DE3031870C2

DE3031870C2 - Kassetten-Dichtung

Info

Publication number: DE3031870C2
Application number: DE3031870A
Authority: DE
Inventors: Reinhold 6940 Weinheim Seeh
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1980-08-23
Filing date: 1980-08-23
Publication date: 1982-12-23
Also published as: GB2082692B; NL8006861A; US4345770A; IT1142656B; GB2082692A; DE3031870A1; IT8147945A0; SE8007126L; FR2488969A1

Description

Kassettendichtungen dienen bevorzugt zur Abdichtung der Achse eines Kraftfahrzeuges gegenüber der Radnabe. Der Innenring wird dementsprechend ruhend auf der Achse befestigt, während der Außenring zusammen mit der ihn aufnehmenden Radnabe umläuft. Die Belastungen, denen eine solche Kassettendichtung ausgesetzt ist, bestehen neben einer unter Umständen erheblichen mechanischen Beanspruchung während des Einbaus aus einer ständigen Beaufschlagung mit abrasiven Stoffen und Flüssigkeiten während des Betriebes. Relativ niedrige Drehzahlen von maximal min-' wechseln häufig mit langen Stillstandszeiten ab, in denen eingedrungener Schmutz verkrusten kann.

Die eingangs angesprochene Kassettendichtung ist aus DE-OS 19 42 659 bekannt. Sie weist einen Außenring mit einem U-förmigen Profil auf, das in radialer Richtung nach innen geöffnet ist. Das Eindringen von Schmutz in den so gebildeten Hohlraum wird dadurch begünstigt, während eine selbsttätige Herausförderung so gut wie ausgeschlossen ist. Nur eine der beiden vorhandenen Dichtlippen ist innerhalb des

gebildeten Hohlraumes vorhanden, während die andere denselben auf der Außenseite begrenzt. Diese Dichtlippe ist unzureichend geschützt und kann bei einer Beaufschlagung der Kassettendichtung mit abrasiven Stoffen vorzeitig ausfallen.

Bei der Ausführung nach GB-PS 8 81 607 weist der Innenring ein U-förmig nach außen geöffnetes Profil auf, das zusammen mit dem Außenring einen in etwa rechteckig begrenzten Hohlraum umschließt, in dem eine nach innen wirkende, mit dem Außenring umlaufende Dichtlippe angeordnet ist. Die Anpreßkraft der Dichtlippe an den Innenring ist drehzahlabhängig, und bei hohen Drehzahlen der Radnabe kann die zu einer guten Abdichtung erforderliche Anpreßkraft unterschritten werden. Der Außenring hat radial außerhalb des beschriebenen Hohlraumes ein U-förmig zur Luftseite geöffnetes Profil und an der Innenseite des außenliegenden Schenkels liegt ein mit dem Innenring verbundenes Dichtelement an. Dieses ist ungeschützt der Einwirkung von Staub und Schmutz ausgesetzt und hat daher nur eine geringe Gebrauchsdauer.

US-PS 30 64 982 nimmt Bezug auf eine Radlagerdichtung, bestehend aus zwei zunächst getrennt in der Radnabe und auf der Achse montierten Dichtringen, die gleichzeitig mit der Montage der Radlagerung zu einer Einheit zusammengesetzt werden. Die Laufflächen der beiden Dichtringe können bei dem Montagevorgang beschädigt werden und ihre gegenseitige Anpressung ist von der Präzision und dem Verschleiß der Radlagereinstellung abhängig, was weniger befriedigend ist. Der Außenring weist eine kegelig nach außen geöffnete Innenwandung auf, an der die beiden gummielastischen Dichtringc des Innenringes mit gleicher Wirkungsrichtung einseitig anliegen. Unter der Ausnutzung der wirksamen Fliehkräfte läßt sich auf diese Weise zwar wirksam das Eindringen von Schmutz aus der Umgebung in die Radlagerung verhindern, die gleichen Fliehkräfte begünstigen aber mit zunehmender Drehzahl eine Leckage des in der Lagerung enthaltenen Schmieröls.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sich selbsttätig einstellende Kassettendichtung zu zeigen, die unter schwierigen Bedingungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kassettendichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Profil des Außenringes zur Luftseite geöffnet ist und beiderseits axial von dem U-förmig nach außen geöffneten Profil des Innenringes umschlossen wird, wobei die Dichtlippen mit einem etwa gleichgroßen Nenndurchmesser beiderseits an dem diagonal in den Hohlraum hineinragenden, inneren Schenkel des Außenringes anliegen und wobei der Außenring und/oder der Innenring durch eine elastische Zwischenschicht mit dem aufnehmenden Maschinenteil verbunden ist.

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 Kassettendichtung unter schwierigsten Betriebsbedingungen zurückzuführen sind.

Die vorgeschlagene Kassettendichtung läßt sich am einfachsten herstellen, wenn die drei Schenkel des

U-förmigen Profils des Innenringes durch drei Teilringe gebildet werden, die im Bereich des Innenumfanges flüssigkeitsdicht untereinander verbunden sind. Die drei Teilringe können lösbar untereinander verbunden sein, was einen separaten Austausch eines jeders Einzelteiles der Kassettendichtung 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 Preßsitzes im Bereich der einander zugeordneten, in radialer Richtung aufeinander aufliegenden Flächen technisch realisiert werden.

Im Hinblick auf die außerordentlich lange Lebensdauer der vorgeschlagenen Kassettendichtung, die derjenigen der abgedichteten Rollenlager zumindest gleichwertig ist, genügt aber im allgemeinen eine un'ösbare Verbindung aller Teilringe des Innenringes. Auch eine solche, unlösbare Verbindung Ia¹Xt sich durch entsprechende Ausbildung der aufeinander aufliegenden Paßflächen realisieren. Ebensogut 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.

Die frei in den ringförmigen Hohlraum hineinragende Länge des Profils der Dichtringe ist so aufeinander abgestimmt, daß die beiderseitigen Dichtlippen etwa mit einem gleichgroßen Nenndurchmesser 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 Abdichtungsergebnisses befürchtet werden müßte. Gegenüber einer radialen Verlagerung oder gegenüber einer Verkantung ist die vorgeschlagene Dichtung ohnehin weitgehend unempfindlich. Eine zusätzliche Sicherung resultiert daraus, daß 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 diese elastische Zwischenschicht, deren Dicke ausreichend groß sein muß, ergibt sich insbesondere bei eingeleiteten 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.

In der als Anlage beigefügten Zeichnung ist eine beispielhafte Ausführung de;- vorgeschlagenen Kassettendichtung in halbgeschnittener, perspektiver Darstellung wiedergegeben. Die Kassettendichtung besteht aus einem Außenring 1, dessen U-förmig zur Luftseite hin geöffnetes Profil einen nach innen weisenden 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 drei Teilringe sind durch einen Preßsitz 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 gegenüber dem abgedichteten Medium wird durch eine Gummischicht 8 bewirkt, die auf die Lagerbüchse aufvulkanisiert ist und die mit einem Preßsitz auf der abgedichteten Welle aufliegt Die Gummischicht 8 kann auf der Innenseite umlaufende, in axialer Richtung hintereinanderliegende Rippen oder Vertiefungen aufweisen, wodurch das statische Abdichtungsergebnis sowie die automatische Selbsteinstellung des Innenringes in bezug auf den Außenring verbessert werden.

Die Lagerbüchse 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 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 Lagerbuchse 3 sind durch Preßsitze in die Nabe bzw. auf der Achse verankert und jeweils abgedichtet. Die Festigkeit der Preßsitze ergibt sich unmittelbar an 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 geben. Bei der vorgeschlagenen Kassettendichtung sind der Kassettenring 2, die Lagerbuchse 3 und der Schmutzabweiser 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 Lagerbüchse 3 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 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 außenliegenden Schenkels des Außenringes anliegt. Die speziell· Form des Schmutzabweisers ermöglicht eingedrungenem Schmutz unter dem Einfluß von Fliehkr"iften das Entweichen und behindert gleichzeitig das K.idringen von Wasser und Staub durch den Spalt 7 ir <'en ringförmigen Hohlraum der Kassettendichtung.

Hierzu 1 Blal' Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kassettendichtung, bestehend aus einem Außenring mit tl-förmigem Profil und einem Innenring, die aus Blech bestehen und einen ringförmigen Hohlraum mit rechteckigem Querschnitt umschließen, in den ein Schenkel des Profils des Außenrings hineinragt, an dem die Dichtlippen eines mit dem Innenring verbundenen Dichtelementes beiderseits federnd anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Außenrings (1) zur Luftseite geöffnet ist und beiderseits axial von dem U-förmig nach außen geöffneten Profil des Innenringes (2, 3, 4) umschlossen wird, wobei die Dichtlippen (10, 11) beiderseits an dem diagonal in den Hohlraum hineinragenden, inneren Schenkel des Außenringes anliegen und wobei der Außenring und/oder der Innenring durch eine elastische Zwischenschicht mit dem aufnehmenden Maschinenteil verbunden ist.

2. Kassettendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende Schenkel der Rotationsachse unter einem Winkel von 20 bis 40° zugeordnet ist.

3. Kassettendichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende Schenkel der Rotationsachse unter einem Winkel von 25 bis 30" zugeordnet ist

4. Kasseltendichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Schenkel des U-förmigen Profils des Innenringes aus drei Teilringen bestehen, die im Bereich des Innenumfanges flüssigkeitsdicht verbunden sind.

5. Kassettendichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement eine zusätzliche Staublippe (6) aufweist, die auf der Innenseite des außenliegenden Schenkels des Außenringes aufliegt.

6. Kassettendichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs des Profils der Dichtringe so aufeinander abgestimmt ist, daß die Dichtlippen im zusammengebauten Zustand einen etwa gleichgroßen Nenndurchmesser haben.