DE102012208055A1

DE102012208055A1 - Lageranordnung, insbesondere ein Antriebswellenstützlager für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012208055A1
Application number: DE201210208055
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Walter; Alexander Häpp; Sven Lachnit
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: DE102012208055B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere ein Antriebswellenstützlager für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Lager rotationssymmetrisch um eine Welle angeordnet ist, in dem ein Innenring des Lagers an der Welle befestigt ist und ein Außenring des Lagers der Welle abgewandt ein Dichtelement aufweist. Bei einer Lageranordnung, bei welcher das Dichtelement zuverlässig vor Verschmutzung auch bei hohen Laufgeschwindigkeiten der Welle geschützt ist, erstreckt sich nahe dem Lager eine rotationssymmetrisch zur Welle verlaufende Vordichteinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere ein Antriebswellenstützlager für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Lager rotationssymmetrisch um eine Welle angeordnet ist, in dem ein Innenring des Lagers an der Welle befestigt ist und ein Außenring des Lagers der Welle abgewandt ein Dichtelement aufweist.
Lageranordnungen, wie beispielsweise Antriebswellenstützlager, die in einem Kraftfahrzeug Anwendung finden, sind auf der Antriebsachse des Kraftfahrzeuges angeordnet, an welchem das Rad gelagert ist. Eine solche Lageranordnung besteht aus einem Lager, das einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen welchen beweglich Wälzkörper angeordnet sind. Der Innenring des Lagers ist dabei fest mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeuges verpresst. Der Außenring weist ein Dichtelement an der, der Antriebswelle entgegen gesetzten Seite auf. Dieses Dichtelement wird zur Abdichtung des Radlagers für einen Pkw oder für einen Lkw genutzt und schützt den Wälzkörperraum der Lageranordnung gegen von außen eintretende Verunreinigungen wie Wasser, Schmutz und dergleichen. Das Dichtelement weist dabei Dichtlippen auf, die verhindern sollen, dass das Schmutzwasser in das Radlager einläuft. Insbesondere bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Antriebswelle ist zum Schutz des Radlagers eine zusätzliche Anordnung von berührenden Dichtlippen an dem Dichtelement nicht möglich.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung anzugeben, welche auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Welle ein Eindringen von Verunreinigungen in das Lager zuverlässig unterbindet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass nahe dem Lager sich eine rotationsymmetrisch zur Welle verlaufende Vordichteinheit erstreckt. Mittels dieser Vordichteinheit wird verhindert, dass das Dichtelement einem starken Schmutzbefall ausgesetzt wird und Schmutzwasser in das Lager eindringt. Die zuverlässige Abdichtung gegenüber Schmutzwasser des Lagers wird auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Welle gewährleistet. Durch die Unterbindung des Schmutzbefalls des Dichtelementes durch die Vordichteinheit wird eine Schädigung des Dichtelementes und somit der Ausfall der Lageranordnung unterbunden. Somit kann auf ein Ausbilden von zusätzlichen Dichtlippen an dem Dichtelement verzichtet werden, was die Herstellung des Lagers vereinfacht und Kosten reduziert.
Vorteilhafterweise ist die Vordichteinheit mit einem axialen Abstand zum Dichtelement angeordnet und weist vorzugsweise annähernd in der Höhe des Dichtelementes eine Fangkammer auf. Die Fangkammer dient der Aufnahme und Abführung des Schmutzwassers und schützt das Dichtelement vor Verschmutzung. Das sich in der Fangkammer sammelnde Schmutzwasser kann auf der Unterseite des Lagers ablaufen und tritt somit nicht in das Lager selbst ein.
In einer Ausgestaltung weist das Dichtelement einen annähernd parallel zur Welle verlaufenden Steg auf, welcher vom Dichtelement weg weist. Mit Hilfe dieses Steges wird an dem Dichtelement ebenfalls eine Fangkammer gebildet, welche Schmutzwasser aufnimmt, welches trotz der Vordichteinheit in die Lageranordnung eingedrungen ist. Durch die Fangkammer wird das Schmutzwasser umgeleitet und kann nicht in das Innere des Lagers vordringen. Auch dieses Schmutzwasser kann an der Lagerunterseite ablaufen, da sowohl das Dichtungselement als auch der Steg immer mit einem Abstand zu der Vordichteinheit ausgebildet sind.
In einer Variante ist die Vordichteinheit einstückig ausgebildet und schließt in der Höhe des Steges des Dichtelementes ab. Mittels dieser einfachen Ausgestaltung ist nur ein geringfügiger Spalt zwischen Steg und Vordichteinheit gegeben. Das Dichtelement bildet dabei eine eigene Fangkammer, welche dazu dient, das angreifende Schmutzwasser zu sammeln und von dem Dichtelement weg zu leiten. Bei dieser speziellen Ausführungsform kann vorteilhafterweise auf eine Fangkammer an der Vordichteinheit verzichtet werden, wodurch sich die konstruktive Gestaltung der Vordichteinheit vereinfacht.
Alternativ ist die Vordichteinheit mindestens zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Vordichtelement unterhalb des Steges endet, während ein zweites Vordichtelement den Steg mit einer Fangkammer überdeckt. Dadurch, dass das zweite Vordichtelement sowohl den Steg als auch das erste Vordichtelement abschirmt, wird der Eingangsspalt zum Lager zuverlässig abgedichtet. Wenn das zweite Vordichtelement über dem Steg eine Fangkammer aufweist, wird ein großer Teil des Schmutzwassers bereits an diesem Ort abgeleitet und gelangt nicht in den Eingangsspalt des Lagers, der durch die Verdeckung besser geschützt ist.
In einer Weiterbildung weist der Steg des Dichtelementes eine sich radial an den Steg anschließende Lippe auf, welche mit einem axialen Vorsprung in den radialen Abstand zwischen dem ersten Vordichtelement und dem zweiten Vordichtelement eingreift, wobei das erste Vordichtelement unterhalb des Vorsprunges endet und das zweite Vordichtelement den Vorsprung überdeckt. Somit wird ein Zwangskontakt des Schmutzwassers mit dem Dichtelement unterbunden. Das Dichtelement mit Steg und Vorsprung ist dabei einfach an das Lager anvulkanisierbar. Das Schmutzwasser, welches trotz Vordichteinheit in das Lager eindringen kann, kommt nicht direkt mit dem Dichtelement in Kontakt und kann auf der Lagerunterseite wieder ablaufen. Auch bei dieser Anordnung ist der Eingangsspalt zum eigentlichen Lager verdeckt, so dass das Dichtelement vor Verschmutzung geschützt ist.
In einer Variante ist die Vordichteinheit, umfassend das erste und das zweite Vordichtelement, labyrinthähnlich ausgebildet. Diese Labyrinthkonstruktion weist sich durch Fangkammern aus, in welchen das Schmutzwasser wirkungsvoll von dem Eingangsspalt des Lagers weg geleitet wird. Die Labyrinthkonstruktion deckt den Eingangsspalt zusätzlich zuverlässig ab.
In einer Ausführungsform ist die Vordichteinheit beidseitig des Lagers ausgebildet und vorzugsweise an der Welle befestigt. Dadurch wird das Lager zuverlässig beidseitig vor Verschmutzung geschützt.
In einer besonders einfachen Ausführung ist die Vordichteinheit aus einem Metall gefertigt, wobei die Vordichteinheit einfach in einem Stanzbiegeprozess hergestellt werden kann. Dadurch verringern sich die Herstellungskosten der Vordichteinheit.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung
2: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung
3: ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung
4: eine vollständige Darstellung der Lageranordnung gemäß 3
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Lageranordnung 1 dargestellt, wie es als Antriebswellenstützlager in einem Kraftfahrzeug genutzt wird. Dabei wird zur besseren Darstellung nur die obere Hälfte der Lageranordnung 1 gezeigt. An einer Antriebswelle 2 ist rotationssymmetrisch ein Lager, bestehend aus einem Innenring 3 und einem Außenring 4, angeordnet, zwischen denen sich mehrere Wälzkörper 5 erstrecken. Der Innenring 3 ist dabei mit der Antriebswelle 2 verpresst. An der, der Antriebswelle 2 entgegen gesetzten Seite des Außenringes 4 ist ein Dichtelement 6, vorzugsweise aus einem gummiähnlichen Material, angeordnet, welches verhindert, dass Verunreinigungen, wie Wasser und Schmutz während der Fahrt des Kraftfahrzeuges in die Lageranordnung 1 eindringen.
Das Dichtelement 6 weist beidseitig je einen sich axial vom Dichtelement 6 weg erstreckenden Steg 7, 8 auf. Beidseitig zum Lager 3, 4 ist je eine Vordichteinheit 9, 10 angeordnet, wobei jede Vordichteinheit 9, 10 aus einem Blech in der Art gebogen ist, dass sich die Vordichteinheit 9, 10 mit einem Fuß 11, 12 an der Antriebswelle 2 abstützt. Gleichzeitig sind die Vordichteinheiten 9, 10 über den jeweiligen Fuß 11, 12 fest mit der Antriebswelle 2 verbunden. Die Vordichteinheiten 9, 10 erstrecken sich radial von der Antriebswelle 2 weg und enden etwa in Höhe der Stege 7, 8. Dabei liegen die Vordichteinheiten 9, 10 nicht an den Stegen 7, 8 an, sondern bewahren einen geringfügigen Abstand zu diesen, so dass sich ein Spalt bildet. Durch die Ausrichtung der Stege 7, 8 in axialer Richtung zur Antriebswelle 2 weist das Dichtelement 6 jeweils eine Fangkammer 13, 14 auf, in welcher sich das Schmutzwasser sammeln kann, welches bei der Drehung der Antriebswelle 2 nach unten abgeleitet wird.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung dargestellt, bei welcher die Vordichteinheiten 15, 16, die das Lager 3, 4 beidseitig umgeben, rotationssymmetrisch um die Antriebswelle 2 angeordnet sind. Jede Vordichteinheit 15, 16 weist zwei Vordichtelemente 17, 20; 18, 19 auf, die jeweils aus einem gebogenen Schutzblech bestehen und im verbauten Zustand ein Labyrinth bilden. Die sich axial von dem Dichtelement 6 in Richtung der Vordichteinheit 15, 16 erstreckenden Stege 7, 8 des Dichtelementes 6 werden bei dieser Ausführung durch die zwei Vordichtelemente 17, 20 bzw. 18, 19 abgedeckt. Dabei endet das erste Vordichtelement 18 bzw. 19 unterhalb des jeweiligen Steges 7, 8, während das zweite Vordichtelement 17, 20 um den jeweiligen Steg 7, 8 herum gebogen ist, wodurch sich zwischen den Vordichtelementen 17, 20; 18, 19 jeweils ein Eingangsspalt zu den Stegen 7, 8 ergibt, welcher durch die jeweilige Vordichteinheit 15, 16 abgedeckt wird. Auch bei dieser Variante liegen die Vordichtelemente 17, 20 bzw. 18, 19 nicht an den Stegen 7, 8 an. Die Fangkammern 13, 14 des Dichtelementes 6 werden dabei von zusätzlichen Fangkammern 21, 22 der zweiten Vordichtelemente 17, 20 abgedeckt. Dies hat zur Folge, dass kein direkter Kontakt des Schmutzwassers mit dem Dichtelement 6 erfolgt, da das Schmutzwasser bereits in den Fangkammern 21, 22 der zweiten Vordichtelemente 17, 20 gesammelt und abgeleitet wird. Sollte trotzdem Schmutzwasser die Vordichteinheiten 15, 16 überwinden können, ist der Eingangsspalt geschützt und das Schmutzwasser wird in den Fangkammern 13, 14 des Dichtelementes 6 gefangen und aus diesem bei der Drehbewegung der Antriebswelle 2 abgeführt.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung. Bei dieser Ausführung schließt sich an den Steg 7, 8 des Dichtelementes 6 eine radiale, nach außen weisende Lippe 23, 24 an, welche wiederum einen Vorsprung 25, 26 aufweist, der in den radialen Abstand zwischen dem ersten Vordichtelement 18, 19 und dem zweiten Vordichtelement 17, 20 eingreift. Bei dieser Anordnung, bei welcher sich die Vorsprünge 25, 26 parallel zur Antriebswelle 2 und in entgegen gesetzter Richtung zum Lager 3, 4 erstrecken, ist auch weiterhin ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Vordichtelement 17, 20; 18, 19 vorhanden, so dass sich ein Eingangsspalt zwischen dem Vorsprung 25, 26 und den beiden Vordichtelementen 17, 20 bzw. 18, 19 erstreckt. Bei dieser Ausführungsform endet das zweite Vordichtelement 17, 20 oberhalb des Vorsprunges 25, 26 und deckt diesen ab. Dabei kann auf eine weitere Fangkammer verzichtet werden, wodurch sich die Konstruktion vereinfacht. Durch das Anvulkanisieren der Lippe 25, 26 des Dichtelementes 6 ist der Eingangsspalt ausreichend geschützt. Dabei ist die Fangkammer 13, 14 des Dichtelementes 6 ausreichend, um das anfallende Schmutzwasser abzuleiten. Auch bei dieser Anordnung endet das erste Vordichtelement 18, 19 unterhalb des Vorsprungs 25, 26 der Lippe 24, 23.
In 4 ist eine vollständige Darstellung der Lageranordnung gemäß 3 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass neben dem Lager 3, 4 und dem Dichtelement 6 sich auch die Vordichteinheiten 15, 16 rotationssymmetrisch um die Antriebswelle 2 erstrecken. Die Vordichteinheiten 15, 16 bilden dabei jeweils ein Labyrinthsystem, welches das Eindringen des Schmutzwassers wirkungsvoll von dem Eingangsspalt wegleitet, das auf der Unterseite des Lagers 3, 4 ablaufen kann. Durch die Ausbildung der Fangkammern 13, 14 an dem Steg 7, 8 des Dichtelementes 6 wird verhindert, dass Schmutzwasser, welches trotz der Vordichteinheiten 15, 16 eindringen kann, nicht direkt mit dem Dichtelement 6 in Kontakt kommen. Durch die Labyrinthkonstruktion ist der Eingangsspalt des Lagers 3, 4 zuverlässig verdeckt und geschützt.
Die Vordichteinheit 17, 20; 18, 19, welche als Labyrinthsystem ausgebildet ist, kann auch aus mehreren Vordichtelementen bestehen und ist nicht nur auf zwei begrenzt. Hierdurch wird der Schmutzwasseranfall zuverlässig abgeleitet. Die geringen Mengen an Schmutzwasser, die trotzdem noch in das Labyrinthsystem eintreten, werden in die Fangkammer 13, 14 des Dichtelementes 6 geleitet und können auf der Unterseite des Lagers 3, 4 wieder ablaufen.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Antriebswelle
3: Innenring
4: Außenring
5: Wälzkörper
6: Dichtelement
7: Steg
8: Steg
9: Vordichteinheit
10: Vordichteinheit
11: Fuß
12: Fuß
13: Fangkammer
14: Fangkammer
15: Vordichteinheit
16: Vordichteinheit
17: Vordichtelement
18: Vordichtelement
19: Vordichtelement
20: Vordichtelement
21: Fangkammer
22: Fangkammer
23: Lippe
24: Lippe
25: Vorsprung
26: Vorsprung

Claims

Lageranordnung, insbesondere ein Antriebswellenstützlager für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Lager (3, 4) rotationssymmetrisch um eine Welle (2) angeordnet ist, in dem ein Innenring (3) des Lagers an der Welle (2) befestigt ist und ein Außenring (4) des Lagers der Welle (2) abgewandt ein Dichtelement (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nahe dem Lager (3, 4) sich eine rotationssymmetrisch zur Welle (2) verlaufende Vordichteinheit (9, 10; 15, 16) erstreckt.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordichteinheit (9, 10; 15, 16) mit einem axialen Abstand zum Dichtelement (6) angeordnet ist und vorzugsweise annähernd in der Höhe des Dichtelementes (6) eine Fangkammer (21, 22) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) einen parallel zur Welle (2) verlaufenden Steg (7, 8) aufweist, welcher vom Dichtelement (6) weg weist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordichteinheit (9, 10; 15, 16) einstückig ausgebildet ist und in der Höhe des Stegs (7, 8) des Dichtelementes (6) abschließt.
Lageranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordichteinheit (9, 10; 15, 16) mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Vordichtelement (18, 19) unterhalb des Steges (7, 8) des Dichtelementes (6) endet, während ein zweites Vordichtelement (17, 20) den Steg (7, 8) mit der Fangkammer (21, 22) überdeckt.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (7, 8) des Dichtelementes (6) eine sich radial an den Steg (7, 8) anschließende Lippe (23, 24) aufweist, welche mit einem axialen Vorsprung (25, 26) in den radialen Abstand zwischen dem ersten Vordichtelement (18, 19) und dem zweiten Vordichtelement (17, 20) eingreift, wobei das erste Vordichtelement (18, 19) unterhalb des Vorsprunges (25, 26) endet und das zweite Vordichtelement (17, 20) den Vorsprung (25, 26) überdeckt.
Lageranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordichteinheit (15, 16), umfassend das erste und das zweite Vordichtelement (18, 19; 17, 20), labyrinthähnlich ausgebildet ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordichteinheit (9, 10; 15, 16) beidseitig des Lagers (3, 4) ausgebildet ist und vorzugsweise an der Welle (2) befestigt ist.
Lageranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordichteinheit (9, 10; 15, 16) aus einem Metall gefertigt ist.