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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungskonstruktion eines
Kugellagers und insbesondere eine Dichtungskonstruktion eines Kugellagers, wobei
eine Dichtung oder ein Schild auf wenigstens einer Seite des Kugellagers
bereitgestellt wird, um die Abdichtungsleistung weiter zu verbessern.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Als
Kugellager, die eine Art Wälzlager
sind, sind bislang ein Schild-Kugellager, bei dem ein Schild, das
durch eine Edelstahlplatte gebildet wird, auf einer Seite des Lagers
bereitgestellt wird, sowie ein Dichtungs-Kugellager, bei dem eine
Abdichtung, die aus einem Material, wie zum Beispiel Synthesekautschuk
oder Thermoplast gebildet wird, auf einer Seite des Lagers bereitgestellt
wird.
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Bei
dem Schild-Kugellager wird das Eindringen von Fremdstoffen oder
von Staub von außerhalb nach
innerhalb des Lagers verhindert und in dem Fall, in dem Schmierfett
im Innern des Lagers abgedichtet wird, wird Austreten des Schmierfettes
nach außen
verhindert. Bei dem Dichtungs-Kugellager wird die Abdichtungsleistung
mehr verstärkt
als bei dem Schild-Kugellager,
und das Eindringen von Fremdstoffen oder von Staub von außen in das
Lager sowie das Austreten von in dem Innern des Lagers abgedichtetem
Schmierfett wird wirksamer verhindert.
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Im
Allgemeinen wird ein Schild oder eine Dichtung fest an einem äußeren Ring
eines Kugellagers bereitgestellt. Eine Ausführung mit einem Einzelschild
(einer Einzeldichtung), bei der der Schild (die Dichtung) nur auf
einer Seite des Lagers bereitgestellt wird, und eine Ausführung mit
einem Doppelschild (einer Doppeldichtung), bei der der Schild (die Dichtung)
auf beiden Seiten bereitgestellt wird, sind verfügbar. Normalerweise wird der
Schild an einem äußeren Ring
bereitgestellt, der einen Spalt mit geringem Abstand zu dem inneren
Ring bereitstellt, so dass kein Kontakt mit dem inneren Ring zustande kommt,
wohingegen es bei der Dichtung eine berührungslose Ausführung, bei
der die Dichtung nicht in Kontakt mit dem inneren Ring kommt, sowie
eine berührende
Ausführung,
bei der die Dichtung mit dem inneren Ring in Kontakt kommt.
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DE 43 29 398 A1 beschreibt
ein Kugellager mit einer Doppeldichtung, bei dem die Dichtungen
mit dem inneren Ring in Kontakt kommen und bei dem ein Labyrinthspalt
zwischen einer jeden Dichtung und dem äußeren Ring ausgebildet wird.
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Unabhängig von
dem Aufbau und der Art eines verwendeten Kugellagers haben in jüngster Zeit Anwendungsfälle zugenommen,
bei denen das Kugellager als eine Komponente fungieren soll, die
eine noch größere Abdichtungsleistung
bereitstellt.
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Bei
einem herkömmlichen
Staubsauger 010 als einem Anwendungsbeispiel eines Kugellagers, das
mit einer Dichtung oder mit einem Schild versehen ist, wie in 5 gezeigt
wird, kann Hochdruckluft, die in einer Lüfterantriebsmotor-Behälterkammer 012,
die auch als Austragkammer dient, vor liegt, umgekehrt durch ein
Kugellager 014, das an einer Wand 013, die eine
Trennung zwischen der Lüfterbehälterkammer 011 und
der Motor-Behälterkammer 012 bildet,
zu einer Lüfterbehälterkammer 011 strömen. In 5 stellt
die Strömungslinie
A eine normale Luftströmung
dar, wohingegen die Strömungslinie
B die oben genannte umgekehrte Luftströmung zu der Lüfterbehälterkammer 011 darstellt.
Wenn eine solche Erscheinung auftritt, steigt der Stromverbrauch
eines Motors 015 und die Leistung der Vorrichtung mit dem daran
angewendeten Kugellager verschlechtert sich und darüber hinaus
tritt in dem Kugellager 014 abgedichtetes Schmierfett aus,
was zu Abbrand des Lagers und zur Verkürzung der Lebensdauer der Vorrichtung
führt.
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Analog
dazu kann in einem motorbetriebenen Werkzeug 020 als einem
weiteren Anwendungsbeispiel eines Kugellagers, wie in 6 gezeigt
wird, in einer Getriebe-Behälterkammer 024 vorliegendes Schmierfett
durch ein Kugellager 026, das an einer Wand angebaut ist,
welche Teil einer Wand eines Getriebes 025 ist, die die
Getriebe-Behälterkammer 024 bildet
und die eine Trennung zwischen der Motorlüfter-Behälterkammer 023 und
der Getriebe-Behälterkammer 024 bildet,
in eine Motorlüfter-Behälterkammer 023,
die einen Antriebsmotor 021 und einen Motorkühllüfter 022 aufnimmt,
austreten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
das in der Getriebe-Behälterkammer 024 vorliegende
Schmierfett durch einen in einem zentralen Teil des Lüfters 022 vorliegenden Unterdruck
durch das Kugellager 026 hindurch in die Motorlüfter-Behälterkammer 023 angesaugt
wird. Das Auftreten einer solchen Erscheinung verschlechtert nicht
nur die Eingriffleistung von in dem Getriebe 025 angeordneten
Zahnrädern,
sondern führt
auch zu Abbrand von Zahnrädern
und zur Verkürzung
der Lebensdauer der Vorrichtung.
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Die
gleiche Erscheinung kann auch in dem Fall auftreten, in dem ein
Lagerabschnitt einer Drehwelle eines Gebläserades in einem Gebläse auf der Druckseite
einem hohen Fluiddruck ausgesetzt ist, wobei die Druckdifferenz
zwischen einer Saugseite und einer Druckseite groß ist.
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In
den oben genannten verschiedenen Fällen wird immer stärker die
Erwartung an das Kugellager gestellt, dass es als eine Komponente
fungiert, die in der Lage ist, das Strömen oder das Austreten von
Luft oder von Schmierfett durch das Kugellager hindurch zwischen
Räumen,
die auf beiden Seiten des in dem betreffenden Lagerabschnitt eingebauten Kugellagers
gebildet werden, zu verhindern, oder aber als eine Komponente, die
in der Lage ist, in dem Kugellager selbst abgedichtetes Schmierfett
am Austreten in einen Raum niedrigeren Druckes auf einer Seite des
Kugellagers zu hindern.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten
Probleme, die es bei der Dichtungskonstruktion des herkömmlichen
Kugellagers gibt, zu lösen,
und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Kugellager-Dichtungskonstruktion, die in der Lage ist, mit
einer einfachen Konstruktion das Strömen oder das Austreten von
Fluid durch das Kugellager hindurch zwischen auf beiden Seiten des
in einem Lagerabschnitt eingebauten Kugellagers gebildeten Räumen wirksam
zu verhindern, und das weiterhin in der Lage ist, in dem Kugellager
selbst abgedichtetes Schmierfett wirksam daran zu hindern, in einen
Raum niedrigeren Druckes, der auf einer Seite des Kugellagers gebildet
wird, auszutreten und somit eine weiter verbesserte Abdichtungsleistung
bereitzustellen.
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Dieses
Ziel wird mit dem Lager nach Anspruch 1 erreicht.
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Gemäß diesem
Kugellager dreht sich die Dichtung bei Drehung des äußeren Ringes
zusammen mit dem äußeren Ring,
und die auf der Außenfläche der
Dichtung ausgebildeten Flügelansätze bewirken,
dass in Kontakt mit der Außenfläche stehendes
Fluid aufgrund von Zentrifugalkraft in einer Vorrichtung oder in
einem Gerät,
an der oder dem das Kugellager angewendet wird, von der Innenseite
radial nach außen
zerstreut wird. Die Flügelansätze haben
eine Pumpwirkung für
ein Fluid, das mit der Außenfläche der
Dichtung in Kontakt steht.
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Das
Kugellager wird so angeordnet, dass die Seite (eine Seite des Kugellagers)
mit der darauf bereitgestellten aus Flügelansätzen ausgebildeten Dichtung
dem Raum höheren
Druckes von den auf beiden Seiten des Kugellagers ausgebildeten
Räumen
zugewandt ist, wobei in der Nähe
des inneren Ringes vorliegendes Fluid radial nach außen in den Raum
höheren
Druckes zerstreut wird, was dazu führt, dass der Druck in diesem
Bereich fällt
und dass eine Druckdifferenz zwischen in der Nähe des inneren Ringes in beiden
durch das Kugellager abgetrennten Räumen vorliegenden Fluiden abnimmt oder
sich umkehrt.
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Infolgedessen
wird unerwünschtes
Strömen oder
Austreten von Fluid von dem Raum höheren Druckes durch das Kugellager
hindurch in den Raum niedrigeren Druckes unterdrückt, und die Menge dieses strömenden oder
austretenden Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager
eine hohe Abdichtungsleistung aufweisen kann. Weiterhin wird das
Austreten von in dem Kugellager abgedichteten Fluid (Schmierfett)
zu dem Raum niedrigeren Druckes unterdrückt, und die Menge des austreten den
Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager eine hohe
Abdichtungsleistung aufweisen kann.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist eine ringförmige Platte an einer Welle,
an der der innere Ring in einer Position relativ nahe an den Flügelansätzen befestigt
ist, angebaut.
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Gemäß dieser
Ausführung
dreht sich die ringförmige
Platte, wenn sich der innere Ring dreht, zusammen mit dem inneren
Ring durch die Welle. Mit dieser Drehung wird in einer Vorrichtung
oder in einem Gerät,
an der oder dem das Kugellager angewendet wird, in dem Bereich zwischen
der ringförmigen
Platte und dem Kugellager vorliegendes Fluid aufgrund einer Zähigkeitskraft
gezogen, um sich zusammen mit der ringförmigen Platte zu drehen. Daher
führen
das in dem genannten Bereich vorliegende Fluid und das auf der Außenfläche der
Dichtung beziehungsweise des Schildes vorliegende Fluid eine relative
Drehbewegung aus, und die Flügelansätze bewirken,
dass das in diesem Bereich vorliegende und in Kontakt mit der Außenfläche stehende Fluid
durch eine Zentrifugalkraft von der Innenseite radial nach außen zerstreut
wird. Somit haben die Flügelansätze eine
Pumpwirkung für
das Fluid, das mit der Außenfläche der
Dichtung beziehungsweise des Schildes in Kontakt steht.
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Das
Kugellager ist so angeordnet, dass die Seite (eine Seite des Kugellagers)
mit der oder dem darauf bereitgestellten, aus den Flügelansätzen ausgebildeten
Dichtung oder Schild dem Raum höheren Druckes
von den Räumen,
die auf beiden Seiten des Kugellagers ausgebildet werden, zugewandt
ist, wobei das um den inneren Ring vorliegende Fluid radial nach
außen
in den Raum höheren
Druckes zerstreut wird, wobei im Ergebnis dessen der Druck des Fluids in
diesem Bereich (dem Bereich nahe des inneren Ringes und zwischen
der ringförmigen
Platte und dem Kugellager) fällt
und die Druckdifferenz zwischen den nahe dem inneren Ring in beiden
durch das Kugellager abgetrennten Räumen vorliegenden Fluiden abnimmt
oder sich umkehrt.
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Infolgedessen
wird unerwünschtes
Strömen oder
Austreten von Fluid von dem Raum höheren Druckes durch das Kugellager
hindurch in den Raum niedrigeren Druckes unterdrückt, und die Menge dieses strömenden oder
austretenden Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager
eine hohe Abdichtungsleistung aufweisen kann. Weiterhin wird das
Austreten von in dem Kugellager abgedichtetem Fluid (Schmierfett)
zu dem Raum niedrigeren Druckes unterdrückt, und die Menge des austretenden
Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager eine hohe
Abdichtungsleistung aufweisen kann.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen
entlang des Umfangs auf dem oder in der Nähe eines Umfangsrandes der
ringförmigen
Platte ausgebildet. Gemäß dieser
Ausführung
wird in dem Bereich nahe des inneren Ringes, zwischen der ringförmigen Platte
und dem Kugellager angeordnet, und in einem Bereich, in dem der
Fluiddruck abfällt,
ein Hochdruckfluid unter reduziertem Druck gleichbleibend aus dem
auf der Seite gegenüber
dem Kugellager in Bezug auf die ringförmige Platte ausgebildeten
Raum höheren
Druckes durch die Durchgangsbohrungen zugeführt. Daher ist es möglich, eine
Kreisbahn einzurichten, in der das Fluid unter einer Pumpwirkung
problemlos strömen
kann, und es ist möglich,
dass die Pumpwirkung der Flügelansätze ruhig
abläuft.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise vertikale Schnittdarstellung einer Kugellager-Dichtungskonstruktion
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
(dem ersten Ausführungsbeispiel)
der vorliegenden Erfindung, auf das in dem oben genannten ersten
Aspekt Bezug genommen wird.
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2 ist
eine Vorderansicht davon.
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3 ist
eine teilweise vertikale Schnittdarstellung einer Kugellager-Dichtungskonstruktion
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
(dem zweiten Ausführungsbeispiel)
der vorliegenden Erfindung, auf das in dem oben genannten zweiten
Aspekt Bezug genommen wird.
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4 ist
eine Teilvorderansicht einer ringförmigen Platte, die in einer
Kugellager-Dichtungskonstruktion gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel (dem
dritten Ausführungsbeispiel)
der vorliegenden Erfindung, auf das in dem oben genannten dritten
Aspekt Bezug genommen wird, verwendet wird.
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5 veranschaulicht
ein herkömmliches Beispiel;
und
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6 veranschaulicht
ein weiteres herkömmliches
Beispiel.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel (das
erste Ausführungsbeispiel)
der vorliegenden Erfindung, auf das in dem vorstehenden ersten Aspekt Bezug
genommen wird und das in den 1 und 2 veranschaulicht
wird, beschrieben werden.
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In
einem Kugellager 1, auf das die Dichtungskonstruktion des
ersten Ausführungsbeispiels wie
in den 1 und 2 gezeigt angewendet wird, wird
eine Vielzahl von Kugeln 4 in eine Rollbahnrille, die auf
der Außenumfangsfläche eines
inneren Ringes 2 ausgebildet wird, und in eine Rollbahnrille,
die auf der Innenumfangsfläche
eines äußeren Ringes 3 ausgebildet
wird, eingeführt
und mittels eines Käfigs 5 gehalten.
Auf beiden Seiten des Kugellagers 1 werden Dichtungen 6 bereitgestellt, die
aus einem Gummimaterial ausgebildet werden und die in dem äußeren Ring 3 eingebaut
werden. Die Enden der Dichtungen 6 stehen nicht in Kontakt mit
dem inneren Ring 2, wobei ein kleiner Spalt dazwischen
ausgebildet wird. Somit weist das Kugellager 1 den Aufbau
und die Form eines Doppeldichtungs-Kugellagers/eines Kugellagers mit berührungsloser
Dichtung auf. Ein Kernmaterial 7 wird durch Formen in einer
Innenfläche
einer jeden Dichtung 6 eingebaut.
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Das
Kugellager 1 wird so verwendet, dass sich der äußere Ring
dreht. In einer Vorrichtung oder einem Gerät, auf die oder das das Kugellager 1 angewendet
wird, wird der äußere Ring 3 von
der Innenseite in eine kreisförmige
Bohrung, die in einer Wand 8 einer Komponente, die zu einer
drehenden Seite gehört,
eingepasst, wohingegen der innere Ring 2 von außen an einer
festen Welle 9 angebaut wird.
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Von
den beiden Räumen
S und T, die durch das Kugellager 1 getrennt werden, wird
der rechte Raum in 1 auf einem höheren Druck
gehalten als der linke Raum T und kann zum Beispiel ein Raum für Durchgang
von Austrittsfluid (sagen wir Austrittsluft) in einer Fluidmaschine
oder ein Schmierfett-Vorratsraum
in einem Getriebe eines motorbetriebenen Werkzeuges sein.
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In
Bezug auf die Dichtung 6, die in dem äußeren Ring 3 auf einer
Seite des Kugellagers 1, die dem Raum S zugewandt ist,
wird eine große
Anzahl von Flügelansätzen 10 in
radialer Richtung auf der Außenfläche der
Dichtung ausgebildet. Vorzugsweise werden die Flügelansätze 10 durch Formen
aus einem Stück
mit dem Körperabschnitt
der Dichtung 6 ausgebildet. Die Flügelansätze 10 werden ausgelegt, um
eine optimale Länge,
Dicke, Höhe
und Form aufzuweisen, so dass sie eine effektive Pumpwirkung auf
das Fluid in dem Raum S haben, wie an späterer Stelle beschrieben werden
wird. Wenngleich die Flügelansätze 10 in
diesem ersten Ausführungsbeispiel gekrümmt sind,
können
sie ebenso geradlinig ausgeführt
werden.
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Die
auf beiden Seiten des Kugellagers 1 in dem äußeren Ring 3 eingebauten
Dichtungen 6 halten Schmierfett in dem Inneren des Kugellagers
abgedichtet, um Austreten des Schmierfettes nach außen zu verhindern
und um das Kugellager zu schützen,
so dass Eindringen von Fremdstoffen und Staub von außen in das
Innere des Lagers verhindert wird. Wenn eine Druckdifferenz zwischen
den beiden Räumen
S und T, die auf beiden Seiten des Kugellagers 1 ausgebildet
werden, vorliegt, kann die Abdichtungsfunktion auch teilweise vorliegen,
um Strömen oder
Austreten von Fluid aus dem Raum höheren Druckes S in den Raum
niedrigeren Druckes T zu verhindern.
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Da
bei diesem ersten Ausführungsbeispiel eine
große
Anzahl von Flügelansätzen 10 in
radialer Richtung auf der Außenfläche der
Dichtung (nachfolgend die „hochdruckseitige
Dichtung" genannt) 6 ausgebildet
werden, die auf einer Seite des Kugellagers 1 bereitgestellt
wird, die dem Raum höheren Druckes
S zugewandt ist, können
die folgenden Dichtungswirkungen zusätzlich zu den oben genannten Dichtungswirkungen
erwartet werden.
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Wenn
sich der äußere Ring 3 dreht,
drehen sich die Dichtungen 6 zusammen mit dem äußeren Ring,
und die Flügelansätze 10,
die auf der Außenfläche der
hochdruckseitigen Dichtung 6 ausgebildet werden, bewirken,
dass Fluid (zum Beispiel Luft oder Schmierfett), das in Kontakt
mit der Außenfläche steht,
durch eine Zentrifugalkraft in einer Vorrichtung oder einem Gerät, auf die
oder das das Kugellager 1 angewendet wird, von innen radial
nach außen
zerstreut wird (siehe die Strömungslinie
C in 1). Das heißt,
die Flügelansätze 10 haben
eine Pumpwirkung für
das Fluid, das mit der Außenfläche der
hochdruckseitigen Dichtung 6 in Kontakt steht.
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Danach
wird in dem Raum S höheren
Druckes das um den inneren Ring 2 herum vorliegende Fluid
radial nach außen
zerstreut, so dass der Fluiddruck in diesem Bereich abfällt und
die Druckdifferenz zwischen den in der Nähe des inneren Ringes in beiden
Räumen
S und T, die durch das Kugellager 1 abgetrennt werden,
vorliegenden Fluiden abnimmt oder sich umkehrt. Das „in der
Nähe des
inneren Ringes 2 vorliegende Fluid" bedeutet vorwiegend das in einem Seitenbereich
des inneren Ringes 2, der einen Abschnitt umfasst, der
dem Spalt zugewandt ist, der zwischen dem Ende einer jeden Dichtung 6 und
der äußeren Umfangsfläche des
inneren Ringes 2 gebildet wird und an dem die Pumpwirkung
der Flügelansätze 10 ausgeübt wird,
vorliegende Fluid.
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Infolgedessen
wird unerwünschtes
Strömen oder
Austreten von Fluid von dem Raum höheren Druckes S durch das Kugellager 1 hindurch
in den Raum niedrigeren Druckes T unterdrückt, und die Menge dieses strömenden oder
austretenden Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager 1 eine
hohe Abdichtungsleistung aufweisen kann. Weiterhin wird das Austreten von
in dem Kugellager 1 abgedichtetem Fluid (Schmierfett) zu
dem Raum niedrigeren Druckes T unterdrückt, und die Menge des austretenden
Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager 1 eine
hohe Abdichtungsleistung aufweisen kann.
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Strömung oder
Austreten von Fluid aus dem Raum S höheren Druckes zu dem Raum T
niedrigeren Druckes durch das Kugellager 1 hindurch tritt
vorwiegend durch den Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Ring 2, 3 des
Kugellagers 1 auf, kann jedoch ebenso durch einen kleinen
Spalt zwischen dem inneren Ring 2 und der festen Welle 9 auftreten.
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In
diesem ersten Ausführungsbeispiel
kann die Dichtung 6 gegen ein Schild ausgewechselt werden,
und die oben beschriebenen Flügelansätze 10 können auf
einer Außenfläche des
Schildes ausgebildet werden. Auch in diesem Fall kann das Kugellager 1 eine
hohe Abdichtungsleistung aufweisen.
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Das
Material einer jeden Dichtung 6 oder eines jeden Schildes
sowie die Art und Weise ihrer Ausbildung sind nicht speziell eingeschränkt. Ein
beliebiges der folgenden bekannten Materialien (Metalle, Kunststoffe,
thermoplastische Elastomere und Synthesekautschuks) und beliebige
bekannte Formungsverfahren können
verwendet werden.
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Als
Beispiele von metallischen Materialien sollen kaltgewalztes Stahlblech,
Edelstahl, Federstahl, Aluminiumlegierung und Kupferlegierung erwähnt werden.
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Als
Beispiele von Kunststoffen sollen Thermoplaste, wie zum Beispiel
Polyamid, Polyacetal, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat
und Polyimidharze genannt sein.
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Als
Beispiele von thermoplastischen Elastomeren sollen Polyamid, Polyester,
Polyurethan, Polyolefin, Polystyrol und Polyvinylchrlorid-Elastomere genannt
sein.
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Als
Beispiele von Synthesekautschuks sollen Nitrilkautschuk, Acrylnitril,
fluorhaltiger sowie Ethylen-Propylen-Kautschuk genannt sein.
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Als
geeignete Verfahren zum Ausbilden eines metallischen Schildes und
eines Verstärkungsringes
sollen plastische Bearbeitungsverfahren, wie zum Beispiel Stanzen,
genannt werden.
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Als
Beispiele des Verfahrens zum Ausbilden einer Dichtung oder eines
Teils als Bestandteil der Dichtung unter Verwendung von plastischem
oder thermoplastischem Elastomer sollen das Spritzgießen, das
Spritzpressen und das Transferpressen genannt sein.
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Weiterhin
gelten ebenfalls keine speziellen Einschränkungen für das Material des inneren
Ringes und des äußeren Ringes 2, 3 und
der Wälzkörper (Kugeln) 4,
die das Kugellager 1 in dem ersten Ausführungsbeispiel bilden. Beispiele
sind unter anderem Eisen und Stahl, Keramikwerkstoffe und Kunststoffe.
Diese können
jeweils einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Die
folgende Beschreibung wird nunmehr zu einem Ausführungsbeispiel (das zweite
Ausführungsbeispiel)
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf den oben genannten
zweiten Aspekt bereitgestellt, der in 3 veranschaulicht
ist.
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3 ist
eine teilweise vertikale Schnittdarstellung der Kugellagerdichtungskonstruktion
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
wobei die gleichen Abschnitte wie in der Kugellagerdichtungskonstruktion
des ersten Ausführungsbeispieles
mit den gleichen Verweisziffern wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet werden.
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Wie
in 3 gezeigt wird, unterscheidet sich die Dichtungskonstruktion
in diesem zweiten Ausführungsbeispiel
im Aufbau von der Kugellagerdichtungskonstruktion des ersten Ausführungsbeispieles nur
dahingehend, dass eine ringförmige
Platte 11 auf der Welle (Drehwelle) 9 angebracht
ist, wobei der innere Ring 2 daran befestigt ist, an einer
Position relativ nahe der Flügelansätze 10.
Hinsichtlich der Anwendung ist ein Unterschied lediglich dahingehend zu
erkennen, dass das Kugellager 1 in diesem zweiten Ausführungsbeispiel
unter Drehung des inneren Ringes 2 verwendet wird.
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In
den oben genannten Punkten unterscheidet sich die Kugellagerdichtungskonstruktion
des zweiten Ausführungsbeispieles
von der des ersten Ausführungsbeispieles,
jedoch gibt es ansonsten keine Unterschiede zwischen beiden, so
dass ausführliche
Beschreibungen an dieser Stelle weggelassen werden.
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Da
das zweite Ausführungsbeispiel
wie oben beschrieben aufgebaut ist, können die folgenden Dichtungswirkungen
erzielt werden.
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Wenn
sich der innere Ring 2 dreht, dreht sich die ringförmige Platte 11 zusammen
mit dem inneren Ring 2 durch die Drehwelle 9.
Danach wird das in einer Vorrichtung oder in einem Gerät, an der
oder dem das Kugellager 1 angewendet wird, in dem Bereich zwischen
der ringförmigen
Platte 11 und dem Ku gellager 1 vorliegende Fluid
durch eine Zähigkeitskraft gezogen,
um sich zusammen mit der ringförmigen Platte 11 zu
drehen, so dass das in diesem Bereich vorliegende Fluid und die
auf der Außenfläche der hochdruckseitigen
Dichtung 6 ausgebildeten Flügelansätze 10 eine relative
Drehbewegung ausführen und
die Flügelansätze 10 bewirken,
dass das Fluid (Luft oder Schmierfett), das in Kontakt mit der Außenfläche der
hochdruckseitigen Dichtung 6 steht, in diesem Bereich durch
eine Zentrifugalkraft von innen radial nach außen zerstreut wird. Um das
zerstreute Fluid zu kompensieren, wird gleichzeitig eine Fluidströmung erzeugt,
die von dem Außenumfang
der ringförmigen
Platte 11 zu der Mitte derselben entlang der Innenfläche der
ringförmigen
Platte 11 verläuft (siehe
die Strömungslinie
D in 3). Das heißt,
die Flügelansätze 10 haben
eine Pumpwirkung für
das Fluid, das in Kontakt mit der Außenfläche der Dichtung 6 steht.
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Demzufolge
wird das in dem Raum S höheren
Druckes von den beiden Räumen
S und T, die durch das Kugellager 1 abgetrennt werden,
in der Nähe
des inneren Ringes 2 vorliegende Fluid radial nach außen zerstreut,
fällt der
Fluiddruck in diesem Bereich (dem Bereich nahe des inneren Ringes 2 zwischen
der ringförmigen
Platte 11 und dem Kugellager 1), und die Druckdifferenz
zwischen den Fluiden nahe des inneren Ringes 2 in den Räumen S und T,
die durch das Kugellager 1 abgetrennt werden, nimmt ab
oder kehrt sich um.
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Infolgedessen
wird unerwünschtes
Strömen oder
Austreten von Fluid von dem Raum höheren Druckes S durch das Kugellager 1 hindurch
in den Raum niedrigeren Druckes T unterdrückt, und die Menge dieses strömenden oder
austretenden Fluids wird beachtlich verringert, wodurch das Kugellager 1 eine
hohe Abdichtungsleistung aufweisen kann. Wenn Schmierfett in dem
Ku gellager abgedichtet wird, wird Austreten des Schmierfetts in
den Raum T niedrigeren Druckes unterdrückt, und die Menge austretenden
Schmierfetts wird stark reduziert, wodurch das Kugellager eine hohe
Abdichtungsleistung aufweisen kann.
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Auch
in diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann
die Dichtung 6 durch ein Schild ersetzt werden, und selbst
wenn die oben beschriebenen Flügelansätze 10 auf
der Außenfläche des
Schildes ausgebildet werden, kann das Kugellager 1 in dem
gleichen Maß wie
oben beschrieben eine hohe Abdichtungsleistung aufweisen.
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Nunmehr
wird ein Ausführungsbeispiel
(das dritte Ausführungsbeispiel)
der vorliegenden Erfindung beschrieben, auf das in dem vorstehenden
dritten Aspekt Bezug genommen wird, welcher in 4 veranschaulicht
wird.
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4 ist
eine Vorderansicht und zeigt einen Abschnitt einer ringförmigen Platte,
die in einer Kugellagerdichtungskonstruktion gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, wobei die gleichen Abschnitte wie in der Kugellagerdichtungskonstruktion
des vorhergehenden zweiten Ausführungsbeispieles
mit den gleichen Verweisziffern bezeichnet werden wie in dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
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In
der Dichtungskonstruktion eines Kugellagers 1 gemäß diesem
dritten Ausführungsbeispieles, wie
es in 4 gezeigt wird, werden eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 12 entlang
des Umfangs in der Nähe
eines inneren Umfangsrandes der darin verwendeten ringförmigen Platte 11 ausgebildet.
Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 12 können durch Abschneiden
des inneren Umfangsrandes der ringförmigen Platte 11 jeweils
in halbkreisförmiger
Form ausgebildet werden. Die Größe einer jeden
Durchgangsbohrung 12 wird auf eine geeignete Größe in Bezug
auf die Pumpwirkung der Flügelansätze 10 eingestellt.
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Wenngleich
sich die Kugellagerdichtungskonstruktion des dritten Ausführungsbeispieles
in dem oben genannten Punkt von der Kugellagerdichtungskonstruktion
des vorhergehenden zweiten Ausführungsbeispieles
unterscheidet, gibt es ansonsten keine weiteren Unterschiede zwischen
diesen beiden, so dass eine ausführliche
Beschreibung an dieser Stelle weggelassen wird.
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Da
das dritte Ausführungsbeispiel
wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist es nicht notwendig, Fluid
in einem engen Bereich, der zwischen der ringförmigen Platte 11 und
dem Kugellager 1 angeordnet ist, hin- und herströmen zu lassen
(siehe die Strömungslinie
D in 3), und ein Hochdruckfluid wird gleichbleibend
unter reduziertem Druck in einen Abschnitt fallenden Fluiddrucks
in dem Bereich nahe dem inneren Ring 2 innerhalb des genannten
engen Bereiches durch die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 12 von
dem Raum S höheren
Druckes auf der Seite gegenüber
des Kugellagers 1 in Bezug auf die ringförmige Platte 11 aufgefüllt, wodurch
es möglich ist,
eine ungehinderte Umwälzungsbahn
für Strömung des
Fluids, das der Pumpwirkung unterliegt, einzurichten. Auf diese
Weise kann die Pumpwirkung der Flügelansätze 10 reibungslos
wirken und die vorgenannten Wirkungen, die durch das zweite Ausführungsbeispiel
erzielt werden, können
weiter verstärkt werden.
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Wenngleich
die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen
1 bis 3 beschriebenen Kugellager 1 den Aufbau und die Form
eines Doppelschild-Kugellagers/eines berührungslosen Schild-Kugellagers aufweisen,
bestehen hierfür
jedoch keine Einschränkungen.
Sie können
von verschiedenen anderen Ausführungen
sein, einschließlich
von Berührungskugellagern
mit Doppel dichtung, von berührungslosen
Einzeldichtungs-Kugellagern und von Einzeldichtungs-Berührungskugellagern,
von Doppelschild-Berührungskugellagern,
von berührungslosen Einzelschild-Kugellagern und von
Einzelschild-Berührungskugellagern,
von Dichtungskugellagern mit einer Dichtung mit Doppelaufbau und
von Schildkugellagern mit einem Schild mit Doppelaufbau.
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Verschiedene Änderungen
und Modifikationen können
vorgenommen und ausgeführt
werden, ohne von dem Erfindungsgeist der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.