DE3031870A1

DE3031870A1 - Kassetten-dichtung

Info

Publication number: DE3031870A1
Application number: DE19803031870
Authority: DE
Inventors: Reinhold 6940 Weinheim Seen
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1980-08-23
Filing date: 1980-08-23
Publication date: 1982-03-18
Also published as: US4345770A; IT1142656B; SE8007126L; NL8006861A; IT8147945A0; DE3031870C2; GB2082692B; FR2488969A1; GB2082692A

Description

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim/Bergstraße

Kassetten-Dichtung

Die Erfindung betrifft eine Kassetten-Dichtung, bestehend aus einem Außen- und einem Innenring aus Blech und mit einem winkelförmigen Profil, die einen ringförmigen Hohlraum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umschließen, wobei der Innenring ein ringförmiges Dichtelement aufweist, das in den Hohlraum hineinragt und das mit einer Dichtlippe federnd an dem Außenring anliegt. ,

Kassetten-Dichtungen dieser Art dienen bevorzugt zur Abdichtung der Achse eines Kraftfahrzeuges gegenüber der Radnabe. Der Innenring einer solchen Kassetten-Dichtung ist dementsprechend feststehend, während der Außenring umläuft. Die Belastungen, denen eine solche Kassetten-Dichtung ausgesetzt ist, bestehen neben unter Umständen erheblichen mechanischen Belastungen während des Einbaus aus einer ständigen Beaufschlagung mit abrasiven Stoffen und Flüssigkeiten während des Betriebes. Relativ niedrige Drehzahlen von max. 1000 min. wechseln häufig mit langen Stillstandszeiten ab, in denen eingedrungener Schmutz verkrusten kann.

Die zu Eingang angesprochene Kassetten-Dichtung ist aus EP 5707 bekannt. Die Abdichtung wird durch einen mit dem Innenring verbundenen, in radialer Richtung federnden Lippenring bewirkt, der elastisch an dem Innenumfang des Außenringes anliegt. Das Profil des Lippenringes und die relative Zuordnung zu dem Außenring muß möglichst weitgehend den Gegebenheiten entsprechen, die Voraussetzung für ein gutes Abdichtungsergebnis beim Einbau üblicher WeI1endichtringe sind. Solche hochpräzisen Verhältnisse und Gegebenheiten lassen sich im Bereich der Abdichtung der Radnaben von Kraftfahrzeugen jedoch nur selten gewährleisten. Undichtigkeiten können beispielsweise auftreten, wenn infolge eines zu großen Lagerspiels oder infolge einer Verbiegung der Achse der Innenring exzentrisch gegenüber dem Außenring verlagert oder verkantet ist. Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Kassetten-Dichtung zu entwickeln, die als geschlossene Einheit ein- und ausgebaut werden kann, und die auch bei schwierigen Voraussetzungen ein gutes Abdichtungsergebnis gewährleistet. Die vorgeschlagene Kassetten-Dichtung

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soll insbesondere bei einer relativen Verlagerung oder Verkantung des Innenringes gegenüber dem Außenring eine gute Abdichtung des Radlagers eines Kraftfahrzeuges bewi rken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kassetten-Dichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Außenring ein im wesentlichen U-for mi ge s Profil aufweist, das zur Luftseite hin geöffnet ist, und dessen innenliegender Schenkel unter einem Winkel in den ringförmigen Hohlraum hineinragt, daß der Innenring ein im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist, das nach außen geöffnet ist und das den Außenring in axialer Richtung umschließt, wobei das mit dem Innenring verbundene Dichtelement aus 2 Dichtringen besteht, deren Dichtlippen unter einer elastischen Vorspannung beiderseits auf dem innenliegenden Schenkel des Profils des Außenringes aufliegen.

Der innenliegende Schenkel des Außenringes ist der Rotationsachse unter einem Winkel von 20 bis 40° zugeordnet, vorzugsweise unter einem Winkel von 25 bis 30°. Aus einer relativen Verkantung oder einer Mittelpunktverlagerung des Außenringes in bezug auf den Innenring resultiert deshalb keine wesentliche Veränderung der Verhältnisse im Bereich der Dichtlippen. Es wird angenommen, daß insbesondere hierauf die hervorragenden Abdichtungsergebnisse der vorgeschlagenen Kassetten-Dichtung unter schwierigsten Betriebsbedingungen zurückzuführen sind.

Die vorgeschlagene Kassetten-Dichtung läßt sich am einfachsten herstellen, wenn die 3 Schenkel des U-förmigen Profils des Innenringes durch 3 Teilringe geuildet werden,

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die im Bereich des Innenumfanges flüssigkeitsdicht untereinander verbunden sind. Die 3 Teilringe können lösbar untereinander verbunden sein, was einen separaten Austausch eines jeden Einzelteiles der Kassetten-Dichtung nach eingetretener Beschädigung oder eingetretenem Verschleiß ermöglicht. Eine entsprechende Ausführung ermöglicht außerdem das Einbringen einer Fettfüllung im Bereich zwischen den beiden Dichtringen und deren regelmäßige Erneuerung. Eine lösbare Verbindung dieser Art kann beispielsweise durch Anbringung eines Press-Sitzes im Bereich der einander zugeordneten, in radialer Richtung aufeinander aufliegenden Flächen technisch realisiert werden.

Im Hinblick auf die außerordentlich lange Lebensdauer der vorgeschlagenen Kassetten-Dichtung, die derjenigen der abgedichteten Rollen-Lager zumindest gleichwertig ist, genügt aber im allgemeinen eine unlösbare Verbindung aller Teilringe des Innenringes. Auch eine solche, unlösbare Verbindung läßt sich durch entsprechende Ausbildung der aufeinander aufliegenden Pass-Flächen realisieren. Ebenso gut ist es jedoch möglich, die Teile untereinander zu verkleben, zu verschweißen oder zu vernieten .

Das Dichtelement weist bevorzugt eine zusätzliche Staublippe auf, die auf der Innenseite des außenliegenden Schenkels des Außenringes aufliegt. Die Staublippe verhindert zuverlässig das Eindringen groben Schmutzes in den Innenraum des Profils des Außenringes. Durch das abgerundete Profil der Staublippe im Bereich der Berührungszone mit dem Außenring wird die Herausförderung bereits eingedrungenen Schmutzes begünstigt.

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Die frei in den ringförmigen Hohlraum hineinragende Länge des Profils der Dichtringe ist so aufeinander abgestimmt, daß die beiderseitigen Dichtlippen etwa mit einem gleich großen Nenn-Durchmesser auf dem innenliegenden Schenkel des Außenringes aufliegen. Die Dichtringe sind auf dem inneren und auf dem der Außenluft zugewandten Schenkel des Innenringes angeordnet, und ihr Profil nimmt in uneingebautem Zustand zu diesem eine etwa senkrechte Lage ein. Durch den Einbau ergibt sich eine elastische Abbiegung, die in Abhängigkeit von der relativen Zuordnung des Außenringes zu dem Innenring in ihrer Größe variieren kann. Da der Innenring den Außenring in axialer Richtung U-förmig umgibt, kann diesbezüglich jedoch eine Größenordnung nicht erreicht werden, bei der eine Beeinträchtigung des Abdichtungs-Ergebnisses befürchtet werden müßte. Gegenüber einer radialen Verlagerung oder gegenüber einer Verkantung ist die vorgeschlagene Dichtung ohnehin weitgehend unempfindlich. Eine zusätzliche Sicherung läßt sich gewinnen, wenn der Innenring und/oder der Außenring durch eine elastische Zwischenschicht mit dem aufnehmenden Maschinenteil verbunden ist, beispielsweise mit der Welle und/oder der Nabe.Durch eine solche elastische Zwischenschicht, deren Dicke ausreichend groß sein muß, ergibt sich insbesondere bei ein-, geleiteten Schwingungen eine selbsttätige Einstellung, so daß bereits nach kurzem Betrieb der Außenring und der Innenring eine optimale gegenseitige Zuordnung zueinander einnehmen. Wesentlich beteiligt an diesem Effekt ist auch die gegenseitige Zuordnung der beiden Dichtringe, deren gegeneinander gerichtete, resultierende Kräfte nur in einer solchen, optimalen gegenseitigen Zuordnung vollständig aufgehoben sind.

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In der als Anlage beigefügten Zeichnung ist eine beispielhafte Ausführung der vorgeschlagenen Kassetten-Dichtung in halbgeschnittener, perspektiver Darstellung wiedergegeben. Die Kassetten-Dichtung besteht aus dem Außenring 1, dessen U-förmig zur Luftseite hin geöffnetes Profil einen nach innenweisenden Schenkel aufweist, der der Rotationsachse unter einem Winkel von 30 zugeordnet ist.

Der Innenring ist dreigeteilt, und er besteht aus einem dem abgedichteten Medium zugewandten Kassettenring 2, der Lagerbüchse 3 und· dem Schmutzabweiser 4. Die 3 Teilringe sind durch einen Press-Sitz unlösbar untereinander verbunden. Sie sind in separaten Arbeitsgängen einzeln und von einander unabhängig hergestellt.

Der Kassettenring 2, der mit der Lagerbuchse 3 festhaftend verbunden ist, weist einen Innendurchmesser auf, der ein loses Aufschieben auf die abgedichtete Welle ermöglicht. Die eigentliche Abdichtung in diesem Bereich, gegegenüber dem abgedichteten Medium wird durch eine Gummischicht 8 bewirkt, die auf di.e Lagerbuchse anvulkanisiert ist, und die mit einem Press-Sitz auf der abgedichteten Welle aufliegt. Die Gummischicht 8 kann auf der Innenseite umlaufende, in axialer Richtung hintereinander liegende Rippen oder Vertiefungen aufweisen, wodurch das statische Abdichtungs-Ergebnis sowie die automatische Selbsteinstellung des Innenringes in bezug auf den Außenring verbessert werden.

Die Lagerbuchse und der Schmutzabweiser sind mit Dichtringen 5 und 9 versehen, die mit einer Dichtlippe 10 und 11 elastisch auf dem diagonal nach innen weisenden Schenkel des Außenringes aufliegen. Die beiderseitigen Dichtlippen

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10 und 11 weisen in eingebautem Zustand den selben Nenndurchmesser auf.

Durchmesserverschiebungen der anliegenden Dichtlippen sind praktisch auf der ganzen Länge des diagonal nach innen' weisenden Schenkels möglich, ohne dadurch die Abdichtfunktion der elastischen Dichtlippen störend zu beeinträchtigen.

Der Außenring 1 bzw. die Lagerbüchse 3 sind durch Preßsitze in der Nabe bzw. auf der Achse verankert und jeweils abgedichtet. Die Festigkeit der Preßsitze ergibt sich unmittelbar aus der maßlichen Abstimmung der aufeinander aufliegenden Durchmesser, und es bereitet dem Fachmann deshalb keine Schwierigkeiten, der erhaltenen Verbindung in dem Preßsitz jeweils eine Festigkeit von definierter und gegebenenfalls unterschiedlicher Größe zu neben. Bei der vorgeschlagenen Kassettendichtung sind der Kassettenring 2, die Lagerbüchse 3 und der S-chmutzabwei ser 4 durch einen hochfesten Preßsitz verbunden. Der Preßsitz zwischen dem Außenring 1 und der aufnehmenden Nase hat eine verminderte Festigkeit und der Preßsitz zwischen der Lagerbuchse und der Achse eine nochmals verminderte Festigkeit. Die letztgenannten Verbindungen sind bevorzugt stufenartig in ihrer Festigkeit abgestaffelt. Die vorgeschlagene Kassettendichtung läßt sich dadurch unzerlegt montieren und demontieren. Nach dem Einbau in die Radnabe kann die Kassettendichtung zusammen mit dieser auf die Achse aufgeschoben oder abgezogen werden, was auch wiederholt möglich ist. Eine Beeinträchtigung der Funktion wurde in keinem Falle beobachtet.

Es ist möglich, die Anpresskräfte der beiderseitigen Dichtlippen durch Auflegen einer Ringwendelfeder ähnlich EP 5707

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zu erhöhen. Derartige Maßnahmen haben sich aber in der Praxis als entbehrlich erwiesen, wenn der innenliegende Schenkel des Außenringes einen Winkel von 20 bis 40 einschließt.

Der Schmutzabweiser weist zusätzlich eine umlaufende Staublippe 6 auf, die mit einer abgerundeten Dichtlippe federelastisch am Innenumfang des außen liegenden Schenkels des Außenringes anliegt. Die spezielle Form des Schmutzabweisers ermöglicht eingedrungenem Schmutz unter dem Einfluss von Fließkräften das Entweichen und behindert gleichzeitig das Eindringen von Wasser und Staub durch den Spalt 7 in den ringförmigen Hohlraum der Kassetten-Dichtung.

Claims

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Patentansprüche

λί Kassetten-Dichtung, bestehend aus einem Außen- und einem Innenring aus Blech und mit einem winkelförmigen Profil, die einen ringförmigen Hohlraum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umschließen, wobei der Innenring ein ringförmiges Dichtelement aufweist, das in den Hohlraum vorspringt und mit einer Dichtlippe federnd an dem Außenring anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) ein im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist, das zur Luftseite geöffnet ist und dessen innenliegender Schenkel unter einem Winkel in den ringförmigen Hohlraum hineinragt, daß der Innenring (2,3,4) ein im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist, das nach außen geöffnet ist, und das den Außenring in axialer Richtung umschließt, wobei das Dichtelement aus zwei Dichtringen (5,9) besteht, deren Dichtlippen (10,11) unter einer elastischen Vorspannung beiderseits auf dem innenliegenden Schenkel des Außenringes auf1i egen.
2. Kassetten-Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende Schenkel der Rotationsachse unter einem Winkel von 20 bis 40° zugeordnet ist.
3. Kassetten-Dichtung nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende Schenkel der Rotationsachse unter einem Winkel von 25 bis 30° zugeordnet ist.

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4. Kassetten-Dichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 3 Schenkel des U-förmigen Profils des Innenringes aus 3 Teilringen bestehen, die im Bereich des Innenumfanges flüssigkeitsdicht verbunden sind.
5. Kassetten-Dichtung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement eine zusätzliche Staublippe (6) aufweist, die auf der Innenseite des außen liegenden Schenkels des Außenringes aufliegt.
6. Kassetten-Dichtung nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Profils der Dichtringe so aufeinander abgestimmt ist, daß die Dichtlippen im zusammengebauten Zustand einen etwa gleich großen Nenndurchmesser haben.