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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kassettendichtung für ein Wälzlager, welche zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten und relativ zueinander drehbaren Lagerringen, positionierbar ist, umfassend eine ringförmige Schleuderscheibe, die drehfest an einem der Lagerringe fixiert ist und eine Dichtscheibe, die drehfest an dem anderen der Lagerringe fixiert ist, wobei ein elastisches, ringförmiges Dichtelement mit der Dichtscheibe verbunden ist, und das Dichtelement eine Mehrzahl von berührungslosen Dichtlippen aufweist, welche sich jeweils aus dem Dichtelement in Richtung der Schleuderscheibe erstrecken, so dass zwischen dem Dichtelement und der Schleuderscheibe ein Labyrinth definiert ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Wälzlager.
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Wälzlageranordnungen sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. 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.
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Besondere Herausforderung an derartige Lager stellen beispielsweise landwirtschaftliche Anwendungen dar, 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. Ähnliche Belastungsfälle sind auch aus dem Bereich der schienengebundenen Fahrzeuge bekannt.
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Es besteht daher ein anhaltendes Bedürfnis daran, die Dichtungseigenschaften von Wälzlagern, insbesondere wenn diese einer hohen Schmutzfracht oder Wassereinwirkung ausgesetzt sind, zu verbessern.
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Dem Fachmann der Wälzlagertechnik ist es in diesem Zusammenhang allgemein bekannt, dass zum Abdichten von Zwischenräumen zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten und relativ zueinander drehbaren Bauteilen, wie beispielsweise eine in einem Gehäuse laufende Welle oder ein Innenring und ein Außenring eines Wälzlagers, unter anderem Dichtsysteme in Form so genannter Kassettendichtungen zum Einsatz kommen. Diese Dichtsysteme haben hierbei die Aufgabe, ein Austreten von Schmierstoff aus dem Zwischenraum zwischen den drehbaren Bauteilen nach außen und ein Eindringen von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Medien von außen in diesen Zwischenraum zu verhindern. Hierbei muss eine Abdichtung sowohl im statischen Fall, also bei Stillstand beider Bauteile, als auch im dynamischen Fall bei rotierenden Bauteilen gewährleistet werden. Eine Kassettendichtung setzt sich dabei normalerweise aus einer Dichtscheibe mit Dichtlippen sowie einer davor angeordneten Schleuderscheibe zusammen. Die Dichtscheibe verhindert dabei über die Anpresskraft der Dichtlippen einen Übergang der Medien zwischen den beiden getrennten Räumen, während die Schleuderscheibe bei Rotation aufgrund der Fliehkraft eine Zurückweisung der von außen auf die Dichtung treffenden Medien bewirkt.
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Aus der
DE 10 2008 030 710 A1 ist ein solches Dichtungssystem in Kassettenbauweise für ein Wälzlager bekannt, welches aus einer in Axialrichtung innen liegend angeordneten Dichtscheibe mit L-förmigen Profilquerschnitt und einer in Axialrichtung außen liegend angeordneten Schleuderscheibe mit ebenfalls L-förmigen Profilquerschnitt besteht. Hierbei steht die Dichtscheibe mit ihrem axialen Profilschenkel in Verbindung mit einem Außenring des Wälzlagers, während die Schleuderscheibe mit ihrem axialen Profilschenkel auf einem Innenring des Wälzlagers aufgesetzt ist. Die radialen Profilschenkel beider Scheiben ragen dabei in den Zwischenraum zwischen Innenring und Außenring des Wälzlagers hinein und definieren eine rechteckförmige Querschnittsfläche des Dichtungssystems. Des Weiteren verfügt die Dichtscheibe am Ende ihres radialen Profilschenkels über eine Elastomerdichtlippe, die in radialer Richtung mit der Schleuderscheibe in Kontakt steht, während die Schleuderscheibe an ihrem radialen Profilschenkel eine weitere Elastomerdichtlippe aufweist, die zumindest im Stillstand des Wälzlagers in axialer Richtung mit der Dichtscheibe in Kontakt steht.
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Derartige Kassettendichtungen zeigen beispielsweise eine gute Leistung bei der Verhinderung von Fettaustritt aus einem geschmierten Wälzlager und können in der Regel wirksam verhindern, dass externe Verunreinigungen in das Innere des Wälzlagers eindringen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kassettendichtung insbesondere für ein Wälzlager bereitzustellen, die bei einer hohen Dichtwirkung eine möglichst geringe Reibung aufweist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein Wälzlager mit einer verbesserten Kassettendichtung zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kassettendichtung, insbesondere für ein Wälzlager, welche zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten und relativ zueinander drehbaren Lagerringen, positionierbar ist, umfassend eine ringförmige Schleuderscheibe, die drehfest an einem der Lagerringe, fixiert ist und eine Dichtscheibe, die drehfest an dem anderen der Lagerringe fixiert ist, wobei ein elastisches, ringförmiges Dichtelement mit der Dichtscheibe verbunden ist, und das Dichtelement eine Mehrzahl von berührungslosen Dichtlippen aufweist, welche sich jeweils aus dem Dichtelement in Richtung der Schleuderscheibe erstrecken, so dass zwischen dem Dichtelement und der Schleuderscheibe ein Labyrinth definiert ist, wobei das Dichtelement eine sich radial nach außen sowie axial in Richtung der Schleuderscheibe erstreckende erste Dichtlippe, eine radial nach innen sowie axial zur ersten Dichtlippe in Richtung zur Schleuderscheibe hin versetzte, sich radial nach außen sowie axial in Richtung der Schleuderscheibe erstreckende zweite Dichtlippe und eine sich radial nach außen sowie axial in Richtung der Schleuderscheibe erstreckende dritte Dichtlippe, welche radial nach innen sowie axial in Richtung zur Schleuderscheibe hin versetzt zur zweiten Dichtlippe angeordnet ist, aufweist, wobei zwischen der ersten Dichtlippe und dem Dichtelement eine umlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende erste Nut und zwischen der zweiten Dichtlippe und dem Dichtelement eine umlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende zweite Nut und zwischen der dritten Dichtlippe und dem Dichtelement eine umlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende dritte Nut ausgebildet ist.
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Die Kassettendichtung kann hierdurch eine hohe Dichtungsleistung bereitstellen, bei gleichzeitig sehr niedrigem Reibungsmoment.
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Durch die in dem Dichtelement ausgebildeten radial und axial zueinander stufenartig versetzt angeordneten Nuten, kann insbesondere für einen statischen Betriebszustand der Kassettendichtung ein Auffangreservoir für eine in die Kassettendichtung eintretende Schmutzfracht geschaffen werden, das verhindert, dass größere Mengen an Schmutzfracht radial nach innen durch die Kassettendichtung hindurchwandern können.
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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 bzw. die erfindungsgemäße Kassettendichtung kann beispielsweise insbesondere in einem Fahrzeug, dass mit Hochdruckreinigern gesäubert wird, Anwendung finden. Beispiele hierfür wären insbesondere Off-Road-Fahrzeuge, Mountain-Bikes, Geländemotorräder, Traktoren, schienengebundene Fahrzeuge usw. Generell ist die erfindungsgemäße Kassettendichtung in Anwendungsfällen mit einer hohen Schmutzfracht vorteilhaft einsetzbar.
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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. Bevorzugt ist die Schleuderscheibe mit dem Innenring drehfest gekoppelt.
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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. Bevorzugt ist die Dichtscheibe mit dem Außenring drehfest verbunden.
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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 erfindungsgemäßes Wälzlager kann eine Dichtung, insbesondere eine Kassettendichtung, 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 vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Nut und/oder die zweite Nut und/oder die dritte Nut eine im Querschnitt V-förmige oder U-förmige Kontur ausbilden.
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Besonders bevorzugt ist es, dass das Dichtelement aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
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Bevorzugt sind die Dichtlippen einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Dichtelement ausgeformt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Dichtlippe und die zweite Dichtlippe einen Winkel zu einer radialen Ebene aufweisen, der zwischen 20° und 60° gewählt ist, was sich als besonders wirksam zur Erreichung einer hohen Dichtleistung bei geringen Reibmomenten erwiesen hat.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Dichtelement einen ringförmigen ersten Dichtabschnitt aufweist, der zur ersten Dichtlippe in radialer Richtung nach außen versetzt angeordnet ist und sich in axialer Richtung aus dem Dichtelement in Richtung der Schleuderscheibe erstreckt, so dass der Dichtabschnitt die Schleuderscheibe axial überdeckt und einen ringförmigen ersten Kanalabschnitt zwischen dem Dichtabschnitt und der Schleuderscheibe definiert, wobei der erste Kanalabschnitt auf die erste Nut des Dichtelements hin gerichtet verläuft, was ebenfalls einen positiven Einfluss auf die Dichtleistung der Kassettendichtung hat.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Dichtlippe und die Schleuderscheibe einen sich in radialer Richtung erstreckenden, ringförmigen zweiten Kanalabschnitt definieren, der auf die zweite Nut des Dichtelements hin gerichtet verläuft. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass beispielsweise in einem statischen Betriebszustand der Kassettendichtung, wie er bei einem Stillstand des Wälzlagers auftritt, eine in die Kassettendichtung eindringende Schmutzfracht in die erste Nut des Dichtelements geleitet wird, wo diese dann zunächst aufgenommen wird. Hierdurch wird insbesondere auch ein sequenziell gesteuertes Befüllen der Nuten mit Schmutzfracht von radial außen nach radial innen realisiert, was dann nachfolgend beim Herausschleudern der Schmutzfracht aus den Nuten Vorteile bietet, da der Pfad zum Austritt aus der Kassettendichtung kurz gehalten werden kann.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die zweite Dichtlippe und die Schleuderscheibe einen sich in axialer Richtung erstreckenden, ringförmigen dritten Kanalabschnitt definieren, was ebenfalls zu einer gesteuerten sequenziellen Befüllung der Nuten in radialer Richtung nach innen beiträgt.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die dritte Dichtlippe an einem sich in radialer Richtung nach innen sowie sich aus dem Dichtelement axial in Richtung der Schleuderscheibe erstreckenden ringförmigen zweiten Dichtabschnitt angeordnet ist, wobei der zweite Dichtabschnitt und die dritte Dichtlippe die dritte Nut des Dichtelements definieren, was sowohl die Aufnahmekapazität an Schmutzfracht wie auch die Dichtleistung verbessert.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Dichtabschnitt an einem sich in axialer Richtung erstreckenden Anlageabschnitt der Schleuderscheibe anliegt. Hierdurch kann eine weitere Optimierung der Dichtleistung der Kassettendichtung erreicht werden.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Dichtelement aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Dichtscheibe und/oder die Schleuderscheibe elektrisch leitfähig ausgeführt sind. Beim Einsatz von Wälzlagern z.B. in bzw. an elektrischen Maschinen, kann es zu einem Stromdurchgang kommen. Die Schaltimpulse von Umrichtern führen beispielsweise zum Aufbau einer Spannung zwischen den Lagerringen von Wälzlagern. Diese Spannung wird durch Durchschläge immer wieder abgebaut. Unter ungünstigen Bedingungen kommt es infolgedessen zu Stromdurchgangsschäden an Laufbahnen und Wälzkörpern. Somit besteht die Gefahr eines vorzeitigen und unerwarteten Ausfalls des Lagers und damit der gesamten elektrischen Maschine. Durch die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Kassettendichtung kann diese Gefahr reduziert werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Wälzlager mit einer Kassettendichtung, welche zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten und relativ zueinander drehbaren Lagerringen, positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassettendichtung nach einem der Ansprüche 1-9 ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 ein Wälzlager mit einer Kassettendichtung in einer Axialschnittansicht,
- 2 eine Kassettendichtung in einer ersten Axialschnittansicht,
- 3 eine Kassettendichtung in einer zweiten, detaillierteren Axialschnittansicht,
- 4 eine Kassettendichtung in einem statischen Betriebszustand mit einer in die Kassettendichtung eintretenden Schmutzfracht in einer Axialschnittansicht,
- 5 eine Kassettendichtung in einem dynamischen Betriebszustand mit einer aus der Kassettendichtung austretenden Schmutzfracht in einer Axialschnittansicht.
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Die 1 zeigt ein Wälzlager 2 mit einer Kassettendichtung 1, welche zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten und relativ zueinander drehbaren Lagerringen 3,4 positioniert ist. Der innere Lagerring 4 besitzt eine Innenringlaufbahn 26 und der äußere Lagerring 3 eine Außenringlaufbahn 27, auf welchen eine Mehrzahl von zwischen den Lagerringen 3,4 angeordneten Wälzkörpern 25 wälzen. Die Wälzkörper 25 sind dabei in einem Käfig 28 geführt.
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Die 2-5 zeigen jeweils eine Kassettendichtung 1 für ein Wälzlager 2, welche zwischen den zwei koaxial zueinander angeordneten und relativ zueinander drehbaren Lagerringen 3,4 positionierbar ist. Die Kassettendichtung 1 umfasst eine ringförmige Schleuderscheibe 5, die drehfest an dem inneren Lagerring 4 fixiert ist und eine Dichtscheibe 6, die drehfest an dem äußeren Lagerring 3 fixiert ist, wobei ein elastisches, ringförmiges Dichtelement 7 mit der Dichtscheibe 6 verbunden ist. Das Dichtelement 7 und die Schleuderscheibe 5 drehen sich somit in einem dynamischen Betriebszustand der Kassettendichtung 1 relativ zueinander.
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Die Dichtscheibe 6 ist im Axialschnitt L-förmig ausgebildet, wobei sich ein freier Schenkel der L-förmigen Dichtscheibe 6 in radialer Richtung nach Innen erstreckt.
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Auch die Schleuderscheibe 5 besitzt eine im Wesentlichen L-förmige Grundform auf, wobei ein axial verlaufender freie Schenkel der Schleuderscheibe 5 an dem inneren Lagerring 4 anliegt und ein sich davon der andere freie Schenkel in radialer Richtung nach außen erstreckt. Der sich radial nach außen erstreckende freie Schenkel weist einen axial auf die Dichtscheibe 6 zulaufenden Abschnitt im Bereich des distalen Endes des sich radial nach außen erstreckenden freien Schenkels auf, wodurch zum einen eine größere strukturelle Stabilität der Schleuderscheibe 5 erreicht werden kann, zum anderen sich das Labyrinth 11 der Kassettendichtung besonders vorteilhaft ausgestalten lässt, was nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Das Dichtelement 7 besitzt eine Mehrzahl von berührungslosen Dichtlippen 8,9,10, welche sich jeweils aus dem Dichtelement 7 in Richtung der Schleuderscheibe 5 erstrecken, so dass zwischen dem Dichtelement 7 und der Schleuderscheibe 5 ein Labyrinth 11 definiert ist.
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Hierzu weist das Dichtelement 7 in der gezeigten Ausführungsform eine sich radial nach außen sowie axial in Richtung der Schleuderscheibe 5 erstreckende erste Dichtlippe 8, sowie eine radial nach innen sowie axial zur ersten Dichtlippe 8 in Richtung zur Schleuderscheibe 5 hin versetzte, sich radial nach außen sowie axial in Richtung der Schleuderscheibe 5 erstreckende zweite Dichtlippe 9 auf. Weiter besitzt das Dichtelement 7 eine sich radial nach außen sowie axial in Richtung der Schleuderscheibe 5 erstreckende dritte Dichtlippe 10, welche radial nach innen sowie axial in Richtung zur Schleuderscheibe 5 hin versetzt zur zweiten Dichtlippe 9 angeordnet ist, aufweist. Wie sich gut aus den 2-5 erkennen lässt, ist so eine treppen- bzw. stufenartige Anordnung der Dichtlippen 8,9,10 geschaffen.
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Zwischen der ersten Dichtlippe 8 und dem Dichtelement 7 ist eine umlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende erste Nut 12 ausgebildet. Analog hierzu ist auch zwischen der zweiten Dichtlippe 9 und dem Dichtelement 7 eine umlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende zweite Nut 13 angeordnet. Ferner ist auch zwischen der dritten Dichtlippe 10 und dem Dichtelement 7 eine umlaufende, sich in radialer Richtung erstreckende dritte Nut 14 ausgebildet.
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Die erste Dichtlippe 8 und die zweite Dichtlippe 9 besitzt einen Winkel zu einer radialen Ebene 15, der zwischen 20° und 60° beträgt, was sich gut anhand der Abbildung der 3 nachvollziehen lässt. Bevorzugt weist auch die dritte Dichtlippe 10 einen Winkel zu einer radialen Ebene 15, der zwischen 20° und 60° beträgt.
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Den 2-5 ist auch gut entnehmbar, dass das Dichtelement 7 einen ringförmigen ersten Dichtabschnitt 16 aufweist, der zur ersten Dichtlippe 8 in radialer Richtung nach außen versetzt angeordnet ist und sich in axialer Richtung aus dem Dichtelement 7 in Richtung der Schleuderscheibe 5 erstreckt, so dass der Dichtabschnitt 16 die Schleuderscheibe 5 axial überdeckt und einen ringförmigen ersten Kanalabschnitt 17 zwischen dem Dichtabschnitt 16 und der Schleuderscheibe 5 definiert, wobei der erste Kanalabschnitt 17 auf die erste Nut 12 des Dichtelements 7 hin gerichtet verläuft.
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In einem statischen Betriebszustand der Kassettendichtung 1 kann so eine Schmutzfracht in das Labyrinth 11 eindringen, wobei diese Schmutzfracht dann zunächst in die erste Nut 12 des Dichtelements 7 geleitet wird, was sich gut anhand der 4 nachvollziehen lässt, die diesen statischen Betriebszustand der Kassettendichtung 1 zeigt. Die Schmutzfracht und ihr Bewegungspfad sind durch die Pfeile in der 4 angedeutet. Beim Eintritt der Schmutzfracht wird also zunächst hauptsächlich die erste Nut 12 des Dichtelements 7 gefüllt.
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Läuft die erste Nut 12 über oder passiert die Schmutzfracht die erste Nut 12, so ist durch die erste Dichtlippe 8 und die Schleuderscheibe 5 ein sich in radialer Richtung erstreckender, ringförmiger zweiter Kanalabschnitt 18 definiert, der auf die zweite Nut 13 des Dichtelements 7 hin gerichtet verläuft, so dass dann die entsprechende Schmutzfracht vorrangig in die zweite Nut 13 geleitet wird.
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Läuft auch diese zweite Nut 13 mit der Schmutzfracht voll und/oder passiert die Schmutzfracht die zweite Nut 13 innerhalb des Labyrinths 11, wird diese durch einen von der zweiten Dichtlippe 9 und der Schleuderscheibe 5 sich in axialer Richtung erstreckenden, ringförmigen dritten Kanalabschnitt 19 geleitet. Von hier aus kann die Schmutzfracht der dritten Nut 14 zugeführt werden.
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Man erkennt daran gut den kaskadenartigen Aufbau und Wirkweise der Nuten 12,13,14 sowie der Dichtlippen 8,9,10, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Wenn also im statischen Betriebszustand der Kassettendichtung 1 eine Schmutzfracht, beispielsweise aus Staub und/oder Spritzwasser, in das Labyrinth 11 der Kassettendichtung 1 eindringen, sammelt sich das meiste davon zunächst in der ersten Nut 12 an. Wenn diese erste Nut 12 voll ist, fällt die entsprechende Schmutzfracht in die zweite Nut 13 und gelangt dann von dort aus in die dritte Nut 14. Sobald diese Verunreinigungen und das Wasser fließfähig sind, fließen sie entlang dieser Nuten 12,13,14 in Umfangsrichtung und fließen schließlich allmählich in Schwerkraftrichtung zum Boden der Kassettendichtung 1 und können von dort aus die Kassettendichtung 1 verlassen. Auf diese Weise können Verunreinigungen vom Wälzlager 2 ferngehalten werden. Gleichzeitig ist die Kassettendichtung 1 aufgrund der berührungslosen Dichtlippen 8,9,10 reibungsarm.
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Der kaskadenartige Aufbau der Nuten 12,13,14 und der Dichtlippen 8,9,10 kann auch noch einmal gut anhand der 4 verdeutlicht werden, in der die axialen Nutöffnungen 22,23,24 der Nuten 12,13,14 dargestellt sind. Man erkennt insbesondere auch gut die axialen Überlappungsbereiche der Nutöffnungen 22,23,24, so dass beim Volllaufen einer radial oberhalb gelegenen Nut die jeweils radial darunter liegende Nut die Schmutzfracht auffangen kann.
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Die dritte Dichtlippe 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an einem sich in radialer Richtung nach innen sowie sich aus dem Dichtelement 7 axial in Richtung der Schleuderscheibe 5 erstreckenden ringförmigen zweiten Dichtabschnitt 20 angeordnet, wobei der zweite Dichtabschnitt 20 und die dritte Dichtlippe 10 die dritte Nut 14 des Dichtelements 7 definieren. Der zweite Dichtabschnitt 20 liegt an einem sich in axialer Richtung erstreckenden Anlageabschnitt 21 der Schleuderscheibe 5 an. Hierdurch kann eine radial nach innen gerichtete Federkraft bewirkt werden, mittels derer eine definierte Dichtwirkung eingestellt werden kann. Ferner kann der Dichtabschnitt 20 so radial nach innen nachgeführt werden, sollte es zu einem reibungsbedingten Abrieb kommen.
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5 zeigt die Kassettendichtung 1 in einem dynamischen Betriebszustand, in dem sich die Schleuderscheibe 5 gegenüber dem Dichtelement 7 rotativ bewegt. In diesem Betriebszustand wird dann noch in dem Labyrinth 11 befindliche Schmutzfracht zentrifugalkraftbewirkt radial nach außen geschleudert, so dass diese dann durch den ersten Kanalabschnitt 17 der Kassettendichtung 1 austritt, was auch hier durch die entsprechenden Pfeile angedeutet ist.
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Das Dichtelement 7 kann an seiner radial inneren Mantelfläche zwei axial beabstandete im Querschnitt kreisbogenförmige umlaufende Nuten 29 aufweisen, was gut aus der 2 hervorgeht. In diesen Nuten 29 ist ein Schmierfett eingebracht, was das Volumen der jeweiligen Nut 29 zu ca. 60% ausfüllt. Hierdurch wird eine umlaufende ringartige Barriere aus Schmierfett ausgebildet, welche insbesondere gegen das Labyrinth 11 durchwandernde Partikel und/oder Wasser eine gute letzte Barriere vor einem Eintritt in das Wälzlager 2 darstellt und die Dichtwirkung der Kassettendichtung nochmals verbessern kann. Im Betrieb der Kassettendichtung 1 wird dieses Schmierfett durch die Schleuderscheibe 5 zentrifugalkraftbewirkt radial nach außen in Richtung der Nuten 29 geschleudert und dort gehalten.
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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
- Kassettendichtung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Lagerring
- 4
- Lagerring
- 5
- Schleuderscheibe
- 6
- Dichtscheibe
- 7
- Dichtelement
- 8
- Dichtlippe
- 9
- Dichtlippe
- 10
- Dichtlippe
- 11
- Labyrinth
- 12
- Nut
- 13
- Nut
- 14
- Nut
- 15
- Ebene
- 16
- Dichtabschnitt
- 17
- Kanalabschnitt
- 18
- Kanalabschnitt
- 19
- Kanalabschnitt
- 20
- Dichtabschnitt
- 21
- Anlageabschnitt
- 22
- axiale Nutöffnung
- 23
- axiale Nutöffnung
- 24
- axiale Nutöffnung
- 25
- Wälzkörper
- 26
- Innenringlaufbahn
- 27
- Außenringlaufbahn
- 28
- Käfig
- 29
- Nuten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008030710 A1 [0006]