DE102018100751A1

DE102018100751A1 - Radlager zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018100751A1
Application number: DE102018100751.5A
Authority: DE
Inventors: Marc-André Schäfer; Bernd Barthel
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

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Radlager (12) zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem ersten Ring (14), einem relativ zum ersten Ring drehbar gelagerten zweiten Ring (20), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) angeordneten Dichteinheit (24) zum Abdichten des ersten Rings (14) gegenüber dem zweiten Ring (20), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) angeordneten weiteren Dichteinheit (26) zum Abdichten des ersten Rings (14) gegenüber dem zweiten Ring (20), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) und in axialer Richtung zwischen der Dichteinheit (24) und der weiteren Dichteinheit (26) ausgebildeten Druckkammer (36), wobei die Dichteinheit (24) und/oder die weitere Dichteinheit (26) eine von einem Druck in der Druckkammer (36) zumindest mit einem Anteil in radialer Richtung elastische verformbare Dichtlippe (28) aufweist. Dadurch ist eine leicht montierbare Drehdurchführung für ein Radlager (12) mit einer geringen Leckage ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein 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 Leckage einer leicht montierbaren Drehdurchführung für ein Radlager zu verringern.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine leicht montierbare Drehdurchführung für ein Radlager mit einer geringen Leckage 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, einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring angeordneten Dichteinheit zum Abdichten des ersten Rings gegenüber dem zweiten Ring, einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring angeordneten weiteren Dichteinheit zum Abdichten des ersten Rings gegenüber dem zweiten Ring, einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring und in axialer Richtung zwischen der Dichteinheit und der weiteren Dichteinheit ausgebildeten Druckkammer, wobei die Dichteinheit und/oder die weitere Dichteinheit eine von einem Druck in der Druckkammer zumindest mit einem Anteil in radialer Richtung elastische verformbare Dichtlippe aufweist.
Die Druckkammer kann in radialer Richtung durch den ersten Ring und den relativ zum ersten Ring drehbaren zweiten Ring und in axialer Richtung durch die Dichteinheit und die weitere Dichteinheit begrenzt sein. Hierbei kann der erste Ring einen mit der Druckkammer kommunizierenden Einlass zum Anschluss einer Druckquelle und der zweite Ring einen mit der Druckkammer kommunizierenden Auslass zum Anschluss eines Drucknutzraums, insbesondere Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens, aufweisen, wodurch eine Drehdurchführung ausgebildet wird, um ein Druckfluid durch die relativ zueinander drehbaren Ringe hindurchzuleiten. Wenn das Druckfluid in der Druckkammer den Druck erhöht, kann der sich erhöhende Druck auch an der Dichtlippe angreifen. Die Dichtlippe weist jedoch nicht eine ausschließlich in einer Radialebene liegende Stirnseite auf, sondern ist zumindest in einem Teilbereich zu der Radialebene angeschrägt. Dadurch führt der an der Dichtlippe abgreifende Druck der Druckkammer auch zu einem in radialer Richtung wirkenden Kraftanteil. Dieser Kraftanteil kann die Dichtlippe, insbesondere eine Dichtkante der Dichtlippe, gegen eine relativ zu der Dichtlippe drehbare Dichtfläche drücken, so dass sich eine von dem Druck in der Druckkammer abhängige Dichtwirkung der Dichtlippe ergibt. Bei einem hohen Druck in der Druckkammer kann die Dichtlippe mit einer höheren Kraft angepresst werden, so dass eine ausreichend hohe Dichtwirkung erreicht wird, um auch bei einem hohen Druck eine Leckage zu vermeiden. Bei einem niedrigen Druck in der Druckkammer ergibt sich eine geringere Dichtwirkung, die immer noch ausreicht eine Leckage zu vermeiden aber aufgrund der geringeren Anpresskraft einem geringeren Verschleiß unterliegt. Durch abrasiven Verschleiß und/oder durch thermische Belastung verursachte Verschleißeffekte können dadurch zumindest reduziert werden. Die Dichteinheiten können bei der Montage leicht zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring aufgesteckt werden, so dass eine einfache Montage gegeben ist. Durch die von dem Druck in der Druckkammer mit einem Anteil in radialer Richtung gegen eine Dichtfläche pressbare Dichtlippe der einfach zwischen die Ringe eingesetzten Dichteinheiten kann eine automatisch an den Druck in der Druckkammer angepasste Dichtwirkung bereitgestellt werden, so dass eine leicht montierbare Drehdurchführung für ein Radlager mit einer geringen Leckage ermöglicht ist.
Die radiale Anpresskraft der Dichtlippe hängt von dem Druck in der Druckkammer ab. Die Abhängigkeit der Anpresskraft von dem Druck kann beispielsweise eingestellt werden, indem beispielswiese eine Anschrägung der Dichtlippe zu einer Radialebene, eine Größe eines dem Druck der Druckkammer ausgesetzten Flächenbereichs der Dichtlippe, eine Elastizität der Dichtlippe und/oder eine elastische Vorspannung der Dichtlippe gegen die Dichtfläche geeignet gewählt wird.
Der erste Ring kann in axialer Richtung länger ausgestaltet sein, als dies zur Lagerung der Ringe mit Hilfe von Wälzkörpern erforderlich ist. Dadurch können die Dichteinheiten leicht auf den ersten Ring aufgesteckt sein. Wenn der erste Ring als Innenring eines Wälzlagers ausgestaltet ist, sind die Dichteinheiten radial außerhalb zum ersten Ring angeordnet. Wenn der erste Ring als Außenring eines Wälzlagers ausgestaltet ist, sind die Dichteinheiten radial innerhalb zum ersten Ring angeordnet. Die Dichteinheiten können in axialer Richtung neben den Wälzkörpern des Radlagers angeordnet sein. Zur Montage des Radlagers können die Dichteinheiten zunächst auf den ersten Ring aufgesteckt werden und danach in eine Nabe, insbesondere Radnabe eines Kraftfahrzeugreifens, eingeführt werden. Die Nabe ist insbesondere aus Gusseisen hergestellt.
Zwischen der Dichtlippe und der Dichtfläche kann im laufenden Betrieb eine Relativdrehung stattfinden, die insbesondere an einer Dichtkante der Dichtlippe zu einem abrasiven Verschleiß führen kann. Durch die Elastizität der Dichtlippe kann der Verschleiß automatisch nachgestellt werden, indem die Dichtlippe von dem Druck in der Druckkammer um das Ausmaß des Verschleißes weiter auf die Dichtfläche zu verformt wird. Eine durch Verschleißeffekte der Dichtlippe verursachte Leckage des Druckfluids an der Dichtkontaktstelle zwischen der Dichtlippe und der Dichtfläche vorbei kann dadurch vermieden werden. Das für die Dichteinheit 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 Ringe des Radlagers verwendeten Materials, insbesondere Stahl.
Beispielsweise ist ein Innenring des Radlagers mit einer Hohlwelle verbunden, über welche die Druckquelle oder der Drucknutzraum angeschlossen sein kann. Die Hohlwelle kann hierzu beispielsweise eine Querbohrung aufweisen, die insbesondere über ein in der Hohlwelle und/oder in dem Innenring ausgebildete in Umfangsrichtung umlaufende Nut mit der Druckkammer kommunizieren kann. Der Außenring des Radlagers kann mit einer Nabe verbunden sein oder die Nabe ausbilden. Die Nabe kann insbesondere eine Radnabe ausbilden, mit der ein Reifen des Kraftfahrzeugs verbunden sein kann. Die Dichteinheiten können mit einem der Lagerringe des Radlagers über ein Dichtelement, insbesondere eine O-Ring-Dichtung oder ein mit Gummi umspritztes Blechumformteil, drehfest und fluiddicht verbunden sein. Die Dichteinheiten können auch einen Haltering zur Aufnahme der Dichtlippe aufweisen, der dichtend in einem der Ringe eingepresst sein kann. Die Dichteinheiten sind insbesondere konzentrisch zu der Drehachse des Radlagers angeordnet. Die Drehachse des Radlagers fällt mit der Drehachse der Dichteinheiten zusammen. Insbesondere ist für die Dichtkontaktstelle zwischen der Dichtlippe und der Dichtfläche keine Schmierung vorgesehen, so dass eine trockene Abdichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Dichtfläche drallfrei ausgeführt und/oder weist eine gehonte Oberfläche auf.
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 Dichteinheiten aufzunehmen und die Dichteinheiten noch kostengünstig fertigen und montieren zu können. Wenn für die zwei Wälzlager ein gemeinsamer Lagerring verwendet wird, 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.
Die Dichteinheit kann zur Abdichtung in einer ersten Axialrichtung vorgesehen sein, während die weitere Dichteinheit zur Abdichtung in einer entgegengesetzten Axialrichtung vorgesehen ist. Die Dichteinheiten können zueinander symmetrisch, spiegelbildlich und/oder analog ausgestaltet sein.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Dichteinheit und/oder die weitere Dichteinheit dichtend mit dem zweiten Ring verbunden ist und die Dichtlippe der Dichteinheit und/oder der weiteren Dichteinheit dichtend gegen eine Dichtfläche des ersten Rings anpressbar ist oder die Dichteinheit und/oder die weitere Dichteinheit dichtend mit dem ersten Ring verbunden ist und die Dichtlippe der Dichteinheit und/oder der weiteren Dichteinheit dichtend gegen eine Dichtfläche des zweiten Rings anpressbar ist. Die Dichtlippe kann dadurch unmittelbar an demjenigen Ring dichtend anliegen, der sich relativ zu der jeweiligen Dichteinheit verdrehen kann. Ein mit dem relativ drehbaren Ring verbundenes Bauteil zur Ausbildung der die Dichtlippe kontaktierenden Dichtfläche kann eingespart werden. Die Bauteileanzahl kann dadurch gering gehalten werden. Die Dichteinheiten können dadurch mit der Drehzahl des einen Rings mitrotieren, so dass eine Relativdrehung nur im Bereich der Dichtlippe stattfindet. Da somit nur an einer Radialseite die Dichtlippe vorgesehen sein braucht, kann der Aufbau der Dichteinheiten vereinfacht sein. Vorzugsweise sind sowohl die Dichteinheit als auch die weitere Dichteinheit mit dem selben Ring befestigt, so dass für die Dichtlippen beider Dichteinheiten eine gemeinsame Dichtfläche oder auf zwei verschiedene, aber im Wesentlichen gleichartig ausgestaltete Ring aufgeteilte Dichtflächen vorgesehen sein können.
Vorzugsweise weist die Dichtlippe der Dichteinheit und/oder der weiteren Dichteinheit eine die Druckkammer teilweise begrenzende Stirnseite auf, wobei die Stirnseite zumindest teilweise, insbesondere im Bereich einer dichtend anpressbaren Dichtkante, eine mit einem Anteil in radialer Richtung verlaufende Flächennormale aufweist. Die Stirnseite ist hierbei an einem von der Kontaktstelle der Dichtlippe mit der Dichtfläche weg weisenden Bereich von der Druckkammer weg angeschrägt. Insbesondere können die Stirnseiten der Dichteinheiten einen trichterförmigen Querschnitt der Druckkammer ausbilden. Der Druck in der Druckkammer kann dadurch mit einer derartigen Kraftrichtung an der Stirnseite angreifen, dass ein Kraftanteil in radialer Richtung die Dichtlippe gegen die Dichtfläche drückt. Dadurch kann eine sich selbstverstärkende Dichtwirkung bei einem ansteigenden Druck in der Druckkammer sichergestellt werden.
Besonders bevorzugt weist der erste Ring oder der zweite Ring eine Dichtfläche zur dichtenden Anlage an der Dichtlippe auf, wobei eine Flächennormale der Dichtfläche zu einer Radialebene angeschrägt verläuft. Der Anteil der von dem Druck in der Druckkammer aufgebrachten Dichtkraft auf die Dichtfläche kann dadurch erhöht werden. Die Dichtfläche kann beispielsweise Teil einer trichterförmigen Vertiefung im zugeordneten Ring sein.
Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Winkelhalbierende einer Dichtkante der Dichtlippe zu einer Flächennormalen einer die Dichtkante kontaktierenden von dem ersten Ring oder von dem zweiten Ring ausgebildeten Dichtfläche angeschrägt verläuft. Wenn die Dichtkante der Dichtlippe gegen die Dichtfläche gepresst wird, verläuft die Kraftrichtung der angreifenden Anpresskraft an der Winkelhalbierenden der Dichtkante vorbei. Dies ermöglicht es eine von dem Druck in der Druckkammer aufgebaute und an der Dichtlippe angreifende Kraft zu einem größeren Anteil als eine die Dichtwirkung verstärkende Normalkraft wirken zu lassen. Zudem kann die Dichtlippe seitlich an der Dichtfläche anliegen wodurch sich ein flächiger Dichtkontakt ergeben kann.
Vorzugsweise liegt oberhalb eines Schwelldrucks in der Dichtkammer eine von der Dichtkammer weg weisende Rückseite der Dichtlippe in einem an einer Dichtkante der Dichtlippe beginnenden Teilbereich flächig an einer von dem ersten Ring oder von dem zweiten Ring ausgebildeten Dichtfläche an. Die Dichtlippe kann oberhalb des Schwelldrucks an der Dichtfläche abgerollt werden, so dass sich die Fläche eines flächigen Dichtkontakts erhöht. Es wird nicht nur eine Dichtkante der Dichtlippe bei einem sich erhöhenden Druck stärker angepresst, sondern auch die Dichtkontaktfläche selber erhöht. Durch die hierbei stattfindende Deformation der Dichtlippe kann gleichzeitig die Anschrägung des an die Dichtfläche angedrückten Teils der Dichtlippe stärker von einer Radialebene abweichen. Dadurch erhöht sich gleichzeitig der Anteil der von dem Druck in der Druckkammer auf die Dichtlippe aufgebrachten Kraft in Richtung der Dichtfläche. Nicht nur die wirksame Dichtfläche, sondern auch die zum Dichten angreifende Normalkraft kann sich erhöhen, wodurch die Dichtwirkung überproportional zur Druckerhöhung gesteigert werden kann. Unterhalb des Schwelldrucks kann die Dichtkante der Dichtlippe eine ausreichende Abdichtung bereitstellen, so dass ein Verschleiß minimiert werden kann.
Besonders bevorzugt weist die Dichteinheit und/oder die weitere Dichteinheit einen Stützkörper zur axialen Abstützung der Dichtlippe auf, wobei insbesondere der Stützkörper eine von der Dichtlippe weg weisende Anlagefläche zur Abtragung von durch den Druck in der Druckkammer aufgeprägten Axialkräften aufweist. Der Stützkörper kann eine zu starke Verformung der Dichtlippe in axialer Richtung blockieren, so dass die Dichtlippe bei einer elastischen Verformung im Wesentlichen auf die Dichtfläche zu verformt werden kann. Gleichzeitig kann der Stützkörper an der von der Dichtlippe weg weisenden Seite als Axialanschlag verwendet werden, um die Dichteinheit an einer definierten Relativlage in axialer Richtung positionieren zu können. Zudem können von dem Druck in der Druckkammer auf die jeweilige Dichteinheit aufgeprägte Axialkräfte über den Stützkörper abgetragen werden, ohne dass diese Axialkräfte über einen Pressverbund der jeweiligen Dichteinheit mit dem entsprechenden Ring abgetragen werden müssen. Ein Nachlassen der Dichtwirkung des Pressverbunds kann dadurch vermieden werden.
Insbesondere weist der erste Ring einen mit der Druckkammer kommunizierenden Einlass zum Anschluss einer Druckquelle und der zweite Ring einen mit der Druckkammer kommunizierenden Auslass zum Anschluss eines Drucknutzraums, insbesondere Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens, auf, wobei der Strömungsquerschnitt des Auslasses kleiner als der Strömungsquerschnitt des Einlasses ist. Der Auslass kann als Drossel wirken und in der Druckkammer einen Staudruck erzeugen, der zu einem entsprechend starken Anpressen der Dichtlippe führt. Dies ermöglicht frühzeitig eine gute Abdichtung, wenn der Druck im Drucknutzraum erhöht werden soll. Insbesondere können bei einer Druckerhöhung auftretende Druckschwankungen nicht zu einer durch eine Rückströmung aus dem Drucknutzraum verursachte Leckage führen. Der Druck in der Druckkammer ist beim Befüllen des Drucknutzraum in der Regel etwas höher als im Drucknutzraum, so dass ein Austritt des Druckfluids aus dem Drucknutzraum an den Dichteinheiten vorbei vermieden werden kann.
Vorzugsweise ist die Dichteinheit und/oder die weiteren Dichteinheit an dem zweiten Ring oder dem ersten Ring oder einem zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring vorgesehenen Lagerkäfig zur Aufnahme von Wälzkörpern axial abgestützt. Dadurch kann ein sowieso vorgesehenes Bauteil des Radlagers eine axiale Verlagerung der jeweiligen Dichteinheit aufgrund des Drucks in der Druckkammer blockieren. Ein separater Sicherungsring oder ein sonstiges axial abstützendes Bauteil kann eingespart werden.
Besonders bevorzugt sind zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring Wälzkörper zur Lagerung des ersten Rings an dem zweiten Ring vorgesehenen, wobei an der zur Druckkammer weisenden Seite der Wälzkörper ein Staubschutzdeckel zum Abdecken der Wälzkörper vorgesehen ist, wobei insbesondere die Dichteinheit und/oder die weiteren Dichteinheit flächig an dem Staubschutzdeckel anliegt. Der Staubschutzdeckel kann ein Eindringen von Verschmutzungen in den Bereich der Wälzlager verhindern. Dadurch können auch Verunreinigungen in dem Druckfluid, das als Leckage die Dichteinheit passieren konnte, nicht die Wälzlager erreichen. Durch die an dem Staubschutzdeckel anliegenden Dichteinheit wird eine weitere Dichtung ausgebildet, die Verunreinigungen zurückhalten kann. Insbesondere kann mit Hilfe des Staubschutzdeckels ein Strömungsweg 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 an dieser Kehre 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.
Besonders bevorzugt ist die Dichtlippe 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 der Dichtfläche 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 Dichteinheit und dem Dichtpartner aufgehoben sein. Dies führt zu einem entsprechend geringeren Anpressdruck der Dichteinheit an dem Dichtpartner, wenn in der Druckkammer ein gewünschter Solldruck für den Drucknutzraum anliegt. Der Verschleiß der Dichteinheit kann dadurch reduziert werden.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring ein, insbesondere als Kassettendichtung oder Radialwellendichtring ausgestalteter, Dichtkörper zum Schutz der Wälzkörper vor äußeren Verschmutzungen vorgesehen, wobei die Dichteinheiten in axialer Richtung zwischen den Wälzkörpern und dem Dichtkörper angeordnet ist, wobei insbesondere eine der Dichteinheiten an dem Dichtkörper axial abgestützt ist. 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 Dichteinheiten können hierbei eine zusätzliche Barriere ausbilden, die das Eindringen von Verschmutzungen in den Bereich der Wälzkörper verhindern kann. Alternativ können die Dichteinheiten 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.
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 Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Radlagers,
2: eine schematische Detailansicht des Radlagers aus 1
3: eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsform eines Radlagers und
4: eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Radlagers.

Die in 1 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. Die Drehdurchführung 10 weist hierzu einen ersten Ring 14 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 kann hierbei durch den Innenring des Radlagers 12 ausgebildet sein. 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 separaten Innenringe können insbesondere an ihren aufeinander zu weisenden Axialseiten jeweils eine Aussparung aufweisen, um gemeinsam den Einlass 16 auszubilden. Es ist auch möglich den Einlass 16 in nur genau einem der ersten Ringe 14 vorzusehen. 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 durch den Außenring des Radlagers 12 ausgebildet sein. Analog zum ersten Ring 14 kann auch der zweite Ring 20 durch separate Außenringe der einzelnen Wälzlager 18 des mehrreihigen Radlagers 12 ausgebildet sein, wobei insbesondere die separaten Außenringe an ihren aufeinander zu weisenden Axialseiten jeweils eine Aussparung aufweisen können, um gemeinsam den Auslass 22 auszubilden. Der zweite Ring 14 kann auch separat zu den Außenringen des Radlagers 12 ausgestaltet sein 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 Dichteinheit 24 und eine weitere Dichteinheit 26 auf. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dichteinheiten 24, 26 spiegelbildlich zueinander ausgestaltet. Die Dichteinheiten 24, 26 sind mit dem zweiten Ring 20, beispielsweise durch einen Pressverbund, drehfest und dichtend verbunden. Zwischen den Ringen 14, 20 und den Dichteinheiten 24, 26 ist eine Druckkammer 36 ausgebildet, mit welcher der Einlass 16 und der Auslass 22 kommuniziert. Die Dichteinheiten 24, 26 weisen jeweils eine elastische Dichtlippe 28 auf, die durch den Druck in der Druckkammer 36 mit ihrer Dichtkante 30 gegen eine von dem ersten Ring 14 ausgebildete Dichtfläche 32 gepresst werden kann. Die Dichtlippe 28 kann beispielsweise in einem Dichtring 34 aufgenommen sein, der wiederum durch einen Stützkörper 38 verstärkt sein kann. Der Stützkörper 38 kann ein axiales Nachgeben der Dichtlippe 28 blockieren und sich axial, beispielsweise an dem jeweiligen Außenring des Wälzlagers 18 oder einem Wälzkörper 40 aufnehmenden Lagerkäfig 42 des Wälzlagers 18, abstützen. Ein Eindringen von äußeren Verschmutzungen in das Wälzlager 18 kann durch einen beispielsweise als Kassettendichtung ausgestalteten Dichtkörper 44 vermieden werden, der an dem axialen Außenrand des Wälzlagers 18 zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist.
Wie in 2 dargestellt kann die Dichtlippe 28 eine die Druckkammer begrenzende Stirnseite 46 aufweisen, an welcher der Druck in der Druckkammer 36 unmittelbar einwirken kann. Die Stirnseite 46 ist zu einer Radialebene angeschrägt und kann insbesondere einen gebogenen Verlauf aufweisen, so dass im Bereich der Dichtkante 30 der Druck in der Druckkammer mit einem großen Anteil in Richtung einer Richtung einer, beispielsweise radial ausgerichteten, Flächennormalen 48 der Dichtfläche 32 auf die Stirnseite 46 einwirken kann. Zudem ist eine durch die Dichtkante 30 verlaufende Winkelhalbierende 50 zu der Flächennormalen 48 der Dichtfläche 32 angeschrägt, so dass bei einem sich erhöhenden Druck in der Druckkammer eine Rückseite 52 der Dichtlippe 28 flächig an der Dichtfläche 32 anliegen kann. Dieser Effekt kann verstärkt werden, wenn die Dichtfläche 32 kegelig ausgestaltet ist, so dass die Flächennormale 48 der kegeligen Dichtfläche 32 zur Radialebene angeschrägt verläuft.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform des Radlagers 12 sind im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Radlagers 12 die Dichteinheiten 24, 26 in axialer Richtung zwischen dem Dichtkörper 64 und den Wälzkörpern 62 angeordnet, wodurch sich die Schutzwirkung gegen eine Verschmutzung der Wälzkörper 62 entsprechend erhöht. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass eine der Dichteinheiten 24, 26 an dem Dichtkörper 64 axial abgestützt ist. Es ist auch möglich, dass die Dichteinheiten 24, 26 den Dichtkörper 64 ersetzen.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des Radlagers 12 ist im Vergleich zu der in 1 beschriebenen Ausführungsform des Radlagers 12 zwischen der jeweiligen Dichteinheit 24, 26 den jeweils zugeordneten Wälzkörpern 62 des jeweiligen Wälzlagers 18 ein Staubschutzdeckel 54 vorgesehen. Der Staubschutzdeckel 54 kann mit der jeweilige Dichteinheit 24, 26 eine Labyrinthdichtung und/oder einen Dichtkontakt ausbilden. Eine an der Dichtkontaktstelle der Dichtlippe 28 vorbei gelangene Leckage kann dadurch nicht so leicht zu den Wälzkörpern 62 gelangen. Insbesondere können Feuchtigkeiten und/oder Verschmutzungen in der Leckage von dem Staubschutzdeckel 54 zurückgehalten werden.
Bezugszeichenliste

10: Drehdurchführung
12: Radlager
14: erster Ring
16: Einlass
18: Wälzlager
20: zweiter Ring
22: Auslass
24: Dichteinheit
26: weitere Dichteinheit
28: Dichtlippe
30: Dichtkante
32: Dichtfläche
34: Dichtring
36: Druckkammer
38: Stützkörper
40: Wälzkörper
42: Lagerkäfig
44: Dichtkörper
46: Stirnseite
48: Flächennormale
50: Winkelhalbierende
52: Rückseite
54: Staubschutzdeckel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015212641 A1 [0003]
DE 102006006143 A1 [0023]

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 drehbar gelagerten zweiten Ring (20), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) angeordneten Dichteinheit (24) zum Abdichten des ersten Rings (14) gegenüber dem zweiten Ring (20), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) angeordneten weiteren Dichteinheit (26) zum Abdichten des ersten Rings (14) gegenüber dem zweiten Ring (20), einer in radialer Richtung zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) und in axialer Richtung zwischen der Dichteinheit (24) und der weiteren Dichteinheit (26) ausgebildeten Druckkammer (36), wobei die Dichteinheit (24) und/oder die weitere Dichteinheit (26) eine von einem Druck in der Druckkammer (36) zumindest mit einem Anteil in radialer Richtung elastische verformbare Dichtlippe (28) aufweist.
Radlager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinheit (24) und/oder die weitere Dichteinheit (26) dichtend mit dem zweiten Ring (20) verbunden ist und die Dichtlippe (28) der Dichteinheit (24) und/oder der weiteren Dichteinheit (26) dichtend gegen eine Dichtfläche (32) des ersten Rings (14) anpressbar ist oder die Dichteinheit (24) und/oder die weitere Dichteinheit (26) dichtend mit dem ersten Ring (14) verbunden ist und die Dichtlippe (28) der Dichteinheit (24) und/oder der weiteren Dichteinheit (26) dichtend gegen eine Dichtfläche des zweiten Rings (20) anpressbar ist.
Radlager nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (28) der Dichteinheit (24) und/oder der weiteren Dichteinheit (26) eine die Druckkammer (36) teilweise begrenzende Stirnseite (46) aufweist, wobei die Stirnseite (46) zumindest teilweise, insbesondere im Bereich einer dichtend anpressbaren Dichtkante (30), eine mit einem Anteil in radialer Richtung verlaufende Flächennormale aufweist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring (14) oder der zweite Ring (20) eine Dichtfläche (32) zur dichtenden Anlage an der Dichtlippe (28) aufweist, wobei eine Flächennormale (48) der Dichtfläche (32) zu einer Radialebene angeschrägt verläuft.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine Winkelhalbierende (50) einer Dichtkante (30) der Dichtlippe (28) zu einer Flächennormalen (48) einer die Dichtkante (30) kontaktierenden von dem ersten Ring (14) oder von dem zweiten Ring (20) ausgebildeten Dichtfläche (32) angeschrägt verläuft.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb eines Schwelldrucks in der Dichtkammer (36) eine von der Dichtkammer (36) weg weisende Rückseite (52) der Dichtlippe (28) in einem an einer Dichtkante (30) der Dichtlippe (28) beginnenden Teilbereich flächig an einer von dem ersten Ring (14) oder von dem zweiten Ring (20) ausgebildeten Dichtfläche (32) anliegt.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinheit (24) und/oder die weitere Dichteinheit (26) einen Stützkörper(38) zur axialen Abstützung der Dichtlippe (28) aufweist, wobei insbesondere der Stützkörper (38) eine von der Dichtlippe (28) weg weisende Anlagefläche zur Abtragung von durch den Druck in der Druckkammer (36) aufgeprägten Axialkräften aufweist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring (14) einen mit der Druckkammer (36) kommunizierenden Einlass (16) zum Anschluss einer Druckquelle und der zweite Ring (20) einen mit der Druckkammer (36) kommunizierenden Auslass (22) zum Anschluss eines Drucknutzraums, insbesondere Reifenschlauch eines Kraftfahrzeugreifens, aufweist, wobei der Strömungsquerschnitt des Auslasses (22) kleiner als der Strömungsquerschnitt des Einlasses (16) ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinheit (24) und/oder die weiteren Dichteinheit (26) an dem zweiten Ring (20) oder dem ersten Ring (14) oder einem zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) vorgesehenen Lagerkäfig (42) zur Aufnahme von Wälzkörpern (40) axial abgestützt ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Ring (14) und dem zweiten Ring (20) Wälzkörper (40) zur Lagerung des ersten Rings (14) an dem zweiten Ring (20) vorgesehenen sind, wobei an der zur Druckkammer (36) weisenden Seite der Wälzkörper (40) ein Staubschutzdeckel (54) zum Abdecken der Wälzkörper (40) vorgesehen ist, wobei insbesondere die Dichteinheit (24) und/oder die weiteren Dichteinheit (26) flächig an dem Staubschutzdeckel (54) anliegt.