DE102021112092A1 - Wälzlageranordnung - Google Patents

Wälzlageranordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung (1), umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Innenring (3), einem Außenring (4), Wälzkörpern (5) und einem Käfig (6), wobei der Innenring (3) eine Innenringlaufbahn (7) aufweist und der Außenring (4) eine Außenringlaufbahn (8) aufweist, wobei die Wälzkörper (5) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) wälzend gelagert angeordnet sind, wobei das Wälzlager (2) ferner eine Dichtung (9) aufweist, die zwischen dem Innenring (3) und dem Außenring (4) sich in radialer Richtung erstreckend angeordnet ist.Erfindungsgemäß weist die Dichtung (9) einen radial verlaufenden, ringscheibenartigen ersten Dichtungsabschnitt (10) mit einer Armierung (11) und einen sich an diesem anschließenden im Axialschnitt V-förmigen zweiten Dichtungsabschnitt (12) auf, welcher mit einem ersten Schenkel (13) monolithisch mit dem ersten Dichtungsabschnitt (10) verbunden ist und mit einem zweiten Schenkel (14) an einem im Axialschnitt L-förmigen Dichtring (15) anliegt, wobei der Außenring (4) einen ersten Außenringfreistich (16), in den der Dichtring (15) eingreift, sowie einen zweiten Außenringfreistich (17) aufweist, in dem der ersten Dichtungsabschnitt (10) anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, 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.
  • Es existieren eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Kontamination von Wälzlagern. Meistens wird versucht das Problem durch die Verwendung von Dichtungsringen mit mehreren Dichtungslippen zu lösen, wodurch jedoch das Drehmoment und die Wärmeentwicklung innerhalb des Lagers erhöht wird und folglich mehr Energie zum Drehen des Lagers benötigt wird.
  • 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
  • Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die einen hohen Schutz vor Eintritt von Schmutzpartikel in das Innere des Wälzlagers bietet und gleichzeitig geringe Reibungswerte sowie eine geringe Wärmeentwicklung aufweist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, 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 die Dichtung einen radial verlaufenden, ringscheibenartigen ersten Dichtungsabschnitt mit einer Armierung und einen sich an diesem anschließenden im Axialschnitt V-förmigen zweiten Dichtungsabschnitt, welcher mit einem ersten Schenkel monolithisch mit dem ersten Dichtungsabschnitt verbunden ist und mit einem zweiten Schenkel an einem im Axialschnitt L-förmigen Dichtring anliegt, wobei der Außenring einen ersten Außenringfreistich, in den der Dichtring eingreift, sowie einen zweiten Außenringfreistich aufweist, in dem der ersten Dichtungsabschnitt anliegt.
  • Dieses Konzept verbessert die Dichtungskapazität des Lagers und schützt seine Komponenten besser, reduziert die Menge an Verunreinigungen, die eindringen können, und erhöht seine Lebensdauer. Ein wesentlicher Kern der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung besteht in der Schaffung eines Labyrinths, das aus dem ersten Außenringfreistich und dem Dichtring besteht und den vorhandenen Spalt zwischen diesen Bauteilen verkleinert und somit die Abdichtung des Lagers erhöht. Durch die Schaffung eines ersten Außenringfreistichs kann der Dichtring auch durch „Einklicken“ montiert werden, da in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Außendurchmesser des Dichtrings größer ist als der des Außenringfreistichs.
  • Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • Der Innenring kann insbesondere die vom Wälzlager aufzunehmende 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, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
  • Der Außenring kann insbesondere die das Wälzlager aufnehmende Lagerstelle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerstelle 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.
  • 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.
  • Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
  • 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.
  • 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.
  • 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. 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein Wälzlager kann eine oder mehrere Dichtungen 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.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Dichtring aus einem metallischen Material geformt ist.
  • Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Dichtring in dem ersten Außenringfreistich berührungslos anliegt.
  • In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Dichtring und der erste Außenringfreistich eine Labyrinthdichtung ausbilden.
  • Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Dichtung im Grund des V-förmigen ersten Dichtungsabschnitts eine Ringfeder aufweist, welche den ersten Dichtungsabschnitt in radialer Richtung nach innen federkraftbeaufschlagt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der zweiten Außenringfreistich eine radial nach Außen verlaufende Bogenform aufweist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Dichtring an seinem radial äußeren Ende einen U-artigen Anlageabschnitt aufweist.
  • Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Anlageabschnitt beidseits axial gesichert in dem ersten Außenringfreistich aufgenommen ist.
  • In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der erste Außenringfreistich eine Kontur aufweist, die im Wesentlichen der Kontur des Anlageabschnitts entspricht.
  • 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. Es zeigen:
    • 1 eine Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittansicht, und
    • 2 eine Detailansicht des Außenrings in einer schematischen Axialschnittansicht.
  • Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
  • 1 zeigt eine Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5 und einem Käfig 6. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 7 auf und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn. Die Wälzkörper 5 sind zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert angeordnet. Das Wälzlager 2 besitzt ferner eine Dichtung 9, die zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 sich in radialer Richtung erstreckend angeordnet ist. Diese Dichtung 9 hat einen radial verlaufenden, ringscheibenartigen ersten Dichtungsabschnitt 10 mit einer Armierung 11 und einen sich an diesem anschließenden im Axialschnitt V-förmigen zweiten Dichtungsabschnitt 12, welcher mit einem ersten Schenkel 13 monolithisch mit dem ersten Dichtungsabschnitt 10 verbunden ist und mit einem zweiten Schenkel 14 an einem im Axialschnitt L-förmigen Dichtring 15 anliegt.
  • Die Dichtung 9 besitzt im Grund des V-förmigen ersten Dichtungsabschnitts 10 eine Ringfeder 18, welche den ersten Dichtungsabschnitt 10 in radialer Richtung nach innen federkraftbeaufschlagt.
  • Der Außenring 4 weist ferner einen ersten Außenringfreistich 16 auf, in den der Dichtring 15 eingreift, sowie einen zweiten Außenringfreistich 17, in dem der ersten Dichtungsabschnitt 10 anliegt. Der zweite Außenringfreistich 17 besitzt eine radial nach Außen verlaufende Bogenform. Der Dichtring 15 ist aus einem metallischen Material geformt und besitzt an seinem radial äußeren Ende einen U-artigen Anlageabschnitt 19.
  • Wie aus der Detailansicht der 2 gut zu erkennen ist, liegt der Dichtring 15 in dem ersten Außenringfreistich 16 berührungslos an, so dass der Dichtring 15 und der erste Außenringfreistich 16 eine Labyrinthdichtung ausbilden. Der erste Außenringfreistich 16 weist hierzu eine Kontur auf, die im Wesentlichen der Kontur des Anlageabschnitts 19 entspricht, wobei der Anlageabschnitt 19 beidseits axial gesichert in dem ersten Außenringfreistich 16 aufgenommen ist.
  • Die gezeigte Wälzlageranordnung 1 kann insbesondere zur Verwendung im landwirtschaftlichen Bereich vorgesehen sein, in welchem mit hohen auf die Wälzlageranordnung einwirkenden Schmutzfrachten zu rechnen ist.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wälzlageranordnung
    2
    Wälzlager
    3
    Innenring
    4
    Außenring
    5
    Wälzkörper
    6
    Käfig
    7
    Innenringlaufbahn
    8
    Außenringlaufbahn
    9
    Dichtung
    10
    ersten Dichtungsabschnitt
    11
    Arm ierung
    12
    zweiten Dichtungsabschnitt
    13
    ersten Schenkel
    14
    zweiten Schenkel
    15
    Dichtring
    16
    erster Außenringfreistich
    17
    zweiten Außenringfreistich
    18
    Ringfeder
    19
    Anlageabschnitt

Claims (9)

  1. Wälzlageranordnung (1), umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Innenring (3), einem Außenring (4), Wälzkörpern (5) und einem Käfig (6), wobei der Innenring (3) eine Innenringlaufbahn (7) aufweist und der Außenring (4) eine Außenringlaufbahn (8) aufweist, wobei die Wälzkörper (5) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) wälzend gelagert angeordnet sind, wobei das Wälzlager (2) ferner eine Dichtung (9) aufweist, die zwischen dem Innenring (3) und dem Außenring (4) sich in radialer Richtung erstreckend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) einen radial verlaufenden, ringscheibenartigen ersten Dichtungsabschnitt (10) mit einer Armierung (11) und einen sich an diesem anschließenden im Axialschnitt V-förmigen zweiten Dichtungsabschnitt (12) aufweist, welcher mit einem ersten Schenkel (13) monolithisch mit dem ersten Dichtungsabschnitt (10) verbunden ist und mit einem zweiten Schenkel (14) an einem im Axialschnitt L-förmigen Dichtring (15) anliegt, wobei der Außenring (4) einen ersten Außenringfreistich (16), in den der Dichtring (15) eingreift, sowie einen zweiten Außenringfreistich (17) aufweist, in dem der ersten Dichtungsabschnitt (10) anliegt.
  2. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (15) aus einem metallischen Material geformt ist.
  3. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (15) in dem ersten Außenringfreistich (16) berührungslos anliegt.
  4. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (15) und der erste Außenringfreistich (16) eine Labyrinthdichtung ausbilden.
  5. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) im Grund des V-förmigen ersten Dichtungsabschnitts (10) eine Ringfeder (18) aufweist, welche den ersten Dichtungsabschnitt (10) in radialer Richtung nach innen federkraftbeaufschlagt.
  6. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Außenringfreistich (17) eine radial nach außen verlaufende Bogenform aufweist.
  7. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (15) an seinem radial äußeren Ende einen U-artigen Anlageabschnitt (19) aufweist.
  8. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageabschnitt (19) beidseits axial gesichert in dem ersten Außenringfreistich (16) aufgenommen ist.
  9. Wälzlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Außenringfreistich (16) eine Kontur aufweist, die im Wesentlichen der Kontur des Anlageabschnitts (19) entspricht.
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