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Vorliegende Erfindung betrifft eine nachgeschmierte Lageranordnung mit einem Außenring und einem Innenring, wobei an einer ersten axialen Seite des Außenrings oder des Innenrings ein erstes Dichtelement und einer zweiten axialen Seite des Außenrings oder des Innenrings ein zweites Dichtelement angeordnet sind, die einen zwischen Innenring und Außenring definierten Innenraum gegenüber einer Umgebung abdichten, wobei in dem Innenraum ein über eine Schmiermittelzuführeinheit bereitgestelltes Schmiermittel vorgesehen ist.
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Bei nachgeschmierten Lageranordnungen wird, wie beispielsweise in der
DE 10 2009 014 922 A1 beschrieben, zur Reduzierung der Reibung in dem Lager Schmiermittel dem Lager zugeführt, und verbrauchtes Schmiermittel aus dem Lager abgeführt. Dazu müssen neben Einlasskanälen auch Auslasskanäle für das Schmiermittel in der Lageranordnung bereitgestellt werden, die zum einen sehr teuer sind und zum anderen Schwachstellen des Lagers darstellen. Aufgrund von baulichen Vorgegebenheiten, kann zudem der Schmiermittelauslass nicht unbedingt an der Stelle angeordnet sein, an der sich das verbrauchte Schmiermittel üblicherweise sammeln würde. Zudem müssen die Schmiermittelauslässe dem zu verwendeten Schmiermittel angepasst werden. So blockieren beispielsweise zu kleine Löcher bei einem sehr zähflüssigen Schmiermittel einen ausreichenden Schmiermitteldurchsatz, während zu große Löcher bei einem sehr fließfähigen Schmiermittel den Durchsatz des Schmiermittels durch die Lageranordnung übermäßig erhöhen.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik, insbesondere der
DE 196 23 948 A1 eine Kasettendichtung mit einer Vielzahl von Dichtlippen bekannt, bei der alle Dichtlippe derart gestaltet sind, dass sie sich unter einem erhöhten Fettdruck im Lagerinnenraum nach außen hin öffnen. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist jedoch, dass bei dem Öffnen der Dichtlippe eine sehr große Menge an Schmiermittel aus dem Lager austritt, was zu einer Mangelschmierung und folglich einer Lagerschädigung führt.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine nachgeschmierte Lageranordnung bereitzustellen, bei der die Nachteile aus dem Stand der Technik verbessert bzw. behoben sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1, sowie ein Dichtelement gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine nachgeschmierte Lageranordnung mit einem Außenring und einem Innenring bereitgestellt, wobei an einer ersten axialen Seite des Außenrings oder des Innenrings ein erstes Dichtelement und an einer zweiten axialen Seite des Außenrings oder des Innenrings ein zweites Dichtelement angeordnet sind. Dabei sind das erste und das zweite Dichtelement dazu ausgelegt, einen zwischen dem Innenring und dem Außenring definierten Innenraum gegenüber einer Umgebung abzudichten, wobei in dem Innenraum ein über eine Schmiermittelzuführeinheit bereitgestelltes Schmiermittel vorgesehen ist.
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Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, das erste und/oder das zweite Dichtelement segmentweise dazu auszulegen, einen Durchgang des Schmiermittels aus der Lageranordnung zu ermöglichen, wobei das erste und/oder zweite Dichtelement gegenüber der geschlossenen dichtenden Position vorgespannt ist und die Vorspannung derart ausgelegt ist, dass segmentweise ein von dem im Innenraum (30) der Lageranordnung (1) vorherrschenden Schmiermitteldruck abhängiger Durchgang durch das erste und/oder zweite Dichtelement (22; 24) ermöglicht ist. Dadurch muss kein zusätzlicher Schmiermittelauslass in der Lageranordnung bereitgestellt werden, so dass keine unerwünschten Schwachstellen an der Lageranordnung entstehen. Da sowieso an der Lageranordnung Dichtelemente angebracht werden müssen, können zudem Kosten reduziert werden und der Montagevorgang vereinfacht werden. Darüber hinaus ermöglicht die lediglich segmentweise Öffnung zudem, dass eine Mangelschmierung und somit eine damit einhergehende Lagerschädigung verhindert wird, da nur ein geringer Teil des Schmiermittels austreten kann.
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Weiterhin ist, wie oben erwähnt, der zumindest segmentweise Durchgang durch das erste und/oder zweite Dichtmittel abhängig von einem im Innenraum der Lageranordnung vorherrschenden Schmiermitteldruck. Das bedeutet, dass das Dichtelement erst dann einen Durchgang des Schmiermittels durch das Dichtelement ermöglicht, wenn im Innenraum der Lageranordnung ein entsprechend hoher Schmiermitteldruck aufgebaut ist. Dieser Druck entsteht durch das Zuführen von Schmiermittel über die Schmiermittelzuführeinheit. Dabei kann das Schmiermittel kontinuierlich oder intervallweise oder auch zustandsbedingt, d.h. abhängig von einer Schmiermittelkonsistenz hinsichtlich Verschmutzung, dem Lager zugeführt werden.
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Zudem ist das erste und/oder zweite Dichtelement gegenüber der geschlossenen dichtenden Position vorgespannt, wobei die Vorspannung derart ausgelegt ist, dass sie abhängig von dem Schmiermitteldruck den Durchgang durch das erste und/oder zweite Dichtelement ermöglicht ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das Dichtelement ähnlich einem Ventil in der Normal-Geschlossen-Position bereitgestellt ist. Erst bei entsprechendem Staudruck kann das Dichtelement sich entgegen der Vorspannung öffnen.
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Dabei ist vorteilhaft, wenn das erste und/oder das zweite Dichtelement mindestens eine Dichtnase oder Dichtlippe aufweist, die dazu ausgelegt ist, segmentweise den Innenraum abzudichten, wobei vorzugsweise die Dichtnase oder Dichtlippe zumindest segmentweise gegenüber der geschlossenen Position vorgespannt ist. Segmentweise bedeutet, dass das Dichtelement lediglich an einigen Stellen oder auch nur an einer Stelle einen Durchgang des Schmiermittels bei entsprechendem Druck durch das Dichtelement ermöglicht, so dass das Dichtelement lediglich an einigen Stellen oder auch nur an einer Stelle für das Schmiermittel durchlässig ausgestaltet ist. Dichtlippen oder Dichtnasen sind für eine derartige Dichtung bevorzugt, da sie eine gewisse Flexibilität aufweisen. Die segmentweise Durchlässigkeit des Dichtrings kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass der Dichtring nur an einer oder nur an ausgewählten Stellen eine bewegliche Dichtnase oder Dichtlippe aufweist, während er an anderen Stellen massiv ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist für die Vorspannung zumindest segmentweise ein Federelement vorgesehen, das derart mit dem Dichtelement, insbesondere mit der Dichtnase oder Dichtlippe zusammenwirkt, dass das Dichtelement, vorzugsweise die Dichtnase oder Dichtlippe, gegenüber der geschlossenen Position vorgespannt ist. Dabei kann, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, die Vorspannung auch lediglich über eine Elastizität eines elastischen Materials, das für das Dichtelement verwendet wird, bereitgestellt sein.
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Soll jedoch ein sehr definierter Schmiermittel druck erst ein Öffnen bzw. einen Durchgang des Schmiermittels durch das Dichtelement ermöglichen, so kann mithilfe eines das Dichtelement und insbesondere die Dichtlippe oder die Dichtnase zumindest teilweise mit Kraft beaufschlagenden Federelement ein Dichtelement mit sehr definiertem Öffnungsdruck bereitgestellt werden. Dabei wird der Durchgang durch das erste oder zweite Dichtelement insbesondere über die Federkraft des Federelements bestimmt. Dafür kann beispielsweise eine einfache Spiralfeder umfänglich entlang des Dichtrings angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, das Federelement als Tellerfeder auszubilden. Gleichzeitig kann mithilfe des Federelements, insbesondere beispielsweise in Form einer Membranfeder, auch nur in einem bestimmten Bereich der Dichtung eine derartige Öffnungsmöglichkeit geschaffen werden.
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Wie oben erwähnt ist es vorteilhaft, das erste und/oder zweite Dichtelement, vorzugsweise die Dichtnase oder Dichtlippe, zumindest teilweise aus einem elastischen Material auszubilden. Neben den besonders guten Dichteigenschaften des elastischen Materials, kann zudem die Möglichkeit geschaffen werden, zum einen über elastische Verformung ein Öffnen der Dichtung zumindest in einem bestimmten Bereich bereitzustellen, und zum anderen kann auch über die Stärke der Elastizität des verwendeten Materials bereits eine Vorspannung in Richtung der geschlossenen Position erreicht werden.
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Gleichzeitig kann, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, die Vorspannung bzw. definierte Durchlässigkeit des Dichtelements nicht nur über die Elastizität des Materials, sondern auch über die Form und Ausgestaltung des Dichtelements, insbesondere der Dichtnase oder Dichtlippe, bestimmt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da lediglich das Dichtelement an dem Außenring bzw. Innenring befestigt werden muss und nicht noch ein zusätzliches Federelement. Gleichzeitig kann das Dichtelement beispielsweise auf einer Drehmaschine, durch Spritzgussverfahren oder mittels Vulkanisierung hergestellt werden, und jede beliebige Form einnehmen.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Schmiermittelzuführeinheit derart an der Lageranordnung angeordnet, dass ein Schmiermittelfluss durch das Lager gewährleistet ist. Unter einem Schmiermittelfluss ist in diesem Fall eine Bewegung des Schmiermittels von der Schmiermittelzuführeinheit entlang der Außen- bzw. Innenringe zu den als Schmiermittelauslass definierten Dichtelementen zu verstehen. Dadurch wird sichergestellt, dass verbrauchtes Schmiermittel zuverlässig aus dem Lager ausgetragen werden kann. Dabei kann die Schmiermittelzuführeinheit insbesondere bei der Ausgestaltung von erstem und zweitem Dichtelement als Schmiermittelaustrittsstelle im Wesentlichen mittig in Bezug auf das erste und/oder zweite Dichtelement angeordnet sein. Dadurch wird Schmiermittel gleichmäßig von der Schmiermittelzuführeinheit zu den Schmiermittelauslässen in Form der Dichtelemente transportiert.
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Alternativ ist selbstverständlich auch möglich, nur eines der Dichtelemente mit einer Schmiermittelauslassmöglichkeit auszugestalten, während das andere Dichtelement einen Durchgang des Schmiermittels aus dem Lager standardmäßig verhindert. In einem derartigen Fall ist bevorzugt, die Schmiermittelzuführeinheit in der Nähe des standardmäßig ausgebildeten, vollständig dichtenden Dichtelements anzuordnen, so dass ein entsprechender Schmiermittelfluss von der Zufuhr über die zu schmierenden Elemente bis zu dem als Schmiermittelauslass ausgebildeten Dichtelement entsteht. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere beispielsweise bei einreihigen Wälzlagern vorteilhaft, bei denen beispielsweise über die Form der Wälzkörper ein definierter Schmiermittelfluss bereits vorhanden ist.
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Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Dichtelement für eine Lageranordnung wie oben beschrieben, wobei das Dichtelement dazu ausgelegt ist, abhängig von einem in dem Innenraum der Lageranordnung vorherrschenden Schmiermitteldruck, einen segmentweisen Durchgang des Schmiermittels aus der Lageranordnung zu ermöglichen, wobei das Dichtelement gegenüber der geschlossenen dichtenden Position vorgespannt ist und die Vorspannung derart ausgelegt ist, dass segmentweise ein von dem im Innenraum der Lageranordnung vorherrschenden Schmiermitteldruck abhängiger Durchgang durch das Dichtelement ermöglicht ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung; und
- 2: eine schematische Detailansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dichteinheit.
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Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Wenn auch schematisch in den Figuren ein Kegelrollenlager gezeigt ist, so ist für einen Fachmann klar, dass die Erfindung auch bei anderen Lagerarten, seien es Wälzlager oder auch Gleitlager, zum Einsatz kommen kann. Gemein ist den Lagern jedoch, dass sie nachgeschmiert ausgeführt sind, d.h. mit einer Schmiermittelzuführeinheit ausgestattet sind, die in gewissen Abständen oder kontinuierlich Schmiermittel in das Lager einbringt, das wiederum über entsprechende Schmiermittelauslässe aus dem Lager abgeführt werden muss. Ein derart nachgeschmiertes Wälzlager ist beispielsweise in der
DE 10 2009 014 922 A1 dargestellt.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung, speziell ein Kegelrollenlager, in Schnittdarstellung. Die gezeigte Lageranordnung 1 ist zweireihig ausgebildet und weist einen Außenring 2 und einen Innenring 4 auf, wobei der Innenring 4 zweiteilig ausgebildet ist. Die zwei axial nebeneinander angeordnete Innenringteile 4a, 4b und der Außenring 2 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel als in Umfangsrichtung geschlossene Ringe ausgebildet. Prinzipiell ist es auch möglich, segmentierte Ringe einzusetzen.
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Zwischen Innenring 4 und Außenring 2 sind zwei Reihen von Wälzkörpern 6 vorgesehen, die jeweils in einem Käfig 8 angeordnet sind. Der Käfig 8 kann dabei als Doppelkammerkäfig ausgebildet sein, oder es kann, wie dargestellt, für jede Wälzkörperreihe ein eigener Käfig 8a, 8b bereitgestellt sein. Zudem kann der Käfig 8 oder zumindest einer der Käfige 8a, 8b segmentiert ausgebildet sein und/oder aus Kunststoff hergestellt sein.
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Weiterhin ist am Außenring 2 an einer ersten Axialseite 10 ein Haltering 12 und an der anderen Axialseite 14 ein zweiter Haltering 16 vorgesehen, die vorzugsweise mittels Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben 18, 20 befestigt sind. Die Halteringe 12, 16 sind weiterhin dazu ausgelegt, Dichtungselemente 22, 24 zu tragen und können aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt sein. Hochwertiger Wälzlagerstahl ist für die Halteringe 12, 16 nicht notwendig. Wie in 1 gezeigt können weiterhin die Dichtungselemente 22, 24 beispielsweise über Klemmringe 26, 28 an den Halteringen 12, 16 befestigt sein.
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Wie 1 weiterhin zeigt, dichten die Dichtringe 22, 24 einen Innenraum 30 des Lagers 1 gegenüber einer Umgebung ab, so dass ein Schmiermittel, das in dem Innenraum 30 des Lagers 1 eingebracht wird, die Lageranordnung 1 nicht unkontrolliert verlassen kann. Für das Einbringen des Schmiermittels selbst wird üblicherweise eine Schmiermittelzuführeinheit (nicht dargestellt) verwendet, die Schmiermittel über beispielsweise mindestens einen Schmiermitteleinlass 32 in dem Innenraum 30 bereitstellt. Dabei kann der Schmiermitteleinlass selbstverständlich auch über den Außenring 2 in den Innenraum 30 eingebracht werden.
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Statt der in der 1 dargestellten mittigen Zufuhr von Schmiermittel ist es natürlich auch möglich dieses an anderer Stelle in die Lageranordnung 1 einzubringen. Dabei ist jedoch bevorzugt den Schmiermitteleinlass 32 derart an der Lageranordnung 1 anzuordnen, dass ein möglichst gleichmäßiger Schmiermittelfluss in der Lageranordnung 1 entsteht.
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Erfindungsgemäß weist die Lageranordnung 1 mindestens ein Dichtelement 22, 24 auf, das einen Durchgang des Schmiermittels aus dem Innenraum 30 in die Umgebung ermöglicht. Dabei ist der Durchgang vorzugsweise abhängig von einem in dem Innenraum 30 herrschenden Schmiermitteldruck. Bei der dargestellten mittigen Schmiermittelzufuhr ist es dabei vorteilhaft beide Dichtelemente 22, 24 durchlässig auszugestalten, da dann ein guter Schmiermittelfluss über die gesamte Lageranordnung 1 gewährleistet ist.
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Im Detail ist ein erfindungsgemäßes Dichtelement 22, 24, das druckabhängig einen Durchgang des Schmiermittels ermöglicht in 2 dargestellt, wobei 2a das Dichtelement 22; 24 in geschlossener und 2b das Dichtelement 22; 24 in geöffneter Position zeigt.
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Dabei zeigt 2 in beiden Teilfiguren in vergrößerter Darstellung das als Dichtring ausgebildete Dichtelement 24, das an dem Haltering 16 mittels Klemmring 28 befestigt ist. Das Dichtelement 24 selbst weist einen Grundkörper 34 auf, an dem in seinem radial inneren Bereich eine Dichtlippe 36 ausgebildet ist. Diese Dichtlippe 36 liegt berührend an einer Anlauffläche 38 des Innenrings 4 an und dichtet den Innenraum 30 gegenüber einer Umgebung 31 ab. Weiterhin ist 2a zu entnehmen, dass die Dichtlippe 36 mittels eines Federelements 40 gegenüber der Anlauffläche 38 vorgespannt ist. Dabei kann das Federelement 40 als Spiralfeder ausgebildet sein, deren Federkraft für eine definierte Vorspannung der Dichtlippe 36 gegen die Anlauffläche 38 sorgt.
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Baut sich nun im Innenraum 30 aufgrund der Zufuhr von Schmiermittel über den Schmiermitteleinlass 32 ein ausreichend hoher Druck auf, so kann, wie 2b zeigt, die Dichtlippe 36 gegen die Vorspannung des Federelements 40 nach radial oben gedrückt werden, so dass eine Passage (siehe Pfeile) für das Schmiermittel aus dem Innenraum 30 in die Umgebung 31 ermöglicht wird. Dabei kann die Vorspannung des Federelements 40 so gewählt werden, dass ein, wie in 2b dargestellter Durchgang, erst ab einem bestimmten Schmiermitteldruck im Innenraum 30 bereitgestellt ist.
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Statt des Federelements 40 kann die Vorspannung aber auch beispielsweise lediglich über das elastische Material der Dichtlippe 36 und/oder deren Form bestimmt sein.
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Dabei kann, wie oben erwähnt, der Schmiermitteldurchgang auch nur segmentweise über die Dichtelemente 22, 24 erfolgen. Dazu kann beispielsweise die Dichtlippe 36 nur segmentweise durchlässig gestaltet sein oder auch nur segmentweise vorgesehen sein.
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Ein Transport des Schmiermittels im Innenraum 30 kann insbesondere über die Wälzkörper 6, beispielsweise über die Form als Kegelrollen erfolgen, die Schmiermittel von einem radial inneren Bereich in der Nähe des Schmiermitteleinlasses in Richtung Dichtungselement 22; 24 führen. Es ist deshalb bevorzugt, insbesondere bei zweireihigen Kegelrollenlagern, die Schmiermittelzuführeinheit im Wesentlichen mittig zwischen Innenringteil 4a und Innenringteil 4b anzuordnen.
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Alternativ ist es möglich, insbesondere bei einreihigen Lageranordnungen, lediglich eines der Dichtelemente, beispielsweise nur das Dichtelement 24, mit der erfindungsgemäßen druckabhängigen Schmiermitteldurchgangsfunktion auszustatten, während das andere Dichtelement, beispielsweise Dichtelement 22, in Standardausführung - also Schmiermittelundurchlässig - ausgebildet ist. In einem derartigen Fall kann es zudem sinnvoll sein, die Schmiermittelzuführeinheit nicht mittig, sondern in der Nähe des standardmäßig ausgebildeten Dichtelements anzuordnen. Ebenso alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich auch möglich, die Dichtelemente 22, 24 nicht am Außenring 2, sondern am Innenring 4 zu befestigen, wobei dann der Außenring 2 eine entsprechende Anlauffläche 38 für die Dichtlippe 36 hat.
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Insgesamt stellt die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Lageranordnung und Dichtung eine Möglichkeit bereit, Schmiermittel aus dem Lager an Orten auszutragen, an denen sich das verbrauchte Schmiermittel tatsächlich sammelt. Zudem ist das Dichtungselement unabhängig von den Eigenschaften des Schmiermittels (zähflüssig oder dünnflüssig), so dass beliebige Schmiermittel verwendet werden können. Da sowieso Dichtungselemente angeordnet und benötigt sind, entstehen auch keine weiteren zusätzlichen Schwachstellen an der Lageranordnung selbst. Des Weiteren kann darüber hinaus eine Kostenreduktion erreicht werden. Vorteilhafterweise kann zudem über die Vorspannung der Dichtelemente die Öffnung bei einem bestimmten Druck eingestellt werden. Ist die Dichtung verbraucht oder die Vorspannung als zu leicht oder zu stark eingestellt, so kann zudem auch ohne Austausch des Lagers eine Anpassung vorgenommen werden, da lediglich die Dichtung ausgetauscht werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Außenring
- 4
- Innenring
- 6
- Wälzkörper
- 8
- Käfig
- 10, 14
- Axialseiten der Außenrings
- 12, 16
- Haltering
- 18 20
- Schraube
- 22,24
- Dichtring
- 26, 28
- Klemmring
- 30
- Innenraum
- 31
- Umgebung
- 32
- Schmiermitteleinlass
- 34
- Dichtungshauptkörper
- 36
- Dichtlippe
- 38
- Anlauffläche
- 40
- Federelement
