DE4136704A1

DE4136704A1 - Abdichtungsvorrichtung zum einbau in lager, insbesondere radiallager

Info

Publication number: DE4136704A1
Application number: DE4136704A
Authority: DE
Inventors: Isao Kurose
Original assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Current assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1992-05-14
Also published as: US5385352A; JPH0473659U; US5332232A

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung, die in ein Lager, insbesondere ein Kugel- oder Rollenradiallager eingebaut werden soll, und insbesondere das in einem solchen Lager zu montierende Abdichtelement einer derartigen Vorrichtung.

Konventionelle Kugel- oder Rollenlager der oben bezeichneten Art weisen gewöhnlich eine innere Laufbahn und eine äußere Laufbahn auf, die beide mit einer Abdichtungsvorrichtung versehen sind, die aufgrund ihrer gummielastischen Eigenschalten in das Lager eingesetzt und in diesen befestigt werden kann. Wenn bei bekannten Abdichtungsvorrichtungen während der Gleitbewegung der Dichtungslippe das Drehmoment größer als das Gleit moment wird, das in dem Bereich, wo die Abdichtungsvorrichtung eingesetzt ist, auftreten kann, wird die gesamte Abdichtungsvorrichtung mit der vom Lager getragenen Welle rotieren. Zur Vermeidung einer derartigen Drehung der Abdichtungsvorrichtung zusammen mit der gelagerten Welle ist es erforderlich, eine stärkere Einwirkung des Gummis in dem Bereich zwischen der Abdichtungsvorrichtung und der inneren oder äußeren Laufbahn, in der sie eingesetzt ist, sicherzustellen. Wird jedoch ein derart verstärkter Eingriff vorgesehen, besteht die Gefahr, daß die Abdichtungsvorrichtung unsachgemäß innerhalb der inneren oder äußeren Laufbahn montiert wird, wodurch es seine Fähigkeit, in die Laufbahn einzugreifen, verliert. Außerdem kann ein Teil des Gummis im Bereich der größeren Einwirkung aus der inneren oder äußeren Laufbahn heraustreten und beschädigt werden, wenn die Abdichtungsvorrichtung eingesetzt wird. Als Folge davon ergibt sich eine fehler hafte Montage.

Eine alternative Ausführungsform, bei der das oben genannte Problem berücksichtigt wird, enthält eine Dichtplatte, für die eine unterschiedliche Einbaukonstruktion vorgesehen ist (japanische Gebrauchsmusteranmeldung, Bekanntmachungsnummer 47-19 422). Die Konstruktion dieser Dichtplatte ist in der beiliegenden Fig. 8 gezeigt. Danach enthält eine Dichtplatte 5 längs ihres Umfangs einen vergrößerten, aus elastischem Material herge stellten Abschnitt 6 und einen Metallkern 7, der als zusätzliches Teil der Dichtplatte 5 wirkt und einen an seinem Umfangsrand umgebogenen Abschnitt 8 aufweist. Bei der Montage der Dichtplatte 5 wird diese zunächst versuchsweise bzw. zeitweilig in eine Nut 2 eingelegt, die zu ihrer Aufnahme in der inneren oder äußeren Laufbahn ausgebildet ist, wie Fig. 8(a) zeigt. Der umgebogene Randabschnitt 8 des Metallkerns 7 wird dann gewaltsam nach außen und radial zur Dichtungsplatte 5 ausgedehnt. Hierdurch gelangt der vergrößerte Abschnitt 6 in die Nut 2, wodurch das Zusammenwirken der Dichtungsplatte mit der Nut vergrößert wird. Auf diese Weise kann die Dichtungsplatte in ihrer Lage gesichert werden. Dies ist in Fig. 8(b) gezeigt.

Aus den obigen Erläuterungen folgt, daß die in der genannten Veröffentlichung gezeigte Konstruktion, die dazu dient, das Eintreten des elastischen, vergrößerten Abschnitts 6 in die Nut 2 zu ermöglichen, nicht genügend Kraft liefern kann, um die Dichtungsplatte 5 sicher in der Nut 2 zu halten, da der vergrößerte Abschnitt 6 eine stärkere elastische Kraft bewirkt. Außerdem kann das elastische Grundmaterial des vergrößerten Abschnitts 6 während der Standzeit verschleißen, wodurch die Dichtungsplatte beim Auftreten von Vibrationen oder anderen äußeren Kräften gelockert werden und ihre Dichtwirkung verlieren kann. Würde man versuchen, den umgefalteten Randabschnitt 8 mit Gewalt weiter aufzuweiten, um dadurch die Befestigung der Dichtungsplatte zu verbessern, könnten verschiedene Arten von Deformationen auftreten. Ein Versuch, den umgebogenen Abschnitt 8 aufzuweiten, könnte z. B. seinen Durchmesser vergrößern, was eine Deformation verursacht. Diese Deformation könnte andere Teile, z. B. den Metallkern 7, beeinflussen. Aus diesem Grund könnte die Dichtungsplatte 5 eine Unwucht erhalten. Außerdem könnten insbesondere diejenigen Abschnitte der Dichtungsplatte 5, die innerhalb des umgebogenen Abschnitts 8 des Metallkerns 7 angeordnet sind, stark deformiert werden. Dadurch würde die räumliche Genauigkeit dieser Abschnitte entsprechend abnehmen. Wegen dieser Probleme kann die in der oben genannten Veröffentlichung beschriebene Konstruktion nicht in der vorge schlagenen Weise angewendet werden.

Wenn der Metallkern 7 nicht die erforderliche Festigkeit besitzt, um jeder Kraft, ihn stärker aufzuweiten, zu widerstehen, würde er zu leicht allen Beanspruchungen nachgeben, die auftreten können, wenn er deformiert wird, wenn nicht für die Auflageschulter 9, an die sich der rückwärtige Teil des umgebogenen Abschnitts 8 anlegt, größer gemacht wird. In diesem Fall könnte die Dichtungsplatte 5 in Richtung der Innenseite des Lagers niedergedrückt werden. Daher müßte die Lagerung unter besonderer Berücksichtigung ihrer Konfiguration konstruktiven Beschränkungen unterworfen werden.

Der Erfindung liegt in Anbetracht der oben erläuterten Probleme des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtungsvorrichtung zu schaffen, die dazu geeignet ist, in ein Kugel- oder Rollenradiallager eingesetzt zu werden, und dabei eine erhöhte Festigkeit gegenüber solchen Beanspruchungen aufweist, die auftreten können, wenn die Abdichtungs vorrichtung in eine Nut eingreift, die in einer Laufbahn, vorzugsweise der äußeren Lauf bahn, zu ihrer Aufnahme vorgesehen ist. Insbesondere soll die Abdichtungsvorrichtung derart ausgebildet sein, daß sie beim Drehen der gelagerten Welle nicht mit dieser rotieren kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Aus führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ab dichtungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Teilschnitt der Abdichtungsvorrichtung nach Fig. 1, wobei Fig. 2(a) die vorübergehende Lagerung der Abdichtungsvorrichtung und Fig. 2(b) deren Anordnung in der endgültig gesicherten Lage zeigt;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Abdichtungsvorrichtung;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen, zusätzlichen Metallrings;

Fig. 6 und 7 teilweise Ansichten von Varianten des erfindungsgemäßen, zusätzlichen Metallrings vom Innenraum des Lagers her, in das er eingebaut ist; und

Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine Abdichtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, wobei diese Abdichtungsvorrichtung in Fig. 8(a) im vorübergehend montierten Zustand und in Fig. 8(b) in der endgültig befestigten Lage dargestellt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung enthält ein allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehenes Abdichtelement eine elastische Dichtung 3 und einen Metallring 4, der als zusätzliches Teil des Abdichtelements wirkt. Das Abdichtelement ist geeignet, in eine Nut 2 eingesetzt zu werden, die in einer Lagerbahn, vorzugsweise der äußeren Laufbahn, zur Aufnahme der Abdichtungsvorrichtung ausgebildet ist, wodurch das Lager sowohl nach innen als auch nach außen abgedichtet ist. Wie sich insbesondere Fig. 1 entnehmen läßt, enthält der zusätzliche Metallring 4 einen Abschnitt 10, der etwa U-förmig umgebogen und innerhalb der Dichtung 3 angeordnet ist. Dieser Abschnitt dient dazu, in die Nut 2 einzugreifen. Er enthält außerdem einen Randend abschnitt 11, der vom umgebogenen Abschnitt 10 wegragt und seinerseits derart gebogen ist, daß sich etwa eine trichterförmige Form ergibt. Wenn die Abdichtungsvorrichtung 1 in die Nut 2 eingesetzt wird, kann dies in der in Fig. 2 dargestellten Weise erfolgen. Dabei wird die Abdichtungsvorrichtung 1 zunächst versuchsweise bzw. vorübergehend in der Nut 2 angeordnet. Danach wird dann in axialer Richtung des zusätzlichen Metallings 4 eine Kraft auf die Abdichtungsvorrichtung ausgeübt, bis das Ende des Randendabschnitts 11 den Boden der Nut 2 erreicht. Abschließend wird die Abdichtungsvorrichtung 1 in ihrer Lage innerhalb der Nut 2 durch irgendein geeignetes Mittel, z. B. durch Verstemmen, gesichert.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, kann der Randendabschnitt 11 der Abdichtungsvorrichtung 1 in vorgewählten Abständen, insbe sondere regelmäßigen Abständen, Ausnehmungen 12 aufweisen. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform (Fig. 7) ist die Abdichtungsvorrichtung mit einem Randend abschnitt 11 versehen, der eine Wellenform 13 besitzt.

Die Abdichtungsvorrichtung und ihre erfindungsgemäße Konstruktion bringen im Vergleich zum Stand der Technik einige wesentliche Vorteile mit sich.

Einer dieser Vorteile ergibt sich aus dem zusätzlichen Metallring 4, der den U-förmig umgebogenen Abschnitt 10 und den Randendabschnitt 11 aufweist, der vom umgebogenen Abschnitt 10 wegragt und seinerseits umgebogen ist, um eine Trichterform zu erhalten. Aufgrund dieser Bauweise kann die Abdichtungsvorrichtung 1 zunächst in die Nut 2 des Lagers entsprechend Fig. 2(a) eingesetzt werden. Daran anschließend wird dann von der Außenseite des Lagers her, wie in Fig. 2(b) durch einen Pfeil angedeutet ist, eine Kraft derart auf die Abdichtungsvorrichtung ausgeübt, daß sich der zusätzliche Metallring 4 weiter in die Nut 2 hineinbewegt. Hierdurch kann sich der Randendabschnitt 11 des zusätzlichen, in der Dichtung 3 eingeschlossenen Metallrings 4 auf einen größeren Durchmesser aus dehnen. Dadurch, daß die Endkante des Randendabschnitts 11 in die tiefste Stelle der Nut 2 eindringt, kann der zusätzliche Metallring 4 mit der Nut 2 in Berührung gebracht und dadurch in dieser Lage innerhalb der Nut 2 gesichert werden, wie in Fig. 2 (b) dargestellt ist.

Wenn der Randendabschnitt 11 des zusätzlichen Metallings 4 auf den größeren Durch messer aufgeweitet wird, wird er zusammen mit der ihn einhüllenden Dichtung 3 gegen die Nut 2 gedrückt. Dadurch kann die Abdichtungsvorrichtung eine verbesserte Abdichtungs funktion ausüben und eine erhöhte Festigkeit bewirken, wenn er die Nut 2 berührt, so daß er irgendwelchen Veränderungen der während des Betriebs auftretenden mechanischen Vibrationen oder Druckkräfte leichter standhalten kann. Alle Beanspruchungen, die auftreten können, wenn der Randendabschnitt 11 des zusätzlichen Metallrings 4 auf den größeren Durchmesser aufgeweitet wird, können durch die U-Form des umgebogenen Abschnitts 10 absorbiert werden, so daß sie nicht in die übrigen Teile des zusätzlichen Metallings 4, mit Ausnahme des U-förmigen Abschnitts 10 selbst, übertragen werden. Der zusätzliche Metallring 4 kann daher seine übliche Konfiguration beibehalten, die in der Form der Abdichtungsvorrichtung 1 ausgebildet wurde. Mit anderen Worten kann die geometrische Genauigkeit des zusätzlichen Metallrings 4 innerhalb spezifischer Toleranzen und ohne Rücksicht auf alle diejenigen Beanspruchungen aufrechterhalten werden, die auftreten können, wenn der Randendabschnitt 11 des zusätzlichen Metallrings 4 auf seinen größeren Durchmesser aufgeweitet wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Abdichtungsvorrichtung 1 zunächst vorübergehend in der Nut 2 angeordnet und dann endgültig in seiner Position gesichert werden kann, wobei sich der zusätzliche Metallring 4 beim Aufweiten seines integralen Randendabschnitts 11 auf den größeren Durchmesser an die Nut 2 anlegen kann. Auf diese Weise kann die Abdichtungsvorrichtung 1 sicher und unbeweglich in die Nut 2 eingesetzt werden, wobei sie ihre ursprünglich beabsichtigte und ausgebildete Konfiguration beibehält.

Es versteht sich außerdem, daß die Abdichtungsvorrichtung 1 in der Weise innerhalb der Nut 2 gesichert werden kann, daß sie alle Drehmomente überwindet, die durch die Gleit bewegung der Dichtlippe verursacht werden. Daher wird die Abdichtungsvorrichtung 1 niemals mit der gelagerten Welle rotieren, wenn diese gedreht wird. Da die erfin dungsgemäße Abdichtungsvorrichtung 1 so konstruiert ist, daß sie eine besondere Form aufweist, die ihr den Eingriff mit der Nut bei ihrem Einlegen in diese ermöglicht, besitzt sie unabhängig davon gute Dichteigenschaften, ob sich während des Betriebs die Vibrationen oder die inneren oder äußeren Druckkräfte verändern. Außerdem ermöglicht die erfin dungsgemäße Abdichtungsvorrichtung einen breiten Toleranzbereich im Hinblick auf Änderungen der physikalischen Dimensionen, die sich bei veränderlichen Betriebs- oder Umgebungstemperaturen ergeben könnten. Aus dieser Sicht führen die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung und ihre Konstruktion zu beträchtlichen Vorteilen im Vergleich mit herkömmlichen Abdichtungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik und deren Konstruktionen.

Im übrigen enthält die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung, wie insbesondere Fig. 1 sowie Fig. 2(a),(b) zeigen, einen zusätzlichen Metallring 4 mit einem Randendabschnitt 11, der unter dem Einfluß einer auf ihn ausgeübten Kraft in Richtung des deren eines Lagers geschoben werden kann, in dem die Abdichtungsvorrichtung montiert werden soll. Der Randendabschnitt 11 ist dazu geeignet, in eine Nut 2 eingesetzt zu werden, die in einer Lagerlaufbahn, vorzugsweise der oberen Laufbahn, ausgebildet ist, um unter dem Einfluß der aufgewendeten Kraft mit deren Schulter 9 in Berührung zu kommen. Beim Ausüben dieser Kraft wird der Randendabschnitt 11 dazu veranlaßt, tief in die Nut 2 einzutreten und dabei auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet zu werden.

Fig. 3 und 4 zeigen andere Ausführungsformen der Abdichtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 3 ist der zusätzliche Metallring 4 mit einem Randend abschnitt 11 versehen, der unter dem Einfluß der ausgeübten Kraft in Richtung des Außenraums eines Lagers gerichtet werden kann, in dem die Abdichtungsvorrichtung montiert werden soll. Dagegen enthält der zusätzliche Metallring 4 nach Fig. 4 einen Randendabschnitt 11, der unter der Wirkung der Kräfte in Richtung des Innenraums des Lagers gerichtet werden kann, und einen U-förmig umgebogenen Abschnitt 10, dessen vorstehendes Teil in Richtung des Außenraums des Lagers gerichtet werden kann. Die verschiedenen Formen der erfindungsgemäßen und in der Zeichnung dargestellten Konstruktion weisen entsprechende Einsetzfähigkeiten auf und können mit Hilfe derselben Schritte montiert werden: Sie können in Abhängigkeit von den besonderen Anforderungen ausgewählt und benutzt werden.

Der Randendabschnitt 11 kann Ausnehmungen 12 (Fig. 5 und 6) oder eine Wellenform 13 (Fig. 7) aufweisen. Die Ausnehmungen oder Wellen können innerhalb der Dichtung 3 eingeschlossen sein, wodurch eine große Flexibilität beim Formen des Randendab schnitts 11 zu der beschriebenen Trichterform erhalten wird. Hierdurch wird es leichter, den Randendabschnitt auf einen größeren Durchmesser aufzuweiten und dadurch die Abdichtungsvorrichtung in der Nut zu befestigen.

Es kann gewünscht sein, den umgebogenen Abschnitt 10 und den Randendabschnitt 11 des zusätzlichen Metallrings 4 mit Durchmessern derart zu versehen, daß der Durchmesser D₂ des Randendabschnitts 11 größer als der Durchmesser D₁ des umgebogenen Abschnitts 10 (Fig. 5) ist. Hierdurch wird die Montage erleichtert. Im Hinblick auf die Funktion und ihre Wirksamkeit können an beide Abschnitte, was ihre Dimensionen angeht, im wesentlichen dieselben Anforderungen gestellt sein.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, versteht sich, daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele in vielfacher Weise abgewandelt werden können und die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Claims

1. Abdichtungsvorrichtung zum Einbau in einer Lageranordnung, bestehend aus einem Abdichtelement (1) mit einer elastischen Dichtung (3) und einem zusätzlichen Metall ring (4), die beide in einer Nut (2) zu montieren sind, die in einer Lagerlaufbahn, vorzugs weise der äußeren Lagerlaufbahn, vorgesehen ist, um den Innenraum der Lageranordnung von deren Außenraum abzudichten, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Metall ring (4) einen U-förmig umgebogenen, in der Dichtung (3) eingeschlossenen Abschnitt (10) und einen vom umgebogenen Abschnitt (10) wegragenden, in eine Trichterform um gebogenen Randendabschnitt (11) enthält und die Montage des Abdichtelements (1) in der Nut (2) dadurch erfolgt, daß das Abdichtelement (1) zunächst in die Nut (2) eingelegt, dann in axialer Richtung des zusätzlichen Metallrings (4) eine Kraft auf das Abdichtelement (1) ausgeübt wird, bis die Endkante des Randendabschnitts (11) den Boden der Nut (2) erreicht, und dann das Abdichtelement (1) durch Verstemmen od. dgl. in seiner Position in der Nut gesichert wird.

2. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randend abschnitt (11) Ausnehmungen (12) aufweist, die in vorgewählten Abständen längs seiner Umfangskante ausgebildet sind.

3. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randendab schnitt (11) längs seiner Umfangskante wellenförmig (13) ausgebildet ist.