Die Erfindung betrifft eine Abdichtung des Innenraums eines Schwenklagers
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekanntes Schwenklager als Blattfedermittenlagerung an einem
Doppelachsaggregat eines Nutzfahrzeugs (DE 39 37 301 Al) besteht aus einem einstückigen,
äußeren Lagerteil und einem zweistückigen, inneren Lagerteil. Das innere Lagerteil
ist an einer mittleren Radialebene geteilt, wobei das äußere Lagerteil und die
beiden inneren Lagerteilhälften über deren Stoßstelle angepaßt sind. Das Außenteil
weist eine Kammer als Lagerinnenraum für Schmierstoffe auf.
An beiden Lagerseiten sind zur Lagerabdichtung und zur Verhinderung
eines Schmierstoffaustritts Dichtringe in der Art von sogenannten Simmerringen
angebracht. Diese Simmerringe sind Gleitringdichtungen, die mit einer federbelasteten
Dichtlippe am inneren Lagerteil anliegen und bei Schwenkbewegungen auf diesem
gleiten.
Solche Simmerringabdichtungen haben bei Schwenklagern die, wie im
vorliegenden Fall, bei einer Doppelachsaggregatlagerung starken Umweltbelastungen
ausgesetzt sind, den Nachteil, daß sie an den Dichtlippen unterrosten können. Es
tritt dann Staub ein, wodurch bei der Bewegung ein Schmirgeleffekt entsteht, der
schnell zu Undichtigkeiten und einem Schmiermittelaustritt und damit zum Ausfall
des Lagers führt. Dieser Vorgang tritt besonders bei relativ kleinen Schwenkbewegungen
auf, wie sie bei einer Doppelachsaggregatlagerung vorliegen. Bei großen Schwenkbewegungen
oder Drehbewegungen ist dagegen die Gefahr für den vorstehend beschriebenen Ausfall
einer Simmerringdichtung weniger groß, da sich die Dichtflächen dann betriebsmäßig
blank schleifen.
Weiter wurden bei der bekannten Abdichtung Druckunterschiede zwischen
dem Lagerinnenraum und der Umgebung festgestellt, die durch Lagererwärmung bei
Belastung oder durch Pumpeffekte der Dichtlippen an den Simmerringen entstehen
können. Dadurch kann Schmiermittel nach außen gepreßt werden, so daß durch Schmiermittelverlust
das Lager im Laufe der Zeit ausfällt.
Weiter ist eine Abdichtung des Lagerinnenraums eines Schwenklagers
durch zwei Dichtringe bekannt, wobei die Dichtringe jeweils aus einem mit dem
inneren Lagerteil dicht und verdrehsicher verbundenen Innenring und einem mit dem
äußeren Lagerteil dicht und verdrehsicher verbundenen Außenring bestehen. Der
Innen- und Außenring sind jeweils als koaxiale und radial gegenüberliegende Rohrstücke
aus festem Werkstoff ausgebildet. Zwischen Innenring und Außenring ist eine in
einer Radialebene stehende Gummiwand einvulkanisiert. Da der Innenring und der
Außenring jeweils verdrehfest und dicht mit den beiden gegeneinander verschwenkbaren
Lagerteilen verbunden sind, wird die Bewegungen in der abdichtenden Gummiwand molekular
ohne Gleitbewegungen aufgenommen.
Weiter ist in einer Ausführungsform dieses Standes der Technik eine
Ringanordnung vorgesehen, bei der im Herstellzustand die Gummiwand im Querschnitt
eine hohlkegelige Form aufweist.
Bei der Montage werden der Innenring und Außenring relativ zueinander
in Axialrichtung verschoben, wodurch in der Gummiwand eine Vorspannung aufgebaut
wird. Eine solche Vorspannung soll schädliche Zugspannungen im Gummi vermeiden
und damit die Lebensdauer erhöhen.
Bei dieser bekannten Art zur Aufbringung der Gummivorspannung wird
lediglich die Gummiwand in sich gebogen und insbesondere nicht direkt gegen Abstützwände
eingespannt. Dadurch ist die Einstellung einer definierten Gummivorspannung nur
mit geringer Genauigkeit möglich, wobei auch die Gefahr besteht, daß die vorgespannte
Gummiwand ausknickt und ausbeult. Da die Gummiwand in einer Radialebene steht und
zur molekularen Aufnahme der Schwenkbewegungen eine relativ große radiale Erstreckung
haben muß, sind die Verdrehwinkel im Gummi zur Lagerachse hin erheblich geringer
als im radial äußeren Gummibereich, so daß dadurch ungünstige Belastungsunterschiede
im Gummimaterial auftreten können.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine gattungsgemäße Abdichtung
so weiterzubilden, daß bei guter Montage eine definierte Gummivorspannung mit einfachen
Maßnahmen aufbringbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist der Innenring im Lagerlängsschnitt L-förmig
ausgeführt, das heißt, der Innenring besteht aus einer in einer Radialebene und
axial zur Lageraußenseite hin liegenden Innenring-Ringscheibe und einem damit verbundenen,
koaxial liegenden Innenring-Rohrstück. Der Außenring besteht aus einer der Innenring-Ringscheibe
zur axialen Lagermitte hin gegenüberliegenden Außenring-Ringscheibe. Zwischen der
Innenring-Ringscheibe und der Außenring-Ringscheibe ist ein Gummiteil als Gummiring
einvulkanisiert, der somit in axialer Richtung beidseitig abgestützt ist.
Sowohl der Innenring als auch der Außenring sind durch einen Preßsitz
mit den jeweils zugeordneten Lagerteilen verbunden. Durch axiales Zusammenfügen
der Lagerteile wird der Gummiring zwischen der Innenring-Ringscheibe und Außenring-Ringscheibe
eingespannt, wodurch eine axiale Druckvorspannung erhalten wird.
Durch diese Art der axialen Vorspannung wird der Gummiring unmittelbar
zwischen Abstützflächen eingespannt, so daß eine hohe und je nach Vorspannungsweg
genau definierte Vorspannung aufgebracht werden kann.
Der Lagerinnenraum und das Schmiermittelvolumen sind dabei ohne Gleitflächen
abgedichtet, wobei Relativbewegungen molekular im Gummiring aufgenommen werden.
Damit ist eine Lebensdauerschmierung für die Lagerung möglich, wie sie mit einer
Simmerringabdichtung nicht erreichbar ist. Druckdifferenzen, insbesondere ein
Druckanstieg durch Erwärmung, können über die Gummiteile aufgenommen werden. Da
der Lagerinnenraum durch die Dichtringe hermetisch abgeschlossen ist, können auch
keine Pumpeffekte, wie bei Simmerringen, auftreten.
Nach Anspruch 2 wird das Innenring-Rohrstück mit seiner radial nach
innen weisenden Fläche auf eine entsprechende Sitzfläche am ersten, inneren Lagerteil
zur Herstellung des Preßsitzes dicht und ortsfest aufgepreßt. Damit stehen für
den Preßsitz und eine dichte, verdrehfeste Halterung eine ausreichend große Anpreßfläche
zur Verfügung.
Nach Anspruch 3 ist das Innenring-Rohrstück so lange dimensioniert,
daß es über den Bereich der Außenring-Ringscheibe zur Lagermitte hin vorsteht
und dort mit einem stirnseitigen Rand (bei der Montage) an einem Anschlag am radial
äußeren Lagerteil abgestützt ist. Damit wird erreicht, daß beim axialen Zusammenfügen
des (insbesondere geteilten) inneren Lagerteils und bei der Herstellung des Preßsitzes
am Innenring-Rohrstück dieses gegen die Aufpreßrichtung am äußeren Lagerteil abgestützt
ist. Dabei ergibt die relative Lage des Außenrings zum Innenring nach der Montage
die vorbestimmte Vorspannung im Gummiring.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 ist auch der
Außenring im Lagerlängsschnitt L-förmig ausgeführt, das heißt, daß mit der Außenring-Ringscheibe
ein koaxial zum Innenringrohrstück liegendes Außenring-Rohrstück verbunden ist.
Dieses ist (nach der Montage) mit seiner radial nach außen weisenden Fläche in
eine entsprechende Sitzfläche am zweiten äußeren Lagerteil zur Herstellung des
Preßsitzes aufgepreßt. Damit wird auch hier für eine hohe Dichtheit und eine verdrehfeste
Halterung eine große Anpreßfläche zur Verfügung gestellt.
Der Gummiring wird in einer üblichen Ausführungsform im Querschnitt
rechteckig ausgebildet. Nach Anspruch 5 können jedoch spezielle Gegebenheiten
in einer davon abweichenden Querschnittskontur des Gummirings berücksichtigt werden.
Insbesondere kann die Kontur so angepaßt werden, daß im Betrieb im Gummimaterial
gleiche Belastungen auftreten. Die Querschnittsform ist dabei bevorzugt im mittleren
Bereich schmäler als an den Vulkanisierflächen auszuführen. Bei speziellen Anwendungsfällen
können auch definierte Rückstellkräfte in den Gummiringen mit entsprechend den
Anforderungen angepaßten Querschnittskonturen realisiert werden.
Für eine zusätzlich vergrößerte Sicherheit bei der Abdichtung und
zu einer Haftungsverbesserung sind Maßnahmen mit den Ansprüchen 6 und 7 derart
vorgeschlagen, daß an den Preßsitzflächen Gummidichtringe angebracht, die Flächen
aufgerauht oder mit dünnen Gummischichten versehen sind.
Eine weitere Verbesserung in diesem Sinne wird erreicht, wenn gemäß
Anspruch 8 eine Gummischicht auf einer Preßsitzfläche im Herstellzustand an ihrem
Außenumfang eine Struktur durch Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Im vorgespannten
Einbauzustand wird bei entsprechender Dimensionierung die Struktur zu einer Gummischicht
gleicher Schichtdicke zusammengepreßt.
Eine umlaufende Dichtlippe kann sich stirnseitig für eine verbesserte
Schlitzabdichtung anlegen.
Eine besonders bevorzugte Strukturausbildung ergibt sich mit den
Merkmalen des Anspruchs 9 durch umlaufende, nebeneinanderliegende Nuten. Bei extrem
tiefen Betriebstemperaturen und dadurch verhärtetem Gummi wird hier bei starker
Belastung zum Schutz der Abdichtung gegen Bruch ein Durchrutschen ermöglicht.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 ist eine bevorzugte, konkrete
Schwenklagerausführung beansprucht, insbesondere eine Blattfedermittenlagerung
an einem Doppelachsaggregat eines Nutzfahrzeugs.
Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.
Es zeigen
- Fig. 1
- einen axialen Längsschnitt durch eine Lagerhälfte mit einem Dichtring,
- Fig. 2
- einen vergrößerten Schnitt durch eine Seite eines Dichtrings entsprechend Fig.
1 und
- Fig. 3
- einen Schnitt entsprechend Fig. 2 einer anderen Ausführungsform eines Dichtrings.
In Fig. 1 ist eine Hälfte eines (in einer mittleren Radialebene 24
geteilten) Schwenklagers 1 dargestellt, wie es insbesondere für eine Blattfedermittenlagerung
an einem Doppelachsaggregat eines Nutzfahrzeugs verwendbar ist. Dieses Schwenklager
1 besteht aus einem einstückigen äußeren Lagerteil 2, das als rohrförmiges Gehäuse
ausgebildet ist und einem zweistückigen inneren Lagerteil 3. Das innere Lagerteil
3 ist an einer mittleren Radialebene 24 geteilt, wo die beiden inneren Lagerteilhälften
nach der Montage aneinanderliegen und zusammengespannt werden. Über diese Stoßstelle
erfolgt die Einpassung der inneren Lagerteile 3 in das äußere Lagerteil 2 und
damit die gegenseitige Justierung geschmierter Lagergleitflächen 4. Für diese Schmierung
weist das äußere Lagerteil 2 eine umlaufende Kammer 5 zur Aufnahme von Schmierstoffen
auf.
Die Kammer 5 bzw. der Lagerinnenraum sind mit Hilfe von zwei in Radialebenen
an den Lagerseiten angeordneten Dichtringen 6 (in der Schwenklagerhälfte in Fig.
1 ist nur ein Dichtring dargestellt) abgedichtet.
Die Dichtringe 6 bestehen jeweils aus einem mit dem inneren Lagerteil
3 dicht und verdrehfest verbundenen, metallischen Innenring 7 und einem mit dem
äußeren Lagerteil 2 dicht und verdrehfest verbundenen, metallischen Außenring 8.
Der Innenring 7 und der Außenring 8 sind im dargestellten Lagerlängsschnitt
L-förmig ausgeführt, das heißt, der Innenring 7 besteht aus einer in einer Radialebene
und axial zur Lageraußenseite hin liegenden Innenring-Ringscheibe 9 und einem damit
verbundenen axial liegenden Innenring-Rohrstück 10. Entsprechend besteht der Außenring
8 aus einer in einer Radialebene und der Innenring-Ringscheibe gegenüberliegenden
Außenring-Ringscheibe 11 und einem koaxial zum Innenring-Rohrstück 10 liegenden
Außenring-Rohrstück 12.
Zwischen der Innenring-Ringscheibe 9 und der Außenring-Ringscheibe
11 ist ein Gummiteil als Gummiring 13 einvulkanisiert. Der Gummiring 13 hat im
Herstellzustand (sh. Fig. 2) eine im Querschnitt rechteckige und in Axialrichtung
gestreckte Form. Der Gummi ist einerseits zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
und andererseits aufgrund einer vereinfachten Herstellung mit dünnen Gummiauflagen
14 über die freien Metallflächen des Innenrings 7 und Außenrings 8 gezogen.
Das Innenring-Rohrstück 10 steht mit einem Überstand 15 über den
Bereich der Außenring-Ringscheibe 11 zur Lagermitte hin vor.
Das Schwenklager 1 gemäß Fig. 1 wird folgendermaßen montiert: Die
Dichtringe 6 werden beidseitig in stirnseitige Ringnuten am äußeren Lagerteil eingepreßt,
wobei die äußere Umfangsfläche des Außenring-Rohrstücks 12 mit einer entsprechenden
Gegenfläche am äußeren Lagerteil 2 einen dichten und verdrehfesten Preßsitz bildet.
Zugleich wird die Außenring-Ringscheibe durch Anlagekontakt zur Lagermitte hin
abgestützt. Der stirnseitige Rand 16 am Überstand 15 des Innenring-Rohrstücks
10 liegt nach dem Einpressen des Dichtrings 6 am äußeren Lagerteil 2 in geringem
Abstand (Vorspannweg) gegenüber einem Anschlag 17 am äußeren Lagerteil 2.
Nach diesem ersten Montageschritt werden jeweils von der Lagerseite
her die beiden Lagerteilhälften des inneren Lagerteils 3 eingeschoben, bis sie
in der mittleren Radialebene aneinander liegen. Bei diesem Einsteckvorgang wird
zugleich ein zylindrischer Bereich des inneren Lagerteils 3 in das Innenring-Rohrstück
10 eingeschoben. Dabei wird zuerst der Gummiring 13 so lange verformt und vorgespannt,
bis der Rand 16 am Anschlag 17 anliegt. Dieser konstruktiv festlegbare Weg bestimmt
somit die Gummivorspannung. Erst nachdem der Anschlag erreicht ist, wird der zylindrische
Bereich des inneren Lagerteils 3 in das Innenring-Rohrstück 10 zur Herstellung
eines Preßsitzes eingepreßt.
Durch die dargestellten Preßsitze wird eine dichte und verdrehfeste
Verbindung des Dichtrings 6 mit dem inneren und äußeren Lagerteil erreicht, wobei
der Gummiring 13 den Lagerinnenraum abschließt und Relativbewegungen zwischen den
Lagerteilen molekular im Gummimaterial aufnimmt. Durch die in der axialen Montagerichtung
liegenden Abstützflächen für den Gummiring 13 in Form der Innenring-Ringscheibe
9 und der Außenring-Ringscheibe 11 wird eine definierte, hohe Vorspannung erzielt.
In Fig. 2 ist eine alternative Gestaltung einer Gummiauflage als
dünne Gummischicht 25 am Außenumfang von Preßsitzflächen beispielhaft am Außenring-Rohrstück
12 dargestellt. Entsprechend kann diese Gummischicht 25 auch am Außenumfang des
Innenring-Rohrstücks 10 oder den stirnseitigen Anlageflächen der Innenring-Ringscheibe
9 oder Außenring-Ringscheibe 11 vorgesehen sein.
Die Gummischicht 25 hat eine Struktur im Herstellzustand in der Form
von umlaufenden Erhebungen 26 und Vertiefungen als Nuten 27, die im Einbauzustand
zu einer Gummischicht gleicher Schichtdicke zusammengepreßt wird.
Stirnseitig ist eine umlaufende Dichtlippe 28 vorgesehen, die sich
zu einer Schlitzabdichtung stirnseitig an das äußere Lagerteil 2 anlegt.
Im Schnitt der Fig. 3 ist eine weitere Auführungsform eines Dichtrings
6 dargestellt, deren Merkmale teilweise auch im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform
zu verwenden sind.
Der Innenring 7 ist auch hier im Querschnitt L-förmig mit einer Innenring-Ringscheibe
9 und einem Innenring-Rohrstück 10 ausgeführt. Um ggfs. eine noch verbesserte Dichtheit
am Preßsitz zu erreichen, ist an der Preßsitzfläche des Innenring-Rohrstücks 10
eine ringförmig umlaufende Vertiefung 18 eingeformt, in die ein Gummidichtring
19 einvulkanisiert oder eingelegt werden kann. Ähnlich kann auch die Preßsitzfläche
am Außenring-Rohrstück 12 der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ausgebildet
sein.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist als Außenring 8 lediglich
eine Außenring-Ringscheibe 11 vorgesehen, die in Einsatzfällen mit weniger großen
Belastungen für eine feste und dichte Verbindung zum äußeren Lagerteil 2 ausreichend
sein kann.
Der Gummiring 13 hat hier im Herstellzustand eine von der rechteckigen
Querschnittsform abweichende Kontur, wobei der mittlere Bereich schmäler als die
Breite der Vulkanisierflächen ausgeführt ist. Je nach den Gegebenheiten kann eine
solche Querschnittskontur, insbesondere zur Vergleichmäßigung der Belastung im
Gummimaterial, vorteilhaft sein.
Die Anordnung und Montage der Ausführungsform nach Fig. 3 erfolgt
in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit der Ausführung nach Fig. 1 und Fig.
2 dargestellt.