DE102014202427B4 - Wälzlager einer Radlagereinheit mit angeschweißten Dichtkomponenten - Google Patents

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Abstract

Wälzlager (1; 21) einer Radlagereinheit, das zumindest einen Außenring (3) und wenigstens einen Innenring (4) und dazwischen angeordnete Wälzkörper (5) sowie zur Abdichtung eines Innenraums (15) eine Wälzlagerabdichtung (2; 22) aufweist, die ein mit dem Außenring (3) verbundenes Trägerelement (9, 29) sowie ein mit dem Innenring (4) verbundenes Trägerelement (10, 30) einschließt, wobei die an zugewandten Seiten des Außenrings (3) und des Innenrings (4) befestigten Trägerelemente (9, 10; 29, 30) jeweils mit einem abgewinkelten Schenkel (11, 12; 31, 32) an dem zugehörigen Lagerring (3, 4) abgestützt und befestigt sind, wobei dem am Außenring (3) befestigten Trägerelement (9, 29) eine zwei Dichtlippen (16, 17, 26, 27) einschließende Dichtung (18, 28) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Schenkel (31, 32) der Trägerelemente (29, 30) stoffschlüssig an einem der Lagerringe des Wälzlagers (21) befestigt sind, wobei jeder Schenkel (31, 32) des Trägerelementes (9, 29) im Einbauzustand jeweils an einer Stufe (23, 24) des Lagerrings (3, 4) axial abgestützt ist und die Dichtung (28) des Trägerelementes (29) eine axial an dem Trägerelement (30) abgestützte Dichtlippe (26) sowie eine radial an dem Innenring (4) abgestützte Dichtlippe (27) einschließt und das Trägerelement (30) des Innenrings (4) unter Einhaltung eines Ringspaltes (20) bis an den Außenring (3) geführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wälzlager einer Radlagereinheit von einem Fahrzeug, das zumindest einen Außenring und wenigstens einen Innenring und dazwischen angeordnete Wälzkörper sowie eine Dichtkomponenten beinhaltende Wälzlagerabdichtung aufweist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Abdichtungen für Wälzlager sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt, um das Wälzlager einerseits vor eindringenden Verunreinigungen, wie beispielsweise Staub oder Feuchtigkeit, und andererseits gegen den Verlust von Schmiermittel zu schützen. Beispielsweise werden Abdichtungen für Wälzlager mit einem radial angeordneten elastischen Dichtelement eingesetzt, die von einem Schleuderring oder einem Schleuderblech nach außen begrenzt sind, an dem eine oder mehrere Dichtlippen eines Dichtelements im montierten Zustand dichtend abgestützt sind.
  • Die 2 veranschaulicht an einem als Schrägkugellager ausgeführten Wälzlager 1 den Aufbau einer bekannten Wälzlagerabdichtung 2. Das Wälzlager 1 besteht aus einem Außenring 3 und einem Innenring 4, zwischen denen als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 5 an Laufbahnen 6 und 7 beweglich geführt sind. Weiterhin ist ein Wälzkörperkäfig 8 zur Aufnahme der Wälzkörper 5 bestimmt. Im eingebauten Zustand ist das Wälzlager 1 jeweils über einen Presssitz (nicht gezeigt) innenseitig auf einer Welle sowie außenseitig in einer Gehäusebohrung positioniert. Die zur Abdichtung des Wälzlagers 1 eingesetzte und als Kassettendichtung ausgeführte Wälzlagerabdichtung 2 umfasst zwei als Winkelblechringe ausgeführte Trägerelemente 9 und 10, die über zugehörige abgewinkelte Schenkel 11 und 12 jeweils über einen Presssitz an einer zylindrischen Aufnahme 13 und 14 des Außenrings 3 bzw. des Innenrings 4 lagefixiert sind. Übereinstimmend erstrecken sich beide abgewinkelten Schenkel 11 und 12 der Trägerelemente 9 und 10 über die Breite der Wälzlagerabdichtung 1. Der Aufbau der Wälzlagerabdichtung 2, die einen Innenraum 15 des Wälzlagers 1 abdichtet, schließt eine aus einem elastischen Dichtwerkstoff, insbesondere aus einem Elastomer hergestellte, zwei Dichtlippen 16 und 17 einschließende Dichtung 18 ein. Die Dichtlippe 16 ist dabei schräg geneigt innenseitig an einem vertikal ausgerichteten Abschnitt 19 und die Dichtlippe 17 außenseitig an dem abgewinkelten Schenkel 12 des Trägerelements 10 abgestützt.
  • Aus der DE 10 2006 040 776 A1 ist ein gattungsbildender Stand der Technik bekannt. Dieser zeigt eine Wälzlagerabdichtung mit zwei zueinander korrespondierenden, jeweils ein Trägerelement bildenden Dichtelementen, die mit einem abgewinkelten Schenkel in eine Aufnahme des Innenrings bzw. des Außenrings eingepresst sind. Das innere, den Wälzkörpern benachbarte, dem Außenring zugeordnete Dichtelement umfasst eine zwei Dichtlippen einschließende Dichtung. Dabei ist eine Dichtlippe an einem radialen Abschnitt und die weitere Dichtlippe an dem abgewinkelten Schenkel des vorgelagerten Trägerelementes abgestützt.
  • Das Dokument DE 10 2011 053 483 A1 zeigt ein Zylinderrollenlager, das zur Abdichtung beidseitig der Wälzkörper eine Deckscheibe vorsieht, die durch ein Laserschweißverfahren an dem inneren Lagerring bzw. dem äußeren Lagerring befestigt werden. Gemäß der US 5 560 715 A ist zur Abdichtung eines Rillenkugellagers beidseitig in einer Ringnut des äußeren Lagerrings ein Scheibenelement form- und kraftschlüssig fixiert, das gegenseitig eine Dichtung aufweist, deren Dichtlippe an dem inneren Lagerring abgestützt ist. Eine erste alternative Lösung zeigt eine dem Scheibenelement vorgelagerte, an dem Innenring fixierte Dichtscheibe. Eine zweite Variante umfasst zwei axial beabstandete, zusammenwirkende Dichtscheiben, die stoffschlüssig an dem Innenring bzw. dem Außenring befestigt sind.
  • Die DE 38 22 816 A1 offenbart eine zur Abdichtung von Radnaben in Kraftfahrzeugen einsetzbare Kassettendichtung, die ein Dichtungselement umfasst, das zwischen zwei getrennten Lagerringen zugeordneten Trägerelementen angeordnet ist. Die DE 38 06 928 A1 zeigt eine Wälzlagerdichtung mit zwei sich spiegelbildlich gegenüberliegenden L-förmigen Blechelementen, wobei an einem Element eine elastische Dichtung befestigt ist. Aus der DE 33 20 063 A1 ist ein Radialwälzlager bekannt, bei dem ein Dichtring einen den Zwischenraum zwischen Außenring und Innenring überbrückenden Ringkörper mit Dichtlippen aus einem elastischen Werkstoff aufweist. Die Dichtlippen gleiten an einem am Innenring befestigten, abgewinkelten Anlaufring aus Stahlblech, der die Dichtlippen umschließt. Gemäß der DE 10 2005 039 741 A1 umfasst die Abdichtung ein Dichtelement, das von einem ringförmigen Dichtungsschuh umgeben ist, der gemeinsam mit einer Ringscheibe das Dichtelement abdichtet, wobei der ringförmige Dichtungsschuh einen zum Inneren des Wälzlagers gerichteten Hohlraum bildet, in dem die Dichtlippen des Dichtelementes aufgenommen sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagerabdichtung der eingangs genannten Art weiterzuentwickeln, um mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen eine bauraumoptimierte, sicher positionierte Abdichtung zu realisieren, mit der gleichzeitig die Abdichtqualität verbessert werden kann.
  • Die Lösung dieser Problemstellung wird durch ein Wälzlager mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Gemäß Anspruch 1 besteht die Lösung der Aufgabe in einem Wälzlager, dessen Wälzlagerabdichtung zwei auch als Dichtkomponenten zu bezeichnende Trägerelemente umfasst, die jeweils über einen abgewinkelten Schenkel stoffschlüssig an dem Außenring oder dem Innenring der Wälzlager befestigt sind. Eine stoffschlüssige Befestigung ermöglicht im Vergleich zu einem bisher eingesetzten Pressverband eine vorteilhafte verkürzte Sitzlänge für den abgewinkelten Schenkel des Trägerelementes, wodurch sich gleichzeitig der erforderliche axiale Bauraum entscheidend reduziert. Die einfach und kostengünstig durchführbare, stoffschlüssige Verbindung bewirkt eine unverrückbare, dauerhaft stabile Position aller Dichtkomponenten der Wälzlagerabdichtung. Gleichzeitig wird durch die Erfindung die Abdichtqualität entscheidend verbessert, da die stoffschlüssige Verbindung einen wirksamen Schutz vor einer Unterwanderungskorrosion bietet. Das Trägerelement ist jeweils vollständig fugenfrei mit dem Lagerring verbunden, so dass sich eine verbesserte statische Abdichtung einstellt und der Innenraum der Wälzlager dauerhaft vor eindringendem Wasser und Verunreinigungen geschützt ist. Außerdem kann mit der stoffschlüssigen Befestigung der abgewinkelten Schenkel an den Lagerringen vorteilhaft eine Kosteneinsparung realisiert werden, da die bisherige, den Pressverband abdichtende Gummierung an den Trägerelementen entfallen kann.
  • Zur Erzielung einer definierten, exakten Einbaulage der Wälzlagerabdichtung ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeder Lagerring eine radiale Stufe aufweist, an der im Einbauzustand der abgewinkelte Schenkel des zugehörigen Trägerelementes axial abgestützt ist. Zur Bildung einer Kassettendichtung schließt die Wälzlagerabdichtung eine aus einem elastischen Werkstoff bestehende Dichtung ein, die an dem Trägerelement des äußeren Lagerrings anvulkanisiert oder angespritzt, zwei elastische Dichtlippen umfasst. Eine geneigte axial bzw. horizontal ausgerichtete Dichtlippe ist an dem weiteren Trägerelement des inneren Lagerrings und die zweite Dichtlippe unmittelbar an dem Innenring dichtend abgestützt. Mit diesem erfindungsgemäßen Abdichtungskonzept ergibt sich ein gewünschter vergrößerter Innenraum, der für eine optimierte Lagerkonstruktion nutzbar ist, um beispielsweise den axialen Abstand der Wälzkörperreihen zu vergrößern, was unmittelbar die Steifigkeit des Wälzlagers verbessert. Gemäß einer weiteren konstruktiven Auslegung ist das Trägerelement des Innenrings im Einbauzustand unter Einhaltung eines Ringspaltes bis an den Außenring geführt. Das Trägerelement bildet dabei eine als Dichtungslabyrinth ausgeführte Vordichtung.
  • Das erfindungsgemäße Abdichtungs- bzw. Dichtungskonzept löst somit optimal die Problemfelder von Wälzlagerabdichtungen, die sich auf den Bauraum, die Abdichtqualität, die Lebensdauer sowie die Kosten beziehen. Die erfindungsgemäß aufgebaute, zwei Trägerelemente einschließende Wälzlagerabdichtung eignet sich bevorzugt zur Anwendung für angetriebene Wälzlager einer Radlagereinheit eines Fahrzeugs.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die abgewinkelten Schenkel der Trägerelemente mittels einer Impulsschweißung stoffschlüssig fixiert werden. Diese Schweißung erfolgt durch eine Kombination von mechanischem Druck und elektrischer Energie, wobei beide Größen durch Regelkreise konstant gehalten werden. Bei der Impulsschweißung kommt eine hohe Schweißenergie in extrem kurzer Schweißzeit in Millisekunden fast ausschließlich in der Schweißzone zur Wirkung. Vorteilhaft kann mit dem Impulsschweißen eine genau kontrollierte Schweißung realisiert werden. Durch eine Konzentration des Schweißstroms auf die Schweißstelle stellt sich eine gewünschte lokale thermische Belastung ein, wodurch die Werkstoffeigenschaften der Teilabschnitte, die der Schweißzone benachbart sind, kaum beeinflusst werden und sich somit kein Hitzeverzug von Teilabschnitten des Innenrings einstellt. Dieses Schweißverfahren zeichnet sich aus durch eine hohe Reproduzierbarkeit jeder Schweißung sowie durch geringe Betriebskosten. Alternativ zu einer Impulsschweißung schließt die Erfindung als stoffschlüssige Verbindung weiterhin eine Lötung oder Klebung ein, um die Trägerelemente mit dem Außenring oder dem Innenring dauerfest zu verbinden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Konzeptes der Wälzlagerabdichtung zur Realisierung einer bauteiloptimierten Lösung ist vorgesehen, dass einem Trägerelement ein Signalgeber oder Encoder zugeordnet ist.
  • Die Trägerelemente des Wälzlagers können aus einem metallischen, biegsamen Material, beispielsweise einem beliebigen Metall, hergestellt werden. Als bevorzugtes Material eignet sich ein nichtferromagnetisches (austenitisches) Stahlblech. Zur Vermeidung einer Korrosion bietet es sich an, ein beschichtetes oder nichtrostendes Stahlblech oder Edelstahl als Werkstoff für die Trägerelemente und die Schutzkappe zu verwenden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:
    • 1 einen Ausschnitt eines Wälzlagers mit einer zwei Dichtkomponenten einschließenden erfindungsgemäßen Wälzlagerabdichtung; und
    • 2 ein Schrägkugellager mit einer Kassettendichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • Die 1 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform von einer erfindungsgemäßen Wälzlagerabdichtung 22 in Verbindung mit einem als Schrägkugellager ausgebildeten Wälzlager 21, das für Radlagereinheiten von Fahrzeugrädern, insbesondere PKW, bestimmt ist. Das Wälzlager 21 ist weitgehend wie das an sich bekannte und einleitend beschriebene Wälzlager 1 gemäß 2 aufgebaut. Für die mit dem Wälzlager 1 gemäß 2 übereinstimmenden Bauteile werden in der 1 gleiche Bezugszeichen verwendet. Die folgenden Beschreibungen beschränken sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.
  • In 1 ist das Wälzlager 21 mit der erfindungsgemäßen Wälzlagerabdichtung 22 gezeigt, deren Trägerelemente 29, 30 übereinstimmend über verkürzte abgewinkelte Schenkel 31, 32 jeweils an einer radialen Stufe 23 und 24 im Bereich der Aufnahme 13 und 14 an den zugewandten Seiten des Außenrings 3 und des Innenrings 4 abgestützt sind. Zur Sicherstellung dieser definierten Lageposition sind die abgewinkelten Schenkel 31, 32 stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Impulsschweißung, mit dem zugehörigen Lagerring unlösbar verbunden. An dem radialen inneren Ende des Trägerelements 29 ist zur Abdichtung eines axial von den Trägerelementen 29, 30 begrenzten Dichtspaltes 25 eine zweilippige Dichtung 28 angeordnet. Die Dichtlippe 26 ist dabei an dem Trägerelement 30 und die Dichtlippe 27 unmittelbar auf der Aufnahme 14 des Innenrings 4 dichtend abgestützt. Weiterhin ist das Trägerelement 30 bis auf einen eng begrenzten Ringspalt 20 an die Innenkontur, die Aufnahme 13 des Außenrings 3 geführt. An dem im Betriebszustand des Wälzlagers 21 rotierenden Trägerelement 30 ist auf der vom Dichtspalt 25 abgewandten Seite ein auch als Signalgeber zu bezeichnender Encoder 33 angebracht, der mit einem Sensor (nicht gezeigt) eine Funktionskette bildet, mit der beispielsweise die Drehzahl des rotierenden Innenrings 4 erfasst werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wälzlager
    2
    Wälzlagerabdichtung
    3
    Außenring
    4
    Innenring
    5
    Wälzkörper
    6
    Laufbahn
    7
    Laufbahn
    8
    Wälzkörperkäfig
    9
    Trägerelement
    10
    Trägerelement
    11
    Schenkel
    12
    Schenkel
    13
    Aufnahme
    14
    Aufnahme
    15
    Innenraum
    16
    Dichtlippe
    17
    Dichtlippe
    18
    Dichtung
    19
    Abschnitt
    20
    Ringspalt
    21
    Wälzlager
    22
    Wälzlagerabdichtung
    23
    Stufe
    24
    Stufe
    25
    Dichtspalt
    26
    Dichtlippe
    27
    Dichtlippe
    28
    Dichtung
    29
    Trägerelement
    30
    Trägerelement
    31
    Schenkel
    32
    Schenkel
    33
    Encoder

Claims (4)

  1. Wälzlager (1; 21) einer Radlagereinheit, das zumindest einen Außenring (3) und wenigstens einen Innenring (4) und dazwischen angeordnete Wälzkörper (5) sowie zur Abdichtung eines Innenraums (15) eine Wälzlagerabdichtung (2; 22) aufweist, die ein mit dem Außenring (3) verbundenes Trägerelement (9, 29) sowie ein mit dem Innenring (4) verbundenes Trägerelement (10, 30) einschließt, wobei die an zugewandten Seiten des Außenrings (3) und des Innenrings (4) befestigten Trägerelemente (9, 10; 29, 30) jeweils mit einem abgewinkelten Schenkel (11, 12; 31, 32) an dem zugehörigen Lagerring (3, 4) abgestützt und befestigt sind, wobei dem am Außenring (3) befestigten Trägerelement (9, 29) eine zwei Dichtlippen (16, 17, 26, 27) einschließende Dichtung (18, 28) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die abgewinkelten Schenkel (31, 32) der Trägerelemente (29, 30) stoffschlüssig an einem der Lagerringe des Wälzlagers (21) befestigt sind, wobei jeder Schenkel (31, 32) des Trägerelementes (9, 29) im Einbauzustand jeweils an einer Stufe (23, 24) des Lagerrings (3, 4) axial abgestützt ist und die Dichtung (28) des Trägerelementes (29) eine axial an dem Trägerelement (30) abgestützte Dichtlippe (26) sowie eine radial an dem Innenring (4) abgestützte Dichtlippe (27) einschließt und das Trägerelement (30) des Innenrings (4) unter Einhaltung eines Ringspaltes (20) bis an den Außenring (3) geführt ist.
  2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Impulsschweißung die abgewinkelten Schenkel (31, 32) der Trägerelemente (29, 30) an dem Außenring (3) oder dem Innenring (4) dauerfest fixiert sind.
  3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägerelement (30) ein Signalgeber oder Encoder (33) zugeordnet ist.
  4. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (29, 30) aus einem nichtferromagnetischem biegsamen Material hergestellt ist.
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