DE3720914A1 - Dichtungsanordnung fuer zwei relativ zueinander bewegliche teile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für zwei relativ zueinander bewegliche Teile, insbesondere zur Anordnung zwischen dem Außen- und Innenring eines Wälzlagers, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es existieren verschiedene Typen von Dichtungsanordnungen mit zwei Lippen, die zwischen die Ringe eines Wälzlagers zum Zwecke der Abdichtung des Zwischenraums zwischen den Ringen selbst, der die Rollkörper aufnimmt, einzusetzen sind, damit das Austreten von Schmiermittel oder das Eintreten von Verschmutzungen, wie Wasser oder Staub, in den Zwischenraum vermieden wird.

So ist eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der ein Metallring geeigneter Form vorgesehen ist, der am Außenring des Lagers mit Klemmsitz befestigt werden kann, während ein zweiter Ring aus Elastomermaterial mit zwei radialen Lippen vorgesehen ist, die mit vorbestimmtem Druck auf der Außenfläche des Innenrings des Lagers derart gleiten, daß sie eine Gleitabdichtung sowohl gegen Mittel, die von außen in den Zwischenraum einzudringen versuchen, als auch gegen Schmiermittel bildet, das nach außen austreten will.

Eine andere Dichtungsanordnung umfaßt zwei metallische Ringe, die mit Klemmsitz zwischen die Lagerringe eingesetzt sind, wobei ein Ring aus Elastomermaterial an einem der Metallringe befestigt ist und zwei Lippen trägt, und zwar eine radiale und eine axiale, die mit dem äußeren Metallring eine Gleitabdichtung bilden.

Diese Dichtungsanordnungen besitzen verschiedene Nachteile. Insbesondere nehmen sie einen großen Raum ein, was insbesondere bei Wälzlagern problematisch ist. Des weiteren wird hierbei die Abdichtung mit der Zeit unwirksam, wenn keine Federdruckelemente vorgesehen sind. Andererseits erhöhen Federelemente, falls diese vorhanden sind, den Raumbedarf insbesondere in dem Fall, in dem eine Doppelabdichtung sowohl radial als auch axial, gewünscht ist, wodurch der Raum für Schmierfett reduziert und/oder das Vorsehen eines Sammelraum genügender Größe für dieses Schmierfett zwischen den Dichtungslippen nicht ermöglicht wird, woraus eine geringe Haltbarkeit und Wirksamkeit der Abdichtung folgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung für zwei relativ zueinander bewegliche Teile zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist und daher einen geringen Raumbedarf besitzt, jedoch eine wirksame Dichtung sicherstellt und einen großen Raum für Schmierfett beläßt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtungsanordnung für zwei relativ zueinander bewegliche Teile zum Abdichten eines Zwischenraums, der zwischen den beiden Teilen gebildet ist, und der äußeren Umgebung, wobei ein erstes und ein zweites Ringelement vorgesehen sind, die jeweils auf einem der Teile befestigbar sind, wobei das zweite Ringelement mit einer ersten und einer zweiten Gleitfläche, die im wesentlichen senkrecht zueinander stehen, versehen ist; ein drittes Ringelement aus Elastomermaterial erstreckt sich direkt von dem ersten Ringelement und ein elastisches Element ist auf einer Außenfläche einer Ringdichtungslippe des dritten Ringelements montiert; die Dichtungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslippe als eine Hülse koaxial zur Symmetrieachse des ersten und zweiten Ringelementes ausgebildet und mit einem zentralen Ringansatz versehen ist, der sich radial von seiner Innenfläche aus erstreckt sowie auf der ersten Gleitfläche gleitbar angeordnet ist, wobei das dritte Ringelement mit einer ringförmigen Dichtungslippe versehen ist, die von der ersten Lippe getrennt ist und sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zur letzteren erstreckt, wobei die zweite Dichtungslippe mit einem Endabschnitt auf der zweiten Gleitfläche in Gleiteingriff bringbar ist und das elastische Element so angeordnet ist, daß es gleichzeitig auf beide Dichtungslippen eine Kraft ausübt derart, daß die Dichtungslippen gegen die erste und zweite Gleitfläche mit vorbestimmter Kraft gedrückt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Abbildung im Teilschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hiernach ist ein Wälzlager 1 mit einer Dichtungsanordnung 2 vorgesehen, wobei das Wälzlager 1 einen Innenring 3, einen Außenring 4 und wenigstens einen Ring von Rollkörpern 5 aufweist, die in einem Zwischenraum 6 zwischen den Ringen 3 und 4 aufgenommen sind. Die Rollkörper 5 rollen in Rollbahnen 7 und 8 an der Außenfläche 11 des Innenrings 3 und an der Innenfläche 12 des Außenrings 4 ab. Der Hohlraum 6 ist an seinen Enden (von denen nur eines der Einfachheit halber gezeigt ist, das Lager 1 ist symmetrisch) durch zwei Dichtungsanordnungen 2 verschlossen, die zwischen die Ringe 3 und 4 eingesetzt sind.

Die Dichtungsanordnung 2 umfaßt ein erstes Ringelement 13, das mit geringem Klemmsitz zur Innenfläche 12 des Außenrings 4 angeordnet ist, ein zweites Ringelement 14, das mit geringem Klemmsitz zur Außenfläche 11 des Innenrings 3 angeordnet und koaxial zu dem Ringelement 13 angeordnet ist, einen Dichtungsring 15, der mit dem Ringelement 13 verbunden ist und sich von diesem weg erstreckt sowie in einer Kammer 16 zwischen den Ringelementen 13 und 14 angeordnet ist, und ein elastisches Element 17, das auf dem Dichtungsring 15 montiert ist.

Das Ringelement 13 besteht aus Metall oder einem anderen starren Material mit hoher Festigkeit und ist im wesentlichen napfförmig mit einer Seitenwand 18, die parallel zur Achse des Ringelements 13 verläuft und mit der Innenfläche 12 in Eingriff bringbar ist, und einer Bodenwandung 21 im wesentlichen senkrecht zur Seitenwand 18, wobei die Bodenwand 21 einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 22 aufweist, der längs der Kante einer zentralen Öffnung 23 in der Wandung 21 ausgeformt und zum Inneren der Kammer 16 geneigt ist.

Das Ringelement 14 ist ebenfalls aus Metall oder einem anderen starren Material mit hoher Festigkeit und besitzt einen Hülsenabschnitt 24, der mit der Außenfläche 11 in Eingriff bringbar ist, und einen Flanschabschnitt 25, der sich senkrecht von einem Ende des Hülsenteils 24 im wesentlichen in den Zwischenraum 6 erstreckt. Der Flanschabschnitt 25 besitzt einen Außendurchmesser etwas geringer als der Innendurchmesser der Seitenwand 18 des Ringelements 13, um eine ringförmige Öffnung a zwischen dem Zwischenraum 6 und der Kammer 16 vorbestimmter Breite zu bilden. Der Flanschabschnitt 25 besitzt am Außenrand einen ringförmigen Ansatz 26, dessen Konvexität zum Inneren der Kammer 16 gerichtet ist und der eine ringförmige Ausnehmung 27 definiert, die von der Kammer 6 nach außen gerichtet ist. Der Flanschabschnitt 25 besitzt einen ringförmigen Umfangsrand 28 mit einer scharfen Kante, von dem sich der Ansatz 26 aus erstreckt und der zu der Ausnehmung 27 durch eine konische Fläche begrenzt ist, die in bezug auf die Achse des Ringelement 14 divergiert.

Der Dichtungsring 15 besteht aus Elastomermaterial, wie Gummi oder synthetischem Plastikmaterial, und ist mit dem Ringelement 13 entsprechend dessen zentraler Ausnehmung 23 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Vulkanisation, verbunden. Insbesondere ist der Abschnitt 22 des Ringelements 13 teilweise in das Dichtelement 15 inkorporiert, indem er in einer Ausnehmung 31 in dem Ringelement 15 angeordnet ist. Das Dichtungselement 15 umfaßt einen Fußbereich 32, in dem der Sitz 31 ausgebildet ist, und eine hülsenartige Lippe 33, die im wesentlichen senkrecht hierzu angeordnet ist, eine Symmetrieachse koinzident mit den Achsen der Ringelemente 13 und 14 aufweist und sich in Längsrichtung und vom Abschnitt 32 zum Flanschabschnitt 23 des Ringelements 14 erstreckt. Auf einer Außenfläche 34 der Lippe 33 ist ein ringförmiger Sitz 35 zur Aufnahme des elastischen Elementes 17 ausgebildet, das gestrichelt dargestellt ist und durch eine Schraubenfeder gebildet wird, die sich ringförmig um die Lippe 33 derart erstreckt, daß auf letztere eine Kraft im wesentlichen senkrecht zur Achse des Dichtungsrings 15 ausgeübt wird.

Die Lippe 33 des Dichtungsrings 15, die im Betrieb koaxial zu außenseitig von dem Hülsenteil 24 des Ringelements 14 angeordnet ist, besitzt im Längsschnitt im wesentlichen V-Form, die mittig mit einem ringförmigen, nach innen gerichteten Fortsatz 36 versehen ist, der sich in radialer Richtung erstreckt, einstückig mit der Lippe 33 ausgebildet ist und sich von der Innenfläche 37 hiervon erstreckt. Der Fortsatz 36 wird durch zwei schräge Wandungen 38 begrenzt, die in einem Scheitel 41 aufeinandertreffen, und ist in der Lage, auf einer Spur 42 zu gleiten, die auf einer Außenfläche 43 des Abschnitts 24 ausgebildet ist, von der er nach dem Zusammenbau aufgenommen wird.

Das ringförmige elastische Element 17 ist mit seiner Achse der longitudinalen Symmetrie in bezug auf die Position des Scheitels 41 versetzt, und zwar insbesondere exzentrisch zum Fußteil 32 in bezug auf den Scheitel 41 um einen Betrag b, gemessen längs der Längsachse der Lippe 33, derart versetzt, daß die Einwirkungsstelle der elastischen Kraft, die das Element 17 auf den Dichtungsring 15 ausübt, längs der Symmetrieachse des letzteren in bezug auf den Lagerpunkt, der durch den Scheitel 41 gebildet, um gerade den Betrag b zur Fußzone 32 hin versetzt ist.

Der Dichtungsring 15 umfaßt ferner eine zweite Ringlippe 45, die sich von dem Fußbereich 32 unabhängig von der Lippe 33 in einer axialen Richtung koaxial mit der Lippe 33 selbst und gegen den Flanschabschnitt 25 erstreckt. Die Lippe 45 besitzt einen ersten Abschnitt 46 parallel zur Lippe 33 und einen zweiten deformierbaren Abschnitt 47, der radial auswärts gebogen ist und von dem ein Endabschnitt auf einer Fläche 48 des Flanschteils 25 gleitet, die gegen den Dichtungsring 15 gerichtet ist, und zwar insbesondere auf der Fläche 48 des Ansatzes 26, mit dem das Ende des Abschnitts 47 nach dem Zusammenbau in Eingriff steht. Infolge des Aufbaus des Dichtungsrings 15 befindet sich ein relativ großer Ringraum zwischen diesem und dem Ringelement 14, der die Kammer 6 von der Außenseite des Lagers 1 trennt. Im Betrieb ist der Raum 51 mit Fett gefüllt, um die Dichtungswirkung zu erhöhen und die Gleitdichtungen zu schmieren.

Das elastische Element 17 drückt die Lippe 33 auf den Hülsenteil 24 des Ringelements 14 mit vorbestimmtem Druck und insbesondere den Scheitel 41 gegen die Spur 42. Auf diese Weise bildet der Ring 15 eine Radialdichtung in bezug auf das Äußere des Raums 51, wodurch das Eindringen von äußeren Verschmutzungen in den Zwischenraum 6 als auch das Austreten von Schmiermittel aus diesem verhindert wird. Wegen des Versatzes zwischen den Linien, die durch den Scheitel 41 und die Krafteinwirkungsstelle des Elements 17 verlaufen, ist letzteres nicht auf eine Radialdruckwirkung beschränkt, sondern bewirkt gleichzeitig auch eine Drehung der Lippe 33 benachbart zu dem Fußbereich 32 in Richtung des Pfeils gegen den Hülsenabschnitt 24 des Ringelements 14. Wegen dieser Deformation und der beschriebenen Form des Dichtungselements 15 wird in letzterem ein Schwenkeffekt erhalten, der aus einer Reihe von Verdrehungen besteht, die in den Richtungen der Pfeile durch das Moment induziert werden, das aufgrund des Versatzes b der Feder 17 erzeugt wird, Verdrehungen, die das Dichtungselement 15 in einer Weise derart deformieren, daß die Lippe 46 axial gegen die Fläche 48 gedrückt wird. Durch diesen Schwenkeffekt wird die Lippe 45 in Richtung zur Lippe 33 vorgespannt, wobei jedoch auf diese Weise der Abschnitt 47 der Lippe 45 nur fester gegen die Fläche 48 des Flanschabschnittes 25 des Ringelements 14 gedrückt wird. Hierdurch wird daher auch eine Axialabdichtung zwischen der Kammer 16 und dem Raum 51 bewirkt, wodurch das Eindringen von Verschmutzungen in den Raum 51 verhindert wird.

Durch die beschränkte Breite der Öffnung, durch die die Kammer 16 mit dem Außenraum des Lagers 1 in Verbindung steht, wird ferner eine Labyrinthdichtung ausgebildet, die eine Bremswirkung sowohl bezüglich eines möglichen Austritts von Schmiermittel aus dem Raum 51 als auch eines Eindringens von möglichen kontaminierenden Mitteln in die Kammer 16 erzielt wird. Die Form der Kante 28 und die Form der Ausnehmung 27 vergrößert die Bremswirkung in bezug auf das Eindringen von Kontaminierungsmitteln und das Austreten von Schmiermitteln aus der Kammer 16. Durch die Wirkung der relativen Drehbewegung zwischen den Ringen 3 und 4 sammeln sich kontaminierende Mittel in der Ausnehmung 27, von wo sie in Auswärtsrichtung von der Kammer 16 weg durch die schräge Form der Kante 28, die als Zentrifuge wirkt, gerichtet werden.

Die Dichtungseinrichtung wirkt gleichzeitig und gleichmäßig gegen Schmiermittel, das austreten möchte, und Verschmutzungen, die eintreten möchten, wobei das Ganze von beschränkten axialen Abmessungen infolge der Position der gleitenden Abdichtungen ist. Des weiteren werden die gleitenden Abdichtungen einerseits in axialer Richtung und andererseits in radialer Richtung ausgebildet, wobei beide der Wirkung eines einzigen elastischen Elements ausgesetzt sind. Die axiale Dichtungslippe ist jedoch unabhängig von der radialen Dichtungslippe angeordnet und in einem beträchtlichen Abstand hiervon angeordnet, so daß eine große Kammer für Schmierfett erhalten wird, die die Abdichtung verbessert und die Lebensdauer der Anordnung als auch ihre Konstruktion und Herstellung erleichtert.

Die Dichtungsanordnung 2 kann zwischen irgendeinem Paar von relativ zueinander drehbaren Teilen angeordnet werden, wobei die Elemente 13 und 14 an diesen Teilen in geeigneter Weise, etwa durch geeignete Schnappeingriffmittel oder durch elastische Ringe, Ringmuttern, Schultern und dergleichen, befestigt werden können. Des weiteren ist es möglich, auf der Fläche 48 des Flanschabschnitts 25 eine Spur geeigneter Form auszubilden, in der das Ende des Abschnitts 47 der Lippe 45 gleiten kann.

Claims (8)

1. Dichtungsanordnung zur Anordnung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen (3, 4) zum Abdichten eines Zwischenraums (6) zwischen den beiden Teilen (3, 4) gegenüber dem Außenraum, umfassend ein erstes und ein zweites Ringelement (13, 14), von denen jedes an einem der Teile (3, 4) befestigbar ist, wobei das zweite Ringelement (14) mit einer ersten und einer zweiten Gleitfläche (42, 48), die im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, versehen ist, ein drittes Ringelement (15) aus Elastomermaterial, das direkt an dem ersten Ringelement (13) befestigt ist und sich von diesem aus erstreckt und ein elastisches Element (17), das auf einer Außenfläche (34) einer ringförmigen Dichtungslippe (33) des dritten Ringelements (15) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungslippe (33) als Hülse koaxial zur Symmetrieachse des ersten und zweiten Ringelements (13, 14) ausgebildet und mit einem zentralen ringförmigen Fortsatz (36), der sich radial von seiner Innenfläche (37) aus erstreckt und in Gleiteingriff mit der ersten Gleitfläche (42) steht, versehen ist, wobei das dritte Ringelement (15) mit einer zweiten ringförmigen Dichtungslippe (45) versehen ist, die von der ersten Lippe (33) getrennt ist und sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dieser erstreckt, wobei die zweite Lippe (45) mit ihrem Endabschnitt (47) mit der zweiten Gleitfläche (48) in Gleiteingriff steht und das elastische Element (17) so angeordnet ist, daß es gleichzeitig auf beide Dichtungslippen (33, 45) eine Kraft derart ausübt, daß diese mit einem vorbestimmten Druck gegen die erste bzw. die zweite Gleitfläche (42, 48) gedrückt werden.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (34) der hülsenförmigen Lippe (33) einen ringförmigen Sitz (35) zur Aufnahme des elastischen Elements (17) aufweist, das vorzugsweise aus einer Schraubenfeder gebildet wird, die ringförmig angeordnet ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (17) auf der hülsenförmigen Lippe (33) in einer Position axial versetzt zu einem Scheitel (41) des inneren zentralen Fortsatzes (36) der letzteren montiert ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (17) exzentrisch zu einem gemeinsamen Fußabschnitt (32) der Lippen (33, 45) in bezug auf den Scheitel (41) des inneren Ringfortsatzes (36) der hülsenfömigen Lippe (33) um einen vorbestimmten Betrag (b) gemessen längs der Längsachse der letzteren angeordnet ist.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (47) der zweiten Lippe (45) radial gegen den äußeren (4) der beiden Teile (3, 4) gebogen ist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Ringelement (13, 14) eine Kammer (16) gebildet ist, in der das dritte Ringelement (15) und das elastische Element (17) angeordnet sind, wobei die Kammer (16) mit der Außenseite zum Zwischenraum (6) über eine ringförmige Öffnung vorbestimmter Breite (a) definiert durch den zwischen dem ersten und dem zweiten Ringelement (13, 14) existierenden Spalt in Verbindung steht.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ringelement (14) einen Flanschabschnitt (25) aufweist, der zu den Lippen (33, 45) gerichtet ist und auf der zu letzteren gerichteten Seite mit einem ringförmigen Fortsatz (26) versehen ist, auf dem die zweite Gleitfläche (48) ausgebildet ist, wobei auf der den beiden Lippen (33, 45) abgewandten Seite des Flanschabschnitts (25) des Ringelements (14) eine ringförmige Ausnehmung (27) vorgesehen ist, die durch eine ringförmige Umfangskante (28) begrenzt wird, die von dem Zwischenraum (6) abgekehrt ist, wobei die Stärke zu dieser Kante hin abnimmt.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dritten Ringelement (15) und dem zweiten Ringelement (14) ein relativ großer geschlossener Ringraum (51) zwischen den Lippen (36, 45) gebildet ist, der im Betrieb mit Schmierfett für die Gleitdichtungen gefüllt ist.