DE3721819A1 - ROLLER BEARING WITH SEALING DEVICE - Google Patents

ROLLER BEARING WITH SEALING DEVICE

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DE3721819A1
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annular
ring
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Gabriele Bermond
Angelo Vignotto
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RIV SKF Officine di Villar Perosa SpA
RIV Officine di Villar Perosa SpA
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Abstract

A bearing of the type comprising an inner ring (2), an outer ring (3) and a plurality of rolling bodies (4) which permit the relative rotation between the rings and which are interposed between these in an annular space (5) closed by a sealing assembly (7) which comprises an elastomeric annular element (11) carried by a rigid support element (12) and provided with an annular lip (14) having a V-shape in radial section. The main characteristic of the present invention lies in the fact that on the outer surface of the inner ring (2) there is formed, for example by grinding, an annular seat (17) having two sliding surfaces (16, 15) respectively substantially orthogonal and substantially coaxial to the axis of the inner ring (2) and on which a respective part (21, 22) of the lip (14) is able to cooperate by sliding and with interference. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer Dichtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rolling bearing with a sealing device according to the preamble of claim 1.

Wälzlager, die Dichtungseinrichtungen mit Gleitlippen verwenden, besitzen zwei hauptsächliche Nachteile, wobei der erste darin liegt, daß die Wirksamkeit der Dichtungseinrichtung von der Präzision der Montage hiervon in dem Sitz zwischen den Lagerringen und der konstruktiven Genauigkeit dieses Sitzes abhängt. Da die Abdichtung durch das Zusammenwirken zwischen einer oder mehrerer Gleitlippen und Flächen des Sitzes bewirkt wird, ist es offensichtlich, daß dann, wenn die Montage nicht korrekt ist, das Zusammenwirken zwischen den Gleitlippen und den Sitzflächen nicht im vorgesehenen Maße erfolgt, wodurch die Wirksamkeit herabgesetzt oder ein unerwünschter Anstieg der Reibung hervorgerufen wird. Der zweite Nachteil besteht darin, daß die Herstellung aufgrund der komplexen Form des Sitzes für die Dichtungseinrichtung besondere Bearbeitungsvorgänge erfordert, die aufwendig und teuer sind.Rolling bearings that use sealing devices with sliding lips have two major disadvantages, the first being that the Effectiveness of the sealing device on the precision of the assembly thereof the seat between the bearing rings and the structural accuracy of this Seat depends. Because the seal is caused by the interaction between one or is caused by several sliding lips and surfaces of the seat obvious that if the assembly is not correct, the Interaction between the sliding lips and the seat surfaces not in the provided dimensions takes place, whereby the effectiveness is reduced or a undesirable increase in friction is caused. The second disadvantage is that the manufacture due to the complex shape of the seat for the sealing device requires special machining operations that are complex and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager mit einer verbesserten Dichtungseinrichtung zu schaffen, das frei von den vorgenommenen Nachteilen ist und daher eine Dichtungsanordnung besitzt, deren Wirksamkeit und Reibung im Betriebszustand unabhängig von der Genauigkeit der Montage in ihrer Arbeitsstellung und von der konstruktiven Genauigkeit ist, mit der der Sitz hergestellt ist. Außerdem sollte der Sitz für die Dichtungsanordnung einfach herstellbar sein.The object of the invention is to provide a rolling bearing with an improved To create sealing device that is free from the disadvantages made and therefore has a sealing arrangement, the effectiveness and friction in Operating condition regardless of the accuracy of the assembly in your Working position and of the structural accuracy with which the seat is made. In addition, the seat for the seal assembly should be simple be producible.

Diese Aufgabe wird entsprechend Anspruch 1 gelöst.This object is achieved in accordance with claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention are as follows Description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of one of the following Illustrated embodiment illustrated.

Fig. 1 zeigt ein Wälzlager im Teilschnitt. Fig. 1 shows a rolling bearing in partial section.

Fig. 2 zeigt im Schnitt vergrößert ein Detail des Wälzlagers von Fig. 1. FIG. 2 shows an enlarged section of a detail of the rolling bearing of FIG. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Wälzlager 1 umfaßt einen Innenring 2, einen Außenring 3 und eine Vielzahl von Wälzkörpern 4, die zwischen den Ringen 2 und 3 in einem zwischen diesen befindlichen Ringraum 5 angeordnet sind. Die Wälzkörper 4 sind abwälzbar in entsprechenden Spuren 6 aufgenommen, von denen eine an der Außenseite des Innenrings 2 und die andere an der Innenseite des Außenrings 3 angeordnet ist, so daß eine relative Drehung zwischen den Ringen 2 und 3 ermöglicht wird. Der Ringraum 5 ist nach außen fluiddicht auf beiden Seiten durch entsprechende Dichtungseinrichtungen 7 abgeschlossen, von denen jede in einen Sitz 8 der auf der Innenseite des Außenrings 3 ausgebildet ist, eingeschnappt ist. Das Befestigen der Dichtungseinrichtung 7 am Außenring 3 geschieht in bekannter Weise beispielsweise durch Schnappeingriff einer elastischen Ringlippe, die sich von der Dichtungseinrichtung 7 erstreckt, in den Sitz 8 und insbesondere eines elastomeren Dichtungselementes 11, das von einem ringförmigen im wesentlichen starren Träger- und Verstärkungselement 12, vorzugsweise aus Metall oder Plastikmaterial, getragen wird. Die Elemente 11 und 12 bilden einen einheitlichen Körper, da sie fest miteinander durch Zusammenspritzen oder Verkleben in einem Vulkanisationsvorgang in Abhängigkeit von dem für das Element 12 verwendeten Material verbunden sind. Radial und axial von einem ringförmigen Fußabschnitt 13 des Elementes 11 erstreckt sich eine radial innenseitige deformierbare ringförmige Dichtungslippe 14.The rolling bearing 1 shown in Fig. 1 comprises an inner ring 2, an outer ring 3 and a plurality of rolling elements 4 which are arranged between the rings 2 and 3 in a ring space 5 located between these. The rolling elements 4 are received in corresponding tracks 6 , one of which is arranged on the outside of the inner ring 2 and the other on the inside of the outer ring 3 , so that a relative rotation between the rings 2 and 3 is made possible. The annular space 5 is closed to the outside in a fluid-tight manner on both sides by corresponding sealing devices 7 , each of which is snapped into a seat 8 which is formed on the inside of the outer ring 3 . The fixing of the sealing device 7 on the outer ring 3 in a known manner, for example by snap-engagement of a resilient annular lip which extends from the seal device 7 in the seat 8 and especially an elastomeric sealing element 11, by an annular substantially rigid support and reinforcement element 12 , preferably made of metal or plastic material. The elements 11 and 12 form a unitary body since they are firmly connected to one another by spraying or gluing in a vulcanization process, depending on the material used for the element 12 . A radially inner deformable annular sealing lip 14 extends radially and axially from an annular foot section 13 of the element 11 .

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Dichtungslippe 14 einstückig mit dem Element 11 ausgebildet und arbeitet mit entsprechenden Dichtungsflächen 15 und 16 eines ringförmigen Dichtungssitzes 17 an der Außenfläche des Innenrings 2 zusammen. Insbesondere ist der Dichtungsring 17 derart ausgebildet, daß er keine Hinterschneidung oder gewundene Kontur aufweist, so daß er in einem einzigen Arbeitsgang zusammen mit der zugehörigen Spur 6 durch einen gemeinsamen Schleifvorgang an der Außenfläche des Rings 2 hergestellt werden kann. Die Fläche 15 des Dichtungssitzes 17 verläuft im wesentlichen koaxial mit der Achse des Innenrings 2, während die Fläche 16 des Dichtungssitzes 17 fast senkrecht zur Fläche 15 geneigt angeordnet ist. Die Dichtungslippe 14 ist derart geformt, daß sie mit dem Dichtungssitz 17 eine doppelte Dichtungswirkung sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung bewirkt, zu welchem Zweck bei bekannten Dichtungen zwei separate Lippen verwendet werden.As shown in FIG. 2, the sealing lip 14 is formed in one piece with the element 11 and cooperates with corresponding sealing surfaces 15 and 16 of an annular sealing seat 17 on the outer surface of the inner ring 2 . In particular, the sealing ring 17 is designed such that it has no undercut or sinuous contour, so that it can be produced in a single operation together with the associated track 6 by a common grinding process on the outer surface of the ring 2 . The surface 15 of the sealing seat 17 extends essentially coaxially with the axis of the inner ring 2 , while the surface 16 of the sealing seat 17 is arranged inclined almost perpendicular to the surface 15 . The sealing lip 14 is shaped such that it causes a double sealing effect with the sealing seat 17 both in the radial direction and in the axial direction, for which purpose two separate lips are used in known seals.

Die Dichtungslippe 14 ist derart geformt, daß sie ein toroid- oder wulstförmiges Balgelement bildet, das einen radialen im wesentlichen V-förmigen Abschnitt aufweist, dessen Spitze im Ruhe- oder nichtdeformierten Zustand (in Fig. 2 gestrichelt angedeutet) im wesentlichen parallel zur Achse des Elementes 11 verläuft. Dieses wulstförmige Element besteht aus zwei gegenüberliegenden ringförmigen konischen Teilen 21 und 22, die die Seiten des V definieren, am Scheitel des V durch einen gemeinsamen Abschnitt reduzierter Dicke in solcher Weise miteinander verbunden sind, daß sie schwenkbar verbunden sind, und die koaxial eines hinter dem anderen angeordnet sind. Nahe zu dem Scheitel wird auf dem Teil 21 eine Dichtungskante 23 gebildet, die mit der geneigten Dichtungsfläche 16 zusammenarbeitet, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu bilden. Das freie Ende des Abschnitts 22 ist derart abgeschrägt, daß eine Kante 24 gebildet wird, die mit der Dichtungsfläche 15 zusammenarbeitet, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu bilden. Die Dichtungslippe 14 besitzt daher eine Kante 23, die in axialem Gleiteingriff mit der Fläche 16 steht, und eine Kante 24, die in radialem Gleiteingriff mit der Fläche 15 steht. Der Fußabschnitt 13 ist im Radialschnitt L-förmig, besitzt einen Abschnitt 25, der sich radial und koplanar mit der ringförmigen Innenkante des Elements 11 erstreckt, und besitzt einen Abschnitt 26, der in bezug zur Achse des Elements 11 etwas geneigt ist und sich von dem Abschnitt 25 in Richtung auf den Zwischenraum 5 derart erstreckt, daß die gesamte Dichtungslippe 14 die Möglichkeit des Abbiegens besitzt. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, erfordert die Anordnung der Dichtungslippe 14 in dem Dichtungssitz 17 die elastische Deformation der Dichtungslippe 14 selbst derart, daß ein Eingriff zwischen den Kanten 23 und 24 und den entsprechenden Dichtungsflächen 16 und 15 erzeugt wird. Wenn die Dichtungslippe 14 nicht deformiert ist, verläuft der Scheitel des V parallel zur Achse des Elements 11. Die Dichtungslippe 14 ist derart geformt, daß sie eine relative Drehung der Abschnitte 21 und 22 als Ergebnis von Beanspruchungen ermöglicht, die nur auf einen von den beiden ausgeübt wird. Insbesondere ist es in dem Element 11 möglich, zwei elastische Anlenkungen oder Drehachsen zu definieren, um die die Abschnitte 21 und 22 während der Deformation gedreht werden, die beim Einbau stattfindet. Der Abschnitt 21 dreht sich um den Fußabschnitt 13, indem der Abschnitt 26 hiervon ebenso in beschränkter Weise deformiert wird, während der Abschnitt 22 sich um den Abschnitt reduzierter Dicke dreht, wo er mit dem Abschnitt 21 verbunden ist. Einer Drehung des Abschnitts 21 in Richtung des Pfeils von Fig. 2 um den Fußabschnitt 13 folgend, beispielsweise wegen der elastischen Deformation aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Kante 23 und der Fläche 16, die beim Einbau erzeugt wird, wird eine Drehung des Abschnitts 22 in entgegengesetzter Richtung um den Verbindungsabschnitt zum Abschnitt 21 derart bewirkt, daß ein Anpreßdruck zwischen der Kante 24 und der Fläche 15 erzeugt wird. Der Durchmesser des Umfangs, berechnet längs der Kante 24, ist geringer als der Durchmesser des Umfangs längs der Fläche 15. Folglich kann im Falle eines Einbaufehlers oder eines Fehlers in der Form des Sitzes 17 dieser Fehler wenigstens teilweise durch die Deformation der Dichtungslippe 14 kompensiert werden, wobei selbst dann, wenn es passiert, daß die Kante 23 in einem Abstand zur Fläche 16 verbleibt, ein Eingriff zwischen der Kante 24 und der Fläche 15 vorhanden ist. Wenn daher aufgrund von Einbaufehlern oder Herstellungsfehlern bezüglich des Sitzes die Axialabdichtung (Kante 23, Fläche 16) nicht adäquat ist, wird jedoch immer die Radialabdichtung zwischen der Kante 24 und der Fläche 15 sichergestellt. Das freie Ende des Abschnitts 22 ist derart einwärts geneigt, daß eine Fläche definiert wird, die im Falle der Abnutzung der Kante 24, die diese innen begrenzt, eine Dichtung mit der Fläche 15 bilden kann, gegen die sie durch die Form des Abschnitts 22 gedrückt wird.The sealing lip 14 is shaped such that it forms a toroidal or bulge-shaped bellows element which has a radial, substantially V-shaped section, the tip of which, in the rest or non-deformed state (indicated by dashed lines in FIG. 2), is essentially parallel to the axis of the Element 11 runs. This bead-shaped element consists of two opposed annular conical parts 21 and 22 which define the sides of the V, are connected at the apex of the V by a common section of reduced thickness in such a way that they are pivotally connected, and the coaxial one behind the others are arranged. A seal edge 23 is formed on the part 21 near the apex, which cooperates with the inclined seal surface 16 to form a liquid-tight seal. The free end of section 22 is chamfered to form an edge 24 which cooperates with sealing surface 15 to form a liquid tight seal. The sealing lip 14 therefore has an edge 23 which is in axial sliding engagement with the surface 16 and an edge 24 which is in radial sliding engagement with the surface 15 . The foot portion 13 is L-shaped in radial section, has a portion 25 which extends radially and coplanar with the annular inner edge of the element 11 , and has a portion 26 which is slightly inclined with respect to the axis of the element 11 and is different from the same Section 25 extends in the direction of the intermediate space 5 such that the entire sealing lip 14 has the possibility of bending. As shown in Fig. 2, the arrangement of the sealing lip 14 in the sealing seat 17 requires the elastic deformation of the sealing lip 14 itself such that an engagement between the edges 23 and 24 and the corresponding sealing surfaces 16 and 15 is generated. If the sealing lip 14 is not deformed, the apex of the V runs parallel to the axis of the element 11 . The sealing lip 14 is shaped to allow relative rotation of the sections 21 and 22 as a result of stresses exerted on only one of the two. In particular, it is possible in element 11 to define two elastic articulations or axes of rotation about which sections 21 and 22 are rotated during the deformation that takes place during installation. The section 21 rotates about the foot section 13 by also deforming the section 26 thereof in a limited manner, while the section 22 rotates about the section of reduced thickness where it is connected to the section 21 . Following a rotation of the section 21 in the direction of the arrow of FIG. 2 around the foot section 13 , for example because of the elastic deformation due to the interaction between the edge 23 and the surface 16 which is generated during installation, a rotation of the section 22 becomes opposite Direction around the connecting section to section 21 causes such that a contact pressure between the edge 24 and the surface 15 is generated. The diameter of the circumference, calculated along the edge 24 , is less than the diameter of the circumference along the surface 15 . Consequently, in the event of an installation error or an error in the shape of the seat 17, this error can be at least partially compensated for by the deformation of the sealing lip 14 , with an engagement even if the edge 23 remains at a distance from the surface 16 is present between the edge 24 and the surface 15 . Therefore, if the axial seal (edge 23 , surface 16 ) is inadequate due to installation errors or manufacturing errors with respect to the seat, the radial seal between the edge 24 and the surface 15 is always ensured. The free end of section 22 is inclined inwardly to define a surface which, in the event of wear of the edge 24 which defines the inside thereof, can form a seal with the surface 15 against which it is pressed by the shape of the section 22 becomes.

Die Dichtungseinrichtung funktioniert daher sogar bei Einbaumängeln und Formgebungsfehlern, während der Dichtungssitz 17 konstruktiv äußerst einfach ist. Letzterer wird gleichzeitig mit der Spur für die Wälzkörper hergestellt. Aus diesem Grunde und wegen der beschriebenen Art des Einbaus ist kein Schleifen mit hoher Präzision erforderlich, da in allen Fällen aufgrund der Form der Dichtungslippe 14 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung erzielt wird.The sealing device therefore functions even in the event of installation defects and shaping errors, while the sealing seat 17 is extremely simple in terms of construction. The latter is produced simultaneously with the track for the rolling elements. For this reason and because of the type of installation described, high-precision grinding is not necessary, since in all cases, due to the shape of the sealing lip 14, a liquid-tight seal is achieved.

Claims (5)

1. Wälzlager mit einer Dichtungseinrichtung (7), die einen Innenring (2), einen Außenring (3) und eine Vielzahl von Wälzkörpern (4) aufweist, die zwischen den Ringen (2, 3) in einem Ringraum (5), der zwischen den Ringen (2, 3) liegt, und in entsprechenden Spuren (6) wälzbar angeordnet sind, so daß eine relative Drehung zwischen den Ringen (2, 3) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (7) den Ringraum (5) nach außen abdichtet und ein im wesentlichen starres Trägerelement (12) und ein elastomeres Ringdichtungselement (11) umfaßt, das mit einer radial inneren Ringlippe (14) versehen ist, die sich radial und axial von einem ringförmigen Fußabschnitt (13) des elastomeren Elementes (11) erstreckt, wobei die Ringlippe (14) einen im wesentlichen V-förmigen Radialabschnitt aufweist, dessen Scheitel im wesentlichen parallel zur Achse des elastomeren Elementes (1) verläuft, wenn die Ringlippe (14) undeformiert ist, wobei die Ringlippe (14) einen ersten und einen zweiten Abschnitt (21, 22) umfaßt, die die Seiten des V definieren, das mit entsprechenden Gleitflächen (16, 15) eines ringförmigen Dichtungssitzes (17) zusammenarbeiten, die an einem der Ringe (2, 3) derart ausgebildet sind, daß sie in einem einzigen Arbeitsgang zusammen mit den entsprechenden Wälzspuren (6) des entsprechenden Rings hergestellt werden können.1. Rolling bearing with a sealing device ( 7 ) having an inner ring ( 2 ), an outer ring ( 3 ) and a plurality of rolling elements ( 4 ) between the rings ( 2 , 3 ) in an annular space ( 5 ) between the rings ( 2 , 3 ), and are arranged such that they can be rolled in corresponding tracks ( 6 ) so that a relative rotation between the rings ( 2 , 3 ) is possible, characterized in that the sealing device ( 7 ) surrounds the annular space ( 5 ) seals to the outside and comprises a substantially rigid support element ( 12 ) and an elastomeric ring sealing element ( 11 ) which is provided with a radially inner annular lip ( 14 ) which extends radially and axially from an annular foot portion ( 13 ) of the elastomeric element ( 11 ) extends, the ring lip ( 14 ) having a substantially V-shaped radial section, the apex of which runs essentially parallel to the axis of the elastomeric element ( 1 ) when the ring lip ( 14 ) is undeformed, the ring lip ( 14 ) comprises a first and a second section ( 21 , 22 ) which define the sides of the V which cooperate with corresponding sliding surfaces ( 16 , 15 ) of an annular sealing seat ( 17 ) which are attached to one of the rings ( 2 , 3 ) are designed so that they can be produced in a single operation together with the corresponding rolling tracks ( 6 ) of the corresponding ring. 2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (16, 15) eine erste im wesentlichen koaxial zur Achse des Innenrings (2) verlaufende Fläche (15) und eine zweite Fläche (16) aufweisen, die geneigt und fast orthogonal zu der ersten Fläche (15) verläuft.2. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the sliding surfaces ( 16 , 15 ) have a first substantially coaxial to the axis of the inner ring ( 2 ) extending surface ( 15 ) and a second surface ( 16 ) which is inclined and almost orthogonal to the first surface ( 15 ). 3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Abschnitt (21, 22) der Ringlippe (14) konisch und miteinander am Scheitel des V nahe zu einer ersten Kante (23) verbunden sind, die in Gleiteingriff mit der zweiten Gleitfläche (16) steht und an dem ersten Abschnitt (21) der Ringlippe (14) ausgebildet ist.3. Rolling bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second portions ( 21 , 22 ) of the annular lip ( 14 ) are conical and connected to one another at the apex of the V close to a first edge ( 23 ) which is in sliding engagement with the second sliding surface ( 16 ) stands and is formed on the first section ( 21 ) of the annular lip ( 14 ). 4. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des zweiten Abschnitts (22) derart abgeschrägt ist, daß eine zweite Kante (24) gebildet wird, die in Gleiteingriff mit der ersten Gleitfläche (15) steht.4. Rolling bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the free end of the second section ( 22 ) is chamfered such that a second edge ( 24 ) is formed which is in sliding engagement with the first sliding surface ( 15 ). 5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußabschnitt (13) im Radialschnitt im wesentlichen L-förmig ist mit einem ersten Abschnitt (25), der sich radial und im wesentlichen koplanar zu dem elastomeren Element (11) erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (26) aufweist, der sich einwärts in den Zwischenraum (5) erstreckt und mit dem ersten Abschnitt (21) der Ringlippe (14) verbunden ist.5. Rolling bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the foot section ( 13 ) is substantially L-shaped in radial section with a first section ( 25 ) which is radial and substantially coplanar with the elastomeric element ( 11 ) extends, and has a second section ( 26 ) which extends inwards into the intermediate space ( 5 ) and is connected to the first section ( 21 ) of the annular lip ( 14 ).
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