DE102015002965B3

DE102015002965B3 - Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015002965B3
Application number: DE102015002965.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Frisch; Johannes Albl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-03-07
Filing date: 2015-03-07
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2035-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine über ein Wälzlager (14) drehbar an einem Radträger (16) gelagerte Radnabe (12), eine radträgerseitig am Wälzlager (14) angeordnete Dichtungsanordnung (18) mit einem mit der Radnabe (12) mitrotierenden ersten Dichtungsring (18-1) und einem feststehenden zweiten Dichtungsring (18-2), sowie einen mit der Radnabe (12) mitrotierenden Encoder (110) und einem in Bezug zur Radnabe (12) feststehenden, mit dem Encoder (110) in Wirkverbindung stehenden Drehzahlsensor (200). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass am rotierenden ersten Dichtungsring (18-1) eine Fliehkraftdichtung (100) angeordnet ist, deren Dichtlippe (112) am Radträger (16) anliegt, und dass ein Teilbereich der Fliehkraftdichtung (100) als Encoder (110) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Radlageranordnungen mit einem Encoder und einem Drehzahlsensor zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit bzw. des Drehwinkels des gelagerten Rades sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die DE 10 2004 044 118 A1 , und die DE 10 2013 203 622 A1 verwiesen.
Aus der DE 196 00 125 A1 ist eine Dichtung mit fliehkraftentlastender Dichtlippe bekannt, bei der zur Erhöhung der Fliehkraftwirkung im Bereich der Dichtlippe Masseteilchen angeordnet sind. Die Dichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dichtlippe am drehenden Teil angeordnet und von einem Federelement vorgespannt ist und die Masseteilchen in den Federelement angeordnet sind.
Die DE 10 2009 035 110 A1 , die WO 2008/006339 A1 , die JP 2012-107753 A , die JP 2009-156674 A und die WO 2014/187449 A1 zeigen jeweils Encoderringe, die mit einer Fliehkraftdichtung versehen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebene Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug derart weiterzubilden, dass ein Eindringen von Schmutz in den Bereich des Wälzlagers erschwert ist und zudem eine konstruktiv einfache Anordnung von Encoder und Drehzahlsensor ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch kennzeichnende Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Art und Weise umfasst die Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug eine über ein Wälzlager drehbar an einem Radträger gelagerte Radnabe, eine radträgerseitig am Wälzlager angeordnete Dichtungsanordnung mit einem mit der Radnabe mitrotierenden ersten Dichtungsring und einem feststehenden zweiten Dichtungsring sowie einen mit der Radnabe mitrotierenden Encoder und einen in Bezug zur Radnabe feststehenden, mit dem Encoder in Wirkverbindung stehenden Drehzahlsensor.
Erfindungsgemäß ist am rotierenden ersten Dichtungsring eine Fliehkraftdichtung angeordnet, deren Dichtlippe am feststehenden Radträger anliegt, wobei ein Teilbereich der Fliehkraftdichtung als Encoder ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erweist sich als vorteilhaft, da durch das Vorsehen einer zusätzlichen Dichtung eine bessere Dichtfunktion gewährleistet ist, sodass ein Eindringen von Schmutz und Wasser in den Bereich des Wälzlagers erschwert ist. Durch die Ausbildung dieser zusätzlichen Dichtung in Form einer Fliehkraftdichtung und der erfindungsgemäßen Integration des Encoders in einem Teilbereich der Fliehkraftdichtung, ist in vorteilhafter Weise zudem eine wenige Bauteile aufweisende und damit eine konstruktiv einfache Radlageranordnung ermöglicht ist. Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der zusätzlichen Dichtung in Form einer Fliehkraftdichtung ist, dass aufgrund der im Fahrbetrieb abgehobenen Dichtlippe sowohl der Dichtungsverschleiß als auch die Reibung minimal sind.
Vorzugsweise ist dabei der mit dem Encoder in Wirkverbindung stehende Drehzahlsensor in einer Bohrung des Radträgers angeordnet. Die Anordnung des Drehzahlsensors in einer Bohrung des Radträgers hat den Effekt, dass eine einfach durchzuführende Montage bzw. Wechsel des Drehzahlsensors ermöglicht ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Drehzahlsensor an seinem dem Encoder zugewandten Endbereich eine spiralförmige Förderstruktur aufweist. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Drehzahlsensors hat den Effekt, dass Schmutzpartikel, die sich im Bereich der Fliehkraftdichtung angesammelt haben, mittels des Drehzahlsensors wieder nach außen befördert werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Fliehkraftdichtung derart ausgebildet und am rotierenden ersten Dichtungsring derart angeordnet, dass der als Encoder ausgebildete Teilbereich der Fliehkraftdichtung radial beabstandet zum Drehzahlsensor positioniert ist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Fliehkraftdichtung derart ausgebildet und derart am rotierenden ersten Dichtungsring angeordnet ist, dass der als Encoder ausgebildete Teilbereich der Fliehkraftdichtung axial beabstandet zum Drehzahlsensor positioniert ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Fliehkraftdichtung eine im Querschnitt radial nach innen ausgerichtete Vertiefung aufweist. Dies erweist sich als vorteilhaft, da Dichtungen bekanntlich nie hundertprozentig dicht sein können und aufgrund der nach innen ausgerichteten Ausbildung der Fliehkraftdichtung, eingedrungene Schmutzpartikel sich hier, d. h. im tiefsten Punkt der Dichtung, sammeln. Im Zusammenspiel mit der spiralförmigen Förderstruktur des Encoders ist eine Entfernung der eingedrungenen Schmutzeinlagerungen ermöglicht.
Vorzugsweise weisen die Dichtlippe der Fliehkraftdichtung und der als Encoder ausgebildete Teilbereich der Fliehkraftdichtung ein Längenverhältnis von L_Dichtlippe/L_Encoder = 3/1 auf. Versuche haben gezeigt, dass bei diesen Größenverhältnissen eine bestmögliche Wirkung erzielt wird.
Vorzugsweise weist die Dichtlippe der Fliehkraftdichtung einen Verformungsbereich auf, wobei der Verformungsbereich derart ausgebildet ist, dass eine durch eine Rotationsbewegung der Fliehkraftdichtung bedingte Abhebebewegung der Dichtlippe bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer 7 km/h erfolgt. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise bei einer Wasserdurchfahrt, die Dichtwirkung erhalten bleibt, während bei größeren Rotationsgeschwindigkeiten die Abhebebewegung der Dichtlippe stattfindet, sodass eine reibungsarme Funktion ermöglicht ist.
Vorzugsweise ist dabei der Verformungsbereich im Querschnitt bikonkav ausgebildet.
Neben der bikonkaven Ausbildung des Verformungsbereichs kann zum Einstellen der Abhebegeschwindigkeit auch das Material (E-Modul), die Geometrie und Konstruktion (Flächenträgheitsmoment, Kerbe oder Versteifung), der radiale und axiale Schwerpunktabstand sowie die Masse (Zentripetalkraft) variiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung bedeutet:
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlageranordnung;
2 eine vergrößerte Darstellung des zweiten Dichtungsring und der darauf angeordneten Fliehkraftdichtung aus 1;
3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlageranordnung;
4 eine vergrößerte Darstellung der Fliehkraftdichtung aus 3;
5 eine vergrößerte Darstellung des unteren Bereich des Drehzahlsensors aus 3.
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich oder sinnvoll ist.
1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Radlageranordnung eines Kraftfahrtzeugs. In bekannter Art und Weise ist eine Radnabe 12 über ein Wälzlager 14 drehbar an einem Radträger 16 gelagert. Radträgerseitig ist das Wälzlager 14 mittels einer Dichtungsanordnung 18 abgedichtet.
Die Dichtungsanordnung 18 ist vorliegend in Form einer Kassettendichtung ausgebildet und umfasst einen ersten Dichtungsring 18-1, der am rotierenden Innenring des Wälzlagers 14 angeordnet ist, und einen zweiten Dichtungsring 18-2, der am feststehenden Außenring des Wälzlagers 14 angeordnet ist.
Wie 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, weist dabei der erste Dichtungsring 18-1 einen in axialer Richtung a zum Radträger 16 ausgerichteten Fortsatz 18a auf, auf dem eine, insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnete, Fliehkraftdichtung angeordnet ist.
Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, weist die Fliehkraftdichtung 100 einen im Wesentlichen auf dem Fortsatz 18a aufliegenden, mit magnetischen Partikel angereicherten Encoderbereich 110 und einen daran anschließenden, eine Dichtlippe 112 bildenden Teilbereich auf.
Weiterhin ist, wie 1 zu entnehmen ist, in einer Bohrung 16a des Radträgers 16, ein mit dem Encoderbereich 110 der Fliehkraftdichtung in Wirkverbindung stehender Drehzahlsensor 200 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 sind dabei Encoderbereich 110 der Fliehkraftdichtung 100 und der sensitive Bereich des Drehzahlsensors 200 in radiale Richtung r beabstandet zueinander angeordnet.
Die Fliehkraftdichtung 100 ist vorliegend so ausgebildet, dass eine durch eine Rotationsbewegung der Fliehkraftdichtung 100 bedingte Abhebebewegung der Dichtlippe 112 vom Radträger 16 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer 7 km/h erfolgt. Hierzu weist die Dichtlippe 112 der Fliehkraftdichtung 100 einen im Querschnitt bikonkav ausgebildet Verformungsbereich 114 auf.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die Fliehkraftdichtung 100 unmittelbar an dem sich in radialer Richtung r erstreckenden Bereich des ersten Dichtungsrings 18-1 angeordnet. Hierbei ist der am ersten Dichtungsring 18-1 angeordnete Teilbereich der Fliehkraftdichtung 100 mit magnetischen Partikeln angereichert und stellt den Encoderbereich 110 der Fliehkraftdichtung 100 dar. Der sich daran anschließende Teilbereich ist wiederum als Dichtlippe 112 ausgebildet.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 der Encoderbereich 110 der Fliehkraftdichtung 100 und der sensitive Bereich des Drehzahlsensors 200 in axialer Richtung a beabstandet zueinander angeordnet.
Zudem weist, wie insbesondere 4 zu entnehmen ist, die Fliehkraftdichtung 100 im Querschnitt eine radial nach innen ausgerichtete Vertiefung 116 auf, in der sich in die Dichtung eindringende Schmutzpartikel ansammeln können. Weiterhin ist, wie in 5 dargestellt ist, der Drehzahlsensor 200 an seinem der Fliehkraftdichtung 100 zugewandten Endbereich mit einer spiralförmig ausgebildeten Förderstruktur 210 versehen. Hierdurch ist gewährleistet, dass in der Vertiefung 116 der Fliehkraftdichtung 100 angesammelte Schmutzpartikel wieder herausgefordert werden können.

Claims

Radlageranordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – eine über ein Wälzlager (14) drehbar an einem Radträger (16) gelagerte Radnabe (12), – eine radträgerseitig am Wälzlager (14) angeordnete Dichtungsanordnung (18) mit einem mit der Radnabe (12) mitrotierenden ersten Dichtungsring (18-1) und einem feststehenden zweiten Dichtungsring (18-2), sowie – einen mit der Radnabe (12) mitrotierenden Encoder (110) und einem in Bezug zur Radnabe (12) feststehenden, mit dem Encoder (110) in Wirkverbindung stehenden Drehzahlsensor (200), dadurch gekennzeichnet, dass am rotierenden ersten Dichtungsring (18-1) eine Fliehkraftdichtung (100) angeordnet ist, deren Dichtlippe (112) am Radträger (16) anliegt, und dass ein Teilbereich der Fliehkraftdichtung (100) als Encoder (110) ausgebildet ist.
Radlageranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor (200) in einer Bohrung (16a) des Radträges (16) angeordnet ist.
Radlageranordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor (200) an seinem dem Encoder (110) zugewandten Endbereich eine spiralförmige Förderstruktur (210) aufweist.
Radlageranordnung (10) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftdichtung (100) derart ausgebildet und am rotierenden ersten Dichtungsring (18-1) angeordnet ist, dass der als Encoder (110) ausgebildete Teilbereich der Fliehkraftdichtung (100) radial beabstandet zum Drehzahlsensor (200) positioniert ist.
Radlageranordnung (10) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftdichtung (100) derart ausgebildet und am rotierenden ersten Dichtungsring (18-1) angeordnet ist, dass der als Encoder (110) ausgebildete Teilbereich der Fliehkraftdichtung (100) axial beabstandet zum Drehzahlsensor (200) positioniert ist.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftdichtung (100) im Querschnitt eine radial nach innen ausgerichtete Vertiefung (116) aufweist.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (112) der Fliehkraftdichtung (100) und der als Encoder (110) ausgebildete Teilbereich der Fliehkraftdichtung (100) ein Längenverhältnis von L_Dichtlippe/L_Encoder = 3/1 aufweisen.
Radlageranordnung (10) nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (112) der Fliehkraftdichtung (100) einen Verformungsbereich (114) aufweist, wobei der Verformungsbereich (114) derart ausgebildet ist, dass eine durch eine Rotationsbewegung der Fliehkraftdichtung bedingte Abhebebewegung der Dichtlippe (110) bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer 7 km/h erfolgt.
Radlageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsbereich (114) im Querschnitt bikonkav ausgebildet ist.