DE102007042368A1 - Dichtungsanordnung für ein Lager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt eine Dichtungsanordnung bereit, die sich durch eine hohe bzw. erhöhte Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit auch in verschmutzter bzw. aggressiver Umgebung auszeichnet. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für ein Lager, das einen ersten Lagerring (1) und einen relativ zu dem ersten Lagerring (1) drehbaren zweiten Lagerring (2) umfasst, weist eine im Bereich des ersten Lagerrings (1) angeordnete, in Lagerumfangsrichtung umlaufende Dichtung (7) auf. Der zweite Lagerring (2) ist mit einer umlaufenden Dichtfläche (22) versehen und die Dichtung (7) weist zumindest zwei umlaufende Dichtlippen (9, 10) auf, die dichtend auf der Dichtfläche (22) aufliegen.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Wälzlager und Gleitlager und betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Lager, bei dem zu einem ersten Lagerring unter Zwischenanordnung von Wälzkörpern oder einer Gleitfläche ein zweiter Lagerring relativ drehbar ist.
• Derartige Lager finden vielfältige Anwendung, wobei beispielsweise der erste Lagerring als Lageraußenring ausgebildet und von einem Lageraußenringgehäuse aufgenommen sein kann, während der zweite Lagerring auf einem rotierenden Maschinenelement, beispielsweise auf einer Welle oder Achse, aufgebracht sein kann.
• Die Lagerungsqualität und mithin die Lebensdauer bzw. Dauerfestigkeit einer Lagerung ist ganz erheblich von der Qualität und dem ungestörten Abrollen bzw. Gleiten der korrespondierenden Wälz- bzw. Lagerflächen abhängig. Bei einem Wälzlager kommt es also auf ein unbeeinträchtigtes Abrollen der Wälzkörper auf den zugeordneten Laufflächen des ersten bzw. zweiten Lagerringes an. Diese Abwälzbewegung kann durch unerwünscht eindringende Fremdkörper, wie beispielsweise Schmutz oder Abriebpartikel, gestört und damit ungünstigstenfalls die Zuverlässigkeit des Lagers gefährdet bzw. dessen Lebensdauer verkürzt werden.
• Diese Anforderungen sind besonders bedeutsam bei entsprechend verschmutzungsträchtigen Einsatzbereichen, insbesondere bei der Radlagerung von Fluggeräten/Flugzeugen. Hier kann es z. B. während des Start- bzw. Landevorgangs einerseits zu einer sehr starken Beschleunigung der Fahrwerksreifen und damit der Radlager in mitunter verschmutzter Umgebung (Start-/Landebahn) kommen. Hinzu kommen bei Fluggeräten aufgrund der in höheren Flughöhen auftretenden Druckänderungen und infolge thermischer Belastungen (Erhitzung der Bremsscheiben) und der damit einhergehenden Volumenänderungen Druckausgleichsvorgänge, die Fremdkörper in die Lagerungen einsaugen können.
• Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Dichtungsanordnung, die sich durch eine hohe bzw. erhöhte Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit auch in verschmutzter bzw. aggressiver Umgebung auszeichnet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Demgemäß sieht die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung eine in Lagerumfangsrichtung umlaufende Dichtung vor, die im Bereich des ersten Lagerrings angeordnet ist. Der zweite Lagerring ist mit einer umlaufenden Dichtfläche versehen. Zumindest zwei umlaufende Dichtlippen der Dichtung liegen dichtend auf der Dichtfläche auf. Durch die Anordnung von zwei Dichtungen, die bezogen auf den sich von dem Lagerungsinnenbereich ("Schmierseite") zur anderen, außenliegenden Lagerseite ("Schmutzseite") erstreckenden Dichtungsweg nacheinander und bevorzugt beabstandet angeordnet sind, wird eine besonders zuverlässige und langlebige Dichtungswirkung erzielt. Diese Dichtungswirkung trägt dazu bei, dass die Lagerung auch in besonderen Beanspruchungsfällen, beispielsweise im Zusammenhang mit dem eingangs beschriebenen Druckausgleich und der häufig staubigen Umgebung einer Start- bzw. Landebahn bei einem Flugzeug, zuverlässig und ausreichend geschützt ist. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Lebensdauer bzw. Zuverlässigkeit der Lagerung, was sich in reduzierten Wartungskosten und in geringeren damit verbundenen Logistikkosten für den Anwender bzw. Betreiber auswirkt.
• Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit einem vergleichsweise einfachen zusätzlichen Bauteil die häufig kostenintensive und hochwertige Lagerung dauerhaft geschützt ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die unabhängig voneinander agierenden Dichtlippen unterschiedlich ausgestaltet, insbesondere nach unterschiedlichen Anforderungen optimiert sein können.
• Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine Dichtlippe filmelastisch federnd ausgebildet ist. Unter filmelastisch gefedert ist im Rahmen der Erfindung eine Dichtungslippe zu verstehen, die umlaufend quasi als kragträgerartiger Fortsatz ausgebildet ist und aufgrund elastischer Änderungen ihrer Geometrie mit ihrem freien Ende federnd auf der Dichtfläche aufliegt.
• Eine alternative oder ergänzende Ausführung der Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, dass zumindest eine Dichtlippe volumenelastisch federnd ausgebildet ist. Unter einer volumenelastischen Federung ist eine Materialfederung der Dichtlippe zu verstehen, die durch entsprechende elastische Verformung des Dichtlippenmaterials realisiert ist.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Dichtungswirkung optimiert und beeinflusst werden, indem ein Federelement die Dichtlippe auf die Dichtfläche presst. Dabei kann das Federelement eine umlaufende Biegefeder, bevorzugt eine Spiralfeder, sein.
• Zur weiteren Erhöhung der Dichtungswirkung, insbesondere auch in einer zweiten (der radialen) Dimension, sieht eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung vor, dass die mindestens zwei Dichtlippen an einem sich axial erstreckenden Abschnitt der Dichtfläche anliegen und dass die Dichtung eine weitere Dichtlippe aufweist, die an einer sich radial erstreckenden Dichtfläche anliegt.
• Grundsätzlich kann die Dichtfläche von Teilbereichen der Oberfläche des zweiten Lagerringes gebildet sein. Eine in diesem Zusammenhang bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Teil der Dichtfläche von einem axialen Fortsatz des zweiten Lagerringes gebildet ist. Dieser Fortsatz kann bevorzugt als integraler Bestandteil aus dem Material des zweiten Lagerringes gebildet sein und sich beispielsweise hülsenartig in Axialrichtung nach außerhalb der Lagerung erstrecken. Ein derartiger Fortsatz wird auch als Board bezeichnet.
• Um die Gleiteigenschaften der Dichtlippe bzw. der Dichtlippen auf der Dichtungsfläche weiter optimieren zu können, kann die Dichtfläche auch auf einem Formelement ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn zumindest ein Teil der Dichtfläche auf einem Dichtblech ausgebildet ist, das auf einen axialen Fortsatz (Board) des zweiten Lagerringes aufgebracht ist.
• Um die Dichtung in montagetechnisch besonders bevorzugter Weise mit dem ersten Lagerring zu verbinden, ist vorgesehen, dass die umlaufende Dichtung in einer stirnseitigen Aufnahme des ersten Lagerringes gehalten bzw. angeordnet ist.
• Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen dabei:
• 1 schematisch eine Einbausituation einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,
• 2 eine erste erfindungsgemäße Dichtungsanordnung im Detail und
• 3 eine zweite erfindungsgemäße Dichtungsanordnung im Detail.
• In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt eine Dichtungsanordnung für ein Lager, das einen ersten Lagerring 1 und einen relativ zu diesem rotierenden zweiten Lagerring 2 umfasst. Ein Träger 3 der Dichtungsanordnung besteht aus rostfreiem Stahl und ist in eine Bohrung 4 eine Lageraußenringgehäuses 5 eingepresst. In der dargestellten Lagerung ist auf der rechten Seite ein entsprechendes, zweites Lager mit ähnlicher Dichtungsanordnung gezeigt.
• Gemäß 2 kann die für einen Einsatz gemäß 1 geeignete Dichtungsanordnung einen Träger 3 aufweisen, der im Querschnitt „P-förmig" ausgebildet ist. Im Fußbereich des „P" ist ein umlaufender Dichtring 7 aus Gummi in einem Verbindungsbereich 8 fixiert. Der Dichtring weist eine erste Dichtlippe 9 und eine zweite Dichtlippe 10 auf. Die erste Dichtlippe ist in Form eines dünnen, überstehenden, im Querschnitt kragträgerartigen Fortsatzes 12 ausgebildet. Diese Ausbildung wird auch als filmelastisch federnd bezeichnet, weil der Fortsatz 12 im Anschlussbereich 13 an das übrige Gummimaterial 14 in Art eines Scharniers in Pfeilrichtung 15 auslenkbar ist.
• Die zweite Dichtlippe 10 ist von einer umlaufenden Materialspitze 18 gebildet, die mit ihrer Spitze im Wesentlichen linienförmigen Kontakt 19 mit der Oberfläche 22 des zweiten Lagerrings 2 bildet (vgl. auch 1). Die Oberfläche ist von einem in axialer Richtung 23 sich nach außen erstreckenden, hülsenförmigen Fortsatz 24 gebildet. Wenn sich der zweite Lagerring um die Längsachse dreht, gleiten die Dichtlippen 9, 10 auf der Oberfläche des Fortsatzes 24. Um die Dichtungswirkung der zweiten Lippe zu erhöhen, ist eine umlaufende Spiralfeder 30 vorgesehen, die durch leichte Aufbiegung eine Federkraft in radialer Richtung auf den Fortsatz 24 ausübt und damit die zweite Dichtlippe 10 anpresst.
• Mit dieser Dichtungsanordnung ist bereits eine hervorragende, staub- und mediendichte Abdichtung des Innenbereichs 26 der Lageranordnung gegenüber dem Außenbereich 27 gewährleistet.
• 3 zeigt eine Variante einer Dichtungsanordnung für ein Lager, wobei ein Trägerblech 30 in die Bohrung 4 des Lageraußenringgehäuses 5 (vgl. auch 1) eingepresst ist. Das Trägerblech 30 hält eine umlaufende Dichtung 31, die aus einem elastischen Gummimaterial besteht. Die Dichtung 31 weist eine erste Dichtlippe 32 auf, die in bereits in Zusammenhang mit 2 ausführlich erläuterter Gestaltung als filmelastisch federnde Dichtlippe ausgebildet ist. Eine zweite Dichtlippe 33 ist wie vorstehend bereits ausführlich geschildert mittels einer Spiralfeder 34 auf die Oberfläche eines Dichtungsbleches 35 gepresst. Die erste Dichtlippe 32 läuft auf der nur angedeuteten Oberfläche 36 des zweiten Lagerringes. Die Oberfläche 36 ist von der Mantelfläche eines axialen, hülsenförmigen Fortsatzes (Board) ausgebildet. Das Dichtungsblech 35 ist im Wesentlichen rechtwinklig angeordnet und mit seinem inneren Bereich auf den Fortsatz aufgeschoben. Ein sich radial erstreckender zweiter Bereich 37 des Dichtungsblechs bildet eine weitere Oberfläche 38, auf der sich eine weitere (dritte) Dichtlippe 39 dichtend abstützt und aufgrund ihrer kragträgerartigen, umlaufenden Geometrie filmelastisch federt. Die Oberfläche dieses Bereich des Dichtungsblechs bildet inso weit eine radiale Dichtfläche 40.
• Die vorliegende Erfindung wird bevorzugt bei Flugzeugfahrwerken angewendet, weil es hier besonders auf eine zuverlässige, auch unter extremen Betriebsbedingungen langlebige Dichtung der Fahrwerkslagerungen ankommt. Mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist ein verbesserter Schutz gegen das Eindringen äußerer Medien (beispielsweise Schmutz oder Wasser) realisiert. Dabei wird auch zuverlässig das Einsaugen von Schmutz und Fremdpartikeln insbesondere infolge der Abkühlung der Lagerung bzw. bei Druckwechseln verhindert. Zudem ist das Lagerungsinnere gegenüber der Umwelt abgedichtet, so dass im Interesse eines verbesserten Umweltschutzes die Gefahr von austretendem Öl oder Fett minimiert ist.

1

erster Lagerring

2

zweiter Lagerring

3

Träger

4

Bohrung

5

Lageraußenringgehäuse

7

Dichtring

8

Verbindungsbereich

9

Dichtlippe

10

Dichtlippe

12

Fortsatz

13

Anschlussbereich

14

Gummimaterial

15

Pfeilrichtung

18

Materialspitze

19

Kontakt

22

Oberfläche

23

axiale Richtung

24

Fortsatz

25

Spiralfeder

26

Innenbereich

27

Außenbereich

30

Trägerblech

31

Dichtung

32

erste Dichtlippe

33

zweite Dichtlippe

34

Spiralfeder

35

Dichtungsblech

36

Oberfläche

37

Bereich

38

Oberfläche

39

Dichtlippe

40

Dichtfläche

Claims (9)

1. Dichtungsanordnung für ein Lager, das einen ersten Lagerring (1) und einen relativ zu dem ersten Lagerring (1) drehbaren zweiten Lagerring (2) umfasst, wobei im Bereich des ersten Lagerrings (1) eine in Lagerumfangsrichtung umlaufende Dichtung (7) angeordnet ist, wobei der zweite Lagerring (2) mit einer umlaufenden Dichtfläche (22) versehen ist und wobei die Dichtung (7) zumindest zwei umlaufende Dichtlippen (9, 10) aufweist, die dichtend auf der Dichtfläche (22) aufliegen.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Dichtlippe (9) filmelastisch federnd ausgebildet ist.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine Dichtlippe (10) volumenelastisch federnd ausgebildet ist.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Federelement (25) die Dichtlippe (10) auf die Dichtfläche (22) presst.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, wobei das Federelement (25) eine Spiralfeder ist.
6. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Dichtlippen (32, 33) an einem sich axial erstreckenden Abschnitt (36) der Dichtfläche anliegen und wobei die Dichtung (31) eine weitere Dichtlippe (39) aufweist, die an einer sich radial erstreckenden Dichtfläche (40) anliegt.
7. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Dichtfläche (22) von einem axialen Fortsatz (24) des zweiten Lagerrings (2) gebildet ist.
8. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Dichtfläche auf einem Dichtblech (35) ausgebildet ist, das auf einen axialen Fortsatz (36) des zweiten Lagerrings aufgebracht ist.
9. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die umlaufende Dichtung (7) in einer stirnseitigen Aufnahme des ersten Lagerrings (1) angeordnet ist.