DE102018100750A1

DE102018100750A1 - Radlager zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018100750A1
Application number: DE102018100750.7A
Authority: DE
Inventors: Marc-André Schäfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2038-01-16
Also published as: DE102018100750B4; WO2019137572A1

Abstract

Es ist ein Radlager (12) zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem ersten Ring (14), einem relativ zum ersten Ring (14) drehbar gelagerten zweiten Ring (20), einem drehfest mit dem zweiten Ring (20) befestigten Dichtpartner (50), einem drehfest mit dem zweiten Ring (20) befestigten weiteren Dichtpartner (50), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) und in axialer Richtung zwischen dem Dichtpartner(50) und dem weiteren Dichtpartner (50) ausgebildeten Druckkammer (36), einer die Druckkamme(36) an einer ersten Axialseite begrenzenden Dichtungseinheit (38) zur Herstellung eines Dichtkontakts mit dem Dichtpartner (50), einer die Druckkammer (36) an einer zweiten Axialseite begrenzenden weiteren Dichtungseinheit (60) zur Herstellung eines Dichtkontakts mit dem weiteren Dichtpartner (50) und einem die Druckkammer (36) an einer von dem ersten Ring (14) weg weisenden radialen Mantelfläche begrenzenden Dichtungshalter (26), wobei der Dichtungshalter (26) die Dichtungseinheit (38) und die weitere Dichtungseinheit (60) dichtend auf eine Mantelfläche des ersten Rings(14) zu presst, wobei der erste Ring (14) einen mit der Druckkammer (36) kommunizierbaren Einlass (16) aufweist, wobei der Dichtungshalter (26) einen mit der Druckkammer (36) und mit einem in dem zweiten Ring (20) ausgebildeten Auslass (22) kommunizierbaren Auslasskanal (54) aufweist, wobei der Strömungsquerschnitt des Auslasskanals (54) dimensioniert ist bei einer Förderung eines Druckfluids von einer an dem Einlass (16) anliegenden Druckquelle zu einem an dem Auslass (22) anliegenden Drucknutzraum, insbesondere Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens, in der Druckkammer (36) einen Staudruck zum dichtenden Anpressen der Dichtungseinheit (38) an dem Dichtpartner (50) und zum dichtenden Anpressen der weiteren Dichtungseinheit (60) an dem weiteren Dichtpartner (50) herbeizuführen. Dadurch ist eine kostengünstige Drehdurchführung für ein Radlager (12) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft Radlager zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, mit dessen Hilfe in dem Radlager eine Drehdurchführung ausgebildet werden kann, um in radialer Richtung ein Druckfluid durch das Radlager hindurchzuleiten, insbesondere um einen Reifendruck eines Reifens des Kraftfahrzeugs einzustellen.
Die Reifen von Kraftfahrzeugen haben je nach Untergrund und nach Beladung einen unterschiedlichen, optimalen Reifendruck. Beispielsweise bei losem Untergrund, Sand, Matsch oder ähnliches wird eine möglichst gute Traktion benötigt, die mit einem Reifen mit einem sehr geringen Reifendruck erreicht werden kann. Auf einem ebenen Untergrund wie beispielsweise einer Landstraße ist auch bei einem höheren Reifendruck eine ausreichende Traktion erreicht, wobei ein Reifen mit einem hohen Reifendruck zu weniger Reibung und einem geringeren Spritverbrauch führt. Für einen voll beladenen Lastkraftwagen fällt der optimale Reifendruck höher aus als für eine Leerfahrt. Lastkraftwagen, die im Gelände oder auf Baustellen fahren, wie beispielsweise einem Kipper, sind in der Regel entweder vollkommen leer oder komplett beladen unterwegs, so dass insbesondere für solche Lastkraftwagen der Unterschied zwischen den jeweils optimalen Reifendrücken besonders groß ist.
Aus DE 10 2015 212 641 A1 ist eine Dichtungsanordnung für ein Radlager eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der die Dichtungsanordnung einen durch axial verlagerbare Dichtungselemente begrenzten Druckraum zur Durchfuhr von Druckluft in radialer Richtung aufweist, wobei die Dichtungselemente durch den Druck der Druckluft gegen jeweils ein relativ drehbares Ringelement des Radlagers gedrückt werden, um einen Dichtkontakt herzustellen. Mit Hilfe eines derartigen Radlagers kann ein im Kraftfahrzeug vorgesehenes pneumatisches System den Reifendruck des Kraftfahrzeugs auf den in der aktuellen Situation optimalen Reifendruck anpassen.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Herstellungskosten für eine Drehdurchführung eines Radlager zu verringern.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine kostengünstige Drehdurchführung für ein Radlager ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Radlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist ein Radlager zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Lastkraftfahrzeug, vorgesehen mit einem, insbesondere als Innenlagerring ausgestalteten, ersten Ring, einem, insbesondere als Außenlagerring oder Nabe ausgestalteten, relativ zum ersten Ring drehbar gelagerten zweiten Ring, einem drehfest mit dem zweiten Ring direkt oder indirekt befestigten Dichtpartner, einem drehfest mit dem zweiten Ring direkt oder indirekt befestigten weiteren Dichtpartner, einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring und in axialer Richtung zwischen dem Dichtpartner und dem weiteren Dichtpartner ausgebildeten Druckkammer, einer die Druckkammer an einer ersten Axialseite begrenzenden und infolge eines in der Druckkammer anliegenden Drucks axial verlagerbaren und/oder axial elastisch deformierbaren Dichtungseinheit zur Herstellung eines Dichtkontakts mit dem Dichtpartner, einer die Druckkammer an einer von der ersten Axialseite verschiedenen zweiten Axialseite begrenzenden und infolge eines in der Druckkammer anliegenden Drucks axial verlagerbaren und/oder axial elastisch deformierbaren weiteren Dichtungseinheit zur Herstellung eines Dichtkontakts mit dem weiteren Dichtpartner und einem die Druckkammer an einer von dem ersten Ring weg weisenden radialen Mantelfläche begrenzenden Dichtungshalter, wobei der Dichtungshalter die Dichtungseinheit und die weitere Dichtungseinheit dichtend auf eine Mantelfläche des ersten Rings zu presst, wobei der erste Ring einen mit der Druckkammer kommunizierbaren Einlass aufweist, wobei der Dichtungshalter einen mit der Druckkammer und mit einem in dem zweiten Ring ausgebildeten Auslass kommunizierbaren Auslasskanal aufweist, wobei der Strömungsquerschnitt des Auslasskanals dimensioniert ist bei einer Förderung eines Druckfluids von einer an dem Einlass anliegenden Druckquelle zu einem an dem Auslass anliegenden Drucknutzraum, insbesondere Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens, in der Druckkammer einen Staudruck zum dichtenden Anpressen der Dichtungseinheit an dem Dichtpartner und zum dichtenden Anpressen der weiteren Dichtungseinheit an dem weiteren Dichtpartner herbeizuführen.
Der Dichtungshalter kann mit der Drehzahl des ersten Rings drehen, wobei hierzu der Dichtungshalter beispielsweise über einen dichtenden Reibschluss der Dichtungseinheiten mit dem ersten Ring mit dem ersten Ring drehfest gekoppelt sein kann, während die Dichtpartner mit dem zweiten Ring drehfest verbunden sind. Der Dichtungshalter und die Dichtungseinheiten können mit einem Innenlagerring des Radlagers gekoppelt sein, während die Dichtpartner mit einem Außenlagerring oder einer Nabe des Radlagers gekoppelt sind, oder umgekehrt. Durch den Dichtkontakt der jeweiligen Dichtungseinheit an dem zugeordneten Dichtpartner kann eine Abdichtung des Innenrings gegenüber dem Außenring erfolgen. Zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner kann im laufenden Betrieb eine Relativdrehung stattfinden, die insbesondere bei der Dichtungseinheit an der der Kontaktstelle mit dem Dichtpartner zu einem abrasiven Verschleiß und/oder einen durch thermische Belastung verursachten Verschleiß führen kann. Durch die relative Bewegbarkeit der Dichtungseinheit zum Dichtungshalter in axialer Richtung kann die Dichtungseinheit den Verschleiß nachstellen, indem die Dichtungseinheit um das Ausmaß des Verschleißes weiter axial auf den Dichtpartner zu verlagert und/oder verformt wird. Da die Dichtungseinheit einen Teil der Druckkammer begrenzt, kann an einer zur Druckkammer weisenden und von dem Dichtpartner weg weisenden Rückseite der Dichtungseinheit der Druck des Druckfluids, insbesondere Druckluft, anliegen, so dass der Druck des Druckfluids selber die Dichtungseinheit zum Nachstellen des verschleißbedingten axialen Fehlabstands axial verlagern kann. Eine durch Verschleißeffekte der Dichtungseinheit verursachte Leckage des Druckfluids an der Dichtkontaktstelle zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner vorbei kann dadurch vermieden werden. Da die im Wesentlichen ringförmige Dichtungseinheit an ihrer Axialseite gegen den Dichtpartner drückt, ist bei einem abrasiven Verschleiß lediglich ein axialer Versatz der Dichtungseinheit ausreichend, um den Verschleiß nachzustellen. Insbesondere ist es dadurch vermieden ein ringförmiges Bauteil zur Verschleißnachstellung aufzuweiten. Dies ermöglicht es an der Dichtkontaktstelle besonders verschleißfeste Materialen vorzusehen, die üblicherweise eine schlechte Elastizität aufweisen und kaum aufgeweitet werden können. Anstatt einer in radialer Richtung weisenden Mantelfläche kann eine in axialer Richtung weisende Stirnseite der ringförmigen Dichtungseinheit angepresst werden. Im Vergleich zu einer in radialer Richtung wirkenden Dichtungseinheit kann dadurch ein geringerer Verschleiß erreicht werden. Das für die Dichtungseinheit verwendete mindestens eine Material ist insbesondere hitzebeständig bis zu einer Temperatur von beispielsweise 260°C. Das Material weist insbesondere eine Dehnbarkeit auf, die ausreichend ist, um gegen im Betrieb zu erwartende Stöße unempfindlich zu sein. Beispielsweise weist das jeweilige Material eine Dehnung von 5% bis 10% auf. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des jeweiligen Materials entspricht insbesondere im Wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizient des für die Lagerringe des Radlagers verwendeten Materials, insbesondere Stahl.
Wenn ein Druck in dem Drucknutzraum erhöht werden soll, kann zusätzliches, insbesondere kompressibles, Druckfluid über den Einlass zugeführt werden. Dieses Druckfluid wird von dem Auslasskanal jedoch zunächst in der Druckkammer gestaut. Hierzu ist beispielsweise der Strömungsquerschnitt des Auslasskanals entsprechend kleiner als der Strömungsquerschnitt des Einlasses. Falls mehrere Auslasskanäle für die selbe Druckkammer vorgesehen sind, gilt für diesen Vergleich die Summe der Strömungsquerschnitte sämtlicher Auslasskanäle. Falls mehrere Einlässe für die selbe Druckkammer vorgesehen sind, gilt für diesen Vergleich die Summe der Strömungsquerschnitte sämtlicher Einlässe. Der Auslasskanal beziehungsweise die Summe mehrerer Auslasskanäle kann als Drossel wirken, die nur einen zeitverzögerten Ausgleich des Druckes vor und hinter dem Auslasskanal zulässt. Bevor das Druckfluid an die Dichtkontaktstelle zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner gelangen kann, wird das Druckfluid in der Druckkammer zurückgehalten, wodurch sich der Druck in der Druckkammer erhöht. Der Auslasskanal kann in der Art einer Drossel beim Befüllen des Drucknutzraums das Druckfluid in der Druckkammer stauen und einen Staudruck erzeugen. Die kinetische Energie des Druckfluids wird durch die Drosselwirkung des Auslasskanals in eine Erhöhung des statischen Drucks in der Druckkammer umgewandelt, wobei sich gegebenenfalls die Dichte des Druckfluids in der Druckkammer erhöhen kann. Der erhöhte Druck in der Druckkammer führt zu einer stärkeren Anpressung der Dichtungseinheit an dem Dichtpartner, wodurch sich die Dichtwirkung erhöht. Wenn das Druckfluid schließlich über den Auslasskanal die Druckkammer verlässt und im weiteren Strömungsverlauf auch die Dichtkontaktstelle zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner erreicht, liegt an der Dichtkontaktstelle bereits eine für den erhöhten Druck ausreichende Dichtwirkung an, so dass durch die frühzeitige Erreichung der für den erhöhten Druck erforderlichen Dichtwirkung, bevor der erhöhte Druck an der Dichtkontaktstelle aufgebaut ist, eine Leckage vermieden werden kann. Da die Dichtungseinheit einen Teil der Druckkammer begrenzt, kann die frühzeitige Erhöhung der Dichtwirkung automatisch durch den an dem Einlass angelegten Druck erfolgen. Wenn ein Druck in dem Drucknutzraum reduziert werden soll, kann der von der Druckquelle an dem Einlass anliegende Druck verringert werden. Dadurch verringert sich auch der Druck in der Druckkammer entsprechend. Durch die Drosselwirkung des Auslasskanals wird das in dem Drucknutzraum vorliegende Druckfluid zunächst etwas zurückgehalten, so dass sich über einen gewissen Zeitraum in der Druckkammer zunächst ein geringerer Druck als in dem Drucknutzraum einstellt. Dadurch kann sich die Anpresskraft der Dichtungseinheit an dem Dichtpartner schnell verringern, wodurch unnötiger Verschleiß vermieden wird. Da das Druckfluid bevorzugt durch den Auslasskanal abströmt können die an der Dichtkontaktstelle vorliegenden Anteile des Druckfluids in der Art einer Saugstrahlpumpe abgesaugt beziehungsweise mitgerissen werden, so dass die frühzeitige Reduzierung der Anpresskraft der Dichtungseinheit nicht zu einer Leckage oder zumindest nur zu einer geringen, insbesondere vernachlässigbaren, Leckage führt. Durch die Drosselwirkung des Auslasskanals kann über den sich in der Druckkammer einstellenden Druck die Dichtwirkung der Dichtungseinheit frühzeitig auf einen sich ändernden Solldruck angepasst werden, so dass durch die Dichtungsanordnung bei einem geringen Verschleiß eine Drehdurchführung für ein Radlager mit einer geringen Leckage ermöglicht ist.
Der Dichtungshalter kann im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet sein. Die Dichtungseinheiten sind in radialer Richtung zwischen dem Dichtungshalter und dem ersten Ring angeordnet. Die Dichtungseinheiten können mit dem ersten Ring einerseits und mit dem Dichtungshalter andererseits eine Passung, insbesondere leichte Presspassung, ausbilden. Insbesondere liegen die Dichtungseinheiten zumindest teilweise in radialer Richtung direkt an dem ersten Ring und/oder direkt an dem Dichtungshalter an. Die Druckkammer ist dadurch zwischen den Dichtungseinheiten und dem ersten Ring einerseits und zwischen den Dichtungseinheiten und dem Dichtungshalter andererseits ausreichend abgedichtet. Gleichzeitig können die Passungen eine axiale Verschiebung und/oder eine elastische Deformation in axialer Richtung der Dichtungseinheiten zulassen, so dass eine ausreichende Dichtwirkung zwischen den Dichtungseinheiten und den zugeordneten Dichtpartnern nicht beeinträchtigt wird. Besonders bevorzugt weisen die Dichtungseinheiten zumindest an den zu dem ersten Ring und zu dem Dichtungshalter weisenden Mantelseiten ein flexibles, insbesondere elastomeres, Material auf, so dass der Dichtkontakt der Dichtungseinheiten mit dem ersten Ring und mit dem Dichtungshalter durch eine elastische Deformation der Dichtungseinheiten bei einem in der Druckkammer ansteigenden Druck sich sogar erhöhen kann. Wenn sich der Druck in der Druckkammer erhöht, können zunächst die Dichtungseinheiten in axialer Richtung verschoben und/oder elastisch verformt werden, bis sich ein ausreichender Dichtkontakt mit dem zugeordneten Dichtpartner einstellt. In dieser Stellung ist eine weitere axiale Verschiebung und/oder Verformung durch den Dichtpartner blockiert, so dass das Material der Dichteinheit infolge des in der Druckkammer anliegenden Drucks nur noch in radialer Richtung elastisch ausweichen kann, wodurch sich eine ausreichende Abdichtung der Druckkammer zwischen dem Dichtungseinheiten und dem ersten Ring sowie zwischen den Dichtungseinheiten und dem Dichtungshalter ergibt. Ein mit den Dichtungshalter verbundener und zwischen den Dichtungseinheiten und dem ersten Ring angeordneten Halterring zum Halten der Dichtungseinheiten kann hierbei eingespart werden. Dadurch kann auch eine separate Abdichtung zwischen dem Dichtungshalter und dem ersten Ring, beziehungsweise zwischen dem Halterring und dem ersten Ring, eingespart werden. Der Aufbau des Halterings kann dadurch vereinfacht werden, so dass der Haltering einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann. Zudem kann durch die zwischen dem Halterring und dem ersten Ring eingesparte Dichtung die Bauteileanzahl und damit die Herstellungskosten reduziert werden und die Montage vereinfacht werden. Durch die mit Hilfe des Dichtungshalters erreichte zusätzliche Abdichtung der Dichtungseinheiten an dem ersten Ring kann die Bauteileanzahl und die konstruktive Komplexität des Halterings reduziert werden, so dass eine kostengünstige Drehdurchführung für ein Radlager ermöglicht ist.
Der Dichtungshalter, die Dichtungseinheit und die weitere Dichtungseinheit können zusammen eine Dichtungsanordnung ausbilden, die insbesondere als eine gemeinsame vormontierte Baueinheit in dem Radlager verbaut werden kann. Der erste Ring und der zweite Ring können mit Hilfe von zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring angeordneten Wälzkörpern mindestens ein Wälzlager ausbilden. Das Radlager kann für verschiedene Anwendungen auch außerhalb einer Anwendung als Radlager für einen Reifen eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Für viele Einsatzgebiete ist es ausreichend, wenn der Innendurchmesser eines der Wälzlager des zumindest zweireihigen Radlagers oder einreihigen Radlagers zwischen einschließlich 50 mm und einschließlich 160 mm liegt, wobei insbesondere der Außendurchmesser des Wälzlager zwischen einschließlich 90 mm und einschließlich 230 mm liegt. Vorzugsweise liegt die axiale Breite des Wälzlager zwischen einschließlich 81 mm und einschließlich 116 mm. Die radiale Erstreckung des Radlagers ist dadurch groß genug, um die Dichtungsanordnung aufzunehmen und die Dichtungsanordnung noch kostengünstig fertigen und montieren zu können. Wenn für die zwei Wälzlager ein gemeinsamer Lagerring verwendet wird, der insbesondere den Dichtungshalter der Dichtungsanordnung aufnimmt, kann eine entsprechend doppelt so große axiale Breite für den für beide Wälzlager vorgesehenen Lagerring vorgesehen sein. Zur leichteren Montage kann der Lagerring eine etwas größer bemessene axiale Breite aufweisen, die beispielsweise zwischen einschließlich 165 mm und einschließlich 250 mm liegt.
Wenn das Radlager als zweireihiges Radlager ausgestaltet ist, ist es möglich, dass die Dichtungseinheit zum einen Wälzlager und die weitere Dichtungseinheit zum anderen Wälzlager des zweireihigen Radlagers hin abdichtet. Die Dichtungseinheit und die weitere Dichtungseinheit können zwischen den beiden separaten Wälzlager des zweireihigen Radlagers mit einem möglichst geringen Spiel von beispielsweise 200 µm durch Axialanschläge der Wälzlager axial aufgenommen sein. Insbesondere sind die Wälzlager als Schrägkugellager und/oder Kegelrollenlager ausgestaltet. Dadurch können die Lagerringe, welche die Dichtungsanordnung im Wesentlichen verklemmen und/oder axial fixieren, im laufenden Betrieb aufeinander zu gedrückt werden und die Dichtungsanordnung automatisch im Wesentlichen spielfrei verklemmen und/oder axial fixieren.
Insbesondere weist der Dichtungshalter einen ersten Axialanschlag zum Zurückhalten der Dichtungseinheit in der Druckkammer und/oder einen weiteren ersten Axialanschlag zum Zurückhalten der weiteren Dichtungseinheit in der Druckkammer auf. Ein axiales Herausfallen der Dichtungseinheiten aus dem Dichtungshalter kann dadurch vermieden werden. Wenn die Dichtungseinheiten in dem Dichtungshalter eingesetzt werden, können die Dichtungseinheiten elastisch zusammengedrückt werden, um an dem jeweiligen Axialanschlag des Dichtungshalters vorbei bewegt werden zu können.
Innerhalb des Dichtungshalters kann die Dichtungseinheit sich auf die im Wesentlichen ursprüngliche radiale Erstreckung elastisch ausdehnen, so dass der erste Axialanschlag die Dichtungseinheit axial außen hintergreifen kann. Die in dem Dichtungshalter dadurch verliersicher eingesetzten Dichtungseinheiten können mit dem Dichtungshalter eine gemeinsame vormontierte Baueinheit ausbilden, die bei der Montage in dem Radlager leicht und kostengünstig verbaut werden kann. Zudem kann der Dichtungshalter automatisch an den Dichtungseinheiten in axialer Richtung zentriert werden, so dass von beiden Dichtungseinheiten automatisch der gleiche Anpressdruck an dem jeweiligen Dichtpartner anliegt.
Vorzugsweise weist der Dichtungshalter einen zweiten Axialanschlag zum Anschlagen ein einer von dem Dichtungspartner wegweisenden Rückseite der Dichtungseinheit und/oder einen weiteren zweiten Axialanschlag zum Anschlagen ein einer von dem weiteren Dichtungspartner wegweisenden Rückseite der weiteren Dichtungseinheit auf. Die Dichtungseinheiten können dadurch auf einen definierte Mindestabstand gehalten werden. Dadurch ist für die Druckkammer eine entsprechende Mindestbreite in axialer Richtung vorgegeben. Die zweiten Axialanschläge können eine zu weite axiale Verlagerung der jeweiligen Dichtungseinheit zur Mitte des Dichtungshalters blockieren, so dass vermieden werden kann, dass die Dichtungseinheit den Einlass des ersten Rings überdeckt und versehentlich verschließt. Die Funktionalität der durch die Dichtungsanordnung ausgebildeten Drehdurchführung wird dadurch sichergestellt. Zudem kann der Dichtungshalter automatisch an den Dichtungseinheiten in axialer Richtung zentriert werden, so dass von beiden Dichtungseinheiten automatisch der gleiche Anpressdruck an dem jeweiligen Dichtpartner anliegt.
Besonders bevorzugt ist an einer zur Druckkammer weisenden Mantelfläche des ersten Rings ein zwischen der Dichtungseinheit und der weiteren Dichtungseinheit angeordneter Abstandsring vorgesehenen, wobei der Abstandsring in radialer Richtung dichtend an der Dichtungseinheit und der weiteren Dichtungseinheit anliegt und einen mit dem Einlass kommunizierbaren Einlasskanal aufweist, wobei insbesondere der Strömungsquerschnitt des Einlasskanals mindestens so groß wie der Strömungsquerschnitt des Einlasses ist. Der Abstandsring kann einen zweiten Axialanschlag zum Anschlagen ein einer von dem Dichtungspartner wegweisenden Rückseite der Dichtungseinheit und/oder einen weiteren zweiten Axialanschlag zum Anschlagen ein einer von dem weiteren Dichtungspartner wegweisenden Rückseite der weiteren Dichtungseinheit aufweisen. Die Dichtungseinheiten können dadurch auf einen definierte Mindestabstand gehalten werden. Dadurch ist für die Druckkammer eine entsprechende Mindestbreite in axialer Richtung vorgegeben. Die zweiten Axialanschläge können eine zu weite axiale Verlagerung der jeweiligen Dichtungseinheit zur Mitte des Dichtungshalters blockieren, so dass vermieden werden kann, dass die Dichtungseinheit den Einlass des ersten Rings überdeckt und versehentlich verschließt. Die Funktionalität der durch die Dichtungsanordnung ausgebildeten Drehdurchführung wird dadurch sichergestellt. Der Einlasskanal des Abstandsrings ist hierbei insbesondere derart dimensioniert, dass unter Berücksichtigung von Toleranzen der Abstandsring nicht einen Teil des Strömungsquerschnitts des Einlass überdeckt. Besonders bevorzugt sind die Dichtungseinheiten zusätzlich oder alternativ zu einen von dem Dichtungshalter verursachten Anpressen an den ersten Ring von dem Dichtungshalter gegen den Abstandsring gepresst, insbesondere um die Druckkammer abzudichten. Vorzugsweise weist der Abstandsring eine zu den Dichtungseinheiten weisende Mantelfläche auf, die im Vergleich zu der von dem ersten Ring zu den Dichtungseinheiten weisende Mantelfläche eine bessere Dichtwirkung ermöglicht. Durch die radiale Erstreckung des Abstandsrings kann die radiale Erstreckung der Druckkammer reduziert werden und die axiale Fläche der zur Druckkammer weisenden Rückseite der jeweiligen Dichtungseinheit entsprechend reduziert werden, so dass die Anpresskraft der Dichtungseinheiten an dem jeweiligen Dichtpartner auf ein erforderliches Ausmaß reduziert werden kann.
Insbesondere ist ein relativ zum zweiten Ring drehbar gelagerter und zum ersten Ring separater weiterer erster Ring vorgesehen, wobei der erste Ring und der weitere erste Ring in radialer Richtung betrachtet jeweils einen Teil der Druckkammer überdecken, wobei der Einlass entweder nur in dem ersten Ring oder nur in dem weiteren ersten Ring vorgesehen ist. Der erste Ring und der zweite Ring können insbesondere jeweils ein Lagerring von zwei verschiedenen Wälzlagern sein, so dass das Radlager als zumindest zweireihiges Radlager ausgestaltet ist. Da der Einlass nur in einem der ersten Ringe vorgesehen ist, ist auch nur an diesem ersten Ring eine spanende Bearbeitung zur Herstellung des Einlasses erforderlich. Der andere erste Ring, in dem der Einlass nicht vorgesehen ist, braucht nicht bearbeitet zu werden, so dass der Herstellungsaufwand reduziert werden kann.
Vorzugsweise ist der Einlass zu einer Kontaktstelle zwischen dem ersten Ring und dem weiteren ersten Ring in axialer Richtung beabstandet positioniert. Der Einlass braucht dadurch nicht an der axialen Stirnseite des ersten Rings vorgesehen zu werden. Stattdessen kann der Einlass zu dieser Stirnseite axial versetzt vorgesehen werden. Der Einlass kann dadurch leicht und kostengünstig durch Bohren hergestellt werden. Scharfe Kanten in der axialen Stirnseite können dadurch vermieden werden.
Besonders bevorzugt ist der Einlass in axialer Richtung außermittig zu der Druckkammer und/oder zu dem Dichtungshalter positioniert. Grundsätzlich ist es möglich für den ersten Ring und den weiteren ersten Ring unterschiedliche axiale Erstreckungen vorzusehen, so dass der in nur einem der ersten Ringe vorgesehene Einlass im Wesentlichen mittig zu dem Dichtungshalter positioniert ist. Bei einer ausreichenden axialen Erstreckung der Druckkammer kann jedoch die axiale Erstreckung ausreichen, dass auch bei einer außermittigen Positionierung des Einlasses relativ zum Dichtungshalter eine Verbindung des Einlasses mit der Druckkammer, insbesondere über den vollen Strömungsquerschnitt des Einlasses, ausgebildet werden kann. Dies ermöglicht es den ersten Ring und den weiteren ersten Ring als Gleichteile herzustellen, von denen nur einer mit dem Einlass versehen wird. Die Herstellungskosten können dadurch reduziert werden.
Insbesondere ist an einer zur Druckkammer weisenden Mantelfläche des ersten Rings und des weiteren ersten Rings ein zwischen der Dichtungseinheit und der weiteren Dichtungseinheit angeordneter Abstandsring vorgesehenen, wobei der Abstandsring einen mit dem Einlass kommunizierbaren Einlasskanal aufweist, wobei der Abstandsring sowohl mit dem ersten Ring als auch mit dem weiteren ersten Ring verbunden ist, insbesondere um den ersten Ring und den weiteren ersten Ring in axialer Richtung aneinander anzupressen. Der Abstandsring kann insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Der Abstandsring kann dadurch nicht nur die Dichtungseinheiten auf einen definierten Mindestabstand halten und/oder die Dichtungseinheiten von dem Einlass fernhalten, sondern auch den ersten Ring mit dem weiteren ersten Ring verbinden. Die zwischen zwei Wälzlagern vorgesehene Drehdurchführung des Radlagers kann mit Hilfe der Dichtungsanordnung über den Abstandsring auch ein Verbindungsmittel ausbilden, wodurch eine weitere Funktionalität in der Dichtungsanordnung integriert ist.
Vorzugsweise greift der Abstandsring mit einem Haltehaken und/oder einem Haltekragen in den Einlass ein. Der Einlass kann eine Vertiefung in dem ersten Ring bereitstellen, in die der Abstandsring eingesetzt, insbesondere eingehakt, werden kann, um eine Kraft in axialer Richtung aufzuprägen, mit deren Hilfe der erste Ring auf den weiteren ersten Ring zu gezogen werden kann.
Besonders bevorzugt erfolgt eine Befestigung des Abstandsrings mit dem ersten Ring und/oder mit dem weiteren ersten Ring über eine an mindestens einem Rasthinterschnitt federnd vorbeigeführte Rastnase. Der Abstandsring kann vergleichbar zu einem Kabelbinder bei einer axialen Annäherung des ersten Rings an den weiteren ersten Ring eine Rastnase an einem insbesondere rampenförmigen Rasthinterschnitt verbeibewegen, so dass die nach dem Passieren des Rasthinterschnitts zurückgefederte Rastnase den Rasthinterschnitt verliersicher hintergreifen kann. Vorzugsweise ist der Abstandsring aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, so dass insbesondere der Abstandsring die federnde Rastnase ausbilden kann. Der erste Ring und/oder der weitere erste Ring kann insbesondere mehrere Riefen, Rillen, Kerben und/oder Nuten aufweisen, welche die Funktion des Rasthinterschnitts ausfüllen können.
Insbesondere weist die Dichtungseinheit und/oder die weitere Dichtungseinheit einen im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse des Radlagers angeordneten direkt an dem jeweiligen Dichtpartner anliegbaren Abstützring zur Abtragung axialer Kräfte und/oder einen im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse des Radlagers angeordneten direkt an dem jeweiligen Dichtpartner anliegbaren Dichtring zur Bereitstellung eines Dichtkontakts mit dem Dichtpartner durch eine elastische Verformung auf. Der Abstützring und/oder der Dichtring können insbesondere in einem, vorzugsweise aus einem elastomeren Material hergestellten, Haltering der Dichtungseinheit eingesetzt sein. Der Haltering kann beispielsweise durch den in der Druckkammer anliegenden Druck elastisch verformt werden und den Abstützring und/oder den Dichtring gegen den Dichtpartner drücken, während der Abstützring und/oder der Dichtring aus einem anderen Material hergestellt sein können. Insbesondere ist der Abstützring aus einem besonders druckfesten und/oder verschleißfesten Material hergestellt. Beispielsweise ist der Abstützring aus einem Polyamidimide (PAI) hergestellt, der zur verbesserten Verschleißfestigkeit einen erhöhten Graphitanteil aufweisen kann. Der Dichtring kann besonders weich sein und dadurch eine besonders gute Abdichtung erreichen. Der Dichtring ist beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Der Abstützring kann einen Großteil der Anpresskräfte abtragen, so dass an dem Dichtring geringere Kräfte angreifen und das im Vergleich zu dem Abstützring weichere Material des Dichtrings nicht so leicht verschleißt. Wenn der Haltering aus einem elastomeren Material hergestellt ist, kann die Dichtungseinheit bei der Montage leicht durch eine zum Dichtpartner weisende verjüngende Öffnung des Dichtungshalters gepresst werden, um die Dichtungseinheit bis zur Montage des Dichtpartners verliersicher in dem Dichtungshalter zurückzuhalten. Alternativ kann die zum Dichtpartner weisende Öffnung des Dichtungshalters in radialer Richtung so groß wie die radiale Erstreckung der Dichtungseinheit sein, wobei insbesondere zwischen dem Dichtungshalter und der Dichtungseinheit eine Spielpassung ausgebildet ist, die eine leichte axiale Verschiebbarkeit der Dichtungseinheit in dem Dichtungshalter ermöglicht.
Vorzugsweise sind der Abstützring und der Dichtring in einem im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse des Radlagers angeordneten Haltering zueinander in radialer Richtung beabstandet oder in radialer Richtung aneinander anliegend aufgenommen. Wenn der Abstützring und der Dichtring zueinander beabstandet angeordnet sind, können diese Ringe jeweils separat in einer eigenen Aufnahmetasche des Halterings der Dichtungseinheit aufgenommen sein. Die einzelnen Ringe sind dadurch voneinander entkoppelt und getrennt, so dass eine genseitige Blockierung vermieden ist. Dies kann einen besonders geringen Verschleiß und eine hohe Lebensdauer selbst bei einer ungeschmierten Dichtkontaktstelle ermöglichen. Insbesondere wenn die Dichtkontaktstelle geschmiert ist können die Ringe aneinander anliegend in einer gemeinsamen Aufnahmetasche des Halterings aufgenommen sein. Dadurch wird in radialer Richtung im Bereich der Dichtkontaktstelle Bauraum geschaffen, in dem mindestens ein weiterer Abstützring und/oder Dichtring vorgesehen werden kann. Insbesondere sind der mindestens eine Abstützring und der mindestens eine Dichtring alternierend angeordnet. Die Fläche für den Dichtkontakt zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner kann dadurch erhöht werden, wodurch bei geringeren erforderlichen Anpresskräften eine höhere Dichtwirkung erreicht werden kann. Dies ermöglicht bei einem geringen Verschleiß eine hohe Dichtwirkung.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem, insbesondere aus einem elastomeren Material hergestellten, Haltering einerseits und dem Abstützring und/oder dem Dichtring andererseits eine Entlastungsnut ausgebildet. Durch die Entlastungsnut kann beispielsweise der Abstützring und/oder der Dichtring innerhalb der Aufnahmetasche des Halterings etwas kippen, wodurch sich der Abstützring und/oder der Dichtring auch bei einem ungleichmäßigen Verschleiß leichter automatisch an dem Dichtpartner ausrichten kann. Zudem kann der Haltering bei einer elastischen Verformung durch den in der Druckkammer anliegenden Druck in die Entlastungsnut ausweichen, so dass ein Blockieren der Dichtungseinheit innerhalb des Dichtungshalters vermieden werden kann.
Insbesondere ist der Abstützring und/oder der Dichtring in einer elastischen Aufnahmetasche der Dichtungseinheit aufgenommen ist. Selbst wenn der Haltering der Dichtungseinheit nicht aus einem elastomeren Material hergestellt sein sollte, kann zumindest die Aufnahmetasche elastisch nachgeben, indem beispielsweise eine elastomere Innenbeschichtung der Aufnahmetasche elastisch verformt werden kann. Durch die elastischen Aufnahmetasche kann beispielsweise der Abstützring und/oder dem Dichtring innerhalb der Aufnahmetasche des Halterings etwas kippen, wodurch sich der Abstützring und/oder der Dichtring auch bei einem ungleichmäßigen Verschleiß leichter automatisch an dem Dichtpartner ausrichten kann. Unnötiger Verschleiß wird dadurch vermieden.
Vorzugsweise bildet die Dichtungseinheit und/oder die weitere Dichtungseinheit im an dem zugeordneten Dichtpartner angepressten Zustand zwischen einem Teil der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner einen Gegendruckspalt aus, wobei der Gegendruckspalt, insbesondere stromabwärts zum Auslasskanal, mit dem Auslasskanal und/oder mit dem Drucknutzraum kommuniziert. Zumindest im Bereich des Gegendruckspalts ist ein Anliegen der Dichtungseinheit an dem Dichtpartner nicht vorgesehen. Dies ermöglicht es dem Druckfluid in den Gegendruckspalt zu gelangen und eine der Anpressrichtung der Dichtungseinheit an den Dichtpartner entgegengesetzte Kraft der Dichtungseinheit aufzuprägen. Der Anpressdruck kann dadurch, insbesondere auf das erforderliche Minimum, reduziert werden, so dass ein Verschleiß durch eine unnötig hohe Anpresskraft vermieden werden kann. Wenn der Druck im Drucknutzraum erhöht werden soll, kann die Dichtungseinheit frühzeitig mit einem gegebenenfalls etwas zu hohen Druck gegen den Dichtpartner gepresst werden, damit während des Zeitraums bis ein Druckausgleich zwischen dem von der Druckquelle bereitgestellten Druck und dem Druck in dem Drucknutzraum eine ausreichende im Wesentlichen leckagefreie Abdichtung vorgesehen ist. Durch den allmählichen Druckaufbau im Drucknutzraum wird stromabwärts des Auslasskanals auch der Druck in dem Gegendruckspalt aufgebaut, wodurch die Anpresskraft auf einen geringeren aber ausreichenden Druck reduziert werden kann. Zur Einstellung einer gewünschten Anpresskraft im stationären Zustand kann die Fläche der im Gegendruckspalt zum Dichtpartner weisenden Vorderseite der Dichtungseinheit in Abhängigkeit von der Fläche der die Druckkammer begrenzenden Rückseite der Dichtungseinheit geeignet gewählt werden, damit sich die gewünschten Anpresskraft als resultierende Kraft der an der Dichtungseinheit angreifenden und einander entgegen gerichteten Druckrichtungen in der Druckkammer und in dem Gegendruckspalt ergibt. Durch die mit Hilfe der Drosselwirkung des Auslasskanals erreichte Zeitverzögerung beim Druckaufbau in dem Gegendruckspalt kann vermieden werden, dass in der instationären Phase der Druckerhöhung durch Druckschwankungen im von der Druckquelle angelegten Druck Undichtigkeiten auftreten, die zu einer Leckage von Druckfluid führen können. Zusätzlich ist es möglich einen, insbesondere in beide radialen Richtungen abgeschlossenen im Wesentlichen taschenförmigen, weiteren Gegendruckspalt vorzusehen, der direkt mit der Druckkammer kommuniziert, wie in DE 2015 212 641 A1 beschrieben, auf deren Inhalt als Teil der Erfindung Bezug genommen wird.
Besonders bevorzugt ist die Dichtungseinheit unterhalb eines Grenzdrucks p in der Druckkammer von p ≤ 2,0 bar, insbesondere p ≤ 1,8 bar, vorzugsweise p ≤ 1,5 bar und besonders bevorzugt p ≤ 1,2 bar von dem Dichtpartner abgehoben positioniert. Bei einem besonders niedrigen Druck in der Druckkammer, der insbesondere unterhalb des minimal vorgesehenen Reifendrucks für den Reifen liegt, kann ein Dichtkontakt zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner aufgehoben sein. Dies führt zu einem entsprechend geringeren Anpressdruck der Dichtungseinheit an dem Dichtpartner, wenn in der Druckkammer ein gewünschter Solldruck für den Drucknutzraum anliegt. Der Verschleiß der Dichtungseinheit kann dadurch reduziert werden.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring ein, insbesondere als Kassettendichtung oder Radialwellendichtring ausgestalteter, Dichtkörper zum Schutz der Wälzkörper vor äußeren Verschmutzungen vorgesehen, wobei die Dichtungsanordnung in axialer Richtung zwischen den Wälzkörpern und dem Dichtkörper angeordnet ist, wobei insbesondere die Dichtungsanordnung an dem Dichtkörper axial abgestützt ist und/oder der Dichtkörper den Dichtpartner ausbildet. Der Dichtkörper kann bereits das Radlager zu einer Axialseite hin abdichten, so dass insbesondere Staub und sonstige Schmutzpartikel im Wesentlichen nicht in das Radlager eindringen können. Die Dichtungsanordnung kann hierbei eine zusätzliche Barriere ausbilden, die das Eindringen von Verschmutzungen in den Bereich der Wälzkörper verhindern kann. Hierbei kann der Dichtkörper zur Abstützung eines der Dichtpartner verwendet werden oder selber den Dichtpartner an dieser Axialseite der Dichtungsanordnung ausbilden. Alternativ kann die Dichtungsanordnung den an einem axialen Ende des Radlagers vorgesehenen Dichtkörper ersetzen, wobei insbesondere der am axialen Ende des Radlagers vorgesehene Dichtpartner an einem in einer Nut eines der Lagerringe des Radlagers eingesetzten Sicherungsring abgestützt sein kann.
Insbesondere ist in axialer Richtung zwischen dem jeweiligen Dichtpartner und den diesem Dichtpartner zugewandten Wälzkörpern ein Staubschutzdeckel zum Abdecken der Wälzkörper vorgesehen, wobei insbesondere der Staubschutzdeckel mit dem Dichtpartner eine Labyrinthdichtung ausbildet. Der Staubschutzdeckel kann ein Eindringen von Verschmutzungen in den Bereich der Wälzlager verhindern. Dadurch können auch Verunreinigungen in dem Druckfluid, das als Leckage die Dichtkontaktstelle passieren konnte, nicht die Wälzlager erreichen. Insbesondere kann mit Hilfe des Staubschutzdeckels ein Strömungswege für den Leckagestrom des Druckfluids vorgegeben werden, der in der Art einer Labyrinthdichtung eine 180°-Kehre vorsieht, beispielsweise von radial nach innen nach radial außen oder umgekehrt. Dadurch kann die Leckage oder zumindest die schwereren Verunreinigungen des Leckagestroms in der 180°-Kehre zurückgehalten und gesammelt werden.
Vorzugsweise ist stromabwärts zum Dichtkontakt zwischen der Dichtungseinheit und dem Dichtpartner ein Sammelraum zur Sammlung und Rückführung von als Leckage an dem Dichtkontakt vorbeigeströmten Druckfluid vorgesehen. Der Sammelraum kann in einem Lagerring des Radlagers ausgebildet werden oder über einen in dem Lagerring des Radlagers ausgebildet Kanal erreicht werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Leckagestrom oder Verunreinigungen in dem Leckagestrom nicht die Wälzkörper erreichen. Vorzugsweise kann das in dem Sammelraum gesammelte Druckfluid wieder rückgeführt werden, wodurch der Sammelraum zu einem Großteil geleert werden kann und auch nach einer langen Betriebszeit noch einen Leckagestrom zumindest zeitweise aufnehmen kann. Geeignete Leckagerückführungen sind in DE 10 2006 006 143 A1 beschrieben, auf deren Inhalt als Teil der Erfindung hiermit Bezug genommen wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Radlageranordnung zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Lastkraftfahrzeug, mit einem, insbesondere zumindest in einem Teilbereich als Hohlwelle ausgestalteten, Lagerzapfen, einer auf dem Lagerzapfen aufgesteckten Radnabe zur Aufnahme eines Reifen des Kraftfahrzeugs, einem Radlager zur Lagerung der Radnabe an dem Lagerzapfen und einer Dichtungsanordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, radialen Durchführung eines Druckfluids von dem Lagerzapfen zu dem Drucknutzraum, wobei die Dichtungsanordnung in axialer Richtung zwischen dem Radlager und einer Axialfläche des Lagerzapfens angeordnet ist. Die Dichtungsanordnung kann mit einem von dem Lagerzapfen ausgebildeten Einlass und einem von der Radnabe ausgebildeten Auslass kommunizieren, so dass die Drehdurchführung in axialer Richtung außerhalb des Radlagers ausgebildet sein kann. Die Dichtungsanordnung ist insbesondere in axialer Richtung neben einem Innenring und/oder neben einem Außenring des Radlagers angeordnet. Die Dichtungsanordnung kann in axialer Richtung neben einem die Wälzkörper vor Verschmutzung schützenden Dichtkörper angeordnet sein und dadurch einen weiteren Schutz vor Verschmutzung ausbilden. Das Radlager braucht dadurch nicht konstruktiv an die Ausbildung der Drehdurchführung mit Hilfe der Dichtungsanordnung angepasst sein. Der Lagerzapfen kann beispielsweise ein Sackloch aufweisen, an dem die Druckquelle angeschlossen ist und/oder von dem der Einlass in radialer Richtung abgehen kann. Die Dichtungsanordnung kann zwischen dem Radlager und der Axialfläche des Lagerzapfens axial fixiert sein. Insbesondere ist an dem von der Axialfläche abstehenden Ende des Lagerzapfens eine Wellenmutter aufgeschraubt, die das Radlager gegen die Dichtungsanordnung und damit die Dichtungsanordnung gegen die als Axialanschlag für die Dichtungsanordnung wirkende Axialfläche drückt. Ein axiales Spiel kann dadurch eliminiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer Drehdurchführung für ein Radlager,
2: eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Radlagers mit der Drehdurchführung aus 1,
3: eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Radlagers und
4: eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Radlagers.

Die in 1 und 2 dargestellte Drehdurchführung 10 kann beispielsweise von einer radial innen angeschlossenen Druckquelle ein insbesondere als Druckluft vorliegendes Druckfluid durch ein Radlager 12 eines Kraftfahrzeugs hindurch in einen radial äußeren Drucknutzraum leiten, bei dem es sich um einen Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens handeln kann, um den für unterschiedliche Randbedingen jeweils unterschiedlichen optimalen Reifendruck einstellen zu können. Das Radlager 12 ist beispielsweise zweireihig ausgestaltet ist und kann insbesondere zwei separate Wälzlager 18 aufweisen, die einen gemeinsamen Innenring oder separate Innenringe aufweisen. Die Drehdurchführung 10 weist daher einen ersten Ring 14 und einen weiteren ersten Ring 15 auf, der einen in radialer Richtung verlaufenden Einlass 16 aufweist, über den der von der Druckquelle bereitgestellte Druck angelegt werden kann. Der erste Ring 14 und der weitere erste Ring 15 können hierbei jeweils durch den Innenring des jeweiligen zugeordneten Wälzlagers 18 ausgebildet sein. Der Einlass 16 ist hierbei nur von einem der ersten Ringe 14, 15 ausgebildet. Die Drehdurchführung 10 weist zudem einen zu dem ersten Ring 14 relativ drehbaren zweiten Ring 20 auf, der einen in radialer Richtung verlaufenden Auslass 22 aufweist, um das Druckfluid in den Drucknutzraum zu leiten. Der zweite Ring 20 kann hierbei beispielsweise durch den Außenring der Wälzlager 18 ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite Ring 14 separat zu den Außenringen der Wälzlager 18 ausgestaltet und beispielsweise durch eine Nabe für den Reifen ausgebildet sein.
Um den ersten Ring 14 und den zweiten Ring 20 möglichst dicht und verschleißarm gegeneinander abzudichten, weist die Drehdurchführung 10 eine in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring 14 und dem zweiten Ring 20 angeordnete Dichtungsanordnung 24 auf. Die Dichtungsanordnung 24 weist einen Dichtungshalter 26 auf, in dem eine zu einer ersten Axialseite hin abdichtende Dichtungseinheit 38 und eine in eine entgegengesetzte Axialrichtung abdichtende weitere Dichtungseinheit 60 eingesetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Dichtungshalter 26 die Dichtungseinheiten 38, 60 jeweils axial außen hintergreifende erste Axialanschläge 30 auf, mit deren Hilfe die Dichtungseinheiten 38, 60 verliersicher in dem Dichtungshalter 26 aufgenommen sind. Gleichzeitig drückt der Dichtungshalter 26 die Dichtungseinheiten 38, 60 gegen den ersten Ring 14 beziehungsweise den weiteren ersten Ring 15, wodurch eine Abdichtung erreicht ist. Der Reibschluss zwischen den Dichtungseinheiten 38, 60 und den ersten Ringen 14, 15 reicht aus, dass die Dichtungseinheiten 38, 60 und der Dichtungshalter 26 mit der Drehzahl der ersten Ringe 14, 15 rotieren. In axialer Richtung können die Dichtungseinheiten 38, 60 zwischen von den ersten Ringen 14, 15 jeweils ausgebildeten Axialanschlägen 28 verklemmt und/oder axial aufgenommen sein. Der Einlass 16 mündet in eine von den Dichtungseinheiten 38, 60 axial und von den ersten Ringen 14, 15 und dem Dichtungshalter 26 radial begrenzte Druckkammer 36. Die Druckkammer 36 ist an einer nach axial außen weisenden Seite von der Dichtungseinheit 38 verschlossen, die innerhalb des Dichtungshalters 26 in axialer Richtung verlagert und/oder elastisch verformt werden kann. Die Dichtungseinheit 38 weist einen, insbesondere aus einem elastomeren Material hergestellten, Haltering 40 auf, der an seiner von der Druckkammer 36 weg weisenden Axialseite, insbesondere elastische, Aufnahmetaschen 42 aufweist, in denen jeweils ein eher verschleißfester unelastischer Abstützring 44 und ein eher elastischer Dichtring 46 eingesetzt sind. Zwischen der Aufnahmetasche 42 und dem aufgenommenen Ring 44, 46 kann eine Ausgleichsnut vorgesehen sein. Der Abstützring 44 und der Dichtring 46 sind im Wesentlichen konzentrisch zu einer Drehachse des Radlagers 12 angeordnet, wobei die Drehdurchführung 10 und die Dichtungsanordnung 24 ebenfalls um diese Drehachse rotieren können. Durch den Druck in der Druckkammer 36 kann der Haltering 40 der Dichtungseinheit 38 axial nach außen gedrückt werden, so dass der Abstützring 44 und der Dichtring 46 in axialer Richtung gegen einen Dichtpartner 50 gepresst werden, wodurch eine von dem Druck in der Druckkammer 36 abhängige ausreichende und sich automatisch an sich verändernde Druckverhältnisse anpassende Abdichtung erreicht wird. Analog zur Dichtungseinheit 38 begrenzt die weitere Dichtungseinheit 60 die andere Axialseite der Druckkammer und kann durch den Druck in der Druckkammer 36 gegen einen weiteren Dichtpartner 50 gepresst werden. Die weitere Dichtungseinheit 60 kann insbesondere im Wesentlichen spiegelbildlich zur der Dichtungseinheit 38 ausgebildet sein und analog funktionieren. Der Dichtpartner 50 ist drehfest mit dem zweiten Ring 20 befestigt. Zudem weist der Dichtpartner 50 eine zum zweiten Ring 20 geöffnete Dichtnut 52 auf, in der beispielsweise ein nicht dargestellter O-Ring, eingesetzt sein kann, um den Dichtpartner 50 gegenüber dem zweiten Ring 20 ausreichend abzudichten. Zusätzlich oder alternativ kann zwischen dem Dichtpartner 50 und dem zweiten Ring 20 ein gummierter Sitz vorgesehen sein, der eine ausreichende Abdichtung und eine drehfeste Befestigung des Dichtpartners 50 mit dem zweiten Ring 20 ermöglicht. Die Dichtungseinheit 38 dreht mit der Drehzahl des ersten Rings 14, während der Dichtpartner 50 mit der Drehzahl des zweiten Rings 20 dreht. Bei einem abrasiven Verschleiß des Abstützrings 44 und des Dichtrings 46 verringert sich die axiale Erstreckung des Abstützrings 44 und des Dichtrings 46. Die Dichtungseinheit 38 kann diesen Verschleiß jedoch automatisch ausgleichen, indem der Haltering 40 durch den Druck in der Druckkammer 36 stärker zum Dichtpartner 50 hin verlagert und/oder elastisch verformt wird.
Von der Druckkammer 36 geht ein Auslasskanal 54 ab, der einen deutlich geringeren Strömungsquerschnitt als der Einlass 16 aufweist. Der Auslasskanal 54 kann dadurch in der Art einer Drossel beim Befüllen des Drucknutzraums das Druckfluid in der Druckkammer 36 stauen und einen Staudruck erzeugen. Die kinetische Energie des Druckfluids wird durch die Drosselwirkung des Auslasskanals 54 in eine Erhöhung des statischen Drucks in der Druckkammer 36 umgewandelt, wobei sich gegebenenfalls die Dichte des Druckfluids in der Druckkammer 36 erhöhen kann. Wenn das Druckfluid den Auslasskanal 54 passiert hat, kann das Druckfluid von dem Auslasskanal 54 zum Auslass 22 und zum Drucknutzraum fließen. Ein Teil des Druckfluids kann auch in einen zwischen dem Dichtpartner 50 und der Dichtungseinheit 38 ausgebildeten Gegendruckspalt 56 strömen und sich dort stauen. Dadurch kann der Anpressdruck der Dichtungseinheit 38 an dem Dichtpartner 50 reduziert werden.
Das Wälzlager 18 des Radlagers 12 kann zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper 62 aufweisen. Ein Eindringen von Verschmutzungen kann durch einen beispielsweise als Kassettendichtung ausgestalteten Dichtkörper 64 vermieden werden, der an dem axialen Außenrand des Wälzlagers 18 zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist.
Wenn der Drucknutzraum mit einem Druckfluid zur Druckerhöhung gefüllt werden soll, kann zunächst das Druckfluid über den Einlass 16 von einer Druckquelle zugeführt werden. Anschließend kann das Druckfluid von dem Einlass 16 in die angeschlossene Druckkammer 36 eintreten. Durch den Druck in der Druckkammer 36 werden die Dichtungseinheiten 38, 60 gegen ihren jeweiligen Dichtpartner 50 gedrückt. Durch die Drosselwirkung des Auslasskanals 54 stellt sich aufgrund des dadurch erreichten Staudrucks ein entsprechend hoher Druck in der Druckkammer 36 ein, der zu einer guten Dichtwirkung zwischen den Dichtungseinheiten 38, 60 und dem jeweiligen Dichtpartner 50 führt. Das Druckfluid kann schließlich über den Auslasskanal 54 die Druckkammer 36 verlassen und über den Auslass 22 in dem zweiten Ring 20, der durch eine Nabe des Kraftfahrzeugreifens ausgebildet sein kann, zu dem Drucknutzraum gelangen. Jedoch kann auch ein Teil des Druckfluids über einen zwischen dem Dichtungshalter 26 und dem zweiten Ring 20 ausgebildeten Spalt in den Gegendruckspalt 56 gelangen. Durch den mit Hilfe des Auslasskanals 54 erhöhten Druck in der Druckkammer 36 ist an der Dichtkontaktstelle zwischen der jeweiligen Dichtungseinheit 38, 60 und dem zugeordneten Dichtpartner 50 eine ausreichende Dichtwirkung gegeben, um eine Leckage zu vermeiden oder zumindest gering zu halten. Durch den allmählichen Druckausgleich zwischen der Druckquelle und dem Drucknutzraum kann sich der Druck in dem Gegendruckspalt 56 ebenfalls allmählich erhöhen und den Anpressdruck der Dichtungseinheiten 38, 60 an dem zugeordneten Dichtpartner 50 auf ein noch ausreichendes aber verschleißärmeres Ausmaß reduzieren.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform des Radlagers 12 sind im Vergleich zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Radlagers 12 die ersten Axialanschläge 30 des Halterings 26 durch an den zur Druckkammer 36 weisenden Rückseiten der Dichtungseinheiten 38, 60 anschlagbare zweite Axialanschläge 32 ersetzt. Durch die zweiten Axialanschläge 32 ist zwischen den Dichtungseinheiten 38, 60 ein Mindestabstand und eine minimale axiale Erstreckung der Druckkammer 36 vorgegeben, so dass der Einlass 16 nicht von den Dichtungseinheiten 38, 60 abgedeckt werden kann. Insbesondere ist es auch möglich, dass der Dichtungshalter 26 sowohl die ersten Axialanschläge 30 als auch die zweiten Axialanschläge 32 aufweist, zwischen denen jeweils die zugeordnete Dichtungseinheit 38, 60 aufgenommen ist.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des Radlagers 12 ist im Vergleich zu der in 3 dargestellten Ausführungsform des Radlagers 12 ein Abstandsring 48 in axialer Richtung zwischen den Dichtungseinheiten 38, 60 vorgesehen. Der Abstandsring 48 weist einen mit dem Einlass 16 und mit der Druckkammer 36 kommunizierenden Einlasskanal 34 auf, dessen Strömungsquerschnitt im Wesentlichen so groß wie der Strömungsquerschnitt des Einlasses 16 ist. Vorzugsweise presst der Dichtungshalter 26 die Dichtungseinheiten 38, 60 sowohl gegen die ersten Ringe 14, 15 als auch gegen den Abstandsring 48. Der Abstandsring 48 ist insbesondere ausgestaltet den ersten Ring 14 mit dem zweiten Ring 15 zu verrasten. Durch die radiale Erstreckung des Abstandsrings 48 kann die radiale Erstreckung der Druckkammer 36 reduziert werden und die axiale Fläche der zur Druckkammer 36 weisenden Rückseite der jeweiligen Dichtungseinheit 38, 60 entsprechend reduziert werden, so dass die Anpresskraft der Dichtungseinheiten 38, 60 an dem jeweiligen Dichtpartner 50 auf ein erforderliches Ausmaß reduziert werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Drehdurchführung
12: Radlager
14: erster Ring
15: weiterer erster Ring
16: Einlass
18: Wälzlager
20: zweiter Ring
22: Auslass
24: Dichtungsanordnung
26: Dichtungshalter
28: Axialanschlag
30: erster Axialanschlag
32: zweiter Axialanschlag
34: Einlasskanal
36: Druckkammer
38: Dichtungseinheit
40: Haltering
42: Aufnahmetasche
44: Abstützring
46: Dichtring
48: Abstandsring
50: Dichtpartner
52: Dichtnut
54: Auslasskanal
56: Gegendruckspalt
60: weitere Dichtungseinheit
62: Wälzkörper
64: Dichtkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015212641 A1 [0003]
DE 2015212641 A1 [0027]
DE 102006006143 A1 [0031]

Claims

Radlager zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Lastkraftfahrzeug, mit einem, insbesondere als Innenlagerring ausgestalteten, ersten Ring (14), einem, insbesondere als Außenlagerring oder Nabe ausgestalteten, relativ zum ersten Ring (14) drehbar gelagerten zweiten Ring (20), einem drehfest mit dem zweiten Ring (20) direkt oder indirekt befestigten Dichtpartner (50), einem drehfest mit dem zweiten Ring (20) direkt oder indirekt befestigten weiteren Dichtpartner (50), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) und in axialer Richtung zwischen dem Dichtpartner(50) und dem weiteren Dichtpartner (50) ausgebildeten Druckkammer (36), einer die Druckkamme(36) an einer ersten Axialseite begrenzenden und infolge eines in der Druckkammer (36) anliegenden Drucks axial verlagerbaren und/oder axial elastisch deformierbaren Dichtungseinheit (38) zur Herstellung eines Dichtkontakts mit dem Dichtpartner (50), einer die Druckkammer (36) an einer von der ersten Axialseite verschiedenen zweiten Axialseite begrenzenden und infolge eines in der Druckkammer (36) anliegenden Drucks axial verlagerbaren und/oder axial elastisch deformierbaren weiteren Dichtungseinheit (60) zur Herstellung eines Dichtkontakts mit dem weiteren Dichtpartner (50) und einem die Druckkammer (36) an einer von dem ersten Ring (14) weg weisenden radialen Mantelfläche begrenzenden Dichtungshalter (26), wobei der Dichtungshalter (26) die Dichtungseinheit (38) und die weitere Dichtungseinheit (60) dichtend auf eine Mantelfläche des ersten Rings(14) zu presst, wobei der erste Ring (14) einen mit der Druckkammer (36) kommunizierbaren Einlass (16) aufweist, wobei der Dichtungshalter (26) einen mit der Druckkammer (36) und mit einem in dem zweiten Ring (20) ausgebildeten Auslass (22) kommunizierbaren Auslasskanal (54) aufweist, wobei der Strömungsquerschnitt des Auslasskanals (54) dimensioniert ist bei einer Förderung eines Druckfluids von einer an dem Einlass (16) anliegenden Druckquelle zu einem an dem Auslass (22) anliegenden Drucknutzraum, insbesondere Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens, in der Druckkammer (36) einen Staudruck zum dichtenden Anpressen der Dichtungseinheit (38) an dem Dichtpartner (50) und zum dichtenden Anpressen der weiteren Dichtungseinheit (60) an dem weiteren Dichtpartner (50) herbeizuführen.
Radlager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (26) einen ersten Axialanschlag (30) zum Zurückhalten der Dichtungseinheit (38) in der Druckkammer (36) und/oder einen weiteren ersten Axialanschlag (30) zum Zurückhalten der weiteren Dichtungseinheit (60) in der Druckkammer (36) aufweist.
Radlager nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (26) einen zweiten Axialanschlag (32) zum Anschlagen ein einer von dem Dichtungspartner (50) wegweisenden Rückseite der Dichtungseinheit (38) und/oder einen weiteren zweiten Axialanschlag (32) zum Anschlagen ein einer von dem weiteren Dichtungspartner (50) wegweisenden Rückseite der weiteren Dichtungseinheit (60) aufweist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass an einer zur Druckkammer (36) weisenden Mantelfläche des ersten Rings (14) ein zwischen der Dichtungseinheit (38) und der weiteren Dichtungseinheit (60) angeordneter Abstandsring (48) vorgesehenen ist, wobei der Abstandsring (48) in radialer Richtung dichtend an der Dichtungseinheit (38) und der weiteren Dichtungseinheit (60) anliegt und einen mit dem Einlass (16) kommunizierbaren Einlasskanal (34) aufweist, wobei insbesondere der Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (34) mindestens so groß wie der Strömungsquerschnitt des Einlasses (16) ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein relativ zum zweiten Ring (20) drehbar gelagerter und zum ersten Ring (14) separater weiterer erster Ring (15) vorgesehen ist, wobei der erste Ring (14) und der weitere erste Ring (15) in radialer Richtung betrachtet jeweils einen Teil der Druckkammer (36) überdecken, wobei der Einlass (16) entweder nur in dem ersten Ring (14) oder nur in dem weiteren ersten Ring (15) vorgesehen ist.
Radlager nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (16) zu einer Kontaktstelle zwischen dem ersten Ring (14) und dem weiteren ersten Ring (15) in axialer Richtung beabstandet positioniert ist.
Radlager nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (16) in axialer Richtung außermittig zu der Druckkammer (36) und/oder zu dem Dichtungshalter (26) positioniert ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass an einer zur Druckkammer (36) weisenden Mantelfläche des ersten Rings (14) und des weiteren ersten Rings (15) ein zwischen der Dichtungseinheit (38) und der weiteren Dichtungseinheit (60) angeordneter Abstandsring (48) vorgesehenen ist, wobei der Abstandsring (48) einen mit dem Einlass (16) kommunizierbaren Einlasskanal (34) aufweist, wobei der Abstandsring (48) sowohl mit dem ersten Ring (14) als auch mit dem weiteren ersten Ring (15) verbunden ist, insbesondere um den ersten Ring (14) und den weiteren ersten Ring (15) in axialer Richtung aneinander anzupressen.
Radlager nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsring (48) mit einem Haltehaken und/oder einem Haltekragen in den Einlass (16) eingreift.
Radlager nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigung des Abstandsrings (48) mit dem ersten Ring (14) und/oder mit dem weiteren ersten Ring (15) über eine an mindestens einem Rasthinterschnitt federnd vorbeigeführte Rastnase erfolgt.