DE102006053716A1

DE102006053716A1 - Wälzlagereinheit und Gasregelklappenanordnung mit Wälzlagereinheit

Info

Publication number: DE102006053716A1
Application number: DE102006053716A
Authority: DE
Inventors: Harry Dipl.-Ing. Pfundt; Peter Dipl.-Ing. Schaaf (FH); Horst Steinbinder
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-21
Also published as: US20090317031A1; WO2008058837A1

Abstract

Wälzlager weisen oftmals neben ihrer eigentlichen Funktion, nämlich der Lagerung von z. B. Wellen oder Achsen, Zusatzfunktionen auf. Insbesondere werden Wälzlager auch zur Isolierung von verschiedenen Bereichen eingesetzt, so dass die Wälzlager zugleich Dichtungsfunktion übernehmen.
Es wird eine Wälzlagereinheit 5, insbesondere eine Nadellagereinheit, vorgeschlagen, umfassend einen Außenring 10, einen Wälzkörperkäfig 11, Wälzkörper 12 und mehrere Dichtungsringe 13a, b, c, wobei die Wälzkörper 12 in dem Wälzkörperkäfig 11 aufgenommen sind und sich in radialer Richtung außenseitig gegen die Innenfläche des Außenrings 10 abstützen und innenseitig zur Lagerung einer in axialer Richtung auszurichtenden Welle 4 angeordnet sind, und wobei die Dichtungsringe 13a, b, c in dem Außenring 10 aufgenommen und zur Abdichtung gegen in axialer Richtung strömende Fluide ausgebildet sind, wobei die Dichtungsringe 13a, b, c angeordnet und/oder ausgebildet sind, so dass die durch die Dichtungsringe 13a, b, c erzeugte Gesamtdichtwirkung der Wälzlagereinheit gegenüber in axialer Richtung strömender Fluide richtungsabhänig ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit, insbesondere eine Nadellagereinheit, umfassend einen Außenring, einen Wälzkörperkäfig, Wälzkörper und mehrere Dichtungsringe, wobei die Wälzkörper in dem Wälzkörperkäfig aufgenommen sind und sich in radialer Richtung außenseitig gegen die Innenfläche des Außenrings abstützen und innenseitig zur Lagerung einer in axialer Richtung auszurichtenden Welle angeordnet sind und wobei die Dichtungsringe in dem Außenring aufgenommen und zur Abdichtung gegen in axialer Richtung strömende Fluide ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gasregelklappenanordnung mit der Wälzlagereinheit.
Wälzlager weisen oftmals neben ihrer eigentlichen Funktion, nämlich der Lagerung von z. B. Wellen oder Achsen, Zusatzfunktionen auf. Insbesondere werden Wälzlager auch zur drucktechnischen Isolierung von verschiedenen Bereichen eingesetzt, so dass die Wälzlager zugleich Dichtungsfunktion übernehmen.
Die Offenlegungsschrift DE 43 34 180 A1 beschreibt eine Drosselklappenvorrichtung, bei der die Drosselklappenwelle mittels zweier Lagereinrichtungen gelagert ist, die jeweils in Form eines Wälzlagers, eines Nadellagers oder eines Gleitlagers ausgeführt sind. Durch die Einbaulage dichten die Lagereinrichtungen den gasführenden Drosselbereich gegenüber der Umgebung ab.
Möglicherweise wird die Dichtfunktion durch jeweils vor die Lagereinrichtungen geschaltete, ringförmige Einlegeteile weiter unterstützt.
Die Offenlegungsschrift DE 43 33 676 A1 offenbart eine Drosselklappenvorrichtung, wobei die Drosselklappe mittels einer Drosselklappenwelle bewegt wird, welche über Wälzlager gelagert ist. Zur Verbesserung der Abdichtung sind den Wälzlagern jeweils eine Dichtung in Form von Dichtungsringen vorgeschaltet, die an der der Drosselklappe zugewandten Lagerstirnfläche der Wälzlager anliegen.
Auch die Offenlegungsschrift DE 10 2004 043 125 A1 behandelt eine Drosselklappenvorrichtung, bei der die Drosselklappenwelle über Wälzlagereinheiten gelagert ist. Die Wälzlagereinheiten bestehen aus einem Außenring, in dem ein Wälzkörperkäfig mit mehreren Wälzkörpern geführt ist. Zudem umgreift der Außenring zwei beidseitig zu dem Wälzkörperkäfig angeordnete Ringe, deren Funktion jedoch nicht näher beschrieben ist.
Die Offenlegungsschrift DE 42 35 117 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, zeigt ein Radialwälzlager, welches beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich zur Lagerung der Wellen von Drosselklappen in Vergasern oder Einspritzanlagen verwendet wird. Das Radialwälzlager umfasst einen Außenring, in dem ein Wälzlagerkäfig mit Wälzkörpern sowie zwei Dichtungsringe angeordnet sind. Die Dichtungsringe sind jeweils endseitig zu dem Wälzlagerkäfig positioniert und von der Dichtrichtung so orientiert, dass sie das Einströmen von Fluid in axialer Richtung in den Wälzlagerkäfig beidseitig verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagereinheit sowie eine Gasregelklappenanordnung vorzuschlagen, die eine erhöhte Betriebssicherheit im Einsatz aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch eine Wälzlagereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Gasregelklappenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche beansprucht oder in der nachfolgenden Beschreibung und/oder den Figuren offenbart.
Die erfindungsgemäße Wälzlagereinheit ist insbesondere als Nadellagereinheit und/oder als Radialwälzlager- beziehungsweise Radialnadellagereinheit ausgebildet. Sie umfasst einen Außenring, einen Wälzkörperkäfig, Wälzkörper und mehrere Dichtungsringe.
Der Außenring ist bevorzugt als dünnwandiger und/oder spanlos geformter Außenring ausgebildet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Außenfläche oder Außenkontur für ein Einschieben oder Einpressen der Wälzlagereinheit in einen Lagersitz und/oder die Innenfläche für ein Abrollen der Wälzkörper ausgebildet ist bzw. sind. Bevorzugt weist der Außenring an den Stirnflächen der Wälzlagereinheit jeweils eine radial verlaufende Borde mit einer Durchgangsbohrung auf, die im lichten Durchmesser größer als der freie Wälzlagereinheiteninnendurchmesser – auch Hüllkreis genannt – ausgebildet ist. Optional ist der Außenring einstückig und/oder gehärtet, vorzugsweise einsatzgehärtet oder durchgehärtet, insbesondere mit gehärteten Borden realisiert.
Der Wälzkörperkäfig ist bevorzugt als Nadelkranz ausgebildet, der die Wälzkörper, insbesondere die Nadeln, unverlierbar hält.
Die Dichtungsringe bewirken im eingebauten Zustand eine Abdichtung zwischen dem Außenring beziehungsweise mittelbar dem Lagersitz und der mit der Wälzlagereinheit gelagerten Welle oder Achse, wobei die in dem Außenring aufgenommenen Dichtungsringe als Radialdichtungen zur Abdichtung gegen in axialer Richtung strömender Fluide ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Dichtungsringe als flüssigkeitsdichtende und/oder gasdichtende und/oder berührende Dichtungen, insbesondere als Lippendichtungen ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Dichtungsringe so realisiert sind, dass die durch die Dichtungsringe erzeugte Gesamtdichtwirkung der Wälzla gereinheit gegenüber in axialer Richtung strömender Fluide richtungsabhängig ist.
Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, eine Wälzlagereinheit vorzuschlagen, welche als geschlossene Baueinheit eine asymmetrische Dichtwirkung umsetzt. Es wurde nämlich erkannt, dass bei sehr vielen Anwendungen ein Wälzlager neben der eigentlichen Lagerfunktion auch dazu dient, einen Bereich höheren Drucks gegenüber einem Bereich niedrigeren Drucks abzudichten. Im Gegensatz zu dem im Stand der Technik konsequent verfolgten Lösungsweg, symmetrisch dichtende Wälzlagereinheiten gegebenenfalls durch zusätzliche, vorgeschaltete Dichtungsringe zu verstärken, geht die Erfindung den Weg, asymmetrisch abdichtende Wälzlagereinheiten vorzuschlagen. Der Vorteil der Erfindung liegt dabei insbesondere bei einer erleichterten Montage der Wälzlagereinheiten sowie in einer kostengünstigen Fertigung, da in die Wälzlagereinheit nur solche Dichtungsringe eingebaut werden, die funktionstechnisch tatsächlich notwendig sind.
Zum Zwecke der Definition wird eine Sperrrichtung definiert, die parallel zur axialen Erstreckung der zu lagernden Welle bzw. Achse ausgerichtet ist, sowie eine Neutralrichtung, die in die entgegengesetzte Richtung weist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die richtungsabhängige Gesamtdichtwirkung in der Sperrrichtung größer als in der Neutralrichtung, wobei vorzugsweise die Gesamtdichtwirkung in Sperrrichtung um mindestens den Anteil der Dichtwirkung des schwächsten Dichtungsrings größer als die Gesamtdichtwirkung in Neutralrichtung ausgebildet ist. Diese Ausführung unterstreicht nochmals die erfinderische Idee, eine hinsichtlich der Gesamtdichtwirkung asymmetrische Wälzlagereinheit vorzuschlagen.
Besonders bevorzugt wird die Wälzlagereinheit als montagefertige und/oder einbaufertige Einheit ausgeführt. Hierbei sind Wälzkörperkäfig, Wälzkörper und die Dichtungsringe in dem Außenring integriert und/oder verbaut. Diese Ausbildung weist den Vorteil auf, dass Montagefehler der Wälzlagereinheit nahezu ausgeschlossen sind und zudem beispielsweise notwendige Prüfungen, insbesondere Druckprüfungen, herstellerseitig durchgeführt werden können. Der Kunde erhält somit eine anwendungsfreundliche, druckgeprüfte und einbaufertige Einheit.
Eine aufgrund ihrer einfachen Ausführung vorteilhafte Realisierung der Wälzlagereinheit sieht vor, dass die verwendeten Dichtungsringe jeweils baugleich ausgebildet sind. Durch diese Ausführung ist sichergestellt, dass auch bei der Montage der Wälzlagereinheit die meisten Fehlerquellen eliminiert sind.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Dichtungsringe die Wälzlagereinheit beidseitig abschließen und/oder beidseitig zu dem Wälzkörperkäfig angeordnet sind. Bei geeigneter Auswahl und Positionierung der Dichtungsringe kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass keine in axialer Richtung strömende Fluide bis zu dem Wälzkörperkäfig und damit bis zu den Wälzkörpern gelangen können.
Bei einer konstruktiven Realisierung der Wälzlagereinheit wird für diese eine Hochdruckseite und eine Neutraldruckseite definiert, wobei in Einbaulage im Betrieb an der Hochdruckseite ein höherer Druck anliegt als an der Neutraldruckseite. Eine Maßnahme zur Erzielung der asymmetrischen Dichtwirkung ist es, eine größere Anzahl von Dichtringen an der Hochdruckseite als an der Neutraldruckseite anzuordnen.
Bei einer weiteren entweder ergänzenden oder alternativen Maßnahme weisen die Dichtringe eine Dichtrichtung auf, wobei die Dichtrichtung dabei der Sperrrichtung des einzelnen Dichtringes entspricht, und eine Mehrzahl der Dichtringe oder alle Dichtringe hinsichtlich der Dichtrichtung gleichsinnig orientiert sind.
Als weitere optionale Maßnahme ist beziehungsweise sind eine oder mehrere ringförmige, radial verlaufende und mit Fett gefüllte Dichtungskammern innerhalb der Wälzlagereinheit vorgesehen. Diese Dichtungskammern sind bei spielsweise zwischen den Dichtringen oder zwischen Dichtring und Wälzkörperkäfig angeordnet. Alternativ oder ergänzend ist der Wälzlagerkäfig als Dichtungskammer ausgebildet, wobei dieser hierfür bis auf den Durchlass für die Achse oder die Welle mit Fett ausgespritzt ist. Das in den Dichtungskammern enthaltende Fett dient als Sperrmedium, welches als insbesondere gasdichte Dichtung wirkt.
Die genannten Maßnahmen können einzeln oder kombiniert eingesetzt werden. Es können auch Dichtungsringe mit verschiedenen Stärken, also mit verschiedenen Dichtwirkungen, und/oder verschiedenen Bauweisen verwendet werden, um die asymmetrische Dichtungscharakteristik umzusetzen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Gasregelklappenanordnung, insbesondere Abgasregelklappenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Die Gasregelklappenanordnung umfasst eine Gasregelklappe zur Manipulierung eines Gasstroms in einem Strömungsbereich sowie eine Gasregelklappenwelle, die operativ mit der Gasregelklappe verbunden ist und diese mechanisch steuert. Die Gasregelklappenwelle ist gemäß der Erfindung zumindest einseitig mit einer Wälzlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche beziehungsweise entsprechend der vorhergehenden Beschreibung gelagert.
Dieser Erfindungsgegenstand führt die erfinderische Idee weiter, indem die Wälzlagereinheit mit asymmetrischer Dichtungscharakteristik für eine spezifische Applikation eingesetzt wird. Insbesondere bei Abgasregelklappenordnungen wurde festgestellt, dass die Abdichtung zwischen dem zu regelnden Abgaskanal und der Umgebung durch die neuartigen Wälzlagereinheiten deutlich verbessert wird. Insbesondere wurde dadurch ein Lösungsweg zur Eliminierung von Blow-By-Gasen gefunden, die aufgrund des starken Druckunterschieds zwischen dem zu regelnden Abgaskanal und weiteren Bereichen der Abgasregelklappenanordnung in diese zu entweichen drohen und in diesen weiteren Bereichen beispielsweise Elektrik oder Antriebsmotoren zur Steuerung der Abgasregelklappen beeinflussen können. Die erfindungsgemäße Gasregelklappenanordnung überwindet dieses Problem durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit, die zum einen die erforderliche Dichtwirkung aufweist und zum anderen gegenüber herkömmlichen Wälzlagern in radialer Richtung keine deutlich vergrößerten Aus- und Abmaße aufweist. Bevorzugte Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Gasklappenanordnung sind beispielsweise der Einsatz bei aufgeladenen Diesel- beziehungsweise Benzinmotoren, insbesondere in Verbindung mit Ladern oder Turbolader.
Besonders bevorzugt wird die Wälzlagereinheit in einer Gasregelklappenanordnung eingesetzt, bei der der Strömungsbereich gegenüber einem Neutralbereich, welche durch die Wälzlagereinheit voneinander fluiddicht, insbesondere gasdicht, abgedichtet sind, im Betrieb zumindest zeitweise einen um mindestens 2 bar, vorzugsweise um mindestens 3 bar, insbesondere um mindestens 4 bar höheren Druck aufweist.
Bei einer konstruktiven Realisierung sind in dem Neutralbereich Elektrikkomponenten und/oder ein Stellmotor zur motorischen Bewegung der Gasklappenwelle angeordnet. Durch die neuartige Wälzlagereinheit ist der Neutralbereich gegenüber dem Strömungsbereich ausreichend druckdicht isoliert, so dass keine Undichtigkeiten an den Gasregelklappen auftreten und ein Eintritt von Blow-By-Gasen in die Elektrik etc. vermieden wird.
Als optionale Maßnahme ist vorgesehen, dass auf der Gasregelklappenwelle ausgehend vom Strömungsbereich der Wälzlagereinheit ein oder mehrere Dichtungsringe vor- und/oder nachgeschaltet sind. Diese Dichtringe können zum Beispiel als insbesondere federvorgespannte Radialdichtungen ausgebildet sein.
Als weitere optionale Maßnahme sind zwischen vor- beziehungsweise nachgeschalteten Dichtungsring oder -ringen und der Wälzlagereinheit Ablaufbohrungen zum Abführen von Fluid eingebracht. Diese Ablaufbohrungen dienen dazu, zwischen Dichtungsring und der Wälzlagereinheit gestautes Fluid in den Strömungsbereich zurückzuführen.
Eine weitere mögliche Maßnahme bildet die Verwendung eines Spritzrings oder einer Spritzscheibe, die vorzugsweise starr mit der Gasregelklappenwelle oder mit dem Lagersitz für die Wälzlagereinheit verbunden ist und dazu dient, einen Kontakt zwischen dem Gasstrom in dem Strömungsbereich und den Dichtungen beziehungsweise der Wälzlagereinheit zu verhindern und/oder zu minimieren.
Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abgasregelklappenanordnung;
2 eine Querschnittsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lagereinheit zum Einsatz in der Abgasregelklappenanordnung in 1;
3 eine Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lagereinheit zum Einsatz in der Abgasregelklappenanordnung in 1;
4 eine Querschnittsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lagereinheit zum Einsatz in der Abgasregelklappenanordnung in 1;
5 eine Querschnittsdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lagereinheit zum Einsatz in der Abgasregelklappenanordnung in 1;
6 eine Detailansicht in Querschnittsdarstellung der Abgasregelklappenanordnung in 1 mit dem vierten Ausführungsbeispiel der Lagereinheit in einer ersten Anordnung;
7 eine Detailansicht in Querschnittsdarstellung der Abgasregelklappenanordnung in 1 mit dem vierten Ausführungsbeispiel der Lagereinheit in einer zweiten Anordnung.
Gleiche oder entsprechende Bezugsziffern bezeichnen jeweils gleiche oder entsprechende Teile oder Größen.
1 zeigt in einer abgestuften Querschnittsdarstellung eine Abgasregelklappenanordnung 1, wie sie beispielsweise in Turboladern oder ähnlichem bei aufgeladenen Diesel- und/oder Benzinmotoren Verwendung findet. Mithilfe einer Drosselklappe 2 in Form einer kreisrunden oder elliptischen Blechblende wird ein Durchlass durch einen Gaskanal 3 gesteuert. In dem Gaskanal 3, welcher in der 1 senkrecht zur Blattebene ausgerichtet ist, werden die zu drosselnden Abgase geführt, wobei je nach Schwenkstellung der Drosselklappe 2 die Strömung der Abgase mehr oder weniger gedrosselt wird.
Die Drosselklappe 2 ist mit einer Drosselklappenwelle 4 fest verbunden, wobei die Drosselklappe 2 um eine Mittelachse schwenkbar gelagert ist. Aufgrund dieser Lagerung kann die Drosselklappe 2 um ihre Mittelachse üblicherweise um bis zu 90° geschwenkt werden, um den Durchlass des Abgaskanals weitgehend freizugeben beziehungsweise auf 0° geschwenkt werden, um den Durchlass zu versperren und den Abgasstrom maximal zu drosseln. Die Drosselklappenwelle 4 ist beidseitig mittels identisch ausgebildeter Lagereinheiten 5a, b dreh- bzw. schwenkbar gelagert. Die genaue Ausbildung der Lagereinheit 5a bzw. b wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert.
Zur Ansteuerung der Drosselklappe 2 erstreckt sich die Drosselklappenwelle 4 in axialer Richtung in einen Steuerungsbauraum 6, in dem ein Motor 7 zur motorischen Bewegung der Drosselklappe 2 sowie ein Getriebe 8 zur Übertragung der Drehbewegung des Motors 7 auf die Drosselklappenwelle 4 eingebaut sind.
Abgaskanal 3 und Steuerungsbauraum 6 sind mittels der zwischen diesen Bereich geschalteten Lagereinheit 5b drucktechnisch voneinander isoliert. Der Abgaskanal 3 kann im Betrieb als Hochdruckbereich bezeichnet werden, in dem Absolutdrücke von größer als 2, 3 oder 4 bar auftreten können. Der Steuerungsbauraum 6 dagegen ist ein Neutraldruckbereich, in dem üblicherweise Umgebungsdruck herrscht. Die Druckdifferenz zwischen Abgaskanal 3 und Steuerungsbauraum 6 kann im Betrieb somit mehr als 2 bar, insbesondere mehr als 3 bar oder auch mehr als 4 bar betragen. Aufgrund dieser Druckdifferenz besteht die Gefahr, dass Abgase aus dem Abgaskanal 3 über die Lagereinheit 5b in den Steuerungsbauraum 6 eindringen. Diese Blow-By-Gase sind kritisch für den sicheren Betrieb des Getriebes 8 beziehungsweise des Motors 7 sowie für weitere eventuell im Steuerungsbauraum 6 angeordnete Elektro- und/oder Elektronikkomponenten. Zur Vermeidung eines in axialer Richtung, parallel zu der Drosselklappenwelle 4 strömenden Fluids ist in der Abgasregelklappenanordnung in 1 als eine erste optionale Maßnahme ein O-Ring 9 vorgesehen, der vor die Lagereinheit 5b geschaltet ist.
Die nachfolgenden 2 bis 5 zeigen jeweils Lagereinheiten 5, wie sie vorteilhaft als Lagereinheiten 5a, b in der Abgasregelklappenanordnung 1 in 1 einsetzbar sind. In den Darstellungen bezeichnet der Buchstabe D jeweils die Drosselklappenseite und der Buchstabe U die Umgebungs- oder Steuerungsbauraumseite.
Die 2 zeigt in einer Querschnittsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der Lagereinheit 5. Die Lagereinheit 5 weist einen insbesondere einteilig ausgebildeten Außenring 10 auf, in dem ein Wälzkörperkäfig 11 sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern 12 und drei identisch ausgebildete Dichtungsringe 13a, b, c angeordnet sind. Der Wälzkörperkäfig 11 ist zur Aufnahme der Wälzkörper 12, die insbesondere als Nadeln ausgebildet sind, realisiert und derart in dem Außenring 10 angeordnet, dass die Wälzkörper 12 radialaußenseitig an der Innenfläche des Außenrings 10 abrollen. Wie aus der 2 zu entnehmen ist, sind die Dichtungsringe 13a, b und c asymmetrisch um den Wälzkörperkäfig 11 verteilt, wobei auf der Umgebungsseite U der Dichtungsring 13a und auf der Drosselklappenseite D zwei Dichtungsringe 13b und c angeordnet sind. Die Dichtungsringe 13a, b, c sind als Lippendichtungsringe ausgebildet, die die Dichtwirkung durch eine mechanische Berührung der in axialer Richtung zu montierenden Abgasdrosselwelle 4 (siehe 1) erzielen. Alle drei Dichtungsringe 13a, b, c sind hinsichtlich der Dichtung gleich orientiert und zwar derart, dass die Dicht- oder Sperrrichtung (Pfeil 14) der Dichtungsringe 13a, b und c von der Drosselklappenseite D zur Umgebungsseite U verläuft. Auf diese Weise realisiert die Lagereinheit 5 eine Dichtungscharakteristik, die erlaubt, einen höheren Maximaldruck von der Drosselklappenseite D und einen niedrigeren Maximaldruck von der Umgebungsseite U abzudichten.
Die 3 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Lagereinheit 5 in 2, wobei nur die auf der Drosselklappenseite D montierten Dichtungsringe 13b und 13c gleichsinnig so orientiert sind, dass die Sperrrichtung von der Drosselklappenseite D zu der Umgebungsseite U verläuft. Der auf der Umgebungsseite U montierte Dichtungsring 13a ist dagegen gegensinnig montiert, so dass die Sperrrichtung von Umgebungsseite U zu Drosselklappenseite D verläuft. Mit dieser Anordnung der Dichtungsringe 13a, b und c ist sichergestellt, dass auch von der Umgebungsseite U kein Fluid in axial strömender Richtung in den Wälzlagerkäfig 11 eindringen kann.
Die 4 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführung der Lagereinheit 5 in den 2 und 3, wobei der Dichtring 13c in Sperrrichtung montiert ist und die Dichtringe 13a und b dazu gegensinnig montiert sind.
Die 5 zeigt in der gleichen Darstellung wie in den 2, 3 und 4 eine Lagereinheit 5, die einen abgewandelten Lagerkäfig 11 aufweist, und im Gegensatz zur Lagereinheit 5 in den 2, 3 und 4 nur zwei Dichtungsringe 13a und b aufweist, die beidseitig zu dem modifizierten Lagerkäfig 11 angeordnet sind. Die Dichtungsringe 13a und b sind gleichsinnig orientiert, wobei die Dicht- oder Sperrrichtung (Pfeil 14) beider Dichtungsringe 13a und b wieder von der Drosselklappenseite D zur Umgebungsseite U verläuft.
Die 6 zeigt die Lagereinheit 5 in 5 in einem eingebauten Zustand in der Abgasregelklappenanordnung 1 als Detailausschnitt. Die Abgasregelklappenanordnung 1 weist zur Aufnahme der Lagereinheit 5 einen zylinderförmigen Lagersitz 15 auf, der auf der Drosselklappenseite D durch einen angeformten Spritzring 16 abgestuft ist. Der freie Durchmesser des Spritzrings 16 ist an den Außendurchmesser der Drosselklappenwelle 4 angepasst, so dass diese in dem Spritzring 16 frei schwenkbar ist. Der Spritzring 16 ist eine optionale Maßnahme, um die in dem Abgaskanal 3 strömenden Abgase mechanisch von dem Dichtungsbereich abzuhalten.
Als weitere Maßnahme zur Verstärkung der Dichtwirkung in Sperrrichtung (Pfeil 14) ist ein außerhalb von dem Außenring 10 oder Lagereinheit 5 montierte Radialdichtung 17 zur Abdichtung der Drosselklappenwelle 4 vorgesehen, die an der dem Abgaskanal 3 abgewandten Seite des Spritzrings 16 anliegt, somit ausgehend von der Drosselklappenseite D der Lagereinheit 5 vorgeschaltet ist und von dem Spritzring 16 in radialer Richtung weitgehend abgedeckt ist. Die Radialdichtung 17 ist optional als insbesondere federvorgespannter Dichtring oder Lippendichtring ausgebildet, wobei die Sperrrichtung der Radialdichtung 17 von der Drosselklappenseite D zu der Umgebungsseite U ausgerichtet ist.
Die 7 zeigt eine ähnliche Anordnung wie in 6, wobei im Gegensatz zu der 6 die zusätzliche Radialdichtung 17 der Lageranordnung 5 ausgehend von der Drosselklappenseite D nachgeschaltet ist, dabei jedoch die gleiche Sperrrichtung aufweist.
Als weitere optionale Möglichkeit zur Erhöhung der Dichtwirkung können die Lagereinheiten 5 (2, 3, 4, 5) im Bereich des Wälzkörperkäfigs 11 mit Fett ausgespritzt sein, so dass das eingebrachte Fett als Sperrmedium gegen axial verlaufende Fluide wirkt.

Claims

Wälzlagereinheit (5), insbesondere Nadellagereinheit, umfassend einen Außenring (10), einen Wälzkörperkäfig (11), Wälzkörper (12) und mehrere Dichtungsringe (13a, b, c), wobei die Wälzkörper (12) in dem Wälzkörperkäfig (11) aufgenommen sind und sich in radialer Richtung außenseitig gegen die Innenfläche des Außenrings (10) abstützen und innenseitig zur Lagerung einer in axialer Richtung auszurichtenden Welle (4) angeordnet sind, und wobei die Dichtungsringe (13a, b, c) in dem Außenring (10) aufgenommen und zur Abdichtung gegen in axialer Richtung strömende Fluide ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsringe (13a, b, c) angeordnet und/oder ausgebildet sind, so dass die durch die Dichtungsringe (13a, b, c) erzeugte Gesamtdichtwirkung der Wälzlagereinheit gegenüber in axialer Richtung strömender Fluide richtungsabhängig ist.
Wälzlagereinheit (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die richtungsabhängige Gesamtdichtwirkung in einer Sperrrichtung (14) größer als in einer Neutralrichtung ist, wobei die Gesamtdichtwirkung in Sperrrichtung um mindestens die Dichtwirkung des schwächsten Dichtungsrings (13a, b, c) gegenüber der Gesamtdichtwirkung in Neutralrichtung verstärkt ist.
Wälzlagereinheit (5) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als montagefertige Einheit.
Wälzlagereinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsringe (13a, b, c) baugleich sind.
Wälzlagereinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsringe (13a, b, c) die Wälzlagereinheit (5) beidseitig abschließen und/oder beidseitig zu dem Wälzkörperkäfig (11) angeordnet sind.
Wälzlagereinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hochdruckseite (D) und eine Neutraldruckseite (U), wobei an der Hochdruckseite (D) eine größere Anzahl von Dichtringen als an der Neutraldruckseite (U) angeordnet ist.
Wälzlagereinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (13a, b, c) eine Dichtrichtung aufweisen und eine Mehrzahl der Dichtringe oder alle Dichtringe hinsichtlich der Dichtrichtung gleichsinnig orientiert sind.
Wälzlagereinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere ringförmige mit Fett gefüllte Dichtungskammern.
Gasregelklappenanordnung (1), insbesondere Abgasregelklappenanordnung, mit einer Gasregelklappe (2) zur Beeinflussung des Gasstroms in einem Strömungsbereich (3) und mit einer Gasregelklappenwelle (4) zur Steuerung der Gasregelklappe (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Gasregelklappenwelle (4) zumindest einseitig mit einer Wälzlagereinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gelagert ist.
Gasregelklappenanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsbereich (3) gegenüber einem Neutralbereich (6) durch die Wälzlagereinheit (5) fluiddicht abgedichtet ist, wobei der Druckunterschied zwischen Strömungsbereich (3) und Neutralbereich (6) im Betrieb der Gasregelklappenanordnung (1) zumindest zeitweise mindestens 2 bar, vorzugsweise mindestens 3 bar, insbesondere mindestens 4 bar beträgt.
Gasregelklappenanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Neutralbereich (6) Elektrikkomponenten und/oder ein Stellmotor zur motorischen Bewegung der Gasregelklappenwelle (4) angeordnet ist bzw. sind.
Gasregelklappenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Gasregelklappenwelle (4) der Wälzlagereinheit (5) ein oder mehrere Radialdichtungen (17) vor- oder nachgeschaltet sind.
Gasregelklappenanordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen vor- oder nachgeschalteter Radialdichtung (17) und der Wälzlagereinheit (5) Ablaufbohrungen zum Abführen von Fluid vorgesehen sind.
Gasregelklappenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagereinheit (5) gegenüber dem Strömungsbereich (3) durch einen Spritzring (16) geschützt ist.