WÄLZLAGER MIT EINER DICHTUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung befasst sich mit der Abdichtung eines Wälzlagers, insbesondere mit der Befestigung von Dichtungen an Lagerringen von Großlagern.

Um den Lagerraum, in dem die Wälzkörper abrollen, gegenüber äußeren Umwelteinflüssen zu schützen und/oder den Austritt von im Lagerraum zur Schmierung der Wälzkörper befindlichen Schmierstoff zu verhindern, ist es üblich, an den axialen Enden der Lagerringe Dichtungen vorzusehen, deren einer Rand mit einem der Lagerringe des Wälzlagers drehfest verbunden ist und deren anderer, oftmals mit einer Dichtlippe versehener Rand in einer dichtenden Wirkverbindung mit dem anderen Lagerring steht.

Aus DE102013226557 A1 ist eine Abdichtung eines Pendelrollenlagers bekannt, die eine Dichtscheibe umfasst, deren einer Rand mit einer Dichtlippe aus einem elastischen Werkstoff versehen ist und deren anderer Rand mit einem der Lagerringe verbunden ist. Entsprechend einer Ausführungsform der DE102013226557 A1 sind Dichtscheibe und Lagerring mittels einer Mehrzahl von Schrauben verbunden, indem die Schauben durch Bohrung in der Dichtscheibe gesteckt und in Gewindelöcher an der Stirnseite des Lagerrings eingedreht sind. Abgesehen davon, dass diese Art der Befestigung der Dichtscheibe zusätzliche Bauteile, nämlich Schrauben, zur Befestigung benötigt, wird durch das Vorsehen von Gewindelöchern im Lagerring dessen Festigkeit reduziert. Daneben ist die Verbindung von Dichtscheibe und Lagerring durch das Anziehen der vielen Schrauben sehr zeitaufwändig. Nach einerweiteren Ausführungsform der DE102013226557 A1 wird die Verbindung zwischen Dichtscheibe und Lagerring dadurch bewirkt, dass in einem der Lagerringe eine schwalbenschwanzförmige Nut vorgesehen wird, in welche ein zur Nut komplementärer Rand der Dichtscheibe eingepresst wird. Auch wenn bei dieser Ausführungsform zusätzlich Befestigungsmittel zur Festlegung der Dichtscheibe entfallen, gestaltet sich die Herstellung der Verbindung aufwändig, weil dazu die Dichtscheibe nach radial innen verformt werden muss, was mit zunehmender Größe der Dichtscheibe, selbst wenn diese aus einem nachgiebigen Werkstoff gebildet wird, immer schwieriger wird und bei Dichtscheiben aus Metall, was ein sehr geläufiger Werkstoff ist, gänzlich unmöglich ist.

Daneben ist es etwa aus US2659617 bekannt, den Rand der Dichtscheibe, der zur Festlegung an einem Lagerring bestimmt ist, zusätzlich mit einer elastischen Randschicht zu versehen. Dazu wird der Rand der Dichtscheibe zusammen mit der elastischen Randschicht aufwändig so umgeformt, dass nach dem Umformschritt die elastische Randschicht durch die Umformung am Rand der Dichtscheibe festgelegt wird und gleichzeitig die elastische Randschicht den radialen äußersten Abschluss der Einheit aus Dichtscheibe und elastischer Randschicht bildet. Die Verbindung dieser so ausgebildeten Dichtscheibe mit dem Lagerring erfolgt dann dergestalt, dass die Dichtscheibe in die Bohrung des Lagerrings gedrückt wird, wobei die elastische Randschicht elastisch verformt wird und nach Erreichen der Endlage der Dichtscheibe in der Bohrung des Lagerrings in eine am Lagerring vorgesehene Umfangsnut expandiert.

Auch ist es denkbar, die Dichtscheibe durch Anspritzen einer elastischen Randschicht zur Verbindung mit einem Lagerring vorzubereiten. Auch wenn dadurch eine mechanische Umformung der Dichtscheibe entfällt, ist diese Art der Vorbereitung apparativ sehr aufwändig und bietet sich daher bei Massenlagern und nicht bei Großlagern, die oftmals nur in sehr geringen Stückzahlen gefertigt werden, an.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Dichtscheiben für Großlager anzugeben, welche ohne das Erfordernis von weiteren Komponenten in einfacher Weise mit Lagerringen solcher Großlager verbindbar sind.

Vorteilhaft ist es, wenn die Dichtscheibe aus Metall oder Kunststoff gebildet ist und mit einer Dichtlippe 17 aus Gummi oder einem nachgiebigen Kunststoff versehen ist. Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 10 entnehmbar.

Ist eine der beiden Mantelflächen eines der beiden Lagerringe mit ersten Verbindungsmitteln und die Dichtscheibe mit zweiten Verbindungsmitteln versehen, wobei die jeweiligen ersten Verbindungsmittel einen Dreheingriff bereitstellen, in den im verbundenen Zustand von Lagerring und Dichtscheibe die zweiten Verbindungsmittel eingreifen, stellen bereits die zur Verbindung vorgesehenen Partner selbst die jeweils für ihre Verbindung erforderlichen Verbindungsmittel zur Verfügung, also benötigen keine weiteren Bauteile um eine Verbindung zwischen ihnen herzustellen. Dies ist insbesondere deshalb besonders vorteilhaft, weil die zur Verbindung vorgesehenen Partner in der Regel mechanisch bearbeitet werden müssen, so dass die jeweiligen Verbindungsmittel leicht bei der Bearbeitung mit ausgebildet werden können.

Besonders einfach lassen sich die ersten und zweiten Verbindungsmittel zusammen mit der Herstellung der beiden Partner dann an diesen ausbilden, wenn die Verbindungsmittel von Gewinden gebildet werden, weil -wie bei Lagerringen üblich- Drehbearbeitungen, beispielsweise zur Bearbeitung von Laufbahnen, ohnehin ausgeführt werden müssen und daher Gewinde ohne großen Auswand mit ausgebildet werden können.

Ein zusätzlicher Platzbedarf für die mit dem Lagerring verbundene Dichtscheibe wird vermieden, wenn der Lagerring, welcher mit ersten Verbindungsmitteln versehen ist, mit einer radialen Schulter versehen ist, an welcher die ersten Verbindungsmittel ausgebildet sind und deren Durchmesser vom Durchmesser der inneren und der äußeren Mantelfläche dieses Lagerrings verschieden ist.

Aufwändige Schraubbewegungen zur Verbindung von Dichtscheibe und Lagerring werden vermieden, wenn die ersten Verbindungsmittel einen ersten und die zweiten Verbindungsmittel einen zweiten, ebenfalls freigestellten Ringrand ausweisen, wobei im verbundenen Zustand von jeweiligem Lagerring und Dichtscheibe sich beide Ringränder in einem Überdeckungsbereich Ü gegenseitig überdecken, wenn zumindest der erste Ringrand mit mindestens einem Durchbruch versehen ist, wenn der zweite Ringrand von mindestens einem Schultersegment gebildet ist, wobei die Ebene, in der die jeweiligen Schultersegmente liegen, einen axialen Abstand A zu der Ebene der Dichtscheibe einhält, und die jeweiligen Durchbrüche und jeweiligen Schultersegmente zueinander komplementär sind.

Eine sehr einfache, verkeilende Festlegung nach Verdrehung des einen Ringrandes gegenüber dem anderen Ringrand ist dann gegeben, wenn jedes Schultersegment in Umfangsrichtung ein erstes und zweites Ende E1, E2 aufweist, wobei die axialen Abstände A1 , A2 der ersten und der zweiten Enden E1, E2 der jeweiligen Schulterelemente zur Ebene der Dichtscheibe verschieden sind.

Ein Durchsickern von Schmierstoff zwischen den Verbindungsmitteln ist ausgeschlossen, wenn zwischen der Dichtscheibe und der Stirnfläche des Lagerrings, mit welchem die Dichtscheibe verbunden ist, ein O-Ring vorgesehen ist

Sind an der Dichtscheibe Aufnahmen vorgesehen, die geeignet sind, Werkzeuge und/oder Madenschrauben aufzunehmen, erleichtern diese Aufnahmen nicht nur durch die Aufnahme von entsprechenden Werkzeugen das Verdrehen der Dichtscheibe gegenüber dem Lagerring bei der Montage, sondern können, wenn die Dichtscheibe ihre Endlage im Lagerring eingenommen hat, auch durch Eindrehen von Madenschrauben zur Herstellung einer Verdrehsicherung der Dichtscheibe gegenüber dem Lagerring genutzt werden. Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektive eines Wälzlagers im Ausschnitt, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform in einer Darstellung gemäß Fig.1 , Fig. 3 eine dritte Ausführungsform in Seitenansicht, Fig. 4 eine vierte Ausführungsform in der Darstellung gemäß Fig. 1 und Fig 5a-d eine fünfte Ausführungsform.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein Wälzlager 1 , welches einen inneren Lagerring 2 und einen äußeren Lagerring 3 aufweist. Jeder dieser beiden Lagerringe 2, 3 weist eine innere und äußere Mantelfläche 4, 5 auf. Diese Lagerringe 2, 3 sind Lagerringe eines Großlagers, worunter im Zusammenhang mit dieser Anmeldung Außendurchmesser von mehr als 320 mm, mehr bevorzugt 600 mm, noch mehr bevorzugt von mehr als 1.000 mm verstanden werden. An den jeweiligen inneren Mantelflächen 4 der beiden Lagerringe 2, 3 sind Laufbahnen 6 vorgesehen, auf welchen Wälzkörper 7 abrollen. Auch wenn vorliegend das Wälzlager 1 als Pendelrollen gezeigt ist, ist die Anwendung der Erfindung nicht auf Pendelrollenlager beschränkt, sondern kann auch bei Zylinderrollenlagern oder Kegelrollenlagern zum Einsatz kommen.

Gemäß der Darstellung gemäß Fig.1 ist die äußere Mantelfläche 5 des äußeren Lagerings 3 an ihren axialen Enden nach radial innen abgesenkt und dadurch eine radiale Schulter 8 und eine Ringwandung 9 bereitgestellt. Wie leicht der Darstellung gemäß Fig. 1 entnommen werden kann, hat die radiale Schulter einen Durchmesser, der sowohl von der inneren als auch der äußeren Mantelfläche 4, 5 dieses Lagerrings 3 verschieden ist. Diese radiale Schulter 8 ist mit ersten Verbindungsmitteln in der Form eines Außenwindes 10 versehen.

Ferner ist der Darstellung gemäß Fig. 1 noch eine Dichtscheibe 11 entnehmbar, die aus Metall gebildet ist und im wesentlichen kreisringförmig gestaltet ist. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass in einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel die Dichtscheibe auch aus einem wenig nachgiebigen Kunststoff, wie beispielsweise PEEK, gebildet sein kann. Am äußeren Rand 12 der Dichtscheibe 11 schließt ein axialer Flansch 13 an, dessen innere Randfläche 14 mit einem zweiten Verbindungsmittel in der Form eines Innengewindes 15 versehen ist.

Der innere Rand 16 der Dichtscheibe 11 ist mit einer Dichtlippe 17 versehen, die aus einem Elastomer gebildet ist und die am inneren Lagerring 2 anläuft und somit in einer dichten Wirkverbindung steht.

Zur Abdichtung des Ringraums 18 zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 ist die Dichtscheibe 11 mit ihrem am Flansch 13 vorgesehenen Innengewinde 15 auf das Außengewinde 10 an der abgesenkten Mantelfläche 8 des äußeren Lagerrings 3 aufgeschraubt. Um das Ausschrauben der Dichtscheibe 11 auf den äußeren Lagerring 3 zu erleichtern, ist in der Dichtscheibe 11 eine Aufnahme 19 in der Form eines Sacklochs angedeutet, welche geeignet ist, ein Werkzeug in der Form einer Stange (nicht gezeigt) aufzunehmen, um die Dichtscheibe 11 gegenüber dem äußeren Lagerring 3 zu verdrehen.

Auch wenn die Absenkung der äußeren Mantelfläche 5 des Lagerrings 3 und durch die Aufnahme des Flansches 13 in der Absenkung in Bezug auf die Bündigkeit des Wälzlagers 1 Vorteile hat, können in einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel die ersten Verbindungsmittel in der Form des Außengewindes 10 auch direkt auf der äußeren Mantelfläche 5 dieses Lagerrings 3 angebracht sein, wodurch sich dann bei aufgeschraubter Dichtscheibe 11 ein radialer Überstand der Dichtscheibe 11 zur äußeren Mantelfläche 5 ergibt. Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, dass an der Stirnfläche 20 des äußeren Lagerrings 3 ein O-Ring 21 vorgesehen ist. Wird der Dichtring 11 in der oben beschriebenen Weise mit dem äußeren Lagerring 3 verschraubt, nähert sich der Dichtring 11 immer mehr der Stirnfläche 20. Kommt beim Aufschrauben des Dichtrings 11 dieser mit dem eingelegten O-Ring 21 in Kontakt, wird dieser beim Weiterschrauben vom Dichtring 11 plattgedrückt. Dieses Plattdrücken des O-Rings 21 erfüllt zwei Funktionen, nämlich es stellt sicher, dass kein Schmierstoff den Ringraum 18 über die Schraubverbindung verlassen kann und dass außerdem vom O-Ring 21 eine Kraft auf die Dichtscheibe 11 ausgeübt wird, was einem Lösen der Schraubverbindung während des Betriebs des Wälzlagers 1 vorbeugt.

Außerdem ist die Aufnahme 19 gemäß Fig. 2 nicht bloß als Sackloch, sondern als mit einem inneren Gewinde 22 versehenen Durchgangsbohrung ausgebildet. Dieses innere Gewinde 22 erlaubt nicht nur das sichere Festlegen eines in das innere Gewinde 22 einschraubbaren, zur Bewältigung der Verdrehung der Dichtscheibe 11 gegenüber dem äußeren Lagerring 3 dienenden Werkzeugs (nicht gezeigt), sondern kann, wenn die Dichtscheibe 11 ihre Endlage am äußeren Lagerring 3 eingenommen hat, auch durch Eindrehen von Madenschrauben (nicht gezeigt) als Verdrehsicherung genutzt werden.

Fig. 3 zeigt ein Wälzlager 1 in der Form eines Zylinderrollenlagers. Der innere Lagerring 2 ist bordlos ausgebildet, während der äußere Lagerring 3 mit einem Bord 23 versehen ist. Folglich wird die innere Mantelfläche 4 des äußeren Lagerrings 3 von der Laufbahn 6 und der seitlich daran anschließenden eine radialen Schulter 8 Bordmantelfläche 24 gebildet. In der Bordmantelfläche 24 ist ein Innengewinde 15 als erstes Verbindungsmittel vorgesehen. Ferner ist eine Dichtschichtscheibe 11 gezeigt, an deren äußeren Rand 12 ein axialer Flansch 13 anschließt. Die äußere Randfläche 25 diese Flansches 13 ist mit zweiten Verbindungsmitteln in der Form eines Außengewindes 10 versehen.

Wie auch schon im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 gezeigt, schließt auch in Fig. 3 an den inneren Rand 16 der Dichtscheibe 11 eine Dichtlippe 17 an. Um das in Fig. 3 gezeigte Wälzlager 1 abzudichten, ist Dichtscheibe 11 über ihr Außengewinde 10 lediglich in das Innengewinde 15 an der Mantelfläche 4 eingeschraubt.

Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass bei einem bordlosen äußeren Lagerring 3 gemäß Fig. 3 die ersten Verbindungsmittel in der Form des Innengewindes 15 dieses Innengewinde selbstverständlich auch in die innere Mantelfläche 4 des Lagerrings 3 eingeschnitten sein kann.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 hat wiederum ein Wälzlager 1 in der Form eines Pendelrollenlagers zum Gegenstand. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist in die Stirnfläche 20 des äußeren Lagerrings 3 eine Ringnut 26 gebracht, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die radiale Schulter 8 dieser Ringnut 26 mit ersten Verbindungsmitteln in der Form eines Innengewindes 15 versehen ist. Zur Verbindung der Dichtscheibe 11 mit dem Lagerring 3 ist der Flansch 13 mit einem Außengewinde 10 versehen und mit dem Innengewinde 15 an der radialen Schulter 8 der Ringnut 26 verschraubt. Da der Flansch 13 nach dem Verschrauben von der Ringnut 26 aufgenommen wird und die Stirnfläche 20 des äußeren Lagerrings 3 mit einer gegenüber der Stirnfläche 20 des Lagerrings 3 axialen Rücknahme 27 versehen ist, die nach radial innen an die Ringnut 26 anschließt, schließt die eingeschraubte Dichtscheibe 11 das gezeigte Wälzlager 1 bündig, also ohne axialen Überstand ab.

Als zusätzliche Abdichtung ist gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ein O-Ring vorgesehen, der in eine Nut 28 im Flansch 13 eingelegt ist und der nach Verbindung von Dichtring 11 und Lagerring 3 an der Ringwandung 9 der Ringnut 26 anliegt. Zur Verdrehsicherung der Dichtscheibe 11 nach der Montage im Lagerring 3 ist eine Madenschraube 29 in eine als Gewindebohrung ausgebildete Aufnahme 19 eingedreht.

In den Fig. 5a bis d werden die Verbindungsmittel von Lagerring 3 und Dichtscheibe 11 von freigestellten Ringrändern gebildet.

Der erste Ringrand 30 ist am äußeren Lagerring 3 vorgesehen und wird dadurch gebildet, dass in diesem Ausführungsbeispiel eine Umlaufnut 31 in die innere Mantelfläche 4 dieses Lagerrings 3 eingebracht ist. Der so freigestellte erste Ringrand 30 ist mit Durchbrüchen 32 versehen, von denen in Fig. 5a, b und d allerdings nur ein Durchbruch 32 gezeigt ist.

An der Innenseite 33 der Dichtscheibe 11 gemäß Fig. 5c ist ein hakenförmiges Schultersegment 34 vorgesehen, dessen axialer Bereich 35 von der Innenseite 33 der Dichtscheibe ausgeht und deren radialer Bereich, der den zweiten Ringrand 36 bildet, unter Einhaltung eines Abstands A zu der Ebene, die von der Dichtscheibe 11 gebildet wird, an deren Innenseite 33 entlangläuft. Auch wenn in Fig. 5c. nur ein Schultersegment 34 gezeigt ist, kann in einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel die Dichtscheibe 11 an ihrer Innenseite 33 auch mit zwei oder mehr Schultersegmenten 34 versehen sein, so dass die radialen Bereiche von allen Schultersegmente 34 letztlich den zweiten Ringrand 36 des Dichtscheibe 11 bilden.

Um die Dichtscheibe 11 mit dem Lagerring 3 zu verbinden, wird die Dichtscheibe 11 (Fig. 5c) in Pfeilrichtung P1 auf den Lagerring 3 (Fig. 5b) aufgesteckt, indem die jeweiligen Schultersegmente 34 in die Durchbrüche 32 eingreifen. Zu diesem Zweck sind die jeweiligen Schultersegmente 34 komplementär zu den jeweiligen Durchbrüchen 32 im ersten Ringrand 30 ausgebildet. Haben die Schultersegmente 34 die Durchbrüche 32 durchgriffen, stellen sich Verhältnisse ein, die in Fig. 5d gezeigt sind und einem Sicht auf das erste Ende E1 eines in den Durchbruch 32 eingesteckten Schultersegments 34 freigibt.

Wie der Detailzeichnung entnommen werden kann, welche eine Sicht in ein Schultersegment 34 gemäß Fig. 3c zeigt, haben die Schultersegmente 34 in Umfangsrichtung ein erstes und ein zweites Ende E1, E2, wobei der axiale Abstand A1 zwischen der Innenseite 33 der Dichtscheibe 11 und dem zweiten Ringrand 36 am ersten Ende E1 größer dem axialen Abstand A2 zwischen der Innenseite 33 der Dichtscheibe 11 und dem zweiten Ringrand 36 am zweiten Ende E2 ist.

Diese Anstellung des zweiten Ringrandes 36 bezogen auf die Innenseite 33 der Dichtscheibe 11 kann genutzt werden, um die Dichtscheibe 11 mit dem Lagerring 3 verliersicher, nämlich durch Verkeilen, zu verbinden. Sind nämlich die jeweiligen Schultersegmente 34 der Dichtscheibe 11 in die Durchbrüche 34 im Lagerring 3 eingesteckt, stellen sich Verhältnisse ein, die in Fig. 5d gezeigt sind. Das Detail gemäß Fig.5d, welches eine Sicht in Richtung ZZ gemäß Fig. 5d zum Gegenstand hat, macht nämlich deutlich, dass das dort gezeigte Schultersegment 34, wenn es den Durchbruch 32 durchgriffen hat, mit seinen in Umfangsrichtung weisenden Enden E1, E2 dem den Durchbruch 32 im Umfangsrichtung begrenzenden ersten Ringrand 30 gegenübersteht. Wird nun die Dichtscheibe 11 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht (angedeutet durch den Pfeil P2), dringt der erste Ringrand 30, dessen axiale Breite B kleiner dem Abstand A1 ist, in Abstand A1 ein. Da sich der Abstand A1 in Drehrichtung der Dichtscheibe 11 allerdings auf den Abstand A2 am Ende E2 des Schultersegments 34 verkleinert und dieser Abstand A2 kleiner der axialen Breite B des ersten Ringrandes 30 ist, verkeilt sich der zweite Ringrand 36 am ersten Ringrand 30 und legt so die Dichtscheibe 11 am Lagerring 3 fest.

Um die Dichtwirkung zu verbessern, ist ein O-Ring 21 vorgesehen, der in diesem Fall im Überdeckungsbereich Ü zwischen von beiden Ringrändern 30, 36 angeordnet ist.

Bezugszeichenliste

Wälzlager Innerer Lagerring Äußerer Lagerring Innere Mantelfläche Äußere Mantelfläche Laufbahn Wälzkörper Radiale Schulter Ringwandung Außengewinde Dichtscheibe Äußerer Rand Flansch

Innere Randfläche

Innengewinde

Innere Rand

Dichtlippe

Ringraum

Aufnahme

Stirnfläche

O-Ring

Inneres Gewinde Bord

Bordmantelfläche Äußere Randfläche Ringnut

Axiale Rücknahme Nut Madenschraube Erster Ringrand Umlaufnut Durchbruch Innenseite Schultersegment Axialer Bereich Zweiter Ringrand