DE69727728T2

DE69727728T2 - Dichtungsvorrichtung für Wälzlager

Info

Publication number: DE69727728T2
Application number: DE69727728T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Chuo-ku Okumura; Yoshitaka Chuo-ku Nakagawa; Mitsuru Ikoma-gun Wakabayashi
Original assignee: Toyo Seal Industries Co Ltd; Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Toyo Seal Industries Co Ltd; Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: DE69727728D1; JPH1026143A; EP0816699A1; ES2215205T3; JP3740219B2; US5860748A; EP0816699B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein abgedichtetes Wälzkörperlager, das die Dichtheit für lange Zeitspannen aufrechterhalten kann.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein übliches Wälzkörperlager mit einer Abdichtungsvorrichtung ist beispielsweise aus dem US-Patent Nr. 4,191,432 bekannt, das vom vorliegenden Anmelder angemeldet und am 4. März 1980 herausgegeben wurde. Die Konstruktion dieser Wälzlager-Abdichtvorrichtung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Eine Schulter 41 eines Innenrings 40 eines Wälzlagers ist mit einem Umfangsschulterteil 42 versehen. Ein an einem Außenring 43 befestigter Ringkörper 44 ist mit einer weichen Innenumfangs-Dichtlippe 45 versehen, die sich entlang einer Ringfläche 47 des Umfangsschulterteils 42 erstreckt. Diese Innenumfangs-Dichtlippe 45 ist an ihrem extremen Ende mit einer inneren Lippe 46 versehen. Das Lager ist durch den Kontakt der inneren Lippe 46 mit der Seite 47 des Umfangsschulterteils 42 abgedichtet.
Mit der Dichtvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, ist insoweit ein Problem verbunden, als eine Kollision oder Interferenz der Fläche 47 des Umfangsschulterteils und der inneren Lippe 46 der inneren Dichtlippe 45 betroffen sind. Beispielsweise tritt im Fall, in dem die Interferenz im Hinblick auf eine Ungleichmäßigkeit der Abmessung der inneren Lippe 46 oder auf eine Ortsverschiebung des inneren Rings unverhältnismäßig groß wird, die Abnützung der inneren Lippe 46 bereits früh auf, mit dem Ergebnis eines Oberflächenkontakts an der Innenfläche der inneren Umfangsdichtlippe 45 und nicht nur der inneren Lippe 46, wodurch die Flächenpressung an der Lippengleitfläche sich so erniedrigt, daß Fremdsubstanz wie Wasser von außerhalb des Lagers mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in das Lager eindringt. Demnach muß die Interferenz der inneren Lippe 46 voll und strikt behandelt werden.
Ein weiteres abgedichtetes Wälzlager, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, ist aus dem US-Patent Nr. 4,505,484 bekannt. Es umfaßt einen Dicht-Ringkörper, der den Innenring des Lagers mit einer inneren Ringlippe kontaktiert, die sich an ihrem inneren Rand in zwei Umfangsdichtlippen teilt, die in eine Dichtnut des Innenrings eindringen. Vom Fußpunkt dieser inneren Ringlippe stehen außerdem zwei weitere Lippen vor, von denen sich eine parallel zur Rotationsachse in Richtung zum Raum zwischen dem Außenring und dem Innenring erstreckt, ohne diesen zu kontaktieren, und von denen die andere – in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausführungsform – in einem axialen Endbereich einen äußeren peripheren Wulst kontaktiert oder nicht kontaktiert. Dieser Stand der Technik ist dazu ausgebildet, ausreichend flexibel zur Behandlung axialer Bewegungen des Innenrings zu sein.
Zusammengefaßte Darstellung der Erfindung
Es ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung, ein abgedichtetes Wälzkörperlager zu schaffen, das ein eher flexibles Dichtelement aufweist und die Dichtfähigkeit für lange Zeitspannen sicherstellen kann, selbst wenn aufgrund einer übermäßig großen Interferenz eine Abnützung einer Lippe stattfinden sollte.
Das erfindungsgemäße abgedichtete Wälzlager umfaßt: einen Innenring, einen Außenring, Wälzkörper zwischen diesen Ringen und einen Dichtungs-Ringkörper, der am Außenring befestigt ist und den Spalt zwischen den Ringen überdeckt, wobei der Innenring eine Schulter aufweist, an der ein Umfangsschulterteil ausgebildet ist, der eine ringförmige Fläche aufweist, und wobei entlang dem radial inneren Umfangsteil des Dichtungs-Ringkörpers eine innere Umfangsdichtungslippe in einer diametralen Richtung entlang der ringförmigen Fläche des Schulterteils absteht und selbst mit einer Mehrzahl von Dichtungslippen versehen ist: einer ersten Innenlippe, die von einer ersten Basis (B) am radial extremen inneren Ende der inneren Umfangsdichtungslippe vorsteht und sich in einer Richtung zu der ringförmigen Fläche erstreckt und in Kontakt mit dieser angeordnet ist, und einer ersten Außenlippe, die von der Basis (B) des radial inneren Endes der Umfangsdichtungslippe in einer Richtung absteht, die der ringförmigen Fläche entgegengesetzt ist, wobei die Umfangsdichtungslippe einen konischen, schrägen Verbindungsringteil zwischen dem inneren Umfangsteil des Dichtungs-Ringkörpers und der Basis der ersten Innenlippe und der ersten Außenlippe umfaßt; und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtungslippe mit wenigstens den folgenden zusätzlichen Dichtungslippen ausgestattet ist, die von ihr von einer jeweiligen zusätzlichen Basis in der inneren Umfangsdichtungslippe vorsteht, wobei die zusätzliche Basis zwischen der ersten Basis und dem inneren Umfangsteil des Dichtungs-Ringkörpers angeordnet ist: wenigstens einer zweiten Innenlippe, die sich in der Richtung zur ringförmigen Fläche erstreckt, jedoch mit dem Umfangsschulterteil erst in Kontakt kommt, wenn die erste Innenlippe am extremen Ende in vorgegebenem Maß abgenützt ist, und wenigstens eine zweite Außenlippe; und daß die Verbindungsteile zwischen dem inneren Umfangsteil des Dichtungs-Ringkörpers und der zusätzlichen Basis, und zwischen der zusätzlichen Basis und der ersten Basis jeweils konisch so ausgebildet sind, daß der Durchmesser in den Bereichen näher bei der ringförmigen Fläche größer ist, und jeweils eine geringere Wandstärke im Vergleich zu den Wandstärken in den Bereichen der ersten und der zusätzlichen Basen, die zwischen den Innenlippen und den Außenlippen angeordnet sind, haben.
Durch das Vorsehen der oben beschriebenen Gestaltung bewirkt die vorliegende Erfindung, daß die Innenumfangs-Dichtlippe einer Erhöhung des Maßes an axialer Biegung am extremen Ende der Innenumfangsdichtlippe durch eine Vielzahl von Basispunkten ermöglicht. Die Abnützung der Innenlippe am extremen Ende aufgrund einer übermäßig großen durch eine axiale Verschiebung des Innenrings bewirkten Interferenz kann also kaum auftreten. Sollte die Abnützung aber doch auftreten, so kommen nach einem gegebenen Maß von Abnützung die inneren Lippen in Kontakt mit der Fläche des Umfangsschulterteils zum Aufrechterhalten der Dichtfähigkeit.
Kurze Angabe der Zeichnungen
1 zeigt einen Längsschnitt durch Hauptteile unter Darstellung einer Ausführungsform eines abgedichteten Wälzlagers gemäß der Erfindung.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 1 gezeigten Hauptteils.
3 ist die schematische Ansicht der Biegung der in 1 gezeigten Innenumfangs-Dichtungslippe.
4 ist eine Längsschnittansicht eines Wälzlagers mit einer Dichtvorrichtung nach dem Stand der Technik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Eine Kugel 3 ist in rollender Weise zwischen einem Innenring 1 und einem Außenring 2 mit Hilfe eines Halters 4 angeordnet. Der Innenring 1 ist auf einer Welle 22 montiert und hat eine äußere Umfangsfläche 1a. An seiner Schulter 5 ist er mit einem Umfangsschulterteil 6 ausgebildet, der eine Innenseitenfläche 7 aufweist, die sich in diametraler Richtung so erstreckt, daß sie rechtwinklig zu einer Achse verläuft, weiterhin mit einer Bodenfläche 8, die parallel zur Achse ist, und einer konische Fläche 9, deren Durchmesser sich zum Ende des Innenrings 1 zu erhöht. Der Umfangsschulterteil 6 hat somit eine im wesentlichen J-förmige Querschnittsfläche. Der Außenring 2 ist an einem inneren Umfangsende mit einer umlaufenden Nut 10 ausgebildet, an der ein äußerer Umfangsteil 11a eines Dichtungs-Ringkörpers 11 befestigt ist. Dieser Dichtungs-Ringkörper 11 besteht aus einem elastischen Element wie Gummi, in den ein sich diametral erstreckender Metallkern 21 eingebettet ist. Der Dichtungs-Ringkörper 11 ist an seinem Innenumfangsteil 11b mit einer axialen Lippe 19 versehen, die sich hinsichtlich des Lagers nach innen erstreckt, um mit der Außenumfangsfläche 1a des Innenrings 1 ein Labyrinthdichtungsteil zu bilden. Von der axialen Lippe 19 steht in diametraler Richtung entlang der Seite 7 der Umfangsschulter 5 eine weiche innere Umfangsdichtungslippe 12 ab, die aus einem elastischen Element besteht.
Die innere Umfangsdichtungslippe 12 des Dichtringkörpers 11 ist so geformt, daß sie an ihrem extremen Ende und an einem Zwischenteil jeweils mit zwei Innenlippen ausgebildet ist, nämlich einer ersten Innenlippe 13 und einer zweiten Innenlippe 14, die sich in einer Richtung zur Fläche 7 des Umfangsschulterteils 6 erstrecken. In einer der Fläche 7 der Umfangsschulter 5 gegenüberliegenden Richtung erstrecken sich zwei Außenlippen, nämlich eine erste Außenlippe 15 und eine zweite Außenlippe 16, die von Positionen, nämlich Basen B und A, abstehen, die in der Nähe der Positionen der ersten Innenlippe 13 bzw der zweiten Innenlippe 14 liegen, mit dem Ergebnis, daß die Basen dickwandige Teile sind. Verbindungsteile 17 und 18 zwischen dem Innenumfangsteil 11b und der Basis A bzw zwischen der Basis A und der Basis B sind mit geringer Wandstärke hergestellt und so geformt, daß sie sich axial schräg nach außen erstrecken. Von den Innenlippen steht nur die erste Innenlippe 13 am extremen Ende stets in dichtendem Kontakt mit der Fläche 7 des Umfangsschulterteils 6. Die andere, zweite Innenlippe 14 ist zuerst nicht in Kontakt mit der Fläche 7 des Umfangsschulterteils 6 und kommt erst in Kontakt mit der Fläche 7, nachdem die erste Innenlippe 13 um ein gegebenes Maß abgenützt ist.
Anders ausgedrückt, kommt die zweite Innenlippe 14 in Kontakt mit der Fläche 7 dann, wenn die Abnützung der ersten Innenlippe 13 fortschreitet und sich die Gleit-Flächenpressung der Lippe erniedrigt, wobei dann die Dichtfähigkeit aufrecht erhalten bleibt. Diese zweite Innenlippe 14 verhindert eine schnelle Änderung des Drehmoments, wenn sie beginnt, die Fläche 7 im Schnitt kreisförmig zu kontaktieren. Die zweite Innenlippe 14 bildet, bis sie in Kontakt mit der Fläche 7 kommt, relativ zu dieser ein Labyrinthdichtungsteil.
Da die Lippen durch die dünnen Verbindungsteile 17, 18 verbunden sind, die axial schräg nach außen geneigt sind, können die Verbindungsteile 17, 18 leicht aufeinanderfolgend hinsichtlich des Lagers nach außen gebogen werden, mit der dickwandigen Basis A zwischen dem Innenumfangsteil 11b des Dichtungs-Ringkörpers 11, der zweiten Innenlippe 14 und der zweiten Außenlippe 16, und mit der dickwandigen Basis B zwischen der ersten Innenlippe 13 und der ersten Außenlippe 15, als Basispunkten. Entsprechend kann die erste Innenlippe 13, da sie mit einem hohen Maß an axialer Biegbarkeit ausgestattet ist, einer möglichen axialen Verschiebung des Innenrings 1 entsprechen. Dies wird unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung von 3 erläutert. Da nämlich die Innendichtungslippe 12 an den Basen A und B mit Winkeln von θ1 und θ2 gebogen wird, kann leicht ein hohes Maß L von axialer Biegung der ersten Innenlippe 13 vorgesehen werden. In 3 zeigt die durchgehende Linie die ursprüngliche Position der inneren Umfangsdichtungslippe 12 an und zeigt die unterbrochene Linie eine Biegeposition an.
Entsprechend kann ein angemessener Wert einer Interferenz zwischen der ersten Innenlippe 13 und der Fläche 7 des Umfangsschulterteils 6 leicht aufrechterhalten werden. Die Verbindungsteile 17 und 18 sind parallel ausgebildet und können dem axialen Versatz des Innenrings 1 oder dergleichen in zusätzlich stabiler Weise entsprechen.
Wenn außerdem die innere Umfangssfläche der ersten Innenlippe 13 an einer konischen Fläche 23 gebildet ist, die der konischen Fläche 9 des Umfangsschulterteils 6 gegenüberliegt, um einen Labyrinthdichtungsteil zwischen den beiden konischen Flächen 9 und 23 zu bilden, wird die Dichtungsfähigkeit weiter verbessert.
Ist weiterhin ein Bauteil wie ein Spritzring 20, der an die im Innenring 1 befindliche Welle 22 angepreßt und mit ihr verbunden ist, vorhanden, so ist ein Labyrinthdichtungsteil zwischen dem Bauteil 20 und den Außenlippen 15, 16 gebildet, um den Dichtungseffekt noch weiter zu verbessern.
Noch weiter verbessert wird der Dichtungseffekt, wenn eine solche Labyrinthdichtung zwischen dem Schulterteil 6 und den Innenlippen 13, 14 der inneren Umfangsdichtungslippe 12 gebildet ist.
Es ist zu beachten, daß die Anzahl der Innenlippen 13, 14 und der Außenlippen 15, 16 der inneren Umfangsdichtungslippe 12 nicht auf zwei begrenzt ist, sondern daß eine Mehrzahl von Lippen möglich ist.

Claims

Abgedichtetes Wälzlager, umfassend: einen Innenring (1), einen Außenring (2), Wälzkörper (3) zwischen diesen Ringen und einen Dichtungs-Ringkörper (11), der am Außenring (2) befestigt ist und den Spalt zwischen den Ringen überdeckt, wobei der Innenring (1) eine Schulter (5) aufweist, an der ein Umfangsschulterteil (6) ausgebildet ist, der eine ringförmige Fläche (7) aufweist, und wobei entlang dem radial inneren Umfangsteil (11b) des Dichtungs-Ringkörpers (11) eine innere Umfangsdichtungslippe (12) in einer diametralen Richtung entlang der ringförmigen Fläche (7) des Schulterteils (6) absteht und selbst mit einer Mehrzahl von Dichtungslippen versehen ist: einer ersten Innenlippe (13), die von einer ersten Basis (B) am radial extremen inneren Ende der inneren Umfangsdichtungslippe (12) vorsteht und sich in einer Richtung zu der ringförmigen Fläche (7) erstreckt und in Kontakt mit dieser angeordnet ist, und einer ersten Außenlippe (15), die von der Basis (B) des radial inneren Endes der Umfangsdichtungslippe (12) in einer Richtung absteht, die der ringförmigen Fläche (7) entgegengesetzt ist, wobei die Umfangsdichtungslippe (12) einen konischen, schrägen Verbindungsringteil (17, 18) zwischen dem inneren Umfangsteil (11b) des Dichtungs-Ringkörpers (11) und der Basis (B) der ersten Innenlippe (13) und der ersten Außenlippe (15) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtungslippe (12) mit wenigstens den folgenden zusätzlichen Dichtungslippen (14, 16) ausgestattet ist, die von ihr von einer jeweiligen zusätzlichen Basis (A) in der inneren Umfangsdichtungslippe (12) vorstehen, wobei die zusätzliche Basis (A) zwischen der ersten, Basis (B) und dem inneren Umfangsteil (11b) des Dichtungs-Ringkörpers (11) angeordnet ist: wenigstens einer zweiten Innenlippe (14), die sich in der Richtung zur ringförmigen Fläche (7) erstreckt, jedoch mit dem Umfangsschulterteil (6) erst in Kontakt kommt, wenn die erste Innenlippe (13) am extremen Ende in vorgegebenem Maß abgenützt ist, und wenigstens eine zweite Außenlippe (16); und daß die Verbindungsteile (17, 18) zwischen dem inneren Umfangsteil (11b) des Dichtungs-Ringkörpers (11) und der zusätzlichen Basis (A), und zwischen der zusätzlichen Basis (A) und der ersten Basis (B) jeweils konisch so ausgebildet sind, daß der Durchmesser in den Bereichen näher bei der ringförmigen Fläche (7) größer ist, und jeweils eine geringere Wandstärke im Vergleich zu den Wandstärken in den Bereichen der ersten und der zusätzlichen Basen (B, A), die zwischen den Innenlippen und den Außenlippen (13, 15; 14, 16) angeordnet sind, haben.
Lager nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsteile (17, 18) sich parallel erstrecken.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem unter der Mehrzahl von Innenlippen eine Innenlippe (14), aber nicht die erstgenannte Innenlippe (13) am extremen Ende, zu Beginn ein Labyrinthdichtungsteil relativ zur ringförmigen Fläche (7) des Umfangsschulterteils (6) bildet.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Mehrzahl der Außenlippen (15, 16) zusammen mit einem daneben gesetzten Bauteil (20) ein Labyrinthdichtungsteil mit Bezug zum Lager bilden.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsschulterteil (6) im Innenring (1) eine radiale Dichtungsnut bildet, in die die erste Innendichtungslippe (13) eingreift, und der Dichtungs-Ringkörper (11) an seinem Innenumfangsteil (11b) mit einer axialen Lippe (19) versehen ist, die sich zum Inneren des Lagers erstreckt, um eine Labyrinthdichtung mit der äußeren Umfangsfläche (1a) des Innenrings (1) zu bilden.