DE102020209345A1

DE102020209345A1 - Dichtvorrichtung

Info

Publication number: DE102020209345A1
Application number: DE102020209345.8A
Authority: DE
Inventors: Daniele Duch; Fausto Morello; Antonia Nastasi; Laura Sguotti
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2021-02-04
Also published as: US20210033149A1; US11359671B2; IT201900013581A1; CN112303129A

Abstract

Dichtvorrichtung (50) für Lagereinheiten (30), wobei eine statische Komponente (70) mit einem geformten metallischen Träger (51), mit mehreren nicht-kontaktierenden Dichtlippen (53a, 53b), und mit zwei kontaktierenden Lippen (56, 57) versehen ist, und wobei eine dynamische Komponente (58) eine Labyrinthdichtung mit einer zweiten Dichtlippe (53b) der nicht-kontaktierenden Dichtlippen (53a, 53b) definiert, wobei eine dritte Lippe, bevorzugt nicht-kontaktierend, entlang der Labyrinthdichtung angeordnet ist und eine volle Winkelerstreckung hat, um eine volle Dichtung bereitzustellen, die jeglichen Eintritt von Verunreinigungen in die Lagereinheit (30) verhindert.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung mit innovativen Merkmalen, die ihr ermöglichen, eine verbesserte Dichtung gegen Verunreinigungen bereitzustellen. Diese Dichtvorrichtung wird an eine Lagereinheit angewendet. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich für Radnabenanordnungen von Kraftfahrzeugen geeignet, wobei die Anordnungen mit einer Lagereinheit versehen sind. Insbesondere sind die Lagereinheiten gemäß der Erfindung jene, in denen der Außenring des Lagers feststehend ist, während der Innenring des Lagers rotierbar ist. Diese Erfindung ist vorteilhafterweise, aber nicht ausschließlich auf einer Lagereinheit mit einem doppelten Ring von Kugeln anwendbar.
Stand der Technik
Wie bekannt ist, sind Lagereinheiten üblicherweise Verunreinigungen von unterschiedlichen Arten, wie bspw. Schlamm, Staub und Partikel in Suspension und/oder in einer Lösung ausgesetzt und folglich müssen Lagereinheiten, einschließlich jener, die zu Radnabenanordnung für Kraftfahrzeuge gehören, mit Dichtvorrichtungen versehen werden, die sie vor dem Angriff der voranstehend genannten Verunreinigungen schützen. Dichtvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik umfassen, bspw. zweiteilige Kassettendichtvorrichtungen, die einen rotierbaren Abschnitt, der an dem radialen Innenring montiert ist, und einen feststehenden Abschnitt aufweisen, der an dem radialen Außenring montiert ist. Gemäß diesem Stand der Technik umfasst der feststehende Abschnitt der Dichtung eine oder mehrere Lippen aus einem elastomerischen Material, die die den rotierbaren Abschnitt kontaktieren und eine Dichtung für die Innenseite der Lagereinheit bereitstellen.
Um die Dichtleistung der Lagereinheit sowohl während Straßenbetriebsbedingungen als auch während der Testphase der Lagereinheit zu optimieren, während die Reibung gering gehalten wird, gibt es eine bekannte Art der Verwendung von Dichtvorrichtungen, die mit einem Schild zum Schützen einer Apertur der Lagereinheit und mit einer nicht kontaktierenden Dichtlippe, die dem Schild gegenüberliegt, versehen sind, um es soweit wie möglich für Schlamm und andere Verunreinigungen schwierig zu machen, über die Dichtvorrichtung hinaus in die Lagereinheit einzudringen. Bei besonders schweren Gebrauchsbedingungen haben jedoch die Dichtvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik Probleme gezeigt, wie zum Beispiel eine reduzierte Dichtkapazität, und um diese Probleme zu überwinden, war eine bekannte Lösung immer die des Erhöhens der Anzahl der Dichtlippen, um jegliches Eindringen für Verunreinigungen schwieriger zu machen. Diese Lösung macht jedoch, obwohl sie die voranstehend genannten Probleme löst, die Herstellung der Dichtvorrichtung insbesondere hinsichtlich der Gestaltung und der Produktionskosten teuer.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Dichtvorrichtung bereitzustellen, die während sie eine ziemlich einfache Gestaltung und Struktur behält, eine gute Dichtung ermöglicht, die auch in schweren Gebrauchsbedingungen bereitgestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtvorrichtung mit den charakteristischen Merkmalen bereitgestellt, die in den angehängten Ansprüchen definiert sind.
Weitere bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden gemäß den charakteristischen Merkmalen beschrieben, die in den angehängten abhängigen Ansprüchen angegeben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die angefügte Figur beschrieben, die im Querschnitt ein nicht beschränkendes Beispiel der Ausführungsform der Dichtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf die angehängte Figur wird die Radnabenanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung insgesamt durch 10 bezeichnet. Die Figur zeigt einen Ausschnitt des Beispiels der Konfiguration.
Die Anordnung 10 hat eine zentrale Rotationsachse X und umfasst eine Nabe 20, die rotierbar ende und geflanscht ist, d.h. mit einem Flansch 21 quer zu der Achse X versehen ist, und eine Lagereinheit 30, die wiederum aufweist:

- einen feststehenden radialen Außenring 31;
- einen radialen Innenring 20, der durch die Nabe 20 definiert ist,
- einen weiteren rotierbaren Innenring 34, der an der Nabe 20 montiert und daran befestigt ist; und
- zwei Ringe von Wälzkörpern 32, 33, in diesem Beispiel Kugeln, die zwischen dem radialen Außenring 31 und dem radialen Innenringen 20 und 34 angeordnet sind.

In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Orientierungen bezeichnen, wie bspw. „radial“ und „axial“, interpretiert, sich auf die zentrale Rotationsachse X der Lagereinheit 30 zu beziehen. Demgegenüber beziehen sich Ausdrücke, wie bspw. „axial außen“ und „axial innen“, auf den zusammengebauten Zustand der Radnabenanordnung und im vorliegenden Fall beziehen sie sich auf eine Radseite bzw. auf eine Seite, die der Radseite gegenüberliegt.
Die Radnabenanordnung 10 ist mit einer Dichtvorrichtung 50 versehen, die bevorzugt, aber nicht notwendigerweise eine zweiteilige Kassettendichtvorrichtung ist, die an der axialen Außenseite der Lagereinheit zwischen dem Flansch 21 und dem radialen Außenring 31 montiert ist und eine statische Komponente 70, die an dem radialen Außenring 31 montiert ist, und eine dynamische, d. h. rotierbare, Komponente 58 aufweist, die an dem radialen Innenring montiert ist.
Die dynamische Komponente 58 ist durch ein geformtes metallisches Schild 58 definiert, das axial hinter dem Flansch 21 montiert ist und einen zylindrischen röhrenförmigen Abschnitt 81 aufweist, der sich von dem Flansch 21 in Richtung des radialen Außenrings 31 erstreckt, um axial eine Apertur 82 zu bedecken, die durch den Flansch 21 und durch den radialen Außenring 31 definiert ist. Die Apertur 82 repräsentiert in einer allgemeinen Weise einem Eintrittspunkt für jegliche Verunreinigungen wie beispielsweise Schlamm, Staub und Partikel in Suspension und/oder in Lösung, die durch Eindringen in die Lagereinheit ihren ordentlichen Betrieb beeinträchtigen können, und um die Lagereinheit zu schützen, umfasst die statische Komponente 70 der Dichtvorrichtung 50:

-einen geformten metallischen Träger 51, der hinter dem radialen Außenring 31 montiert ist, und
- eine erste und zweite Deflektorlippe 53a und 53b aus elastomerischen Material, die auf dem geformten metallischen Träger 51 mitgeformt sind, von denen die Lippe 53a im Wesentlichen außerhalb der Apertur 82 ist, während sich die Lippe 53b im Wesentlichen über die gesamte Apertur 82 erstreckt, um den Flansch 21 ohne Kontakt zu erreichen.

Die statische Komponente 70 der Dichtvorrichtung 50 ist ebenfalls mit einem Paar von Kontaktlippen 56,57 ebenfalls aus elastomerischen Material versehen, die in Kontakt mit dem Metallschild 58 sind, und die zusammen mit dem metallischen Schild 58 ein inneres Volumen 59 definieren. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Gestaltung, die Anordnung und die Anzahl der Dichtlippen sich ändern kann, ohne dadurch vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der Eintritt von Verunreinigungen in das innere Volumen 59 wird durch das Vorsehen einer Labyrinthdichtung begrenzt, die im Wesentlichen durch die zweite Deflektorlippe 53b und durch das metallische Schild 58 definiert ist. Jedoch kann es sowohl während der Betriebsbedingungen als auch während der Auswertungstests der Lagereinheit vorkommen, dass die Labyrinthdichtung, wie sie voranstehend beschrieben ist, insbesondere bei besonders schweren Arbeitsbedingungen, nicht erfolgreich beim vollständigen Verhindern ist, dass solche Verunreinigungen in das Volumen 59 eindringen, und daher wird es mit einer Lösung, wie sie bis dahin beschrieben wurde, schwierig, die Labyrinthdichtung zugänglich und das Volumen 59 leer zu halten, was die Leistungsfähigkeit der Lagereinheit möglicherweise mindern kann.
Um folglich die Dichtkapazität der Dichtvorrichtung 50 zu verbessern, umfasst die statische Komponente 70 ferner eine dritte Lippe 54 aus elastomerischen Material, die das neue Element gemäß der vorliegenden Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform repräsentiert und die entlang der Labyrinthdichtung zwischen der zweiten Deflektorlippe 53b und dem Volumen 59 angeordnet ist. Die dritte Lippe ist ebenfalls an dem Metallträger mitgeformt und erstreckt sich von einem radial inneren Grund der zweiten Deflektorlippe 53b entlang einer im Wesentlichen konischen Kante. Die dritte Lippe 54 ist bevorzugt eine nicht-kontaktierende Lippe, die in Richtung des Metallschild 58 positioniert ist, um jegliche Passage von Verunreinigung entlang der Labyrinthdichtung zu blockieren, und ist über 360° um die Achse X gebildet. Insbesondere erstreckt sich die dritte Lippe 54 in Richtung des zylindrischen röhrenförmigen Abschnitts 81 des Metallschilds 58, mit dem sie eine ringförmige Apertur 55 definiert, und neigt dazu, da sie aus elastomerischen Material hergestellt ist, die Apertur 55 im Gebrauch zu reduzieren, bis sie in Gleitkontakt mit dem röhrenförmigen Abschnitt 81 kommt. Die Flexibilität der dritten Lippe 54 ist aufgrund dessen, dass sie aus einem elastomerischen Material hergestellt ist, nicht nur der einzige Vorteil, der durch diese Lösung bereitgestellt wird, da der Gebrauch des elastomerischen Materials ebenfalls der dritten Lippe ermöglicht, gemäß der Art der Anwendung geformt zu werden.
Folglich wird eine Dichtung gegen jeglichen Eintritt von Verunreinigung in die Lagereinheit sowohl für Verunreinigungen, die von oben herabfallen, d. h. von der Oberseite der Dichtvorrichtung 50, als auch für Verunreinigungen, die angehoben und/oder von unten gesprüht werden, d. h. von der Unterseite der Dichtvorrichtung 50, bereitgestellt. Zusammenfassend stellt diese Lösung, die in der besten Weise gemäß der Motorherstellungsanwendung angepasst ist, eine größere Effizienz aufgrund der besseren Dichtleistung im Gebrauch bereit, während sie Korrosionsprobleme aufgrund des möglichen Eintritts von Verunreinigungen verhindert. Offensichtlich stellt sie auch eine bessere Leistung auf sumpfigen und/oder schlammigen Straßenflächen bereit.
Zusätzlich zu den Ausführungsformen der Erfindung, wie voranstehend beschrieben, ist zu verstehen, dass verschiedene andere Varianten existieren. Es ist auch zu verstehen, dass die Ausführungsformen rein als Beispiele gegeben werden und nicht die Aufgabe der Erfindung, noch ihre Anwendungen, noch mögliche Konfigurationen beschränken. Im Gegensatz ist zu verstehen, dass, obwohl die oben gegebene Beschreibung denjenigen mit Fachwissen ermöglicht, die vorliegende Erfindung gemäß zumindest einem Beispiel ihrer Konfigurationen zu implementieren, zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten vorgesehen werden können, ohne dadurch von der Aufgabe der Erfindung, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert ist, wörtlich und/oder gemäß ihrer legalen Äquivalente interpretiert ist, abzuweichen.

Claims

Dichtvorrichtung (50) für eine Lagereinheit (30), wobei die Dichtvorrichtung (50) aufweist: - eine dynamische Komponente (58), - eine statische Komponente (70), die wiederum einen geformten metallischen Träger (51) und mehrere Dichtlippen (53a, 53b), die die dynamische Komponente (58) nicht kontaktieren, und zwei Lippen (56, 57) aufweist, die die dynamische Komponente (58) kontaktieren, wobei eine zweite Dichtlippe (53b) der nicht-kontaktierenden Dichtlippen (53a, 53b) und die dynamische Komponente (58) eine Labyrinthdichtung (60) definieren, wobei die Dichtvorrichtung (50) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner eine dritte Lippe (54), bevorzugt nicht-kontaktierend, aufweist, die entlang der Labyrinthdichtung angeordnet ist und eine volle Winkelerstreckung hat, um eine volle Dichtung gegen jeglichen Eintritt von Verunreinigungen in die Lagereinheit (30) bereitzustellen.
Dichtvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die dritte Lippe (54) eine nicht-kontaktierende Lippe ist, die gegenüber der dynamischen Komponente (58) positioniert ist und dazu neigt, ihren eigenen Abstand von der dynamischen Komponente (58) zu reduzieren.
Lagereinheit (30), die mit einer Dichtvorrichtung (50) gemäß einem der vorherigen Ansprüche versehen ist.
Radnabenanordnung (10) für Kraftfahrzeuge, die eine Nabe (20) und eine Lagereinheit (30) gemäß Anspruch 3 aufweist.