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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern, einem Käfig, und einer zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Dichtung, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, und wobei die Wälzkörper zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, und wobei die Dichtung einen auf dem Innenring drehfest angeordneten und radial nach außen gerichteten Dichtscheibenring aufweist, der in radialer Erstreckung bereichsweise zwischen zwei radial nach innen gerichteten und drehfest an dem Außenring angeordneten Dichtscheibenringen hineinragt.
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Im Stand der Technik sind aus dem Angebot der Wälzlagerhersteller verschiedenste Wälzlager und Wälzlageranordnungen für Hochgeschwindigkeitsanwendungen (insbesondere in Form von Hochgeschwindigkeits-Radialeinsatz-Kugellageranwendungen) bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wälzlageranordnung mit einem Wälzlager zu schaffen, welche verbesserte Dichteigenschaften - insbesondere für Anwendungen im hohen Drehzahlbereich - den sogenannten Hochgeschwindigkeits-Radialeinsatz-Kugellageranwendungen - gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung umfasst ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern, einem Käfig, und einer zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Dichtung, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, und wobei die Wälzkörper zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, und wobei die Dichtung einen auf dem Innenring drehfest angeordneten und radial nach außen gerichteten Dichtscheibenring aufweist, der in radialer Erstreckung bereichsweise zwischen zwei radial nach innen gerichteten und drehfest an dem Außenring angeordneten Dichtscheibenringen hineinragt. Erfindungsgemäß weist der am Innenring angeordnete Dichtscheibenring auf seinen beiden gegenüberliegenden axialen Ringscheibenflächen (bzw. seinen axial gegenüberliegenden Ringscheibenflächen) einen Dichtungsbelag auf. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine verbesserte Abdichtung eines Wälzlagers, insbesondere eines Wälzlagers für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, geschaffen ist.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Wälzlager dienen dazu, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager werden insbesondere zur Positionierung von Achsen und Wellen eingesetzt, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
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Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abwälzende Wälzkörper angeordnet, wobei zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern innerhalb des Wälzlagers hauptsächlich Rollreibung auftritt. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring üblicherweise auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung dieser Lager relativ gering.
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Der Innenring verbindet in der Regel die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern. Dabei wird die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden. Auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn wälzen die Wälzkörper des Wälzlagers. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein.
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Der Außenring verbindet in der Regel die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern. Dabei wird die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden. Auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn wälzen die Wälzkörper des Wälzlagers. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein.
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Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Innenrings und des Außenrings ab und haben die Aufgabe, die auf das Wälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen.
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Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig ist so ausgebildet, dass die Wälzkörper voneinander beabstandet gehalten werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörper in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.
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Ein Wälzlager weist in der Regel wenigstens eine Dichtung auf, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Üblicherweise berühren hierzu die eingesetzten Dichtungen mit mehreren Dichtlippen den Innen- bzw. Außenring. Diese sind so ausgelegt, dass sie zum einen über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung nicht zu hoch ist.
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Die Wälzkörper wälzen innerhalb des Wälzlagers auf der Innenringlaufbahn des Innenrings ab. Hierzu muss die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper wälzen innerhalb des Wälzlagers auch auf der Außenringlaufbahn des Außenrings ab. Hierzu muss die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein. Die Außenringlaufbahn kann im Übrigen ebenfalls so profiliert ausgebildet sein wie die Innenringlaufbahn.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Dichtungsbelag eine Dicke aufweist, die derart bemessen ist, dass eine berührende Abdichtung zwischen dem auf dem Innenring angeordneten Dichtscheibenring und den beiden auf dem Außenring angeordneten Dichtscheibenringen gewährleistet ist. Es kann somit in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass eine verbesserte Abdichtung einer Labyrinthdichtung erreicht wird.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Dichtungsbelag aus Polytetrafluorethylen gebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine verschleißfeste Abdichtung und somit eine hohe Laufzeit für ein Wälzlager gewährleistet ist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Wälzkörper als Lagerkugeln ausgebildet sind, um entsprechend hohe Drehzahlen realisieren zu können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung in einem Axialschnitt,
- 2 einen vergrößerten Teilausschnitt der Wälzlageranordnung gemäß 1, und
- 3 die aus drei einzelnen Dichtscheibenringen aufgebaute Dichtung in einer ausschnittsweisen Explosionsdarstellung der drei Dichtungsbestandteile.
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1 zeigt eine Wälzlageranordnung 1 gemäß der Erfindung in einem Axialschnitt. Die Wälzlageranordnung 1 umfasst ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5, einem Käfig 6, und einer zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 angeordneten Dichtung 7. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 8 auf und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 9 auf, wobei die als Lagerkugeln 12 ausgebildeten Wälzkörper 5 zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 wälzend gelagert, in dem Käfig 6 voneinander beabstandet, angeordnet sind. Die Dichtung 7 weist einen auf dem Innenring 3 drehfest angeordneten und radial nach außen gerichteten Dichtscheibenring 10 auf, der in radialer Erstreckung bereichsweise zwischen zwei radial nach innen gerichteten und drehfest an dem Außenring 4 angeordneten Dichtscheibenringen 10 hineinragt, wobei der am Innenring 3 angeordnete Dichtscheibenring 10 auf seinen beiden axial gegenüberliegenden Ringscheibenflächen einen Dichtungsbelag 11 aufweist.
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Die 1 zeigt ferner, dass der Dichtungsbelag 11 eine Dicke aufweist, die derart bemessen ist, dass eine berührende Abdichtung zwischen dem auf dem Innenring 3 angeordneten Dichtscheibenring 10 mit dem beidseitig angebrachten Dichtungsbelag 10 und den beiden auf dem Außenring 4 angeordneten und links und rechts von dem Dichtscheibenring 10 des Innenrings 3 sich vom Außenring 4 radial nach innen Richtung Innenring 3 erstreckenden Dichtscheibenringen 10 gewährleistet ist.
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Die 2 zeigt in einem vergrößerten Teilausschnitt gemäß 1 die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung 1. Analog zur Darstellung in 1, umfasst die Wälzlageranordnung 1 das Wälzlager 2 mit dem Innenring 3, dem Außenring 4, den als Lagerkugeln 12 ausgebildeten Wälzkörpern 5, dem Käfig 6, und der zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 axial beidseitig angeordneten Dichtung 7. Der Innenring 3 weist die Innenringlaufbahn 8 und der Außenring 4 weist die Außenringlaufbahn 9 auf, wobei die als Lagerkugeln 12 ausgebildeten Wälzkörper 5 zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 wälzend gelagert, in dem Käfig 6 voneinander beabstandet, angeordnet sind. Die Dichtung 7 weist einen auf dem Innenring 3 drehfest angeordneten und radial nach außen gerichteten Dichtscheibenring 10 auf, der in radialer Erstreckung bereichsweise zwischen zwei radial nach innen gerichtete und drehfest an dem Außenring 4 angeordnete Dichtscheibenringe 10 hineinragt. Dabei weist der am Innenring 3 angeordnete Dichtscheibenring 10 auf seinen beiden axial gegenüberliegenden Ringscheibenflächen jeweils einen Dichtungsbelag 11 auf.
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Die Dichtung besteht im Wesentlichen aus drei einzelnen Dichtscheibenringen 10. Dabei sind zwei der Dichtscheibenringe 10 am Außenring 4 des Wälzlagers 2 in einer umlaufenden Ringnut fixiert und erstrecken sich jeweils mit einem scheibenförmigen Kreisringabschnitt radial in Richtung Innenring 3. Der dritte Dichtscheibenring 10 ist gegenüberliegend am Innenring 3 des Wälzlagers 2 drehfest angeordnet und weist im vorliegenden Beispiel einen L-förmigen Querschnitt auf, wobei er mit dem kürzeren der beiden Schenkel am Innenring 3 angeordnet ist und mit seinem längeren Schenkel radial in Richtung Außenring 4 sich zwischen die beiden Kreisringabschnitte der am Außenring 4 angeordneten Dichtscheibenringe 10 erstreckt und beidseitig den insbesondere durch einen PTFE-Belag gebildeten Dichtungsbelag 11 trägt.
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Die 3 zeigt die Einzelbestandteile der Dichtung 7 in einer Art Teil-Explosionsdarstellung. Die beiden äußeren Dichtscheibenringe 10 sind dafür vorgesehen und ausgebildet, dass sie in einer Ringnut im Außenring 4 des Wälzlagers 2 drehfest anordenbar sind (siehe 1 und 2). Hierfür hintergreift der links dargestellte Dichtscheibenring 10, der im Wesentlichen einen Z-förmigen Querschnitt aufweist, mit seinem in Richtung Außenring 4 weisenden Z-Schenkel eine hakenförmige Aufnahme des rechts dargestellten Dichtscheibenrings 10, derart, dass beide Dichtscheibenringe 10 im montierten Zustand mit jeweils einem Ringscheibenabschnitt radial nach innen, Richtung Innenring 3, gerichtet und parallel voneinander beabstandet sind. Der auf dem Innenring 3 drehfest angeordnete und radial nach außen gerichtete Dichtscheibenring 10 erstreckt sich in radialer Richtung bereichsweise zwischen die beiden radial nach innen gerichteten und drehfest an dem Außenring 4 angeordneten Dichtscheibenringe 10. Durch die auf den beiden gegenüberliegenden axialen Ringscheibenflächen des mittleren Dichtscheibenrings 10 aufgebrachten Dichtungsbeläge 11 wird unter Berührungskontakt eine entsprechende Abdichtung des Wälzlagers 2 gewährleistet.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Käfig
- 7
- Dichtung
- 8
- Innenringlaufbahn
- 9
- Außenringlaufbahn
- 10
- Dichtscheibenring
- 11
- Dichtungsbelag
- 12
- Wälzkörperkugeln
