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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, die ein Lager aufweist.
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Ein Lager weist im Allgemeinen einen Innenring und einen Außenring auf, wobei die Ringe in relativer Drehung zueinander sind. Die Ringe können zwischen sich eine Lagerkammer definieren, in der die Rollelemente, wie Kugeln, Nadeln, Rollen, untergebracht sind.
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Ein Lager ist vorgesehen, um in einem Gehäuse eines mechanischen Systems zwischen einem festen mechanischen Element und einem beweglichen mechanischen Drehelement derart befestigt zu werden, dass ihre relative Drehung gestützt wird.
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Die Definition eines Lagers, insbesondere des Typs des Lagers, der Anzahl von Reihen von Rollelementen, des Typs von Rollelementen, der Dimensionierung der Ringe und der Rollelemente, ist abhängig von der Anwendung des mechanischen Systems. Die Bedingungen des Drehmoments, der Drehzahl, der Last, der Umgebung oder auch des Platzes, der in dem Gehäuse verfügbar ist, beeinflussen das Lager und sind somit Vorgaben für seine Definition. Jedoch kann der Hersteller des mechanischen Systems und/oder des Lagers seine Bereiche ändern und sich nicht mehr anpassen.
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Die Eigenschaften eines Lagers können verbessert worden sein, aber dieses verfügt immer noch über das gleiche Gehäuse, während ein Gehäuse von verringerten Abmessungen geeignet sein könnte.
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Es ist von der
US-A-3,519,316 bekannt, eine Lageranordnung mit einem Paar ringförmiger Flansche auszustatten, wobei ein erster Flansch, der gegen eine Stirnkante des Außenrings des Lagers montiert ist, mit der zylindrischen Außenfläche des Rings fest verbunden ist, und ein zweiter Flansch, der gegen eine Stirnkante des Innenrings des Lagers montiert ist, mit der inneren zylindrischen Bohrung des Rings fest verbunden ist. Die beiden Ringe gelangen in Gleitkontakt und stellen eine Dichtheit für das Lager sicher. Dennoch erfordern die Befestigungsmittel, dass Rillen in den Ringen vorgesehen werden, die geeignet sind, mit den Reliefs zusammenzuwirken, welche an den Befestigungsabschnitten der Flansche vorgesehen sind.
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Von der
FR-A1-2 199 081 und
DE-A1-10 2011 103 441 ist es bekannt, eine solche Dichtungsvorrichtung mit zwei Paaren von Flanschen auf jeder Seite des Lagers vorzusehen. Bei diesen Vorrichtungen erfordern die Lager keine Änderung und die Flansche können nach der Konstruktion und der Herstellung des Lagers hinzugefügt werden. Dennoch müssen spezifische Befestigungsmittel mit Radialkanten der Ringe vorgesehen werden.
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Insbesondere diese Probleme möchte die Erfindung angehen, indem sie eine Lageranordnung vorschlägt, die einfach herzustellen und zu befestigen ist, die in ihrer Verwendung und ihrer Anpassung an verschiedene Anwendungen modular ist.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Lageranordnung, umfassend ein Lager, das mit einem ersten Ring, der mit einer Bohrung, mit zwei Stirnkanten, mit einer zylindrischen Außenfläche und mit zwei Flanschen ausgestattet ist, die mit dem ersten Ring fest verbunden sind und jeweils eine Stirnkante des ersten Rings bedecken. Das Lager umfasst auch einen zweiten Ring, der mit einer Bohrung, mit zwei Stirnkanten, mit einer zylindrischen Außenfläche und mit zwei Flanschen ausgestattet ist, die mit dem zweiten Ring fest verbunden sind und jeweils eine Stirnkante des zweiten Rings bedecken. Der erste und der zweite Ring können in relativer Drehung um eine zentrale Achse sein. Die Anordnung ist dazu bestimmt, in einem Gehäuse befestigt zu werden. Die freien Enden eines ringförmigen Flansches des ersten Rings und eines ringförmigen Flansches des zweiten Rings sind in Gleitkontakt. Ein Abmessungsunterschied zwischen dem Gehäuse und dem Lager wird durch die Flansche kompensiert.
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Gemäß der Erfindung erstreckt sich jeder der beiden Flansche mindestens eines Rings durch einen Abschnitt, der mindestens teilweise eine ringförmige zylindrische Fläche des Rings bedeckt, wobei die Abschnitte, die sich von den beiden Flanschen desselben Rings erstrecken, untereinander fest verbunden sind.
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Dank der Erfindung ist der Unterschied zwischen den Abmessungen zwischen dem Lager und dem Gehäuse, in dem das Lager bestimmt ist, befestigt zu werden, durch die Dicke der Flansche, die auf den beiden Ringen fest verbunden befestigt sind, kompensiert. Insbesondere dienen die Flansche als Auflageflächen mit dem Gehäuse anstelle der Stirnkanten der Ringe des Lagers.
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Ein Standardlager von reduzierter Größe kann an andere Anwendungen angepasst werden, ohne das mechanische Gesamtsystem ändern zu müssen. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Zeit und der Kosten der Konstruktion des mechanischen Systems. Außerdem ist es möglich, wenn die Abmessungen des Gehäuses außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, ein Standardlager dem Bereich anzupassen.
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Die Erfindung ermöglicht ebenfalls, ein Lager mit reduzierten Abmessungen anstelle eines Lagers mit größeren Abmessungen, aber durch Integrieren von zusätzlichen Funktionalitäten dank der Flansche anpassen zu können.
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Ein anderer Vorteil besteht darin, dass keine Änderung an dem Standardlager vorgenommen wird. Die Flansche werden nachträglich nach der Konstruktion und der Herstellung des Lagers auf den Ringen befestigt. Die Flansche werden außerhalb des Lagers befestigt.
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Außerdem kann, da die Flansche der beiden Ringe miteinander in Gleitkontakt sind, eine Dichtheit des Lagers sichergestellt werden. Es kann daher nicht notwendig sein, Dichtungsmittel im Inneren des Lagers vorzusehen, wie Lippendichtungen, die in einem Ring montiert und in Gleitkontakt sind oder ein Labyrinth mit dem anderen Ring bilden. Hingegen kann das Lager mit solchen Dichtungsmitteln zusätzlich zu den Flanschen ausgestattet sein, um die Dichtheit des Lagers in besonders kritischen Umgebungen (Verschmutzung, Wasser, Staub, Teilchen) zu erhöhen.
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Nach vorteilhaften aber nicht obligatorischen Aspekten der Erfindung kann eine derartige Lageranordnung eine oder mehrere der folgenden Merkmale einschließen, die in jeder technisch zulässigen Kombination genommen sind:
- – Eine Lagerkammer ist zwischen dem ersten und zweiten Ring des Lagers definiert, in der mindestens eine Reihe von Rollelementen untergebracht ist.
- – Die Rollelemente sind regelmäßig in Umfangsrichtung beabstandet und von einem Käfig gehalten.
- – Die Rollelemente sind Kugeln.
- – Der erste und zweite Ring des Lagers sind massiv.
- – Die Ringe und die Rollelemente definieren einen Teilkreisdurchmesser des Lagers, der parallel zu der Achse der relativen Drehung des ersten und zweiten Rings des Lagers ist.
- – Die Ringe und die Rollelemente definieren einen Teilkreisdurchmesser des Lagers, der senkrecht zu der Achse der relativen Drehung des ersten und zweiten Rings des Lagers ist.
- – Die beiden Flansche sind in Gleitkontakt am Teilkreisdurchmesser des Lagers.
- – Die Flansche in Gleitkontakt bedecken einander teilweise in einem Kontaktabschnitt.
- – Mindestens ein Flansch ist mit einem Ring des Lagers durch Befestigungsmittel fest verbunden, beispielsweise durch Schweißen, durch Kleben, durch Formgießen, durch Zusammenwirken von mechanischen Mitteln, wie von Teilen des Flansches und des Rings in Zusammenwirken von Formen.
- – Mindestens ein Flansch umfasst mindestens eine Materialschicht, die aus schwingungsdämmendem Material hergestellt ist.
- – Mindestens ein Flansch weist mindestens eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material derart auf, dass der Durchfluss von elektrischem Strom durch das Lager verhindert wird.
- – Mindestens ein Flansch ist aus Kunststoff- oder synthetischem Material hergestellt.
- – Mindestens ein Flansch umfasst einen ersten Teil aus einem steifen Material, der mindestens einen Teil einer Stirnkante eines Rings bedeckt, und einen zweiten Teil aus einem nachgiebigen Material, das in Gleitkontakt gegen einen anderen Flansch ist.
- – Die Anordnung umfasst mindestens zwei Flansche, die mit demselben Ring des Lagers fest verbunden sind und jeweils mindestens einen Teil einer Stirnkante des Rings bedecken.
- – Die Abschnitte, die sich von den beiden Flanschen desselben Rings erstrecken, sind ringförmig, um eine Hülle zu bilden, die den Ring sowohl radial als auch axial umgibt.
- – Jeder der beiden Ringe umfasst zwei Flansche an jeder ihrer Stirnkanten, wobei jeder Flansch in Gleitkontakt mit einem zugeordneten Flansch des anderen Rings ist, um eine vollständige Dichtheit des Lagers sicherzustellen.
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Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Vorteile davon werden im Lichte der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen, die eine Lageranordnung in Konformität mit ihrem Prinzip darstellen, deutlicher erkennbar werden, die nur als Beispiel angegeben und unter Bezugnahme auf die beigefügten, nicht einschränkenden Zeichnungen angeführt sind, in denen:
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die 1 eine Schnittansicht einer Lageranordnung nach einer ersten Ausführungsform darstellt;
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die 2 eine Seitenansicht der Lageranordnung der ersten Ausführungsform darstellt;
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die 3 eine Seitenansicht einer Lageranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
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die 4 eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt; und
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die 5 eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
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Eine Anordnung 10 weist ein Lager 1 mit einer zentralen Drehachse X1 auf, das mit einem Außenring 2, einem Innenring 3, einer Reihe von Rollelementen 4, hier Kugeln, die in parallelen Ebenen angeordnet sind, die jeweils durch einen Käfig 5 gehalten sind, ausgestattet ist. Eine derartige Anordnung ist dazu bestimmt, in einem Gehäuse befestigt zu werden, das in einem mechanischen System (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
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Die Ringe 2, 3 sind im normalen Betriebsmodus mit der zentralen Achse X1 koaxial.
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Der Außenring 2 weist eine zylindrische Außenfläche 21, eine Bohrung 22, in der eine Laufbahn für die Rollelemente 4 angeordnet ist, auf.
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Der Innenring 3 weist eine zylindrische Außenfläche 31 auf, in der eine Laufbahn für die Rollelemente 4 angeordnet ist.
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Der Innenring 3 kann drehbar und der Außenring 2 nicht drehbar sein oder umgekehrt, oder die zwei Ringe können relativ zueinander um die zentrale Achse X1 drehbar sein.
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Der Außenring 2 ist axial durch zwei radiale Stirnkanten 23 und 24 begrenzt und der Innenring 3 ist axial durch zwei radiale Stirnkanten 33 und 34 derart begrenzt, dass die Kanten jeweils derart axial ausgerichtet sind, dass eine axiale Abmessung des Lagers 1 definiert wird.
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Der Innenring 3 weist ebenfalls eine zylindrische Durchgangsbohrung 32 auf. Es kann beispielsweise eine Achse oder ein Träger in die Bohrung 32 eingefügt werden. Die Bohrung 32 des Innenrings 3 und die zylindrische Außenfläche 21 des Außenrings 2 definieren eine radiale Abmessung des Lagers.
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Die zylindrische Außenfläche 31 des Innenrings 3, die Bohrung 22 des Außenrings 2 und die radialen Stirnkanten 23, 33 und 24, 34 definieren eine Lagerkammer 8, in der die Rollelemente 4 zwischen den Ringen 2, 3 in Bewegung sind. Die Lagerkammer 8 kann mit Schmiermittel, beispielsweise Fett oder Öl, gefüllt sein, um die Reibungen zwischen den Kontaktflächen der sich bewegenden Elemente, hier die Rollelemente 4, der Laufbahn, die an der zylindrischen Außenfläche 31 angeordnet ist, und der Laufbahn, die an der Bohrung 22 des Außenrings 2 angeordnet ist, zu reduzieren.
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Die Ringe 2, 3 und die Rollelemente 4 definieren einen Teilkreisdurchmesser P1 des Lagers 1 als Drehachse der Rollelemente, wobei die Ringe parallel zu dieser Achse, die zwischen diesen Ringen angeordnet ist, in relativer Drehung sind.
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Nach den Drehmodi, die in den 1 bis 5 dargestellt sind, ist der Teilkreisdurchmesser P1 parallel zu der zentralen Drehachse X1. Nach einer Alternative, die nicht dargestellt ist, kann der Teilkreisdurchmesser P1 senkrecht zu der zentralen Achse sein.
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Nach der Erfindung weist die Anordnung 10 ebenfalls ringförmige radiale Flansche 11, 12, 13 und 14 auf, die mit den Ringen 2, 3 des Lagers 1 fest verbunden sind.
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Die ringförmigen radialen Flansche 12 und 14, die mit dem Innenring 3 fest verbunden sind, umfassen jeweils einen äußeren Umfangsrand 12a bzw. 14a und einen inneren Umfangsrand 12b bzw. 14b. Die ringförmigen radialen Flansche 11 und 13, die mit dem Außenring 2 fest verbunden sind, umfassen jeweils einen inneren Umfangsrand 11b bzw. 13b und erstrecken sich alle beide durch axiale Abschnitte 11c bzw. 13c.
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Die ringförmigen Flansche 11, 12, 13 und 14 sind koaxial mit der zentralen Achse X1 im Normalbetrieb.
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Die Flansche 11 und 13 liegen auf den radialen Stirnkanten 23 bzw. 24 des Außenrings 2.
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Die Flansche 12 und 14 liegen auf den radialen Stirnkanten 33 bzw. 34 des Innenrings 3.
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Die Flasche 12 und 14 sind durch Befestigungsmittel (die nicht dargestellt sind) mit dem Innenring 3 beispielsweise durch Schweißen, durch Kleben, durch Formgießen, durch Zusammenwirken von mechanischen Mitteln, wie von Teilen des Flansches und des Rings in Zusammenwirken von Formen oder jedem anderen geeigneten Mittel fest verbunden.
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Die axialen Abschnitte 11c und 13c der Flansche 11, 13 des Außenrings 2 sind ringförmig und bedecken jeweils einen Teil der zylindrischen Außenfläche 21 des Außenrings 2, um die Fläche 21 vollständig zu bedecken. Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, können die axialen Abschnitte 11c und 13c nicht ringförmig sein, wobei die Flansche 11 und 13 sich dann durch mehrere axiale Abschnitte 11c bzw. 13c erstrecken.
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Die axialen Abschnitte 11c und 13c sind untereinander an ihren axialen Enden 11d bzw. 13d fest verbunden. Die Befestigungsmittel (nicht dargestellt), die ihre Verbindung sicherstellen, können aus Schweißen, Kleben, Formgießen, aus dem Zusammenwirken von mechanischen Mitteln von Teilen der axialen Abschnitte in Zusammenwirken von Formen oder jedem anderen geeigneten Mittel bestehen.
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Dank der Erfindung sind die Flansche 11 und 13 beide mit dem Außenring 2 durch das Zusammenwirken ihrer axialen Abschnitte 11c bzw. 13c fest verbunden. Daher ist es nicht notwendig, eine Befestigung der Flansche 11 und 13 direkt auf dem Lager vorzunehmen. Die Anordnung, die aus den Flanschen 11 und 13 mit ihren axialen Abschnitten 11c und 13c besteht, definiert die Form eines U, worin der Außenring 2 integriert ist. Eine Überlagerung kann zwischen den radialen Flanschen 11 und 13 mit den Kanten 23 und 24 des Außenrings 2 vorgesehen werden, um eine Anti-Drehung sicherzustellen.
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Dank dieser Ausführungsform ist ein Unterschied in den radialen Abmessungen zwischen dem Lager 1 und dem Gehäuse, in dem die Anordnung 10 bestimmt ist, untergebracht zu werden, durch die axialen Abschnitte 11c und 13c kompensiert.
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Die inneren Umfangsränder 12b, 14b der Flansche 12, 1b, die jeweils an dem Innenring 3 des Lagers 1 montiert sind, verlaufen axial nicht in das Innere der Bohrung 32 des Innenrings 3.
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Die äußeren Umfangsränder 12a, 14a der Flansche 12, 14, die jeweils auf dem Innenring 3 des Lagers 1 befestigt sind, kommen in Gleitkontakt mit den inneren Umfangsrändern 11b, 13b der Flansche 11, 13, die jeweils auf dem Außenring 2 des Lagers 1 befestigt sind.
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Während der relativen Drehung des Innenrings 3 und des Außenrings 2 des Lagers 1 bleiben die Ränder 12a und 11b, 14a und 13b in Kontakt und gleiten übereinander.
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Der Unterschied in den axialen Abmessungen zwischen dem Lager 1 und dem Gehäuse, in dem die Anordnung 10 bestimmt ist, befestigt zu werden, ist durch die Flansche 11, 12, 13, 14 kompensiert.
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Gemäß der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist jeder Flansch 11, 12, 13, 14 aus einem einzigen Material hergestellt, beispielsweise Kunststoff oder einem synthetischen Material.
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Alternativ dazu und gemäß einer zweiten Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, erstrecken sich die Flansche 12 und 14 des Innenrings 3 auch durch axiale Abschnitte 12c bzw. 14c.
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Die axialen Abschnitte 12c und 14c sind ringförmig und bedecken jeweils einen Teil der Bohrung 32 des Innenrings 3, um die Fläche 32 vollständig zu bedecken. Gemäß einer nicht dargestellten Alternative können die axialen Abschnitte 12c und 14c nicht ringförmig sein, wobei sich die Flansche 12 und 14 dann durch mehrere axiale Abschnitte 12c bzw. 14c erstrecken.
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Die axialen Abschnitte 12c und 14c sind untereinander an ihren axialen Enden 12d bzw. 14d fest verbunden.
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Dank der zweiten Ausführungsform sind die Flansche 12 und 14 beide mit dem Innenring 3 durch das Zusammenwirken ihrer axialen Abschnitte 12c bzw. 14c fest verbunden. Es ist daher nicht nötig, eine Befestigung der Flansche 12 und 14 direkt auf dem Lager vorzunehmen. Die Anordnung, die aus den Flanschen 12 und 14 mit ihren jeweiligen axialen Abschnitten 12c und 14c besteht, definiert die Form eines U, worin der Innenring 3 integriert ist. Eine Überlagerung kann zwischen den radialen Flanschen 12 und 14 mit den Rändern 33 und 34 des Außenrings 3 vorgesehen werden, um eine Anti-Drehung sicherzustellen.
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Gemäß einer nicht dargestellten Alternative erstrecken sich nur die Flansche 12 und 14 durch die axialen Abschnitte 12c bzw. 14c, und nicht die Flansche 11 und 13, daher ähnlich den in 1 beschriebenen.
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Eine dritte Ausführungsform, die in 4 veranschaulicht ist, in der identische Elemente dieselben Bezugszahlen aufweisen, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die äußeren Umfangsränder 12a, 14a der Flansche 12, 14, die jeweils auf dem Innenring 3 montiert sind, und die inneren Umfangsränder 11b, 13b der Flansche 11, 13, die jeweils auf dem Außenring 2 des Lagers 1 montiert sind, Dichtungslippen bilden.
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Die äußeren Umfangsränder 12a, 14a bilden jeweils Dichtungslippen 12e, 14e für die Flansche 12, 14. Die inneren Umfangsränder 11b, 13b bilden jeweils Dichtungslippen 11e, 13e für die Flansche 11, 13. Die Lippen 12e, 14e sind in Gleitkontakt mit den Lippen 11e, 13e und sind alle aus einem nachgiebigen Polymer- oder synthetischen Material hergestellt. Beispielsweise kann das Material für die Lippen PA66 sein, verstärkt mit 30 % Glasfasern, um den Abrieb einzuschränken.
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Die Flansche 11, 12, 13, 14 sind aus einem steiferen Material als die Lippen hergestellt, beispielsweise aus Hartkunststoff oder einem Metall. Die Lippen 11e, 12e, 13e, 14e können beispielsweise jeweils auf die Flansche 11, 12, 13, 14 formgegossen, geklebt oder vulkanisiert werden.
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Da sie ausreichend steif sind, dienen die Flansche 11, 12, 13, 14 als Auflageflächen für die Anordnung 10 in ihrem Gehäuse. Die Lippen 11e, 12e, 13e, 14e aus einem nachgiebigeren Material ermöglichen die Verringerung des Reibmoments, wobei gleichzeitig die Dichtheit sichergestellt wird.
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Gemäß einer Alternative, die nicht dargestellt ist, ist nur ein Flansch eines Paares von Flanschen in Gleitkontakt mit einer Lippe aus einem nachgiebigen Material versehen.
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Eine vierte Ausführungsform, die in 5 veranschaulicht ist, in der identische Elemente dieselben Bezugszahlen aufweisen, unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass die Lippen 11e, 12e und 13e, 14e in Gleitkontakt axial übereinanderliegen.
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Die Flexibilität des nachgiebigen Materials, das die Lippen bildet, ermöglicht ihre axiale Verformung und stellt somit ihre Bedeckung sicher.
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Dank der vierten Ausführungsform wird der Kontakt zwischen zwei Lippen 11e, 12e und/oder 13e, 14e sogar im Fall eines Ausrichtungsfehlers des Lagers 1 bei der Montage oder bei der Verwendung aufrechterhalten.
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Nach nicht dargestellten Ausführungsformen kann das Lager mit einer oder mehreren Reihen von Rollelementen ausgestattet sein. Die Rollelemente können Kugeln, Rollen, Nadeln oder jede andere Art von Rollelementen sein. Das Lager kann aber auch nicht mit Rollelementen versehen sein und kann ein Gleitlager sein.
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Gemäß nicht dargestellten Ausführungsformen umfasst mindestens ein Flansch mindestens eine Materialschicht, die aus schwingungsdämmendem Material hergestellt ist, und/oder mindestens ein Flansch umfasst mindestens eine elektrisch isolierende Materialschicht, um das Fließen von elektrischem Strom quer durch das Lager zu verhindern.
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Die technischen Eigenschaften der oben beschriebenen Ausführungsformen und Varianten können miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3519316 A [0006]
- FR 2199081 A1 [0007]
- DE 102011103441 A1 [0007]
