Bezeichnung der Erfindung

Dichtelement für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, sowie ein Wälzlager nach Anspruch 9.

Aus der Praxis ist bekannt, für Lager, insbesondere für Wälzlager, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Lagerbestandteil, insbesondere einem Lagerring des Wälzlagers, und einem anderen Lagerbestandteil, insbesondere dem anderen Lagerring des Wälzlagers, derart auszubilden, dass eine Dichtung des Wälzlagers als Strombrücke ausgestaltet ist. Auf diese Weise lassen sich Ströme bzw. Signale von dem einen Lagerring aus dem Lager hinaus bzw. zu dem anderen Lagerring übertragen.

DE 299 16 854 U1 beschreibt ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und einer als Strombrücke ausgebildeten Dichtung, die ein Dichtelement umfasst. Das Dichtelement umfasst als elektrisch leitende Einlage eine feste Scheibe aus einem Metall sowie eine an das Korpus der Scheibe anvulkanisierte Dichtlippe. Der elektrisch leitende Kontakt ist durch einen Bürstenkontakt zwischen einem Rand der Scheibe und einer Stirnfläche des Lagerrings ausgebildet, an dem die Dichtlippe anliegt. In einer weiteren Ausführungsform ist anstelle des Bürstenkontaktes ein Kontaktfinger vorgesehen, der an der Scheibe als Vorsprung ausgebildet ist und eine Stirnfläche des Lagerrings als Schleifkontakt kontaktiert. In einer wiederum anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Kontaktelement eine Lasche vorgesehen ist, die an einer Stirnfläche eines der beiden Lagerringe befestigt ist und über einen Bürstenkontakt mit der Stirnfläche des anderen der beiden Lagerringe in Kontakt steht, wobei die eigentliche Dichtung des Lagers durch die Lasche überbrückt wird. Bei jedem der drei Ausführungsbeispiele steht das Kontaktelement mit mindestens einer Stirnfläche des Lagerrings in Kontakt, wobei sich als ungünstig erweist, dass der Kontakt außerhalb des Lagers vorgesehen ist und eine Zugänglichkeit der Stirnfläche bzw. einen Platzbedarf an der Stirnfläche des mindestens einen Lagerrings erfordert. Bei der Ausgestaltung des Kontaktelementes als Kontaktfinger an dem Korpus der elektrisch leitenden Einlage des Dichtelementes ist nachteilig, dass eine spezielle Geometrie der Einlage erforderlich ist, und dass eine nachträgliche Ausbildung eines Dichtelementes als elektrisch leitendes Dichtelementes nicht möglich ist.

DE 198 24 022 C2 beschreibt eine Dichtung für ein Wälzlager, bei dem eine Strombrücke zwischen den beiden Lagerringen ausgebildet ist. Die Dichtung umfasst eine Einlage aus einem scheibenförmigen starren Element aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die Einlage an einem der beiden Lagerringe angeordnet ist, sowie ein ringförmiges Kontaktelement mit L- förmigen Querschnitt, das an dem anderen Lagerring befestigt ist. Der elektrisch leitende Kontakt wird zwischen dem Rand der Scheibe und einem

Schenkel des ringförmigen Kontaktelementes ausgebildet. Ungünstig ist, dass das ringförmige Kontaktelement ein zusätzliches Bauteil ist, dessen Ausbildung auf die geometrische Ausgestaltung der Scheibe abgestimmt sein muss, sowie weiter, dass es zu einer flächigen Berührung entlang des Umfangs des ringförmigen Kontaktelementes kommt.

US 4,856,915 beschreibt ein Wälzlager, wobei an einem der Lagerringe eine elektrisch leitende Scheibe als Einlage des Dichtelementes vorgesehen ist, und wobei die Scheibe mit einem Kontaktelement in elektrisch leitender Ver- bindung steht, das als Ring an dem anderen Lagerring ausgebildet ist. In diesem Fall tritt ebenfalls entlang des Umfangs des Rings ein flächiger Kontakt auf, der insbesondere die Drehung der beiden Lagerringe zueinander stören kann.

DE 697 12 543 T2 beschreibt ein Wälzlager mit einer Dichtung, die ein Dichtelement aufweist, das beide Lagerringe des Wälzlagers berührt. Das Dichtelement weist ein Korpus aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff auf. In diesem Fall tritt der Strom dort auf das Dichtelement über, wo das Dichtelement an dem Lagerring anliegt bzw. befestigt ist.

DE 691 08 651 T2 beschreibt eine Dichtung mit einem ersten Leiterelement, das an der Dichtung befestigt ist und einen ersten der Lagerringe des Wälzlagers elektrisch leitend kontaktiert, und einem zweiten Leiterelement, das sich an der Dichtung abstützt und den zweiten Lagerring des Wälzlagers kontaktiert. Durch das Korpus der Dichtung selbst fließt kein Strom; eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Lagerringen wird durch ein Kontaktteil herstellt, das das erste Leiterelement mit dem zweiten Leiterelement elektrisch leitend verbindet.

US 3,564,477 beschreibt ein Dichtelement mit einer ringförmigen Einlage aus einem elektrisch leitenden Metall, wobei die Einlage abgestellte Zungen aufweist, die einen elektrischen Kontakt mit einem der Lagerringe ermöglichen. Die Einlage des Dichtelementes weist eine aufwendige Geometrie auf, auch tritt ein flächiger Kontakt zwischen den Zungen und dem Abschnitt des Lagerrings auf, an dem die Zungen anliegen.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein einfach ausgebildetes elektrisch leitfähiges Dichtelement anzugeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Dichtelement erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für ein Lager nach Anspruch 9 gelöst.

Aufgrund der Ausgestaltung des Kontaktelementes als Kabel ist es möglich, bereits bestehende Dichtelemente mit einer elektrisch leitenden Einlage durch Einführen des Kabels und durch Kontaktieren des zweiten Abschnittes des Leiters des Kabels mit der elektrisch leitenden Einlage als elektrisch leitende Dichtelemente auszubilden bzw. nachzurüsten. Diese Ausbildung bzw. Nachrüstung ist unabhängig davon, wie die elektrisch leitende Einlage geometrisch gestaltet ist, sofern nur ein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Leiter des Kabels und der Einlage hergestellt ist. Kabel sind preiswert zu erhalten, so dass sich Materialkosten einsparen lassen. Das Kabel bzw. der elektrische Leiter selbst weisen eine Eigensteifigkeit auf, die das Korpus des Dichtelementes stabilisieren.

Der Schleifkontakt, mit dem der erste Abschnitt des Kabels mit dem Abschnitt des Lagerbestandteils steht, ist nur punktuell, so dass Reibung und Verschleiß nur in einem geringen Bereich auftritt, der sich zwar elektrisch leitend, aber verschleißmindernd ausgestalten lässt.

Als Kabel wird dabei ein einzelner elektrischer Leiter bzw. mehrere elektrische Leiter angesehen, der bzw. die von einem Kabelmantel umgeben sein kann bzw. sind, wobei der Kabelmantel den bzw. die Leiter elektrisch isoliert. Der eigentliche Leiter ist dabei ein Element, dessen elektrisch leitender Be- reich im wesentlichen eindimensional ist. Sofern es auf eine elektrische Isolierung des bzw. der Leiter nicht ankommt, bezeichnet der Begriff , Kabel' den Leiter selbst. Letzteres ist beispielsweise der Fall, wenn der Leiter in einer Kunststoffummantelung aufgenommen ist, die einen weiteren, zusätzlichen Kabelmantel als Isolierung überflüssig macht. Der bzw. die Leiter können als Vollleiter oder als Hohlleiter, insbesondere auch zur übertragung von hochfrequentem Wechselstrom, ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Einlage in dem Korpus des Dichtelementes von einer Kunststoffschicht zumindest teilweise ummantelt ist, und dass das Kabel mindestens abschnittsweise in der Kunststoffschicht angeordnet ist. Die Kunststoffschicht stützt damit das Kabel abschnittsweise, insbesondere wird der mit der Einlage elektrisch leitend verbundene zweite Abschnitt des Kabels gegen äußere Einflüsse geschützt. Der Kontakt zwischen der Einlage und dem zweiten Abschnitt des Kabels kann an einem Endabschnitt des Kabels durch einen Kabelschuh ausgebildet werden, und der Kabelschuh in der Kunststoffschicht aufgenommen sein.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Kabel vollständig in der Kunststoffschicht aufgenommen ist. Beispielsweise kann das Kabel bei dem Umspritzen der Einlage mit Kunststoff ebenfalls umspritzt werden.

Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kunststoffschicht eine Dichtlippe mit dem einem Lagerbestandteil ausbildet, und dass das Kabel im Bereich der Dichtlippe angeordnet ist. Hierbei ist es ausreichend, wenn zumindest im Bereich der Dichtlippe der Kabelmantel fortgelassen ist, wobei der Leiter durch die unter mechanischer Spannung an dem Lagerbestandteil anliegende Dichtlippe gegen den Lagerbestandteil gedrückt wird und ein fester, durch die Dichtlippe isolierter Schleifkontakt ausgebildet wird.

Ist das Kabel nur abschnittsweise in der Kunststoffschicht aufgenommen, und beispielsweise außerhalb der Kunststoffschicht ein Kabelmantel vorgesehen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der eine Abschnitt des Kabels mit einem ersten Teilbereich des mindestens einen Lagerrings in Kontakt steht, der beabstandet von einem zweiten Teilbereich ist des Lagerrings ist, an dem das Korpus des Dichtelementes den Lagerring berührt. Dabei sind die beiden Teilbereiche des Lagerrings, an denen ein elektrisch leitender Schleifkontakt bzw. eine dichtende Anlage des Dichtelementes ausgebildet ist, räumlich getrennt. Das Korpus des Dichtelementes bzw. dessen die dichtende Anlage ausbildender Abschnitt kann hinsichtlich der Funktion als Dichtung optimiert ausgestaltet sind, während der zweite Abschnitt des Kabels bzw. dessen Leiters im Hinblick auf die Funktion als Schleifkontakt ausgestaltet werden kann. Hierbei ergibt sich eine konstruktive Freiheit hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung der beiden getrennten Teilbereiche des Lagerrings bzw. des Dichtelementes. Ebenfalls kann vermieden werden, dass bei dem Schleifkontakt auftretende Partikel oder elektrische Entladun- gen das Material der Dichtung beschädigen und die Dichtigkeit der Dichtung beeinträchtigen.

Die elektrisch leitende Einlage des Dichtelementes kann durch eine Armierung, beispielsweise durch eine Scheibe aus einem starren Material, oder durch eine biegsame elektrisch leitende Schicht, beispielsweise einen elektrisch leitenden Kunststoff, ausgebildet sein.

Die Armierung bzw. die elektrisch leitende Schicht kann einen der Lagerringe berühren, um auf diese Weise einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Lagerring herzustellen.

Vorzugsweise ist mindestens einer der Leiter des Kabels aus einem elastischen, insbesondere federnd nachgiebigen, Material ausgebildet. Das Ende des Leiters liegt dabei unter elastischer Spannung gegen den zugeordneten Bereich des Lagerrings an. Beispielsweise kann der Leiter aus einem steifen Federstahl ausgebildet sein.

Es versteht sich ferner, dass der Bereich des Lagerrings, mit dem der zweite Abschnitt des Kabels bzw. des Leiters den Schleifkontakt ausbildet, besonders ausgestaltet sein kann. Dieser Bereich kann beispielsweise eine Nut oder eine radial umlaufende Erhebung umfassen, in die der zweite Abschnitt des Leiters bzw. des Kabels eingreift. Weiter kann vorgesehen sein, dass in dem Bereich ein Hinterschnitt vorgesehen ist, in den der zweite Abschnitt des Kabels bzw. des Leiters eingeführt ist; hierzu kann ein an dem zweiten Abschnitt des Kabels angeordnetes Ende nach Art eines Ankers ausgebildet sein, der in dem Hinterschnitt geführt ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelementes mit einer ausschnittsweisen Ansicht eines erfindungsgemäßen Lagers, und

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelementes mit einer ausschnittsweisen Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Lagers.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise ein Lager 1 mit einen ersten Lagerring 2 und einem zweiten Lagerring 3 als Lagerbestandteile. Das Lager 1 umfasst ein Dichtelement 4, das auf einer von dem Lagerinnern 5 fort weisenden Außenseite 6 eine Kunststoffummantelung 7 aufweist. Die Kunststoffummantelung 7 weist eine Dichtlippe 8 auf, die in einem Bereich 9 des zweiten Lagerrings 3 an dessen Innenseite anliegt. Das Dichtelement 4 umfasst weiter eine elektrisch leitende Einlage 10, die als starre metallische Armierung ausgebildet ist, wobei die Kunststoffummantelung 7 nur an der nach außen weisenden Seite der Einlage 10, nicht aber an der auf das Lagerinnere 5 weisenden Seite der Einlage 10 angebracht ist. Das Dichtelement 4 liegt mit einem der Dichtlippe 8 gegenüberliegenden Abschnitt in einer Dichtnut 11 an dem ersten Lagerring 2 an.

Das Dichtelement 4 umfasst ein erstes Kontaktelement 12, das im Bereich der Dichtlippe 8 angeordnet ist und von dem Kunststoff, hier speziell einem Elastomer, umgeben ist. Das erste Kontaktelement 12 ist als metallischer Leiter ausgebildet, ein Kabelmantel ist nicht vorgesehen.

An einem ersten Abschnitt 13 ist das erste Kontaktelement 12 an einem Rand des Einlage 10 befestigt, beispielsweise durch Löten, an einem zweiten Abschnitt 14, der ein Ende des ersten Kontaktelementes 12 darstellt, bildet das erste Kontaktelement 12 einen Schleifkontakt mit dem Bereich 9 des zweiten Lagerrings 3 aus.

Das Dichtelement 4 umfasst ein zweites Kontaktelement 15, das mit einem ersten Abschnitt 16 an einem ersten Ende an dem Korpus der Einlage 10 befestigt ist, und das mit einem zweiten Abschnitt 17 an einem zweiten Ende mit einem Abschnitt des Bereichs 9 des zweiten Lagerrings einen Schleifkontakt ausbildet. Der Abschnitt des Bereichs 9 des zweiten Lagerrings 3, mit dem das erste Kontaktelement 12 den Schleifkontakt ausbildet, ist von dem Abschnitt, mit dem das zweite Kontaktelement 15 den Schleifkontakt ausbildet, beabstandet. Das zweite Kontaktelement 15 ist außerhalb der Kunststoffummantelung 7 angeordnet und weist einen Kabelmantel (nicht dargestellt) als Isolierung aus, wobei das zweite Kontaktelement 15 vollständig im Lagerinnern 5 angeordnet ist. Der Kabelmantel verleiht dem zweiten Kontaktelement 15 eine Eigensteif igkeit, so dass eine L-förmige Ausbildung entsteht, wobei ein Schenkel des L auf den Bereich 9 des zweiten Lagerrings 3 gerichtet ist. Das Dichtelement 4 liegt mit seiner Dichtlippe 8 an einem ersten Teilbereich und mit dem Kontaktelement 15 an einem zweiten Teilbereich an, wobei die beiden Teilbereiche voneinander beabstandet sind, so dass die Dichtwirkung der Dichtlippe 8 und der Schleifkontakt an verschiedenen Stellen auftreten.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 1 dargestellten ähnelt. Im folgenden werden daher insbesondere die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen herausgestellt, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche oder vergleichbare Merkmale vergeben sind.

Fig. 2 zeigt ein Dichtelement 18 mit einer Kunststoffummantelung 7, die eine Dichtlippe 8 aufweist. Innerhalb der Dichtlippe 8 und dort von dem Kunststoff umgeben ist ein drittes Kontaktelement 19 angeordnet, das mit einem ersten Abschnitt 20 an einem ersten Ende an der Einlage 10 befestigt ist und mit einem zweiten Abschnitt 21 an einem zweiten Ende mit dem Bereich 9 des zweiten Lagerrings 3 einen Schleifkontakt ausbildet.

War das erste Kontaktelement 8 des ersten Dichtelementes 4 im wesentlichen V-förmig gekrümmt und weist von dem Innern 5 des Lagers 1 weg, so ist das dritte Kontaktelement 19 des zweiten Dichtelementes 18 annähernd S-förmig gekrümmt und weist in das Innere 5 des Lagers 1. In beiden Fällen sind die Kontaktelemente 8, 19 elektrisch leitende Drähte aus einem biegsamen Material, die in die jeweilige Kunststoffummantelung 7 eingelassen sind.

Fig. 2 zeigt weiter das Dichtelement 18 mit einem vierten Kontaktelement 22, das an einem ersten Abschnitt 23 mit einem endnahen Abschnitt flächig an der Einlage 10 befestigt ist, beispielsweise mittels Löten, und an einem zweiten Abschnitt 24 an dessen zweiten Ende mit dem Bereich 9 einen weiteren Schleifkontakt ausbildet. Das vierte Kontaktelement 22 ist mit einem ersten Längsabschnitt 25 innerhalb der Kunststoffummantelung 7 angeordnet und tritt mit einem zweiten Längsabschnitt 26 aus der Kunststoffummantelung 7 heraus. Der erste Längsabschnitt 25 ist ca. dreimal länger als der zweite Längsabschnitt 26. Im Bereich des ersten Längsabschnittes 25 ist keine Kabelummantelung vorgesehen, so dass das vierte Kontaktelement 22 als einfacher Leiter in der Kunststoffummantelung 7 aufgenommen ist. Im Bereich des zweiten Längsabschnittes 26 ist ebenfalls kein Kabelmantel vorgesehen, da das vierte Kontaktelement 22 aus einem federnd nachgiebigen Material ausgebildet ist und unter Vorspannung an dem Bereich 9 anliegt.

Das vierte Kontaktelement 22 ist insbesondere aus Federstahl hergestellt und stützt sich an der Kunststoffummantelung 7 ab. ähnlich wie bei dem zweiten Kontaktelement 15 treten hier die Dichtwirkung der Dichtlippe 8 an einem ersten Teilbereich und der Schleifkontakt des vierten Kontakt- elementes 22 an einem von dem ersten Teilbereich beabstandeten zweiten Teilbereich des Lagerrings 3 auf.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wies jedes der beiden Dichtelemente 4, 18 je zwei Kontaktelemente 12, 15 bzw. 19, 22 auf. Es versteht sich, dass für jedes Dichtelement 4, 8 auch nur eines der Kontaktelemente 12, 15, 19 oder 22 vorgesehen sein kann. Es versteht sich ebenfalls, dass jedes der Dichtelemente 4, 18 zwei oder mehr der Kontaktelemente 12, 15, 19 oder 22 aufweisen kann.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht zusätzlich zu der elektrisch leitenden Verbindung mit dem zweiten Lagerring 3 eine weitere leitende Verbindung, beispielsweise mit dem ersten Lagerring 2 oder einem außerhalb des Lagers 1 befindlichen Element, wobei die weitere Verbindung nicht dargestellt ist. Die weitere Verbindung kann aber den dargestellten Verbindungen mit den Verbindungselementen 12, 15, 19 oder 22 ausgestaltet sein.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen war der zweite Abschnitt 14, 17, 21 oder 24 jeweils an einem Ende des Kontaktelementes 12, 15, 19 oder 22 angeordnet. Es versteht sich, dass der zweite Abschnitt nicht an einem Ende des Kontaktelementes, sondern in einem Abstand zu dem Ende des Kontaktelementes angeordnet sein braucht. Es versteht sich weiter, dass auch ein Kontaktelement vorgesehen sein kann, dass keine Enden aufweist, beispielsweise ein in sich geschlossener Ring, der als Leiter bzw. als Kabel ausgebildet ist, wobei der Ring entlang seines Umfangs abwechselnd die Einlage 10 des Dichtelementes 4, 18 und den zweiten Lagerring 3 elektrisch leitend berührt.

ODer Ring kann hierzu nach Art einer in sich geschlossenen Wellfeder ausgebildet sein. Der Ring kann insbesondere aus einem federnden Material bestehen, das gegen den Lagerring 3 vorgespannt ist.

Bezugszeichenliste

1 Lager

2 erster Lagerring 3 zweiter Lagerring

4 Dichtelement

5 Lagerinneres

6 Außenseite des Dichtelementes 4

7 Kunststoffummantelung 8 Dichtlippe

9 Bereich des zweiten Lagerrings 3

10 Einlage

11 Dichtnut

12 erstes Kontaktelement 13 erster Abschnitt des ersten Kontaktelementes 12

14 zweiter Abschnitt des ersten Kontaktelementes 12

15 zweites Kontaktelement

16 erster Abschnitt des zweiten Kontaktelementes 15

17 zweiter Abschnitt des zweiten Kontaktelementes 15 18 Dichtelement

19 drittes Kontaktelement

20 erster Abschnitt des dritten Kontaktelementes 19

21 zweiter Abschnitt des dritten Kontaktelementes 19

22 viertes Kontaktelement 23 erster Abschnitt des vierten Kontaktelementes 22

24 zweiter Abschnitt des vierten Kontaktelementes 22

25 erster Längsabschnitt des vierten Kontaktelementes22

26 zweiter Längsabschnitt des vierten Kontaktelementes 22