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Die Erfindung betrifft ein Radlager für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine stationär festgelegte Achse und eine drehbewegliche Radnabe mit einer radial dazwischen angeordneten Drehdurchführung, die dazu vorgesehen ist, Druckluft zwischen einer fahrzeugseitigen Druckluftquelle und einem zumindest mittelbar mit der Radnabe verbundenen Reifen zur Regulierung eines Luftdruckes im Reifen zu übertragen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem zuvor genannten Radlager.
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Aus der
DE 10 2004 021 161 B4 geht eine Drehdurchführung zur Durchfuhr von Druckluft zwischen der Radnabe und der relativ undrehbaren bzw. stationären fahrzeugseitigen Achse eines Fahrzeugrades mit daran angeschlossenen Reifendruckregelung hervor. Die Reifendruckregelung weist einen zur Radachse konzentrischen Ringspalt auf, der zwischen einer als Innenumfangsfläche ausgebildeten radseitigen Ringfläche und einer an der Achse als Außenumfangsfläche ausgebildeten fahrzeugseitigen Ringfläche verbleibt. Ferner kommuniziert der Ringspalt über eine Mündung in der fahrzeugseitigen Ringfläche mit einem fahrzeugseitigen Luftkanal sowie über eine Mündung in der radseitigen Ringfläche mit einem radseitigen Luftkanal. Die Reifendruckregelung weist axial bewegliche Dichtringe auf, die axial an einem achsseitigen Widerlager abgestützt sind und mit radialen Stirnflächen von radseitigen Gegenringen zusammenwirken. Der Ringspalt ist beidseitig der Mündungen unter Bildung eines mit den Mündungen verbundenen Ringraumes nach außen absperrbar. Radial zwischen der Achse und der Radnabe ist auf der Achse eine Buchse angeordnet, die einen Radialkanal aufweist, der den in der Achse angeordneten fahrzeugseitigen Luftkanal mit einer Mündung an der Außenumfangsfläche der Buchse verbindet. An den Stirnseiten der Buchse sind die axial beweglichen Dichtringe schaltbar angeordnet und wirken mit den zugewandten radialen Stirnseiten der Gegenringe zusammen, die ihrerseits an der die Buchse mit radialem Abstand umschließenden Innenumfangsfläche der Nabe angeordnet sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Radlager der vorgenannten Art weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Ein erfindungsgemäßes Radlager für ein Kraftfahrzeug umfasst eine stationär festgelegte Achse und eine drehbewegliche Radnabe mit einer radial dazwischen angeordneten Drehdurchführung, die dazu vorgesehen ist, Druckluft zwischen einer fahrzeugseitigen Druckluftquelle und einem zumindest mittelbar mit der Radnabe verbundenen Reifen zur Regulierung eines Luftdruckes im Reifen zu übertragen, wobei die Drehdurchführung ein Gehäuseelement mit mindestens zwei Dichtelementen aufweist, wobei die Radnabe durch mindestens zwei Wälzlager drehbar auf der Achse gelagert ist, wobei räumlich zwischen der Achse und der Radnabe eine mittels der zumindest zwei Dichtelemente abdichtbare Ringkammer ausgebildet ist, in die zumindest ein achsseitiger und zumindest ein radnabenseitiger Luftkanal münden, wobei die zumindest zwei Dichtelemente mittels zumindest eines jeweiligen Federelements zur Abdichtung der Ringkammer gegen einen jeweiligen Reibpartner axial angepresst sind.
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Das Radlager ist insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Nutzfahrzeuge, Landmaschinen oder Lastkraftwagen vorgesehen, bei denen eine Befüllung oder Entlüftung der Reifen mittels Druckluft während der Fahrt erfolgen soll. Mithin erfolgt eine Luftdruckregulierung im Reifen. Der Reifen des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise auf einer Fahrzeugfelge angeordnet, die mittels Schrauben mit der Radnabe verbunden ist. Die Radnabe ist drehbar und die Achse ist feststehend. Alternativ kann die Achse drehangetrieben ausgebildet sein und beispielsweise über ein Wälzlager drehbar in einem Fahrzeuggehäuse angeordnet sein, wobei das Rad zumindest mittelbar mit der Achse verbunden ist. Das jeweilige Wälzlager kann beispielsweise als Kegelrollenlager oder als ein anderes Wälzlager ausgebildet sein und weist einen Innenring, einen Außenring und radial dazwischen angeordnete Wälzkörper auf. Der Innenring ist vorzugsweise drehfest mit der Achse verbunden, wobei der Außenring drehfest mit der Radnabe verbunden ist. Zwei axial benachbarte Wälzlager bilden eine Wälzlageranordnung aus, wobei axial dazwischen die Drehdurchführung angeordnet ist. Des Weiteren kann der Innenring derart ausgebildet sein, dass die Drehdurchführung radial zwischen dem Innenring und der Radnabe angeordnet ist, wobei die beiden Innenringe zumindest abschnittsweise mindestens einen achsseitigen radial verlaufenden Luftkanal ausbilden.
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Die zumindest zwei Dichtelemente dichten die Ringkammer und die darin mündenden Luftkanäle gegenüber der Umgebung ab, sodass eine Befüllung oder Entlüftung des Reifens erfolgen kann. Die zumindest zwei Dichtelemente sind vorzugsweise als Dichtring und aus PTFE ausgebildet, wobei die Dichtelemente über die Oberfläche des jeweiligen Reibpartners bei Rotation der Radnabe gleiten, wobei der jeweilige Reibpartner beispielsweise am jeweiligen Innenring befestigt und stationär festgelegt ist. Das zumindest eine jeweilige Federelement presst das Dichtelement mit einer konstanten Anpresskraft an den jeweiligen Reibpartner. Die Anpresskraft wird derart eingestellt, dass eine Dichtheit der Radnabe gegenüber der Achse sichergestellt ist. Mit anderen Worten spannt das zumindest eine jeweilige Federelement das jeweilige Dichtelement gegen den jeweiligen Reibpartner vor. Besonders vorteilhaft ist die Reduzierung der Hitzeentwicklung aufgrund von Reibung im Kontaktbereich zwischen dem jeweiligen Dichtelement und dem Reibpartner. Es stellt sich eine gleichbleibende Temperatur sowie ein kontrollierter und gleichbleibender Verschleiß ein, der unabhängig von der Höhe des Luftdrucks ist. Das jeweilige Federelement ist insbesondere als Tellerfeder oder als Druckfeder ausgebildet. Der jeweilige Reibpartner kann beispielsweise aus einem gehärteten Stahl ausgebildet sein. Ferner kann der jeweilige Reibpartner eine Beschichtung zur zusätzlichen Reduzierung von Reibung aufweisen.
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Vorzugsweise ist das jeweilige Federelement in einem im Gehäuseelement ausgebildeten Schiebesitz axial aufgenommen, wobei die zumindest zwei Dichtelemente zumindest teilweise im jeweiligen Schiebesitz aufgenommen und axial geführt sind. Der jeweilige Schiebesitz ist insbesondere auf den axialen Stirnflächen des Gehäuseelements ausgebildet. Bevorzugt ist das mindestens eine jeweilige Federelement als umlaufender Federring ausgebildet, wobei der Schiebesitz als umlaufende Nut ausgebildet ist, um den umlaufenden Federring und das jeweilige Dichtelement aufzunehmen.
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Des Weiteren bevorzugt ist an den zumindest zwei Dichtelementen ein jeweiliges statisches Dichtelement zur Abdichtung des jeweiligen Schiebesitzes gegenüber der Ringkammer angeordnet. Das statische Dichtelement ist als Dichtring und insbesondere als Dichtlippe ausgebildet. Im Betrieb des Radlagers kommt es zu einem Verschleiß des jeweiligen Dichtelements, wobei das jeweilige Federelement das Dichtelement axial verschiebt, um eine konstante Anpresskraft an den Reibpartner zu gewährleisten. Das jeweilige statische Dichtelement ermöglicht die axiale Verlagerung des Dichtelements in Richtung des jeweiligen Reibpartners bei gleichzeitiger Abdichtung der Ringkammer gegenüber des Schiebesitzes zu jeder Zeit.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in der Ringkammer zumindest ein Rückhalteelement angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, ein in der Ringkammer angeordnetes Schmiermittel räumlich von den Luftkanälen zu trennen. Das Schmiermittel in der Ringkammer ist dazu vorgesehen, die Reibung zwischen dem jeweiligen Dichtelement und dem Reibpartner und dadurch auch die Hitzeentwicklung zu reduzieren. Durch die Fliehkraft im Betrieb des Radlagers wird das Schmiermittel, das beispielsweise als Schmierfett ausgebildet ist, in die Kontaktfläche zwischen dem jeweiligen Dichtelement und dem Reibpartner gefördert. Vorzugsweise ist auf jeder axialen Seite des Luftkanals ein jeweiliges Rückhalteelement angeordnet, um die Ringkammer und die Luftkanäle räumlich voneinander zu trennen. Bevorzugt ist das zumindest eine Rückhalteelement eine Labyrinthdichtung. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine Rückhalteelement ein Ringelement, wobei radial zwischen dem zumindest einen Rückhalteelement und dem Gehäuseelement oder der Achse ein Minimalspalt ausgebildet ist. Das Rückhalteelement ist insbesondere aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet, insbesondere aus dem gleichen Werkstoff wie das Gehäuseelement oder der Innenring. Das Rückhalteelement kann beispielsweise am Gehäuseelement befestigt sein und bildet einen radialen Minimalspalt gegenüber der Achse beziehungsweise dem Innenring aus. Alternativ kann das Rückhalteelement am Innenring beziehungsweise am Gehäuse ausgebildet sein, wobei der radiale Minimalspalt gegenüber dem Gehäuseelement ausgebildet ist.
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Vorzugsweise weist das Gehäuseelement zumindest einen Dichtring zur statischen Abdichtung der Luftkanäle auf, wobei der zumindest eine Dichtring zumindest teilweise in einer jeweiligen Nut im Gehäuseelement aufgenommen ist. Insbesondere sind zwei Dichtringe am Gehäuseelement angeordnet, die als O-Ringe ausgebildet und radial zwischen der Radnabe und dem damit verbundenen Gehäuseelement angeordnet sind, wobei die Dichtringe axial benachbart zum radnabenseitigen Luftkanal angeordnet sind, um die Luftkanäle gegenüber der Umgebung abzudichten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zumindest zwei Dichtelemente jeweils mittels zumindest drei Federelemente zur Abdichtung der Ringkammer gegen einen jeweiligen Reibpartner axial angepresst, wobei die zumindest drei jeweiligen Federelemente zumindest teilweise in jeweilige Sacklochbohrungen aufgenommen sind. Insbesondere sind die zumindest zwei Dichtelemente jeweils mittels vier oder mehr Federelemente zur Abdichtung der Ringkammer gegen einen jeweiligen Reibpartner axial angepresst. Vorteilhaft ist die gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft des jeweiligen Dichtelements auf den Reibpartner.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
- 1 eine halbe Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einer ausschnittsweise dargestellten Radnabe gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine halbe Schnittdarstellung einer Drehdurchführung des erfindungsgemäßen Radlagers gemäß 1, und
- 3 eine halbe Schnittdarstellung der Drehdurchführung des erfindungsgemäßen Radlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Gemäß 1 umfasst ein Radlager 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine stationär festgelegte Achse 7 und eine drehbewegliche Radnabe 2 mit einer radial dazwischen angeordneten Drehdurchführung 6. Die Drehdurchführung 6 ist dazu vorgesehen, Druckluft zwischen einer - hier nicht dargestellten - fahrzeugseitigen Druckluftquelle und einem zumindest mittelbar mit der Radnabe 2 verbundenen - hier nicht dargestellten - Reifen zur Regulierung eines Luftdruckes im Reifen zu übertragen. Die Radnabe 2 ist durch zwei Wälzlager 9a, 9b drehbar auf der Achse 7 gelagert, wobei die beiden Wälzlager 9a, 9b vorliegend als Kegelrollenlager ausgebildet sind. Das jeweilige Wälzlager 9a, 9b umfasst einen Innenring 3a, 3b, einen Außenring 4a, 4b sowie radial dazwischen angeordnete Wälzkörper 5a, 5b, wobei der jeweilige Innenring 3a, 3b drehfest mit der Achse 7 und der jeweilige Außenring 4a, 4b drehfest mit der Radnabe 2 verbunden ist. Axial zwischen den beiden Wälzlagern 9a, 9b ist die Drehdurchführung 6 angeordnet, die an der Radnabe 2 befestigt ist. Der erste Innenring 3a kommt stirnseitig teilweise am zweiten Innenring 3b zur Anlage, wobei zwischen den beiden Innenringen 3a, 3b ein achsseitiger Luftkanal 12a ausbildet wird, der über eine in 2 dargestellte Ringkammer 16 mit einem radnabenseitigen Luftkanal 12b verbunden ist.
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Nach den 2 und 3 weist die Drehdurchführung 6 ein Gehäuseelement 10 mit zwei Dichtelementen 11a, 11b auf, die an einer jeweiligen axialen Stirnfläche des Gehäuseelements 10 angeordnet sind. Räumlich zwischen der Radnabe 2 und den Innenringen 3a, 3b ist eine mittels der beiden Dichtelemente 11a, 11b abdichtbare Ringkammer 16 ausgebildet, in die der achsseitige und ein radnabenseitiger Luftkanal 12a, 12b münden. Die beiden Dichtelemente 11a, 11b sind mittels eines jeweiligen Federelements 13a, 13b zur Abdichtung der Ringkammer 16 gegen einen jeweiligen Reibpartner 19a, 19b axial angepresst. Die beiden Federelemente 13a ,13b pressen das jeweilige Dichtelement 11a, 11b mit einer konstanten Anpresskraft axial an den jeweiligen Reibpartner19a, 19b. Die Anpresskraft wird derart eingestellt, dass eine Dichtheit der Radnabe 2 gegenüber der Achse 7 sichergestellt ist. Dies hat eine gleichmäßige Hitzeentwicklung aufgrund von Reibung im Kontaktbereich zwischen dem jeweiligen Dichtelement 11a, 11b und dem jeweiligen Reibpartner 19a, 19b zur Folge. Das jeweilige Federelement 13a, 13b ist in einem im Gehäuseelement 10 ausgebildeten Schiebesitz 14 axial aufgenommen, wobei die beiden Dichtelemente 11a, 11b teilweise im jeweiligen Schiebesitz 14 aufgenommen und axial geführt sind. Ferner ist an den zwei Dichtelementen 11a, 11b ein jeweiliges statisches Dichtelement 15a, 15b zur Abdichtung des jeweiligen Schiebesitzes 14 gegenüber der Ringkammer 16 angeordnet. Die beiden statischen Dichtelemente 15a, 15b sind als Dichtlippe ausgebildet und innerhalb der Ringkammer 16 an der jeweiligen Stirnfläche des Gehäuseelements 10 angeordnet. Radial zwischen dem Gehäuseelement 10 und der Radnabe 2 weist das Gehäuseelement 10 ferner zwei Dichtringe 20a, 20b zur statischen Abdichtung der Luftkanäle 12a, 12b auf. Die beiden Dichtringe 20a, 20b sind vorliegend als O-Ring ausgebildet und teilweise in einer jeweiligen Nut 21 im Gehäuseelement 10 aufgenommen.
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Gemäß 2 ist das jeweilige Federelement 13a, 13b als einteiliger umlaufender Federring ausgebildet. Der Schiebesitz 14 ist komplementär dazu als umlaufende Nut ausgebildet, um das jeweilige Federelement 13a, 13b und das jeweilige Dichtelement 11a, 11b axial aufzunehmen.
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In 3 sind nach einer zweiten Ausführungsform zwei Rückhalteelemente 18a, 18b in der Ringkammer 16 angeordnet. Die beiden Rückhalteelemente 18a, 18b sind axial benachbart zu den Luftkanälen 12a, 12b angeordnet und dazu vorgesehen, ein in der Ringkammer 16 angeordnetes Schmiermittel 17 räumlich von den Luftkanälen 12a, 12b zu trennen. Vorliegend sind die beiden Rückhalteelemente 18a, 18b als Ringelemente ausgebildet und radial am Gehäuseelement 10 befestigt, wobei radial zwischen dem zumindest einen Rückhalteelement 18a, 18b und dem Innenring 3a ein jeweiliger Minimalspalt 8 ausgebildet ist. Die Rückhalteelemente 18a, 18b weisen vorliegend den gleichen Werkstoff auf wie das Gehäuseelemente 10. Alternativ kann das jeweilige Rückhalteelement 18a, 18b auch als Labyrinthdichtung ausgebildet sein. Das Schmiermittel 17 ist vorliegend ein Schmierfett und wird durch die im Betrieb des Radlagers 1 erzeugte Fliehkraft zur Reduzierung der Reibung in den Kontaktbereich zwischen dem jeweiligen Dichtelement 11a, 11b und dem Reibpartner 19a, 19b gefördert. Die beiden Dichtelemente 11a, 11b werden vorliegend mittels drei jeweiliger Federelemente 13a, 13b zur Abdichtung der Ringkammer 16 gegen einen jeweiligen Reibpartner 19a, 19b axial angepresst, wobei aufgrund der Schnittdarstellung nur jeweils ein Federelement 13a, 13b gezeigt ist. Die jeweiligen Federelemente 13a, 13b sind dafür teilweise in jeweilige Sacklochbohrungen 21 aufgenommen. Alternativ können auch vier oder mehr Federelemente 13a, 13b in jeweilige Sacklochbohrungen 21 aufgenommen sein, um die Ringkammer 16 abzudichten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlager
- 2
- Radnabe
- 3
- Innenring
- 4a, 4b
- Außenring
- 5a, 5b
- Wälzkörper
- 6a, 6b
- Drehdurchführung
- 7
- Achse
- 8
- Minimalspalt
- 9a, 9b
- Wälzlager
- 10
- Gehäuseelement
- 11a, 11b
- Dichtelement
- 12a, 12b
- Luftkanal
- 13a, 13b
- Federelement
- 14
- Schiebesitz
- 15a, 15b
- Statisches Dichtelement
- 16
- Ringkammer
- 17
- Schmiermittel
- 18a, 18b
- Rückhalteelement
- 19a, 19b
- Reibpartner
- 20a, 20b
- Dichtring
- 21
- Sacklochbohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004021161 B4 [0002]
