Bezeichnung der Erfindung

Abgedichtetes Wälzlager

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein abgedichtetes Wälzlager, umfassend einen inneren Lagerring, einen äußeren Lagerring, zwischen den Lagerringen angeordnete, in einem Käfig gehaltene Wälzkörper, und wenigstens einen an einer Stirnseite des Wälzlagers angeordneten, am inneren und äußeren Lagerring dichtend anliegenden Dichtring.

Hintergrund der Erfindung

Neben offenen Wälzlagern, die beispielsweise mittels einer ständigen ölne- belschmierung geschmiert werden, werden in vielen Anwendungsfällen auch dauergeschmierte, abgedichtete Wälzlager genutzt, bei denen der die Wälzkörper enthaltende Raum entweder an einer Stirnseite oder an beiden Stirnseiten des Lagers durch Dichtringe abgedichtet ist, die einerseits das Eindringen von Staub, Wasser oder dergleichen und andererseits einen Austritt

von Schmiermittel verhindern.

Bei den bekannten abgedichteten Wälzlagern ist im Allgemeinen der Dichtring fest mit einem der beiden Lagerringe verbunden und liegt am jeweils anderen Lagerring abdichtend an. Dabei wird oft eine Konstruktion bevorzugt, bei welcher der Dichtring mit dem äußeren Lagerring fest verbunden ist und am inneren Lagerring anliegt, da wegen der radial weiter innen liegenden Abdichtpaarung eine geringere Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtring und Lagerring gegeben ist. In jedem Fall entspricht jedoch die Relativ- geschwindigkeit zwischen Dichtring und Lagerring der vollen Drehzahldifferenz zwischen den Lagerringen, so dass insgesamt eine sehr hohe Reibbelastung und als Folge davon ein hoher Verschleiß entsteht.

Aus der DE-PS 669 437 ist es bereits bekannt, die nicht mit einem der La- gerringe fest verbundene Kante des Dichtringes in eine Ringnut des anderen Lagerringes eingreifen zu lassen, um auf diese Weise eine weitgehend berührungslose Abdichtung unter Nutzung des sich einstellenden Labyrintheffektes zu erhalten. Diese bekannte Ausführung erfordert die Einarbeitung einer Ringnut oder eines Absatzes in einen der Lagerringe, die einerseits einen zusätzlichen Bearbeitungsgang erfordert und andererseits eine Schwächung des oftmals nicht sehr dicken Lagerringes mit sich bringt.

Die DE 296 13 794 LH zeigt und beschreibt ein abgedichtetes Wälzlager, bei welchem die nicht mit einem der Lagerringe fest verbundene Kante des Dichtringes bzw. der Dichtscheibe unter Bildung eines Ringspaltes dem jeweils anderen Lagerring gegenüberliegt. Zu diesem Zweck ist der Dichtring im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet, wobei einer der Schenkel mit dem zugeordneten Lagerring einen Dichtspalt bildet. Trotz der verhältnismäßig großen axialen Tiefe des Dichtspaltes ist bei einer derartigen berührungslo- sen Dichtpaarung eine vollkommene Abdichtung nicht gegeben, so dass immer unerwünschte Leckageverluste auftreten.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abgedichtetes Wälzlager der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, welches eine wirkungsvolle Kontakt-Abdichtung bietet, jedoch gegenüber bekannten Wälzlagern eine geringere Reibung und damit einen geringeren Verschleiß aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der die Wälzkörper haltende Käfig etwa mit der Hälfte der Lagerdrehzahl umläuft, so dass er zwar eine Drehung sowohl gegenüber dem inneren Lagerring als auch gegenüber dem äußeren Lagerring ausführt, die relative Drehzahl gegenüber jedem der Lagerringe jedoch nur die Hälfte der relativen Drehzahl zwischen den beiden Lagerringen selbst beträgt.

Die Erfindung geht daher aus von einem abgedichteten Wälzlager, umfas- send einen inneren Lagerring, einen äußeren Lagerring, zwischen Lagerringen angeordnete, in einem Käfig gehaltene Wälzkörper, und wenigstens einen an einer Stirnseite des Wälzlagers angeordneten, am inneren und äußeren Lagerring dichtend anliegenden Dichtring. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dichtring mit dem Käfig fest verbunden ist und mit seiner Innenkante am inneren Lagerring sowie mit seiner Außenkante am äußeren Lagerring gleitend anliegt.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich der schleifende, eine vollständige Abdichtung bietende Kontakt zwischen dem Dichtring und dem Lagerringen auf die beiden Kanten des Dichtringes verteilt, wobei deren Relativgeschwindigkeit zu den zugeordneten Lagerringen jeweils etwa nur die Hälfte der Relativgeschwindigkeit beträgt, die sich bei einem fest mit einem

der Lagerringe verbundenen Dichtring ergibt. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile einer Kontaktabdichtung bei wesentlich reduziertem Verschleiß nutzen.

Der Dichtring besteht vorzugsweise aus einem elastischen Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen, welches sich beispielsweise mit einer bestimmten Vorspannung an die entsprechende zugeordnete Gegenfläche anlegen lässt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dichtring durch einen mit diesem verbundenen Verstärkungsring aus einem starren Material, beispielsweise einem Metallmaterial, verstärkt ist. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn der Dichtring beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Aufstecken oder dergleichen mit dem Käfig ver- bunden werden soll.

Eine andere konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass der Dichtring durch Kleben, Vulkanisieren oder dergleichen mit dem Käfig verbunden ist. Diese Lösung bietet sich dann an, wenn der Dichtring keinen Verstärkungsring aufweist. In diesem Fall wird der aus dem Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen bestehende Dichtring direkt mit dem Käfig durch Kleben, Vulkanisieren oder ähnlichem verbunden.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Käfig einerseits und am Dichtring andererseits zusammenwirkende Mittel zum Anclipsen des Dichtringes am Käfig vorgesehen sind. Diese Konstruktion ermöglicht es insbesondere, das Wälzlager auch nachträglich mit einem Dichtring auszustatten oder den Dichtring zu entfernen, beispielsweise wenn das Lager mit neuem Schmiermittel versehen werden soll.

Eine Verbesserung der Abdichtwirkung lässt sich erreichen, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung der Dichtring einen im wesentlichen U-

förmigen Querschnitt hat, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnittes flächig an der Innenseite des äußeren Lagerringes bzw. an der Innenseite des inneren Lagerringes anliegen.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtring an seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils mit einer elastisch an der Innenseite des zugeordneten Lagerringes anliegenden Dichtlippe versehen, die sich elastisch an den Lagerring anlegt. Die für die Güte der Abdichtung maßgebliche Kontaktfläche zwischen Dichtring und Lagerring lässt sich auch dadurch verbessern, dass der Dichtring mit seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils in eine an der Innenseite des zugeordneten Lagerringes ausgebildete Ringnut eingreift oder eine nach axial außen ansteigende Schräge am Lagerring hintergreift, wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch genauer dargelegt wird.

Die Erfindung lässt auch die Möglichkeit zu, dass der Dichtring mit seiner Innenkante und/oder seiner Außenkante jeweils an einer Stirnfläche des zugeordneten Lagerringes dichtend anliegt, womit sich unter Umständen die für die Abdichtung maßgebliche Kontaktfläche vergrößern lässt.

Eine konstruktive Vereinfachung ergibt sich dann, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Dichtring und der Käfig ein integrales Bauteil bilden, womit sich insbesondere der Aufwand für die Montage des Lagers erheblich verringern lässt.

Die Erfindung läßt sich unabhängig von der Wälzlagerart, beispielsweise. Zylinderrollen- oder Kugellagern, und/oder deren Bauformen, beispielsweise mit oder ohne zusätzlichen Borden an den Ringen, realisieren. Auch ist die Erfindung unabhängig von der Art der Käfigführung, beispielsweise bord- oder wälzkörpergeführt, realisiebar. Insbesondere im Falle eines wälzkörper- geführten Käfigs führt die Erfindung zu einem - den Käfig - stabilisierenden Effekt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Wälzlagerhälfte mit zwei mit einem Käfig verbundenen, an den Innenseiten der Lagerringe anliegenden Dichtringen,

Fig. 2 eine Anordnung ähnlich der in Fig. 1 , wobei die Dichtringe zusätzlich in an den Lagerringen ausgebildete Ringnuten eingreifen,

Fig. 3 eine Anordnung mit zwei am Käfig befestigten, an Stirnseiten der Lagerringe anliegenden Dichtringen,

Fig. 4 eine Anordnung mit zwei direkt auf den Lagerring aufgeklipsten

Dichtringen,

Fig. 5 eine Anordnung mit zwei über jeweils einen an dem zugeordneten Dichtring angeordneten Verstärkungsring auf den Käfig aufgeklipsten Dichtringen,

Fig. 6 eine Anordnung, bei der der Dichtring und der Käfig ein integrales Bauteil bilden, und

Fig. 7 eine Anordnung ähnlich der in Fig.5, wobei die Dichtringe an einem bordgeführtem Käfig befestigt sind.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt demnach in einer Schnittdarstellung die obere Hälfte eines als Rollenlager ausgebildeten Wälzlagers 2 mit einem äußeren Lagerring 4, ei- nem inneren Lagerring 6 sowie mehreren über den Lagerumfang verteilten, zwischen den Lagerringen 4 und 6 angeordneten Wälzkörpern 8, die in an sich bekannter Weise in einem Käfig 10 gehalten sind. Sowohl an der in Fig. 1 linken Stirnseite als auch an der rechten Stirnseite des Wälzlagers 2 ist mit dem Käfig 10 jeweils ein Dichtring 12 bzw. 14 fest verbunden, die jeweils an den Innenseiten der Lagerringe 4 und 6 abdichtend anliegen. Die Dichtringe 12 und 14 bestehen in an sich bekannter Weise jeweils aus einem elastischen Gummimaterial, Kunststoffmaterial oder dergleichen und liegen mit einer bestimmten, eine Abdichtung gewährleistenden Vorspannung an den Lagerringen 4 bzw. 6 an.

Die Dichtringe 12, 14 sind jeweils durch einen an ihrer Außenseite angeordneten Verstärkungsring 16 bzw. 18 aus einem starren Material, vorzugsweise einem metallischen Material, verstärkt. Die Befestigung der Dichtringe 12, 14 am Käfig 10 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Kleben, VuI- kanisieren oder dergleichen, wobei die Verstärkungsringe 16, 18 auch eine Befestigung mittels Schrauben, Nieten oder ähnlichem ermöglichen würde.

Wie die Fig. 1 erkennen lässt, haben die Dichtringe 12, 14 jeweils einen etwa U-förmigen Querschnitt mit einem rechtwinklig zur Lagerachse 19 stehenden Basisschenkel und zwei ins Lagerinnere weisenden Seitenschenkeln. Die Seitenschenkel liegen flächig an den zugeordneten Innenseiten des äußeren Lagerringes 4 bzw. des inneren Lagerringes 6 an, so dass sich eine gute Dichtwirkung ergibt.

Wenn man davon ausgeht, dass die Wälzkörper 8 schlupffrei am inneren Lagerring 6 und am äußeren Lagerring 4 abrollen, dann ist die relative Umlaufgeschwindigkeit der Wälzkörper 8 sowie des mit diesen verbundenen

Käfigs 10 gegenüber dem inneren Lagerring 6 und dem äußeren Lagerring 4 jeweils im Wesentlichen halb so groß wie die relative Umlaufgeschwindigkeit der beiden Lagerringe gegeneinander. Zwischen den Dichtringen und dem inneren Lagerring 6 einerseits sowie dem äußeren Lagerring 4 andererseits besteht deshalb jeweils eine relative Drehgeschwindigkeitsdifferenz, die etwa der halben Drehzahl des Wälzlagers entspricht. Infolgedessen ist auch die Reibgeschwindigkeit zwischen den Dichtringen 12, 14 einerseits und den Lagerringen 4, 6 andererseits nur halb so groß wie bei herkömmlichen abgedichteten Wälzlagern, bei denen die Dichtringe an einem der Lagerringe fest angeordnet sind und mit der vollen Drehzahldifferenz am jeweils anderen Lagerring anliegen. Bei der Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung verteilt sich demnach die Reibung und damit der Verschleiß auf zwei Kanten der Dichtringe bzw. auf zwei Lagerringe, wobei die Relativgeschwindigkeit zwischen den Dichtringen und den Lagerringen halbiert ist.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vom Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 im Wesentlichen nur in der Ausgestaltung der Dichtringe und gegebenenfalls der daran angepassten Lagerringe. Die nachfolgende Beschreibung kann sich deshalb auf diese Unterschieds- merkmale beschränken.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind ebenfalls zwei Dichtringe 20, 22 vorgesehen, die jeweils durch einen außen angebrachten Verstärkungsring 24 bzw. 26 verstärkt sind. Die Dichtringe 20, 22 sind wiederum in geeigneter Weise, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren, mit dem Käfig 28 fest verbunden.

Die Dichtringe 20, 22 haben wie im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt. Die freien Enden der Seitenschen- kel sind zu einem Wulst 30 bzw. 32 verdickt, welche jeweils in am äußeren Lagerring 34 beziehungsweise am inneren Lagerring 36 ausgebildete Ringnuten 38 bzw. 40 eingreifen. Durch diese Ausgestaltung wird eine bessere

Führung der Dichtringe 20, 22 an den Lagerringen 34, 36 sowie eine verbesserte Dichtwirkung infolge eines durch die Wülste 30, 32 bewirkten Labyrintheffektes erzielt.

Bei der Ausgestaltung gemäß der Fig. 3 sind wiederum zwei Dichtringe 42 bzw. 44 vorgesehen, die in geeigneter Weise, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren mit dem Käfig 46 verbunden sind. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2 sind die Dichtringe 42, 44 so ausgebildet, dass sie an Stirnseiten des äußeren Lagerringes 48 und des inneren Lagerringes 50 anliegen. Wie die Fig. 3 erkennen lässt, haben die Dichtringe 42, 44 jeweils einen - bezogen auf den dargestellten Querschnitt - mittleren Bereich 52 größerer Dicke und Festigkeit, über den sie am Käfig 46 befestigt sind, sowie einen inneren Randbereich 54 sowie einen äußeren Randbereich 56 mit jeweils geringerer Dicke und damit größerer Elastizität, die sich mit einer bestimmten Vorspannung an die Stirnflächen der Lagerringe 48 bzw. 50 anlegen. Ein Verstärkungsring wie in den Beispielen der Figuren 1 und 2 kann demnach entfallen.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 sind wiederum zwei Dichtringe 58 bzw. 60 vorgesehen, die abdichtend an den Innenseiten des äußeren Lagerringes 62 und des inneren Lagerringes 64 anliegen. Die Dichtringe 58 und 60 bestehen jeweils aus einem - bezogen auf den dargestellten Querschnitt - massiven mittleren Bereich 66, welcher so profiliert ist, dass er auf den Käfig 68 aufgeclipst werden kann. An den radialen Außenkanten dieses mittleren Bereiches 66 sind jeweils dünnere Dichtlippen 70 ausgebildet, die sich mit einer elastischen Vorspannung an die Innenseiten der Lagerringe 62 bzw. 64 anlegen. Die beiden Dichtringe 58, 60 sind in besonderer Weise dazu geeignet, nachträglich am Wälzlager montiert zu werden. Die einfache Rastverbindung zwischen den Dichtringen 58, 60 und dem Lagerring 68 er- möglicht es auch, die Lagerringe zu entfernen, beispielsweise um bei Bedarf neues Schmiermittel in das Wälzlager einzufüllen.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung ähnlich der in Fig. 4 mit zwei Dichtringen 72 bzw. 74, die sich abdichtend an die Innenseiten des äußeren Lagerringes 76 beziehungsweise des inneren Lagerringes 78 anlegen. Im Gegensatz zu der Ausgestaltung gemäß der Fig. 4 weisen die Dichtringe 72 und 74 jeweils an ihren Innenseiten einen Verstärkungsring 80 bzw. 82 beispielsweise aus einem federnd elastischen Metall oder dergleichen auf, die so profiliert sind, dass sie sich auf den Käfig 84 aufklipsen lassen. Auch diese Dichtringe 72, 74 sind für eine nachträgliche Montage am Wälzlager geeignet und lassen sich ebenfalls zum Zwecke einer Erneuerung oder Ergänzung des Schmier- mittels abnehmen.

Fig. 6 zeigt ein Wälzlager mit zwei Dichtringen 86 bzw. 88, die jeweils mit einem Käfig 90 zu einem einzigen Bauteil integriert sind. Dabei übernimmt der - bezogen auf den dargestellten Querschnitt - massive mittlere Bereich 92 die Funktion des Käfigs, während an den Außenkanten ausgebildete elastische Dichtlippen 94 die Abdichtfunktion übernehmen.

Fig. 7 zeigt ein Wälzlager ähnlich dem aus Fig.5 mit zwei Dichtringen 14 bzw. 16, die sich abdichtend an die Innenseiten des äußeren Lagerringes 4 beziehungsweise des inneren Lagerringes 6 bzw. an deren Borden 96 und 98 anlegen. Im diesem Fall sind die Dichtringe 14 bzw 16 an einem bordgeführten Käfig 10 befestigt.

Bezugszeichenliste

2 Walzlager

4 äußerer Lagerring

6 Innerer Lagerring

8 Wälzkörper

10 Käfig

12 Dichtring

14 Dichtring

16 Verstärkungsring

18 Verstärkungsring

19 Lagerachse

20 Dichtring

22 Dichtring

24 Verstärkungsring

26 Verstärkungsring

28 Käfig

30 Wulst

32 Wulst

34 äußerer Lagerring

36 Innerer Lagerring

38 Ringnut

40 Ringnut

42 Dichtring

44 Dichtring

46 Käfig

48 äußerer Lagerring

50 Innerer Lagerring

52 Mittlerer Bereich

54 Innerer Randbereich

56 äußerer Randbereich

58 Dichtring

60 Dichtring

62 äußerer Lagerring

64 Innerer Lagerring

66 Mittlerer Bereich

68 Käfig

70 Dichtlippe

72 Dichtring

74 Dichtring

76 äußerer Lagerring

78 Innerer Lagerring

80 Verstärkungsring

82 Verstärkungsring

84 Käfig

86 Dichtring

88 Dichtring

90 Käfig

92 Mittlerer Bereich

94 Dichtlippe

96 Bord am Außenring

98 Bord am Innenring