DE102011004422A1

DE102011004422A1 - Radlagereinheit mit Schutzkappe

Info

Publication number: DE102011004422A1
Application number: DE102011004422A
Authority: DE
Inventors: Alexander Häpp; Roland Langer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-23
Also published as: CN202742981U

Abstract

Die Erfindung betrifft zusammenfassend eine Radlagereinheit mit einer zur Drehmomentübertragung vorgesehenen, an einem Wälznietbund ausgebildeten Stirnverzahnung, und mit einer die Stirnverzahnung zumindest teilweise radial umfassenden ersten Dichtungsanordnung. Ziel ist es eine Schutzkappe anzugeben, mit welcher derartige Radlagereinheiten vorteilhaft für den Transport der Radlagereinheit geschützt werden können. Dazu trägt die Radlagereinheit eine die Radlagereinheit fahrzeugseitig abdeckende Schutzkappe, wobei die Schutzkappe auch die erste Dichtungsanordnung in radialer und in axialer Richtung abdeckt Daraus folgt eine Form der Schutzkappe, die deutlich von den Formen bekannter Schutzkappen abweicht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit mit einer zur Drehmomentübertragung vorgesehenen, an einem Wälznietbund ausgebildeten Stirnverzahnung, mit einer die Stirnverzahnung zumindest teilweise radial umfassenden ersten Dichtungsanordnung.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik sind Schutzkappen für Radlager und Raslagereinheiten bekannt. Diese wurden in der Vergangenheit insbesondere zum Schutz von Signalgebern ABS-fähiger Radlagereinheiten verwendet. Damit wurde verhindert, dass der magnetische Signalgeber (Encoder) mit magnetischen Schmutzpartikeln verschmutzt wurde und die Detektionssicherheit in Frage gestellt werden konnte. Gleichermaßen wirkt eine Schutzkappe auch entsprechend bei nichtmagnetischen Schmutzpartikeln, die ebenfalls vom Lager und insbesondere vom Wälzraum, in welchem die Wälzkörper angeordnet sind, ferngehalten werden konnten.
Aus DE 199 47 157 A1 ist eine Schutzanordnung mit einer ABS-fähigen Wälzlagerreinheit bekannt, die einen integrierten Signalgeber besitzt, der zur Drehung mit einem drehenden Lagerring verbunden ist und Dauermagnetpole zur Wechselwirkung mit einem externen Sensor aufweist. Dieser Signalgeber wird durch eine an der Wälzlagereinheit mit Abstand vom Signalgeber angeordnete, weichmagnetische Hülle magnetisch abgeschirmt. Ferner hält die Abschirmung auch Schmutzpartikel der Außenumgebung fern.
Auch für stirnverzahnte Radlagereinheiten ist es vorteilhaft eine Schutzkappe zu verwenden. An dieser Stelle ist jedoch problematisch, dass sich im Gegensatz zu radialverzahnten Radlagern eine andere Situation ergibt, da stirnverzahnte Einheiten axial fahrzeugseitig nicht einfach mit einem hohlzylindrischem Endstück abschließen, womit die Einheit vergleichsweise einfach abzudecken wäre. Stattdessen befindet sich dort eine exponierte Stirnverzahnung und eine die Stirnverzahnung abdeckende Dichtungsanordnung. Damit ist die Lehre des bekannten Stand der Technik nicht anwendbar.
Aus DE 10 2006 032 159 A1 ist eine stirnverzahnte Radlagereinheit bekannt, deren Stirnverzahnung radial nach außen durch ein Bördelblech abgedeckt ist und gegebenenfalls mittels einer statischen Dichtung gegen ein dringendes Wasser und Schmutzpartikel geschützt werden kann. Die Dichtungsanordnung, die zwischen dem Innenring und dem Außenring der Radlagereinheit angeordnet ist, um den Wälzraum der Radlagereinheit vor Umwelteinflüssen zu schützen, weist ein Schleuderblech auf, welches einstückig mit der zylindrischen Abdeckung der Stirnverzahnung ausgeführt ist.
Bei den genannten Radlagereinheiten kommt erschwerend hinzu, dass diese unabgedeckt einen Bereich exponieren, der im installierten Zustand durch eine statische Dichtung zwischen Dichtungsanordnung und Gelenkglocke geschützt ist. Ohne eine statische Dichtung dieser Art ist während des Betriebes ist die Stirnverzahnung nicht gegen Rostfraß geschützt. Es ist zudem äußerst nachteilig, dass dieser Schutz trotz angeordneter Dichtungsanordnung beim Transport aufgrund des fehlenden Antriebselementes der Radlagereinheit nicht vorliegt.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine kostengünstige Schutzkappe, bzw. eine Radlagereinheit mit Schutzkappe anzugeben, die auch stirnverzahnte Radlagereinheiten mit einer die Stirnverzahnung radial abdeckenden Dichtungsanordnung schützen kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass von einer im Wesentlichen scheibenförmigen Schutzkappe abgewichen werden muss, um den gewünschten Schutz sicherzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Radlagereinheit eine die Radlagereinheit fahrzeugseitig abdeckende Schutzkappe trägt, wobei die Schutzkappe auch die erste Dichtungsanordnung in radialer und in axialer Richtung abdeckt Die erste Dichtungsanordnung wird auch als Schnittstellendichtung bezeichnet, weil sie zur Abdichtung der Schnittstelle zwischen einem Antriebselement, welches die Gegenstirnverzahnung trägt, und der Radnabe vorgesehen ist.
Damit ist die Schutzkappe sowohl zum Schutz der Radlagereinheit, gegebenenfalls dem Signalgeber, und auch der die Stirnverzahnung schützenden ersten Dichtungsanordnung einsetzbar. Die Schutzkappe kann damit zum Schutz mehrerer Bauteile herangezogen werden. Dabei ist die Form der Schutzkappe an die der Dichtungsanordnung anzupassen, um eine radiale und axiale Abdeckung zu erreichen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schutzkappe mittels eines Presssitzes eines hohlzylindrischen Endstücks der Schutzkappe am Außenring der Radlagereinheit befestigt. Obwohl der Außenring der Radlagereinheit die Stirnverzahnung nicht umfasst, kann er dennoch als Rückhalt für die Schutzkappe dienen. Die Form der Schutzkappe muss insoweit hohl sein, dass die die Stirnverzahnung zumindest teilweise umfassende erste Dichtungsanordnung einer Befestigung der Schutzkappe nicht im Wege steht, sondern zumindest teilweise oder ganz innerhalb des von der Schutzkappe aufgespannten Raumes angeordnet ist, wenn die Schutzkappe am Außenring befestigt ist.
Vorteilhafterweise ist die Presskraft des Presssitzes derart ausgelegt, dass die Schutzkappe händisch entfernt werden kann. Dies wird durch eine entsprechende Anpassung zwischen dem Innenradius des hohlzylindrischen Endstückes und des Außenradius des Außenringes bewerkstelligt. Die Wahl der beiden Radien muss zu einem negativen Spiel führen, welches ebenso von den verwendeten Materialien abhängen kann. Beispielsweise kann der Betrag des negativen Spiels bei einer Kunststoffschutzkappe aufgrund des geringen Härtegrades von Kunststoff größer vorgesehen werden als bei einer Schutzkappe aus Metall. Bei der Verwendung von Kunststoff stellt sich ein deutlicher Kostenvorteil ein. Der Außenring ist meist aus Wälzlagerstahl gefertigt.
Alternativ kann das Endstück eine andere Form, z. B. eine konische oder sphärische Form, aufweisen. Um die Befestigung am Außenring zu gewährleisten werden an der Innenseite des Endstückes Auswölbungen vorgesehen, die auf dem Außenring zum Anliegen kommen. Durch die Auswölbungen kann auch eine elastische, diametrale Vorspannkraft sichergestellt werden, mit welcher die Schutzkappe auf dem Außenring befestigt ist. Vorteilhafterweise ist die Schutzkappe mittels eines Presssitzes mehrerer Auswölbungen des Endstücks am Außenring der Radlagereinheit befestigt.
Vorteilhafterweise ist eine Anlagefläche eines ringförmigen Abschnitts der Schutzkappe als Anschlagsfläche für den Außenring vorgesehen. Eine derartige Anlagefläche ist idealerweise eine axiale Fläche oder alternativ eine konische Fläche, die einen axialen Kraftübertrag aufnehmen, kann, der beim Aufpressen der Schutzkappe aufgefangen werden muss.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine zweite Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Wälzraumes vorgesehen. Diese zweite Dichtungsanordnung kein beispielsweise eine Kassettendichtung sein, die als Ganzes einpressbar und nach dem Einpressen zwischen Außenring und Innenring angeordnet, um den Wälzraum des Radlagers abzudichten. Der Wälzraum wird von den Wälzlagerringen und durch die zweite Dichtungsanordnung begrenzt. Radseitig kann eine weitere Dichtungsanordnung angeordnet sein, die ebenfalls den Wälzraum abdichtet, damit weder Schmiermittel nach außen, noch Wasser oder Fremdpartikel in den Wälzraum gelangt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform deckt die Schutzkappe einen Signalgeber in axialer und/oder radialer Richtung ab. Damit kann der Signalgeber, insbesondere ein magnetischer Signalgeber mit Dauermagnetpolen (Encoder), vor magnetischer Verschmutzung geschützt werden. Damit hat die Schutzkappe bereits eine dreifache Schutzfunktion.
Vorteilhafterweise ist der Signalgeber in der ersten und/oder in der zweiten Dichtungsanordnung angeordnet. Damit kann der Signalgeber entweder in radialer oder axialer Richtung ausgelesen werden. Ist er in beide Richtungen auslesbar so ist die Radlagereinheit mit unterschiedlich orientierten Sensoranordnungen kombinierbar und reduziert die Produktvarianten, die vom Hersteller vorgehalten werden müssen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bilden die erste und die zweite Dichtungsanordnung zusammen eine integrierte Dichtungsanordnung. Die integrierte Dichtungsanordnung übernimmt die Funktion der ersten und zweiten Dichtungsanordnung und kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Schleuderblech der zweiten Dichtungsanordnung auch den Träger der ersten Dichtungsanordnung bildet. Damit wird die Herstellung vereinfacht, weil nur der Einpressvorgang der (einzigen fahrzeugseitigen) integrierten Dichtungsanordnung notwendig ist.
Vorteilhafterweise ist zwischen dem Signalgeber und der Schutzkappe ein Luftspalt in der Art vorgesehen, dass eine magnetische Wechselwirkung des Signalgebers mit Elementen außerhalb der Schutzkappe vermieden wird.
Vorteilhafterweise ist die erste Dichtungsanordnung aus einem Träger und einem elastischen Teil gebildet. Der Träger ist beispielsweise im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und trägt einen elastischen Teil, wie zum Beispiel ein Elastomer. Der elastische Teil kann sowohl zum radialen Abdecken der Stirnverzahnung vorgesehen sein, insoweit der Träger nicht die radiale Abdeckung bereits umsetzt.
Idealerweise weist der elastische Teil an einem axialen Ende eine radial nach innen gerichtete Dichtlippe auf. Diese Dichtlippe kann zur Bildung einer statischen Dichtung mit einem Antriebselement vorgesehen sein, wie zum Beispiel mit einer Gelenkglocke. Das Antriebselement und auch die erste Dichtungsanordnung gehören zu den drehenden Bauteilen, womit die radiale Abdichtung durch die Dichtlippe als statisch anzusehen ist, weil sich Antriebselement und Dichtlippe zwar drehen, jedoch nicht relativ zueinander drehen.
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 Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
1 zeigt einen Teil eines Längsschnittes entlang der Rotationsachse einer stirnverzahnten Radlagereinheit mit Schutzkappe, und
2 zeigt die Schutzkappe aus 1 in Blickrichtung entlang der Rotationsachse des Radlagers.
Ausführungsbeispiele
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Teil eines Längsschnittes entlang der (nicht abgebildeten) Rotationsachse einer stirnverzahnten Radlagereinheit mit Schutzkappe 25.
Die konische Innenfläche 13 des Endstückes weist am Ende einen ringförmigen Abschluss 26 auf, der eine Aufweitung des axialen Endstückes durch den Außenring 1 verhindert. Damit kann die konische Innenfläche 13 dahingehend stabilisiert werden, dass eine nachträgliche Aufweitung nach dem Aufpressen der Schutzkappe 25 verhindert wird. Eine derartige Aufweitung könnte das unbeabsichtigte Abfallen der Schutzkappe 25 beim Transport verursachen, da die erforderliche Presskraft nicht aufrecht zu halten ist. Ein ringförmiger Abschluss 26 ist insbesondere dann sinnvoll, wenn zur Herstellung der Schutzkappe 25 weiche Materialien, wie z. B. Kunststoff oder sehr dünne Bleche verwendet werden. Somit wird der feste Sitz beim Transport – auch über längere Zeit -sichergestellt.
Die ringförmige Anschlagfläche 14 bestimmt die Größe der mit der Schutzkappe 25 gebildeten ringförmigen Spalte, wie zum Beispiel dem Luftspalt 20 zwischen Encoder 12 und ringförmigem Abschnitt 15 oder dem Luftspalt 22 zwischen der axialen Abdeckung 17 und der radialen Dichtlippe 9. Die Breite der genannten Spalte ist durch eine entsprechende Anordnung der Anschlagfläche 14 bestimmbar. Der Luftspalt 20 kann in der genannten Weise derart vergrößert werden, dass eine magnetische Anziehung von Schmutzpartikeln außerhalb der Schutzkappe 25 verhindert wird, wodurch auch der Encoder 12 vor diesen Partikeln geschützt wird.
Die zweite Dichtungsanordnung 2 ist als Kassettendichtung ausgeführt, bei der die Träger jeweils im Längsschnitt L-Form besitzen und zusammen einen ringförmigen Raum begrenzen. Vorteilhafterweise kann der Träger des Encoders 12 einstückig mit dem Träger 7 der ersten Dichtungsanordnung ausgeführt sein. Somit wären erste und zweite Dichtungsanordnung 7, 8, 2 zusammen als integrierte Dichtungsanordnungen ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel sind jedoch beide getrennt.
Die erste Dichtungsanordnung 7, 8 ist eine Schnittstellendichtung, die die Stirnverzahnung 6 und eine in diese eingreifende, nicht abgebildete Gegenverzahnung vor eindringendem Wasser bzw. vor Rostfraß schützt. Diese besteht aus einem gekröpftem Träger 7, der einen sich axial nach der Kröpfung anschließenden elastischen Teil 8 trägt. Alternativ oder zusätzlich könnte der Träger 7 auch einen Signalgeber tragen, der von einem Sensor radial ausgelesen wird. Dabei könnte der Spalt 21 unter den gleichen Gesichtspunkten, wie der Spalt 20 gewählt werden, um der magnetischen Anziehungskraft des Encoders zu entsprechen. Vom elastischen Teil 8 wird fahrzeugseitig eine radiale Dichtlippe ausgebildet, die zur statischen Absichtung mit einer nicht abgebildeten Gelenkglocke vorgesehen ist.
Der elastische Teil 8 wird radial nach außen und radial nach innen von einem konischen oder zylindrischen, radialen Abdeckung 16, 18 abgedeckt. beide Abdeckungen 16, 18 schließen sich beidseitig an ringförmige Abschnitte an. Die axiale Abdeckung 17 schließt sich an beide radiale Abdeckungen 16, 18 an. Der ringförmige Abschnitt 19 schließt sich an die Abdeckung 18 und der ringförmige Abschnitt 15 an die Abdeckung 16 an.
Die Stirnverzahnung wird sowohl vom elastischen Teil 8, als auch von einem hohlzylindrischen Teil des Trägers 7 umfasst und damit geschützt. Dieser Bereich kann in Abhängigkeit von der Geometrie der Stirnverzahnung axial fahrzeugseitig oder axial radseitig angeordnet sein. Die Längen des Trägers 7 und des elastischen Teils 8 sind entsprechen anpassbar.
Vorteilhafterweise bildet der ringförmige Abschnitt 19 einen in Umfangsrichtung ungleichförmigen Spalt, da dieser auf der einen Seite von der Stirnverzahnung 6 gebildet wird. Dennoch wird durch eine größtmögliche Annäherung des Abschnitts 19 an die Stirnverzahnung 6 ein noch besserer Schutz der Schnittstellendichtung 7, 8 erreicht, da gegebenenfalls Schmutz durch die Radnabe 5 zur Schnittstellendichtung 7, 8 gelangen könnte.
Der ungleichförmige Spalt des ringförmigen Abschnitts 19 verhindert einen nachteiligen Kontakt bei einem Stoß gegen die Schutzkappe, übernimmt also eine Pufferfunktion. Insbesondere eine Beschädigung der Dichtlippe 9 kann vorteilhafterweise unterbunden werden.
Die Axialfläche 11 des Trägers 7 ist zur Positionierung der Schnittstellendichtung 7, 8 gegenüber dem Innenring 4 vorgesehen, wobei die zylindrische Innenfläche 10 ähnlich wie die Innenfläche 13 verwendet wird und wobei die Presskraft für diesen Presssitz stärker ausgelegt werden kann. Jedoch werden für die Innenfläche 10 keine Auswölbungen für deren Sitz auf dem Innenring 4 eingesetzt. Der Träger 7 weist zwei hohlzylindrische Teile auf, wobei der radseitige Teil zur Befestigung und der fahrzeugseitige Teil zum hauptsächlichem Tragen des elastischen Teils 8 vorgesehen ist. Beide Teile des Trägers 7 sind vorteilhafterweise durch eine Kröpfung getrennt. Diese Kröpfung unterstützt den Halt des elastischen Teils, womit wiederum einer Korrosion vorgebeugt werden kann. Zudem ergibt sich eine erhöhte Steifigkeit und eine bessere Positionssicherheit der Dichtlippe 9.
Vorteilhafterweise sind in der Nähe der metallischen Anlageflächen (Sitzflächen) des Außenrings 1 der Radlagereinheit geeignete Konstruktionen an der Schutzkappe 25 vorgesehen, die die Bildung von Schwitzwasser unterhalb der Schutzkappe 25 vermeiden. Hierzu bietet es sich an das Endstück mit einer Form zu versehen, die von der hohlzylindrischen Form abweicht. Beispielsweise könnte ein konisches oder sphärisches Endstück mit dem Außenring über Auswölbungen in Kontakt gebracht werden. Damit entsteht zwischen den Auswölbungen genügend Raum, wodurch Feuchtigkeit leicht entweichen könnte.
2 zeigt die Schutzkappe aus 1 in Blickrichtung entlang der Rotationsachse des Radlagers. Dabei sind die Auswölbungen 27 der Innenfläche 13 von außen zu erkennen. Der Auswölbungsgrund 28 ist die Stelle, die der Berührungsfläche der Schutzkappe außen am Außenring 1 radial gegenüberliegt.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radlagereinheit mit einer zur Drehmomentübertragung vorgesehenen, an einem Wälznietbund ausgebildeten Stirnverzahnung, und mit einer die Stirnverzahnung zumindest teilweise radial umfassenden ersten Dichtungsanordnung. Ziel ist es eine Schutzkappe anzugeben, mit welcher derartige Radlagereinheiten vorteilhaft für den Transport der Radlagereinheit geschützt werden können. Dazu trägt die Radlagereinheit eine die Radlagereinheit fahrzeugseitig abdeckende Schutzkappe, wobei die Schutzkappe auch die erste Dichtungsanordnung in radialer und in axialer Richtung abdeckt. Daraus folgt eine Form der Schutzkappe, die deutlich von den Formen bekannter Schutzkappen abweicht.
Bezugszeichenliste

1: Außenring
3: Wälzkörper
5: Radnabe
7: Träger
9: Radiale Dichtrippe
11: Axialfläche
13: Innenfläche
15: Ringförmiger Abschnitt
17: Axiale Abdeckung
19: Ringförmiger Abschnitt
21: hohlzylindrischer Luftspalt
25: Schutzkappe
27: Auswölbung
2: zweite Dichtungsanordnung
4: Innenring
6: Stirnverzahnung
8: Elastisches Teil
10: zylindrische Innenfläche
12: Signalgeber
14: Anschlagfläche
16: Radiale Abdeckung
18: Radiale Abdeckung
20: Ringförmiger Luftspalt
22: Ringförmiger Luftspalt
26: Ringförmiger Abschluss
28: Auswölbungsgrund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19947157 A1 [0003]
DE 102006032159 A1 [0005]

Claims

Radlagereinheit mit einer zur Drehmomentübertragung vorgesehenen, an einem Wälznietbund (5) ausgebildeten Stirnverzahnung (6), mit einer die Stirnverzahnung (6) zumindest teilweise radial umfassenden, ersten Dichtungsanordnung (7, 8), dadurch gekennzeichnet, dass die Radlagereinheit eine die Radlagereinheit fahrzeugseitig abdeckende Schutzkappe (25) trägt, wobei die Schutzkappe (25) auch die erste Dichtungsanordnung in radialer und in axialer Richtung abdeckt.
Radlagereinheit nach Anspruch 1, wobei die Schutzkappe (25) mittels eines Presssitzes eines hohlzylindrischen Endstücks (13) der Schutzkappe (25) am Außenring (1) der Radlagereinheit befestigt ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 1, wobei die Schutzkappe (25) mittels eines Presssitzes mehrerer Auswölbungen (27) des Endstücks (13) am Außenring (1) der Radlagereinheit befestigt ist.
Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite Dichtungsanordnung (7, 8) zur Abdichtung des Wälzraumes vorgesehen ist.
Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzkappe (25) einen Signalgeber (12) in axialer und/oder radialer Richtung abdeckt.
Radlagereinheit nach Anspruch 5, wobei der Signalgeber (12) in der ersten (7, 8) und/oder in der zweiten Dichtungsanordnung (2) angeordnet ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Dichtungsanordnung (2, 7, 8) zusammen eine integrierte Dichtungsanordnung bilden.
Radlagereinheit nach Anspruch 5, wobei zwischen dem Signalgeber (12) und der Schutzkappe (25) ein Luftspalt in der Art vorgesehen ist, dass eine magnetische Wechselwirkung des Signalgebers (12) mit Elementen außerhalb der Schutzkappe (25) vermieden wird.
Radlagereinheit nach Anspruch 1, wobei die erste Dichtungsanordnung (7, 8) aus einem Träger (7) und einem elastischen Teil (8) gebildet ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 9, wobei der elastische Teil (8) an einem axialen Ende eine radial nach innen gerichtete Dichtlippe (9) aufweist.