SKF KUGEIIAGEHFABHlKEN GMBH . Schweinfurt, 7.2.1974
TP/Gl/Ησ
Wälzlager mit einem oder mehreren mit Planschen versehenen Lagerringen und Dichtungselementen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager, bestehend aus einem Innen- und
Außenring, wobei zumindest der Innenring einstüökig mit einem Befestigungsoder Stützflansch ausgebildet ist, aus Wälzkörpern, die in einem Käfig zwischen
den Lagerringen angeordnet sind, und weiterhin aus Dichtungselementen,
die einerseits das Eindringen von Staub, Schmutz und dergleichen verhindern und andererseits das Schmiermittel zwischen den Lagerringen zurückhalten.
Ein solches Lager ist z.B. aus der Zeitschrift "Machine Design" Nb, 19 vom
10. August 1972 bekannt.
Wälzlager, insbesondere Kugellager mit Käfigen werden in der Regel so zusammengebaut,
daß der Innenring gegenüber dem Außenring exzentrisch verschoben wird, die Wälzkörper in den so entstehenden halbmondförmigen Spalt eingefüllt und
dann am Umfang verteilt werden, worauf der Käfig axial eingeschnappt oder eingesetzt
wird. Sofern diese Lager abgedichtet werden sollen, werden anschließend die Deck- oder Dichtscheiben von der Seite her in Ringnuten in der Schulter des
Lagerringes eingesetzt. Bei Lagern, bei denen mindestens einer der Lagerringe einstückig mit einem Plansch versehen ist, wie z.B. das oben als bekannt angeführte
Lager, kann die Dichtung zwischen dem Plansch und dem anderen Lagerring nicht mehr nachträglich eingesetzt werden, sie muß vielmehr schon vor dem
Zusammenbau der Lagerringe an einem der Lagerringe befestigt werden. Um aber
das Lager selbst zusammenbauen zu können, wurde bei dieser bekannten Konstruktion
das Dichtungselement vollständig aus elastisch nachgiebigem Material hergestellt.
Bei solchen Abdichtungen - ohne Stützkörper oder dergleichen - ist es äußerst schwierig, die notwendige Anpreßkraft für die Dichtlippen zu erzeugen.
Eine zuverlässige Abdichtung ist nur durch eine komplizierte Formgebung der Dichtung möglich, wodurch diese Dichtungen auch relativ teuer werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wälzlager der eingangs geschilderten
Art zu schaffen, bei dem die Dichtungen relativ einfach ausgebildet
werden können, ohne daß die Abdichtwirkung ungünstig beeinflußt wird, bei dem ferner die Dichtungen eine Verschiebung der Lagerringe zum Zwecke
des Zusammenbaus zueinander erlauben und schließlich auch beim Zusammenbau des Lagers eine zusätzliche Haltefunktion ausüben.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß ein
zwischen den beiden Lagerringen angeordnetes und an einem der Lagerringe
befestigtes und am anderen Lagerring abdichtend anlaufendes Dichtungselement
vorgesehen wird, das einen relativ steifen Befestigungsabschnitt und einen elastischen verschleißbeständigen Dichtabschnitt aufweist, wobei die Abmessungen
des steifen Befestigungsabschnittes in Radialrichtung durch die während des Zusammenbaus des Wälzlagers maximal mögliche exzentrische oder radiale
Verschiebung der Lagerringe zueinander bestimmt werden.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß sich
der relativ steife Befestigungsabschnitt des Dichtungselementes in radialer
Richtung nur bis in Höhe der Schulter im Außenring zwischen den Laufbahnen der Wälzkörper nach innen erstreckt.
Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann das relativ einfach gestaltete
Dichtungselement bereits vor dem Zusammenbau des Lagers mit dem einen Lagerring verbunden werden. Der elastische Dichtungsabschnitt erlaubt eine exzentrische
Verschiebung der Lagerringe gegeneinander, so daß die Wälzkörper zwischen die Lagerringe eingeführt werden können.
Dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, die Zusammensetzung,
Form und Materialwahl des Dichtungselements oder der einzelnen Abschnitte im wesentlichen z.B. vom Verwendungszweck des Lagers oder von den besonderen
Bedingungen, unter denen es arbeiten muß, abhängig zu machen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das Dichtungselement, zumindest
während des Zusammenbaues oder der Montage der Lagerbestandteile, als Montagehilfsmittel - insbesondere für den Lagerkäfig - dienen. Dies wird
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dadurch ermöglicht, daß das Dichtungselement erfindungsgemäß so ausgebildet
ist, daß durch axiale Verschiebung eines seiner Teile ein Schnappkäfig auf die Wälzkörperelemente aufgeschoben wird.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung verschiedener
Ausführungsbeispiele und in den Patentansprüchen festgehalten, auf
die hier verwiesen werden soll.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert
werden, wobei ihre verschiedenen Vorzüge und Merkmale besser zum Ausdruck kommen·
Figur 1 ist ein Axialquerschnitt durch das erfindungsgemäße Lager
Figur 2 und 3 veranschaulichen, in einem größeren Maßstab, die Befestigung
des Dichtungselementes am Lager nach Figur 1
Figur 4 ist ebenfalls ein Axialquerschnitt durch einen Teil eines
mit anderen Dichtungselementen versehenen Lagers
Figur 5 und 6 veranschaulichen, in einem größeren Maßstab, die Befestigung
eines Dichtungselements, eingebaut im Lager nach Figur 4
Figur 7 zeigt einen Axialquerschnitt einer anderen Ausführungsform
eines Lagers das einen durchgebogenen flanschförmigen Ring aufweist.
Figur 8 und 9 veranschaulichen, in einem größeren Maßstab, die Anordnung
von Dichtungselementen im Lager nach Figur 7
Figur 10 und 11 zeigen Axialquerschnitte eines Teils eines Lagers, die
insbesondere die erweiterte Verwendungsmöglichkeit eines Dichtungselementes darstellen
Gemäß Figur 1 weist das Lager 1 einen Innenring 2 und einen Außenring JJ auf»
Beide Ringe weisen Flansche 4 bzw. 5 auf. Die Flansche bilden Befestlgungs=
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oder Stützorgane und sind zu diesem Zweck mit Bohrungen 6 bzw. 7 für die Befestigungsbolzen
(nicht gezeichnet) versehen. Zwischen dem Innen- und Außenring 2 bzw. 3 sind Wälzkörper 8 angeordnet, die durch einen Käfig 9 voneinander
getrennt gehalten werden. Das Lager 1 weist Diehtungselemente 10 und
11 auf, die aus einem elastischen und verschleißbeständigen Material hergestellt
sind. In dieser vorzugsweisen Ausführungsform besteht das Dichtungselement
10 aus einem Material besonders hoher Verschleißfestigkeit, welches andererseits so elastisch ist, daß der Endabschnitt 1OA, der sich gegen die
Seitenfläche 2A des Innenringes 2 stützt, eine wirkungsvolle Abdichtung bewirkt.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie keine besonderen Maßnahmen - z.B. in spezieller Weise geschliffene Nuten, Kanten usw. - am Innenring
2 erfordert, da der sich etwas verjüngende Endabschnitt 1OA unter leichtem Druck gegen die flache Seitenfläche 2A des Innenringes 2 anliegt.
Das andere Dichtungselement 11 weist zwei Dichtlippen HA bzw. HB auf,
deren freie Enden gegen die Seitenwand 4a des Flansches 4 anliegen und so
eine zuverlässige Abdichtung bilden. Das Dichtungselement 11 wird bereits vor dem Zusammenbau des Lagers in die Seitenfläche 12 des Außenringes 3
eingesetzt, so daß sich die Dichtlippen HA und HB gegen die Seitenwand 4-A
des Flansches k abstützen und eine axiale und radiale Bewegung des Lagerringes
mitmachen können.
Das Dichtungselement 11 weist weiterhin einen unnachgiebigen oder steifen
Befestigungsabschnitt 13 auf, z.B. eine ringförmige verdickung der bzw. die
unter leichtem Druck in eine Aussparung in der Seitenfläche 12 des Außenringes 3 paßt. In den Laufbahnen des Innen- und Außenringes 2 bzw. 3 sind
die Wälzkörper 8 angeordnet, die durch die Schultern 14 und 15 des Innenringes
2 bzw. Außenringes 3 voneinander getrennt sind. Es ist bekannt, daß
beim Zusammenbau oder der Montage eines solchen Lagers einer der Lagerringe, gewöhnlich der Innenring 2, radial oder exzentrisch in Bezug auf die Mittellinie
l6 beispielsweise des Außenringes 3 verschoben werden muß, so daß die
erforderliche Anzahl der Wälzkörper 8 zwischen die Lagerringe eingebracht . werden kann. Diese exzentrische Verschiebung eines der Lagerringe, die benötigt
wird, um das Lager füllen zu können, wird bestimmt durch den (radialen) Abstand der Schultern 14, 15 der Lagerringe 2 bzw. 3 voneinander. Die beson-
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dere Form und Anordnung des Diehtungselements 11 gemäß der Erfindung ermöglicht,
eine unbehinderte gegenseitige exzentrische oder radiale Bewegung der Lagerringe, das heißt das Dichtungselement 11, das vorher zwischen die
mit Planschen versehenen Lagerringe 2 und 3 eingebracht ist, behindert weder
axiale noch radiale Verschiebungen. Solche Verschiebungen innerhalb der durch die Form der Lagerringe bedingten Grenzen sind daher möglich, obwohl
das mit einem steifen Befestigungsabschnitt 13 versehene Dichtungselement 11
schon vor dem Zusammenbau des Lagers eingesetzt wurde. Das Dichtungselement 10 wird als letztes Element in das Lager eingebaut.
Figur 2 und 3 zeigen die Befestigung der Dichtungselemente 17 bzw. l8, die
in diesem Fall nur eine Diehtlippe aufweisen. Die Dichtlippe des Dichtungselementes 17 ist (radial) nach außen weisend gegen die Seitenfläche des Flansches
4, die Lippe des Dichtungselementes l8 (siehe Figur 3) nach innen weisend
gegen die Seitenfläche des Flansches 4 oder auf die Wälzkörper 8 des
Lagers 1 zu gerichtet. Die Dichtlippen der Dichtungselemente 17, l8 schließen
vorzugsweise einen spitzen Winkel mit der Seitenwand 4a des Flansches des
Innenringes 2 ein.
Die Dichtungselemente 17 und 18 sind mit einem verdickten elastischen Befestigungsabschnitt
19 bzw. 20 versehen, der unter leichtem Druck in die ringförmige Aussparung 21 des Außenringes 3 eingreift. Wenn nötig, kann ein Stützoder
Klemmelement 22 um den Befestigungsabschnitt 19 oder 20 angeordnet und
diese Anordnung in die Aussparung 21 so eingeführt werden, daß die Außenenden des genannten Stütz- oder Klemmelements immer (radial) außerhalb der Schulter
15 verlaufen (siehe die gestrichelte Grenzlinie ρ in Figar 3). Das Stützoder
Klemmelement 22 wird vorzugsweise aus dünnem rostfreiem und elastischem Metall hergestellt. In dieser Weise werden die Dichtungselemente 17 und l8
im Lager stets so befestigt, daß die maximale exzentrische bzw. radiale Verschiebung
des Innenringes 2 in Bezug auf den Außenring 3 nicht eingeschränkt
wird, weil weder der verdickte Befestigungsabschnitt 19 bzw. 20 noch das Stützoder
Klemmelement 22 diese Verschiebungen behindern.
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Erfindungsgemäß bilden die Dichtungselemente 11, 17 und 18 auch Haltemittel
für die Wälzkörper 8. Während des Einführens der Wälzkörper zwischen die Lagerringe 2 und 3» die dabei in ihrer äußersten exzentrischen Lage zueinander
sind, könnte es geschehen, daß einer oder mehrere der Wälzkörper 8 durch die Lagerringe hindurchrollen, so daß der Zusammenbau oder die Montage
erschwert wird. Dieser Nachteil ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung beseitigt,
weil in jeder in Bezug auf die Mittellinie l6 abweichenden Lage eines oder beider Lagerringe der Raum zwischen der Seitenwand 4a des Flansches 4
des Innenringes und der Seitenfläche 12 des Außenringes durch das Dichtungselement
11, 17 oder l8 abgeschlossen wird.
Figur 4 stellt einen Teil des Axialquerschnittes durch ein erfindungsgemäßes
Lager dar, in welchem das Dichtungselement 23* das zwischen dem Innenring 2
und dem Außenring 3 angeordnet ist, geknickt, das heißt abgesetzt ausgebildet
und an der Seitenfläche des Außenringes 3 befestigt ist. Der abgesetzte
Endabschnitt 24 des Dichtungselementes läuft ungefähr im Übergang zwischen
der Laufbahn und dem Flansch 4 des Innenringes 2 an.
Das Dichtungselement 23 weist ebenfalls einen verdickten Endabschnitt 23B auf,
der unter leichter Pressung in die Aussparung 25 des Außenringes 3 eingesetzt ist. Die Befestigung dieses Dichtungselements ist in Figur 5 und 6 in einem
ftwas größeren Maßstab dargestellt.
Gemäß Figur 5 ist in der Nähe der Laufbahn 26 des Lagerinnenringes 3 eine
ringförmig verlaufende Aussparung 27 vorgesehen, in die der verdickte Endabschnitt 28b des Dichtungselementes 28 eingreift. In der Aussparung 27 ist
ein streifenförmiges oder ein klemmendes Stützelement 29 angeordnet, um eine zuverlässige Stützung und Befestigung des genannten Endabschnittes 28B zu gewährleisten
(siehe auch Figur 6). Der verdickte Endabschnitt 28B oder das diesen unterstützende Stützelement 29 stehen jedoch nur so weit über die Kante
3A des Außenringes iiiaus, daß die maximal mögliche exzentrische Verschiebung
der Ringe 2 und 3 nicht beschränkt wird. Die Grenzlinie der Verschiebung wird
durch die gestrichelte Linie ρ in der Verlängerung der Schulter 15 angedeutet.
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Die freie Dichtlippe 28a des Dichtungselements 28 verläuft zunächst (axial)
nach außen und ist dann (axial) nach innen abgewinkelt und läuft in der Nähe der Laufbahn 26 des Innenringes abdichtend am Innenring an.
Figur 6 veranschaulicht die Befestigung eines Dichtungselements 31, das mit
zwei Dichtlippen JIh und 31B versehen ist, welche gegen den flach verlaufenden
Übergangsabschnitt zwischen der Laufbahn und dem Flansch des Innenringes 2 anlaufen und eine vorteilhafte Kombination einer doppelten Abdichtung und
der Möglichkeit einer elastischen Verschiebung bilden. Bei dieser Ausführungeform
wird das Dichtungselement 31 in ähnlicher Weise im Außenring 3 befestigt
wie in Figur 5· Die abgeknickte oder abgesetzte Form der Dichtungselemente 23,
28 und 31 erleichtert ebenfalls die exzentrische Verschiebung der Lagerringe
bei der Montage des Lagers.
Figur 7 veranschaulicht einen Teil eines Axialquerschnittes durch ein erfindungsgemäßes
Lager 32, in welchem der Innenring 33 einen durchgebogenen oder
gekrümmten Flansch J>k aufweist. Das Lager 32 ist mit einem Dichtungselement
35 ausgestattet, dessen Form der Form des Flansches ~$K angepaßt ist. Das Dichtungselement
35 sitzt mit dem Endabschnitt J>6 in einer ringförmigen Aussparung
im Außenring 37·
Das Dichtungselement 35 ist ebenfalls mit zwei gekrümmt verlaufenden Dichtlippen
35A und 35B versehen. Die Dichtlippe 35A ist nach außen gegen den Außenrand des Flansches ~$Κ, die Dichtlippe 35B nach innen auf die Wälzkörper
8 zu gerichtet. Die Befestigung des Endabschnittes 36 des Dichtungselementes
im Außenring 37 wird in derselben Weise vorgenommen wie bei den in Figur 1 bis 3 dargestellten Lagern. Ein Stütz- oder Klemmelement 39* bestehend
aus einem Metallstreifen oder einem elastischen Halter, kann ebenfalls
verwendet werden. Die gebogenen oder gekrümmten Dichtlippen 35A und 35B, die einem Teil der Seitenwand des Flansches folgen und gegen diese anlaufen, gewährleisten
nicht nur eine unbeschränkte axiale und radiale Verschiebung dieser Art von Lagerringen, sondern auch eine optimale Abdichtung.
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Figur 8 und 9 veranschaulichen Ausfuhmingsformen von Dichtungselementen, die
ebenfalls einem gekrümmten oder gebogenen Flansch am Innenring angepaßt sind,
jedoch nur eine Dichtlippe aufweisen. Der Querschnitt in Figur 8 zeigt in einem größeren Maßstab die Befestigung des Dichtungselementes 40 das eine
einzige Dichtlippe aufweist, deren freier Endabschnitt 4OA nach außen gegen
den Außenrand des Flansches J>k gerichtet ist. Der andere Endabschnitt 4OB
ist mit einem metallischen streifenförmigen Stützelement 39 in der Seitenfläche
J57A des Außenringes yj befestigt. Abschnitt 4OB des Dichtungselementes
besteht aus einem anderen Werkstoff als Abschnitt 4OA.
Figur 9 zeigt ein Dichtungselement 4l, das eine einzige, ebenfalls gekrümmte
Dichtlippe aufweist, deren abdichtender freier Endabschnitt 4lA jedoch nach
innen gegen die Innenseite des Flansches JJ^ oder gegen die Wälzkörper 8 gerichtet
ist. Die Befestigung dieses Dichtungselementes ähnelt der des in Figur 7 und 8 dargestellten Dichtungselements.
Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß sich die Erfindung keineswegs auf
die hier beschriebenen Ausführungsformen von Dichtungselementen beschränkt, sondern daß alle Arten von Dichtungselementen verwendet werden können, vorausgesetzt,
daß sie die Grundforderung erfüllen, die maximale exzentrische oder
radiale Verschiebung der mit Flanschen versehenen Lagerringe nicht zu behindern und gleichzeitig als Vorrichtung für den Einbau der Wälzelemente zu
dienen.
Figur 10 und 11 zeigen Ausführungsforaen eines erfindungsgeeäßen Lagers, in
welchen die Diohtungseleaente eine zusätzliche Funktion erfüllen. Figur 10 ist
eine «cheaatiache Darstellung des Lagers während de« Zusaseenbaus, wobei die
mit Flanschen versehenen Lagerring· 42 und 4jS und die WSlskörper 6 bereits
zuaaaeengestellt sind. Ein Dichtungselement 44 stützt «ich gegen die Innenwand
das Flansches des Innenringes 42« wobei zumindest der Sndabsehnitt 44a des
Dichtungselement* 44 aus elastisohea Material besteht. Die anderen Absohnitte
44b und 44C, die alt ihm verbunden sind» können au« eine· Material geringerer
Elastizität hergestellt werden, Abschnitt 44C ist alt einer Versteifungsrippe
45 versehen* die in die ringfuralge Aussparung 46 4»* AuBenringe« 43 eingreift.
&tr Hittelabsohnitt WB erstreckt sieh la wesentlichen radial nach innen au
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den Laufbahnen des Innenringes 42. Zusätzlich enthält das Lager einen Käfig
47* vorzugsweise einen Sohnappkäfig . Der ringförmige Endabschnitt 48 des
Käfigs stützt sich gegen den Mittelabschnitt 44B des Dichtungselements 44 ab, während der Käfig die Wälzkörper 8 erst teilweise umfaßt. In dem dargestellten
Zustand des Zusammenbaues kann der Käfig 47 leicht mit Hilfe des Dichtungselemeats
44 durch axiales verschieben des Dichtungsabschnitts 44B auf die
Wälzkörper geschoben werden. Gleichzeitig wird,durch Einrasten der "Versteif
fungsrippe 45 iß die ringförmige Aussparung 46 das Dichtungselement am Außenring
43 befestigt. Die Endstufe des Zusammenbaues des Lagers» das mit zwei
Diehtungselementen 44 und 49 versehen ists ist in Figur 11 dargestellt. Das
Dichtungselement 44 ist an zwei Stellen* 50 und 51s in Berührung mit dem mit
Flansch versehenen Innenring k2s wodurch eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet
wird.
Es ist festzuhalten* daß anstatt der mechanischen Befestigung des Diohtungselementes
im Lagern wie diess in den Ausführungsformen von Figur 1 bis Ii
dargestellt WlVa1, das Dichtungselement in besonderen Fällen auch durch eine
Klebeverbindung ata Innen« oäsr Außenring befestigt werden kann«, Ein© Kombination bsiöer &?tea der Bafeetigusg ist ebenfals vorteilhaft« Zn ertföhnen lst0
daß dia Erflndtmg in besonders vorteilhafter Itfsiss feel Wälslagersi verwendet
werden kann.? öle Eäit Flaaseiasn versehene Ringe aufweisen und die., zusätzlich
su? hohen Qualität, noch den Vorteil aufweisen,, daß- sie nur eirsnal » vfähvenü
des Zusanansnbaus ader aez3 Montage des Lagers - mit Sohiniersiittel gefüllt wer=
den nilissen. Eis gana besonderer Vorteil der Erflraiiang besteht darins daß dev
ganse Vorgang «äes 3i5Sammenba«es oder der Montags der Lagerbastanateile zu
eines Lager automatisch durchgeführt werden kann» Dies bedeutet^, daß der Zu«
sammeräba« der Dichtungen und Mf ige von Lagern» a.B. gemäß Figur IO und Yi0
jetzt auch dureh Vorrichtungen ausgeführt werden kann, so daß die axial© Bswegung
des Diehtungselementes 44, die das Einschnappen des Käfigs 47 um di®
Wälzkörper 8 bewirkt.» stets unter denselben Bedingungen erfolgt«
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