DE102013217299B4 - Dichtungsanordnung mit einem Schleuderring für ein Wälzlager - Google Patents

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Abstract

Dichtungsanordnung eines Wälzlagers, die zwischen einem ersten Lagerteil (2) und einem zweiten Lagerteil (4) eingesetzt ist und die Dichtungsanordnung (1) eine Dichtung (6) beinhaltet, die mit einem zumindest einseitig von einem elastischen Dichtwerkstoff (16) umschlossenen Tragelement (15) an dem drehfixierten ersten Lagerteil (2) positioniert ist, wobei die Dichtung (6) zumindest eine Dichtlippe (25,26) einschließt und ein eine Fangkammer (13) bildender Schleuderring (7) der Dichtungsanordnung (1) dem zweiten drehbaren Lagerteil (4) zugeordnet ist, wobei ein radialer Schenkel (12) des Schleuderrings (7) unter Einhaltung eines Dichtspaltes (14) zu der Dichtung (6) verläuft, wobei der Schleuderring (7) einem radialen Flansch (5) des zweiten drehbaren Lagerteils (4) zugeordnet ist und mit einem zylindrischen Abschnitt (9) in einer stirnseitigen Umlaufnut (11) von dem Flansch (5) verschnappt ist und elastische Dichtlippen (25,26) der Dichtung (6) versetzt zu dem Schleuderring (7) an dem zweiten Lagerteil (4) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Schleuderring (7) ein Blechring oder eine zylindrische Hülse vorgesehen ist, an dem/der ein Schenkel (12) aus Kunststoff angespritzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung eines Wälzlagers, die zwischen einem ersten Lagerteil und einem zweiten Lagerteil eingesetzt ist. Der Aufbau umfasst eine Dichtung, die ein zumindest einseitig von einem elastischen Dichtwerkstoff umschlossenes Tragelement sowie zumindest eine Dichtlippe einschließt. Die Dichtung ist über das Tragelement an dem drehfixierten ersten Lagerteil lagepositioniert. Die Dichtungsanordnung schließt weiterhin einen als Winkelring ausgeführten, eine Fangkammer bildenden Schleuderring ein, der dem zweiten drehbaren Lagerteil zugeordnet ist, wobei ein radialer, als Flansch ausgebildeter Abschnitt des Schleuderrings unter Einhaltung eines Dichtspaltes zu der Dichtung verläuft.
  • Dichtungsanordnungen mit schleifenden Dichtkontakten von Dichtlippen werden typischerweise zur Abdichtung von Wälzlagerungen eingesetzt, wobei die abzudichtenden Lagerteile sich insbesondere radial gegenüberstehen. Derartige Einbausituationen sind aus vielfältigen Anwendungen im Fahrzeug- und Maschinenbau, beispielsweise bei Radlagern für Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeugen, bekannt.
  • Wie bei Wälzlagern muss auch bei den als Schrägkugellager oder Kegelrollenlager ausgeführten Radlagern für eine wirksame axiale Abdichtung des Wälzraumes, des mit Schmiermittel befüllten und Wälzkörper enthaltenden Innenraumes gesorgt werden. Dazu ist bekannt, Dichtungsanordnungen einzusetzen, die einen aus Blech hergestellten Schleuderring einschließen, der mit einer stirnseitigen Kontur des Radlagers einen Dichtspalt bildet. Ergänzend dazu schließen derartige Dichtungsanordnungen mit dem rotierenden Schleuderring zusammenwirkende Dichtlippen ein.
  • Aus der DE 10 2009 052 311 A1 ist eine Radlagereinheit bekannt, deren flanschseitiger Schleuderring axiale Flächen für einen schleifenden Dichtkontakt von zwei axialen Dichtlippen bildet. Der Befestigungsbereich des Schleuderringes bildet dazu radflanschseitig in einem Übergangsbereich einen sich radial erstreckenden Abschnitt. Die JP 2003 056 577 A offenbart eine Radlageranordnung, bei der ein äußerer Lagerring ein erstes Lagerteil bildet, das gegenüber dem Radflansch, dem zweiten Lagerteil abgedichtet ist. Dazu ist ein Anlageblech vorgesehen, welches sowohl axial als auch radial an der Radnabe beziehungsweise dem Radflansch anliegt und an dem sich schleifende Dichtkontakte von einer axialen und einer radialen Dichtlippe einstellen. Die Dichtlippen sind dabei einem an einer Innenseite des äußeren Lagerrings befestigten Tragelement zugeordnet.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine reibungs- und bauraumoptimierte sowie kostengünstige Dichtungsanordnung zu schaffen, mit der weiterhin eine kompakte, die Bauteilsteifigkeit verbessernde Lagerung realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird von einer Dichtungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Gemäß der Erfindung umfasst die Dichtungsanordnung einen Schleuderring, der einer radialen Zone, einem Flansch des zweiten drehbaren Lagerteils zugeordnet ist und über einen zylindrischen Abschnitt in einer stirnseitigen Umlaufnut von einem radial ausgerichteten Flansch des zweiten Lagerteils verschnappt und damit positionsfixiert ist. Ein endseitiger, radial ausgerichteter Schenkel des Schleuderrings verläuft im Einbauzustand zur Bildung einer Fangkammer axial beabstandet zu dem radialen Flansch des zweiten Lagerteils. Weiterhin schließt die Dichtungsanordnung eine an dem ortsfesten Lagerteil positionsfixierte Dichtung ein, deren elastische Dichtlippen versetzt zu dem Schleuderring an dem zweiten rotierenden Lagerteil abgestützt sind. Diese Dichtlippen sind aus einem elastischen Dichtwerkstoff, insbesondere einem Elastomer gebildet, das gleichzeitig das an dem drehfixierten ersten Lagerteil fixierte Tragelement der Dichtung einseitig umschließt. Aufgrund des erfindungsgemäßen konstruktiven Konzeptes, bei dem die Dichtlippen unmittelbar an dem rotierenden Lagerteil und nicht an dem Schleuderring abgestützt sind, kann im Vergleich zu bekannten bisherigen Lösungen vorteilhaft auf einen nichtrostenden Schleuderring verzichtet werden. Aufgrund der abweichenden Dichtlippenanordnung benötigt der Schleuderring außerdem keine Dichtmasse zur Abdichtung eines Dichtspaltes zwischen dem Flansch bzw. dem rotierenden Lagerteil und dem Schleuderring, wodurch sich ein weiterer Kostenvorteil einstellt. Die Erfindung bietet weiterhin vorteilhaft die Möglichkeit, einen Übergangsradius zwischen dem radial ausgerichteten Flansch und dem axial verlaufenden Abschnitt des rotierenden zweiten Lagerteils zu vergrößern, wodurch die Bauteilsteifigkeit des zweiten Lagerteils verbessert werden kann. Damit verbunden kann eine kompakte und robuste Lagerkonstruktion realisiert werden. Durch die Erfindung kann sowohl die Lebensdauer als auch die Dichtleistung einer auf Dichtlippen und einem Schleuderring basierenden Dichtungsanordnung ohne Einbußen gegenüber bekannten herkömmlichen Dichtungsanordnungen erhöht werden.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, einen aus einem metallischen Werkstoff hergestellten Schleuderring einzusetzen, der mittels eines elastischen Befestigungselementes in der Umlaufnut des zweiten rotierenden Lagerteils positionsfixiert ist. Dazu eignet sich beispielsweise ein Schleuderring aus einem Stahlblech, dessen Oberflächen behandelt oder beschichtet sind, der eine zylindrische Hülse bildet, an die sich einseitig ein radialer umlaufender Schenkel oder Flansch anschließt. Weiterhin kann ein vollständig aus Edelstahl hergestellter Schleuderring eingesetzt werden. Erfindungsgemäß bietet es sich an, einen Schleuderring, der einen Blechring oder eine zylindrische Stahlhülse umfasst, an den/der ein Schenkel aus Kunststoff angespritzt ist, vorzusehen. Als Befestigungselement ist bevorzugt eine Gummi- oder Kunststoffwulst vorgesehen, die beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Vulkanisierung oder Klebung an dem Schleuderring befestigt wird und die im eingebauten Zustand kraft- und formschlüssig in der Umlaufnut von dem Flansch des zweiten Lagerteils verschnappt ist. Weiterhin bietet die Erfindung die Möglichkeit, den Schleuderring mittels Haltekrallen in der Umlaufnut zu befestigen, die beispielsweise partiell umlaufend an dem zylindrischen Abschnitt des Schleuderrings vorgesehen sind.
  • Ferner weist die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung eine Dichtung auf, die radial versetzt zu den Dichtlippen stirnseitig eine Aufnahme bildet, die von zwei axial vorstehenden, aus dem elastischen Dichtwerkstoff gebildeten, höhenversetzten Anformungen begrenzt ist. In diese Aufnahme greift der radiale Schenkel bzw. der Flansch des Schleuderrings zur Bildung eines Dichtlabyrinths spielbehaftet ein. Dabei weist die innere Anformung einen umlaufenden, radial in Richtung des Schleuderrings ausgerichteten Bord auf, der ergänzend zu der Fangkammer des Schleuderrings eine Fangrinne bildet.
  • Das von der Dichtung und dem Schleuderring gebildete Dichtlabyrinth schließt einen definierten Eingangsspalt ein. Dazu ist der Flansch, der radiale Abschnitt des Schleuderrings endseitig in Richtung des zweiten Lagerteils gekröpft, wobei die Kröpfung mit einer inneren geneigten Kontur der äußeren Anformung der Dichtungsaufnahme korrespondiert.
  • Eine weitere vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtung gespreizte elastische Dichtlippen aufweist, die versetzt zu dem Schleuderring an dem rotierenden zweiten Lagerteil abgestützt sind. Bevorzugt sind eine Dichtlippe an einem zylindrisch verlaufenden Abschnitt und eine weitere elastische Dichtlippe an einem radial ausgerichteten Abschnitt, dem Flansch des zweiten Lagerteils abgestützt.
  • Um einen dauerfesten Fügeverband der Dichtung zu gewährleisten, umschließt das Tragelement bzw. die Armierung der Dichtung mit einem abgewinkelten Schenkel bzw. einem zylindrischen Hülsenabschnitt kraftschlüssig außenseitig einen Endabschnitt des ersten Lagerteils. Damit stellt sich eine positionsfixierte Einbaulage des Tragelementes und somit der Dichtung gegenüber dem auch als äußeren Lagerring zu bezeichnenden ersten Lagerteils ein. Dabei wird der abgewinkelte, einen Hülsenabschnitt bildende Schenkel des Tragelements vollständig von dem elastischen Dichtwerkstoff umschlossen. Alternativ kann zur dauerfesten Fixierung erfindungsgemäß das Tragelement mit einem abgewinkelten Schenkel an der Innenseite des ersten Lagerteils kraftschlüssig anliegen, wobei ergänzend eine mit dem Tragelement verbundene statische Dichtung innenseitig an dem ersten Lagerteil dichtend anliegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich ein radialer Abschnitt des Tragelements bzw. der Armierung der Dichtung bis zu den Dichtlippen. Diese Maßnahme bewirkt eine verbesserte Unterstützung der kraftschlüssig an dem zweiten Lagerteil abgestützten, gespreizt ausgerichteten Dichtlippen.
  • Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist bevorzugt einsetzbar für die Radlagerung von Fahrzeugen. Die von dem Schleuderring gebildete Fangschale unterbindet wirksam das Eindringen von Verunreinigungen in das Radlager. Andererseits verhindern die elastischen Dichtlippen der Dichtung einen Schmiermittelaustritt aus dem als Wälzlager aufgebauten Radlager.
  • Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figurenbeschreibungen. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:
    • 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung; und
    • 2 eine weitere Dichtungsanordnung.
  • Die 1 zeigt eine Dichtungsanordnung 1 von einem als Wälzlager ausgebildeten Radlager 20, von dem ein Ausschnitt gezeigt ist. Das Radlager 20 beinhaltet ein erstes Lagerteil 2, einen äußeren ortsfesten Lagerring, der in einem Einbauzustand mit einem Radträger (nicht gezeigt) verbunden ist. Wälzkörper 3 sind außenseitig an dem Lagerteil 2 und innenseitig an einem zweiten Lagerteil 4 geführt, das einstückig mit einem radial ausgerichteten Flansch 5 verbunden ist. Die radflanschseitige Dichtungsanordnung 1 umfasst eine dem ersten Lagerteil 2 zugeordnete Dichtung 6 sowie als reibungsfreie Vordichtung einen Schleuderring 7, der an dem Flansch 5 des zweiten Lagerteils 4 verschnappt und damit positionsfixiert ist. Der mit der Dichtung 6 ein Dichtlabyrinth 8 bildende Schleuderring 7 ist als Winkelring gestaltet, wobei ein zylindrischer Abschnitt 9 über ein Befestigungselement 10 in einer stirnseitigen Umlaufnut 11 von dem Flansch 5 fixiert ist. Dichtungsseitig weist der Schleuderring 7 einen umlaufenden, radial ausgerichteten Schenkel 12 auf, der gemeinsam mit dem Flansch 5 eine Fangkammer 13 begrenzt. Der Schenkel 12 ist unter Einhaltung eines Dichtspaltes 14 bis zu der Dichtung 6 geführt und bildet endseitig eine zu dem Flansch 5 weisende Kröpfung 17. Die Dichtung 6 ist mittels eines auch als Armierung zu bezeichnenden Tragelementes 15 an dem ersten Lagerteil 2 befestigt, indem ein Hülsenabschnitt 22 des Tragelementes 15 auf einen Endbereich des Lagerteils 2 aufgepresst ist. Das Tragelement 15 ist bereichsweise von einem elastischen Dichtwerkstoff 16 umschlossen, das flanschseitig zwei radial zueinander beabstandete, aus dem Dichtwerkstoff 16 geformte, axial vorstehende Anformungen 18,19 aufweist. Weiterhin bildet der Dichtwerkstoff 16 eine statische Dichtlippe 30, die an einer Innenseite 29 des ersten Lagerteils 2 dichtend anliegt. In die eine Aufnahme 21 begrenzenden Anformungen 18,19 greift der Schenkel 12 des Schleuderrings 7 spielbehaftet ein zur Bildung des Dichtlabyrinths 8. Ein Eingangsspalt 23 der Aufnahme 21 wird von der Kröpfung 17 des Schleuderrings 7 und einer inneren geneigten Kontur 27 der äußeren Anformung 19 definiert. Alternativ kann der Eingangsspalt 23 von einem geraden Ende des Schenkels 12 des Schleuderrings 7 und der Kontur 27 der äußeren Anformung 19 gebildet werden. Zur Bildung einer Fangrinne 28 schließt die innere Anformung 18 endseitig einen in Richtung des Schleuderrings 7 ausgerichteten Bord 24 ein. Die Dichtung 6 beinhaltet außerdem zwei elastische, gespreizte Dichtlippen 25,26, wobei die Dichtlippe 25 einem radial ausgerichteten Abschnitt, dem Flansch 5, und die Dichtlippe 26 einem zylindrischen Abschnitt des zweiten Lagerteils 4 zugeordnet ist. Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung 1, bei der durch den Schleuderring 7 im Fahrbetrieb sowohl Wasser als auch Schmutzpartikel radial abgeleitet und so von dem Eingangsspalt 23 des Dichtlabyrinths 8 ferngehalten werden.
  • Die 2 veranschaulicht eine zu der 1 abweichende Befestigung der Dichtung 6 und des Schleuderrings 7. Ähnliche oder gleiche Bauteile sind in der 2 mit zu der 1 übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Zur Lagefixierung der Dichtung 6 bildet das Tragelement 15 einen abgewinkelten Schenkel 32, der an der Innenseite 29 des ersten Lagerteils 2 kraftschlüssig anliegt. Weiterhin zeigt die 2 eine zu 1 alternative Befestigung des Schleuderrings 7 mittels Haltekrallen 31. Die in Verlängerung von dem zylindrischen Abschnitt 9 des Schleuderrings 7 angeordneten Haltekrallen 31 greifen bevorzugt in die einen Hinterschnitt bildende Umlaufnut 11. Die Haltekrallen 31 sind vorteilhaft geteilt ausgeführt oder partiell umlaufend an dem zylindrischen Abschnitt 9 des Schleuderrings 7 positioniert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dichtungsanordnung
    2
    Lagerteil (erstes)
    3
    Wälzkörper
    4
    Lagerteil (zweites)
    5
    Flansch
    6
    Dichtung
    7
    Schleuderring
    8
    Dichtungslabyrinth
    9
    Abschnitt
    10
    Befestigungselement
    11
    Umlaufnut
    12
    Schenkel
    13
    Fangkammer
    14
    Dichtspalt
    15
    Tragelement
    16
    Dichtwerkstoff
    17
    Kröpfung
    18
    Anformung
    19
    Anformung
    20
    Radlager
    21
    Aufnahme
    22
    Hülsenabschnitt
    23
    Eingangsspalt
    24
    Bord
    25
    Dichtlippe
    26
    Dichtlippe
    27
    Kontur
    28
    Fangrinne
    29
    Innenseite
    30
    Dichtlippe
    31
    Haltekralle
    32
    Schenkel

Claims (9)

  1. Dichtungsanordnung eines Wälzlagers, die zwischen einem ersten Lagerteil (2) und einem zweiten Lagerteil (4) eingesetzt ist und die Dichtungsanordnung (1) eine Dichtung (6) beinhaltet, die mit einem zumindest einseitig von einem elastischen Dichtwerkstoff (16) umschlossenen Tragelement (15) an dem drehfixierten ersten Lagerteil (2) positioniert ist, wobei die Dichtung (6) zumindest eine Dichtlippe (25,26) einschließt und ein eine Fangkammer (13) bildender Schleuderring (7) der Dichtungsanordnung (1) dem zweiten drehbaren Lagerteil (4) zugeordnet ist, wobei ein radialer Schenkel (12) des Schleuderrings (7) unter Einhaltung eines Dichtspaltes (14) zu der Dichtung (6) verläuft, wobei der Schleuderring (7) einem radialen Flansch (5) des zweiten drehbaren Lagerteils (4) zugeordnet ist und mit einem zylindrischen Abschnitt (9) in einer stirnseitigen Umlaufnut (11) von dem Flansch (5) verschnappt ist und elastische Dichtlippen (25,26) der Dichtung (6) versetzt zu dem Schleuderring (7) an dem zweiten Lagerteil (4) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Schleuderring (7) ein Blechring oder eine zylindrische Hülse vorgesehen ist, an dem/der ein Schenkel (12) aus Kunststoff angespritzt ist.
  2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff hergestellte Schleuderring (7) mittels eines elastischen Befestigungselements (10) oder mittels Haltekrallen (31) in der Umlaufnut (11) des zweiten Lagerteils (4) positionsfixiert ist.
  3. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einteilig aufgebauter, aus einem Kunststoff hergestellter Schleuderring (7) in der Umlaufnut (11) des zweiten Lagerteils (4) lagefixiert ist.
  4. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6) eine von zwei radial zueinander versetzten, aus dem Dichtwerkstoff (16) geformten Anformungen (18,19) begrenzte Aufnahme (21) bilden, in die der Schenkel (12) des Schleuderrings (7) zur Bildung eines Dichtlabyrinths (8) spielbehaftet eingreift und der Dichtwerkstoff (16) eine statische Dichtlippe (30) bildet, die an einer Innenseite (29) des ersten Lagerrings (2) abgestützt ist.
  5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (12) des Schleuderrings (7) endseitig eine in Richtung von dem Flansch (5) des zweiten Lagerteils (4) gerichtete Kröpfung (17) bildet, die mit einer inneren geneigten Kontur (27) der äußeren Anformung (19) einen Eingangsspalt (23) definiert.
  6. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Dichtlippen (25,26) der Dichtung (6) gespreizt ausgeführt sind, wobei eine Dichtlippe (26) an einem zylindrischen Abschnitt und die Dichtlippe (26) an einem radialen Flansch (5) des zweiten Lagerteils (4) abgestützt ist.
  7. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagefixierung der Dichtung (6) das Tragelement (15) mit einem zylindrischen Hülsenabschnitt (22) das erste Lagerteil (2) begrenzt kraftschlüssig umschließt oder das Tragelement (15) zur Lagefixierung mit einem abgewinkelten Schenkel (32) an der lnnenseite (29) des ersten Lagerteils (2) kraftschlüssig anliegt.
  8. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Abschnitt des Tragelements (15) der Dichtung (6) bis zu den Dichtlippen (25,26) geführt ist.
  9. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (1) für ein Radlager (20) bestimmt ist, wobei die Dichtung (6) einem äußeren ortsfesten Lagerring, dem ersten Lagerteil (2), und der Schleuderring (7) einem einstückig mit einem inneren Lagerring, dem zweiten Lagerteil (4), verbundenen Flansch (5) zugeordnet ist.
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