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Die Erfindung betrifft ein Faltenbalglager mit einem Wälzlager, das eine Wälzkörperreihe von Kugeln und eine Wälzkörperreihe von Rollen aufweist, und einem Faltenbalg. Der Begriff Manschettenlager ist ebenso gebräuchlich für solche Faltenbalglager.
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Ein Faltenbalglager wird in der Regel zur äußeren Abdichtung einer Durchführung einer Welle, beispielsweise in einem Getrieberaum oder Differential eines Kraftfahrzeugs verwendet. Das Faltenbalglager dichtet gegenüber einem Eindringen von Schmutzpartikeln von außen und gegenüber einem Austritt von Schmiermittel von innen ab. Beispielsweise ist das Faltenbalglager auf einer Welle positioniert und der Faltenbalg derart fixiert, dass eine axiale Verschiebung des Faltenbalglagers unter Verformung des Faltenbalgs bei Oszillationen oder Erschütterungen im Betrieb ermöglicht wird. Jedoch stellen Oszillationen und Erschütterungen eine mechanische Belastung für das Wälzlager dar, die zu unerwünschten Verkippungen der Lagerringe und zu einer daraus resultierenden Beeinträchtigung der Dichtwirkung führen kann.
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Beispielsweise offenbart die
DE 10 2010 014 742 A1 ein Faltenbalglager, umfassend ein Wälzlager mit einem inneren Lagerring und einem relativ zu dem inneren Lagerring um eine zentrale Drehachse drehbaren äußeren Lagerring, sowie einen Faltenbalg, der am äußeren Lagerring befestigt ist. Zwischen den beiden Lagerringen ist ein Lagerinnenraum ausgebildet, wobei als Wälzkörper im Lagerinnenraum sowohl Kugeln als auch bezüglich ihrer Längsachse axial ausgerichtete Rollen vorgesehen sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Faltenbalglager zu verbessern. Insbesondere soll die Dichtwirkung des Faltenbalglagers erhöht werden, wobei ein frühzeitiger Ausfall der Dichtwirkung vermieden werden soll.
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Diese Aufgaben werden durch ein Faltenbalglager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Faltenbalglager umfasst ein Wälzlager mit einem inneren Lagerring und einem relativ zu dem inneren Lagerring um eine zentrale Drehachse drehbaren äußeren Lagerring, sowie einen Faltenbalg, der am äußeren Lagerring angeordnet ist, wobei zwischen den beiden Lagerringen ein Lagerinnenraum ausgebildet ist, und wobei im Lagerinnenraum axial aneinander angrenzend eine Wälzkörperreihe von Kugeln und eine Wälzkörperreihe von Rollen angeordnet sind, wobei an einer Außenumfangsfläche des Faltenbalgs radial außerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen eine umlaufende Aufnahmefläche für ein Befestigungsmittel, das zur Befestigung des Faltenbalgs an dem äußeren Lagerring eingerichtet ist, ausgebildet ist.
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Demnach ist die Wälzkörperreihe von Rollen derart ausgelegt, dass sie zumindest mittelbar ein Befestigungsmittel aufnehmen kann. Unter der Wälzkörperreihe von Rollen ist ebenso eine Wälzkörperreihe von Nadeln zu verstehen. Radial zwischen dem Befestigungsmittel und der Wälzkörperreihe von Rollen sind ein Abschnitt des äußeren Lagerrings und ein Abschnitt des Faltenbalgs angeordnet, wobei das Befestigungsmittel an der Außenumfangsfläche des Faltenbalgs zur Anlage kommt, und wobei die Wälzkörperreihe von Rollen an einer inneren Umfangsfläche des äußeren Lagerrings zur Anlage kommt. Insbesondere sind die Rollen bezüglich ihrer Längsachse axial ausgerichtet, sodass die Längsachse der Rollen achsparallel zu der zentralen Drehachse des Faltenbalglagers ausgebildet ist.
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Die Außenumfangsfläche des Faltenbalgs weist in dem Abschnitt, der radial außerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen angeordnet ist, die Aufnahmefläche für das Befestigungsmittel auf. Diese Aufnahmefläche ist vorzugsweise korrespondierend zum Befestigungsmittel ausgebildet, insbesondere derart, dass die axiale Position des Befestigungsmittels am Faltenbalg durch die Aufnahmefläche vorgegeben wird. Beispielsweise ist die Aufnahmefläche als umlaufende Vertiefung radial in die Außenumfangsfläche des Faltenbalgs ausgebildet. Alternativ ist die Aufnahmefläche durch mindestens eine radiale Erhebung am Faltenbalg begrenzt. Bevorzugt begrenzen zwei radiale Erhebung die Aufnahmefläche am Faltenbalg in axialer Richtung.
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Dadurch, dass radial außerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen die umlaufende Aufnahmefläche für das Befestigungsmittel ausgebildet ist, kann das Befestigungsmittel positionsgenau am Faltenbalg platziert werden, wobei die gesamte Klemmkraft bei der Montage des Befestigungsmittels von den Rollen der Wälzkörperreihe aufgenommen wird, sodass insbesondere Verformungen im Bereich von dichtenden Elementen des Faltenbalglagers vermieden werden.
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Durch die Verwendung der Wälzkörperreihe von Kugeln und der Wälzkörperreihe von Rollen wird die axiale Steifigkeit des Wälzlagers erhöht, wobei die Kugeln insbesondere eine axiale Last aufnehmen, und wobei die Rollen insbesondere ein Verkippen der Lagerringe zueinander verhindern. Insbesondere wird eine Winkelsteifigkeit des Lagers erhöht, wodurch eine Winkelverschiebung zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring erheblich reduziert wird. Die Winkelverschiebung, die aus einer Anwendungslast resultieren kann, kann einen unerwünschten Leckagespalt im Bereich eines dichtenden Elements des Faltenbalglagers bilden. Durch einen solchen Leckagespalt kann beispielsweise ein Getriebeöl eines am Wälzlager angrenzenden Getriebes austreten.
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Beide Lagerringe sind vorzugsweise aus einem Blechmaterial ausgebildet. Die Kugeln und Rollen sind beispielsweise aus durchgehärtetem Chromstahl oder einem Einsatzstahl gefertigt. Je nach Belastungsanforderungen und Betriebsverhältnissen des Wälzlagers können auch temperaturfeste oder nichtrostende Stähle verwendet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Metallband als Befestigungsmittel an der umlaufenden Aufnahmefläche des Faltenbalgs radial außerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen angeordnet. Das Metallband dient zu Befestigung des Faltenbalgs am äußeren Lagerring, wobei das Metallband zur Erzeugung einer Klemmkraft eingerichtet ist. Unter einem Metallband ist ein umlaufendes Befestigungsmittel zu verstehen, dessen Durchmesser und Umfang einstellbar ist. Mittels Metallband ist auf einfache und günstige Weise eine besonders zuverlässige Befestigung des Faltenbalgs am äußeren Lagerring möglich.
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Gemäß einer bevorzugten axialen Reihenfolge von einem ersten Endabschnitt des Wälzlagers, der zum Inneren des Faltenbalgs gerichtet ist, zu einem zweiten Endabschnitt des Wälzlagers, der zum Ende des Faltenbalgs gerichtet ist, ist zunächst die Wälzkörperreihe von Kugeln und daran angrenzend die Wälzkörperreihe von Rollen zwischen den beiden Lagerringen angeordnet. Mit anderen Worten grenzt die Wälzkörperreihe von Kugeln in eine erste Richtung am Inneren des Faltenbalgs an, wobei sie in eine zweite Richtung, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ausgebildet ist, an der Wälzkörperreihe von Rollen angrenzt. Durch diese Positionierung der Wälzkörperreihen zwischen den Lagerringen wird das Wälzlager kompakter, insbesondere weil die Wälzkörperreihe von Kugeln innerhalb des sich radial aufweitenden Faltenbalgs angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Dichtelement zur Abdichtung des Lagerinnenraums zwischen den beiden Lagerringen angeordnet. Vorzugsweise ist das Dichtelement aus einem umlaufenden Versteifungsmittel und einem elastischen Element ausgebildet, wobei das elastische Element mindestens eine Dichtlippe aufweist. Bevorzugt ist das Dichtelement an dem äußeren Lagerring angeordnet, wobei die mindestens eine Dichtlippe schleifend am inneren Lagerring zur Anlage kommt. Dadurch wird insbesondere das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Lagerinnenraum verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement axial benachbart zu der Wälzkörperreihe von Rollen im Bereich des zweiten Endabschnitts des Wälzlagers angeordnet. Mit anderen Worten grenzt das Dichtelement in eine erste Richtung an einem Ende des Faltenbalgs an, wobei es in eine zweite Richtung, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ausgebildet ist, an der Wälzkörperreihe von Rollen angrenzt. Bevorzugt weist der Faltenbalg im Bereich des zweiten Endabschnitts des Wälzlagers einen umlaufend radial nach innen ausgebildeten Schenkel auf, der einen Großteil der Öffnung zwischen den beiden Lagerringen, und insbesondere auch einen Großteil des Dichtungselements verdeckt. Dadurch wird das Dichtelement insbesondere vor groben Schmutzpartikeln und mechanischer Einwirkung von außen geschützt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Anlaufscheibe axial zwischen dem Dichtelement und der Wälzkörperreihe von Rollen angeordnet. Insbesondere dient die Anlaufscheibe als Begrenzung für die axiale Bewegung der daran angrenzenden Rollen der Wälzkörperreihe, sodass das Dichtelement vor einem Kontakt mit den Rollen der Wälzkörperreihe geschützt wird. Bevorzugt ist die Anlaufscheibe als Tellerfeder ausgebildet. Vorzugsweise ist die Anlaufscheibe aus einem Thermoplast oder einem Blechmaterial ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Führungshülse an einer Innenumfangsfläche des inneren Lagerrings zumindest radial innerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich die Führungshülse von einer Stirnseite des inneren Lagerrings axial in Richtung der Wälzkörperreihe von Rollen über die Wälzkörperreihe von Rollen hinaus. Insbesondere ist die Führungshülse dazu eingerichtet das Faltenbalglager an einer Welle zu positionieren, wobei die Führungshülse an der Außenumfangsfläche der Welle zur Anlage kommt. Die Führungshülse ist bevorzugt aus einem Blechmaterial ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine umlaufende Kappe zum Verschließen des Lagerinnenraums axial angrenzend an der Wälzkörperreihe von Kugeln angeordnet. Mithin ist die Kappe im Bereich des ersten Endabschnitts des Wälzlagers angeordnet, also an dem Endabschnitt des Wälzlagers, der zum Inneren des Faltenbalgs gerichtet ist. Insbesondere ist die Kappe ringförmig aus einem Blechmaterial ausgebildet. Beispielsweise kann die Kappe am inneren oder äußeren Lagerring befestigt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen der innere Lagerring und der äu-ßere Lagerring jeweils eine konkave Laufbahn zur Aufnahme der Wälzkörperreihe von Kugeln und eine daran axial angrenzende ebene Laufbahn zur Aufnahme der Wälzkörperreihe von Rollen auf, wobei der Durchmesser der Kugeln größer ist als der Durchmesser der Rollen. Beispielsweise sind die beiden Lagerringe durch Kaltumformung ausgebildet. Bevorzugt ist zwischen der konkaven Laufbahn und der ebenen Laufbahn zumindest an einem der beiden Lagerringe eine Anlauffläche zur Begrenzung einer axialen Verschiebung der Wälzkörperreihe von Rollen ausgebildet. Insbesondere werden dadurch die Kugeln der Wälzkörperreihe vor einem Kontakt mit den Rollen der Wälzkörperreihe geschützt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wälzkörperreihe von Kugeln in einem ersten Käfig und die Wälzkörperreihe von Rollen in einem zweiten Käfig geführt. Vorzugsweise sind beide Käfige aus einem Thermoplast ausgebildet. Durch den jeweiligen Käfig wird die jeweilige Wälzkörperreihe reibungsarm zwischen den beiden Lagerringen geführt.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt, wobei gleiche Bauteile oder Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
- 1 eine stark vereinfachte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemä-ßen Faltenbalglagers, und
- 2 eine stark vereinfachte Perspektivdarstellung des erfindungsgemäßen Faltenbalglagers gemäß 1.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Faltenbalglagers 1 mit einem Wälzlager 2 und einem Faltenbalg 5. Das Wälzlager 2 ist als doppelreihiges Lager ausgebildet und umfasst eine Wälzkörperreihe von Kugeln 7 und eine Wälzkörperreihe von zylindrischen Rollen 8, die zwischen einem inneren Lagerring 3 und einem äußeren Lagerring 4 in einem Lagerinnenraum 6 angeordnet sind. Durch dieses doppelreihige Wälzlager 2 wird eine axiale Verschiebung ebenso wie ein Verkippen der Lagerringe 3, 4 zueinander sicher verhindert. Ferner ist ein Dichtelement 13 zur Abdichtung des Lagerinnenraums 6 zwischen den beiden Lagerringen 3, 4 angeordnet. Der innere Lagerring 3 ist um eine zentrale Drehachse 100 relativ zum äußeren Lagerring 4 drehbar. Der Faltenbalg 5 ist am äußeren Lagerring 4 angeordnet und mittels eines als Befestigungsmittel vorgesehenen Metallbands 10 fixiert. Das Metallband 10 ist an einer umlaufenden Aufnahmefläche 9 des Faltenbalgs 5 radial außerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen 8 angeordnet, wobei die Aufnahmefläche 9 durch eine radiale Erhebung 19 axial begrenzt ist. Durch diese Position des Metallbands 10 wird eine Klemmkraft bei der Montage des Metallbandes 10 in die Wälzkörperreihe von Rollen 8 eingeleitet, wobei eine Verformung oder Beschädigung des axial außerhalb des Metallbands 10 angeordneten Dichtelements 13 sicher vermieden wird. Ferner wird durch die Abstützung des Metallbandes 10 an der Wälzkörperreihe von Rollen 8 auch eine Verformung der beiden Lagerringe 3, 4, insbesondere des äußeren Lagerrings 4, und somit ein daraus resultierender Leckagespalt sicher verhindert.
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Der innere Lagerring 3 und der äußere Lagerring 4 weisen jeweils eine konkave Laufbahn 3.1, 4.1 zur Aufnahme der Wälzkörperreihe von Kugeln 7 und eine daran axial angrenzende ebene Laufbahn 3.2, 4.2 zur Aufnahme der Wälzkörperreihe von Rollen 8 auf. Der Durchmesser der Kugeln 7 ist größer als der Durchmesser der Rollen 8. Die Wälzkörperreihe von Kugeln 7 ist in einem ersten Käfig 17 geführt. Die Wälzkörperreihe von Rollen 8 ist in einem zweiten Käfig 18 geführt. Durch die Anordnung der Wälzkörper jeweils in Käfigen 17, 18 sind die Kugeln 7 und Rollen 8 der jeweiligen Wälzkörperreihe in Umfangsrichtung voneinander fest beabstandet positioniert. Die Rollen 8 sind bezüglich ihrer Längsachse axial ausgerichtet, also achsparallel zu der zentralen Drehachse 100 angeordnet.
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Gemäß einer axialen Reihenfolge von einem ersten Endabschnitt 11 des Wälzlagers 2, der zum Inneren des Faltenbalgs 5 gerichtet ist, zu einem zweiten Endabschnitt 12 des Wälzlagers 2, der zum Ende 12 des Faltenbalgs 5 gerichtet ist, ist zunächst die Wälzkörperreihe von Kugeln 7 und daran angrenzend die Wälzkörperreihe von Rollen 8 zwischen den beiden Lagerringen 3, 4 angeordnet. Das Dichtelement 13 ist axial benachbart zu der Wälzkörperreihe von Rollen 8 im Bereich des zweiten Endabschnitts 12 des Wälzlagers 2 angeordnet, wobei eine Anlaufscheibe 14 axial zwischen dem Dichtelement 13 und der Wälzkörperreihe von Rollen 8 angeordnet ist. Die Anlaufscheibe 14 ist zwischen einer Anschlagfläche am äußeren Lagerring 4 und dem Dichtelement 13 fixiert und verhindert einen Kontakt zwischen den Rollen 8 und dem Dichtelement 13. Ferner ist im Bereich des ersten Endabschnitts 11 des Wälzlagers 2 eine umlaufende Kappe 16 zum Verschließen des Lagerinnenraums 6 axial angrenzend an der Wälzkörperreihe von Kugeln 7 angeordnet. Der Faltenbalg 5 ist im Bereich des zweiten Endabschnitts 12 des Wälzlagers 2 derart radial nach innen ausgebildeten, dass ein Großteil der Öffnung zwischen den beiden Lagerringen 3, 4 somit auch einen Großteil des Dichtungselements 13 verdeckt sind.
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Eine Führungshülse 15 ist an einer Innenumfangsfläche des inneren Lagerrings 3 angeordnet. Die Führungshülse 15 erstreckt sich von einer Stirnseite des inneren Lagerrings axial in Richtung der Wälzkörperreihe von Rollen über die Wälzkörperreihe von Rollen hinaus. Über die Führungshülse 15 wird das Faltenbalglager 1 auf eine nicht eingezeichnete Welle positioniert.
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In 2 ist das Faltenbalglager 1 perspektivisch dargestellt, wobei aus dieser Figur insbesondere die Position des Metallbandes 10 am Faltenbalg 5 deutlich hervorgeht. Durch die umlaufende radiale Erhebung 19 an der Außenumfangsfläche des Faltenbalgs 5 wird eine positionsgenaue Montage des Metallbandes 10 an der dafür vorgesehenen umlaufenden Aufnahmefläche des Faltenbalgs 5, die radial außerhalb der Wälzkörperreihe von Rollen angeordnet ist, erleichtert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faltenbalglager
- 2
- Wälzlager
- 3
- innerer Lagerring
- 3.1
- konkave Laufbahn am inneren Lagerring
- 3.2
- ebene Laufbahn am inneren Lagerring
- 4
- äußerer Lagerring
- 4.1
- konkave Laufbahn am äußeren Lagerring
- 4.2
- ebene Laufbahn am äußeren Lagerring
- 5
- Faltenbalg
- 6
- Lagerinnenraum
- 7
- Kugel
- 8
- Rolle
- 9
- Aufnahmefläche
- 10
- Metallband
- 11
- erster Endabschnitt des Wälzlagers
- 12
- zweiter Endabschnitt des Wälzlagers
- 13
- Dichtelement
- 14
- Anlaufscheibe
- 15
- Führungshülse
- 16
- Kappe
- 17
- erster Käfig
- 18
- zweiter Käfig
- 19
- radiale Erhebung
- 100
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010014742 A1 [0003]
