappe an einem Radlager nach dem Stand der Technik (Einzelheit „Z₁” gemäß 1),
4 bis 6 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Außensitz für eine Schutzkappe (Einzelheit „Z₂” gemäß 1),
7 eine vorteilhafte Verbesserung der Schutzkappenbefestigung gemäß 6,
8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Innensitz für eine Schutzkappe,
9 die Einzelheit „Y” gemäß 8, und
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Befestigungs- und/oder Abstützelementen für elastomere Dichtungen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt beispielgebend ein Radlager eines Kraftfahrzeugs mit einem Lagerinnenring 1 eines Wälzlagers, der auf einer Radnabe 2 aufgeschoben und durch einen kalt umgeformten Bund 3 axial festgelegt ist. Vorliegend handelt es sich um ein an sich bekanntes zweireihiges Schrägkugellager, wobei eine Wälzkörper-Reihe 4 von einem Käfig 5 geführt zwischen einer Laufbahn der Radnabe 2 sowie der Laufbahn eines Lageraußenringes 6, und die zweite Wälzkörper-Reihe 7, ebenfalls von einem Käfig 8 geführt, zwischen einer Laufbahn des Lagerinnenringes 1 sowie einer weiteren Laufbahn des Lageraußenringes 6 angeordnet ist.
Seitlich rechts neben der zweiten Wälzkörper-Reihe 7 ist ein ringförmiges Dichtelement 9a in Form einer Schutzkappe angeordnet, die einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil 10 und ein zu diesem im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten Kappenteil 11 aufweist. Mit dem zylindrischen Teil 10 stützt sich das Dichtelement 9a beziehungsweise die Schutzkappe auf einer auf der Außenkontur des Lageraußenringes 6 ausgebildeten Sitzfläche 12 (Außensitz) ab.
Außerdem zeigt 1 ein Dichtelement 9b in Form eines Befestigungs- und/oder Abstützungselementes für eine elastomere, Kunststoff- oder sonstige Dichtung 13, welche ebenfalls einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil 14 und einen zu diesem im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten Flanschteil 15 aufweist. Mit dem zylindrischen Teil 14 stützt sich das Dichtelement 9b respektive das Befestigungs- und/oder Abstützungselement auf einer auf der Außenkontur des Lagerinnenringes 1 ausgebildeten Sitzfläche 16 (Außensitz) ab.
Die Dichtelemente 9a und 9b sind vorzugsweise als Blechbauteile mit einer hohen Festigkeit ausgebildet. Außerdem ist es auch möglich, dieselben aus anderen Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften, wie beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff oder aus einem Verbundwerkstoff zu fertigen.
Wie die 2 und 3 zeigen, ist der Außensitz am Lageraußenring 6 herkömmlich zylindrisch ausgebildet, weshalb die Sitzfläche 12 achsparallel zur Mittenachse des Wälzlagers angeordnet ist. Wird während der Montage das Dichtelement 9a in Form der beschriebenen Schutzkappe mit dem zylindrischen Teil 10 axial auf die Sitzfläche 12 aufgeschoben bzw. aufgepresst, so ist ein axial abschnittweises radiales Abheben des zylindrischen Teiles 10 von der Sitzfläche 12 festzustellen (3), woraus in nachteiliger Weise eine verringerte tragende Breite des Sitzes und ferner eine reduzierte Haltekraft sowie eine verschlechterte Dichtwirkung resultieren.
Um diesem Problem zu begegnen, ist gemäß den 4 bis 6, welche die Montage des Dichtelementes 9a darstellen, die Sitzfläche 12 für den zylindrischen Teil 10 gemäß der Erfindung konisch ausgebildet. Diese Konizität ist derart, dass das sich abschnittsweise einstellende radiale Abheben des zylindrischen Teiles 10 durch den Konus kompensiert wird, indem sich der zylindrische Teil 10 während der Montage an die konische Sitzfläche 12 des Lageraußenringes 6 anschmiegt.
Vorliegend ist die auf der Außenkontur des Lageraußenringes 6 ausgebildete Sitzfläche 12 ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch erweitert ausgebildet, da der zylindrische Teil 10 des Dichtelementes 9a das Bestreben hat, sich von der Sitzfläche 12 radial nach außen abzuheben. Durch die vorstehende Maßnahme sind nunmehr eine erhöhte Haltekraft für das Dichtelement 9a im Bereich der Sitzfläche 12 desselben am Lageraußenring 6 aufgrund einer vergrößerten tragenden Breite des Sitzes sowie eine verbesserte Abdichtung an sich zu verzeichnen.
In Untersuchungen zeigte sich, dass es vorteilhaft ist, den Erweiterungswinkel α der konischen Sitzfläche 12 des Lageraußenringes 6 in einem Bereich von 0,2° bis 2°, vorzugsweise in einem Bereich von 0,25° bis 0,5° zu wählen, so dass der Außendurchmesser der Sitzfläche 12 hin zur Stirnseite des Lageraußenringes 6 entsprechend geringer wird.
Um die Haltekraft für das Dichtelement 9a sowie die Dichtwirkung an sich noch weiter zu verbessern, kann es gemäß 7 angezeigt sein, auf der Außenkontur des Lageraußenringes 6 bzw. auf der Sitzfläche 12 eine Umfangsnut 17 vorzusehen, in welche der freie Endabschnitt 18 des zylindrischen Teils 10 des Dichtelementes 9a durch Verstemmung formschlüssig eingreift.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen dadurch, dass ein Dichtelement 9a in Form einer Schutzkappe vorgesehen ist, welches sich an einer auf der Innenkontur des Lageraußenringes 6 ausgebildeten Sitzfläche 19 abstützt, die ihrerseits ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch verjüngt ausgebildet ist. Daher steigt der Innendurchmesser der Sitzfläche 19 von der Stirnseite des Lageraußenringes 6 hin zur Wälzlagermitte entsprechend an. Auch hierbei ist während der Montage des Dichtelementes 9a bzw. der Schutzkappe ein sich abschnittsweise einstellendes Abheben des zylindrischen Teiles 10 des Dichtelementes 9a durch den gebildeten Konus kompensierbar, da in diesem Fall das zylindrische Teil 10 das Bestreben hat, sich von der Sitzfläche 19 radial nach innen abzuheben (nicht näher gezeigt).
Durch die konische Sitzfläche 19 schmiegt sich der zylindrische Teil 10 des Dichtelementes 9a an dieselbe an. Es ist daher eine vergrößerte tragende Breite des Sitzes sowie eine verbesserte Abdichtung zu verzeichnen.
Der Verjüngungswinkel β der ausgebildeten konischen Sitzfläche 19 des Innensitzes des Lageraußenringes 6 ist ebenfalls in einem Bereich von 0,2° bis 2°, vorzugsweise in einem Bereich von 0,25° bis 0,5° gewählt.
Was das Ausführungsbeispiel nach 10 anbelangt, so sind hierbei eine Axialdichtung ausbildend zwei zueinander korrespondierende Dichtelemente 9b', 9b'' in Form von Befestigungs- und/oder Abstützungselementen für jeweils eine elastomere Dichtung 13', 13'' gezeigt. Das radial innen sich an der Außenkontur des Lagerinnenringes 1 abstützende Dichtelement 9b' entspricht im Wesentlichen der bereits oben beschriebenen Ausführungsform gemäß 1 und weist einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil 14' sowie benachbart zur Stirnseite des Wälzlagers einen zu dem zylindrischen Teil 14' im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten Flanschteil 15' auf. Das sich radial außen an der Innenkontur des Lageraußenringes 6 abstützende Dichtelement 9b'' weist ebenfalls einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil 14'' und entgegengesetzt zur Stirnseite des Wälzlagers ein zu dem zylindrischen Teil 14'' im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten Flanschteil 15'' auf.
Erfindungsgemäß sind auch in diesem Ausführungsbeispiel konische Sitzflächen 16' und 19' für die zylindrischen Teile 14'' und 14'' vorgesehen, die den konischen Sitzflächen 16 und 19 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele weitestgehend entsprechen und daher die gleiche erfindungsgemäße Wirkung erzielen.
Der Erweiterungswinkel α bzw. der Verjüngungswinkel β der ausgebildeten konischen Sitzflächen 16', 19' ist ebenfalls in einem Bereich von 0,2° bis 2°, vorzugsweise in einem Bereich von 0,25° bis 0,5° gewählt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerinnenring
2: Radnabe
3: Bund
4: Wälzkörper-Reihe
5: Käfig
6: Lageraußenring
7: Wälzkörper-Reihe
8: Käfig
9a: Dichtelement (Schutzkappe)
9b, 9b', 9b'': Dichtelement (Befestigungs- und/oder Abstützungselement)
10: Zylindrischer Teil am Dichtelement 9a
11: Kappenteil am Dichtelement 9a
12: Sitzfläche am Außensitz-Lageraußenring 6
13, 13', 13'': Dichtung
14, 14', 14'': Zylindrischer Teil am Dichtelement 9b, 9b'', 9b''
15, 15', 15'': Flanschteil am Dichtelement 9b, 9b', 9b''
16, 16': Sitzfläche (Außensitz am Lagerinnenring 1)
17: Umfangsnut am Sitzfläche 12
18: Freier Endabschnitt am zylindrischer Teil 10
19, 19': Sitzfläche (Innensitz am Lageraußenring 6)
α: Erweiterungswinkel
β: Verjüngungswinkel

Claims

Wälzlager, mit zumindest einem Lagerinnenring (1), zumindest einem Lageraußenring (6) und zumindest einer zwischen denselben in Laufbahnen geführten und von einem Käfig (8) gehaltenen Wälzkörperreihe (7), wobei seitlich der Wälzkörperreihe (7) wenigstens ein ringförmiges Dichtelement (9a, 9b, 9b', 9b'') angeordnet ist, das einen koaxial zum Wälzlager ausgerichteten zylindrischen Teil (10, 14, 14', 14'') aufweist, mit welchem es sich auf einer am Lagerinnen- oder Lageraußenring (1, 6) ausgebildeten Sitzfläche (12, 16, 16', 19, 19') radial abstützt, die Sitzfläche (12, 16, 16', 19, 19') für den zylindrischen Teil (10, 14, 14', 14'') des Dichtelementes (9a, 9b, 9b'', 9b'') konisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Erweiterungswinkel (α) und/oder der Verjüngungswinkel (β) der ausgebildeten konischen Sitzfläche (12, 16, 16', 19, 19') in einem Bereich von 0,25° bis 0,5° gewählt ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Außenkontur des Lageraußenringes (6) ausgebildete Sitzfläche (12) ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch erweitert ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Innenkontur des Lageraußenringes (6) ausgebildete Sitzfläche (19, 19') ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch verjüngt ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Außenkontur des Lagerinnenringes (1) ausgebildete Sitzfläche (16, 16') ausgehend von der Stirnseite des Wälzlagers zur Wälzlagermitte hin konisch erweitert ist.
Wälzlager nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (12; 16, 16'; 19, 19') eine Umfangsnut (17) aufweist, in welche ein freier Endabschnitt (18) des zylindrischen Teils (10) des Dichtelementes (9a) formschlüssig eingreift.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9a, 9b, 9b', 9b'') ein Blechteil ist.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9a, 9b, 9b', 9b'') durch eine Schutzkappe oder durch ein Befestigungs- und/oder Abstützungselement einer elastomeren Kunststoff- oder sonstigen Dichtung (13, 13', 13'') gebildet ist.
Radlager an Kraftfahrzeugen mit zumindest einem Wälzlager gemäß den Merkmalen von zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7.