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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert angeordnet sind, wobei das Wälzlager ferner eine Dichtung aufweist, die zwischen dem Innenring und dem Außenring sich in radialer Richtung erstreckend angeordnet ist.
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Wälzlageranordnungen sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, die Dichtungseigenschaften von Wälzlagern, insbesondere wenn diese einer hohen Schmutzfracht oder Wassereinwirkung ausgesetzt sind, zu verbessern.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer Dichteigenschaften verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert angeordnet sind, wobei das Wälzlager ferner eine Dichtung aufweist, die zwischen dem Innenring und dem Außenring sich in radialer Richtung erstreckend angeordnet ist, wobei der Innenring einen in axialer Richtung in den Innenring hineinragenden Innenringeinstich aufweist oder der Außenring einen in axialer Richtung in den Außenring hineinragenden Außenringeinstich aufweist, wobei die Dichtung eine erste Dichtlippe aufweist, die in den Innenringeinstich oder den Außenringeinstich eingreift, und welche in axialer Richtung federelastisch schwenkbar an der Dichtung ausgebildet ist und die erste Dichtlippe eine Querschnittskontur aufweist, die mit dem Innenringeinstich oder dem Außenringeinstich korrespondiert, wobei die Dichtung ferner eine zweite Dichtlippe aufweist, welche radial an der dem Inneren des Wälzlagers zugewandten Seiten des Innenrings oder des Außenrings anliegt.
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Hierdurch kann insbesondere eine hohe Dichtwirkung gegen den Eintritt von Wasser, beispielsweise aus einem Hochdruckreiniger, realisiert werden. Hierauf wird anhand der Erläuterungen zum Ausführungsbeispiel noch näher eingegangen.
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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 können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, 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 abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering. Ein Wälzlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein.
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Das erfindungsgemäße Wälzlager kann insbesondere in einem Fahrzeug, dass mit Hochdruckreinigern gesäubert wird, Anwendung finden. Beispiele hierfür wären insbesondere Off-Road-Fahrzeuge, Mountain-Bikes, Geländemotorräder, Traktoren usw.
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Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wo-bei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen.
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Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring 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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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 Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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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 können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn 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. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.
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Der Innenring kann einen Innenringeinstich aufweisen. In einem Innenringeinstich kann insbesondere eine Dichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist der Innenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Innenring ausgebildet.
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Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere eine Dichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Querschnittskontur der ersten Dichtlippe trapezförmig ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine labyrinthartige Kanalstruktur zwischen der Querschnittskontur der ersten Dichtlippe und der Querschnittskontur des Innenringeinstichs oder des Außenringringeinstichs ausgebildet werden, welche in Radial- wie Axialrichtung verlaufende Abschnitte aufweist und folglich eine besonders hohe Dichtwirkung erzielen kann.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die erste Dichtlippe im Betrieb des Wälzlagers den Innenringeinstich oder den Außenringeinstich nicht kontaktiert und erst unter Einwirkung einer Axialkraft ein Anliegen der ersten Dichtlippe an dem Innenringeinstich oder dem Außenringeinstich durch ein federelastisches axiales Verschwenken der ersten Dichtlippe erfolgt. Hierdurch kann das Wälzlager reibungsarm betrieben werden, da die Dichtwirkung der ersten Dichtlippe erst bei Axialkraftbeaufschlagung bereitgestellt wird, beispielsweise durch Reinigen eines Fahrrads mit einem Hochdruckreiniger.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Innenringeinstich oder der Außenringeinstich an einer radialen Position ausgebildet ist, welche in radialer Richtung wenigstens 25% der radialen Höhe des Innenrings oder des Außenrings entspricht, wodurch die Dichtwirkung weiter optimierbar ist.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die zweite Dichtlippe aus radialer Richtung vorgespannt an dem Innenring oder dem Außenring anliegt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Dichtung in radialer Richtung zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe einen radial verlaufenden Scharnierabschnitt aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die erste Dichtlippe, die zweite Dichtlippe und der Scharnierabschnitt monolithisch mit der Dichtung ausgebildet sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Zeichnungen 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. Es zeigen:
- 1 ein Wälzlager in einer schematischen Querschnittsansicht, und
- 2 eine Detaildarstellung des Dichtungsbereichs in einer Querschnittsansicht.
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1 zeigt eine grundsätzlich bereits aus dem Stand der Technik vorbekannte Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4 und Wälzkörpern 5, wobei der Innenring 3 eine Innenringlaufbahn 6 aufweist und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 7 aufweist. Die Wälzkörper 5 sind zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert angeordnet. Das Wälzlager 2 besitzt ferner eine Dichtung 8, die zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 sich in radialer Richtung erstreckend angeordnet ist.
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Der in der 1 gestrichelt gezeigte Dichtungsbereich des Wälzlagers 2 wird nachfolgend anhand der Detailansicht der 2 näher erläutert.
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Man erkennt, dass der Innenring 3 einen in axialer Richtung in den Innenring 3 hineinragenden Innenringeinstich 9 aufweist. Auch wenn in der 2 der Dichtungsbereich eines Innenrings 3 gezeigt und erläutert ist, so versteht sich, dass der Außenring 4 einen analogen in axialer Richtung in den Außenring 4 hineinragenden Außenringeinstich 10 aufweisen kann.
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Die Dichtung 8 weist eine erste Dichtlippe 11 auf, die in den Innenringeinstich 9 eingreift, und welche in axialer Richtung federelastisch schwenkbar an der Dichtung 8 ausgebildet ist. Diese erste Dichtlippe 11 besitzt eine trapezförmige Querschnittskontur 12, die mit dem Innenringeinstich 9 korrespondiert.
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Die Dichtung 8 weist ferner eine zweite Dichtlippe 13 auf, welche radial an der dem Inneren des Wälzlagers 2 zugewandten Seiten des Innenrings 3 aus radialer Richtung vorgespannt an dem Innenring 3 anliegt.
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Die erste Dichtlippe 11 kontaktiert im Betrieb des Wälzlagers 2 nicht den Innenringeinstich 9. Erst unter Einwirkung einer Axialkraft erfolgt ein Anliegen der ersten Dichtlippe 11 an den Innenringeinstich 9 durch ein federelastisches axiales Verschwenken der ersten Dichtlippe 11.
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Der Innenringeinstich 9 ist an einer radialen Position ausgebildet, welche in radialer Richtung wenigstens 25% der radialen Höhe des Innenrings 3 entspricht.
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Die Dichtung 8 weist ferner in radialer Richtung zwischen der ersten Dichtlippe 11 und der zweiten Dichtlippe 13 einen radial verlaufenden Scharnierabschnitt 14 auf. Die erste Dichtlippe 11, die zweite Dichtlippe 13 und der Scharnierabschnitt 14 sind monolithisch mit der Dichtung 8 ausgebildet.
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Die Tatsache, dass die gezeigte Dichtung 8 einen dünnen Labyrinthtunnel zwischen dem Innenringeinstich 9 und der ersten Dichtlippe 11 ausbildet, der radial entlang der Stirnfläche des Innenrings 3 ausgerichtet ist, erschwert das Eindringen von Wasser und Verunreinigungen. Die Struktur der Dichtung 8 ermöglicht es, dass der Tunnel aufgrund einer axial einwirkenden Kraft, die in der 2 durch die beiden parallel in Axialrichtung verlaufenden Pfeile angedeutet ist und welche beispielsweise von einem Hochdruckreiniger erzeugt wird, sich gegen das Profil des Innenrings 3 schließt, wodurch eine effektive Abdichtungsfunktion gegen Wasserzugang geschaffen wird. Darüber ist über die mit der zweiten Dichtlippe ausgebildeten Radial-Lippendichtung eine zusätzliche Barriere gegen Wasserzugang und Verunreinigungen geschaffen sowie gegen Austritt von Schmiermittel aus dem Wälzlager 2 geschaffen.
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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
- Innenringlaufbahn
- 7
- Außenringlaufbahn
- 8
- Dichtung
- 9
- Innenringeinstich
- 10
- Außenringeinstich
- 11
- erste Dichtlippe
- 12
- Querschnittskontur
- 13
- zweite Dichtlippe
- 14
- Scharnierabschnitt
