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Die Erfindung betrifft einen Dichtring mit einer Rotationsachse für eine Radialwellendichtanordnung. Der Dichtring ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Dichtlippe zumindest eine zweite Kontaktfläche zum nach radial außen vorgespannten Anliegen an einer korrespondierenden zweiten Lauffläche eines Laufflächenrings aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Radialwellendichtanordnung mit einer Rotationsachse zum dynamischen Abdichten eines Radlagers. Die Radialwellendichtanordnung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Dichtlippe des Dichtrings nach axial innen weisend an einer zylindrischen zweiten Lauffläche des Laufflächenrings anliegt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Radlager mit einer solchen Radialwellendichtanordnung.
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Aus dem Stand der Technik sind Dichtanordnungen für Wälzlager bekannt beispielsweise unter dem Namen Radialwellendichtring. Eine Dichtanordnung für ein Radlager eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der
US 6,550,973 B2 bekannt. Hierbei sind vier Dichtlippen vorgesehen, von denen drei nach radial innen weisend und eine nach axial außen weisend an jeweils einer korrespondierenden Lauffläche anliegen. Diese Dichtungsanordnung weist gegenüber dem in der
US 6,550,973 B2 zitierten Stand der Technik eine zusätzliche Dichtlippe auf, welcher ein Dichtungslabyrinth vorgeordnet ist, um so den Eintrag von Wasser und Schmutz zu vermindern. Jede anliegende Dichtlippe erzeugt ein reibungsbedingtes Schleppmoment, welches sich negativ auf den Wirkungsgrad des gelagerten Elements auswirkt, beispielsweise eine Radnabe. Es ist daher anzustreben, die Anzahl der Kontaktflächen so gering wie möglich zu halten und den Vorspanndruck der in Kontakt stehenden Dichtlippen so gering zu halten, wie es eben möglich ist, um dennoch eine ausreichende Dichtwirkung sicherzustellen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft einen Dichtring mit einer Rotationsachse für eine Radialwellendichtanordnung mit einer Dichtungsseite und mit einer Außenseite, aufweisend eine Mehrzahl von Dichtlippen,
wobei eine erste Dichtlippe zumindest eine erste Kontaktfläche zum nach radial innen vorgespannten Anliegen an einer korrespondierenden ersten Lauffläche eines Laufflächenrings aufweist.
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Der Dichtring ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Dichtlippe zumindest eine zweite Kontaktfläche zum nach radial außen vorgespannten Anliegen an einer korrespondierenden zweiten Lauffläche eines Laufflächenrings aufweist.
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Es wird im Folgenden auf diese Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden.
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Der hier vorgeschlagene Dichtring ist im Zusammenspiel mit einem entsprechenden Laufring oder Laufflächen des Außenrings beziehungsweise des Innenrings eines Wälzlagers eingerichtet, beispielsweise eines angestellten Schrägkugellagers. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind lediglich die erste Dichtlippe und die zweite Dichtlippe, besonders bevorzugt mit jeweils nur einer einzigen (ersten beziehungsweise zweiten) Kontaktfläche, und gegebenenfalls eine Abstreiflippe vorgesehen. Gegenüber der Ausführungsform gemäß
US 6,550,973 B2 (vergleiche
2) ist somit eine Dichtlippe weniger vorgesehen. Dennoch werden die Vorteile, welche mit dieser Dichtanordnung gegenüber dem in der
US 6,550,973 B2 zitierten Stand der Technik erreicht werden, nämlich ein effektiver Schutz vor eindringendem Wasser und Schmutz erreicht.
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Eine Dichtlippe ist aus einem elastischen, bevorzugt elastomer-elastischen, Material als aus frei kragenden Biegebalken-Elementen ausgeführt, wobei bevorzugt die jeweilige Kontaktfläche oder Mehrzahl von Kontaktflächen an einer Endkante des Biegebalkens gebildet ist. Ein solcher elastischer Biegebalken ist infolge eines vorbestimmten Übermaßes nach Aufbringen auf der korrespondierenden Lauffläche, also nach der Montage der Radialwellendichtanordnung, elastisch ausgelenkt. Aus diesem elastischen Auslenken ergibt sich eine (auslenkungswegabhängiger) Vorspanndruck.
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Das Trägerblech weist bevorzugt einen Stützfalz im Bereich der Dichtlippen auf, wodurch eine erhöhte Steifigkeit bis kurz vor die jeweilige Erstreckung der Dichtlippe erzielt ist. Daraus folgend ist weiterhin der Vorspanndruck reduzierbar oder Material einsparbar. Dies folgt daraus, dass der Vorspanndruck nur über eine kurze Erstreckung des gegenüber dem Trägerblech und/oder der Stützfalz weicheren Dichtungsmaterial aufgebaut werden muss. Aufgrund des weiterhin reduzierten Volumens des elastomerartigen Materials sind auch Materialfehler, wie zum Beispiel Lunker, nahezu ausgeschlossen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtring aus einem elastomerartigen Material und einem Trägerblech zusammengesetzt, beispielsweise mittels Vulkanisieren miteinander verbunden, wobei das Trägerblech bevorzugt nicht beziehungsweise nur in vernachlässigbare Weise bei der Montage und/oder im Betrieb elastisch oder plastisch deformiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt ein statischer Dichtnoppen und/oder das Trägerblech die aus einem Übermaß resultierende Einpresskraft beim Einschieben in den entsprechenden Lagerspalt auf, wobei der statische Dichtnoppen und/oder das Trägerblech hierdurch elastisch oder plastisch verformt ist.
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Hier wird nun vorgeschlagen, dass eine erste Dichtlippe nach radial innen vorgespannt und eine zweite Dichtlippe nach radial außen vorgespannt sind. Während bei Dichtungsanordnungen gemäß dem Stand der Technik eine Dichtlippe vorgesehen ist, welche eine axiale Anlage an einer sich radial erstreckenden Lauffläche, also einer Stoßfläche oder anders gesagt einer Axialdichtfläche, aufweist, sind hier allein radial anliegende Kontaktflächen vorgesehen. Beide Dichtlippen weisen somit keine axiale Vorspannung gegen eine entsprechende Lauffläche auf. Die korrespondierende Lauffläche ist also zylindrisch, also eine Mantelfläche eines Zylinders oder anders gesagt eine Radialdichtfläche. Die relative Lage zwischen der Dichtlippe und der korrespondierenden Lauffläche ist damit nicht von einem axialen Abstand zwischen dem Dichtring und der Lauffläche beziehungsweise dem Laufflächenring abhängig. Insgesamt ist somit die Vorspannkraft mit verminderten Toleranzen sehr exakt einstellbar.
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Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Laufflächen und der Dichtring separat voneinander zueinander montiert werden, sodass der axiale Abstand von der Montage abhängig ist. Ist der Dichtring zum Einpressen eingerichtet, ist die axiale Lage unter Umständen von denen Toleranzen des Übermaßes abhängig. Um dennoch eine Dichtwirkung sicherzustellen wird daher gemäß dem Stand der Technik das axiale Dichtpaar im Regelfall mit einem überhöhten Vorspanndruck versehen, um eine ausreichende Dichtwirkung auch bei einem vergrößerten axialen Abstand im notwendigen axialen Toleranzbereich zwischen dem Dichtring und dem Laufring beziehungsweise der axialen Lauffläche sicherzustellen. Das Anliegen der radialen Dichtpaare ist hingegen mit geringen Toleranzen sicherstellbar, sodass der Vorspanndruck für den Regelfall erheblich reduzierbar ist.
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Besonders bevorzugt sind die zwei Dichtlippen derart angeordnet, beispielsweise einander gegenüberliegend, dass ein radiales Auslenken der ersten Dichtlippe zu einem entsprechenden radialen Auslenken der zweiten Dichtlippe führt. Somit wird eine Toleranz bedingte Abweichung der radialen Gesamtlage der entsprechenden Laufflächen, beispielsweise eines einstückigen Laufflächenrings, relativ zu den Dichtlippen ohne oder mit nur geringfügiger Erhöhung der Vorspannkraft ausgeglichen. Die erste Dichtlippe und die zweite Dichtlippe sind dabei um einen gemeinsamen elastischen Lagerpunkt verkippbar. Der Lagerpunkt ist bevorzugt unmittelbar bei der Stützfalz eines Trägerblechs angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Laufflächen von einem separaten Laufflächenring gebildet. Alternativ sind je separate Laufflächenringe pro Lauffläche oder eine Lauffläche mittels eines in den Innenring beziehungsweise in den Außenring integrierten Laufflächenring gebildet. Ein solcher Laufflächenring ist beispielsweise mittels einer entsprechend bearbeiteten Oberfläche und/oder eines oder einer Mehrzahl von Absätzen des Innenrings beziehungsweise des Außenrings gebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Dichtrings weist die erste Dichtlippe eine erste Förderrichtung hin zu der zweiten Dichtlippe auf, und
die zweite Dichtlippe eine zweite Förderrichtung weg von der ersten Dichtlippe aufweist, wobei die erste Förderrichtung sich von der zweiten Förderrichtung unterscheidet,
wobei bevorzugt beide Förderrichtungen axial ausgerichtet sind und einander entgegengesetzt sind,
wobei bevorzugt die zweite Dichtlippe in Förderrichtung unmittelbar auf die erste Dichtlippe folgt.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist eine Förderrichtung vorgesehen, welche einen selbsttätigen Abtransport von Partikeln, eingedrungenem Wasser und überschüssiger Dichtflüssigkeit hin zur Außenseite ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass mittels eines an einer solchen Dichtlippe anliegenden Druckgefälles abfallend in Förderrichtung die Dichtlippe von der korrespondierenden Lauffläche abhebbar ist und ansteigend in Förderrichtung die Dichtlippe an die korrespondierende Lauffläche anpresst. In einer besonders einfachen Ausführungsform weist hierzu die jeweilige Dichtlippe mit ihrem axialen Erstreckungsanteil in Förderrichtung, also radial parallel zu der jeweils korrespondierenden Lauffläche.
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Bevorzugt sind die Förderrichtungen axial ausgerichtet und einander entgegengesetzt angeordnet, sodass für eine erste Dichtlippe eine Förderrichtung nach axial außen weist und für die zweite Dichtlippe die zweite Förderrichtung nach axial innen weist oder umgekehrt. Hierdurch wird zusätzlich eine Labyrinthwirkung erzielt, wobei die im Betrieb einer Wälzlageranordnung, beispielsweise in einem Radlager, anliegenden Fliehkräfte ein Herausfördern von Schmutz und Wasser unterstützen und ein Eindringen dessen unterbinden. Dies wird besonders bevorzugt dadurch erreicht, dass die zweite Dichtlippe in (Gesamt-) Förderrichtung unmittelbar auf die erste Dichtlippe folgt. Das bedeutet, dass keine weitere Dichtlippe und kein sonstiges Dichtelement zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe vorgesehen ist. Vielmehr ist ein Zwischenraum zwischen der ersten Dichtlippe (dazu außenseitig) und der zweiten Dichtlippe (dazu zwischenraumseitig) gebildet, welcher ein widerstandsarmes Fließen einer darin befindlichen Flüssigkeit zulässt. Es ist also zum Herausbefördern von Wasser und Schmutz in diesem Zwischenraum kein übermäßiger Widerstand gebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Dichtrings ist in axialer Richtung von der Dichtungsseite gesehen unmittelbar vor der ersten Dichtlippe oder zweiten Dichtlippe eine Abstreiflippe angeordnet,
wobei die Abstreiflippe eine Abstreifförderrichtung weg von der ersten Dichtlippe beziehungsweise weg von der zweiten Dichtlippe aufweist,
wobei die Abstreiflippe bevorzugt zum Einschließen eines Schmiermittelreservoirs zwischen der Abstreiflippe und der ersten Dichtlippe beziehungsweise der zweiten Dichtlippe vorgesehen ist,
wobei besonders bevorzugt die Abstreiflippe in unmittelbarer Nachbarschaft zu der ersten Dichtlippe nach radial außen beziehungsweise in unmittelbarer Nachbarschaft zu der zweiten Dichtlippe zum nach radial innen vorgespannten Anliegen an einer axial ausgerichteten Abstreiffläche eingerichtet ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist weiterhin eine Abstreiflippe vorgesehen, welche bevorzugt die einzige (dynamische) Dichtlippe bildet zusätzliche zu der ersten Dichtlippe und zu der zweiten Dichtlippe, wie sie vorhergehend beschrieben sind.
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Die Abstreiflippe ist axial das erste Dichtmittel gesehen aus Richtung der Dichtungsseite. Die Abstreiflippe ist bevorzugt der benachbarten Dichtlippe, also der ersten Dichtlippe oder der zweiten Dichtlippe, in axialer Richtung entgegengesetzt ausgerichtet, sodass die Abstreifrichtung von der benachbarten Dichtlippe wegweist. Die Abstreiflippe ist bevorzugt derart eingerichtet, dass sie mit einem minimalen Vorspanndruck gegen die korrespondierende Abstreiflauffläche gedrückt ist, und beinahe keinen Kontakt dazu bildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Abstreiflippe mit der benachbarten Dichtlippe ein Schmiermittelreservoir ein, in welches beispielsweise ein Gleitschmierstoff eingefüllt ist, welcher die Reibung gegenüber den Laufflächen minimiert und die Dichtwirkung und/oder die Lebensdauer erhöht. Dringen Partikel in dieses Schmiermittelreservoir ein, so werden sie bevorzugt beanstandet von der Lauffläche in dem vorgehaltenen Schmiermittel aufgenommen und ein gegebenenfalls resultierender Volumenüberschuss von in der Regel nicht verunreinigtem Schmiermittel wird über die Abstreiflippe oder die benachbarte Dichtlippe (in jeweilige Förderrichtung) herausgedrückt. Eingedrungene Partikel verbleiben im Schmiermittelreservoir oder wird über die benachbarten Dichtlippen hin zur Außenseite befördert.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Abstreiflippe jeweils entsprechend in die gleiche radiale Richtung wie die benachbarte Dichtlippe zum dichtenden Anliegen vorgespannt, wobei der Vorspanndruck der Abstreiflippe bevorzugt deutlich niedriger ist als der erste Vorspanndruck der ersten Dichtlippe und/oder der zweite Vorspanndruck der zweiten Dichtlippe.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Radialwellendichtanordnung mit einer Rotationsachse zum dynamischen Abdichten eines Radlagers, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen dichtungsseitigen Dichtring, umfassend eine Mehrzahl von Dichtlippen; und
- - einen außenseitigen Laufflächenring, umfassend eine der Mehrzahl von Dichtlippen entsprechende Anzahl von Laufflächen korrespondierend zu jeweils einer der Dichtlippen.
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Die Radialwellendichtanordnung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet ist.
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Die hier vorgeschlagene Radialwellendichtanordnung ist mit einem dichtungsseitigen Dichtring und einem korrespondierenden außenseitigen Laufflächenring ausgeführt. Die Radialwellendichtanordnung ist in einen Lagerspalt einer Wälzlageranordnung einsetzbar, bevorzugt axial einpressbar, sodass der Lagerspalt abgedichtet ist. Die Wälzlageranordnung umfasst einen Innenring und einen Außenring, zwischen denen der Lagerspalt gebildet ist und eine Mehrzahl von Wälzkörper aufgenommen sind, beispielsweise Kugelkörper, Zylinderkörper oder Kegelkörper. Die Dichtungsseite ist in der Regel die Seite hin zu den in dem abgedichteten Lagerspalt angeordneten Wälzkörpern. Die Außenseite ist die gegenüberliegende Seite.
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Der Laufflächenring ist bevorzugt ein separates Bauteil, besonders bevorzugt einstückig ausgebildet. Alternativ ist der Lagerflächenring zumindest teilweise von einem Innenring und oder Außenring des abgedichteten Wälzlagers integral einstückig oder mehrstückig gebildet. Eine Dichtlippe umfasst zumindest eine Kontaktfläche, welche beispielsweise von einer Endkante eines biegebalkenförmigen elastischen Elements gebildet ist. Eine korrespondierende Lauffläche ist derart angeordnet, dass die biegebalkenförmige Dichtlippe entlang ihrer Balkenerstreckung ausgelenkt, also gebogen wird. Infolge der relativen räumlichen Lage ist der Vorspanndruck der Kontaktfläche auf die korrespondierende Lauffläche erzeugt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Dichtring nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine Toleranz der relativen axialen Lage von dem Dichtring und dem Laufflächenring keinen Einfluss auf den Vorspanndruck der Dichtungspartner ausbildet. Einzige Bedingung hierfür ist, dass die Lauffläche innerhalb des axialen Toleranzbereichs eine ebene zylindrische Lauffläche mit konstantem Laufflächenradius aufweist.
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Besonders bevorzugt ist die Radialwellendichtanordnung nach einer Ausführungsform gemäß der nachfolgenden Beschreibung ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Radialwellendichtanordnung mit einer Rotationsachse zum dynamischen Abdichten eines Radlagers, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen dichtungsseitigen Dichtring, umfassend eine Mehrzahl von Dichtlippen; und
- - einen außenseitigen Laufflächenring, umfassend eine der Mehrzahl von Dichtlippen entsprechende Anzahl von Laufflächen korrespondierend zu jeweils einer der Dichtlippen,
wobei zumindest eine erste Dichtlippe des Dichtrings nach axial außen weisend an einer zylindrischen ersten Lauffläche des Laufflächenrings anliegt.
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Die Radialwellendichtanordnung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Dichtlippe des Dichtrings nach axial innen weisend an einer zylindrischen zweiten Lauffläche des Laufflächenrings anliegt.
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Neben dem Abhalten von Schmutz und Wasser ist es zudem Aufgabe einer solchen Radialwellendichtanordnung, Partikel von einer Dichtungsseite hin zu einer Außenseite zu transportieren, wobei die Dichtungsseite bevorzugt die Seite der Wälzkörper des abgedichteten Lagerspalts ist und die Außenseite die gegenüberliegende Seite ist.
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Die hier beschriebene Radialwellendichtanordnung entspricht der oben beschriebenen Ausführungsform, soweit es die Grundfunktion des Dichtrings und des korrespondierenden Laufflächenrings betrifft. Hierbei sind allerdings eine erste Dichtlippe des Dichtrings nach axial außen weisend und eine zweite Dichtlippe nach axial innen weisend ausgeführt. Diese liegen an einer korrespondierenden Zylindermantelfläche jeweils an. Hierdurch ist erreicht, dass die Förderrichtung der ersten Dichtlippe gegenüber der Förderrichtung der zweiten Dichtlippe einander axial entgegengesetzt sind. Damit wird eine Labyrinthwirkung erzielt, wobei die im Betrieb einer Wälzlageranordnung anliegenden Fliehkräfte ein Herausfördern von Schmutz und Wasser unterstützen und ein Eindringen dessen unterbinden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radialwellendichtanordnung bildet der Laufflächenring im Zusammenspiel mit dem Dichtring außenseitig der beiden Dichtlippen ein Dichtungslabyrinth.
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Das Dichtungslabyrinth ist in Förderrichtung oder von der Dichtungsseite gesehen hinter den beiden Dichtlippen angeordnet. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist ein Element vorgesehen, bevorzugt eine der beiden Laufflächen, welches sich derart in den Zwischenraum zwischen dem Dichtring und dem Laufflächenring erstreckt, dass ein Zickzackweg mit zumindest einem Engpass gebildet ist. Bevorzugt ist weiterhin eine nach außen gerichtete Rückhaltewanne gebildet. Hierdurch wird bereits ein Großteil des eindringenden Wassers und/oder Schmutzes soweit zurückgehalten, dass dieser Großteil, beispielsweise mittels der Rotation der Bauteile, wieder nach außen befördert wird. Nur ein geringer Teil kann den Engpass oder die Rückhaltewanne überwinden und weiter nach innen eindringen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Labyrinthwandung von demjenigen Element gebildet, welches die zweite Lauffläche für die zweite Dichtlippe bildet, und erstreckt sich berührungsfrei hinzu dem Dichtring.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radialwellendichtanordnung umfasst der Laufflächenring außenseitig eine Schutzscheibe, mittels welcher Schmutz und Wasser im rotatorischen Betrieb nach radial außen abschleuderbar sind.
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Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform ist weiterhin eine Schutzscheibe vorgesehen, welche den Lagerspalt weitestgehend, beispielsweise über mindestens 90 %, überdeckt. Bevorzugt ist die Schutzscheibe am rotierenden Lagerring angeordnet. Auf der Schutzscheibe auftreffende Verunreinigungen, beispielsweise Schmutz oder Wasser, werden infolge der Rotation im Betrieb nach radial außen ab geschleudert. Beispielsweise erstreckt sich die Schutzscheibe radial von einem (statischen) Kontakt am Innenring des abgedichteten Wälzlagers bis zu einer Lücke hin zum Außenring. Bevorzugt ist das radial außenseitige Ende der Schutzscheibe scharfkantig ausgebildet, sodass die beschleunigten Verunreinigungen an diesem scharfkantigen Ende abreißen und nicht einer Adhäsionskraft folgend in den Lagerspalt eindringen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Radlager mit einer Rotationsachse für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Wälzlageranordnung, umfassend zum indest einen Innenring und zumindest einen Außenring und in einem zwischen dem Innenring und dem Außenring gebildeten radialen Lagerspalt abrollende Wälzkörper, und zumindest eine Radialwellendichtanordnung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum außenseitigen Abdichten des Lagerspalts, wobei bevorzugt die Radialwellendichtanordnung in den Lagerspalt axial einpressbar ist.
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Das hier vorgeschlagene Radlager umfasst zumindest eine Wälzlageranordnung, wie sie vorhergehend bereits beschrieben worden ist. Innenring und Außenring sind zu der Rotationsachse des Radlagers gefluchtet. Bevorzugt ist die Wälzlageranordnung eine nasse Wälzlageranordnung, wobei also die Wälzkörper in einem Schmiermittelbad liegen. Die Radialwellendichtanordnung ist in den Lagerspalt eingebracht, bevorzugt axial eingepresst. Der jeweilige Vorspanndruck der Dichtpaare aus Dichtlippe und korrespondierender Lauffläche ist infolge ihrer bevorzugt allein radialen Anlage innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs unabhängig von der relativen axialen Lage und/oder eine Labyrinthwirkung mit ungestörter Förderwirkung erzielt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Radlagers weist der Außenring und/oder der Dichtring eine Fase radial gegenüber dem radialen Ende der oben in einer Ausführungsform beschriebenen Schutzscheibe auf, sodass im rotatorischen Betrieb von der Schutzscheibe abgeschleuderter Schmutz und abgeschleudertes Wasser nach axial außen abführbar sind.
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Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform ist an dem Außenring der Wälzlageranordnung oder an dem Dichtring eine dem radialen Ende der Schutzscheibe (auf Lücke) gegenüberliegende Phase gebildet, sodass darauf Wasser oder Schmutz abgeschleudert wird und nach außen abfließen kann. Ein Einfließen in den Lagerspalt hinein ist damit für beschleunigtes Wasser und beschleunigten Schmutz nahezu ausgeschlossen. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass die Schutzscheibe ebenfalls als separates Bauteil ausführbar ist, bevorzugt aber einstückig beziehungsweise vormontiert mit dem Laufflächenring auf den Innenring der Wälzlageranordnung aufbringbar, bevorzugt aufpressbar ist.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: einen Ausschnitt einer Wälzlageranordnung im Schnitt;
- 2: ein Radlager im Schnitt; und
- 3: vier Radlager in einem Kraftfahrzeug.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteil hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wider.
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In 1 ist ausschnittsweise eine Wälzlageranordnung 24 gezeigt, von welcher hier allein der Innenring 25 und der Außenring 26, sowie der dazwischen gebildete Lagerspalt 27 zu sehen sind. Beispielsweise entspricht eine solche Wälzlageranordnung 24 derjenigen in 2. Die Wälzlageranordnung 24 und die Radialwellendichtanordnung 3 sind rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 2 ausgeführt. Die Radialwellendichtanordnung 3 setzt sich aus einem Dichtring 1 (links in der Darstellung) und einem Laufflächenring 12 (rechts in der Darstellung) zusammen. Links in der Darstellung ist die Dichtungsseite 4 vorgesehen, beispielsweise der Schmierraum der Wälzkörper 28 (vergleiche 2). Rechts in der Darstellung ist die Außenseite 5 vorgesehen, von welcher Schmutz und Wasser in den Lagerspalt 27 eindringen könnten. Der Dichtring 1 ist bevorzugt in den Außenring 26 eingepresst und überbrückt den Lagerspalt 27 vollständig. In diesem Beispiel ist der Dichtring 1 mit dem Außenring 26 verbunden und bildet dort mit einem Dichtnoppen eine statische Dichtung. Zu dem Innenring 25, welcher relativ zum Außenring 26 rotierbar ist, bildet der Dichtring 1 eine dynamische Dichtung. Der Dichtring 1 weist eine erste Dichtlippe 6 auf, welche radial nach innen vorgespannt ist und mit ihrer ersten Kontaktfläche 8 mit der ersten Lauffläche 10 des Laufflächenrings 12 dichtend zusammenwirkt. Der Laufflächenring 12 ist hier auf den Innenring 25 aufgebracht, bevorzugt aufgepresst. Der Laufflächenring 12 dichtet den Spalt zwischen dem Innenring 25 und dem Laufflächenring 12 statisch ab und rotiert mit dem Innenring 25. Die erste Lauffläche 10 ist hier vom Laufflächenring 12 gebildet. Alternativ ist der Laufflächenring 12 zumindest teilweise integral mit dem Innenring 25 ausführbar. Die erste Dichtlippe 6 ist nach axial außen gerichtet, also hin zur Außenseite 5, woraus sich eine erste axiale Förderrichtung 14 von der Dichtungsseite 4 hin zur Außenseite 5 ergibt. Weiterhin ist eine zweite Dichtlippe 7 vorgesehen, welche mit ihrer zweiten Kontaktfläche 9 mit einer zweiten Lauffläche 11 des Laufflächenrings 12 ebenfalls als Radialdichtung zusammenwirkt, also hier radial nach außen vorgespannt ist. Die zweite Dichtlippe 7 ist dabei axial nach innen gerichtet, sodass sich eine zweite Förderrichtung 15 von Außenseite 5 zur Dichtungsseite 4 hin ergibt. Die erste Dichtlippe 6 und die zweite Dichtlippe 7 sind dabei als Biegebalken ausgeführt und die Kontaktflächen 8 und 9 sind an einer Kante des freitragenden Endes der Dichtlippe 6 bzw. 7 gebildet. In der Darstellung sind die Dichtlippen 6 und 7 in einem nicht-ausgelenkten Zustand dargestellt, sondern so wie sie ausgerichtet wären, wenn der Laufflächenring 12 noch nicht in den Lagerspalt 27 eingeführt wäre. Resultierend ergibt sich in der Darstellung eine Überschneidung der Kontaktflächen 8 und 9 mit der ersten Lauffläche 10 bzw. mit der zweiten Lauffläche 11. Diese Überschneidung führt in der realen Ausführung zu einer Auslenkung der Dichtlippen 6 beziehungsweise 7 und erzeugt somit den erforderlichen Vorspanndruck für eine ausreichende Dichtwirkung. Diese theoretische Überschneidung ist somit allein abhängig von Fertigungstoleranzen des Laufflächenrings 12 und der Dichtlippen 6 und 7. Von der relativen axialen Lage des Laufflächenrings 12 zum Dichtring 1 ist der Vorspanndruck und die Dichtwirkung unabhängig abhängig.
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Die in 1 dargestellte vorteilhafte Ausführungsform eines Dichtrings weist weiterhin eine optionale Abstreiflippe 16 auf, welche für einen sehr geringen Abstreifdruck eingerichtet ist und daher in der Darstellung ohne Überschneidung mit dem Innenring 25 dargestellt, welche die Abstreiffläche 19 ausbildet. Die Abstreiflippe 16 ist vor allem dafür vorgesehen, zum einen Schmiermittel aus dem dichtungsseitigen Lagerspalt 27 an einem Ausfließen in Förderrichtung 14 der ersten Dichtlippe 6 zu hindern (Selbstdichtungsrichtung) und zum anderen ein Schmiermittelreservoir 18 zusammen mit der ersten Dichtlippe 6 zu bilden wodurch die Reibung zwischen der ersten Dichtlippe 6 und Abstreiflippe 16 reduziert ist. Die Abstreiflippe 16 bildet mit einer Ausrichtung leicht nach axial innen, also hin zu der Dichtseite 4, eine Abstreifförderrichtung 17, welche axial der ersten Förderrichtung 14 entgegen gerichtet ist. Unabhängig von dieser vorteilhaften Komponente weist der Dichtring 1 weiterhin optional ein Trägerblech 13 auf, wobei der Pfeil des Bezugszeichens 13 hier auf eine darüber hinaus optionale Stützfalz zeigt, welche den Dichtring 1 bis nahe hin zu den Dichtlippen 6, 7 und 16 versteift und somit einen Lagerpunkt für die biegebalkenartigen Dichtlippen 6, 7 und 16 bildet.
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Der in 1 dargestellte Laufflächenring 12 gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform weist weiterhin optional eine Schutzscheibe 22 auf, welche sich von dem Innenring 25 bis zu einer schmalen Radiallücke kurz vor dem Außenring 26 erstreckt und somit eine im Betrieb rotierende abweisende Fläche für beispielsweise auf den Lagerspalt 27 auftreffendes Spritzwasser bildet. Das radiale Ende 29 der Schutzscheibe 22 ist dabei scharfkantig ausgeführt, sodass gebildete Tropfen hier abreißen, abgeschleudert werden und nach radial außen beschleunigt auf die Fase 30 des Außenrings 26 auftreffen. Von dort wird es nach axial außen hin zur Außenseite 5 gefördert. Unabhängig von dieser vorteilhaften Komponente bildet der Laufflächenring 12 in der hier dargestellten Radialwellendichtanordnung 3 zusammen mit dem Dichtring 1 eine ein optionales Dichtungslabyrinth 21 wobei eine Flüssigkeit im radial äußeren Teil des Dichtungslabyrinth 21, wenn es durch die Lücke zwischen dem Ende 29 der Schutzscheibe 22 und dem Außenring 26 eingedrungen ist, zunächst in einer Rückhaltewanne aufgenommen wird. Aufgrund der Rotation des Laufflächenrings 12 wird es von hier wieder durch diese Lücke nach außen befördert. Nur ein geringer Teil kann durch den schmalen verbleibenden Spalt hin zum Dichtungsring 1 hin zur zweiten Dichtlippe 7 laufen. Dringt dennoch Schmutz oder Wasser in diesem Bereich ein, so müsste dieses erst entgegen der zweiten Förderrichtung 15 und danach entgegen der ersten Förderrichtung 14 eindringen. Dies ist bei unbeeinträchtigter Funktionsfähigkeit der Dichtlippen 6 und 7 nahezu ausgeschlossen.
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In 2 ist ausschnittsweise im Schnitt eine Radlager 20 mit einer Rotationsachse 2 dargestellt, bei welchem eine Wälzlageranordnung 24 mit zwei gegeneinander angestellten Schrägkugellagern vorgesehen sind, welche einen gemeinsamen Außenring 26 und einem zweiteiligen Innenring 25 für die Wälzkörper 28, welche hier zwei Wälzkörperreihen bilden, im Lagerspalt 27 umfasst. Der Außenring 26 ist in einer Lageraufnahme 39 eingefasst, beispielsweise eingepresst. Der zweiteilige Innenring 25 ist auf eine Radnabe 38 aufgebracht, beispielsweise aufgepresst, welche im Betrieb um die Rotationsachse 2 rotiert. Beidseitig der Wälzkörper 28 der Wälzlageranordnung 24 ist jeweils eine Radialwellendichtanordnung 3 vorgesehen, welche so den Lagerspalt 27 vor eindringende Schmutz und Wasser wirksam schützen. Zugleich wird bei einer bevorzugten Ausführungsform aufgrund geringer Vorspanndrucktoleranzen für die Kontaktflächen der Dichtlippen nur ein geringes Schleppmoment erzeugt.
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In 3 ist beispielhaft ein Kraftfahrzeug 23 schematisch dargestellt, bei welchem ein linkes Antriebsrad 31 und ein rechtes Antriebsrad 32, sowie ein linkes Hinterrad 33 und ein rechtes Hinterrad 34 jeweils mittels eines Radlagers 20, beispielsweise wie in 2 dargestellt, gelagert sind. Die Antriebsräder 31 und 32 sind mit einer Lenkstange 35 mittels eines Lenkrads 36 lenkbar und sind von einem nicht dargestellten Antriebsaggregat antreibbar. Die Hinterachse 37 ist hier vereinfacht als durchgehende Achse dargestellt, wobei diese auch als Hinterachsblech ausführbar ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Dichtring ist die Toleranz der des Vorspanndrucks reduzierbar und/oder die Förderwirkung steigerbar, in dem der Vorspanndruck unabhängig von der relativen axialen Zuordnung zu den korrespondierenden Laufflächen ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtring
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Radialwellendichtanordnung
- 4
- Dichtungsseite
- 5
- Außenseite
- 6
- erste Dichtlippe
- 7
- zweite Dichtlippe
- 8
- erste Kontaktfläche
- 9
- zweite Kontaktfläche
- 10
- erste Lauffläche
- 11
- zweite Lauffläche
- 12
- Laufflächenring
- 13
- Trägerblech
- 14
- erste Förderrichtung
- 15
- zweite Förderrichtung
- 16
- Abstreiflippe
- 17
- Abstreifförderrichtung
- 18
- Schmiermittelreservoir
- 19
- Abstreiffläche
- 20
- Radlager
- 21
- Dichtungslabyrinth
- 22
- Schutzscheibe
- 23
- Kraftfahrzeug
- 24
- Wälzlageranordnung
- 25
- Innenring
- 26
- Außenring
- 27
- Lagerspalt
- 28
- Wälzkörper
- 29
- radiales Ende der Schutzscheibe
- 30
- Fase
- 31
- linkes Antriebsrad
- 32
- rechtes Antriebsrad
- 33
- linkes Hinterrad
- 34
- rechtes Hinterrad
- 35
- Lenkstange
- 36
- Lenkrad
- 37
- Hinterachse
- 38
- Radnabe
- 39
- Lageraufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6550973 B2 [0002, 0007]
