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Die Erfindung betrifft ein Axialwälzlager, umfassend eine erste Laufscheibe und eine zweite Laufscheibe, die jeweils kreisringförmig mit einem L-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet und zueinander beabstandet um eine gemeinsame Axialwälzlagerdrehachse angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Laufscheibe und der zweiten Laufscheibe eine Mehrzahl von Wälzkörpern angeordnet sind, die auf einer ersten Wälzkörperlaufbahn der ersten Laufscheibe und einer zweite Wälzkörperlaufbahn der zweite Wälzkörperlaufbahn wälzen.
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Allgemein werden Wälzlager mit überwiegender axialer Belastung als Axiallager bezeichnet. In der
DE 90 11 029 U1 und in der
DE 10 2013 225 996 A1 ist jeweils ein beispielhaftes Axiallager offenbart. Die Axiallager bestehen in der Regel aus zwei Laufscheiben, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind.
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Besondere Herausforderung an derartige Lager stellen landwirtschaftliche Anwendungen, wie zum Beispiel in landwirtschaftlichen Maschinen bzw. Fahrzeugen wie Traktoren. Aufgrund des befahrenen Untergrunds weisen derartige Anwendungsfälle sehr herausfordernde Belastungsprofile für Wälzlager auf. Gleichzeit kann das Eindringen von Schmutzstoffen in das Lager das Lager schädigen und zu einem vorzeitigen Funktionsversagen führen
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe der Erfindung, ein Axialwälzlager bereitzustellen, das hinsichtlich seiner Dichtungseigenschaften verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Axialwälzlager, umfassend eine erste Laufscheibe und eine zweite Laufscheibe, die jeweils kreisringförmig mit einem L-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet und zueinander beabstandet um eine gemeinsame Axialwälzlagerdrehachse angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Laufscheibe und der zweiten Laufscheibe eine Mehrzahl von Wälzkörpern angeordnet sind, die auf einer ersten Wälzkörperlaufbahn der ersten Laufscheibe und einer zweite Wälzkörperlaufbahn der zweite Wälzkörperlaufbahn wälzen, wobei das Axialwälzlager ferner zwei als Dichtringe ausgebildete Dichtungen aufweist, wobei ein Dichtring an der umfänglichen Stirnseite des ersten Schenkels der L-förmigen ersten Laufscheibe und der andere Dichtring an der umfänglichen Stirnseite des zweiten Schenkels der L-förmigen ersten Laufscheibe angeordnet ist, so dass Ringspalte zwischen der ersten Laufscheibe und der zweiten Laufscheibe von den Dichtringen ausgefüllt sind und die Dichtringe aus einem Festkörperschmierstoff gebildet sind.
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Hierdurch kann besonders montagefreundliches, reibungsarmes und zugleich gut abgedichtetes Axialwälzlager realisiert werden.
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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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Axialwälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Axialwälzlager können insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie insbesondere 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 einer ersten Laufscheibe und einer zweiten Laufscheibe des Axialwälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten erste Laufscheibe, zweite Laufscheibe und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Axialwälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper auf der ersten und zweiten Laufscheibe bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.
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Die erste Laufscheibe kann insbesondere die Axialwälzlager aufnehmende Welle mit dem Axialwälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Stirnfläche der ersten Laufscheibe gekoppelt sein, wobei auf der dieser Stirnfläche gegenüberliegenden ersten Wälzkörperlaufbahn die Wälzkörper des Axialwälzlagers wälzen. Die erste Laufscheibe kann insbesondere kreisringförmig ausgebildet sein. Die erste Laufscheibe kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, die erste Laufscheibe einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die zweite Laufscheibe kann insbesondere den das Axialwälzlager aufnehmenden Lagersitz mit dem Axialwälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere der Lagersitz mit der dem Lagersitz zugewandten Seite der Stirnfläche der zweiten Laufscheibe gekoppelt sein, wobei auf die dieser Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Wälzkörperlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Die zweite Laufscheibe kann insbesondere kreisringförmig ausgebildet sein. Die zweite Laufscheibe kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, die zweite Laufscheibe einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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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 Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.
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Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
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Nadelrollen von Wälzlagern sind geometrisch als Kreiszylinder ausgebildet, die über eine sehr große Länge im Verhältnis zum Wälzkörperdurchmesser verfügen. In der Regel spricht man bei einem Längen-/Durchmesserverhältnisses einer kreiszylindrischen Wälzkörperrolle >2,5 von einer Nadelrolle. Mittels Nadelrollen lassen sich besonders kompakte Wälzlager, sog. Nadellager, realisieren.
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Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Axialwälzlagers insbesondere auf der ersten Wälzkörperlaufbahn der erste Laufscheibe abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der ersten Wälzkörperlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die erste Wälzkörperlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der ersten Wälzkörperlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der erste Wälzkörperlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der ersten Wälzkörperlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse radiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der ersten Wälzkörperlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Axialwälzlagers insbesondere auf der zweiten Wälzkörperlaufbahn der zweiten Laufscheibe abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der zweiten Wälzkörperlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die zweite Wälzkörperlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der zweiten Wälzkörperlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der zweiten Wälzkörperlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der zweiten Wälzkörperlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse radiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der zweiten Wälzkörperlaufbahn erlauben.
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Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern.
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Unter einem Festkörperschmierstoff wird im Sinne dieser Anmeldung ein bei Raumtemperatur nicht fließfähiges, festes Material mit einer definierten Raumform verstanden, welches gegenüber Stahl einen trockenen Gleitreibungskoeffizienten von µ <0,1 aufweist. Zwischen einem Festkörperschmierstoff und einem mit ihm in Bewegungskontakt stehenden Bauteil tritt vorrangig Festkörperreibung (auch Trockenreibung genannt) auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Festkörperschmierstoffes ist dieser aus einem selbstschmierenden Kunststoff geformt, insbesondere aus PTFE (Polytetrafluorethylen). Insbesondere kann ein Festkörperschmierstoff auch als Folie oder als eine Beschichtung ausgebildet sein.
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Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Dichtringe als Beschichtung an der ersten Laufscheibe ausgebildet sind. Die Dichtringe sind folglich fest mit der ersten Laufscheibe verbunden und müssen nicht gesondert montiert werden, wodurch der Montageaufwand deutlich reduziert werden kann.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Dichtringe als separates Bauteil ausgebildet sind. In diesem Fall werden die Dichtringe beispielsweise an die erste Laufscheibe formschlüssig und/oder stoffschlüssig angeordnet, beispielsweise durch Kleben.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die erste Laufscheibe und die zweite Laufscheibe im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass die Herstellungskosten durch Gleichteile weiter optimiert werden können.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Wälzkörper als Nadelrollen ausgebildet sind, wodurch sich ein besonders kompakter Aufbau des Axialwälzlagers ergibt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das Axialwälzlager einen Käfig zur Führung und Beabstandung der Wälzkörper aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Festkörperschmierstoff ein PTFE umfasst oder vollständig aus PTFE gebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. 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 ein Axialwälzlager in einer perspektivischen Explosions-Querschnittsdarstellung, und
- 2 ein Axialwälzlager in einer Querschnittsdarstellung.
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1 zeigt ein Axialwälzlager 1, umfassend eine erste Laufscheibe 2 und eine zweite Laufscheibe 3, die jeweils kreisringförmig mit einem L-förmigen Querschnittsprofil ausgebildet und zueinander beabstandet um eine gemeinsame Axialwälzlagerdrehachse 4 angeordnet sind. Zwischen der ersten Laufscheibe 2 und der zweiten Laufscheibe 3 sind eine Mehrzahl von Wälzkörpern 5 angeordnet, die auf einer ersten Wälzkörperlaufbahn 6 der ersten Laufscheibe 2 und einer zweite Wälzkörperlaufbahn 7 der zweite Wälzkörperlaufbahn 7 wälzen. Die Wälzkörper 5 sind als Nadelrollen 12 ausgebildet. Man erkennt anhand der 1 gut, dass die erste Laufscheibe 2 und die zweite Laufscheibe 3 im Wesentlichen geometrisch identisch sind, jedoch zueinander um eine axiale und radiale Achse gespiegelt sind, so dass sich ein im Wesentlichen rechteckiger Aufnahmeraum im Inneren des Axialwälzlagers 1 bildet. Das Axialwälzlager 1 besitzt innerhalb dieses Aufnahmeraums des Weiteren einen Käfig 13 zur Führung und Beabstandung der Wälzkörper 5.
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Das Axialwälzlager 1 besitzt ferner zwei als Dichtringe 8 ausgebildete Dichtungen 9. Ein Dichtring 8 ist an der umfänglichen Stirnseite des ersten Schenkels der L-förmigen ersten Laufscheibe 2 und der andere Dichtring 8 ist an der umfänglichen Stirnseite des zweiten Schenkels der L-förmigen ersten Laufscheibe 2 angeordnet. Mit anderen Worten bilden die Dichtringe 8 jeweils eine Verlängerung des ersten und zweiten Schenkels der L-förmigen Laufscheibe 2 aus. Die Ringspalte 10 zwischen der ersten Laufscheibe 2 und der zweiten Laufscheibe 3 werden von den Dichtringen 8 ausgefüllt, so dass das Axialwälzlager 1 durch die Dichtringe 8 abgedichtet ist. Dies ist insbesondere auch gut der 2 entnehmbar. Die Dichtringe 8 sind aus einem Festkörperschmierstoff 11 geformt und als Beschichtung an der ersten Laufscheibe 2 ausgebildet. Die Dichtringe 8 liegen dann an der zweiten Laufscheibe 3 an, wobei die zweite Laufscheibe 3 relativ zu den Dichtringe 8 dreht.
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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
- Axialwälzlager
- 2
- erste Laufscheibe
- 3
- zweite Laufscheibe
- 4
- Axialwälzlagerdrehachse
- 5
- Wälzkörper
- 6
- erste Wälzkörperlaufbahn
- 7
- zweite Wälzkörperlaufbahn
- 8
- Dichtringe
- 9
- Dichtungen
- 10
- Ringspalte
- 11
- Festkörperschm ierstoff
- 12
- Nadelrollen
- 13
- Käfig
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9011029 U1 [0002]
- DE 102013225996 A1 [0002]
