DE3544988A1 - Abgedichtetes waelzlager - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein abgedichtetes
Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein abgedichtetes Wälzlager der genannten Gattung ist
bekannt, welches auf jeder Seite einen Stützring aufweist,
in dessen radiale Stützfläche zwei konzentrische,
mit jeweils einem Dichtring ausgefüllte Ringnuten
axial eingestochen sind (DE-OS 33 24 160). Nachteilig
ist bei diesem bekannten Wälzlager, daß die Ringnut und
der zugehörige Dichtring mit verhältnismäßig engen Fertigungstoleranzen
hergestellt werden müssen, damit der
Dichtring in die zugehörige Ringnut genau hineinpaßt.
Hinzu kommt, daß der Zusammenbau des Laufringes mit dem
zugehörigen Stützring relativ schwierig ist, weil der
Dichtring aus der Ringnut leicht herausfallen und an
einzelnen Stellen seines Umfanges zwischen der Stützfläche
und der Stirnfläche des Laufringes sich verklemmen
kann. Die Dichtwirkung des Dichtringes ist dann
mangelhaft.
Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, ein abgedichtetes Wälzlager der genannten
Gattung zu schaffen, welches leicht zusammengebaut
und in ein Gehäuse oder dgl. eingebaut werden kann.
Dabei soll auch eine einwandfreie Dichtwirkung des Dichtringes
im Wälzlager gesichert sein.
Gelöst wird diese Aufgabe mittels der in Anspruch 1
gekennzeichneten Merkmale, wobei in den Unteransprüchen
2 und 3 zwei konkrete Ausführungsformen gekennzeichnet
sind.
Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht,
daß der Dichtring in die Ringnut der Stirnfläche des
Laufringes oder der Stützfläche des Stützringes eingesetzt
werden kann, so daß dieser infolge eigener
Elastizität mit Vorspannung gegen die schräge Innen-
oder Außenwand der Ringnut spannt. Der Dichtring drückt
dann immer gleichmäßig auf den Nutgrund und gegen
die der Ringnut axial gegenüberstehende Stirn- oder
Stützfläche. Ein zu weites Vorstehen des Dichtringes
über die Stirn- bzw. Stützfläche, in der die Ringnut
eingearbeitet ist, wird somit vom Dichtring selbttätig
verhindert. Auf diese Weise kann der Zusammenbau des
Stützringes mit dem Laufring auch durch ungeübtes Personal
durchgeführt werden. Nach dem Zusammenbau und/
oder nach dem Einbau des Wälzlagers in ein Gehäuse oder
dgl. stellt sich eine Lage des Dichtringes relativ zum
Stütz- und Laufring ein, die der Lage der Ringnut genau
entspricht. Trotz unvermeidlicher kleiner Fertigungstoleranzen
bezüglich des Durchmessers von Ringnut und
Dichtring, wird der Dichtring also in der Ringnut spielfrei
festgehalten. Eine schädliche wellige Verformung
des Dichtringes in seiner Ringnut ist ausgeschlossen.
Auch ist verhindert, daß der Dichtring im Betrieb, z. B.
durch an diesen angreifende Fliehkräfte, sich in seiner
Ringnut radial nach außen exzentrisch verlagert und
undicht wird.
Mit der Weiterbildung nach Anspruch 4 wird erreicht, daß
der Dichtring an einer beliebigen Stelle des Umfanges der
Ringnut ohne Verformung in die Ringnut eingefädelt und anschließend
in Umfangsrichtung gedehnt oder gedrückt und in
die Ringnut eingeschnappt werden kann.
Weitere vorteilhafte, aber nicht selbstverständliche Ausbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen 5 bis
12 gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße abgedichtete Wälzlager wird in der
folgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele, die
in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch ein abgedichtetes Wälzlager,
Fig. 2 den mit "A" in Fig. 1 bezeichneten Ausschnitt
in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 den teilweisen Längsschnitt durch ein abgeändertes
Wälzlager in vergrößerter Darstellung
und
Fig. 4 den Längsschnitt durch ein weiteres abgeändertes
Wälzlager.
Mit 1 ist in Fig. 1 ein Einbaustück eines Walzgerüstes
(nicht gezeigt) und mit 2 ein vierreihiges Kegelrollenlager
bezeichnet. Das Kegelrollenlager 2 stellt eine mit
Schmiermittel, z. B. Schmierfett, gefüllte Baueinheit dar,
die in eine zylindrische Aufnahmebohrung 3 des Einbaustückes
1 axial einsetzbar ist.
Das Kegelrollenlager 2 weist eine zylindrische Lagerbohrung
4 auf, in die der Zapfen (nicht gezeigt) einer im
Betrieb mit einer Öl-Wasser-Emulsion gekühlten und geschmierten
Arbeitswalze des Walzgerüstes gleitend eingeschoben
werden kann. In an sich bekannter Weise wird
das Kegelrollenlager 2 auf dem Zapfen und im Einbaustück 1
axial festgesetzt.
Das Kegelrollenlager 2 hat einen mittleren Außenring 5
und seitlich davon jeweils einen endseitigen Außenring 6.
Zwischen dem mittleren Außenring 5 und jedem der beiden
endseitigen Außenring 6 ist jeweils ein äußerer Abstandsring
7 eingepaßt. Außerdem hat das Kegelrollenlager 2
zwei innere Laufringe 8, zwischen denen ein mittlerer
Stützring 9 eingebaut ist. Im vorliegenden Fall besitzt
der Stützring 9 einen über den in der Zeichnung rechten
Laufring 8 greifenden, ringförmigen Kragen 10. Dieser
Kragen 10 verhindert, daß der Stützring 9 bei herausgezogenem
Zapfen der Arbeitswalze radial nach innen
fällt.
Zwischen den Außenringen 5, 6 und den beiden inneren
Laufringen 8 des Kegelrollenlagers 2 sind 4 Reihen von
kegeligen Wälzkörpern 11 angeordnet.
Auf jeder Endseite des Kegelrollenlagers 2 ist eine herkömmliche
Dichtung 12 in der Bohrung des betreffenden
Außenringes 6 eingebaut, dessen Dichtlippe auf dem radial
gegenüberliegenden Laufring 8 gleitet.
Jeder Außenring 6 trägt auf seiner Mantelfläche eine
umlaufende Radialnut 13, in die ein zwischen der Aufnahmebohrung
3 des Einbaustückes 1 und dieser Mantelfläche
abdichtender O-Ring aus elastischem Werkstoff
(Gummi) eingesetzt ist.
Wie besonders deutlich in Fig. 2 zu sehen, hat der
Stützring 9 auf seinen beiden Seiten je eine umlaufende,
radiale, ebene Stützfläche 14, die jeweils einer
umlaufenden, radialen, ebenen Stirnfläche 15 des betreffenden
Laufringes 8 eng gegenübersteht. Beim Einbau
des im Einbaustück 1 bereits festgesetzten Kegelrollenlagers
2 auf dem zugehörigen Zapfen der Arbeitswalze
(nicht gezeigt) werden beide Stützflächen 14 des Stützringes
9 mit der gegenüberliegenden Stirnfläche 15 zur
satten Anlage gebracht.
In jeder Stützfläche 14 ist eine konzentrisch zur Lagerachse
liegende Ringnut 16 eingearbeitet, so daß am Stützring
9 zwei Ringnuten 16 formgleich und seitensymmetrisch
zueinander angeordnet sind. Jede Ringnut 16 besitzt im
vorliegenden Fall eine schräg radial von außen nach innen
zum Nutgrund 17 kegelig verlaufende Innenwand 18 und eine
parallel dazu kegelig verlaufende Außenwand 19. Der Nutgrund
19 verläuft senkrecht zur Innen- und Außenwand 18,
19 der Ringnut 16.
In jeder Ringnut 16 ist ein am Umfang geschlossener Dichtring
20 eingesetzt, der aus einem elastischen Elastomerkunststoff
gefertigt ist und im ungespannten Zustand einen
kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dieser Dichtring 20
ist nicht nur in axialer Richtung elastisch zusammendrückbar,
sondern auch in Umfangsrichtung dehnbar ausgebildet.
Im in die Ringnut 16 eingebauten Zustand spannt der
Dichtring 20 radial nach innen gegen die schräge Innenwand
18 und wird an seinem Umfang auf dem Nutgrund 17
axial abgestützt. Der aus der Ringnut 16 über die Stützfläche
14 etwas vorragende Abschnitt 21 des Dichtringes
20 kommt mit der axial gegenüberliegenden Stirnfläche
15 des Lagerringes 8 in Berührung, so daß dieser mit
axialer Vorspannung am Umfang dicht anliegt. Beim Transport
und beim Einbau des als Baueinheit ausgebildeten,
mit Schmiermittel gefüllten Kegelrollenlagers 2 kann
also ein kleiner Abstand oder Spalt 22 zwischen der
Stützfläche 14 und der Stirnfläche 15 vorhanden sein,
der durch den Dichtring 20 überbrückt und abgedichtet
wird.
Der Querschnitt der Ringnut 16 besitzt eine radiale
Höhe 23, die entlang der Innenwand 18 konstant ist,
d. h. die Innenwand 18 der Ringnut 16 verläuft parallel
zur dieser radial gegenüberliegenden Außenwand. Diese
Höhe 23 ist gleichgroß oder etwas größer als die radiale
Dicke des Dichtringes 20 im ungespannten Zustand.
Die radiale Dicke des Dichtringes 20 entspricht im vorliegenden
Fall dem Durchmesser des kreisförmigen Querschnittes
des ungespannten Dichtringes 20.
Zwischen der Innenwand 18 und dem zugehörigen Nutgrund 17
ist eine umlaufende Kehle 24 gebildet, die eine der Kontur
des Dichtringes 20 mit einem kleinen Abstand 25 umgebende
Oberfläche aufweist.
Beim Befestigen des Zapfens der Arbeitswalze in der Bohrung
4 des Kegelrollenlagers 2 wird der Stützring 9
zwischen den beiden Stirnflächen 15 axial festgeklemmt.
Der Dichtring 20 nimmt dann eine Lage ein, die mit strichpunktierten
Linien in Fig. 2 eingezeichnet und mit "B"
gekennzeichnet ist. Ein radial äußerer Teil des Dichtringes
20 wird dabei elastisch verformt und in die
Ringnut 16 axial hineingedrückt, so daß der Abstand 25
des Dichtringes 20 von der Kehle 24 auf Null reduziert
wird. Der Dichtring erhält eine große Anlagefläche in
der Ringnut 16 und wird in axialer Richtung relativ
steif.
Kühlmittel (Öl-Wasser-Emulsion) kann im Betrieb zwischen
dem Zapfen der Arbeitswalze und der Bohrung 4 des Kegelrollenlagers
2 eindringen. Das Kühlmittel wird durch
die beiden Dichtringe 20 daran gehindert, in das Innere
des Kegelrollenlagers 2 zu gelangen und dort Korrosionsschaden
anzurichten. Gleichzeitig wird aber auch das
Schmiermittel im Kegelrollenlager 2 durch die beiden
Dichtringe 20 festgehalten, so daß dieses zwischen dem
Stützring 9 und den beiden Laufringen 8 nicht aus dem
Lagerraum austreten kann.
In Fig. 3 ist der vergrößerte Ausschnitt eines Längsschnittes
durch ein abgeändertes Kegelrollenlager gezeigt,
welches ähnlich wie das in Fig. 1 dargestellte
Lager konstruiert ist. Das Kegelrollenlager besitzt
also wiederum einen Stützring 9 und einen auf jedem
seiner beiden Seiten eingebauten inneren Laufring 8.
Jeder Laufring 8 hat auch eine umlaufende radiale Stirnfläche
15, welche einer umlaufenden radialen Stützfläche
14 des Stützringes 9 axial gegenüberliegt und auf dieser
fest andrückbar angeordnet ist.
Im vorliegenden Fall ist die Ringnut 26 jedoch in der
Stirnfläche 15 jedes der beiden Laufringe 8 eingearbeitet.
Außerdem hat hier die Ringnut 26 eine schräg radial
von innen nach außen verlaufende Außenwand 27.
Der Dichtring 28 ist im Spritzgießverfahren aus einem
elastischen Kunststoff gefertigt. Er ist geschlossen ausgebildet
und besitzt einen am Umfang konstanten, ellipsenförmigen
Querschnitt. In jeder Ringnut 26 ist der Dichtring
28 derart eingesetzt, daß dieser zwischen einem Nutgrund
17 der Ringnut 26 und der diesem axial gegenüberliegenden
Stützfläche 14 des Stützringes 9 mit axialer
Vorspannung dicht anliegt.
Der Dichtring 26 ist im vorliegenden Fall in Umfangsrichtung
elastisch radial nach innen zusammendrückbar ausgebildet.
Er hat an seinem Umfang eine elastisch zusammendrückbare
Ringwendelfeder 29, die im Dichtring 28 inkorporiert
und somit mit dem Dichtring 28 fest verbunden ist.
Der Dichtring 28 drückt elastisch gegen die kegelig
schräge Außenwand 27. Dabei stützt sich dieser auf dem
Nutgrund 17 axial ab.
Der Druck des Dichtringes 28 gegen die Außenwand 27 wird
zum größten Teil durch die Ringwendelfeder 29 erzeugt.
Im übrigen kann dieser Druck im Betrieb noch vergrößert
werden, nämlich dann, wenn in der Bohrung 4 des Kegelrollenlagers
der Überdruck eines Strömungsmittels, z. B.
einer beim Walzen von Stahl gebräuchlichen Öl-Wasser-
Emulsion, entsteht.
Der Dichtring 28 wird dann gegen die gegenüberliegende
Stützfläche 14 des Stützringes 9 und gegen die Außenwand
27 der Ringnut 26 hydraulisch angedrückt.
In Fig. 4 ist ein weiteres abgeändertes Wälzlager dargestellt,
welches als Radlager für Kraftfahrzeuge verwendet
werden kann. Das Wälzlager ist als Radialkugellager
ausgebildet. Es besitzt einen einteiligen Innenring 30,
zwei konzentrisch nebeneinander angeordnete äußere Laufringe
31, 32 und zwei Reihen von Kugeln 33. Die Kugeln 33
der beiden Reihen haben Kraftwirkungslinien, die radial
nach innen gegenseitig auseinandergehend verlaufen
(O-Anordnung).
Auf beiden Seiten des Wälzlagers ist eine Dichtung 34, 35
im zugehörigen Laufring 31 bzw. 32 eingebaut.
Der Laufring 31 hat eine innere umlaufende, radiale Stirnfläche
26 und der Laufring 32 eine innere umlaufende radiale
Stützfläche 37 für die Stirnfläche 36. Im vorliegenden
Fall ist also der Stützring im Laufring 32 des Wälzlagers
integriert. Mittels Kopfschrauben (nicht gezeigt), die
in Gewindebohrungen 38 des Laufringes 31 eingeschraubt
werden, sind die beiden Laufringe 31, 32 aneinander befestigt,
so daß die Stirnfläche 36 auf der Stützfläche 37
zur festen Anlage kommt.
In der Stirnfläche 36 des Laufringes 31 ist eine Ringnut
16 eingearbeitet, die ähnlich wie die in Fig. 2
dargestellte Ringnut ein schräg radial von außen nach
innen zum Nutgrund verlaufende Innenwand aufweist. Ein
am Umfang geschlossener, im Umfangsrichtung dehnbarer
Dichtring 20 aus Kunststoff ist in die Ringnut 16 eingeschnappt,
welcher infolge eigener Elastizität gegen
die schräge Innenwand der Ringnut 16 spannt und
sich auf dem Nutgrund dieser der Ringnut 16 abstützt.
Der Dichtring 20 drückt mit axialer Vorspannung gegen
die dem Nutgrund axial gegenüberliegende Stützfläche 37
und kommt dabei auf dieser Stützfläche 37 zur dichten
Anlage.
Im Rahmen der Erfindung kann das abgedichtete Wälzlager
konstruktiv abgeändert werden. Z. B. kann eine im Durchmesser
kleinere innere Ringnut im Inneren einer im
Durchmesser größeren äußeren Ringnut in ein und dieselbe
Stirnfläche des Laufringes und/oder der Stützfläche
des Stützringes eingearbeitet sein. Diese beiden
Ringnuten, welche konzentrisch zueinander angeordnet
sein können, nehmen jeweils einen in axialer Richtung
und in Umfangsrichtung elastisch nachgiebigen Dichtring
auf. Dabei können der innere Dichtring gegen eine schräg
radial von innen nach außen zum Nutgrund verlaufende
Außenwand der inneren Ringnut und der äußere Dichtring
gegen eine schräg radial von außen nach innen zum Nutgrund
verlaufende Innenwand elastisch spannend angeordnet
sein.
Der Querschnitt des Dichtringes braucht nicht kreisrund
oder elliptisch zu sein. Vielmehr kann dieser eine beliebige
Form, zum Beispiel eine vieleckige Form, aufweisen.
Claims (12)
1. Abgedichtetes Wälzlager mit mindestens einem eine
umlaufende radiale Stirnfläche aufweisenden Laufring,
einem mit einer umlaufenden radialen Stützfläche
auf der Stirnfläche des Laufringes zur Anlage
bringbaren Stützring und einem in jeweils
einer Ringnut der Stirn- und/oder Stützfläche eingesetzten,
in axialer Richtung elastischen, geschlossenen
Dichtring, der zwischen einem Nutgrund
der Ringnut und der diesem axial gegenüberliegenden
Stützfläche bzw. Stirnfläche mit axialer Vorspannung
am Umfang dicht anliegend angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (20, 28)
auch in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet
und gegen eine schräg radial zum Nutgrund
(17) verlaufende Wand (18, 27) der Ringnut (16 bzw.
26) elastisch spannend angeordnet ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand als Innenwand (18) der Ringnut (16)
schräg radial von außen nach innen zum Nutgrund
(17) verlaufend ausgebildet ist.
3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand als Außenwand (27) der Ringnut (26)
schräg radial von innen nach außen zum Nutgrund (17)
verlaufend ausgebildet ist.
4. Wälzlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringnut (16, 26) einen Querschnitt
aufweist, dessen radiale Höhe (23) entlang der
Innen- bzw. Außenwand (18, 27) der Ringnut (16, 26)
ungefähr konstant und gleichgroß oder etwas größer
als die radiale Dicke des Dichtringes (20, 28) im
ungespannten Zustand ist.
5. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- bzw. Außenwand
(18, 27) der Ringnut (16, 26) kegelig ausgebildet
ist.
6. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund (17) der
Ringnut (16) senkrecht zur Innen- bzw. Außenwand
(18, 27) verlaufend angeordnet ist.
7. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (20, 28)
einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt
aufweist.
8. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (20, 28)
aus einem elastischen Kunststoff, z. B. einem Elastomer,
gefertigt ist.
9. Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß am Umfang des Dichtringes (26) eine radial nach
außen spannbare, mit dem Dichtring (28) fest verbundene
Ringwendelfeder (29) angeordnet ist.
10. Wälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringwendelfeder (29) im Kunststoff des Dichtringes
(28) inkorporiert ist.
11. Wälzlager nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtring (20, 28) im Spritzgießverfahren
hergestellt ist.
12. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring in einem
Laufring (32) des Wälzlagers integriert ist.
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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