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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung eines Radlagers, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Abdichtung eines Radlagers gegenüber Umwelteinflüssen ist bei vielen Anwendungen notwendig, um eine ausreichende Lebensdauer des Radlagers sicherzustellen. Beispielsweise ist es bei Radlagern für Fahrzeuge unabdingbar, die in den Radbefestigungen angeordneten Wälzlager gegenüber Spritzwasser und anderen Verschmutzungen im täglichen Einsatz zu sichern. Üblicherweise werden für diesen Zweck berührende Dichtungen eingesetzt, welche zum Beispiel in der Bauform von Kassettendichtungen bekannt sind, die in die Wälzlager als Dichtungssatz eingesetzt werden können.
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Bei abgedichteten Radlagern besteht die Gefahr, dass sich bei Temperaturunterschieden ein Über- oder Unterdruck im Innenraum der Radlagerung einstellt. Dies hat unter anderem seine Ursachen in unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von Luft und Schmierstoff sowie dem Stahl der Lagerringe. Temperaturanstiege z.B. während des Fahrbetriebes führen zu Überdrücken im Innenraum des Lagers die teilweise über das Dichtungssystem entweichen können. Beim Stillstand des Radlagers passt sich die Temperatur im Lagerinnern auf die Temperatur der Außenumgebung an. Eine Luftzufuhr ins Lager ist jedoch nicht möglich, somit entsteht dann, durch das verlorene Luftvolumen, ein Unterdruck im Innenraum der Radlagerung. Druckunterschiede wirken sich negativ auf die Dichtwirkung der Dichtungsanordnungen von Radlagerungen aus, wodurch sich ein stärkerer Verschleiß und eine höhere Reibung an den Dichtlippen einstellen.
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Die Dichtlippen der Dichtungsanordnungen sind üblicherweise so ausgelegt, dass zumindest auf einer Dichtungsseite ein Überdruck durch Anheben der Dichtlippen entweichen kann. Ein Unterdruck kann jedoch durch die Geometrie der Dichtlippen nicht abgebaut werden.
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Vorrangige Aufgabe der Dichtungsanordnungen ist der Schutz des Inneren gegen äußere Einflüsse wie das Eindringen von Schmutz und Wasser. Andererseits hat die Dichtungsanordnung die Aufgabe, dass kein Schmierstoff aus dem Wälzlager austritt. Ein Unterdruck im Inneren der Radlagerung presst die Dichtlippen stärker an die Dichtfläche. Ebenso erhöht ein größerer äußerer Druck den Anpressdruck der Dichtlippen. In beiden Fällen stellt sich eine erhöhte Dichtwirkung ein, die jedoch einen Druckausgleich unterbindet. Die zusätzliche Kraft der Dichtlippen auf deren Laufflächen aufgrund des Druckunterschiedes steigert die Reibung zwischen den Dichtlippen und Dichtflächen, wodurch sich weiterhin ein unerwünschter höherer Verschleiß, eine größere Reibung und höhere Betriebstemperaturen einstellen. Zum Druckausgleich bei Radlagern sind Lüftungsmittel bekannt wie beispielsweise eine Membran oder Entlüftungsöffnungen oder Fehlstellen im Kontaktbereich der Dichtlippe.
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Aus der
DE 10 2006 032 159 A1 geht eine Lageranordnung für eine über ein Drehgelenk antreibbare Radnabe eines Kraftfahrzeuges hervor. Die mit einem Radflansch verbundene Radnabe und das mit einer Antriebswelle verbundene Drehgelenk sind mittels einer Verzahnung drehfest miteinander verbunden. Ferner ist auf der Radnabe ein zweireihiges Wälzlager mit zumindest einem separaten, axial außen angeordneten und zum Drehgelenk gerichteten Lagerinnenring aufgezogen. Der Lagerinnenring ist mit einer axial äußeren Stirnfläche im Bereich eines Endes eines Achsstumpfes der Radnabe angeordnet und durch eine auf die Stirnfläche des separaten Lagerinnenringes einwirkende Radialfläche der Radnabe axial vorgespannt. Dabei sind der Außenring und der Lagerinnenring mit einer Dichtung versehen, welche wenigstens einen mit dem Lagerinnenring verbundenen und aus Blech bestehenden Dichtring mit im Querschnitt jeweils einem radialen Schenkel und einem axialen Schenkel aufweist. Der axiale Schenkel ist drehfest mit dem Lagerinnenring verbunden und nach axial innen gerichtet. Ferner ist der axiale Schenkel des Dichtrings des Lagerinnenrings nach radial innen und nach axial außen umgebogen, wobei ein freies Ende des axialen Schenkels axial nach außen die Stirnfläche des Lagerinnenrings überragt. Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass eine zusätzliche Abdichtfunktion einer Axialverzahnung oder auch Radialverzahnung bei angetriebenen Radlagern durch eine einfache axiale Verlängerung des inneren Blechschenkels der Dichtung realisiert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung einer Schnittstelle zwischen einem Radlager und einer Gelenkglocke weiterzuentwickeln, welche zur Realisierung eines Druckausgleichs im Innenraum zwischen Radlager und Gelenkglocke geeignet ist und die einfach aufgebaut und kostengünstig darstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Dichtungsanordnung eines Radlagers zur Abdichtung einer Schnittstelle zwischen einem Radlager und einer Gelenkglocke, aufweisend mindestens ein Trägerelement, welches ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende drehfest mit einem durch einen Lagerinnenring des Radlagers ausgebildeten Dichtungssitzes verbunden ist und wobei das zweite Ende an der Gelenkglocke zur Anlage kommt, und wobei ein axial verlaufender Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, welcher das erste Ende mit dem zweiten Ende verbindet, wobei zum Druckausgleich eines Innenraums zwischen Radlager und Gelenkglocke der Verbindungsabschnitt ein Lüftungsmittel aufweist.
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Durch das erfindungsgemäß konzipierte Lüftungsmittel werden nachteilige Druckunterschiede zwischen dem Innenraum zwischen Radlager und Gelenkglocke und der Umgebung der Radlagereinheit wirksam verhindert. Im Betriebszustand der Radlagereinheit werden auftretende Druckunterschiede aufgrund der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lüftungsmittels kompensiert, so dass sich kein erhöhter Anpressdruck der Dichtungen bzw. Dichtlippen der Dichtungsanordnung einstellt. Vorteilhaft wird damit eine geringere, den C02 Ausstoß reduzierende Reibung der Dichtungsanordnung realisiert, die sich auch positiv auf den Verschleiß und damit die Lebensdauer der Radlagereinheit auswirkt. Die Erfindung wird damit auch der Forderung heutiger Fahrzeughersteller gerecht, die verstärkt eine Reibungsreduzierung von Wälzlagerungen, insbesondere Radlagerungen fordern, verbunden mit einer höheren Lebensdauer.
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Bei Bedarf, beispielsweise zur Erreichung einer stärkeren Belüftung von dem Innenraum der Radlagereinheit schließt die Erfindung mehrere umfangsverteilt positionierte erfindungsgemäße Lüftungsmittel ein.
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Das einfach aufgebaute, wenig Bauteile umfassende Lüftungsmittel kann kostengünstig bereitgestellt werden. Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Lüftungsmittel problemlos montierbar und beispielsweise mit bestehenden Konzepten kombinierbar, zur Erzielung einer Dichtungsanordnung, deren Gesamtkonstruktion eine verbesserte Funktionssicherheit aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Lüftungsmittel mittels einer Membrane ausgebildet und in mindestens einer Öffnung des Verbindungsabschnittes lagepositioniert und abgedichtet. Mittels der Membrane kann ein Druckaustausch stattfinden und gleichzeitig wird verhindert, dass in den Innenraum Verschmutzungen eindringen können.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Membrane stoffschlüssig mit dem Verbindungsabschnitt verbunden. Die Membran ist bevorzugt stoffschlüssig durch Vulkanisation oder Klebung unmittelbar oder mittelbar an dem Verbindungsabschnitt befestigt. Alternativ dazu kann die Membran in einer Ringscheibe eingesetzt werden, die außenseitig gummiert an dem Verbindungsabschnitt lagefixiert ist.
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Das Lüftungsmittel umfasst als Membran bevorzugt eine scheibenartig gestaltete semipermeable Membran, die beispielsweise aus PTFE, EPTFE oder einem anderen luftdurchlässigem Material oder Gewebe hergestellt ist. Alternativ dazu kann als Werkstoff für die Membran beispielsweise Teflon, Silikon-Kautschuk oder Elastomer verwendet werden. Aufgrund ihrer Undurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten wird durch die auf der Schmutzseite des Lüftungsmittels eingesetzte, insbesondere aus PTFE hergestellte Membran ein Wassereintritt in den Innenraum der Wälzlagerung verhindert. Andererseits ermöglicht die Membran einen gewünschten Luft- oder Gasdurchtritt.
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Bevorzugterweise ist die mindestens eine Öffnung als ein Durchbruch ausgebildet und gebohrt, gestanzt, gefräst und/oder gelasert.
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In einer Alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Ende nach radial innen zu einem Bord abgeknickt, welches an der Gelenkglocke zur Anlage kommt.
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Bevorzugterweise weist das zweite Ende des Trägerelementes ein Dichtungsprofil auf, welches wenigstens an der Gelenkglocke anliegt. Beispielsweise kann das Dichtungsprofil mittels eines Elastomers ausgebildet sein.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von vier Figuren dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die zwischen einem Radlager und einer Gelenkglocke angeordnet ist gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die zwischen einem Radlager und einer Gelenkglocke angeordnet ist gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die zwischen einem Radlager und einer Gelenkglocke angeordnet ist gemäß einer dritten Ausführungsform, und
- 4 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die zwischen einem Radlager und einer Gelenkglocke angeordnet ist gemäß einer vierten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Gemäß 1 ist eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 1 zur Abdichtung einer Schnittstelle zwischen einem Radlager 3 und einer Gelenkglocke 4 vorgesehen. Die Dichtungsanordnung 1 weist mindestens ein Trägerelement 5 auf, welches ein erstes Ende 6 und ein zweites Ende 7 aufweist, wobei das erste Ende 6 drehfest mit durch einen Lagerinnenring 8 des Radlagers 3 ausgebildetem Dichtungssitz 2 verbunden ist und wobei das zweite Ende 7 an der Gelenkglocke 4 zur Anlage kommt. Dadurch wird die Schnittstelle abgedichtet.
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Ferner ist radial zwischen dem Lagerinnenring 8 und einem Außenring 9 eine Kassettendichtung 10 zur Abdichtung des Radlagers 3 angeordnet, insbesondere zum Schutz zweier radial zwischen dem Außen- und Innenring angeordneten Wälzkörperreihen 11, von denen nur eine teilweise dargestellt ist.
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Des Weiteren weißt das Trägerelement 5 einen axial verlaufendem Verbindungsabschnitt 11 auf, welcher das erste Ende 6 mit dem zweiten Ende 7 verbindet. Zum Druckausgleich eines Innenraums A zwischen Radlager 3 und Gelenkglocke 4 weist der Verbindungsabschnitt 11 ein Lüftungsmittel 12 auf. Durch das erfindungsgemäß konzipierten Lüftungsmittel 12 werden nachteilige Druckunterschiede zwischen dem Innenraum A und der Umgebung der Radlagereinheit wirksam verhindert.
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Das Lüftungsmittel 12 ist mittels einer Membrane 13 ausgebildet und in mindestens einer Öffnung 14 des Verbindungsabschnittes 11 lagepositioniert und abgedichtet. Mittels der Membrane 13 kann ein Druckaustausch stattfinden und gleichzeitig wird verhindert, dass in den Innenraum A Verschmutzungen eindringen können.
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Die Membrane 13 ist dabei stoffschlüssig mit dem Verbindungsabschnitt verbunden.
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Nachfolgend werden anhand der 2 bis 4 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen wie in der vorangegangenen 1 bezeichnet. Die Beschreibung der 2 bis 4 beschränkt sich daher auf die unterschiedlichen Bauteile. Die hauptsächlichen Unterschiede der 2 bis 4 beziehen sich auf die Ausgestaltung des Trägerelementes, vor allem im Bereich des ersten Endes 6.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zur vorangegangenen Figur liegt in der Ausgestaltung des Trägerelementes 5. Das erste Ende 6 des Trägerelementes 5 weist einen nach radial außen abgewinkelt Schenkel 15 auf. Dieser Schenkel 15 bildet das Schleuderblech der Kassettendichtung 10 aus, d.h. der Schenkel 15 stellt eine Anlauffläche für Dichtlippen zur Verfügung und weist auf der gegenüberliegenden Fläche einen Encoder 16 auf. Des Weiteren ist der Dichtungssitz 2 luftdurchlässig ausgebildet
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zur vorangegangenen Figur liegt in der Ausgestaltung des Trägerelementes 5. Das erste Ende 6 des Trägerelementes 5 weist hier ebenso einen nach radial außen abgewinkelten Schenkel 15 auf und bildet gleichzeitig das Schleuderblech der Kassettendichtung 10 aus. Des Weiteren ist das Trägerelement 5 im Bereich des Encoders 16 doppelt umgebördelt ausgebildet und geht dann wieder in einen axialen Schenkel 17 über, welcher auf dem Lagerinnenring 8 sitzt.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zur vorangegangenen Figur liegt in der Ausgestaltung des Trägerelementes 5. Das erste Ende 6 des Trägerelementes 5 weist einen doppelt umgebördelten axialen Schenkel 18 auf, welcher in einen nach radial außen abgewinkelten Schenkel 19. Dieser Schenkel 15 bildet das Schleuderblech der Kassettendichtung 10 aus, d.h. der Schenkel 15 stellt eine Anlauffläche für Dichtlippen zur Verfügung und weist auf der gegenüberliegenden Fläche einen Encoder 16 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsanordnung
- 2
- Dichtungssitz
- 3
- Radlager
- 4
- Gelenkglocke
- 5
- Trägerelement
- 6
- Erstes Ende
- 7
- Zweites Ende
- 8
- Lagerinnenring
- 9
- Außenring
- 10
- Kassettendichtung
- 11
- Verbindungsabschnitt
- 12
- Lüftungsmittel
- 13
- Membrane
- 14
- Öffnung
- 15
- Radialer Schenkel
- 16
- Encoder
- 17
- Axialer Schenkel
- 18
- Radialer Schenkel
- 19
- Axialer Schenkel
- A
- Innenraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006032159 A1 [0006]
