DE19948188C2

DE19948188C2 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE19948188C2
Application number: DE19948188A
Authority: DE
Inventors: Hans Reinhardt; Rolf Vogt
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: DE19948188A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung.

Stand der Technik

Dichtungsanordnungen sind allgemein bekannt und gelangen beispielsweise zur Abdichtung von rotierenden Wellen gegenüber Gehäusen zur Anwendung. Der Vorteil von Kassettendichtungen ist darin zu sehen, daß der Laufring für die dynamisch beanspruchte Dichtung einen Bestandteil der Kassettendichtung bildet und die für ein möglichst gutes Abdichtungsergebnis während einer langen Gebrauchsdauer erforderliche Oberflächengüte aufweist. Einer zeit- und kostenaufwendigen Bearbeitung der Oberfläche der zueinander verdrehbaren Maschinenelemente, zur Herstellung einer Lauffläche für die dynamisch beanspruchte Dichtung, bedarf es daher nicht. Außerdem sind die empfindlichen, dynamisch beanspruchten Dichtlippen innerhalb der Kassettendichtung angeordnet und daher während der Lagerung und/oder der Montage vor schädlichen äußeren Einflüssen weitgehend geschützt. Beispiele von Kassettendichtungen sind in der US 2,505,189, der DE 33 33 264 A1 und der DE 34 12 484 A1 beschrieben und gezeigt.

Aus der US 2,793,088 ist eine Dichtungsanordnung bekannt, umfassend ein Wälzlager zur Lagerung einer Welle in einem Gehäuse. Außerdem umfasst die Dichtungsanordnung eine Dichtung, wobei das Wälzlager und die Dichtung einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind. In dem durch den Abstand gebildeten Spalt ist ein Tellerfederpaket angeordnet, das die Bestandteile der Dichtungsanordnung in axialer Richtung gegeneinander verspannt. Die Vielzahl der Einzelteile, aus denen die vorbekannte Dichtungsanordnung besteht und der daraus resultierende, vergleichsweise komplizierte Aufbau sind wenig zufriedenstellend.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß ihre Handhabung während der Montage durch einen teilearmen Aufbau vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltung nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Dichtungsanordnung vorgesehen, umfassend ein Wälzlager zur gegenseitigen, relativ zueinander verdrehbaren Abstützung zweier Maschinenelemente und eine Kassettendichtung zur gegenseitigen Abdichtung der Maschinenelemente, wobei das Wälzlager und die Kassettendichtung einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt nur eine, als Federkörper ausgebildete, im Wesentlichen kreisringförmige, in axialer Richtung elastisch nachgiebige Federscheibe zur axialen Verspannung des Wälzlagers mit der Kassettendichtung angeordnet ist, wobei die Federscheibe unter elastischer axialer Vorspannung zwischen der Kassettendichtung und einem Laufring des Wälzlagers angeordnet ist, wobei die Federscheibe innenumfangsseitig zumindest einen sich axial in Richtung der Kassettendichtung erstreckenden Vorsprung aufweist und wobei der Vorsprung kraft- und/oder formschlüssig mit der Kassettendichtung verbunden ist. Im Gegensatz zu einem Tellerfederpaket, das als Federkörper zur Anwendung gelangt und aus mehreren einzelnen Tellerfedern besteht, ist die Handhabung mit nur einer Federscheibe wesentlich vereinfacht.

Die Federscheibe weist innenumfangsseitig zumindest einen sich axial in Richtung der Kassettendichtung erstreckenden Vorsprung auf, wobei der Vorsprung kraft- und/oder formschlüssig mit der Kassettendichtung verbunden ist. Das Handling der Dichtungsanordnung bei der Montage ist dadurch wesentlich vereinfacht, da die Federscheibe und die Kassettendichtung eine vormontierbare Einheit bilden. Die Federscheibe ist durch die kraft und/oder formschlüssige Festlegung an der Kassettendichtung unverlierbar mit dieser verbunden. Die vormontierbare Einheit, bestehend aus der Kassettendichtung und der Federscheibe wird in einem Arbeitsgang gemeinsam montiert, wobei sich die Federscheibe bei montierter Dichtungsanordnung und unter elastischer axialer Vorspannung zwischen der Kassettendichtung und einem Laufring des Wälzlagers abstützt. Gelangt beispielsweise nur ein Vorsprung zur Anwendung, kann dieser in Umfangsrichtung in sich geschlossen ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß die Federscheibe in axialer Richtung gewellt ausgebildet ist. Das Verhältnis aus der Auslenkung der Wellung in axialer Richtung und der Dicke der Federscheibe beträgt bevorzugt etwa 5 bis 15, wobei die Federscheibe bevorzugt aus einem rostfreien Federstahl besteht. Derartige Stähle sind gegen die meisten abzudichtenden Medien resistent, was im Hinblick auf gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer von hervorzuhebendem Vorteil ist.

Die Federscheibe kann in sich geschlossen ausgebildet sein. Die Herstellung erfolgt bei einer derartigen Ausgestaltung im wesentlichen zweistufig, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein ebener Kreisring ausgestanzt und der ebene Kreisring in einem zweiten Verfahrensschritt, beispielsweise durch Tiefziehen, in seine in axialer Richtung gewellte Form gebracht wird.

Nach einer anderen Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, daß die Federscheibe durch einen sich in radialer Richtung erstreckenden Schlitz an einer Umfangsstelle durchtrennt ist. Hierbei ist von Vorteil, daß die Federscheibe aus einem Endlosband kostengünstig hergestellt werden kann. Dabei wird das Band zunächst abgelängt, anschließend kreisringförmig gebogen und sodann durch Prägen in die in axialer Richtung gewellte Form gebracht.

Als vorteilhaft hat es sich bewährt, wenn die Federscheibe drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Vorsprünge aufweist. herstellungsbedingte Toleranzen der Federscheibe und/oder der Kassettendichtung können dadurch besser ausgeglichen werden.

Nach einer ersten Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, daß die Vorsprünge den zweiten Stützkörper unmittelbar anliegend berühren. Hierbei ist von Vorteil, daß sowohl der zweite Stützkörper als auch die Federscheibe aus einem zähharten, relaxationsfreien Werkstoff bestehen und dadurch eine Veränderung der Zuordnung der Federscheibe zur Kassettendichtung auch während einer sehr langen Gebrauchsdauer ausgeschlossen ist.

Nach einer anderen Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, daß die Vorsprünge den zweiten Stützkörper mittelbar anliegend berühren. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der zweite Stützkörper auf der dem zweiten Maschinenelement zugewandten Seite mit einem statisch beanspruchten Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff verbunden ist. Der Dichtkörper bewirkt einerseits eine Abdichtung des zweiten Stützkörpers auf dem zweiten Maschinenelement sowie eine drehfeste Verbindung der zuvor genannten Teile miteinander und andererseits einen ausgezeichneten Toleranzausgleich der Vorsprünge der Federscheibe und/oder des zweiten Stützkörpers. Die Montage der Kassettendichtung mit der Federscheibe zu der vormontierten Einheit ist dadurch besonders einfach, daß die Vorsprünge den Dichtkörper untergreifen.

Die Kassettendichtung kann einen ersten Stützkörper mit zumindest einer dynamisch beanspruchten Dichtung aus elastomeren Werkstoff umfassen und einen als Laufring für die dynamisch beanspruchte Dichtung ausgebildeten und das zweite Maschinenelement drehfest und dichtend berührenden zweiten Stützkörper. Die beiden Stützkörper bestehen bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Blech. Die dynamisch beanspruchte Dichtung ist in radialer Richtung umfangsseitig an den ersten Stützkörper angespritzt. Der zweite Stützkörper ist beispielsweise auf das zweite Maschinenelement, das durch eine Welle gebildet sein kann, aufgepresst und dadurch relativ ortsfest mit diesem verbunden.

Der dynamisch beanspruchten Dichtung kann auf der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite zumindest eine erste Vorschaltdichtung mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sein, die den Laufring des zweiten Stützkörpers dichtend umschließt. Die erste Vorschaltdichtung weist bevorzugt zumindest eine Dichtlippe auf, die radial außenseitig von einem einstückig und materialeinheitlich ausgebildeten Elastomerwulst umschlossen ist. Durch die wulstförmige Materialanhäufung bedarf es keiner zusätzlichen, separat erzeugten Feder, beispielsweise eine Ringwendelfeder, um die erste Vorschaltdichtung mit gleichbleibender radialer Vorspannung während der gesamten Gebrauchsdauer dichtend an den Laufring zu drücken. Die Kassettendichtung besteht insgesamt nur aus wenigen Teilen, ist dadurch in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfach und kostengünstig herstellbar und die Gefahr von Montagefehlern ist auf ein Minimum begrenzt.

Der erste Stützkörper kann einen Axialflansch und einen Radialflansch aufweisen, wobei auf der dem Axialflansch abgewandten Seite des Radialflanschs die dynamisch beanspruchte Dichtung angeordnet ist und wobei die statisch beanspruchte Dichtung den Axialflansch radial außenseitig zumindet teilweise umschließt und das erste Maschinenelement unter elastischer Vorspannung dichtend berührt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kassettendichtung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zur Anwendung gelangenden Federscheibe,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Federscheibe aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung gezeigt, die in einer Waschmaschine zur Anwendung gelangt. Das erste Maschinenelement 2 ist durch das Gehäuse einer Waschmaschinenlagerung gebildet und das zweite Maschinenelement 3 durch eine Welle, die die Waschtrommel der Waschmaschine antreibt. Die Lagerung des zweiten Maschinenelements 3 im ersten Maschinenelement 2 erfolgt durch das Wälzlager 1, das in diesem Fall durch ein handelsübliches Rillenkugellager gebildet ist. Innerhalb des abzudichtenden Raums 15 befindet sich während des Betriebs der Waschmaschine Wasser oder Waschlauge, wobei das Wasser oder die Waschlauge durch die Kassettendichtung 4 vom Wälzlager 1 ferngehalten wird.

Die Dichtungsanordnung umfaßt das Wälzlager 1, die Kassettendichtung 4 und den als Federscheibe 7 ausgebilde ten Federkörper 6. Die Federscheibe 7 ist innerhalb des Spalts 5 angeordnet, der sich in axialer Richtung zwischen dem Wälzlager 1 und der Kassettendichtung 4 befindet.

Die Kassettendichtung 4 besteht im wesentlichen aus dem ersten 8 und dem zweiten Stützkörper 10, die in diesem Aus führungsbeispiel jeweils durch einen Blechring gebildet sind, wobei am ersten Stützkörper 8 sowohl dynamisch be anspruchte Dichtungen 9, 18 als eine statisch beanspruchte Dichtung 22 angeordnet sind.

Die dynamisch beanspruchten Dichtungen 9, 18 um schließen den Laufring 17 unter radialer elastischer Vor spannung dichtend mit jeweils einer Dichtlippe.

Die statisch beanspruchte Dichtung 22 berührt das erste Maschinenelement 1 unter elastischer Vorspannung eben falls dichtend, wobei in diesem Ausführungsbeispiel alle dynamisch beanspruchten und statisch beanspruchten Dich tungen, die am ersten Stützkörper 8 festgelegt sind, aus demselben elastomeren Werkstoff bestehen und einstückig ineinanderübergehend ausgebildet sind.

Der Innenring des Wälzlagers 1 und die Kassettendich tung 4 werden durch die Federscheibe 7 in axialer Richtung gegeneinander verspannt, wobei die Federscheibe 7 innen umfangsseitig drei gleichmäßig in Umfangsrichtung ver teilte, sich axial in Richtung der Kassettendichtung erstrec kende Vorsprünge 11, 12, 13 aufweist, die in diesem Aus führungsbeispiel den statisch beanspruchten Dichtkörper 14 untergreifen.

Die Federscheibe 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung gewellt ausgebildet und in Umfangsrich tung in sich geschlossen.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Federscheibe 7 aus Fig. 1 gezeigt. Die Federscheibe 7 ist - in der Seitenansicht betrachtet - kreisringförmig ausgebildet und weist am In nenumfang drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Vorsprünge, 11, 12, 13 auf. Die Vorsprünge 11, 12, 13 sind - dem besseren Verständnis wegen - in Fig. 2 im herstellung bedingten Zustand dargestellt und weisen in radialer Rich tung nach innen. In Fig. 1 sind die Vorsprünge 11, 12, 13 demgegenüber in axialer Richtung verformt, so daß sie den elastomeren Werkstoff des statisch beanspruchten Dichtkör pers 14 im Bereich der dem abzudichtenden Raum 15 abge wandten Stirnseite des zweiten Stützkörpers 10 untergrei fen.

In Fig. 3 ist die Federscheibe 7 gezeigt, die in axialer Richtung gewellt und dadurch in dieser Richtung elastisch nachgiebig ist. Einer der Vorsprünge 11 ist ebenfalls darge stellt, und erstreckt sich - ebenfalls wie in Fig. 1 gezeigt - in axialer Richtung.

Claims

1. Dichtungsanordnung, umfassend ein Wälzlager (1) zur gegenseitigen, relativ zueinander verdrehbaren Abstützung zweier Maschinenelemente (2, 3) und eine Kassettendichtung (4) zur gegenseitigen Abdichtung der Maschinenelemente (2, 3) wobei das Wälzlager (1) und die Kassettendichtung (4) einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt (5) nur eine, als Federkörper (6) ausgebildete, im Wesentlichen kreisringförmige, in axialer Richtung elastisch nachgiebige Federscheibe (7) zur axialen Verspannung des Wälzlagers (1) mit der Kassettendichtung (4) angeordnet ist, wobei die Federscheibe (7) unter elastischer axialer Vorspannung zwischen der Kassettendichtung (4) und einem Laufring des Wälzlagers (1) angeordnet ist, wobei die Federscheibe (7) innenumfangsseitig zumindest einen, sich axial in Richtung der Kassettendichtung (4) erstreckenden Vorsprung (11, 12, 13) aufweist und wobei der Vorsprung (11, 12, 13) kraft- und/oder formschlüssig mit der Kassettendichtung (4) verbunden ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (7) in axialer Richtung gewellt ausgebildet ist.

3. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (7) in sich geschlossen ausgebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (7) drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Vorsprünge (11, 12, 13) aufweist.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (11, 12, 13) den zweiten Stützkörper (10) unmittelbar anliegend berühren.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge den zweiten Stützkörper (10) mittelbar anliegend berühren.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stützkörper (10) auf der dem zweiten Maschinenelement (2) zugewandten Seite mit einem statisch beanspruchten Dichtkörper (14) aus elastomerem Werkstoff verbunden ist.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (11, 12, 13) den Dichtkörper (14) untergreifen.

9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassettendichtung (4) einen ersten Stützkörper (8) mit zumindest einer dynamisch beanspruchten Dichtung (9) aus elastomerem Werkstoff umfaßt und einen als Laufring (17) für die dynamisch beanspruchte Dichtung (9) ausgebildeten und das zweite Maschinenelement (2) drehfest und dichtend berührenden zweiten Stützkörper (10).

10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamisch beanspruchten Dichtung (9) auf der dem abzudichtenden Raum (15) zugewandten Seite zumindest eine erste Vorschaltdichtung (16) mit axialem Abstand benachbart zugeordnet ist, die den Laufring (17) des zweiten Stützkörpers (10) dichtend umschließt.

11. Dichtungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorschaltdichtung (16) zumindest eine Dichtlippe (18) aufweist, die radial außenseitig von einem Elastomerwulst (19) umschlossen ist und daß der Elastomerwulst (19) einstückig und materialeinheitlich mit der Dichtlippe (18) ausgebildet ist.

12. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stützkörper (8) einen Axialflansch (20) und einen Radialflansch (21) aufweist, daß auf der dem Axialflansch (20) abgewandten Seite des Radialflanschs (21) die dynamisch beanspruchte Dichtung angeordnet ist und daß eine statisch beanspruchte Dichtung (22) den Axialflansch (20) radial außenseitig zumindest teilweise umschließt und das erste Maschinenelement (2) unter elastischer Vorspannung dichtend berührt.