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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit mehreren Abdeckscheiben.
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Hintergrund der Erfindung
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Wie in
DE 10 2016 211 226 B3 beschrieben, werden in Kraftfahrzeugen Komponenten des Antriebsstrangs, wie der Traktionsmotor, also der Motor zum Bereitstellen der Antriebsleistung zum Überwinden der Fahrwiderstände, oder ein Traktionsgetriebe, also ein Getriebe zum Anpassen der vom Traktionsmotor bereitgestellten Antriebsleistung an die Fahrwiderstände, geschmiert und gekühlt. Dabei ist es ein allgemeines Ziel, diese Schmier-/Kühl- Funktionalität mit möglichst einfachen Mitteln, aber auch mit großer Effizienz zur Verfügung zu stellen.
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In
DE 102020112044 A1 ist ein Wälzlager mit einem rotierenden Lagerinnenring und einem dem gegenüber ortsfesten Lageraußenring offenbart. An zumindest einer Lagerstirnseite ist eine aus einem Blechmaterial umgeformte Schleuderscheibe zur Lagerabdeckung angeordnet, die am Lagerinnenring befestigt ist. Die Schleuderscheibe bildet mit der radialen Grenzfläche des Lageraußenrings einen Spalt. Zwischen Schleuderscheibe und Wälzkörpern befindet sich zusätzlich ein radial verlaufender Anschlagsabschnitt, der sich an einen axial verlaufenden Bordabschnitt des Lageraußenrings anschließt.
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Aus
US 6,283,634 B1 gehen mehrere Ausführungsformen eines Wälzlagers mit Schleuderscheiben hervor. Bei mehreren Ausführungsformen sind an beiden Lagerstirnseiten je eine aus einem Blechmaterial umgeformte Schleuderscheibe zur Lagerabdeckung angeordnet, welche jeweils lagerinnenringseitig über einen Befestigungsrandabschnitt formschlüssig an einen außenradialen Aufnahmekantenabschnitt des Lagerinnenrings befestigt sind. Der äußere Randabschnitt der Schleuderscheibe bildet jeweils mit einem innenwandseitigen Dichtkantenabschnitt des Lageraußenrings ein radiales Spaltmaß aus, welches zum einen eine Relativdrehung zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring gestattet und zum anderen eine möglichst vollflächige Abschirmung des Lagerinnenrings vor eindringendem Schmutz und Schmieröl gewährleistet.
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DE 10 2018 123 495 A1 offenbart ein Kugellager mit einem rotierenden Lagerinnenring und einem drehstarren Lageraußenring, welches auf beiden Seiten eine Dichtungsanordnung aufweist. Die Dichtungsanordnung besteht aus einer einteiligen, aus Stahl hergestellten Schleuderscheibe, die kraftschlüssig am Lagerinnenrings lagefixiert ist. Dabei ist ein Dichtkragen der Schleuderscheibe berührungslos unter Einhaltung eines Spaltmaßes bis an eine Dichtfläche des Lageraußenrings geführt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Wälzlager anzugeben.
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Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Wälzlager mit einem um eine axial verlaufende Rotationsachse angeordneten, radial eine erste Laufbahn aufweisenden, Lageraußenring und einem konzentrisch dazu angeordneten Lagerinnenring, welcher eine, der ersten Laufbahn radial gegenüberliegende, zweite Laufbahn aufweist, und mit einem Käfig, welcher auf den Laufbahnen abrollende Wälzkörper in einer Wälzkörperreihe drehbar führt, wobei auf einer Seite des Wälzlagers axial benachbart zu der Wälzkörperreihe, zusätzlich zu einer ersten Abdeckscheibe, eine zweite Abdeckscheibe zur Lagerabdeckung angeordnet ist, wobei die erste Abdeckscheibe am Lageraußenring und die zweite Abdeckscheibe am Lagerinnenring angeordnet ist.
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Das Wälzlager ist insbesondere als Kugellager ausgebildet und ist um eine Rotationsachse angeordnet. Die Rotationsachse verläuft in axialer Richtung. Eine radiale Richtung verläuft senkrecht zur Rotationsachse. Ein Lageraußenring, ein Lagerinnenring und ein Käfig sind umlaufend um die Rotationsachse angeordnet. Lageraußenring und Lagerinnenring sind so angeordnet, dass der Lageraußenring radial weiter von der Rotationsachse beabstandet ist als der Lagerinnenring. Dabei sind beide Lagerringe axial gleichauf angeordnet. Die Wälzkörper sind umlaufend in einer Wälzkörperreihe angeordnet. Der Lagerau-ßenring weist radial eine erste Laufbahn auf. Der Lagerinnenring weist eine zweite Laufbahn auf, welche der ersten Laufbahn radial gegenüberliegt und radial geringer zur Rotationsachse beabstandet als die erste Laufbahn. Auf diesen Laufbahnen wälzen die Wälzkörper, drehbar durch den Käfig geführt, ab. Im laufenden Betrieb dreht sich der Lageraußenring oder der Lagerinnenring. Einer der beiden Lagerringe rotiert also um die axial ausgerichtete Rotationsachse, während der jeweils andere Lagerring lagefixiert ist und sich nicht dreht.
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Ist ein gattungsgemäßes Wälzlager beispielsweise in einem Getriebe verbaut, ist die Zuführung eines Schmiermediums nicht bedarfsgerecht für jede Teilkomponente des Systems ausgelegt. Es befindet sich eine definierte Menge an Schmiermedium im Getrieberaum, welche für jeden Betriebspunkt eine entsprechende Kühlung und Schmierung der Komponenten bereitstellen muss. Einer individuellen Schmiermedienversorgung einzelner Komponenten, beispielsweise durch eine geregelte Einspritzung, kann nicht umgesetzt werden. Denn dies würde zusätzliche Komponenten und zusätzlichen Bauraum erfordern und damit zusätzliche Kosten verursachen. Als Folge dieser Pauschalschmierung im System kann sich eine hohe Menge an Schmiermedium an einzelnen Systemkomponenten wie dem Wälzlager sammeln und zu unerwünschten Effekten führen. Um den Eintritt eines Schmiermediums in das Wälzlager zu reduzieren, kann eine Abdeckscheibe zur Abdeckung des Wälzlagers verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich insbesondere bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen eine Verwendung von einteiligen Abdeckscheiben im Wälzlager nachteilig auswirkt. Durch die hohe Zentrifugalkraft fungiert eine Abdeckscheibe als Schleuderscheibe und kann den Eintritt störender Partikel reduzieren. Zugleich kann sie den Eintritt eines Schmiermediums aus der Umgebung ins Wälzlager, wie etwa Öl, signifikant drosseln. Um eine ausreichende Schmierung im Wälzlager sicherzustellen, kann nun der Spalt zwischen der Abdeckscheibe und dem jeweiligen Lagerring entsprechend groß ausgeführt sein. Dabei gilt wiederum, je größer der Spalt ist, desto mehr Partikel gelangen ins Wälzlager und verschleißen es. Ist zudem auf der axial gegenüberliegenden Seite eine weitere Abdeckscheibe angebracht, verhindert diese, dass ein Medium auch wieder aus dem Wälzlager austreten kann. Schmiermedium und Partikel sammeln sich fortlaufend im Wälzlager an. Dieser Überschuss des Schmiermediums im Wälzlager führt zu erhöhten Planschverlusten. Durch die erhöhten Widerstände beim Betrieb der Wälzkörper kommt es zu erhöhter Reibung und dadurch wiederum zu einer Erhöhung der inneren Lagertemperatur. Dies erfordert wiederum eine stärkere Kühlung und senkt damit die Energieeffizienz des Systems. Die eingetretenen Partikel verschleißen zudem das Wälzlager. Zur Vermeidung des beschriebenen Effekts ist eine Regulierung einer Einlassmenge und einer Auslassmenge eines Schmiermediums im Wälzlager erforderlich. Diese Regulierung muss jedoch ohne kostenintensive Bauteile und zusätzlichen Platzbedarf in der Wälzlagerumgebung auskommen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zielführend ist, wenn im Wälzlager axial auf derselben Seite mindestens zwei Abdeckscheiben angeordnet werden, um einen Zufluss von Schmiermedium wie Öl ins Lager regulieren zu können. Gleichzeitig kann damit verhindert werden, dass vermehrt störende Partikel ins Wälzlager eindringen können. Eine Regulierung eines Abflusses eines Mediums aus dem Lager ist mit dem erfindungsgemäßen Wälzlager ebenso umsetzbar. Eine erste Abdeckscheibe ist am Lageraußenring fixiert, während eine zweite Abdeckscheibe am Lagerinnenring fixiert ist. Beide Abdeckscheiben können jeweils formschlüssig, kraftschlüssig, stoffschlüssig mit dem jeweiligen Lagerring verbunden sein. Die Art der Fixierung beider Abdeckscheiben kann voneinander abweichen. Die Abdeckscheiben sind radial zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring angeordnet und befinden sich axial benachbart zur Wälzkörperreihe. Dabei sind beide Abdeckscheiben axial auf derselben Seite des Wälzlagers angeordnet. Die Abdeckscheiben sind jeweils fest mit dem jeweiligen Lagerring verbunden. Im laufenden Betrieb des Wälzlagers rotiert einer der Lagerringe. Der andere Lagerring ist drehfest montiert. Durch die Rotation des entsprechenden Lagerrings rotiert die dort fest angeordnete Abdeckscheibe mit und fungiert als Schleuderscheibe. Je nach Formgebung der Abdeckscheiben kann die rotierende Abdeckscheibe Medien vom Wälzlager wegschleudern, während die drehfeste Abdeckscheibe eine zusätzliche Barriere bildet. Bei alternativer Formgebung kann die rotierende Abdeckscheibe ein Medium zur drehstarren Abdeckscheibe hinschleudern, welche durch ihre Formgebung das Medium ins Innere das Wälzlagers fördert. Durch eine bedarfsgerechte Auslegung und Anordnung beider Abdeckscheiben ist eine anwendungsorientierte Einstellung von Einlass und Auslass eines Mediums im Wälzlager und damit eine bedarfsgerechte Schmierung des Wälzlagers umsetzbar.
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Vorzugsweise überlappen sich die erste Abdeckscheibe und die zweite Abdeckscheibe in radialer und/ oder axialer Richtung. Bevorzugtermaßen ist die erste Abdeckscheibe derart angeordnet, dass sie sich radial oder axial oder auch radial und axial mit einem Teilbereich der zweiten Abdeckscheibe überlagert. Beide Abdeckscheiben, weisen einen Anfangsabschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen Endabschnitt auf. Der Anfangsabschnitt der ersten Abdeckscheibe ist angeordnet am Lageraußenring. Den Endabschnitt der ersten Abdeckscheibe bildet einen Teil der Abdeckscheibe, welcher radial einen verhältnismäßig großen Abstand zum Lageraußenring aufweist. Analog dazu ist der Anfangsabschnitt der zweiten Abdeckscheibe am Lagerinnenring angeordnet. Den Endabschnitt der zweiten Abdeckscheibe bildet einen Teil der Abdeckscheibe, welcher radial einen verhältnismäßig großen Abstand zum Lagerinnenring aufweist. Die jeweiligen mittleren Abschnitte liegt zwischen den jeweiligen Anfangs- und Endabschnitten. Die Abdeckscheiben sind nun so angeordnet, dass der Endabschnitt oder der Endabschnitt und der mittlere Abschnitt der ersten Abdeckscheibe den Endabschnitt oder den Endabschnitt und den mittleren Abschnitt der zweiten Abdeckscheibe radial überlagern. Es liegen also Abschnitte beider Abdeckscheiben nebeneinander. Gleichzeitig oder stattdessen kann gegeben sein, dass sich einer oder mehrere Abschnitte aus Anfangsabschnitt, mittlerem Abschnitt und Endabschnitt der ersten Abdeckscheibe und der zweiten Abdeckscheibe axial überlagern. Die betroffenen Abschnitte liegen also übereinander.
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Vorzugsweise ist zwischen der ersten Abdeckscheibe und der zweiten Abdeckscheibe in axialer und/ oder radialer Richtung ein Spalt ausgebildet. Bevorzugtermaßen sind die Abdeckscheiben so angeordnet, dass zwischen ihnen radial oder axial oder auch radial und axial ein Spalt verbleibt. Sind beide Abdeckscheiben ohne axialen Versatz angeordnet, so verbleibt zwischen der radialen Grenzfläche des Endabschnitts der ersten Abdeckscheibe und der radialen Grenzfläche des Endabschnitts der zweiten Abdeckscheibe ein radialer Spalt. Sind beide Abdeckscheiben radial ohne Versatz angeordnet, das heißt die Grenzflächen der Endabschnitte beider Abdeckscheiben liegen radial gleichauf, so verbleibt axial ein Spalt zwischen den sich axial gegenüberliegenden Kanten der Endabschnitte der ersten und zweiten Abdeckscheibe. Auch in Fällen von radialem oder axialem Überlappen oder axialem und radialem Überlappen zwischen den Abdeckscheiben verbleibt mindestens ein Spalt zwischen den Abdeckscheiben, welcher den Durchlass eines Mediums zwischen der Wälzlagerumgebung und dem Inneren des Wälzlagers sicherstellt. Über diesen Spalt kann also der Durchlass von Schmiermedium bedarfsgerecht eingestellt werden. Vorzugsweise bildet die erste Abdeckscheibe mit der zweiten Abdeckscheibe eine Labyrinthdichtung aus, in deren Verlauf sich die Orientierung des Spaltes mindestens einmal ändert. Bevorzugtermaßen sind die erste Abdeckscheibe und die zweite Abdeckscheibe derart angeordnet, dass sich zwischen ihnen ein Spalt einstellt, dessen Ausrichtung sich verändert. Der Spalt, der zwischen der ersten und der zweiten Abdeckscheibe gebildet wird, kann zunächst radial, also aus Richtung eines Lagerrings kommend in Richtung des anderen Lagerrings führend, verlaufen. Durch eine Krümmung in beiden Abdeckscheiben kann die Richtung des Spaltes sich ändern und er kann axial weiter verlaufen. Der Spalt kann auch zunächst axial, also entlang der Rotationsachse, verlaufen und dann seine Richtung ändern und weiter radial verlaufen. Der Spalt kann auch abgewinkelt, also schräg in eine Richtung verlaufen, welche zwischen einer rein axialen oder rein radialen Ausrichtung liegt und im Anschluss die Richtung ändern. Auch eine beliebige Kombination aus radial, axial, schräg in Richtung axial oder schräg in Richtung radial ist realisierbar. Durch die Richtungsänderung setzt der Spalt das Prinzip einer Labyrinthdichtung um, sodass damit beide Abdeckscheiben gemeinsam eine Labyrinthdichtung bilden. Hierdurch kann störenden Partikeln der Eintritt ins Lagerinnere erschwert und ein Durchfluss von Schmiermedium bedarfsgerecht eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist auf der axial gegenüberliegenden Seite der Wälzkörperreihe eine dritte Abdeckscheibe angeordnet, welche einen Radialspalt zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring abdeckt. Bevorzugtermaßen weist das Wälzlager eine dritte Abdeckscheibe auf, welche ebenfalls benachbart zur Wälzkörperreihe ist, sich jedoch axial auf einer der ersten und zweiten Abdeckscheibe axial gegenüberliegenden Lagerseite befindet. Die dritte Abdeckscheibe erstreckt sich radial zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring und überbrückt einen, zwischen beiden Lagerringen gebildeten Radialspalt, also eine Lücke zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring, welche sich radial erstreckt. Je nachdem, wo die dritte Abdeckscheibe befestigt ist, kann sie als Schleuderscheibe fungieren. Je nach Ausführungsform kann sie damit Partikel und Medien vom Lager fernhalten, also einen Eintritt ins Wälzlager verhindern oder reduzieren. Die Abdeckscheibe kann auch Medien aus dem Inneren des Wälzlagers austreten lassen, indem sie einen schlichten Kanal zum Auslass stellt oder aber Medien aus dem Wälzlager hinausschleudert, wenn im Betrieb eine Zentrifugalkraft wirkt und die dritte Abdeckscheibe mitrotiert. Die dritte Abdeckscheibe kann wiederum aus mehreren einzelnen Abdeckscheiben gebildet werden, um einen Einlass oder Auslass eines Mediums individuell nach Anwendungsfall einstellen zu können.
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Vorzugsweise weist die erste Abdeckscheibe und/ oder die zweite Abdeckscheibe einen schräg von der Wälzkörperreihe weg verlaufenden Teilbereich auf. Bevorzugtermaßen ist die erste Abdeckscheibe oder die zweite Abdeckscheibe so ausgeformt, dass einer ihrer Teilbereiche schräg von der Wälzkörperreihe weg verläuft oder auch ein Teilbereich beider Abdeckscheiben kann derart ausgeformt sein. Insbesondere weist ein mittlerer Abschnitt der ersten oder der zweiten Abdeckscheibe oder beider Abdeckscheiben den von der Wälzkörperreihe weg verlaufenden Teilbereich auf. Dabei weist ein Teilbereich dort ein Ende auf, wo der Teilbereich beginnt, und dort ein weiteres Ende, wo der Teilbereich endet. Als Referenz für die Richtungsdefinition eines schräg zur Wälzkörperreihe verlaufenden Teilbereichs dient ein jeweiliger Anfangsabschnitt der betroffenen Abdeckscheibe, welcher am jeweiligen Lagerring angeordnet ist. Ist beispielsweise das dem Anfangsabschnitt fernere Ende eines schräg verlaufenden Teilbereichs der ersten Abdeckscheibe axial weiter von der Wälzkörperreihe entfernt als das dem Anfangsabschnitt näher liegende Ende des Teilbereichs, so verläuft der Teilbereich schräg von der Wälzkörperreihe weg. Insbesondere weisen mittlere Abschnitte von erster und zweiter Abdeckscheibe einen von der Wälzkörperreihe schräg wegführenden Teilbereich auf. Im Wälzlager dienen Abschrägungen in den Abdeckscheiben je nach Anordnung der Schrägen relativ zu den Anfangsabschnitten und der Ausformung nachfolgender Abschnitte zur Führung von Medienflüssen.
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Vorzugsweise weist die erste Abdeckscheibe und/oder die zweite Abdeckscheibe einen geraden, radial verlaufenden Teilbereich auf. Bevorzugtermaßen sind die erste Abdeckscheibe oder die zweite Abdeckscheibe oder beide Abdeckscheiben so ausgeformt, dass sie einen Teilbereich aufweisen, der ungekrümmt ist und dabei radial, orientiert ist. Dieser Teilbereich verläuft senkrecht zur Rotationsachse, radial zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring. Insbesondere weist ein mittlerer Abschnitt der ersten oder der zweiten Abdeckscheibe oder beider Abdeckscheiben diesen Teilbereich auf. Im Wälzlager kann der gerade Teilbereich je nach Anordnung der Abdeckscheiben hinsichtlich des rotierenden und des drehstarren Lagerrings eine Prallfunktion, also ein Wegschleudern von umgebenden Medien oder auch ein Entlangführen von Medien realisieren.
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Vorzugsweise weist die erste Abdeckscheibe und/oder die zweite Abdeckscheibe einen Teilbereich mit einem C-förmigen Profil auf. Bevorzugtermaßen sind die erste Abdeckscheibe oder die zweite Abdeckscheibe oder beide Abdeckscheiben so ausgeformt, dass sie einen Teilbereich aufweisen, dessen Profilquerschnitt wie ein C ausgeformt ist. Dabei kann das C-Profil symmetrisch ausgestaltet sein, es kann jedoch auch ein Segment eine starke Krümmung aufweisen, während ein anderes Segment ungekrümmt verläuft. Das C-Profil ist von der Orientierung seiner Anordnung unabhängig und kann daher auch gespiegelt sein, oder gedreht und damit in seiner Ausführung auch einem U-Profil gleichen. Insbesondere weist ein Anfangsabschnitt der ersten oder der zweiten Abdeckscheibe oder beider Abdeckscheiben diesen Teilbereich auf. Grundsätzlich kann der Teilbereich mit dem C-förmigen Profil aber auch in einem Endabschnitt oder einem mittleren Abschnitt der Abdeckscheiben angeordnet sein. Im Wälzlager kann der Teilbereich mit dem C-förmige Profil je nach Ausführung des Profils ein Schmiermedium auffangen, insbesondere bei stärkerer Krümmung, oder auch leiten oder abführen, insbesondere bei gerader oder gering gekrümmter Ausführung.
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Vorzugsweise weist die erste Abdeckscheibe und/oder die zweite Abdeckscheibe einen Teilbereich eines Endabschnitt auf, welcher eine Krümmung hin zur jeweils anderen Abdeckscheibe aufweist. Bevorzugtermaßen sind die erste Abdeckscheibe oder die zweite Abdeckscheibe oder beide Abdeckscheiben so ausgeformt, dass ein Ende einer Abdeckscheibe zur jeweils anderen Abdeckscheibe hin orientiert ausläuft. Dabei wird ein Endabschnitt der ersten Abdeckscheibe von einem Teilbereich gebildet, der radial einen verhältnismäßig gro-ßen Abstand zum Lageraußenring aufweist und der durch jenes Ende der ersten Abdeckscheibe begrenzt wird, welches sich nicht am Lageraußenring befindet. Analog dazu wird ein Endabschnitt der zweiten Abdeckscheibe von einem Teilbereich gebildet, welcher radial einen verhältnismäßig großen Abstand zum Lagerinnenring aufweist und der durch jenes Ende der zweiten Abdeckscheibe begrenzt wird, welches sich nicht am Lagerinnenring befindet. Durch eine Krümmung der einen Abdeckscheibe zur anderen Abdeckscheibe hin wird ein zusätzliches Instrument zur Regulierung eines Medienflusses eingebracht. Je stärker die Krümmung ausgeprägt ist, desto stärker kann ein Medienfluss gedrosselt werden. Auch kann durch eine Krümmung eines Teilbereichs der Endabschnitte beider Abdeckscheiben zueinander hin eine Labyrinthdichtung realisiert werden, welche sowohl einen Ein- oder Austritt von Schmiermedium drosseln als auch einen Eintritt von unerwünschten Partikeln ins Wälzlager hemmen kann.
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Vorzugsweise weist der Lageraußenring und/oder der Lagerinnenring eine stromisolierende Schicht auf. Bevorzugtermaßen weist der Lageraußenring und/ oder der Lagerinnenring eine Schicht auf, welche keinen Strom leitet. Damit wird ein Stromdurchfluss durch das Wälzlager verhindert, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers erhöht werden kann.
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Durch die axial einseitig angeordnete erste und zweite Abdeckscheibe kann ein Einlass sowie ein Auslass eines Schmiermediums ins Wälzlager und aus dem Wälzlager bedarfsgereicht eingestellt werden. Planschverluste können vermieden und ein Eintritt störender Partikel ins Wälzlager unterbunden werden. Dabei führt eine Ausführungsform der ersten Abdeckscheibe, angeordnet an einem drehstarren Lageraußenring, und beginnend mit einem C-Profil, gefolgt von einem schräg von der Wälzkörperreihe wegführenden Teilbereich, gefolgt von einem geraden, radialen Teilbereich, gefolgt von einem zu einer zweiten Abdeckscheibe hin gekrümmten Teilbereich in Kombination mit einer Ausführungsform der zweiten Abdeckscheibe, angeordnet an einem rotierenden Lagerinnenring und beginnend mit einem C-Profil, gefolgt von einem schräg von der Wälzkörperreihe wegführenden Teilbereich, gefolgt von einem geraden, radialen Teilbereich, gefolgt von einem C-förmigen Profil, wobei die Endabschnitte beider Abdeckscheiben überlappen, zu einem Effekt eines Hineinleitens von Schmiermedium ins Innere des Wälzlagers. Eine Ausführungsform der ersten Abdeckscheibe angeordnet am drehstarren Lageraußenring und beginnend mit einem axial parallel zur Rotationsachse verlaufenden Teilbereich, gefolgt von einem senkrecht dazu, geraden, radial verlaufenden Teilbereich, gefolgt von einem zu einer zweiten Abdeckscheibe hin gekrümmten Teilbereich in Kombination mit einer Ausführungsform der zweiten Abdeckscheibe angeordnet am rotierenden Lagerinnenring mit einem C-Profil, gefolgt von einem schräg von der Wälzkörperreihe wegführenden Teilbereich, gefolgt von einem geraden, radialen Teilbereich, gefolgt von einem C-förmigen Profil, wobei die Endabschnitte beider Abdeckscheiben überlappen, zu einem Effekt eines Hinausleitens von Schmiermedium aus dem Innere des Wälzlagers und einem Abhalten von Schmiermedium von einem Eintritt ins Wälzlager. Je nach Anwendungsfall kann die Formgebung der Abdeckscheiben entsprechend gestaltet werden. In Kombination mit einer Vielzahl an Spaltausführungen zwischen den Abdeckscheiben kann sichergestellt werden, dass das Wälzlager bedarfsgerecht geschmiert wird. Das erfindungsgemäße Wälzlager wird bevorzugt für Elektroantriebe eingesetzt, jedoch ist die Anwendung nicht auf dieses Einsatzgebiet beschränkt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellung und zeigen in:
- 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer geschnittenen Teilansicht,
- 2 eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer geschnittenen Teilansicht.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine geschnittene Teilansicht eines als Kugellager ausgebildeten erfindungsgemäßen Wälzlagers 1. Das Wälzlager 1 setzt sich zusammen aus einem um eine Rotationsachse 2 angeordneten Lagerinnenring 5 und einem konzentrisch dazu angeordneten Lageraußenring 4 größeren Durchmessers, sodass zwischen Lageraußenring 4 und Lagerinnenring 5 ein Radialspalt 15 ausgebildet ist. Der Lageraußenring 4 ist radial nach innen durch Grenzflächen begrenzt, welche einen ersten Außenringbord 22 und ein zweiten Außenringbord 23 bilden. Axial zwischen erstem Außenringbord 22 und zweitem Außenringbord 23 weist der Lageraußenring 4 einen ersten radialen Vorsprung 24 auf. Damit weist die Kontur des Lageraußenrings 4 an der radialen Innenseite axial beidseitig eine Stufe auf. Der erste radiale Vorsprung 24 weist radial eine kreisbogenförmige Aussparung auf, welche eine erste Laufbahn 3 für Wälzkörper 8 bildet. Axial einseitig am Lageraußenring 4 befindet sich radial eine umlaufende Nut 28 an der radialen Außenseite. Der Lagerinnenring 5 ist radial in Richtung der Wälzkörpers 8, durch Grenzflächen begrenzt, welche einen ersten Innenringbord 26 und einen zweiten Innenringbord 27 bilden. Axial zwischen dem ersten Innenringbord 26 und dem zweiten Innenringbord 27 weist der Lagerinnenring 5 einen zweiten radialen Vorsprung 25 auf. Damit weist die Kontur des Lagerinnenrings 5 an der radialen Innenseite axial beidseitig eine Stufe auf. Der zweite radiale Vorsprung 25 weist eine kreisbogenförmige Aussparung auf, welche eine zweite Laufbahn 6 für die Wälzkörper 8 bildet. Zwischen dem Lagerinnenring 5 und dem Lageraußenring 4 befindet sich ein Käfig 7. Die Wälzkörper 8 sind umlaufend in einer Wälzkörperreihe 9 angeordnet und werden vom Käfig 7 zwischen dem Lageraußenring 4 und dem Lagerinnenring 5 auf der ersten Laufbahn 3 und der zweiten Laufbahn 6 geführt. Axial, benachbart zur Wälzkörperreihe 9 ist eine erste Abdeckscheibe 10 am Lageraußenring 4 angeordnet. Die erste Abdeckscheibe 10 verläuft radial in Richtung des Lagerinnenrings 5. Ausgehend vom Lageraußenring 4 weist sie einen Anfangsabschnitt auf, wobei ein Teilbereich des Anfangsabschnitts axial parallel zum zweiten Außenringbord 23 verläuft und anschließend in einen Teilbereich mit radialem Verlauf in Richtung des Lagerinnenrings 5 übergeht. Ein mittlerer Abschnitt schließt sich an mit einem schräg von der Wälzkörperreihe 9 wegverlaufendem Teilbereich 16, welcher in einen geraden, radial verlaufenden Teilbereich 17 übergeht. Zuletzt schließt sich ein Endabschnitt an, welcher an seinem auslaufenden Ende einen Teilbereich mit einer Krümmung 19 hin zu einer zweiten Abdeckscheibe 11 aufweist. Radial gegenüberliegend zur ersten Abdeckscheibe 10 ist am Lagerinnenring 5 radial die zweite Abdeckscheibe 11 angeordnet. Diese verläuft radial in Richtung des Lageraußenrings 4. Ausgehend vom Lagerinnenring 5 weist die zweite Abdeckscheibe 11 einen Anfangsabschnitt auf, wobei ein Teilbereich des Anfangsabschnitts gekrümmt ist und am zweiten Innenringbord 27 axial angeordnet ist. Ein sich anschließender Teilbereich des Anfangsabschnitts kontaktiert eine axial weg von der Wälzkörperreihe 9 weisende Fläche des zweiten radialen Vorsprungs 25. Damit weist der Anfangsabschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 einen Teilbereich mit einem C-förmigen
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Profil 18 auf, wobei das C axial nach außen, also weg von der Wälzkörperreihe 9 geöffnet ist. Ein sich anschließender mittlerer Abschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 weist einen schräg von der Wälzkörperreihe 9 weg verlaufenden Teilbereich 16 auf. Dieser geht in einen weiteren geraden, radial verlaufenden Teilbereich 17 über, gefolgt von einem axial, parallel zum zweiten Innenringbord 27 verlaufenden, Teilbereich. Dem wiederum schließt sich ein Endabschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 an, der einen Teilbereich mit einem C-förmigen Profil 18 aufweist, welcher eine Krümmung 19 hin zur ersten Abdeckscheibe 10 aufweist. Dabei ist das C axial nach außen, also weg von der Wälzkörperreihe 9 geöffnet. Die zweite Abdeckscheibe 11 überlappt radial mit der ersten Abdeckscheibe 10. Der Endabschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 ist axial versetzt zum Endabschnitt der ersten Abdeckscheibe 10. Damit bildet sich zwischen den Abdeckscheiben 10, 11 ein Spalt 12 aus, welcher mehrfach die Richtung ändert und einen Pfad für ein Medium vorgibt. Dieser Pfad führt ein Medium, wie Öl, welches von axial außen auf das Wälzlager 1 trifft, zunächst axial parallel zum ersten Innenringbord 26. Anschließend führt der Pfad das Medium durch eine Krümmung und dann radial weiter, bevor der Pfad sich erneut krümmt und das Medium axial weiterführt, bis er das Medium anschließend entlang der ersten Abdeckscheibe 10 auslaufen lässt. Damit weist der Spalt 12 das Funktionsprinzip einer Labyrinthdichtung 13 auf, da er mindestens einmal seine Richtung wechselt. Benachbart zur Wälzkörperreihe 9 auf der axial der ersten Abdeckscheibe 10 und zweiten Abdeckscheibe 11 gegenüberliegenden Seite erstreckt sich eine dritte Abdeckscheibe 14 radial über einen Großteil des Radialspaltes 15. Die dritte Abdeckscheibe 14 ist am Lagerinnenring 5 angeordnet. Radial bleibt ein Spalt zwischen erstem Außenringbord 22 und einer diesem radial gegenüberliegenden, axial verlaufenden, Grenzfläche der dritten Abdeckscheibe 14. Ausgehend vom Lagerinnenring 5 weist die dritte Abdeckscheibe 14 einen Teilbereich mit einem C-förmigen Profil 18 an einem ersten Abschnitt, also einem Anfangsabschnitt auf, gefolgt von einem geraden, radial verlaufenden Teilbereich 17 im mittleren Abschnitt und einem schräg von der Wälzkörperreihe 9 weg verlaufenden Teilbereich 16, bevor ein Teilbereich mit einem C-förmigen Profil 18 im letzten Abschnitt, dem Endabschnitt, folgt.
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Im laufenden Betrieb rotiert der Lagerinnenring 5 mit der dort angeordneten dritten Abdeckscheibe 14 und der zweiten Abdeckscheibe 11. Die erste Abdeckscheibe 10 bleibt statisch wie auch der Lageraußenring 4. Axial, auf der Seite der Abdeckscheiben 10, 11 befindliches Schmiermedium wird von einem gekrümmten Anfangsabschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 aufgefangen und von dort durch Zentrifugalkraft durch die Rotation des Lagerinnenrings 5 entlang des geraden, radialen Abschnitts 17 weitergeleitet bis hin zu einem Teilbereich am Endabschnitt mit einer Krümmung 19 hin zur ersten Abdeckscheibe 10, wo das Schmiermedium ins Innere des Wälzlagers 1 hineingeführt wird. Schmiermedium, welches sich radial am Anfangsabschnitt der ersten Abdeckscheibe 10 sammelt, läuft entlang der ersten Abdeckscheibe 10 bis zum Spalt 12, wo es durch die rotierende zweite Abdeckscheibe 11 aufgegriffen und ins Innere des Wälzlagers 1 geleitet wird. Durch die Kombination der ersten Abdeckscheibe 10 mit der zweiten Abdeckscheibe 11 kann der Spalt 12 bedarfsgerecht eingestellt werden. So lässt er den erforderlichen Eintritt von Schmiermedium ins Innere des Wälzlagers 1 dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend, zu, ohne dass es dabei zu Planschverlusten und damit Effizienzverlusten im Wälzlager 1 kommt. Gleichzeitig werden störende Partikel an einem Eintritt gehindert. Je nach Ausprägung in der Formgebung der Abdeckscheiben 10, 11 und ihren Anordnungen sind bedarfsgerechte Variationen möglich. Überlappen die Abdeckscheiben 10, 11 radial so weit, dass sich ihre geraden, radialen Abschnitte 17 teilweise axial gegenüberliegen, wird insbesondere ein Eintritt von störenden Partikeln reduziert und damit die Abdichtung des Wälzlagers 1 gegen äußere Einflussgrößen erhöht. Eine Regulierung von einzelnen Winkeln, welche die Krümmung 19 in den Endabschnitten der zueinander hin orientierten Abdeckscheiben 10, 11 definieren, kann einen Schleuseneffekt oder einen Drosseleffekt für ein Schmiermedium ausbilden. Die dritte Abdeckscheibe 14 hält auf der axial gegenüberliegenden Seite der Wälzkörperreihe 9 störende Partikel vom Eintritt ins Wälzlager 1 ab und stellt sicher, dass ein definierter Teil des Schmiermediums im Wälzlager 1 verbleibt. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um eine ins Innere des Wälzlagers 1 schleudernde Formgebung und Anordnung der erste Abdeckscheibe 10 und der zweiten Abdeckscheibe11 sowie der dritten Abdeckscheibe 14.
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2 zeigt eine geschnittene Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1. Das Wälzlager 1 ist analog zum Wälzlager 1 aus 1 als Kugellager ausgebildet weist einen um eine Rotationsachse 2 angeordneten Lagerinnenring 5 und einen konzentrisch dazu angeordneten Lageraußenring 4 auf sowie einen Radialspalt 15 zwischen Lageraußenring 4 und Lagerinnenring 5. Der Lageraußenring 4 weist, analog zur Darstellung in 1, einen ersten Außenringbord 22, einen zweiten Außenringbord 23 und einen ersten radialen Vorsprung 24 am Lageraußenring 4 und einen zweiten radialen Vorsprung 25 am Lagerinnenring 5 auf, welche jeweils in einer radial umlaufenden Aussparung eine erste Laufbahn 3 und eine zweite Laufbahn 6 für Wälzkörper 8 ausbilden. Der Lagerinnenring 5 weist einen ersten Innenringbord 26 und einen zweiten Innenringbord 27 auf. Zwischen dem Lagerinnenring 5 und dem Lageraußenring 4 befindet sich ein Käfig 7 welcher Wälzkörper 8 in einer Wälzkörperreihe 9 drehbar führt. Der Lageraußenring 4 weist zudem an seiner radialen Außenseite eine radial umlaufende Nut 28 auf. Axial auf einer Seite des Wälzlagers 1, benachbart zur Wälzkörperreihe 9, ist eine erste Abdeckscheibe 10 am Lageraußenring 4 angeordnet. Die Abdeckscheibe 10 verläuft radial in Richtung des Lagerinnenrings 5. Ausgehend vom Lageraußenring 4 weist sie einen Anfangsabschnitt auf, wobei ein Teilbereich des Anfangsabschnitts axial parallel zum zweiten Außenringbord 23 verläuft. Ein sich anschließender Teilbereich des Anfangsabschnitts verläuft gerade, entlang einer axial weg von der Wälzkörperreihe 9 gerichteten Fläche des ersten radialen Vorsprungs 24. Der Anfangsabschnitt der ersten Abdeckscheibe 10 ist am Lageraußenring 4 angeordnet. Ein mittlerer Abschnitt schließt sich an und weist einen geraden, radialen Teilbereich 17 auf. Auch der Endabschnitt weist einen geraden, radialen Teilbereich 17 auf. Der letzte Teilbereich des Endabschnitts weist eine Krümmung 19 hin zu einer zweiten Abdeckscheibe 11 und von der Wälzkörperreihe 9 weg auf. Radial gegenüberliegend zur ersten Abdeckscheibe 10 ist am Lagerinnenring 5 radial die zweite Abdeckscheibe 11 angeordnet. Diese verläuft radial in Richtung des Lageraußenrings 4. Ausgehend vom Lagerinnenring 5 weist die zweite Abdeckscheibe 11 einen Anfangsabschnitt auf, wobei ein Teilbereich des Anfangsabschnitts gekrümmt ist und am zweiten Innenringbord 27 axial angeordnet ist. Ein sich anschließender Teilbereich des Anfangsabschnitts kontaktiert eine axial weg von der Wälzkörperreihe 9 weisende Fläche des zweiten radialen Vorsprungs 25. Ein sich anschließender mittlerer Abschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 weist einen von der Wälzkörperreihe 9 schräg wegführenden Teilbereich 16 auf. Dieser geht in einen weiteren geraden, radial verlaufenden Teilbereich 17 über, gefolgt von einem axial, parallel zum zweiten Innenringbord 27 verlaufenden, Teilbereich. Dem wiederum schließt sich am Endabschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 ein Teilbereich an, welcher ein C-förmiges Profil 18 aufweist. Die zweite Abdeckscheibe 11 überlappt radial mit der ersten Abdeckscheibe 10. Der Endabschnitt der zweiten Abdeckscheibe 11 ist axial versetzt zum Endabschnitt der ersten Abdeckscheibe 10. Damit bildet sich zwischen den Abdeckscheiben 10, 11 ein Spalt 12 aus, welcher mehrfach die Richtung ändert und einen Pfad für ein Medium vorgibt. Dieser Pfad führt ein Medium, welches sich im Inneren des Wälzlagers 1 befindet, zunächst entlang des schräg von der Wälzkörperreihe 9 wegführenden Abschnitts 16 über den geraden, radialen Abschnitt 17, entlang des C-förmigen Endabschnitts zwischen der ersten Abdeckscheibe 10 und der zweiten Abdeckscheibe 11 aus dem Wälzlager 1 hinaus. Der Spalt 12 wechselt dabei seine Richtung und der Pfad windet sich entsprechend, sodass der Spalt 12 das Funktionsprinzip einer Labyrinthdichtung 13 aufweist. Benachbart zur Wälzkörperreihe 9 auf der axial der ersten Abdeckscheibe 10 und zweiten Abdeckscheibe 11 gegenüberliegende Seite erstrecken sich radial eine vierte Abdeckscheibe 20 und eine fünfte Abdeckscheibe 21. Hinsichtlich Formgebung und Anordnung entspricht dabei die vierte Abdeckscheibe 20 der ersten Abdeckscheibe 10 und die fünfte Abdeckscheibe 21 der zweiten Abdeckscheibe 11. Jedoch sind die vierte und fünfte Abdeckscheibe 20, 21 an einer radial durch einen Wälzkörper 8 verlaufenden Symmetrieachse gespiegelt. Damit weist der Endabschnitt der vierten Abdeckscheibe 20 analog zum Endabschnitt der ersten Abdeckscheibe 10 eine von der Wälzkörperreihe 9 wegführende Krümmung auf. Die Öffnungen der C-förmigen Abschnitte bei der fünften Abdeckscheibe 21 sind analog zu den Öffnungen der C-förmigen Abschnitte der zweiten Abdeckscheibe 11 weg von der Wälzkörperreihe 9 orientiert.
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Im laufenden Betrieb rotiert der Lagerinnenring 5 mit der dort angeordneten zweiten Abdeckscheibe 11 und der dort angeordneten fünften Abdeckscheibe 21. Die erste Abdeckscheibe 10 und die vierte Abdeckscheibe 20 bleiben statisch wie auch der Lageraußenring 4. Axial, auf der Seite der Abdeckscheiben 10, 11 einströmendes Schmiermedium prallt von der ersten Abdeckscheibe 10 ab. Schmiermittel, welches auf die zweite Abdeckscheibe 11 trifft, wird durch Zentrifugalkraft, bedingt durch die Rotation des Lagerinnenrings 5 und damit der Abdeckscheibe 11, von der Abdeckscheibe 11 weggeschleudert. Schmiermedium, welches von der zweiten Abdeckscheibe 11 auf die erste Abdeckscheibe 10 geschleudert wird, wird von dieser auf Grund der Formgebung der ersten Abdeckscheibe 10 abgeführt. Schmiermedium, welches sich im Teilbereich mit C-förmigem Profil 18 des Anfangsabschnitts der zweiten Abdeckscheibe 11 sammelt, wird über den von der Wälzkörperreihe 9 wegführenden Teilbereich 16 über den geraden, radialen Teilbereich 17 und anschließend über den Teilbereich mit dem C-förmigen Profil 18 am Ende der zweiten Abdeckscheibe 11 abgeführt. Über die Labyrinthdichtung 13 kann bedarfsgerecht ein Spalt 12 eingestellt werden, der eine erforderliche Menge an Schmiermedium aus dem Wälzlager 1 austreten und grundsätzlich auch eine definierte Menge eintreten lassen kann. Gleichzeitig werden störende Partikel an einem Eintritt gehindert. Durch die Formgebung und Anordnung der Abdeckscheiben 10, 11 wird ein Pfad für ein Schmiermedium vorgegeben und entsprechende Spaltgrößen können bedarfsgerecht eingestellt werden. Analog verhält es sich auf der axial gegenüberliegenden Seite mit der vierten Abdeckscheibe 20 und der fünften Abdeckscheibe 21. Durch die Kombination der ersten Abdeckscheibe 10 mit der zweiten Abdeckscheibe 11 und der vierten Abdeckscheibe 20 mit der fünften Abdeckscheibe 21 kann der Einlass und Auslass von Schmiermedium ins Innere oder aus dem Inneren des Wälzlagers 1 dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend, eingestellt werden. Ein Aufstauen von Schmiermedium im Lagerinneren, welches zu Planschverlusten und damit Effizienzverlusten im Wälzlager 1 führt, kann auf diese Weise unterbunden werden.
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Durch Kombinationen einer Auswahl an Abdeckscheiben 10, 11, 14, 20, 21 aus 1 und 2 und deren Anordnung wie Überlappungen, Hinterschneidungen, einem axialen oder radialen Versatz sind beliebige Varianten zur Regulierung von Einlass und Auslass von Schmiermedium ins Wälzlager 1 oder aus dem Wälzlager 1 umsetzbar. Variationen in der detaillierten Formgebung, wie eine Ausprägung einer Krümmung, einer Steigung oder eines Winkels zwischen Abschnitten oder Teilbereichen einer Abdeckscheibe 10, 11, 14, 20, 21 können zu einer Feineinstellung einer bedarfsgerechten Schmierung des Wälzlagers 1 herangezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Rotationsachse
- 3
- erste Laufbahn
- 4
- Lageraußenring
- 5
- Lagerinnenring
- 6
- zweite Laufbahn
- 7
- Käfig
- 8
- Wälzkörper
- 9
- Wälzkörperreihe
- 10
- erste Abdeckscheibe
- 11
- zweite Abdeckscheibe
- 12
- Spalt
- 13
- Labyrinthdichtung
- 14
- dritte Abdeckscheibe
- 15
- Radialspalt
- 16
- schräg von der Wälzkörperreihe weg verlaufender Teilbereich einer Abdeckscheibe
- 17
- gerader, radial verlaufender Teilbereich einer Abdeckscheibe
- 18
- Teilbereich einer Abdeckscheibe mit einem C-förmigen Profil
- 19
- Teilbereich eines Endabschnitts einer Abdeckscheibe mit einer Krümmung hin zu einer anderen Abdeckscheibe
- 20
- vierte Abdeckscheibe
- 21
- fünfte Abdeckscheibe
- 22
- erster Außenringbord
- 23
- zweiter Außenringbord
- 24
- erster radialer Vorsprung
- 25
- zweiter radialer Vorsprung
- 26
- erster Innenringbord
- 27
- zweiter Innenringbord
- 28
- Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016211226 B3 [0002]
- DE 102020112044 A1 [0003]
- US 6283634 B1 [0004]
- DE 102018123495 A1 [0005]
