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Die Erfindung betrifft eine Lagerabdichtungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie diese beispielsweise in der
US 33 41 265 A gezeigt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lagerabdichtungsanordnungen wie beispielsweise Wälzlagerabdichtungsanordnungen oder Radialwellenlagerabdichtungsanordnungen bekannt. Gattungsgemäße Lagerabdichtungsanordnungen umfassen einen Dichtring aus einem Elastomermaterial und einen Laufring, auf welchem der Dichtring mit wenigstens einer Dichtlippe anliegt. Ferner sind Laufringe mit zumindest einer axial gerichteten Lauffläche und zumindest einer radial gerichteten Dichtungsfläche bekannt. Ein Dichtring kann mit zumindest einer ersten Dichtlippe an der axial gerichteten Lauffläche des Laufrings und mit einer zweiten Dichtlippe zur Bildung einer Spaltdichtung zwischen der ersten Dichtlippe und der axialen Dichtungsfläche ausgestattet sein. Solche Dichtlippen sind üblicherweise unabhängig voneinander an verschiedenen Stellen des Dichtrings angeformt.
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Insbesondere in fettgeschmierten Lagereinheiten in Motoranwendungen sind Hochtemperaturfette erforderlich, welche im Hochtemperaturbereich oftmals sehr flüssig werden und folglich schwierig abzudichten sind. In Motoranwendungen müssen solche Lagerabdichtungsanordnungen ferner ein Eindringen von Öl und anderen Verunreinigungen von außen in den fettgeschmierten Lagerinnenraum sicher verhindern.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lagerabdichtungsanordnung mit sehr guten Dichteigenschaften auch bei Fließfetten bei gleichzeitig geringem Verschleiß und geringer Reibung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung geht aus von einer Lagerabdichtungsanordnung mit einem Dichtring und einem Laufring mit wenigstens einer axial gerichteten Lauffläche und mit wenigstens einer radial gerichteten Dichtungsfläche, wobei an den Dichtring zumindest eine erste Dichtlippe zur Anlage an der axial gerichteten Lauffläche des Laufrings und eine zweite Dichtlippe angeformt ist, zur Bildung einer Spaltdichtung zwischen der zweiten Dichtlippe und der Dichtungsfläche.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Dichtring einen bogenförmigen Fortsatz aufweist, an dessen freies Ende die erste Dichtlippe angeformt ist und an dessen Scheitelpunkt die zweite Dichtlippe angeformt ist. Der Fortsatz kann insbesondere an einem seinem freien Ende gegenüberliegenden Ende mit einem metallischen Versteifungskörper verbunden sein, über welchen der Dichtring in der Lageranordnung gehalten ist. Als Scheitelpunkt des bogenförmigen Fortsatzes soll ein lokales Maximum einer die Bogenform des Fortsatzes beschreibenden Kurve bezeichnet werden. Der Begriff „bogenförmiger Fortsatz“ bezieht sich auf eine Form des Profils des Dichtrings. Eine solche Kurve kann beispielsweise die Oberfläche des Fortsatzes oder eine Mittellinie des Profils des Fortsatzes sein. Der bogenförmige Fortsatz kann insbesondere im Wesentlichen parabelförmig ausgebildet sein, wobei der Scheitelpunkt dann der Scheitelpunkt der Parabel wäre.
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Durch das Vorsehen zweier Dichtlippen an einem Fortsatz können Materialkosten eingespart werden, und es kann eine leichte und klein bauende Lagerabdichtungsanordnung geschaffen werden. Durch das Anformen der ersten Dichtlippe am Ende des Fortsatzes kann eine Auflagekraft der Dichtlippe auch bei vergleichsweise steifen Dichtungsmaterialien gut dosiert werden und es kann auf eine Feder zum Erzeugen der Anlagekraft der ersten Dichtlippe verzichtet werden. Durch den Verzicht auf die Federbelastung der Dichtlippe können eine Reibung und damit ein Verschleiß reduziert werden. Durch die Reihenanordnung der Spaltdichtung und der von der ersten Dichtlippe erzeugten Berührdichtung kann die Berührdichtung vor austretenden Fließfetten abgeschirmt werden. Insgesamt ist eine sehr gute Dichtungsperformance auch bei Fließfetten bei gleichzeitig geringem Verschleiß und geringen Kosten erreichbar.
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Die Lagerabdichtungsanordnung kann insbesondere als Wälzlagerabdichtungsanordnung ausgebildet sein. Ferner ist ein Einsatz als Radialwellendichtung denkbar. Wegen der dort auftretenden großen Temperaturschwankungen kommen die Vorteile der Erfindung insbesondere in Motoranwendungen zum Tragen, in welchen die Dichtung ein Eindringen von Öl in die Lageranordnung einerseits und ein Austreten von hochtemperaturfesten Fetten andererseits verhindern soll.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Laufring zur Befestigung an einem rotierenden Lagerinnenring ausgelegt ist und dass an dem Laufring zumindest eine radial verlaufende Schleuderscheibe angeformt ist. Als Schleuderscheibe soll eine Scheibe bezeichnet werden, an welcher anhaftender Schmierstoff durch die Zentrifugalkraft getrieben nach radial außen laufen kann, um am radial äußeren Rand wieder durch die Zentrifugalkraft weiter nach radial außen geschleudert zu werden. Der Schmierstoff kann daher im Betrieb mit einer schnell rotierenden Schleuderscheibe nicht in einer axialen Richtung über die Schleuderscheibe hinweg fließen, so dass die Schleuderscheibe die Lagerabdichtungsanordnung abschirmen kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließt eine Stirnseite der an einer Lageraußenseite angeordneten Schleuderscheibe axial bündig mit dem Dichtring ab oder überragt den Dichtring in einer axialen Richtung. Dadurch kann vermieden werden, dass von außen auf die Schleuderscheibe auftreffendes Öl und gegebenenfalls Verunreinigungen von der Schleuderscheibe gegen den Dichtring geschleudert werden, von wo aus das Öl in das Dichtungsinnere gelangen könnte.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Laufring ein U-förmiges Profil mit zumindest zwei im Wesentlichen radial verlaufenden Schenkeln hat, die jeweils eine Schleuderscheibe bilden. Dadurch können separate Bauteile zur Herstellung der Schleuderscheiben vermieden werden und die Abschirmung durch die Schleuderscheibe kann beidseitig wirken. Die Abschirmung kann sowohl dünnflüssiges Fett aus dem Lagerinneren als auch Öl aus einem Raum außerhalb des Lagers abschirmen.
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Da die einer Lagerinnenseite zugewandte Schleuderscheibe eine geringere Materialstärke aufweist als die einer Lageraußenseite zugewandte Schleuderscheibe, kann einerseits Bauraum eingespart werden und andererseits können Materialkosten gespart werden, wodurch letztlich auch das Gewicht reduziert werden kann. Ein Abriss von Tropfen des dünnflüssigen Fetts von dem radial äußeren Rand der Schleuderscheibe wird durch die verringerte Materialstärke der Schleuderscheibe vereinfacht, während die größere Materialstärke der dem Lageraußenraum zugewandten Schleuderscheibe hinreichend stabil für die dort auftretenden größeren Belastungen ausgelegt sein kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die radial gerichtete Dichtungsfläche eine der zweiten Dichtlippe zugewandte Seite einer an einer Lagerinnenseite angeordneten Schleuderscheibe bildet. Dadurch kann die Dichtungsfläche einstückig mit der Schleuderscheibe ausgebildet werden und separate Strukturen und damit verbundene zusätzliche Kosten können vermieden werden.
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Wenn der bogenförmige Fortsatz in Richtung der Lageraußenseite geöffnet ist, kann die Anlagekraft durch einen Druck von außen verstärkt werden und die am Scheitelpunkt des bogenförmigen Bereichs angeformte zweite Dichtlippe kann die von der ersten Dichtlippe erzeugte Gleitdichtung gegenüber dem Lagerinneren abschirmen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die axial gerichtete Lauffläche axial zwischen einem Lagerinneren und einem Anlagebereich der ersten Dichtlippe eine Vertiefung aufweist. In dieser Vertiefung kann sich bei stillstehendem Laufring dünnflüssiges Fett sammeln, ohne sich an der ersten Dichtlippe zu stauen. Bei rotierendem Laufring kann das angesammelte Fett in der Vertiefung durch die Zentrifugalkraft nach außen getragen werden.
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Wenn eine Oberfläche des Dichtrings in einem Bereich zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe konkav ist und sich radial aufweitet, kann eine Verstärkung der Zentrifugalkraft, die anhaftendes Öl oder Fett an dieser Fläche nach außen treibt, durch eine Variation der Neigung der Fläche kompensiert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Dichtring mit einem metallischen Versteifungskörper verbunden ist, wobei der metallische Versteifungskörper ein im Wesentlichen L-förmiges Profil mit einem axialen Schenkel zur Verbindung mit einem Lageraußenring und einem radialen Schenkel zur Versteifung des Dichtungskörpers aufweist. Der bogenförmige Fortsatz kann insbesondere an die radiale Stirnseite des radialen Schenkels angeschlossen sein. Wenn ein von dem bogenförmigen Fortsatz umschlossener Raum in einem Bereich zwischen einer radialen Stirnseite des radialen Schenkels und der ersten Dichtlippe angeordnet ist, kann eine elastische Deformation der ersten Dichtlippe in der radialen Richtung mit einer nur schwachen Abhängigkeit der Anlagekraft der ersten Dichtlippe von einem Verschleißzustand der Dichtlippe und/oder von Montagetoleranzen erreicht werden.
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Der bogenförmige Bereich wirkt wie eine Feder mit zwei Schenkeln, die in der radialen Richtung leicht deformiert werden kann.
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Wenn die Dichtungsfläche in der radialen Richtung bündig mit der zweiten Dichtlippe abschließt, kann bei stehender oder nur mit geringer Drehzahl rotierender Dichtungsfläche ein Stau von Fett oder Öl im Bereich der Spaltdichtung vermieden werden.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Wälzlager mit einer Dichtungsanordnung der oben beschriebenen Art und mit einem Wälzkörperkäfig. Die Schleuderscheibe ist innerhalb einer axialen Erstreckung des Wälzkörperkäfigs angeordnet. Das von der Schleuderscheibe fortgeschleuderte Schmiermittel kann dann unmittelbar auf den Wälzkörperkäfig treffen und dort seiner eigentlichen Funktion zugeführt werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigt:
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1 eine Lagerabdichtungsanordnung eines Wälzlagers mit einem Dichtring und einem Laufring.
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1 zeigt eine Lagerabdichtungsanordnung mit einem Dichtring 10 und einem Laufring 12. Der Laufring 12 ist auf einem Lagerinnenring 14 montiert, der im Betrieb der Lagerabdichtungsanordnung rotiert, und der Dichtring 10 ist mit einem metallischen Versteifungskörper 16 verbunden, der in einen Lageraußenring 18 eingesteckt ist.
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Die Lagerabdichtungsanordnung dient zur Abdichtung eines fettgeschmierten Wälzlagers mit einem Wälzkörperkäfig 20, der hier nur schematisch dargestellt ist und der hier nicht dargestellte Wälzkörper führt, insbesondere Kegelrollen. Die Lagerabdichtungsanordnung ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugmotor ausgelegt und soll eine Lagerinnenseite 24 vor dem Eintritt von Öl aus einer Lageraußenseite 22 schützen und einen Austritt von flüssigem, hochtemperaturresistentem Fett von der Lagerinnenseite 24 zur Lageraußenseite 22 vermeiden.
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Der Laufring 12 hat ein U-förmiges Profil mit zwei zumindest im Wesentlichen radial verlaufenden Schenkeln, die jeweils eine Schleuderscheibe 26, 28 bilden. Die der Lagerinnenseite 24 zugewandte Schleuderscheibe 26 hat eine geringere Materialstärke als die der Lageraußenseite 22 zugewandte Schleuderscheibe 28. Eine dem Dichtring 10 bzw. der Schleuderscheibe 28 zugewandte Seite der Schleuderscheibe 26 bildet eine radial gerichtete Dichtungsfläche 30, und ein axial gerichteter Boden des U-förmigen Profils des Laufrings 12 bildet eine axial gerichtete Lauffläche 32.
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Der Dichtring 10 weist einen bogenförmigen Fortsatz 34 auf, der mit einem Ende mit dem Versteifungskörper 16 verbunden ist und an dessen freies Ende eine erste Dichtlippe 36 angeformt ist, die auf der Lauffläche 32 aufliegt. Ferner ist an dem im Wesentlichen parabelförmigen bogenförmigen Fortsatz 34 in einem Scheitelpunkt desselben eine zweite Dichtlippe 38 angeformt, die zur Bildung einer Spaltdichtung zwischen der zweiten Dichtlippe 38 und der Dichtungsfläche 30 ausgelegt ist. Dazu weist die Dichtlippe 38 einen flachen Endbereich 40 auf, der parallel zur Dichtungsfläche 30 verläuft. Ein weiterer flacher Endbereich 42 am freien Ende des bogenförmigen Fortsatzes ist axial außerhalb der ersten Dichtlippe 36 angeordnet und bildet einen schmalen Spalt mit einer Innenseite 44 des äußeren Schleuderrings 28.
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Die Lauffläche 32 weist axial innerhalb eines Anlagebereichs der ersten Dichtlippe 36 eine Vertiefung 46 auf, in welcher durch den Spalt zwischen dem Endbereich 40 und der Dichtungsfläche 30 eindringendes flüssiges Fett gesammelt werden kann. Der Spalt zwischen der Dichtungsfläche 30 und dem Endbereich 40 bildet eine Lamellendichtung, die die erste Dichtungslippe 36 vor Fett von der Lagerinnenseite 24 abschirmt. In Bereichen 48, 50, die sich an den Endbereich 40 anschließen, ist eine Oberfläche des Dichtrings 10 konkav ausgebildet. Die Dichtungsfläche 30 schließt in der radialen Richtung bündig mit der zweiten Dichtlippe 38 ab, und zwar derart, dass eine radiale Stirnseite der Schleuderscheibe 26 eine Kurve des Bereichs 48 durch den Spalt zwischen dem Endbereich 40 und der Dichtungsfläche 30 stetig fortsetzt. Ein oberer Rand des Endbereichs 40 entspricht in seiner radialen Lage der axialen Stirnseite der Schleuderscheibe 26, so dass über den Bereich 48 in Richtung der Schleuderscheibe 26 fließendes Fett sich nicht im Bereich des Spalts staut und im Wesentlichen über den Spalt hinweg fließen kann.
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Ein von dem bogenförmigen Fortsatz 34 umschlossener Raum 52 öffnet sich in Richtung der Lageraußenseite 22 und erstreckt sich axial in Richtung der Lagerinnenseite 24 so weit, dass der Raum 52 in einem Bereich zwischen einer radialen Stirnseite 54 des Versteifungskörpers 16 und der ersten Dichtlippe 36 angeordnet ist. Der radiale Schenkel des Versteifungskörpers 16 ist an seinem radial inneren Ende mit einem in Richtung der Lagerinnenseite 24 vorspringenden Absatz 56 versehen, dem der Dichtring 10 an der Lageraußenseite 22 folgt. Dadurch wird erreicht, dass die an der Lageraußenseite 22 angeordnete Schleuderscheibe 28 mit ihrer axialen Stirnseite bündig mit der axialen Stirnseite des Dichtrings 10 abschließt.
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Die in 1 dargestellte Lagerabdichtungsanordnung ist als kompakte, vormontierte Kassettendichtungseinheit herstellbar, die auch nach dem Einsetzen des Wälzkörperkäfigs 20 zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring 18 eingesteckt werden kann. Der Wälzkörperkäfig 20 überdeckt axial die an der Lagerinnenseite 24 angeordnete Schleuderscheibe 26, so dass radial von der Schleuderscheibe 26 fortgeschleudertes Fett unmittelbar auf den Wälzkörperkäfig 20 bzw. auf die in dem Wälzkörperkäfig 20 gehaltenen Wälzkörper geschleudert wird.
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Insbesondere im Hinblick auf eine Reibungsoptimierung und damit auf eine Energieeffizienz des Lagers ist bei der vorausgehend beschriebenen Dichtungsanordnung auf weitere schleifend anliegende Dichtlippen, insbesondere auf eine an der inneren Stirnseite des äußeren Schleuderscheibenabschnitts des Laufrings anlaufende Dichtlippe, wie auch auf die Dichtlippe 36 an die Dichtungsfläche 30 andrückende zusätzliche Mittel, insbesondere eine Ringspiralfeder, bewusst verzichtet worden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dichtring
- 12
- Laufring
- 14
- Lagerinnenring
- 16
- Versteifungskörper
- 18
- Lageraußenring
- 20
- Wälzkörperkäfig
- 22
- Lageraußenseite
- 24
- Lagerinnenseite
- 26, 28
- Schleuderscheibe
- 30
- Dichtungsfläche
- 32
- Lauffläche
- 34
- Fortsatz
- 36, 38
- Dichtlippe
- 40, 42
- Endbereich
- 44
- Innenseite
- 46
- Vertiefung
- 48, 50
- Bereich
- 52
- Raum
- 54
- Stirnseite
- 56
- Absatz
