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Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Lageranordnung zum drehbeweglichen Anordnen einer Komponente gegenüber einem Bauteil sowie ein Lager mit einem Lagerinnenring.
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Bei einer Vielzahl von Anwendungen wird eine Komponente gegenüber einem Bauteil drehbar gelagert. Dazu werden unterschiedliche Lageranordnungen eingesetzt. Bei der Komponente kann es sich dabei um alle möglichen Bauteile, beispielsweise um ein Laufrad, ein Pumpenrad, eine Turbine, ein Rohr, eine Dichtung oder dergleichen handeln.
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Eine dieser Anwendungen kann beispielsweise eine Lagerung des Pumpenrads bei einer Pumpe sein. Bei konventionellen Pumpen, wie beispielsweise in der
DE 37 16 098 A1 oder der WO 2007 / 128 716 A1 beschrieben, werden dazu oft zwei Wälzlager eingesetzt, die durch eine Welle verbunden sind. An einem Wellenende kann dann das Pumpenrad befestigt sein. Unter Umständen können dazu zwei Wälzlager mit zwei Laufbahnen oder auch Laufbahnen, die an der Welle integriert sind, eingesetzt sein. Die Lagerung wird oft als Rillenkugellager, Zylinderrollenlager oder dergleichen ausgeführt. Unter Umständen kann die Welle verlängert sein und an einer Verlängerung der Welle ist das Pumpenrad befestigt. Die Verlängerung kann ein Gewicht der Lageranordnung erhöhen und oft ist ein Leichtbau dann nur sehr schwer umsetzbar.
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Auch bei der Lagerung von anderen Komponenten oder bei anderen Anwendungen kann es schwierig sein, einen Leichtbau zu realisieren und/oder einen Aufwand bei der Lagerung zu reduzieren. Eine Möglichkeit für einen Leichtbau ist die Verwendung von Kunststoff, wobei die
EP 2 113 372 B1 insbesondere vorschlägt einen Lagerinnenring als Zweimaterialbauteil auszubilden. Dabei wird in die Innenbohrung des Lagerinnenrings eine Kunststoffelement eingebracht, das außerhalb der Öffnung mit dem Lagerring zusammenwirkt. Die Befestigung erfolgt dadurch, dass das Kunststoffelement auf den Lagerinnenring mechanische Kräfte ausübt, die aus dem Schrumpfen des Kunststoffmaterials beim Abkühlen resultieren. Die Welle der Pumpenvorrichtung muss jedoch auch in diesem Fall durch den Innenring hindurch geführt und verlängert sein, um das Pumpenrad zu befestigen, so dass trotzdem das Gewicht nicht signifikant reduziert werden kann.
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Es besteht daher ein Bedarf daran, eine Lageranordnung zum drehbeweglichen Anordnen einer Komponente so zu verbessern, dass sie möglichst leicht ist. Diesem Bedarf trägt eine Lageranordnung sowie ein Lager nach den unabhängigen Ansprüchen Rechnung.
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Ausführungsbeispiele betreffen eine Lageranordnung zum drehbeweglichen Anordnen einer Komponente gegenüber einem Bauteil. Dazu umfasst die Lageranordnung einen Lagerinnenring mit einer der Komponente zugewandten Stirnseite, der eine stirnseitige Befestigungsstruktur aufweist, die an der Stirnseite des Lagerinnenrings als zumindest eine Erhebung und/oder Vertiefung ausgebildet ist. Ferner umfasst die Lageranordnung die Komponente, die an einer dem Lagerring zugewandten Stirnseite eine korrespondierende Gegenbefestigungsstruktur aufweist, die an der Stirnseite (15; 35) der Komponente (11) entsprechend als zumindest eine Vertiefung und/oder Erhebung ausgebildet ist. Die Gegenbefestigungsstruktur ist ausgebildet, um mit der Befestigungsstruktur des Lagerinnenrings eine Verbindung einzugehen. Über die Verbindung wird ein Drehmoment von dem Lagerinnenring unmittelbar auf die Komponente übertragen. Weiterhin ist eine Welle in einer Bohrung des Lagerinnenrings angeordnet ist und drehfest mit dem Lagerinnenring verbunden, so dass ein Drehmoment unmittelbar auf den Lagerinnenring übertragbar ist.
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Ausführungsbeispiele gemäß einem weiteren Aspekt betreffen ein Lager mit einem Lagerinnenring, wobei der Lagerinnenring stirnseitig auf die oben genannte Weise mit einer Komponente verbunden ist.
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Dadurch, dass der Lagerinnenring stirnseitig mit der Komponente verbunden ist, wird ermöglicht, dass die Welle selbst derart ausgestaltet ist, dass eine Stirnseite der Welle, die in Richtung der Komponente gewandt ist, der Stirnseite der Komponente gegenüberliegt, wobei die Stirnseiten direkt aneinander anstoßend oder über einen Spalt voneinander beabstandet angeordnet sind. Somit kann ein Wellenstummel für eine Aufnahme der Komponente entfallen. Dadurch kann eine deutliche Gewichtseinsparung bzw. eine Leichtbauweise der Lageranordnung ermöglicht werden.
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Eine stirnseitige Anordnung kann beispielsweise ausschließlich oder auch über eine Stirnseite erfolgen. Bei der Stirnseite des Lagerinnenrings handelt es sich zum Beispiel um eine Fläche, die in die axiale Richtung gerichtet ist und/oder die eine nach radial außen gerichtete Fläche mit einer nach radial innen gerichteten Fläche verbindet.
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Ergänzend kann sich ein Werkstoff der Komponente von einem Werkstoff des Lagerinnenrings unterscheiden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ein leichterer Werkstoff für die Komponente und ein ausreichend stabiler Werkstoff für den Lagerinnenring gewählt werden. Eventuell kann die Komponente aus einem leichteren Material bzw. einem Material mit einer geringeren Dichte als der Lagerinnenring hergestellt sein.
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Ergänzend oder alternativ kann, beispielsweise um ein Drehmoment auf dem Lagerinnenring aufzubringen bzw. diesen oder die Komponente anzutreiben, eine Welle zumindest abschnittsweise radial innerhalb des Lagerinnenrings angeordnet sein. Zum Beispiel kann sich auch ein Werkstoff der Welle von dem Werkstoff der Komponente unterscheiden. Unter Umständen kann so bei manchen Ausführungsbeispielen eine Gewichtseinsparung oder ein Leichtbau erreicht werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Werkstoff der Komponente um einen Kunststoff und bei dem Werkstoff des Lagerinnenrings und/oder der Welle um ein Metall, zum Beispiel Stahl, handeln.
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Bei der Komponente kann es sich um jedwedes Bauteil handeln, das über einen Lagerinnenring drehbeweglich gelagert ist, beispielsweise ein rotationssymmetrisches Bauteil, ein Pumpenrad, ein Schaufelrad, ein Rührer, eine Dichtung, ein Ventilator, ein Turbinenrad, ein Verdichter, ein Generator oder dergleichen. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Komponente ein Pumpenrad ist, aber auch bei anderen Ausführungsbeispielen, kann die Komponente bzw. das Pumpenrad in radialer Richtung eine größere Ausdehnung als der Lagerinnenring aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann die Komponente bzw. das Pumpenrad bei manchen Ausführungsbeispielen in axialer Richtung zwei benachbarte Bereiche aufweisen, von denen ein, dem Lagerinnenring zugewandter Bereich einen kleineren Durchmesser aufweist, als der dem Lagerinnenring abgewandte Bereich. Der Bereich mit dem größeren Durchmesser kann zum Beispiel eine Förderstruktur, Schaufeln oder dergleichen aufweisen. Das Pumpenrad kann zum Beispiel ein Bauteil sein, das ausgebildet ist, um ein Medium zu erfassen und dieses zu fördern, beispielsweise in einer Spiralbahn.
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Ergänzend oder alternativ kann die Komponente in axialer Richtung mit dem Lager einen Überlappungsbereich aufweisen, der maximal ein Drittel, ein Viertel, ein Fünftel, ein Sechstel oder ein Zehntel einer axialen Ausdehnung des Lagerinnenrings aufweist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so die Befestigungsstruktur auch radial innen an dem Lagerinnenring oder zumindest abschnittsweise an diesem ausgebildet sein. Optional kann die Komponente auch in axialer Richtung vollständig außerhalb einer radial innenliegenden Bohrung des Lagerinnenrings angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ein Anlagebereich des Lagerinnenrings bzw. dessen Innenbohrung an der Welle verbessert bzw. nicht beeinflusst sein.
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Wie oben erwähnt weist die Befestigungsstruktur beispielsweise zumindest eine Erhebung und/oder eine Vertiefung auf. Dadurch kann eine bessere Verbindung zwischen der Befestigungsstruktur und der Gegenbefestigungsstruktur zustande kommen. Die Vertiefung und/oder die Erhebung kann dabei beispielsweise in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung angeordnet sein bzw. sich in diese erstrecken. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Befestigungsstruktur eine Vertiefung, eine Verzahnung, eine Nut und/oder eine Hirth-Verzahnung sein. Die Hirth-Verzahnung kann zum Beispiel eine axial wirksame, planseitige Verzahnung sein. Sie kann gegebenenfalls frei von einer Evolventenform der Zähne sein und kann auch Plan-Kerbverzahnung genannt werden. Die Zähne liegen zum Beispiel statisch und flächig aneinander, sind radial angeordnet und konisch. Die Nut kann beispielsweise jedwede Querschnittsform aufweisen, zum Beispiel Rechteck, Dreieck, Schwalbenschwanz, Kreis, Halbkreis und/oder Kreissegment. Entsprechend kann die Befestigungsstruktur korrespondierend dazu als Negativ ausgebildet sein. Bei der Befestigungsstruktur kann es sich beispielsweise auch um eine Bohrung und/oder ein Gewinde und bei der Gegenbefestigungsstruktur um eine entsprechende Schraube handeln.
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Ergänzend oder alternativ kann die Komponente auch an den Lagerinnenring angespritzt sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass sich die Gegenbefestigungsstruktur bei einem Anspritzen automatisch entlang der Befestigungsstruktur ausbildet. Eventuell kann so auch ermöglicht werden, dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, um die Komponente zu befestigten.
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Ergänzend oder alternativ kann die Lageranordnung einen Außenring umfassen, der an dem Bauteil, gegenüber dem die Komponente drehbar gelagert ist, befestigt ist. Der Außenring kann ausgebildet sein, um gegenüber dem Lagerinnenring eine Mehrzahl von Wälzkörpern zu führen. Bei den Wälzkörpern kann es sich beispielsweise um Kugeln, Zylinder- oder Kegelrollen handeln.
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Ergänzend oder alternativ kann die Lageranordnung eine Dichtung aufweisen, die dichtend an einem Außenring und der Komponente anliegt. Die Dichtung kann dabei in axialer und/oder in radialer Richtung an der Komponente anliegen. Bei manchen Ausführungsbeispielen können so bessere Dichteigenschaften und/oder eine einfachere Anordnung der Dichtung ermöglicht werden.
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Ergänzend oder alternativ ist bei manchen Ausführungsbeispielen die Welle radial innerhalb und in axialer Richtung überlappend zu dem Lagerinnenring angeordnet, sodass ein Drehmoment von der Welle auf den Lagerinnenring übertragbar ist. Dieses Drehmoment ist auch von dem Lagerinnenring auf die Komponente übertragbar. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, dass die Welle bzw. eine Stirnfläche der Welle, die in axiale Richtung gerichtet ist, nicht mit der Komponente verbunden ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird das Drehmoment von der Welle, das von der Welle auf den Lagerinnenring übertragen wird, vollständig von dem Lagerinnenring auf die Komponente übertragen. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird mehr als 90 %, 95 %, 98 %, oder 99 % des Drehmoments von dem Lagerinnenring auf die Komponente übertragen.
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Ausführungsbeispiele gemäß einem weiteren Aspekt betreffen ein Lager mit einem Lagerinnenring, wobei der Lagerinnenring stirnseitig mit dem Pumpenrad verbunden ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ein Lager mit dem Pumpenrad als kompakte vormontierte Einheit, eventuell bereits mit einer Dichtung, bereitgestellt werden. Beispielsweise kann sich so ein Montageaufwand vereinfachen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten.
- 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 7 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 8 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lageranordnung 10 zum drehbeweglichen Anordnen einer Komponente 11 gegenüber einem in 1 nicht dargestellten Bauteil, umfasst einen Lagerinnenring 12, der eine stirnseitige Befestigungsstruktur 13 aufweist. Die Komponente 11 weist eine Gegenbefestigungsstruktur 14 auf. Die Gegenbefestigungsstruktur 14 ist ausgebildet, um mit der Befestigungsstruktur 13 eine Verbindung einzugehen, sodass ein Drehmoment von dem Lagerinnenring 12 unmittelbar auf die Komponente 11 übertragbar ist.
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Die Gegenbefestigungsstruktur 14 befindet sich dabei an einer, in eine axiale Richtung M gerichtete Stirnseite 15 der Komponente 11. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 befindet sich die stirnseitige Befestigungsstruktur 13 an einer in die axiale Richtung M gewandte Stirnseite des Lagerinnenrings 12, die in einem montierten Zustand der Komponente 11 zugewandt ist. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann sowohl die Stirnseite, an der die Befestigungsstruktur bzw. die Gegenbefestigungsstruktur angeordnet ist, nur eine axiale Komponente aufweisen und bei einen Winkel, der sich von 90° unterscheidet, gegenüber der Mittelachse M einschließen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 erfolgt die Verbindung der Gegenbefestigungsstruktur 14 mit der Befestigungsstruktur 13 dadurch, dass die Komponente 11 an den Lagerinnenring 12 angespritzt ist. Zudem erfolgt die Verbindung ausschließlich über die Stirnseite 13. Die Bohrung 20 ist vollständig frei von der Komponente 11 oder deren Material.
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Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Verbindung auch über jedwede andere Verbindung, beispielsweise formschlüssig, kraftschlüssig oder reibschlüssig erfolgen. Die Verbindung kann zum Beispiel durch Kleben, Schrauben, Nieten, Spritzen oder dergleichen erzeugt werden. Die Befestigungsstruktur an der Stirn- oder Seitenflächen kann beispielsweise auch als wenigstens eine Nut ausgebildet sein, welche zur Übertragung des Drehmoments und einer besseren Adaption dienen kann. Als Befestigungsstruktur und/oder Gegenbefestigungsstruktur können auch eine Rändelung, eine Verzahnung und/oder eine Hirth-Verzahnung an der Seitenfläche bzw. Stirnfläche hilfreich sein. Ergänzend oder alternativ kann die Befestigungsstruktur und die für diese beschriebenen Formen oder Strukturen auch zumindest teilweise in der Bohrung angeordnet sein, beispielweise bis zu einer Hälfte, einem Viertel, einem Drittel eine axialen Ausdehnung der Bohrung.
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Die Verbindung kann eventuell drehfest erfolgen, sodass ein Drehmoment übertragbar ist. Ein unmittelbares Übertragen eines Drehmoments von einem ersten Bauteil auf ein zweites Bauteil, zum Beispiel von dem Lagerinnenring auf die Komponente, kann beispielsweise so erfolgen, dass zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil kein weiteres drehmomentübertragendes Bauteil angeordnet ist. Eine unmittelbare Übertragung kann beispielsweise auch eine direkte Übertragung sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich bei der Komponente 11 um ein Pumpenrad, das aus einem Kunststoff hergestellt ist und an den Lagerinnenring 12 angespritzt ist. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Komponente auch jedwedes andere Bauteil sein, beispielsweise ein Rührer, ein Ventilator, eine Turbine und/oder dergleichen. Das Pumpenrad kann bei Pumpen aller möglichen Bauart eingesetzt werden, um ein Medium zu fördern, beispielsweise Kreiselpumpen. Eventuell kann es sich bei der Komponente auch um einen Nocken einer Kolbenpumpe handeln.
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Die Komponente 11 weist zwei in axialer Richtung aneinandergrenzende Bereiche 16 und 17 auf. In dem Bereich 17 der Komponente 11 kann sich beispielsweise eine, in der 1 nicht dargestellte, Schaufelstruktur befinden, die ausgebildet ist, um ein Medium zu fördern. Dabei weist der Bereich 16, der dem Lagerinnenring 12 zugewandt ist, einen kleineren Durchmesser auf als der Bereich 17, der auf einer dem Lagerinnenring 12 abgewandten Seite angeordnet ist. Die Komponente 11 weist in dem Bereich 16 einen geringeren Radius auf als ein Außendurchmesser des Lagerinnenrings 12. Der Bereich 17 weist einen größeren Durchmesser auf als der Lagerinnenring 12 und als ein Außenring 18 der Lageranordnung 10. Zwischen dem Außenring 18 und dem Lagerinnenring 12 ist eine Mehrzahl von Wälzkörpern, von denen ein Wälzkörper 19 dargestellt ist, geführt. Bei dem Wälzkörper 19 handelt es sich um eine Zylinderrolle. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können auch andere Wälzkörper und entsprechend ausgebildete Lagerringe eingesetzt sein. Es kann sich dabei beispielsweise auch um Lagerringe für Gleitlager handeln, die gegenüber einem anderen Bauteil ohne Wälzkörper gleiten.
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Ferner ist in dem Lagerinnenring 12 bzw. in einer Bohrung 20 des Lagerinnenrings 12 eine Welle 21 angeordnet. Die Welle 21 ist drehfest mit dem Lagerinnenring 12 verbunden und angeordnet, um ein Drehmoment auf den Lagerinnenring 12 zu übertragen. Eine Stirnfläche der Welle 22, die in Richtung der Komponente 11 gewandt ist, liegt an der Komponente 11 bzw. deren Stirnfläche 15 an. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Stirnseite 22 der Welle 21 und die Stirnseite 15 der Komponente 11 auch über einen Spalt voneinander beabstandet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Stirnseite 22 der Welle 21 bündig zu der Stirnseite des Lagerinnenrings 12, an der sich die Befestigungsstruktur 13 befindet, angeordnet. In radialer Richtung zwischen dem Außenring 13 und dem Lagerinnenring 12 ist auf einer der Komponente 11 zugewandten Seite eine Dichtung 23 angeordnet. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann diese Dichtung entfallen oder auch auf einer der Komponente 11 abgewandten Seite angeordnet sein.
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Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung 30 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Lageranordnung 30 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Lageranordnung 10 und unterscheidet sich durch einen Lagerinnenring 32 mit einer Befestigungsstruktur 33 und eine Komponente 31 mit einer Gegenbefestigungsstruktur 34. Die Befestigungsstruktur 33 ist dabei nicht als glatte, in die axiale Richtung gerichtete Stirnfläche ausgebildet, wie die Befestigungsstruktur 13 bei der 1. Stattdessen weist die Befestigungsstruktur 33 eine in Umfangsrichtung gerichtete schwalbenschwanzförmige Nut bzw. Vertiefung auf. In diese Vertiefung greift die Gegenbefestigungsstruktur 34 der Komponente 31. Die Gegenbefestigungsstruktur 34 kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die Komponente an den Lagerinnenring 32 angespritzt wird. Bei anderen Herstellungsverfahren kann die Komponente auch durch Druck- und/oder Sprühverfahren an den Lagerring angeformt werden.
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Zudem ist die Welle 21 bei dem Ausführungsbeispiel der 2 nicht bündig zu einem axialen Ende des Lagerinnenrings 32 wie bei der 1 angeordnet. Stattdessen ist die Welle 21 in axialer Richtung nur soweit in die Innenbohrung 20 des Lagerinnenrings 32 eingebracht, dass sie in axialer Richtung von der Befestigungsstruktur 33 bzw. einer axialen Höhe an der die Gegenbefestigungsstruktur 34 in die Befestigungsstruktur 33 eingreift, beabstandet ist. Mit anderen Worten überlappen sich die Welle 21 bzw. deren axiale Stirnseite 36 und die Gegenbefestigungsstruktur 34 der Komponente 31 in axialer Richtung nicht. Die Bohrung 20 ist also nicht vollständig von der Welle 21 ausgefüllt. Die Komponente 31 ist zumindest teilweise in der Bohrung 20 des Lagerinnenrings 32 angeordnet. In axialer Richtung erstreckt sich die Komponente 31 dabei maximal bis zu einem Drittel, einem Viertel, einem Fünftel, einem Sechstel oder einem Zehntel einer axialen Ausdehnung des Lagerrings 32 in die Bohrung 20 hinein. Der Teil der Komponente 31, der sich in der Bohrung 20 befindet, überlappt in axialer Richtung M weiter mit dem Lagerinnenring 32 als die Gegenbefestigungsstruktur 34 der Komponente 31. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Welle auch hier bündig zu einer Stirnseite 38 des Lagerinnenrings 32 angeordnet sein.
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Der Außenring 18 ist drehfest an einem Bauteil 37, bei dem es sich beispielsweise um ein Gehäuse handeln kann, angeordnet. Sowohl das Bauteil 37 wie auch die Welle 21 weisen jeweils eine Nut 39 auf. Bei der Nut 39 kann es sich zum Beispiel um Vertiefungen zur Aufnahme von einem Sicherungsmittel, beispielsweise einen Sicherungsring handeln, über das der Lagerinnenring 32, wie auch der Lageraußenring 18 in die axiale Richtung gesichert werden können. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Vertiefungen auch entfallen oder auch bei dem Ausführungsbeispiel der 1 vorgesehen sein.
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Die 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung 40 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Lageranordnung 40 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Lageranordnung 30, unterscheidet sich jedoch durch eine Komponente 41 und einen Lagerinnenring 42, eine Befestigungsstruktur 43 und eine Gegenbefestigungsstruktur 44. Bei der Befestigungsstruktur 43 des Lagerinnenrings 42 handelt es sich um eine vollständig in Umfangsrichtung umlaufende Nut, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Gegenbefestigungsstruktur 44 ist korrespondierend als eine in Umfangsrichtung umlaufende Erhöhung ausgebildet, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Nuten in Umfangsrichtung unterbrochen ausgebildet sein. Eventuell kann die Befestigungsstruktur auch nur innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs angeordnet sein, beispielsweise sodass sie weniger als 10°, 20°, 40° ,50°, 60°, 70°, 90°, 120°, 180° oder 360° einschließt. Ergänzend oder alternativ können die Nuten jedwede Querschnittsform, zum Beispiel Dreieck, Quadrat, Halbkreis, Teilkreis oder dergleichen aufweisen.
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Weiterhin unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der 3 von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen auch durch eine Welle 45. Die Welle 45 weist einen Absatz 46 auf, der als axialer Anschlag für den Lagerinnenring 42, auf einer der Komponente 41 abgewandten Seite, dient. Dadurch können beispielsweise Vertiefungen, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 2, entfallen. Analog ist der Außenring 18 an dem zweiten Bauteil 37 über ein Axialsicherungselement 47, das über nicht dargestellte Mittel an dem zweiten Gehäuse 47 befestigt ist, in axialer Richtung gesichert.
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Die 4 zeigt eine weitere Darstellung der Lageranordnung 40, wobei der Außenring 18 in axialer Richtung gegenüber dem zweiten Bauteil 37 über einen in die Vertiefung 39 einbringbaren und nicht dargestellten Sicherungsring gesichert werden kann. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die dargestellten axialen Sicherungsmöglichkeiten bzw. Los- und Festlagerkombinationen, auch auf andere Art und Weise als dargestellt, kombiniert sein.
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Entsprechend zeigt die 5 eine weitere schematische Querschnittsdarstellung der Lageranordnung 40, wobei hier die Welle 21 des Ausführungsbeispiels der 2 in dem Lagerinnenring 42 angeordnet ist.
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Die 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung 50 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Lageranordnung 50 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Lageranordnung 10 der 1, unterscheidet sich jedoch durch eine Komponente 51 bzw. einer Anordnung der Welle 20. Die Welle 20 ist nicht vollständig in die Bohrung des Lagerinnenrings 12 eingeführt, sondern ist von einer Stirnseite des Lagerinnenrings 12, an der sich die Befestigungsstruktur 13 befindet, in axialer Richtung beabstandet. Entsprechend ragt die Komponente 51 mit einem Bereich 52 in die Bohrung 20 des Lagerinnenrings 12. An dem in die Bohrung hineinragenden Bereich 52, der in axialer Richtung an den Bereich 16 anschließt, weist die Komponente einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser der Bohrung 20 entspricht. Dadurch ergibt sich auf der radial außenliegenden Seite ein Absatz 53 an der Komponente 51. Die Komponente 51 ist also über die Stirnfläche 15 als Befestigungsstruktur an der in die axiale Richtung gerichteten Stirnfläche 13 des Lagerinnenrings 12 befestigt. Genauso ist die Komponente 51 in radialer Richtung zumindest abschnittsweise entlang des Bereichs 52 an der Innenbohrung 20 des Lagerinnenrings befestigt.
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Die 7 zeigt eine weitere schematische Querschnittsdarstellung einer Lageranordnung 60. Die Lageranordnung 60 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Lageranordnung 10 der 1, unterscheidet sich jedoch durch eine Dichtung 61. Die Dichtung 61 ist wie die vorhergehend beschriebenen Dichtungen auch als in Umfangsrichtung geschlossener Ring ausgebildet. Eventuell kann der Ring auch in Umfangsrichtung unterbrochen sein. Die Dichtung 61 ist dichtend an einer radial nach innen gerichteten Seite eines Bords des Außenrings 18 angeordnet. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Außenring auch bordfrei ausgebildet sein. Unter Umständen kann dann die Dichtung an einer anderen nach radial innen gerichteten Fläche des Außenrings angeordnet sein. Des Weiteren ist die Dichtung 61 dichtend an einer radial nach außen gerichteten Fläche 62 der Komponente 11 angeordnet. Die Fläche 62 befindet sich in dem Bereich 16, also dem Bereich mit dem kleineren Durchmesser der Komponente 11.
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Die Dichtung 61 weist als Querschnitt einen Winkel mit zwei Schenkeln 63 und 64 auf. Der Schenkel 64 weist in axialer Richtung eine größere Ausdehnung auf als der Schenkel 63 in die radiale Richtung. Die beiden Schenkel 63 und 64 schließen einen Winkel α von 90° ein. Der erste Schenkel 63 liegt mit einer radial nach außen gerichteten Fläche an einer radial nach innen gerichteten Seite des Außenrings 18 an. Der zweite Schenkel 64 liegt mit seiner radial nach innen gerichteten Fläche an der nach radial außen gerichteten Fläche 62 der Komponente 11 an. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Winkel α auch einen anderen Wert, beispielsweise wenigstens 45° oder 120° aufweisen. Ergänzend oder alternativ können auch die Schenkel eine andere Ausdehnung aufweisen.
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Die 8 zeigt eine weitere schematische Querschnittdarstellung einer Lageranordnung 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lagerordnung 70 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Lageranordnung 60 der 7 oder der Lageranordnung 10 der 1, unterscheidet sich jedoch durch eine Dichtung 71.
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Die Dichtung 71 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und ist als in Umfangsrichtung umlaufender Ring ausgebildet. Die Dichtung 71 liegt dabei in Umfangsrichtung an einer nach radial innen gerichteten Fläche des Außenrings 18 bzw. dessen Bord an. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Außenring auch bordfrei ausgebildet sein. Unter Umständen kann dann die Dichtung an einer anderen nach radial innen gerichteten Fläche des Außenrings angeordnet sein.
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Des Weiteren liegt die Dichtung 71 an einer Dichtungsanlagefläche 72 der Komponente 11 an, wobei die Dichtungsanlagefläche 72 der Komponente 11 in eine axiale Richtung gerichtet ist. Es handelt sich dabei um die Fläche 72, die die Bereiche 16 und 17 trennt. Die Dichtung 71 liegt mit einer nach radial innen gerichteten Seite auch an einer nach radial außen gerichteten Seite des Lagerinnenrings 12 an. Bei einigen weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Dichtung in diese Richtung auch beabstandet sein.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Lagerinnenring 12, dem Außenring 18, dem Wälzkörper 19 und der Komponente 11 um ein Wälzlager mit einem Pumpenrad. Dieses kann bei manchen Ausführungsbeispielen aufgrund einer Leichtbauweise besonders energieeffizient sein. Mit anderen Worten betreffen manche Ausführungsbeispiele ein energieeffizientes Wälzlager mit einer Dichtung und einem Pumpenrad als komplette Einheit ohne Welle. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ermöglicht werden, eine Medienpumpe ohne Welle zu betreiben und auf diese Weise einen Leichtbau sowie eine Kostenreduzierung für eine Anwendung zu erreichen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein Wellenstummel für die Aufnahme der Komponente bzw. des Pumpenrads entfallen. Eine Abdichtung kann bei manchen Ausführungsbeispielen über das Wälzlager zu einer Seitenfläche der Komponente bzw. des Pumpenrades oder auch nur über das Wälzlager, also beispielsweise zwischen dem Außenring und dem Lagerinnenring, realisiert werden. Die Anbindung für die Komponente oder das Pumpenrad kann bei manchen Ausführungsbeispielen durch Kleben, Schrauben, Reibschwei-ßen, Kunststoffanspritzen oder dergleichen realisiert werden. Die Verbindung zu der Welle kann dann beispielsweise über das Wälzlager mit der Pumpeneinheit erfolgen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine komplette, energieeffiziente Pumpenlagerung auch das zweite Lager bedingen. Eventuell kann so erreicht werden, dass der Wellenansatz für die Komponente oder das Pumpenrad nicht mehr benötigt wird. Ferner kann bei manchen Ausführungsbeispielen das gesamte System dann kürzer und/oder kleiner ausgeführt werden. Zudem kann gegebenenfalls eine Montage vereinfacht oder auch eine Anzahl der Bauteile reduziert werden. Insgesamt kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein Leichtbau und dadurch auch eine Kostenreduzierung erreicht werden.
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Eine Lageranordnung gemäß Ausführungsbeispielen kann bei allen möglichen Medienpumpen wie Wasser-, Ver- und Entsorgungs-, Kühl- und Schmierpumpen oder auch Schlammpumpen, Pumpen in Verbrennungsmotoren oder dergleichen eingesetzt werden. Bei dem Lagerring oder Lagerinnenring kann es sich um ein Bauteil eines Radial- oder Axiallagers handeln, beispielsweise von allen möglichen Wälzlagern, wie zum Beispiel Rillenkugellager, Schrägkugellager, Nadellager, Tonnenlager, Kegelrollenlager, Pendelrollenlager oder auch Zylinderrollenlager. Diese können dabei einreihig aber auch mehrreihig ausgebildet sein. Bei dem Lagerring kann es sich aber auch um eine Komponente eines Gleitlagers handeln. Die Lageranordnung kann jedoch nicht nur, wie für Ausführungsbeispiele der Figuren beschrieben, zum Lagern, zum drehbeweglichen Anordnen von Pumpenrädern, sondern auch von allen anderen möglichen Komponenten, beispielsweise in Pumpenrühreinrichtungen, Ventilatoren, Turbinen und oder dergleichen eingesetzt werden. Zudem kann die Lageranordnung in Kombination mit Lagern einer sehr energieeffizienten Lagerbaureihe eingesetzt werden. Diese Lager können beispielsweise ein Reibmoment aufweisen, das um mehr als 10%, 12%, 15%, 20%, 25%, 28%, oder sogar um 30% kleiner ist als das Reibmoment bei anderen Lagern, vergleichbarer Baugröße. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines sehr reinen Stahls, einer hohen Härte, sehr glatten Oberflächen, einem Schmierfett und/oder entsprechenden Lagergeometrien erreicht werden. Es kann sich dabei beispielsweise um Lager der Baureihe E2 von SKF handeln.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können gegebenenfalls auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lageanordnung
- 11
- Komponente
- 12
- Lagerinnenring
- 13
- Befestigungsstruktur
- 14
- Gegenbefestigungsstruktur
- 15
- Stirnseite/Komponente
- 16
- Bereich
- 17
- Bereich
- 18
- Außenring
- 19
- Wälzkörper
- 20
- Bohrung
- 21
- Welle
- 22
- Stirnseite
- 23
- Dichtung
- 30
- Lageranordnung
- 31
- Komponente
- 32
- Lagerinnenring
- 33
- Befestigungsstruktur
- 34
- Gegenbefestigungsstruktur
- 35
- Stirnseite
- 36
- Stirnseite
- 37
- erstes Bauteil
- 39
- Nut
- 38
- Axialsicherungsbauteil
- 40
- Lageranordnung
- 41
- Komponente
- 42
- Lagerinnenring
- 43
- Befestigungsstruktur
- 44
- Gegenbefestigungsstruktur
- 45
- Welle
- 46
- Abschnitt
- 47
- Axialsicherungselement
- 50
- Lageranordnung
- 52
- Bereich
- 53
- Absatz
- 60
- Lageranordnung
- 61
- Dichtung
- 62
- Dichtungsanlagefläche
- 63
- Erster Schenkel
- 64
- Zweiter Schenkel
- 70
- Lageranordnung
- 71
- Dichtung
- 72
- Dichtungsanordnung
- M
- Rotationsachse
- A
- Winkel
