DE102008051065A1

DE102008051065A1 - Radlageranordnung mit Dichtung

Info

Publication number: DE102008051065A1
Application number: DE102008051065A
Authority: DE
Inventors: Roland Langer; Sebastian Lorenz; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US20110182538A1; WO2010040650A1; US8523447B2

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radlageranordnung 10 mit einer mit einem Außenring 2 über Wälzkörper 5 in Wirkverbindung stehenden Radnabe 4, die einen Radflansch 4a aufweist. Ziel ist es, bei gleicher oder verbesserter Dichtwirkung ein geringeres Reibmoment zu realisieren. Dazu bildet dine erste Dichtung, wobei der Schutzring 1 den Außenring 2 der Radlageranordnung umfasst. Diese Lösung ist besonders bei nicht angetriebenen Radlageranordnungen interessant, bei denen durch eine fahrzeugseitige Deckellösung die dem Fahrzeug zugewandte Seite des Radlagers sehr gut geschützt werden kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit einer mit einem Außenring über Wälzkörper in Wirkverbindung stehenden Radnabe, die einen Radflansch aufweist.
Eine derartige Radlageranordnung kommt in der Regel bei Nutzkraftfahrzeugen (PKW) zum Einsatz und verfügt über eine radseitige und eine fahrzeugseitige Dichtungsanordnung, die das Wälzlager vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln, schützt. Beide Dichtungsanordnungen, die beispielsweise als Kassettendichtung oder als Kombination aus einzelnen Träger- und Schleuderringen bestehende Anordnungen realisiert sind, weisen neben ihrer Dichtfunktion noch weitere Eigenschaften auf, wie z. B. eine ausreichende Hitzebeständigkeit und geringe Herstellungskosten.
In zunehmendem Maße werden im Zuge der andauernden Rohstoffdebatte höhere Anforderungen an die Reibeigenschaften der Dichtungsanordnungen gestellt. Einerseits ermöglichen eine hohe Anzahl von Dichtlippen, insbesondere radiale Dichtlippen, eine hohe Dichtwirkung. Andererseits führt eine hohe Anzahl der schleifenden Dichtkontakte, zu einem erhöhten Reibmoment. Im Bestreben die Reibung der Dichtungsanordnung zu reduzieren möchte man von radialen Dichtlippen Abstand nehmen, kann sich jedoch nicht immer aufgrund der zu erzielenden Dichtwirkung von radialen Dichtlippen verabschieden. Mit anderen Worten, es muss stets abgewogen werden, ob man zur Kraftstoffersparnis auf eine hohe Dichtwirkung verzichten kann, oder den erhöhten Kraftstoffverbrauch in Kauf nimmt.
Aus DE 92 03 402.0 U1 ist eine Dichtung für Radlager von Kraftfahrzeugen bekannt, die für die radseitige Abdichtung des Radlagers vorgesehen ist. Diese radseitige Dichtungsanordnung beinhaltet einen Trägerring und einen elastischen Ring mit einer radialen und einer axialen Dichtlippe, sowie einen weiteren elastischen Ring, der zusammen mit dem Außenring des Lagers eine Auffangrinne für Wasser und Schmutzpartikel bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Radlageranordnung anzugeben, die bei einer radseitigen Dichtungsanordnung eine hohe Dichtwirkung bei niedriger Reibung erzielt.
Diese Aufgabe wird bei einer Radlageranordnung der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass der Radflansch zusammen mit einem den Außenring umschließenden Schutzring eine erste Dichtung bildet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass der ohnehin vorhandene Radflansch der Radlageranordnung zur Dichtungsverbesserung der radseitigen Dichtungsanordnung in stärkerem Maße verwendbar ist und sich die radseitige Dichtungsanordnung nicht nur im wesentlichen zwischen Außen ring und Radnabe, beziehungsweise Außenring und Innenring, abspielen muss.
Erfindungsgemäß erstreckt sich die radseitige Dichtungsanordnung in vorwiegend radialer Richtung von der Stelle der handelsüblichen Dichtungsanordnungen von der Rotationsachse weg. Hierbei deckt ein Schutzring den Radflansch zumindest weitgehend auf dessen fahrzeugzugewandter Seite ab. Ebenso wird die Öffnung zwischen Außenring und der Radnabe, die an dieser Stelle von ihrem hohlzylinderartigen Abschnitt in den Radflansch übergeht, durch den Schutzring zumindest weitgehend abgedeckt. Die radseitige Dichtungsanordnung kann als eine vollständige Dichtung, d. h. auch gegebenenfalls mit einer oder mehreren Dichtlippen im Bereich des Radflansches ausgeführt sein, oder als Kombination aus einer Vordichtung im Bereich des Radflansches mit einer herkömmlichen reibungsreduzierten Kassettendichtung oder mit jeder anderen reibungsreduzierten, zum Außenring radial innenliegenden Dichtung ausgelegt sein.
Vorteilhafterweise bilden der Radflansch und der Schutzring ganz im Sinne einer (nicht-schleifenden) Labyrinthdichtung eine erste Dichtung, die als Vordichtung aufzufassen ist, und ihre Dichtwirkung zusammen mit einer reibungsarmen Dichtung zwischen Außen- und Innenring, beziehungsweise Außenring und Radnabe erzielt. Der Vorteil einer kontaktlosen ersten Dichtung liegt darin, dass keine weitere Reibung erzeugt wird, obwohl eine zusätzliche Dichtwirkung entsteht.
Vorteilhafterweise ist der Schutzring zur Befestigung am Außenring vorgesehen. Hierbei bietet sich beispielsweise ein so genannter Presssitz des Schutzrings auf dem Außenring an. Denkbar sind jedoch auch andere Befestigungsmethoden, die bei Radlagern geläufig sind. Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist ein Außenring, der an seiner radial außen liegenden Umfangsseite Flächen unterschiedlicher Radien aufweist, die das Auflegen des Schutzrings beim Montageprozess unterstützen, beziehungsweise ein Verrutschen des Schutzrings wirkungsvoll verhindern.
Vorteilhafterweise ist der Schutzring einstückig mit dem Außenring verbunden. Damit entfällt mindestens ein Montageschritt und es kann eine langfristige Dichtigkeit zwischen den Bauteilen sichergestellt werden, weil potentielle Kratzer an einem Presssitz zu Rostunterwanderungen führen können und aufgrund der Einstückigkeit völlig ausgeschlossen werden können.
Vorteilhafterweise weist der Schutzring mindestens einen hohlzylindrischen, ringscheibenförmigen, torussegmentförmigen, konussegmentförmigen, einen den genannten ähnelnden Abschnitt oder eine Kombination solcher Abschnitte auf. An dieser Stelle erweist sich die erste Dichtung als sehr flexibel einsetzbar, zumal der eingenommene Raum durch eine geeignete Formwahl des Schutzrings klein gehalten werden kann. Sollen weitere Elemente innerhalb der ersten Dichtung angebracht werden (Auffangrinne, Sammelräume, etc.) kann dies ebenfalls durch eine entsprechende Formwahl des Schutzringes unterstützt werden. Sollte keines der genannten Kriterien eine Rolle spielen, so bieten sich der Einfachheit wegen ringscheibenförmige und hohlzylindrische Formbestandteile an. Andernfalls sind diesen torussegmentförmige oder konussegmentförmige Formbestandteile vorzuziehen.
Vorteilhafterweise ist eine Dichtungsspaltöffnung der ersten Dichtung ganz oder teilweise zur Radfelge hin orientiert. Auf diese Weise wird die Mündungsöffnungen des Dichtungsspaltes in eine Richtung orientiert, von der nur sehr wenig Spritzwasser- und Schmutzpartikelaufkommen erwartet werden kann. Dieser Effekt kann weiter dadurch verstärkt werden, indem die Dichtungsspaltöffnung möglichst klein gehalten wird.
Vorteilhafterweise wird die Dichtungsspaltöffnung teilweise von einer Umfangsfläche des Radflansches gebildet. Auf diese Weise wird die Dichtungsspaltöffnung sehr weit von der eigentlich abzudichtenden Stelle entfernt.
Außerdem kann die ohnehin vorhandene Umfangsfläche zur Bildung der Dichtungsspaltöffnung verwendet werden. Gegebenenfalls kann durch eine gewisse Formgebung der Umfangsfläche die Dichtungswirkung unterstützt werden.
Vorteilhafterweise ist die Dichtungsspaltöffnung im wesentlichen axial mittig auf der Umfangsfläche des Radflansches angeordnet. Damit ist es möglich die Orientierung der Dichtungsöffnung zur Radfelge hin aufrechtzuerhalten und gleichzeitig einen Teil des Radflansches zum zentrifugalen Abwerfen von Wasser und Schmutzpartikeln vorzusehen. Dies kann beispielsweise durch eine ringartige Erweiterung, in Form eines radialen Extremums, erzielt werden, welches zwischen Radfelge und Dichtungsöffnung lokalisiert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Radlageranordnung eine zweite, insbesondere reibungsarme, Dichtung auf, die eine axiale Dichtlippe aufweist, wobei die Dichtung zwischen Radnabe und Außenring beziehungsweise Innenring und Außenring angeordnet ist. Da bereits eine Dichtwirkung aufgrund der ersten Dichtung besteht, ist es möglich die zweite Dichtung mit einer reduzierten Dichtwirkung zu verwenden, die eine geringere Reibung aufweist. Hierbei bietet sich eine zweite Dichtung an, die eine, zwei oder auch mehrere axiale Dichtlippen aufweist.
Entsprechend können eine, zwei oder mehrere radiale Dichtlippen vorgesehen werden, um eine Dichtungsanordnung herzustellen, die mit einer ersten und einer zweiten Dichtung eine sehr hohe Dichtungswirkung erreicht.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Radlageranordnung für angetriebene, insbesondere aber auch für nicht-angetriebene Radlager einsetzbar. Bei nicht angetriebenen Radlagern kann um eine ähnlich hohe Dichtwirkung auch an der fahrzeugseitigen (d. h. getriebeseitigen) Dichtung zu erzielen beispielsweise eine Deckellösung verwendet werden, wobei der Deckel dichtend mit dem Außenring abschließt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ist in der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Es zeigen:
1 eine dreidimensionale, geschnittene Ansicht einer ersten Radlageranordnung dritter Generation mit Schutzring,
2 eine weitere geschnittene Ansicht der ersten Radlageranordnung aus 1,
3 ein zweidimensionaler Ausschnitt aus einer zweiten Radlageranordnung mit axialer Dichtlippe, und
4 ein zweidimensionaler Ausschnitt der ersten Radlageranordnung aus 1 mit radialer Dichtlippe.
1 und 2 zeigen eine erste Radlageranordnung 10 dritter Generation mit Schutzring 1.
Die erste Radlageranordnung 10 ist eine nicht angetriebene zweireihige Radlagereinheit mit erhöhter Dichtungswirkung. Sie besteht unter anderem aus einer Radnabe 4, die zur Übertragung von Radkräften vom Radflansch 4a über die Wälzkörper 5, beziehungsweise auch über einen Innenring 3, vorgesehen ist. Die Radlagereinheit ist eine Radlageranordnung 10 dritter Generation, das heißt der Außenring 2 ist an einem Radträger anschraubbar, wie auch die Radnabe 4 über den mit ihr einstückig verbundenen Radflansch 4a an eine Radfelge anschraubbar ist.
Die Radlagereinheit ist sehr intensiv vor Umwelteinflüssen geschützt. Fahrzeugseitig ist ein Deckel 6, gegebenenfalls mittels Presssitz, dichtend mit einer Innenseite des Außenringes 2 verbunden. Da es sich bei dieser Radlagereinheit um eine nicht angetriebene Radlagereinheit handelt, ist die dem Fahrzeug zugewandte Dichtung vergleichsweise leicht mit einer hohen Dichtwirkung umzusetzen. Umso notwendiger wird eine erhöhte Dichtwirkung an der radseitigen Dichtung, um auf beiden Seiten das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln gleichermaßen zu verhindern. Hierfür wird ein Schutzring 1 eingesetzt, der aus 2 hohlzylindrischen Abschnitten 1a, 1d, einem ringscheibenförmigen Abschnitt 1c und einem konussegmentförmigen Abschnitt 1b aufgebaut ist.
Der den Außenring 2 umschließende Schutzring 1 bildet mit den Radflansch 4a eine Spaltdichtung, die eine Vordichtung ohne schleifende Dichtlippen darstellt. Der hohlzylindrische Abschnitt 1d wird zur Festsetzung des Schutzrings 1 mittels Presssitz auf dem Außenring 2 verwendet. Der ringscheibenförmige Abschnitt 1c verbindet zusammen mit dem konussegmentförmigen Abschnitt 1d die beiden hohlzylindrischen Abschnitte 1a und 1d miteinander. Aufgrund des Winkels, den die Abschnitte 1d und 1c miteinander einschließen stellt sich eine gewisse Formstabilität ein, die insbesondere den hohlzylindrischen Abschnitt 1a sehr ortsfest werden lässt, obwohl dieser von der Befestigung durch den hohlzylindrischen Abschnitt 1d am Außenring 2 relativ weit entfernt ist. Damit wird verhindert, dass sich die Dichtungsspaltöffnung 11 während des Betriebes unnötigerweise erweitert.
Damit bildet die Vordichtung mit der Umfangsfläche 4c des Radflansches 4a und dem hohlzylindrischen Abschnitt 1a des Schutzrings 1 einen axialen Teil eines Dichtungsspaltes. Ein radialer Teil des Dichtungsspaltes wird durch den Radflansch 4a und die Abschnitte 1a, 1b und 1c gebildet. Dabei kann auch der benötigte Raum für den Überstand der Radschraube (nicht abgebildet) durch diese Abschnitte gebildet werden, d. h., dass insbesondere im Abschnitt 1b einen größerer Dichtungsspalt mit dem Flansch 4a gebildet wird, als in den Abschnitten 1a und 1c.
Vorteilhafterweise bildet der Abschnitt 1a den Dichtungsspalt mit dem Flansch 4a und einer Bremsanordnung, insbesondere mit einer Bremsscheibe (nicht abgebildet). Damit wird der Dichtungsspalt radial weiter fortgesetzt, wobei die Dischungsspaltöffnung in einer Axialrichtung orientiert ist.
Der Radius der Auflagefläche 2a des Außenringes 2 ist größer als der Radius der weiter zum Radflansch 4a hin gelegenen Außenfläche, aber kleiner als der Radius der zum Fahrzeug hin gelegenen Außenfläche des Außenringes 2. Mit dieser stufenartigen Anordnung der Außenflächen erleichtert sich die Montage des Schutzrings 1 deutlich.
3 zeigt einen zweidimensionalen Ausschnitt aus einer zweiten Radlageranordnung mit axialer Dichtlippe 8. Die zweite Radlageranordnung ist mit der ersten Radlageranordnung aus der 1 identisch, mit Ausnahme der Dichtlippe. Bei der zweiten Radlageranordnung handelt es sich im Gegensatz zur ersten nicht um eine radiale Dichtlippe 9, sondern um eine axiale Dichtlippe 8, die vom Trägerteil 7 gehalten wird. Das Trägerteil 7 wiederum ist an einer Innenseite des Außenringes 2 befestigt. Die zweite Dichtung wird also im Wesentlichen vom Trägerteil 7 und der axialen Dichtlippe 8 gebildet.
Die zweite Radlageranordnung mit axialer Dichtlippe 8 stellt damit eine sehr reibungsarme Radlagereinheit dar, die aufgrund des niedrigen Reibmoments einen niedrigen Kraftstoffverbrauch (CO₂-Reduzierung) verspricht. Aufgrund der Vordichtung durch das Zusammenspiel des Radflansches 4a und des Schutzrings 1, ist in der gesamten Dichtungsanordnung der Radlagereinheit nur eine axiale Dichtlippe notwendig. Bei herkömmlichen Dichtungsanordnungen war bislang der Einsatz nur einer axialer Dichtlippe regelmäßig zu wenig um eine akzeptable Lebensdauer der Radlagereinheit zu garantieren. Aufgrund der Vordichtung ist dies nun jedoch möglich.
4 zeigt einen zweidimensionalen Ausschnitt der ersten Radlageranordnung aus 1 mit radialer Dichtlippe 9, die am Trägerteil 7 befestigt ist. Bei der ersten Radlageranordnung handelt es sich um eine insgesamt stark dichtende Anordnung. Trotz eingesetzter Vordichtung wird auf die radiale Dichtlippe 9 nicht verzichtet.
Vorteilhafterweise wird die Dichtungsspaltöffnung 11 nicht nur durch den hohlzylindrischen Abschnitt 1a des Schutzrings 1 mit der Umfangsfläche 4b des Radflansches 4a gebildet, sondern auch durch einen Flanschextremum 4c, welches an dem radzugewandten Teil der Umfangsfläche 4b angeformt ist. Durch die Variation des radialen Abstandes des Flanschextremums 4c von der Rotationsachse kann die Orientierung der Dichtungsspaltöffnung 11 variiert werden. Gleicht man den Radius des Flanschextremums 4c an den Radius der Umfangsfläche 4d an, so ist die Dichtungsspaltöffnung 11 axial in Richtung Felge (nicht abgebildet) orientiert. Bei größeren Radien des Flanschextremums 4c wird die Richtung der Dichtungsspaltöffnung 11 teilweise radial nach außen orientiert und schließt einen Winkel mit der Rotationsachse ein.
Ferner kann das Flanschextremum 4c als Solltropfstelle, insbesondere bei zentrifugalem Abtropfen von Spritzwasser verwendet werden. Zudem ist denkbar, dass bereits in den Dichtspalt eingedrunges Wasser durch die Zentrifugalkraft radial nach außen über den axialen Teil des Dichtspaltes getrieben zum Flanschextremum 4c fließt und von dort aus abtropft oder weggeschleudert wird.
Es wird daraufhingewiesen, dass die gelehrten Ausführungsbeispiele beziehungsweise deren Merkmale untereinander kombinierbar sind um zu anderen erfindungsgemäßen Weiterbildungen zu gelangen. Beispielsweise sind die Ausführungsbeispiele der 3 und 4 dahingehend kombinierbar, dass sowohl eine radiale Dichtlippe 9 als auch eine axiale Dichtlippe 8 eingesetzt wird.
Insoweit innerhalb einer Figurenbeschreibung Bezugszeichen der zugehörigen Figuren nicht diskutiert werden, so gelten die Ausführungen zu dem bezeichneten Gegenstand aus dem Figurenbeschreibungen der übrigen Figuren.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radlageranordnung 10 mit einer mit einem Außenring 2 über Wälzkörper 5 in Wirkverbindungen stehenden Radnabe 4, die einen Radflansch 4a aufweist. Ziel ist es, bei gleicher oder verbesserter Dichtwirkung ein geringeres Reibmoment zu realisieren. Dazu bildet der Radflansch 4a zusammen mit einem Schutzring 1 eine erste Dichtung, wobei der Schutzring 1 den Außenring 2 der Radlageranordnung umfasst. Diese Lösung ist besonders bei nicht angetriebenen Radlageranordnungen interessant, bei denen durch eine fahrzeugseitige Deckellösung die dem Fahrzeug zugewandte Seite des Radlagers sehr gut geschützt werden kann.

1: Schutzring
1a: hohlzylindrischer Abschnitt
1b: konussegmentartiger Abschnitt
1c: ringförmiger Abschnitt
1d: hohlzylindrischer Abschnitt
2: Außenring
2a: Auflagefläche
3: Innenring
4: Radnabe
4a: Radflansch
4b: Umfangsfläche
4c: Flanschextremum
5: Wälzkörper
6: Deckel
7: Trägerteil
8: axiale Dichtlippe
9: radiale Dichtlippe
10: Radlageranordnung
11: Dichtungsspaltöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 9203402 U1 [0004]

Claims

Radlageranordnung (10) mit einer mit einem Außenring (2) über Wälzkörper (5) in Wirkverbindung stehenden Radnabe (4), die einen Radflansch (4a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radflasch (4a) zusammen mit einem den Außenring (2) umschließenden Schutzring (1) eine erste Dichtung bildet.
Radlageranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Dichtung eine kontaktlose Dichtung ist.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schutzring (1) zur Befestigung, insbesondere mittels Presssitz, am Außenring (2) vorgesehen ist.
Radlageranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Schutzring (1) einstückig mit dem Außenring (2) verbunden ist.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schutzring (1) mindestens einen hohlzylindrischen (1a, 1d), ringscheibenförmigen (1c), konussegmentförmigen (1b), torussegmentförmigen, einen den genannten ähnelnden Abschnitt oder eine Kombination solcher Abschnitte aufweist.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dichtungsspaltöffnung (11) ganz oder teilweise zur Radfelge hin orientiert ist.
Radlageranordnung (10) nach Anspruch 6, wobei die Dichtungsspaltöffnung (11) zum Teil von einer Umfangsfläche (4d) des Radflansches (4a) gebildet wird.
Radlageranordnung (10) nach Anspruch 7, wobei die Dichtungsspaltöffnung (11) im wesentlichen axial mittig auf der Umfangsfläche (4d) des Radflansches (4a) angeordnet ist.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite, insbesondere reibungsarme, Dichtung, die eine axiale Dichtlippe (8) aufweist, zwischen der Radnabe (4) und dem Außenring (2) zur Abdichtung des Wälzkörperraumes angeordnet ist.