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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Abdichtung einer Antriebswelle in einem Kraftfahrzeug, sowie eine Antriebswelle mit einer solchen Lageranordnung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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An Kraftfahrzeugen ist eine Vielzahl von Lageranordnungen bekannt, um rotierende Wellen an einer drehfesten Kraftfahrzeugkomponente zu lagern. Die Antriebswelle und die Achsen werden dabei in der Regel mittels Wälzlagern gelagert, um eine reibungsarme Drehung zu ermöglichen und die im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges auftretenden Kräfte ableiten zu können. Dabei sind einige Lageranordnungen, beispielsweise Achsen und Antriebwellen, besonders intensiven Umwelteinflüssen ausgesetzt, da diese Wellen meist wenig geschützt oder ungeschützt an der Fahrzeugunterseite verlaufen und somit Wasser, Staub und Schmutz ausgesetzt sind. Um ein Eindringen von Verunreinigungen in eine solches Lager einer Welle zu vermeiden, sind an derartigen Lageranordnungen Dichtelemente vorgesehen, welche ein Eindringen von Staub, Schmutz und/oder Wasser in das Lager erschweren sollen. Dabei sind sowohl schleifende Dichtungen wie Dichtringe und Dichtlippen als auch berührungslose Dichtungen wie Spaltdichtung oder Labyrinthdichtungen bekannt. Schleifende Dichtungen haben eine exzellente Dichtwirkung, erzeugen aber auch, insbesondere bei der Verwendung von mehreren in Reihe geschalteten schleifenden Dichtungen ein nicht unerhebliches Reibmoment, was unter anderem zu einer maßgeblichen Erwärmung des Lagers führen kann.
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Berührungslose Dichtungen bieten den Vorteil, dass sie keine Reibung haben und somit zu keiner Erwärmung des Lagers führen, jedoch ist die Dichtwirkung von berührungslosen Dichtungen begrenzt und gerade in der Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges oft nicht ausreichend.
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Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus kombinierte Dichtkonzepte für Antriebswellen bekannt, bei denen eine berührungslose (Vor-)Dichtung einer schleifenden Hauptdichtung vorgeschaltet ist.
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Aus der
DE 10 2009 019 396 A1 ist eine Dichtanordnung für ein Wälzlager bekannt, welche eine Hauptdichtung zur Abdichtung eines Innenraums des Wälzlagers, in dem ein Wälzkörper angeordnet ist, und eine der Hauptdichtung vorgeschaltete Vordichtung aufweist, wobei die Hauptdichtung mit einem ersten Lagerring des Wälzlagers fest verbunden ist und eine Dichtlippe aufweist, welche auf einem zweiten Lagerring des Wälzlagers schleift, und wobei die Vordichtung ein Dichtblech mit einem Dichtspalt aufweist, welche fest mit dem inneren Ring des Wälzlagers verbunden ist und eine Spalt zwischen dem äußeren Ring und dem Dichtblech ausbildet, wobei ein Schenkel des Dichtblechs in eine Aussparung am äußeren Ring des Wälzlager hineinragt und hierbei gemeinsam mit dem äußeren Ring einen in axialer und radialer Richtung verlaufenden Spalt ausbildet.
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Aus der
DE 10 2012 208 055 B4 ist eine Lageranordnung für ein Antriebwellenstützlager für ein Kraftfahrzeug bekannt, 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. Das Dichtelement weist einen parallel zur Welle verlaufenden Steg auf, welcher vom Dichtelement weg weist. Nahe dem Lager erstreckt sich rotationssymmetrisch zur Welle eine Vordichtung. Dabei greift eine sich radial an den Steg anschließende Lippe mit einem axialen Vorsprung in den radialen Abstand zwischen einem ersten Vordichtelement und einem zweiten Vordichtelement der Vordichteinheit ein, wobei das erste Vordichtelement unterhalb des Vorsprungs endet und das zweite Vordichtelement den Vorsprung überdeckt.
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Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass diese entweder vergleichsweise aufwendig und somit teuer sind, und/oder die Dichtbleche der Vordichtung vergleichsweise biegeweich, sodass die Gefahr eines Verbiegens durch unsachgemäßes Handling in der Montage oder durch im Betrieb auftretende Kräfte gegeben ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Abdichtung eines Wälzlagers zu schaffen, welche sich durch eine geringe Reibung und eine hohe Robustheit auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Lageranordnung für eine Antriebswelle eine Kraftfahrzeuges, mit einem Wälzlager, in dem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist gelöst, wobei das Wälzlager einen mit der Antriebswelle verbindbaren Innenring und einen mit einer drehfesten Struktur des Kraftfahrzeuges verbindbaren Außenring aufweist, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring wenigestens ein Wälzkörper angeordnet ist, wobei dem Wälzkörper eine erste, schleifende Dichtung vorgeschaltet ist, welche mit einer Dichtkontur auf dem Innenring anliegt, wobei in axialer Richtung in Verlängerung des Wälzkörpers zwischen dem Innenring und dem Außenring ein Freiraum ausgebildet ist, wobei der schleifenden Dichtung in axialer Richtung eine zweite, berührungslose Dichtung vorgeschaltet ist, und wobei die berührungslose Dichtung zwischen einem ersten Dichtungsbauteil und einem zweiten Dichtungsbauteil ausgebildet ist, welche beide in den Freiraum zwischen dem Innenring und dem Außenring eingesetzt sind. Dadurch ist auf einfache Art und Weise eine Abdichtung mit nur einer schleifenden Dichtung möglich, wobei durch die vorgeschaltete berührungslose Dichtung eine verbesserte Dichtwirkung erzielt wird und die Lageranordnung gegenüber bekannten Lösungen mit kombiniertem Dichtblech und schleifender Dichtung robuster gegen von außen auf die Dichtung einwirkende Kräfte ist. Durch nur eine schleifende Dichtung wird im Vergleich zu Lageranordnungen mit mehreren schleifenden Dichtringen die Reibung und damit verbunden der Wärmeeintrag in das Wälzlager reduziert.
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Die beiden Dichtungsbauteile für die berührungslose Dichtung können vor der Montage der Lageranordnung an der Welle in das Lager eingesetzt werden, wodurch eine kompakte Baueinheit entsteht, welche in einem Arbeitsgang an der Welle montiert werden kann.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen der im unabhängigen Anspruch aufgeführten Lageranordnung möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die berührungslose Dichtung als Labyrinthdichtung ausgebildet ist. Eine Labyrinthdichtung ist eine besonders effiziente Art einer berührungslosen Dichtung, um gerade bei stark von Umwelteinflüssen wie Spritzwasser, Dreck und Staub ausgesetzten Lagern eine verbesserte Dichtwirkung zu erzielen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Außenring eine Ausnehmung ausgebildet ist, in welcher das erste Dichtungsbauteil aufgenommen ist. Durch eine Ausnehmung wird zum einen zusätzlicher Bauraum geschaffen, sodass die beiden Dichtungsbauteile nicht so klein und damit einfacher zu Montieren ausgeführt werden können. Vielmehr kann jedoch durch die Ausnehmung die berührungslose Dichtung derart ausgeführt werden, dass der Dichtungskanal an den Außenring anschließt und somit ein einfaches Ablaufen von durch die berührungslose Dichtung in das Lager eingedrungenem Wasser ermöglicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die schleifende Dichtung von dem ersten Dichtungsbauteil getragen wird oder an dem ersten Dichtungsbauteil ausgebildet ist. Dadurch ist eine besonders einfache Bauweise mit nur zwei Dichtungsbauteilen möglich, welche sowohl die berührungslose als auch die schleifende Dichtung ausbilden und somit eine besonders einfache und zeitsparende Montage der Lageranordnung ermöglichen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass an dem Außenring eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme der schleifenden Dichtung ausgebildet ist. Durch eine weitere Ausnehmung kann eine formschlüssige Verbindung zwischen der schleifenden Dichtung und dem Außenring hergestellt werden, wodurch eine einfache Positionierung der schleifenden Dichtung möglich ist.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Steg des Innenrings in axialer Richtung über den Außenring vorsteht, wobei das zweite Dichtungsbauteil auf dem Steg aufliegt. Durch einen Steg kann auf einfache Art und Weise ein Träger ausgebildet werden, welcher das zweite Dichtungsbauteil der berührungslosen Dichtung trägt und es gleichzeitig in axialer Richtung vor einer Beschädigung schützt, da in axialer Richtung zuerst der Steg des Innenrings anschlägt, bevor es zu einem Kontakt mit den Dichtungsbauteilen der berührungslosen Dichtung kommt.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn an dem Außenring ein Zusatzelement vorgesehen ist, welches in radialer Richtung den Freiraum begrenzt. Anstelle einer Aussparung kann der Außenring auch kürzer als der Innenring ausgeführt werden, wobei der Außenring dann durch ein Zusatzelement, insbesondere durch ein Blech in axialer Richtung verlängert wird, welcher als radiale Anlagefläche für das erste Dichtungsbauteil dient.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Innenring und der Außenring oder der Innenring und das Zusatzelement beide Dichtungsbauteile der berührungslosen Dichtung in axialer Richtung vollständig einfassen oder überragen. Somit ragen beide Lagerringe in axialer Richtung über die beiden Dichtungsbauteile der berührungslosen Dichtung hinaus, wodurch diese Dichtungsbauteile zusätzlich vor Beschädigungen geschützt sind.
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Erfindungsgemäß ist eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eine Kardanwelle oder eine Seitenwelle des Antriebsstrangs, durch eine erfindungsgemäße Lageranordnung gelagert. Die erfindungsgemäße Lageranordnung bietet insbesondere dort Vorteile, wo eine Welle im Wesentlichen ungeschützt vor Umwelteinflüssen gelagert werden muss, insbesondere an einem Unterboden eines Kraftfahrzeuges, wo die Lageranordnung Spritzwasser, Schlamm, Staub, Schnee und weiterer Verschmutzung ausgesetzt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung zur Lagerung einer Antriebswelle in einem Kraftfahrzeug;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung;
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 1. Die Lageranordnung 1 umfasst eine Wälzlager 2 zur drehbaren Lagerung einer Antriebswelle 3 mit einem Innenring 4 und einem Außenring 5. Zwischen dem Innenring 4 und dem Außenring 5 sind Wälzkörper 6, vorzugsweise Kugeln oder Rollen, angeordnet, welche eine Verdrehung des Innenrings 4 gegenüber dem Außenring 5 ermöglichen. Entlang einer Achse des Wälzlagers 2 ist dem Wälzkörper 6 in axialer Richtung eine schleifende Dichtung 7, vorzugsweise ein Wellendichtring, vorgeschaltet, um ein Eindringen von Schmutz und/oder Wasser in das Wälzlager 2 zu verhindern. Dabei liegt eine Dichtkontur 8 der schleifenden Dichtung 7 an dem Innenring 4 an. In axialer Richtung ist der schleifenden Dichtung 7 eine berührungslose Dichtung 9 in Form einer Labyrinthdichtung 13 vorgeschaltet. Dabei wird ein Dichtspalt des Labyrinthdichtung 13 durch ein erstes Dichtungsbauteil 11 welches in einer Ausnehmung 14 des Außenrings 5 angeordnet ist und ein zweite Dichtungsbauteil 12, welches auf dem Innenring 4 angeordnet ist, ausgebildet. Die Dichtkontur 8 der schleifenden Dichtung 7 ist in Form einer Dichtlippe ausgebildet, welche an dem ersten Dichtungsbauteil 11 befestigt bzw. einstückig mit diesem ausgebildet ist. Zwischen dem Innenring 4 und dem Außenring 5 ist in axialer Verlängerung zum Wälzkörper 6 ein Freiraum 10 ausgebildet, in dem sowohl das erste Dichtungsbauteil 11 als auch das zweite Dichtungsbauteil 12 angeordnet sind. Dabei ist das erste Dichtungsbauteil 11 vorzugsweise kraftschlüssig mit dem Außenring 5 und das zweite Dichtungsbauteil 12 ebenfalls vorzugsweise kraftschlüssig mit dem Innenring 4 verbunden. Zum Einpressen des ersten Dichtungsbauteils 11 ist an dem Außenring 5 ein Absatz vorhanden, welcher in axialer Richtung als Anschlag für das erste Dichtungsbauteil 11 dient. Der Außenring 5 ist in einer drehfesten Struktur 101 eines Kraftfahrzeugs 100 gelagert.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 beschrieben, sind die schleifende Dichtung 7 und die berührungslose Dichtung 9 voneinander getrennt. Dazu ist an dem Außenring 15 eine weitere Ausnehmung 15 ausgebildet, in welcher ein Dichtring formschlüssig aufgenommen ist. Dabei schleift eine Dichtkontur 8 des Dichtrings an dem Innenring 4 der Lageranordnung. Die berührungslose Dichtung 9 ist zweiteilig ausgebildet, wobei das erste Dichtungsbauteil 11 vollständig in der Ausnehmung 14 des Außenrings 5 aufgenommen ist. Das zweite Dichtungsbauteil 12 stützt sich an dem Innenring 4 ab, wobei zwischen dem ersten Dichtungsbauteil 11 und dem zweiten Dichtungsbauteil 12 der Dichtspalt der Labyrinthdichtung 13 ausgebildet ist.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtanordnung 1 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 und 2 ausgeführt, wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Dabei sind der Innenring 4 und der Außenring 5 in axialer Richtung ungleich lang. Ein Steg 16 des Innenrings 4 ragt dabei in axialer Richtung über den Außenring 5 hinaus. Das zweite Dichtungsbauteil 12 liegt dabei vollständig auf dem Steg 16 an, sodass das zweite Dichtungsbauteil 12 in axialer Richtung vollständig von dem Steg 16 eingefasst ist. An dem Außenring 5 ist ein Zusatzelement 17, beispielsweise ein Blech, angeordnet, welches in axialer Richtung über den Außenring 5 hinweg steht und in radialer Richtung das erste Dichtungsbauteil 11 vollständig einfasst. Somit ist das berührungslose Dichtelement 9 in axialer Richtung vollständig durch den Steg 16 des Innenrings 4 und das Zusatzelement 17 eingefasst.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. Insbesondere kann das in 1 dargestellte erste Dichtungsbauteil 11 mit der integrierten schleifenden Dichtung 7 auch bei der in 3 dargestellten Ausführungsform genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Antriebwelle
- 4
- Innenring
- 5
- Außenring
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Schleifende Dichtung
- 8
- Dichtkontur
- 9
- Berührungslose Dichtung
- 10
- Freiraum
- 11
- Erstes Dichtungsbauteil
- 12
- Zweites Dichtungsbauteil
- 13
- Labyrinthdichtung
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Weitere Ausnehmung
- 16
- Steg
- 17
- Zusatzelement
- 100
- Kraftfahrzeug
- 101
- drehfeste Struktur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009019396 A1 [0005]
- DE 102012208055 B4 [0006]
