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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung mit einem Laufring und einem Dichtring gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Dichtungsanordnungen beispielsweise für Wälzlager oder Radialwellenlager bekannt, die einen Dichtring und einen Laufring umfassen, wobei der Dichtring mit wenigstens einer Dichtlippe auf dem Laufring aufliegt. Zusätzlich können Laufringe eine radial gerichtete Dichtungsfläche aufweisen, wobei eine zweite Dichtlippe des Dichtrings die radial gerichtete Dichtfläche kontaktiert und eine Spaltdichtung ausbildet.
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In der
DE 10 2009 005 775 A1 wird beispielsweise eine Lagerabdichtungsanordnung mit einem Dichtring und einem Laufring vorgeschlagen, wobei der Dichtring an einem Lageraußenring befestigt ist und den an einem Lagerinnenring befestigten Laufring an einer axialen Laufringfläche kontaktiert. Zusätzlich zu der axialen Dichtungsfläche weist der Laufring auf der Lagerinnen- und der Lageraußenseite jeweils eine Schleuderscheibe auf, die sich radial in Richtung Lageraußenring erstreckt. Dabei ist die Schleuderscheibe der Lagerinnenseite mit einer radialen Dichtungsfläche ausgebildet, die ebenfalls von dem Dichtring kontaktiert wird. Die Schleuderscheiben dienen dazu, einen Schmierstoff bei Lagerdrehung aufgrund der Zentrifugalkraft nach radial außen abzutransportieren.
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Nachteilig an dieser beschriebenen Lagerabdichtungsanordnung ist jedoch, dass insbesondere bei Stillstand der beweglichen Lagerteile, die auf der Lageraußenseite vorhandenen Schmierstoffe oder auch Verunreinigungen von der Schleuderscheibe aufgefangen werden und sich zwischen Schleuderscheibe und Dichtring stauen, und so durch die Lagerabdichtungsanordnung auf die Lagerinnenseite gelangen können. Gerade bei Lagerabdichtungsanordnungen in Motoranwendungen ist es jedoch wichtig, ein Eindringen von Schmierstoffen oder Verunreinigungen von der Lageraußenseite in den Lagerinnenraum und umgekehrt, ein Austreten von verflüssigtem Fett aus dem Lagerinnenraum in den Lageraußenraum zu verhindern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, auch bei einem Stillstand der beweglichen Lagerteile eine Dichtungsanordnung mit sehr guten Dichteigenschaften bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Dichtungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Lager gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine Dichtungsanordnung mit einem Laufring und einem Dichtring vorgestellt, wobei der Laufring einen sich axial erstreckenden Laufringabschnitt und zumindest einen sich radial erstreckenden Laufringabschnitt aufweist, wobei an dem sich axial erstreckenden Laufringabschnitt zumindest eine erste Dichtlippe des Dichtrings anliegt. Der zumindest eine sich radial erstreckende Laufringabschnitt ist vorzugsweise auf einer Lageraußenseite an dem Laufring angeordnet und fungiert als Schleuderscheibe, die bei einer Lagerdrehung Schmierstoffe auf der Lageraußenseite aufgrund der Zentrifugalkraft nach radial außen transportieren kann. Dadurch kann die Dichtungsanordnung vor von außen eingetragenen Verunreinigungen geschützt werden.
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Um ein Aufstauen von Schmiermittel und Verunreinigungen zu vermeiden basiert die Erfindung auf der Idee, an einem Übergangsbereich zwischen dem axialen und dem radialen Laufringabschnitt mindestens eine Öffnung auszubilden. Die erfindungsgemäße Öffnung ermöglicht das Abfließen von Ölen oder Schmierstoffen von der Dichtlippe und dem Laufring insbesondere bei Stillstand der beweglichen Lagerteile. Gleichzeitig kann die im Stand der Technik beschriebene vorteilhafte Schleuderwirkung der Schleuderscheibe erhalten bleiben. Die Öffnung kann beispielsweise in den Laufring mit aus dem Stand bekannten Techniken, beispielsweise mit einer Presse, gestanzt werden.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel erstreckt sich der radiale Laufringabschnitt in Richtung Dichtring. Bei Lagerdrehung kann dadurch die Zentrifugalkraft gezielt zum Tragen kommen. Schmiermittel und Verunreinigungen können nach außen abgeführt werden, wodurch ein Eindringen derer auf die Lagerinnenseite verhindert werden kann.
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Vorteilhafter Weise schließt eine Stirnseite des radialen Laufringabschnitts der Lageraußenseite in etwa axial bündig mit dem Dichtring ab, wodurch Bauraum eingespart werden kann. Alternativ kann der radiale Laufringabschnitt den Dichtring auch in axialer Richtung überragen, wodurch das Schmiermittel besser in den Lageraußenraum transportiert werden kann. Somit kann ein Eindringen des Schmiermittels auf die Lagerinnenseite verhindert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der radiale Laufringabschnitt einen dem axialen Laufringabschnitt abgewandten Rand auf. Dieser Rand wird im Folgenden als Außenrand bezeichnet. Die Öffnung erstreckt sich dabei vorzugsweise bis über den Außenrand. Vorteilhafterweise sind dabei mindestens zwei Öffnungen in dem radialen Laufringabschnitt ausgebildet, die zwischen sich eine radial erstreckende Nase definieren. Bei Lagerdrehung kann die Nase wie oben beschrieben als Schleuderscheibe fungieren. Gleichzeitig kann bei Lagerstillstand das anstehende Öl über die Öffnung, die zwischen zumindest zwei Nasen ausgebildet wird, abfließen.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist an dem Laufring auf der Lagerinnenseite ein zweiter sich radial erstreckender Laufringabschnitt angeordnet. Der zweite Laufringabschnitt kann ebenfalls als Schleuderscheibe wirken, so dass beispielsweise Fett, das aufgrund der hohen Temperaturen im Lagerinnenraum verflüssigt vorliegt, zurück auf die Lagerinnenseite transportiert werden kann. Der zweite radiale Laufringabschnitt erstreckt sich vorzugsweise ebenfalls in Richtung Dichtring.
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Dabei kann auch an einem zweiten Übergangsbereich zwischen dem axialen Laufringabschnitt und dem radialen Laufringabschnitt der Lagerinnenseite mindestens eine Öffnung ausgebildet sein, über die bei Lagerstillstand dünnflüssiges Fett abfließen und der Lageranordnung wieder zur Verfügung gestellt werden kann.
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Vorzugsweise ist der Laufring selbst einteilig hergestellt, wodurch Herstellungszeiten und -kosten verringert werden können. Es ist aber auch möglich, die beiden radial verlaufenden Laufringabschnitte und den sich axial erstreckenden Laufringabschnitt separat zu fertigen, wodurch ein flexibles Design des Laufrings möglich ist.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der zweite radiale Laufringabschnitt an der Lagerinnenseite eine geringere Materialstärke als der erste radiale Laufringabschnitt an der Lageraußenseite auf. Dadurch können Bauraum und Materialkosten eingespart werden. Zudem kann dadurch auch das Gewicht des Laufrings reduziert werden. Des Weiteren kann ein Abriss von Tropfen des dünnflüssigen Fetts von einem radial äußeren Rand des zur Lagerinnenseite gerichteten Laufringabschnitts vereinfacht werden, während die größere Materialstärke des der Lageraußenseite zugewandten radialen Laufringabschnitts auf die dort auftretenden größeren Belastungen ausgelegt ist.
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Der zweite radiale Laufringabschnitt weist vorteilhafter Weise weiterhin eine radial gerichtete Dichtungsfläche auf, die zur Bildung einer Spaltdichtung mit einer weiteren Dichtlippe des Dichtrings ausgelegt ist. Durch die einstückige Ausbildung der Dichtungsfläche mit dem zweiten radialen Laufringabschnitt können separate Strukturen und damit verbundene Kosten vermieden werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Lager mit einem Lageraußen- und einem Lagerinnenring, wobei zwischen dem Lageraußen- und dem Lagerinnenring eine oben beschriebene Dichtungsanordnung angeordnet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind dabei rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die Patentansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: eine Illustration einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
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2: eine Illustration einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 1 insbesondere zur Abdichtung eines fettgeschmierten Wälz- oder Gleitlagers mit einem sich relativ zu einem Lageraußenring verdrehbaren Lagerinnenring (nicht dargestellt). Die Dichtungsanordnung 1 ist insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugmotor ausgelegt und soll eine Lagerinnenseite 2 beispielsweise vor einem Öl- oder Schmierstoffeintritt von einer Lageraußenseite 4 schützen. Des Weiteren soll ein Austritt von flüssigem, hochtemperaturresistentem Fett von der Lagerinnenseite 2 zur Lageraußenseite 4 vermieden werden.
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Um diese Dichtfunktion bereitzustellen, weist die Dichtungsanordnung 1 einen auf dem Lagerinnenring (nicht dargestellt) angeordneten Laufring 6 und einen mit dem Lageraußenring (nicht dargestellt) verbindbaren Dichtring 8 auf. Der Dichtring 8 wiederum ist mit einem metallischen Versteifungskörper 10 verbunden, der an dem Lageraußenring angeordnet ist.
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Wie die 1 weiterhin zeigt, weist der Laufring 6 einen sich axial erstreckenden Laufringabschnitt 12 sowie einen ersten sich radial in Richtung Dichtring 8 erstreckenden Laufringabschnitt 14 und einen zweiten sich radial in Richtung Dichtring 8 erstreckenden Laufringabschnitt 16 auf, die jeweils auf der Lageraußenseite 4 beziehungsweise auf der Lagerinnenseite 2 angeordnet sind. Dabei weisen die radialen Laufringabschnitte 14, 16 jeweils einen dem axialen Laufringabschnitt 12 abgewandten Außenrand 18, 20 auf.
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Bei Lagerdrehung, beispielsweise während eines Motorbetriebs, fungieren die beiden radialen Laufringabschnitte 14, 16 des Laufrings 6 als Schleuderscheiben. Durch die Zentrifugalkraft getrieben, werden beispielsweise Schmierstoffe von dem axialen Laufringabschnitt 12 nach radial außen bis an die jeweilige Schleuderscheibe 14, 16 transportiert und vorn dort über den Außenrand 18, 20 auf die Lageraußen- bzw. Lagerinnenseite 4, 2 zurückgeschleudert. Dabei transportiert der Laufringabschnitt 16 insbesondere hochtemperiertes Fett auf die Lagerinnenseite 2 und der Laufringabschnitt 14 vorzugsweise Öl, Schmierstoffe oder Verunreinigungen auf die Lageraußenseite 4. Dadurch kann ein Eindringen beispielsweise von Öl von der Lageraußenseite 4 auf die Lagerinnenseite 2 und umgekehrt, ein Entweichen des verflüssigten Fetts von der Lagerinnenseite 2 auf die Lageraußenseite 4, vermieden werden. Dabei kann, wie in 1 gezeigt, der radiale Laufringabschnitt 16 der Lagerinnenseite 2 eine geringere Materialstärke als der radiale Laufringabschnitt 14 der Lageraußenseite 4 aufweisen, wodurch Bauraum und Materialkosten gespart werden können.
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Wie weiterhin aus der 1 hervorgeht, ist an dem Dichtring 8 selbst eine erste Dichtlippe 22 zur Anlage an den sich axial gerichteten Laufringabschnitt 12 angeformt. Der Dichtring 8 besitzt weiterhin eine zweite Dichtlippe 24, die mit einer Dichtungsfläche 26 des Laufrings 6 eine Spaltdichtung ausbildet. Dabei ist die Dichtungsfläche 26 einstückig mit dem radialen Laufringabschnitt 16 ausgebildet, wodurch Kosten für separate Strukturen vermieden werden können.
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Weiterhin ist 1 zu entnehmen, dass der Dichtring 8 derart ausgebildet ist, dass der an der Lageraußenseite 4 angeordnete radiale Laufringabschnitt 14 mit seiner axialen Stirnseite 28 in etwa bündig mit einer axialen Stirnseite 30 des Dichtrings 8 abschließt. Es ist jedoch auch möglich, den Laufring 6 so zu gestalten, dass die Stirnseite 28 des äußeren radialen Laufringabschnitts 14 den Dichtring 8 axial überragt.
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Da das Lager insbesondere vor dem Eindringen von Schmutz geschützt werden muss, aber ein Austreten von Schmierstoff aus dem Lager unter Umständen möglich sein kann, kann alternativ auch auf den inneren radialen Laufringabschnitt 16 verzichtet werden.
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Weiterhin ist in 1 dargestellt, dass in einem Übergangsbereich 32 zwischen dem axialen Laufringabschnitt 12 und dem radialen Laufringabschnitt 14 der Lageraußenseite 4 Öffnungen 34, beispielsweise mittels Stanzen, ausbildet sind. Diese Öffnungen 34 ermöglichen das Abfließen eines sich im Übergangsbereich 32 angesammelten Öles oder Schmiermittels bei Lagerstillstand. Dadurch kann verhindert werden, dass Schmiermittel und Verunreinigungen in den Lagerinnenraum gelangen können. Dies kann beispielsweise dadurch entstehen, dass sich die Dichtlippe 22 aufgrund des auf sie wirkenden Drucks des im Übergangsbereichs 32 angestauten Schmiermittels kurz von der axialen Lauffläche 12 abhebt, wodurch ein Durchgang von Schmiermittel und Verunreinigungen in den Lagerinnenraum 2 möglich ist. Die Öffnung 34 verhindert jedoch einen solchen Staudruck, da sie ermöglicht, dass das Schmiermittel auf die Lageraußenseite 4 rückgeführt wird. Somit kann ein Eindringen von Schmierstoffen und Verunreinigungen auf die Lagerinnenseite 2 verhindert werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch der radial verlaufende Laufringabschnitt 16 der Lagerinnenseite 2 zumindest eine Öffnung (nicht gezeigt) aufweisen. Dadurch kann bei Lagerstillstand Fett in Richtung Lagerinnenraum 2 zurückfließen.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem sich die Öffnungen 34 bis über den Außenrand 18 erstrecken, so dass Nasen 36 ausgebildet sind. Die Nasen 36 sind als radialer Laufringabschnitt 14 ausgebildet und erstrecken sich von dem axialen Laufringabschnitt 12 radial in Richtung Lageraußenring. Bei Lagerdrehung kann die Nase 36 als Schleuderscheibe fungieren und beispielsweise Schmierstoffe oder Verunreinigungen auf die Lageraußenseite 4 zurück transportieren. Bei Lagerstillstand dagegen können Schmierstoffe und Verunreinigungen wie oben beschreiben über die Öffnungen 34 abfließen. Bei der Herstellung dieser Ausgestaltung kann beispielsweise erst der Laufring 6 ausgebildet und im Anschluss die Nasen 36 an den Laufring 6 ausgeformt werden.
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Weiterhin kann die in 1 und 2 jeweils dargestellte Dichtungsanordnung 1 als kompakte, vormontierte Kassettendichtungseinheit hergestellt werden, die auch nach Montage des Lagers, beispielsweise nach dem Einsetzen eines Wälzkörperkäfigs zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring eingesteckt werden kann. Ist ein Wälzkörperkäfig vorgesehen, so überdeckt dieser vorzugsweise axial den an der Lagerinnenseite 2 angeordneten radialen Laufringabschnitt 14, so dass radial von dem Laufringabschnitt 14 fortgeschleudertes Fett unmittelbar auf den Wälzkörperkäfig beziehungsweise auf die von dem Wälzkörperkäfig gehaltenen Wälzkörper geschleudert wird. Dadurch kann das Fett direkt an die vom Wälzkörperkäfig gehaltenen Wälzkörper zurückgeführt werden.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann insbesondere als Wälzlagerdichtungsanordnung oder als Radialwellendichtungsanordnung ausgebildet sein. Wegen der dort auftretenden großen Temperaturschwankungen kommen die Vorteile der Erfindung insbesondere in Motoranwendungen zum Tragen, in welchen die Dichtungsanordnung ein Eindringen von Schmierstoffen und Verunreinigungen in das Lagerinnere einerseits und ein Austreten von hochtemperaturfesten Fetten andererseits verhindern soll. Gleichzeitig kann durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ein sich in einem Übergangsbereich zwischen dem axialen und dem radialen Laufringabschnitt angesammeltes Öl bei Lagerstillstand abfließen und ein Ölstau vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsanordnung
- 2
- Lagerinnenseite
- 4
- Lageraußenseite
- 6
- Laufring
- 8
- Dichtring
- 10
- Versteifungskörper
- 12
- axialer Laufringabschnitt
- 14, 16
- radialer Laufringabschnitt
- 18, 20
- Außenrand
- 22, 24
- Dichtlippe
- 26
- Dichtungsfläche
- 28, 30
- Stirnseite
- 32
- Übergangsbereich
- 34
- Öffnung
- 36
- Nase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009005775 A1 [0003]
