DE102008063597A1

DE102008063597A1 - Dichtungsanordnung mit Dichtlippenschutz

Info

Publication number: DE102008063597A1
Application number: DE102008063597A
Authority: DE
Inventors: Robert Heuberger; Marc-Andre SCHÄFER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01
Also published as: WO2010069703A1

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, die eine radiale Dichtlippe aufweist, deren Auflagekraft mittels eines Federdrahtes verstärkt ist und die zur schleifenden Abdichtung eines Wälzraumes vorgesehen ist. Es soll eine Lehre angegeben werden, wie eine langlebige und günstig herzustellende Dichtungsanordnung, insbesondere Kassettendichtung, für Wälzlager, insbesondere Radlager, erzeugt werden kann. Dazu wird der Federdraht mit einem schützenden Auftrag versehen und damit besonders gegen Umwelteinflüsse, wie Schmutzpartikel oder Feuchtigkeit, geschützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere Kassettendichtung, mit einem Dichtungsring, wobei der Dichtungsring eine radiale Dichtlippe aufweist, deren Auflagekraft mittels eines Federdrahtes verstärkt ist und die zur schleifenden Abdichtung eine Wälzraumes vorgesehen ist.
Eine derartige Dichtungsanordnung kommt überall dort zum Einsatz, wo Wälzkörper und deren Laufbahnen von Umwelteinflüssen, wie z. B. Feuchtigkeit oder Schmutzpartikeln, abgedichtet werden müssen. Dies ist typischerweise bei Radlagern von Nutzkraftfahrzeugen (Personenkraftwagen und Lastkraftwagen) der Fall. Der Wälzraum derartiger Radlager wird von Innen- und Außenringen begrenzt, die gegebenenfalls einteilig mit der Welle oder Radnabe ausgeführt sind und sich beim Betrieb des Radlagers relativ zueinander drehen.
Zwischen Innen- und Außenring sind zur Begrenzung und Abdichtung des Wälzraumes sowohl fahrzeugseitig als auch radseitig Dichtungsanordnungen angebracht, die in der Regel mittels axialer Einpressung an den Ringen befestigt werden.
Innerhalb dieser Dichtungsanordnungen wird mindestens eine radiale Dichtlippe verwendet, die durch ihre Auflagekraft den Wälzraum des Wälzlagers gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abdichtet. Die Auflagekraft dieser radialen Dichtlippe wird durch eine Aufweitung derselben durch den Innenring, die Radnabe selbst oder einen zylindrischen Teil des Schleuderringes erzielt.
Die Lebensdauer des Radlagers ist sehr stark von der Dichtwirkung der radialen Dichtlippe abhängig. Deshalb wird meist, beispielsweise durch eine axiale Dichtlippe, eine Vordichtung verwendet, die Schmutzpartikel oder andere Substanzen, wie z. B. gelöstes Streusalz, von der radialen Dichtlippe fernhält. Leider tragen auch axiale Dichtlippen zur Erhöhung des Reibmoments bei. Außerdem fällt deren Vordichtungswirkung im Laufe der Benutzung weg. Nämlich dann, wenn der Materialabtrag an der axialen Dichtlippe groß genug ist, um die beaufschlagte Vorspannung deutlich zu reduzieren oder gar einen Spalt entstehen zu lassen.
In der Regel werden heute bei NKW-Radlagereinheiten überwiegend Insert-Kegelrollenlagereinheiten eingesetzt. Diese werden meistens auf der Schmutzseite mit einer Kassettendichtung gegen Schmutz und Wasser geschützt. Wesentlicher Garant für die Dichtheit ist die funktionierende Feder auf der radialen Dichtlippe, die auch Hauptlippe genannt wird. Wenn diese Schaden nimmt, kann die Dichtfunktion nicht mehr in vollem Umfang gewährleistet werden. Bisher wurde ein Schutz des Federdrahtes beispielsweise durch eine Abdeckung mittels einer axialen Dichtlippe bewerkstelligt.
Aus der US 6 627 754 B1 in eine Reihe von Dichtungsanordnungen bekannt, die zur Abdichtung eines Wälzraumes einen Dichtungsring aufweisen, der radiale Dichtlippen trägt, die mittels einer Feder verstärkt sind und die mit axialen Dichtlippen geschützt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Dichtungsanordnung mit einer radialen Dichtlippe anzugeben, die leicht herzustellen ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtungsanordnung sehr eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Federdraht mit einem schützenden Auftrag versehen ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass Dichtlippen ihre positiven Dichtungseigenschaften im Laufe der Zeit verlieren. Mit der Materialermüdung geht eine Reduktion der Elastizität einher, deren negative Effekte mittels des Federdrahtes auch nur begrenzt kompensiert werden können, da der Federdraht ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen wird indem er rostet oder in Wechselwirkung mit Fremdpartikeln sogar bricht.
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung besteht beispielsweise aus einem Dichtungsring mit wenigstens einer radialen Dichtlippe oder weist zumindest einen solchen Dichtungsring auf. Ist die Dichtungsanordnung als Kassettendichtung mit im Längsschnitt L-förmigen Dichtungsring und L-förmigen Schleuderring ausgeführt, so bilden beide Ringe einen torusförmigen Innenraum. Der Vorteil einer Kassettendichtung besteht zum einen in der erhöhten Dichtwirkung und zum anderen im leichteren Handling.
Die Auflagekraft der radialen Dichtlippe wird durch die Aufweitung der Dichtlippe mittels des zylindrischen Teils des Schleuderringes oder mittels des Innenrings gewährleistet. Dazu besteht die radiale Dichtlippe vorteilhafterweise aus einem Elastomer oder einem anderen elastischen Material. Die Auflagekraft verteilt sich über eine zylindrische Auflagefläche, die zudem von der Form der radiale Dichtlippe abhängt. Die Auflagekraft der radialen Dichtlippe wird durch einen Federdraht unterstützt, der durch seine eigene Aufweitung fliehkraftreduzierend und druckkrafterhöhend wirkt. Dazu ist der Federdraht im Bezug zur Auflagefläche der radialen Dichtlippe radial außen liegend angeordnet bzw. umfasst die Auflagefläche.
Die radiale Dichtlippe ist zur schleifenden Abdichtung eines Wälzraumes vorgesehen. Schleifende Abdichtung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die radiale Dichtlippe an einem Bauteil aufliegt, welches in Bezug zum Dichtungsring relativ zu diesem drehbar ist. Dies schließt sowohl den Fall ein, dass der Dichtungsring an einem rotierbaren Bauteil befestigt ist oder die radiale Dichtlippe an einem rotierbaren Bauteil anliegt. Wichtig ist, dass eine Relativbewegung stattfindet, wobei zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen die radiale Dichtlippe durch ihr schleifendes Anliegen den Wälzraum des Wälzlagers derart abdichtet, dass keine Feuchtigkeit an die Wälzkörper oder deren Laufbahnen gelangen kann.
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung kann ihre Dichtungsfunktion über lange Zeit aufrechterhalten, da der Federdraht der radialen Dichtlippe mit einem schützenden Auftrag versehen ist. Ein schützender Auftrag wird überall dort angebracht, wo der Federdraht nicht an der radialen Dichtlippe anliegt, d. h. im Wesentlichen radial außenliegend in Bezug zum Federdraht. Der schützende Auftrag ist eine Substanz mit fettartiger Konsistenz, die sowohl am Federdraht, als auch an der radialen Dichtlippe anhaftet. Durch die fettartige Konsistenz wird einerseits eine optimale Abdeckung des Federdrahtes und gegebenenfalls der radialen Dichtlippe gewährleistet, ohne die Funktion des Federdrahtes zu beeinflussen. Vorteilhafterweise wird eine Anlagerung von Fremdpartikeln, Wasser und anderen schädlichen Substanzen, die bis zum Dichtungsring vordringen verhindert, womit dieser nicht rosten kann und auch kein Bruch durch die Fremdpartikel zu befürchten ist.
Vorteilhafterweise ist der Federdraht mit dem schützenden Auftrag vollstän dig abgedeckt. Grundsätzlich ist es möglich nur ganz bestimmte Bereiche des Federdrahtes mit dem schützenden Auftrag zu schützen. Das ist dann sinnvoll, wenn es besonders gefährdete Stellen gibt (z. B. Verjüngungen), die sehr leicht durchrosten. Sicherer jedoch ist eine vollständige Abdeckung des Federdrahtes durch den schützenden Auftrag, womit der Federdraht entweder von der radialen Dichtlippe und dem schützenden Auftrag eingefasst wird, aber nicht an einen Freiraum (z. B. Dichtungsraum zwischen Dichtungsring und Schleuderring) angrenzt.
Vorteilhafterweise ist der schützende Auftrag wasserabweisend. Damit ist sichergestellt, dass kein Wasser oder andere Flüssigkeiten durch den schützenden Auftrag an dem Federdraht gelangen können.
Vorteilhafterweise ist der Federdraht durch die radiale Dichtlippe und den schützenden Auftrag wasserdicht abgeschlossen. Damit ist ausgeschlossen, dass eine nachteilige (zu hohe) Luftfeuchte am Federdraht Rost verursachen kann.
Vorteilhafterweise ist der schützende Auftrag erschütterungs- und/oder hitzeresistent. Dafür kann der schützende Auftrag gegebenenfalls gehärtet sein, um den Halt auf der radialen Dichtlippe und am Federdraht nicht zu verlieren. Die erforderliche Elastizität des schützenden Auftrages muss mindestens bis 150°, aber besser noch bis 200° gewährleistet sein.
Vorteilhafterweise besteht der schützende Auftrag zumindest teilweise oder ganz aus einem Schmutzschutzfett. Es ist auch denkbar weitere Substanzen neben dem Schmutzschutzfett aufzunehmen, die weitere Funktionen beinhalten. So können beispielsweise Substanzen dafür vorgesehen sein die zersetzende Wirkung von Streusalzen auf chemischer Basis zu reduzieren.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die radiale Dichtlippe, aber auch gegebenenfalls eine axiale Dichtlippe, zum Schutz der eigenen Elastizi tät einen schützenden Auftrag auf, auch wenn kein Federdraht an dieser Lippe vorgesehen ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine Kassettendichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 die Kassettendichtung aus 1 mit Schmutzpartikeln,
3 eine Kassettendichtung mit einem den Federdraht schützenden Auftrag,
4 die Kassettendichtung aus 3 mit Schmutzpartikeln, und
5 eine Kassettendichtung mit einem den Federdraht schützenden Auftrag und einer axialen Dichtlippe.
Figurenbeschreibung
1 zeigt eine Kassettendichtung gemäß dem Stand der Technik, bei der lediglich zwei radiale Dichtlippen, darunter die radiale Dichtlippe 3, die als Hauptlippe fungiert, vorgesehen sind. Die radiale Dichtlippe 3 ist mittels des Federdrahtes 2 druckverstärkt und dichtet zusammen mit der anderen radia len Dichtlippe den Wälzraum 11 von Umwelteinflüssen ab. Die radiale Dichtlippe 3 wird vom Dichtungsring 10 gehalten, der wiederum am Außenring 4 befestigt ist, der auch als Nabe oder statischer Außenring ausgeführt sein kann. Der radialen Dichtlippe 3 ist lediglich ein Dichtungsspalt vorgeschaltet, der vom Dichtungsring 10 und vom Schleuderring 9 der Kassettendichtung gebildet wird.
2 zeigt die Kassettendichtung aus 1 mit Schmutzpartikeln 6, die mit der Zeit ohne weiteres von außen durch den Dichtungsspalt in den ringförmigen Bereich zwischen Schleuderring 9 und Dichtungsring 10 gelangen. Aus diesem Grund fallen Kassettendichtungen, die wegen fehlenden Bauraumes ohne eine axiale Dichtlippe auskommen müssen, früher aus (z. B. Bruch des Federdrahtes). Der Bruch des Federdrahtes 2 ist bedingt durch den abrasiven Verschleiß durch die Schmutzpartikel 6, welche sich in den spiralförmigen des Federdrahtes 2 einlagern, und durch die während des Betriebes auftretenden Mikrobewegungen, die den Drahtquerschnitts bis zu dessen Bruch verschleißen.
3 zeigt eine Kassettendichtung mit einem den Federdraht 2 schützenden Auftrag 7, der als Fettkragen aus Schmutzschutzfett umgesetzt ist. Der schützende Auftrag 7 kann ohne weiteres bei der Fertigung der Dichtungsanordnung, die hier als Kassettendichtung ausgeführt ist, aufgetragen werden. Damit können bei unterschiedlichen Aufträgen auch Kassettendichtungen geschaffen werden, die unterschiedlichen Umwelteinflüssen standhalten ohne auf strukturelle Änderungen zurückzugreifen. Die Anzahl der vorzuhaltenden Bauteile wird damit reduziert.
So ist beispielsweise denkbar, dass in einer bestimmten Region besonders aggressive Fremdstoffe in die Kassettendichtung eindringen können. Der dort verwendete, schützende Auftrag 7 ist nun speziell für diese Region konditionierbar. Beispielsweise könnte das Schmutzschutzfett mit einer Substanz angereichert sein, die besonders resistent gegenüber Straßensalzen ist. Vor teilhafterweise kann durch einen derartigen Auftrag 7 auch die gesamte radiale Dichtlippe 3 vor schädlichen Fremdstoffen geschützt werden.
4 zeigt die Kassettendichtung aus 3 mit Schmutzpartikeln 6, die aufgrund des schützenden Auftrages 7 nicht in der Lage sind an den Federdraht 2 zu gelangen, da dieser vollständig vom schützenden Auftrages 7 umschlossen ist. Die Federeigenschaften werden dadurch nicht beeinflusst. Auch die gewünschte Elastizität des Gummis bleibt unverändert erhalten.
5 zeigt eine Kassettendichtung mit einem den Federdraht 2 schützenden Auftrag 7 und einer axialen Dichtlippe 8. Hierbei kann er schützende Auftrag 7 die Situation bei dieser Kassettendichtung zusätzlich verbessern, indem er im Wesentlichen den Verlust der Vordichtungsfunktion der axialen Lippe 8 kompensieren wird, wenn diese aufgrund des mit der Zeit auftretenden Materialverlustes ihre Dichtwirkung verliert. Vorteilhaft daran ist auch, dass diese zusätzliche Wirkung durch den schützenden Auftrag 7 in der Zeit, da die axiale Dichtlippe 8 funktioniert kein Reibmoment verursacht hat, wie es beispielsweise eine zweite axiale Dichtlippe getan hätte.
Vorteilhafterweise ist ein erfindungsgemäßer, schützender Auftrag 7 bei mehreren oder jeder Dichtlippe mit einer Federverstärkung innerhalb einer Dichtungsanordnung vorteilhaft einsetzbar.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, die eine radiale Dichtlippe aufweist, deren Auflagekraft mittels eines Federdrahtes verstärkt ist und die zur schleifenden Abdichtung eines Wälzraumes vorgesehen ist. Es soll eine Lehre angegeben werden, wie eine langlebige und günstig herzustellende Dichtungsanordnung, insbesondere Kassettendichtung, für Wälzlager, insbesondere Radlager, erzeugt werden kann. Dazu wird der Federdraht mit einem schützenden Auftrag versehen und damit besonders gegen Umwelteinflüsse, wie Schmutzpartikel oder Feuchtigkeit geschützt.

2: Federdraht
3: radiale Dichtlippe
4: Außenring oder Nabe
5: Innenring
6: Schmutzpartikel
7: schützender Auftrag
8: axiale Dichtlippe
9: Schleuderring
10: Dichtungsring
11: Wälzraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6627754 B1 [0007]

Claims

Dichtungsanordnung, die eine radiale Dichtlippe (3) aufweist, deren Auflagekraft mittels eines Federdrahtes (2) verstärkt ist und die zur schleifenden Abdichtung eines Wälzraumes (11) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht (2) mit einem schützenden Auftrag (7) versehen ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Federdraht (3) mit dem schützenden Auftrag (7) teilweise oder vollständig abgedeckt ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, wobei der schützende Auftrag (7) wasserabweisend ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Federdraht (3) durch die radiale Dichtlippe (3) und den schützenden Auftrag (7) wasserdicht abgeschlossen ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der schützende Auftrag (7) erschütterungs- und/oder hitzeresistent ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der schützende Auftrag (7) zumindest teilweise aus einem Schmutzschutzfett besteht.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei der schützende Auftrag (7) zum Schutz der radialen Dichtlippe (3), insbesondere zur Erhaltung deren Elastizität, vorgesehen ist.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungsanordnung als Dichtungsring (10) mit der radialen Dichtlippe (3) ausgeführt ist oder den Dichtungsring (10) mit der radialen Dichtlippe (3) aufweist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, wobei die Dichtungsanordnung als Kassettendichtung ausgeführt ist.
Wälzlager, insbesondere Radlager, mit einer Dichtungsanordung nach Anspruch 8 oder 9.