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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsanordnung, die ein erstes Bauteil gegenüber einem relativ dazu drehbaren zweiten Bauteil abdichtet. Ferner betrifft die Erfindung ein Radlager für ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
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Aus der
DE 10 2009 050 215 A1 geht ein Dichtungsring zur Abdichtung eines Wälzraumes eines Wälzlagers hervor. Der Dichtungsring weist ein zur Befestigung an einem ersten Lagerteil vorgesehenes, ein elastisches Teil haltendes Trägerteil auf. Der Dichtungsring ist mittels einer radialen oder axialen Dichtlippe am elastischen Teil zur Abdichtung des Wälzraumes zwischen dem ersten Lagerteil und einem zum ersten Lagerteil relativ drehbaren zweiten Lagerteil oder zwischen dem ersten Lagerteil und einem anderen an das zweite Lagerteil befestigten, relativ zum ersten Lagerteil bewegbaren Bauteil vorgesehen. Die Dichtlippe ist dazu vorgesehen, mit dem zweiten Lagerteil oder mit dem Bauteil einen Spalt zu bilden. Ferner weist die Dichtlippe eine Ringnut zur Ausbildung eines den Spalt schließenden Schmiermittelringes auf.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsanordnung sowie eine Dichtungsanordnung weiterzuentwickeln und insbesondere die Herstellungskosten der Dichtungsanordnung zu verbessern und die Produktivität des Verfahrens zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsanordnung dichtet die Dichtungsanordnung ein erstes Bauteil gegenüber einem relativ dazu drehbaren zweiten Bauteil ab, wobei die Dichtungsanordnung eine an dem ersten Bauteil angeordnete Dichtung mit einem ersten Trägerelement und einem Dichtungselement sowie ein an dem zweiten Bauteil angeordnetes zweites Trägerelement umfasst, wobei das Dichtungselement mittels Vulkanisierung hergestellt und formschlüssig mit dem ersten Trägerelement verbunden wird, wobei zumindest eine Aussparung am ersten Trägerelement mit einem Gummischichtabschnitt des Dichtungselements undurchlässig bedeckt wird, wobei der Gummischichtabschnitt an der zumindest einen Aussparung perforiert wird. Vorzugsweise wird der mindestens eine Gummischichtabschnitt an der Perforierung mittels eines jeweiligen Rohrelements zur Luftdurchführung durchstoßen wird.
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Mit anderen Worten weist das Trägerelement bevorzugt eine Vielzahl von Aussparungen auf, die mittels eines im Vergleich zum restlichen Dichtungselement dünnwandigen Gummischichtabschnitts überdeckt sind. In jedem Gummischichtabschnitt wird die Perforation eingebracht, wobei in einem nachfolgenden Verfahrensschritt optional ein jeweiliges Rohrelement mindestens einen Gummischichtabschnitt an der Perforation durchstößt. Unter optional ist zu verstehen, dass dieser Verfahrensschritt nicht zwingend notwendig ist. Beispielsweise kann der Gummischichtabschnitt intakt bleiben, wobei kein Rohrelement durch den Gummischichtabschnitt gestoßen wird. Ferner ist möglich, nur einen Teil aller Gummischichtabschnitte mit einem jeweiligen Rohrelement zu durchstoßen.
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Unter einer Perforierung ist eine strukturierte Durchlochung des jeweiligen Gummischichtabschnitts zu verstehen, wobei die Löcher in einer definierten Struktur regelmäßig angeordnet und vom Rohrelement durchstoßbar sind. Die Größe, Form und Menge der Löcher der Perforierung ist insbesondere abhängig von der Form des Rohrelements und der Dicke des jeweiligen Gummischichtabschnitts. Ferner ist die Gestaltung der Perforierung abhängig von der Durchstoßkraft, mit der das Rohrelement den jeweiligen Gummischichtabschnitt durchstößt. Die Ausbildung der Perforierung am jeweiligen Gummischichtabschnitt und die Durchstoßkraft werden derart gewählt, dass das jeweilige Rohrelement den jeweiligen Gummischichtabschnitt an einer gewünschten Stelle durchstößt und bis zu einer gewünschten axialen Position geführt wird. Mithin sitzt das Rohrelement fest und dicht am jeweiligen durchstoßenen Gummischichtabschnitt, ohne den jeweiligen Gummischichtabschnitt zu beschädigen. Mit anderen Worten liegt der jeweilige Gummischichtabschnitt umfänglich an dem jeweiligen Rohrelement dichtend an und stellt eine zumindest reibschlüssige Verbindung her. Die Perforierung bildet eine Sollbruchstelle in dem jeweiligen Gummischichtabschnitt aus, damit das Durchstoßen des Rohrelements durch den jeweiligen Gummischichtabschnitt an einer definierten Stelle erfolgt und somit die Montage des Rohrelements im jeweiligen Gummischichtabschnitt verbessert. Ferner ist die Perforierung im Wesentlichen undurchlässig für Luft, Schmutzpartikel und Wasser ausgebildet.
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Bevorzugt ist die Perforierung kreuzförmig oder kreisförmig ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist der jeweilige Gummischichtabschnitt zum Zentrum der Aussparung verjüngt. Dies stellt das Durchstoßen des jeweiligen Gummischichtabschnitts mittels des Rohrelements an der gewünschten Stelle sicher, da der jeweilige Gummischichtabschnitt insbesondere an der dünnsten Stelle versagt und reißt. Mithin wird dadurch das Verfahren zur Herstellung der Dichtungsanordnung vereinfacht und standardisiert.
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Eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung zur Abdichtung eines ersten Bauteils gegenüber einem relativ dazu drehbaren zweiten Bauteil umfasst eine an dem ersten Bauteil angeordnete Dichtung mit einem ersten Trägerelement und einem Dichtungselement sowie ein an dem zweiten Bauteil angeordnetes zweites Trägerelement, wobei das erste Trägerelement zumindest eine Aussparung aufweist, wobei das Dichtungselement an der zumindest einen Aussparung einen Gummischichtabschnitt aufweist, der die zumindest eine Aussparung undurchlässig bedeckt, wobei der jeweilige Gummischichtabschnitt an der Aussparung eine Perforierung aufweist, wobei die Perforierung zur Aufnahme und Durchführung eines Rohrelements, das der Luftdurchführung dient, vorgesehen ist.
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Mithin ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im jeweiligen Gummischichtabschnitt lediglich die Perforierung ausgebildet, die optional, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel von einem Rohrelement durchstoßbar ist. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können lediglich ein Gummischichtabschnitt aber auch mehrere oder alle Gummischichtabschnitte von einem jeweiligen Rohrelement durchstoßen werden.
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Die Dichtung und das zweite Trägerelement bilden einen Dichtungsraum aus, der über das jeweilige Rohrelement mit der Umgebung verbunden ist. Ferner wird nicht nur der Dichtungsraum mit der Umgebung verbunden, sondern insbesondere auch ein Lagerinnenraum, der zwischen zwei Wälzkörperreihen eines Radlagers ausgebildet ist. Durch das jeweilige Rohrelement ist ein Ausgleich von Unterdruck oder Überdruck in dem Lagerinnenraum gegenüber dem Umgebungsdruck möglich, da die Luft aus dem Lagerinnenraum entweichen kann beziehungsweise in den Lagerinnenraum einströmen kann. Dadurch wird eine Entlüftung zum Druckausgleich im Radlager realisiert. Somit kann sichergestellt werden, dass die Dichtungen, die dazu vorgesehen sind, den Lagerinnenraum abzudichten, über die geplante Lebenszeit des Radlagers funktionieren und nicht frühzeitig aufgrund von Reibverschleiß ausfallen. Insbesondere werden durch den Druckausgleich über das jeweilige Rohrelement eine Erhöhung des Reibwertes der Radlageranordnung und ein damit verbundener erhöhter Verschleiß vermieden. Vorzugsweise ist in dem jeweiligen Rohrelement eine Membran angeordnet, die das Eindringen von Schmutzpartikel und Wasser verhindert.
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Bevorzugt weist das erste Trägerelement eine Vielzahl von Aussparungen auf, wobei die Aussparungen umlaufend am ersten Trägerelement ausgebildet sind. Insbesondere sind die Aussparungen mittels Stanzen hergestellt. Alternativ können die Aussparungen auch gebohrt werden.
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Ferner bevorzugt ist zumindest das erste Trägerelement der Dichtung an dem ersten Bauteil angeordnet. Des Weiteren bevorzugt kommt das Dichtungselement der Dichtung an dem zweiten Trägerelement dichtend zur Anlage. Das Dichtungselement kann ergänzend am zweiten Bauteil dichtend zur Anlage kommen. Das Dichtungselement ist insbesondere aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus einem Elastomer ausgebildet. Ferner weist das erste Trägerelement und das jeweilige Rohrelement eine höhere Festigkeit und Steifigkeit auf als das Dichtungselement. Beispielsweise sind das jeweilige Trägerelement und das jeweilige Rohrelement aus einem metallischen Blech ausgebildet. Alternativ kann das Rohrelement aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Insbesondere ist das erste Trägerelement mit dem Dichtungselement umspritzt. Ferner ist das Dichtungselement vulkanisiert.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Dichtung als mehrlippige Dichtung ausgebildet ist. Bevorzugt werden in Fahrzeugen dreilippige Dichtungen eingesetzt. Ferner ist es aber auch möglich die Dichtung als einlippige Dichtung auszubilden.
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Vorzugsweise weist das jeweilige Rohrelement eine radiale Verjüngung an der Umfangsfläche zur axialen Positionierung des jeweiligen Rohrelements an dem jeweiligen Gummischichtabschnitt auf, wobei das jeweilige Rohrelement zumindest reibschlüssig und optional auch formschlüssig mit dem jeweiligen Gummischichtabschnitt verbunden ist. Die radiale Verjüngung ist dazu vorgesehen, ein Durchrutschen des jeweiligen Rohrelements beim Durchstoßen durch den jeweiligen Gummischichtabschnitt zu verhindern. Alternativ kann an der Umfangsfläche des Rohrelements zur axialen Positionierung eine umlaufende Nut ausgebildet sein, die den jeweiligen Gummischichtabschnitt zumindest teilweise aufnimmt und axial sichert.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist zumindest ein Rohrelement ein Sensorelement zur Sensierung zumindest einer Zustandsgröße auf. Es können auch mehrere Rohrelemente verschiedene Sensorelemente zur Sensierung unterschiedlicher Zustandsgrößen aufweisen. Insbesondere ist das Sensorelement als Temperatursensor ausgebildet und dazu vorgesehen, eine Temperatur zu erfassen.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der fünf Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt
- 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2a eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform einer Perforierung eines Gummischichtabschnitts der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung gemäß 1,
- 2b eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform der Perforierung des Gummischichtabschnitts der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung gemäß 1,
- 2c eine schematische Schnittdarstellung des Gummischichtabschnitts gemäß 1, und
- 3 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß den 1 und 3 umfasst eine Dichtungsanordnung 1 zur Abdichtung eines ersten Bauteils 2a gegenüber einem relativ dazu drehbaren zweiten Bauteil 2b eine an dem ersten Bauteil 2a angeordnete Dichtung 3 mit einem ersten Trägerelement 4a und einem Dichtungselement 5 sowie ein an dem zweiten Bauteil 2b angeordnetes zweites Trägerelement 4b. Das erste Bauteil 2a ist vorliegend als Gehäuse eines - hier nicht dargestellten - Radlagers ausgebildet, wobei das zweite Bauteil 2b als Innenring des Radlagers ausgebildet ist. Die Dichtung 3 ist als mehrlippige Dichtung ausgebildet. Des Weiteren ist das erste Trägerelement 4a der Dichtung 3 im Wesentlichen von dem Dichtungselement 5 der Dichtung 3 umgeben, wobei das Dichtungselement 5 teilweise an dem ersten Bauteil 2a und teilweise an dem zweiten Trägerelement 4b dichtend zur Anlage kommt.
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Das erste Trägerelement 4a weist vorliegend eine Vielzahl von Aussparungen 6 auf, wobei aus perspektivischen Gründen hier nur eine jeweilige Aussparung 6 dargestellt ist. Die Aussparungen 6 sind vorliegend durch Stanzen kreisförmig ausgebildet und umlaufend an der Stirnseite des ersten Trägerelements 4a eingebracht. Ferner können die Aussparungen 6 auch eine alternative Form aufweisen und mittels eines alternativen Herstellprozesses in das erste Trägerelement 4a eingebracht werden. Das Dichtungselement 5 weist an jeder Aussparung 6 einen jeweiligen Gummischichtabschnitt 7 auf, der die jeweilige Aussparung 6 bedeckt.
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Nach 1 ist die Dichtungsanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Aussparungen 6 sind durch den jeweiligen Gummischichtabschnitt 7 an der Dichtung 3 vollflächig bedeckt. Vorliegend weisen die jeweiligen Gummischichtabschnitte 7 des Dichtungselements 5 eine konstante Dicke auf und sind an der stirnseitigen Außenfläche der Dichtung 3 angeordnet. Alle Gummischichtabschnitte 7 weisen ferner eine Perforierung 11 nach einer in den 2a oder 2b gezeigten Art auf.
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Nach 3 ist die Dichtungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. In einem der Gummischichtabschnitte 7 ist ein Rohrelement 8 zur Luftdurchführung in einen räumlich zwischen der Dichtung 3 und dem zweiten Trägerelement 4b ausgebildeten Dichtungsraum 13 angeordnet. Der jeweilige Gummischichtabschnitt 7 ist von dem jeweiligen Rohrelement 8 durchstoßen, wobei das Rohrelement 8 durch das Zentrum der jeweiligen Aussparung 6 beziehungsweise des jeweiligen Gummischichtabschnitt 7 verläuft. Das Rohrelement 8 ist somit koaxial zur Aussparung 6 beziehungsweise zum jeweiligen Gummischichtabschnitt 7 angeordnet.. Alternativ können auch mehrere oder alle Gummischichtabschnitte 7 des Dichtungselements 5 von einem jeweiligen Rohrelement 8 durchstoßen sein.
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Das jeweilige Rohrelement 8 weist eine radiale Verjüngung 9 an der Umfangsfläche zur axialen Positionierung des jeweiligen Rohrelements 8 an dem jeweiligen Gummischichtabschnitt 7 auf. Das jeweilige Rohrelement 8 ist reibschlüssig mit dem jeweiligen Gummischichtabschnitt 7 verbunden. Je nach Festigkeit und Steifigkeit des jeweiligen Gummischichtabschnitts 7 kann zusätzlich eine formschlüssige Verbindung erfolgen. Ferner weist das jeweilige Rohrelement 8 ein Sensorelement 10 zur Sensierung zumindest einer Zustandsgröße auf. Alternativ oder ergänzend können mehrere Rohrelemente 8 der Dichtungsanordnung 1 mehrere verschiedene Sensorelemente 12 zur Sensierung unterschiedlicher Zustandsgrößen aufweisen.
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Gemäß den 2a und 2b ist der jeweilige Gummischichtabschnitt 7 des Dichtungselements 5 in einer Draufsicht dargestellt. Der Gummischichtabschnitt 7 ist analog zur jeweiligen in 1 gezeigten Aussparung 6 kreisförmig ausgebildet und weist eine Perforierung 11 auf. Nach 2a ist die Perforierung 11 kreuzförmig ausgebildet, wobei zwei perforierte Linien sich in einem Kreuzungspunkt 12 schneiden. Der jeweilige Gummischichtabschnitt 7 wird von dem in 3 dargestellten Rohrelement 8 im Kreuzungspunkt 12 durchstoßen, wobei die Längsachse des Rohrelements 8 den Kreuzungspunkt 12 schneidet, und wobei der Kreuzungspunkt 12 dem Zentrum der jeweiligen Aussparung 6 entspricht.
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Die Perforierung des in 2b dargestellten Gummischichtabschnitts 7 ist kreisförmig ausgebildet. Das in 3 gezeigte Rohrelement 6 weist vorliegend einen Durchmesser auf, der dem durch die Perforierung 11 gebildeten Kreisdurchmesser entspricht. Beim Durchstoßen locht das Rohrelement 6 somit den Gummischichtabschnitt 7 beziehungsweise stanzt den innerhalb der kreisförmigen Perforierung 11 liegenden Teil des Gummischichtabschnitts 7 aus.
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2c zeigt eine alternative Ausführungsform des jeweiligen Gummischichtabschnitts 7 des Dichtungselements 5 gemäß einer Schnittdarstellung. Vorliegend ist der jeweilige Gummischichtabschnitt 7 zum Zentrum der Aussparung 6 beziehungsweise zum Zentrum des Gummischichtabschnitts 7 verjüngt ausgebildet. Die verjüngte Form des Gummischichtabschnitts 7 kann sowohl mit einer kreuzförmigen als auch mit einer kreisförmigen Perforierung 11 ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsanordnung
- 2a, 2b
- Bauteil
- 3
- Dichtung
- 4a, 4b
- Trägerelement
- 5
- Dichtungselement
- 6
- Aussparung
- 7
- Gummischichtabschnitt
- 8
- Rohrelement
- 9
- Verjüngung
- 10
- Sensorelement
- 11
- Perforierung
- 12
- Kreuzungspunkt
- 13
- Dichtungsraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009050215 A1 [0002]
