DE112010000730T5

DE112010000730T5 - Radlagerdichtung und mit der Radlagerdichtung versehene Radlagervorrichtung

Info

Publication number: DE112010000730T5
Application number: DE112010000730T
Authority: DE
Inventors: Tomoko Baba; Kazuo Komori
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2012-08-09
Also published as: CN102333969A; WO2010079734A1; US20110262069A1; CN102333969B; US8267591B2; JP2010159791A

Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Radlagerdichtung und einer mit der Radlagerdichtung versehenen Radlagervorrichtung, wobei deren Zuverlässigkeit durch Reduzieren des Drehmoments erhöht werden kann und außerdem die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung in das Radlager verbessert werden kann. Gemäß der vorliegende Erfindung wird eine Radlagerdichtung (7, 19, 20) bereitgestellt, wobei die Dichtung (7, 19, 20) als eine kombinierte Dichtung ausgebildet ist, die eine ringförmige Dichtungsplatte (10 oder 21) und einen Ölabstreifring (11 oder 11') umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind; wobei die Dichtungsplatte (10 oder 21) ein Kernmetall (12 oder 22) und ein Dichtungselement (13 oder 23) umfasst, das integral an das Kernmetall (12 oder 22) vulkanisiert ist, wobei das Dichtungselement (13 oder 23) integral durch eine erste Seitenlippe (13a oder 23a) und eine zweite Seitenlippe (13b oder 23b), die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe (13c oder 23c), die radial einwärts geneigt ist, gebildet wird; wobei der Ölabstreifring (11 oder 11') einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') umfasst, der dafür ausgelegt ist, auf dem Außenumfang des Endes des Innenelements (3, 30) montiert zu werden, und einen aufrechten Abschnitt (11b, 11b') umfasst, der sich von dem zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') radial auswärts erstreckt, wobei die erste und die zweite Seitenlippe (13a oder 23a und 13b oder 23b) mit einem vorgegebenen axialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt stehen und die Fettlippe (13c oder 23c) mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehung F1 + F2 ≤ 1,5 x F3 zwischen den Kontaktlasten F1 bzw. F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe (13a oder 23a und 13b oder 23b) und einer Andruckkraft F3 der Fettlippe (13c oder 23c) besteht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagerdichtung, die eine Packungsdichtung umfasst, die eine verbesserte Dichtleistung gegen Schmutzwasser aufweist, und betrifft insbesondere eine Radlagerdichtung, die in der Lage ist, ein Drehmoment zu reduzieren, indem ein Gleitwiderstand verringert wird, und außerdem die Zuverlässigkeit zu erhöhen, indem das Ablösen einer Dichtung verhindert wird, die vor der Montage an eine Radlagervorrichtung zu einer Einheit zusammengesetzt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Radlagervorrichtung zum Stützen eines Rades eines Fahrzeugs ist eine, die eine Radnabe zum Montieren eines Rades mittels eines zweireihigen Kugellagers frei drehbar stützt und es gibt solche für ein Antriebsrad und solche für ein angetriebenes Rad. Aus strukturellen Gründen wird der Innenringdrehtyp für das Antriebsrad verwendet, und sowohl der Innenringdrehtyp als auch der Außenringdrehtyp werden für das angetriebene Rad verwendet. Es gibt vier Generationen von Radlagervorrichtungen, und zwar die erste Generation, bei der ein Radlager, das ein zweireihiges Schrägkugellager usw. enthält, zwischen einen Achsschenkel, der einen Teil einer Aufhängungsvorrichtung bildet, und eine Radnabe eingesetzt ist; die zweite Generation, bei der ein Karosseriemontageflansch oder ein Radmontageflansch direkt am Außenumfang eines Außenelements ausgebildet ist; die dritte Generation, bei der eine einzelne innere Lauffläche direkt am Außenumfang einer Radnabe ausgebildet ist; und die vierte Generation, bei der innere Laufflächen an den Außenumfängen einer Radnabe bzw. eines Außenverbindungselements ausgebildet sind.
In dem Lagerabschnitt sind Dichtungen montiert, um zu verhindern, dass in dem Lager eingeschlossenes Schmierfett austritt und Regenwasser oder Staub von außen in das Lager eindringen. In der jüngeren Vergangenheit ist ein Radlager entwickelt worden, welches das Drehmoment verringert, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Beim Drehmoment ist der verhältnismäßige Anteil der Radlagerdichtung hoch. Das heißt, der Gleitwiderstand ist größer als der Rollwiderstand in dem Radlager, woraus der Wunsch entstanden ist, das Drehmoment in der Radlagerdichtung weiter zu verringern. Darüber hinaus ist bei der Untersuchung von Schäden an zurückgewonnenen Lagern festgestellt worden, dass die Hauptursache für Radlagerschäden defekte Dichtungen sind, und nicht das Delaminieren von Strukturelementen des Lagers. Dementsprechend kann mit Sicherheit festgestellt werden, dass die Lebensdauer eines Lagers verlängert werden kann, indem das Dichtungsvermögen und die Beständigkeit der Dichtungen von Lagern verbessert werden.
Es sind verschiedene Dichtungen zum Verbessern des Dichtungsvermögens vorgeschlagen worden, und ein repräsentatives Beispiel einer Radlagerdichtung ist in 11 gezeigt. Die Dichtung 50 umfasst einen Ölabstreifring 51 und eine ringförmige Dichtungsplatte 52, die einander gegenüber angeordnet sind. Der Ölabstreifring 51 besteht aus korrosionsgeschütztem Stahlblech, wie zum Beispiel einem austenitischen korrosionsbeständigen Stahlblech (JIS SUS 304 usw.), das im Wesentlichen zu einem L-förmigen Querschnitt gepresst wurde und er umfasst einen zylindrischen Abschnitt 51a, der auf den (nicht gezeigten) Innenring gepresst wurde, der ein drehseitiges Element bildet, und einen aufrechten Abschnitt 51b, der sich von dem zylindrischen Abschnitt 51a radial nach außen erstreckt.
Andererseits ist die Dichtungsplatte 52 ebenfalls zu einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt ausgebildet und dafür ausgelegt, an einem Außenelement montiert zu werden, das ein ortsfestes Element bildet. Die Dichtungsplatte 52 umfasst ein Kernmetall 53 und ein Dichtungselement 54, das integral an das Kernmetall 53 vulkanisiert ist. Das Kernmetall 53 besteht aus korrosionsgeschütztem Stahlblech, wie zum Beispiel einem austenitischen korrosionsbeständigen Stahlblech, und umfasst einen zylindrischen Abschnitt 53a, der dafür ausgelegt ist, in das Ende des Außenelements eingesetzt zu werden, und einen aufrechten Abschnitt 53b, der sich von dem zylindrischen Abschnitt 53a radial einwärts erstreckt.
Das Dichtungselement 54 besteht aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Nitrilkautschuk usw., und hat eine erste und eine zweite Seitenlippe 54a, 54b, die den aufrechten Abschnitt 51b berühren. Diese erste und zweite Seitenlippe 54a, 54b sind so ausgebildet, dass sie sich von dem aufrechten Abschnitt 53b des Kernmetalls 53 radial auswärts neigen, und ihre Spitzen sind dafür ausgelegt, den aufrechten Abschnitt 51b des Ölabstreifrings 51 mit einem vorgegebenen Eingriff (Kontaktlast) zu berühren. Die Bereitstellung zweier Seitenlippen 54a, 54b ermöglicht es, das Dichtungsvermögen auch dann beizubehalten, wenn auf eine herkömmliche Staublippe verzichtet wird.
Außerdem ist das Dichtungselement 54 so ausgebildet, dass es sich sowohl zu der Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 53a als auch zum Innenumfangsrand des aufrechten Abschnitts 53b des Kernmetalls 53 erstreckt, um das Dichtungsvermögen zu erhöhen, und eine Fettlippe 54c aufweist, die in Richtung des zylindrischen Abschnitts 51a des Ölabstreifrings 51 vorsteht. Die Spitze der Fettlippe 54c hat eine vorgegebene Andruckkraft gegen den zylindrischen Abschnitt 51a des Ölabstreifrings 51.
Die Dichtung 50 ist so konstruiert, dass sie folgende Beziehung zwischen der Andruckkraft P1 (d. h. einer Kontaktlast der Fettlippe 54c) gegen den zylindrischen Abschnitt 51a des Ölabstreifrings 51 und der Kontaktlast P2 (d. h. die Summe der Kontaktlasten beider Seitenlippen 54a, 54b) der ersten und der zweiten Seitenlippe 54a, 54b erfüllt.
P1 ≥ P2 (Beziehungsausdruck)
Das heißt, die Andrückkraft 21 der Fettlippe 54c wird mindestens auf den Wert der Kontaktlast 22 der ersten und der zweiten Seitenlippe 54a, 54b eingestellt. Die Kontaktlast P2 ist eine Kraft, die dahingehend wirkt, die Dichtungsplatte 52 von dem Ölabstreifring 51 zu trennen, und die Andrückkraft 21 der Fettlippe 54c ist eine Kraft, die der Kontaktlast P2, die bestrebt ist, die Dichtungsplatte 52 von dem Ölabstreifring 51 zu trennen, entgegen wirkt. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich die Dichtungsplatte 52 von dem Ölabstreifring 51 trennt, indem man die Andrückkraft P1 und die Kontaktlast P2 auf den oben definierten Beziehungsausdruck einstellt.
Dementsprechend ist es möglich, die Dichtung 50, die aus der Einheit der Dichtungsplatte 52 und des Ölabstreifrings 51 besteht, in ein Radlager zu montieren, ohne sie getrennt in das Radlager einbauen zu müssen. Somit ist es möglich, die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung 50 in das Radlager zu verbessern.
Dokument des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-211791

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn jedoch in der Dichtung 50 des Standes der Technik die Andruckkraft P1 der Fettlippe 54c auf einen zu hohen Wert eingestellt wird, so ist zu befürchten, dass nicht nur das Drehmoment des Lagers erhöht wird, sondern dass auch die Langlebigkeit des Lagers verkürzt wird, weil die Temperatur des Lagers aufgrund der Reibung der Fettlippe 54c steigt.
Es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagerdichtung und eine mit der Radlagerdichtung versehene Radlagervorrichtung bereitzustellen, deren Zuverlässigkeit erhöhen kann, indem das Drehmoment durch Verringern des Gleitwiderstandes der Dichtung verringert wird, und außerdem die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung in das Radlager zu verbessern, indem eine Trennung der kombinierten Dichtung vor der Montage der Dichtung in das Radlager verhindert wird.
Mittel zum Lösen der Probleme
Zum Erreichen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung eine Radlagerdichtung bereitgestellt, die dafür ausgelegt ist, in einer Öffnung eines ringförmigen Raumes montiert zu werden, der zwischen einem Außenelement, an dessen Innenumfang integral zweireihige äußere Laufflächen ausgebildet sind, und einem Innenelement, an dessen Außenumfang integral zweireihige innere Laufflächen ausgebildet sind und das innerhalb des Außenelements mittels zweireihiger Rollelemente angeordnet ist, gebildet wird, wobei die Dichtung als eine kombinierte Dichtung ausgebildet ist, die eine ringförmige Dichtungsplatte und einen Ölabstreifring umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind; wobei die Dichtungsplatte ein Kernmetall und ein Dichtungselement umfasst, das integral an das Kernmetall vulkanisiert ist, wobei das Dichtungselement integral durch eine erste Seitenlippe und eine zweite Seitenlippe, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe, die radial einwärts geneigt ist, gebildet wird; und wobei der Ölabstreifring einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Abschnitt umfasst, der dafür ausgelegt ist, auf dem Außenumfang des Endes des Innenelements montiert zu werden, und einen aufrechten Abschnitt umfasst, der sich radial auswärts von dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei die erste und die zweite Seitenlippe mit einem vorgegebenen axialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt stehen und die Fettlippe mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehung F1 + F2 ≤ 1,5 × F3 zwischen den Kontaktlasten F1 bzw. F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe und einer Andruckkraft F3 der Fettlippe besteht.
Da die Radlagerdichtung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt ist, in einer Öffnung eines ringförmigen Raumes montiert zu werden, der zwischen einem Außenelement, an dessen Innenumfang integral zweireihige äußere Laufflächen ausgebildet sind, und einem Innenelement, an dessen Außenumfang integral zweireihige innere Laufflächen ausgebildet sind und das innerhalb des Außenelements mittels zweireihiger Rollelemente angeordnet ist, gebildet wird; die Dichtung als eine kombinierte Dichtung ausgebildet ist, die eine ringförmige Dichtungsplatte und einen Ölabstreifring umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind; die Dichtungsplatte ein Kernmetall und ein Dichtungselement umfasst, das integral an das Kernmetall vulkanisiert ist, wobei das Dichtungselement durch eine erste Seitenlippe und eine zweite Seitenlippe, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe, die radial einwärts geneigt ist, gebildet wird; und der Ölabstreifring einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Abschnitt umfasst, der dafür ausgelegt ist, auf dem Außenumfang des Endes des Innenelements montiert zu werden, und einen aufrechten Abschnitt umfasst, der sich radial auswärts von dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei die erste und zweite Seitenlippe mit einem vorgegebenen axialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt stehen und die Fettlippe mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt steht, und dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Beziehung F1 + F2 ≤ 1,5 × F3 zwischen den Kontaktlasten F1 bzw. F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe und einer Andruckkraft F3 der Fettlippe besteht, ist es möglich, eine Radlagerdichtung bereitzustellen, deren Zuverlässigkeit erhöhen kann, indem das Drehmoment durch Verringern des Gleitwiderstandes der Dichtung verringert wird, und außerdem die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung in das Radlager zu verbessern, indem eine Trennung der kombinierten Dichtung vor der Montage der Dichtung in das Radlager verhindert wird.
Wie in Anspruch 2 definiert, ist es bevorzugt, dass die Fettlippe dergestalt angeordnet ist, dass sie nicht von dem zylindrischen Abschnitt des Ölabstreifrings heruntergezogen wird, selbst wenn der Ölabstreifring durch die Reaktionskraft der Kontaktlast unter einem verbundenen Zustand der Dichtungsplatte und des Ölabstreifrings bewegt wird. Dadurch ist es möglich, die Trennung der Dichtung, d. h. die Trennung der Dichtungsplatte von dem Ölabstreifring, zuverlässig zu verhindern.
Wie in Anspruch 3 definiert, ist es bevorzugt, dass die radial äußere Endfläche der Dichtungsplatte und die Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts des Ölabstreifrings so angeordnet sind, dass sie miteinander bündig sind, und dass die Breite der Dichtungsplatte größer eingestellt ist als die Breite des Ölabstreifrings. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig sowohl die Dichtungsplatte als auch den Ölabstreifring in einen Raum zwischen dem Außenelement und dem Innenring, unter Beibehaltung eines vorgegebenen Eingriffs (d. h. Kontaktlast) während des Einsetzens der Dichtung in das Radlager, zu pressen. Da die Breite der Dichtungsplatte größer eingestellt ist als die Breite des Ölabstreifrings, ist es außerdem möglich, einen Spalt zwischen benachbarten Ölabstreifringen beizubehalten, wenn mehrere Dichtungseinheiten während des Transports oder der Montage von Dichtungen in das Radlager vertikal gestapelt werden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die erste und die zweite Seitenlippe von Dichtungen, die in einer niedrigen Position nahe dem Boden angeordnet sind, durch ihr eigenes Gewicht übermäßig verformt werden, so dass verhindert wird, dass die Fettlippe von dem zylindrischen Abschnitt des Ölabstreifrings heruntergezogen wird.
Es ist des Weiteren bevorzugt, wie in Anspruch 4 definiert, dass ein magnetischer Codierer integral an der Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts des Ölabstreifrings angebracht ist, dass Magnetpole N und S abwechselnd in gleichen Abständen entlang des Umfangs des magnetischen Codierers ausgebildet sind, indem Magnetpulver mit Elastomer vermischt und so der Codierer gebildet wird, und dass die radial äußere Endfläche der Dichtungsplatte und die Seitenfläche der Innenseite des magnetischen Codierers so angeordnet sind, dass sie miteinander bündig sind. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig sowohl die Dichtungsplatte als auch den Ölabstreifring in einen Raum zwischen dem Außenelement und dem Innenring, unter Beibehaltung eines vorgegebenen Eingriff während des Einsetzens der Dichtung in das Radlager, zu pressen, und außerdem ist es möglich, einen Luftspalt zwischen dem Codierer und einem Drehzahlsensor präzise einzustellen.
Wie in Anspruch 5 definiert, ist es bevorzugt, dass die Breite der Dichtungsplatte größer eingestellt ist als die Breite des Ölabstreifrings inklusive des magnetischen Codierers. Dadurch ist es möglich, einen Spalt zwischen benachbarten Ölabstreifringen, die die magnetischen Codierer enthalten, beizubehalten, wenn mehrere Dichtungseinheiten während des Transports oder der Montage von Dichtungen in das Radlager vertikal gestapelt werden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Fettlippe durch die Adhäsion der Magnetkraft von dem zylindrischen Abschnitt des Ölabstreifrings heruntergezogen wird.
Wie in Anspruch 6 definiert, ist es bevorzugt, dass die Dicke der ersten Seitenlippe der radial äußeren Seite größer eingestellt ist als die der zweiten Seitenlippe der radial inneren Seite. Gemäß diesem Aufbau wird die Kontaktlast der ersten Seitenlippe größer als die der zweiten Seitenlippe, und somit ist es möglich, die Beständigkeit gegen Schmutzwasser zu verbessern und das Drehmoment durch Reduzieren des Gesamtgleitwiderstandes zu verringern.
Es ist des Weiteren bevorzugt, wie in Anspruch 7 definiert, dass ein gerader Abschnitt zwischen der ersten Seitenlippe und der zweiten Seitenlippe gebildet wird, und dass der Abstand zwischen der ersten Seitenlippe und der zweiten Seitenlippe so eingestellt ist, dass die erste und die zweite Seitenlippe einander nicht behindern, wenn sie mit maximalem Eingriff (d. h. Kontaktlast) verformt werden. Dadurch ist es möglich, dass die erste und die zweite Seitenlippe sich unabhängig voneinander verformen können, ohne dass eine Seitenlippe durch die andere Seitenlippe beeinflusst wird.
Wie in Anspruch 8 definiert, ist es bevorzugt, dass das Dichtungselement aus einem synthetischen Kautschuk besteht und sein TR 10 auf –35°C oder weniger eingestellt wird. Dadurch ist es möglich, die Anschmiegsamkeit der Lippen auch bei niedrigen Temperaturen beizubehalten und dementsprechend eine Beständigkeit gegen Schmutzwasser aufrecht zu erhalten.
Wie in Anspruch 9 definiert, ist es bevorzugt, dass eine unendliche Zahl von Vertiefungen der Oberflächenrauigkeit Rz 2 bis 4 auf einer Oberfläche des Ölabstreifrings ausgebildet sind und vorher Fett auf die Lippen aufgetragen wird. Dadurch kann auf einfache Weise ein Ölfilm zwischen jeder Lippe und dem Ölabstreifring ausgebildet werden und somit der Gleitwiderstand der Dichtung und dementsprechend das Drehmoment und der Verschleiß der Lippen verringert werden.
Gemäß Anspruch 10 der vorliegenden Erfindung wird eine Radlagervorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
ein Außenelement, an dessen Außenumfang ein Fahrzeugmontageflansch ausgebildet ist, der an einem Achsschenkel eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an dessen Innenumfang eine zweireihige äußere Lauffläche ausgebildet ist; ein Innenelement, das eine Radnabe und einen Innenring enthält, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende einen Radmontageflansch aufweist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Lauffläche versehen ist, die gegenüber einer der zweireihigen äußeren Laufflächen angeordnet ist, wobei sich ein zylindrischer Abschnitt axial von der inneren Lauffläche erstreckt, wobei der Innenring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe montiert ist und an seinem Außenumfang mit einer inneren Lauffläche versehen ist, die gegenüber der anderen der zweireihigen äußeren Laufflächen angeordnet ist; zweireihige Rollelemente, die frei rollfähig zwischen den äußeren und inneren Laufflächen der äußeren und inneren Elemente in Käfigen aufgenommen sind; und Radlagerdichtungen, die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen den äußeren und den inneren Elementen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die innenseitige Dichtung der Radlagerdichtungen eine der Radlagerdichtungen nach den Ansprüchen 1–9 umfasst.
Da bei der Radlagervorrichtung mit einem solchen Aufbau der dritten Generation der Innenring auf die Radnabe gepresst und unbeweglich befestigt ist, kann bei der vorliegenden Erfindung der Effekt realisiert werden, dass die Dichtung durch gleichzeitiges Pressen sowohl der Dichtungsplatte als auch des Ölabstreifrings in einen Raum zwischen dem Außenelement und dem Innenring, unter Beibehaltung eines vorgegebenen Eingriff (d. h. Kontaktlast) während des Einsetzens der Dichtung in das Radlager, montiert werden kann.
Auswirkungen der Erfindung
Da die Radlagerdichtung der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt ist, in einer Öffnung eines ringförmigen Raumes montiert zu werden, der zwischen einem Außenelement, an dessen Innenumfang integral zweireihige äußere Laufflächen ausgebildet sind, und einem Innenelement, an dessen Außenumfang integral zweireihige innere Laufflächen ausgebildet sind und das innerhalb des Außenelements mittels zweireihiger Rollelemente angeordnet ist, gebildet wird, wobei die Dichtung als eine kombinierte Dichtung ausgebildet ist, die eine ringförmige Dichtungsplatte und einen Ölabstreifring umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind; wobei die Dichtungsplatte ein Kernmetall und ein Dichtungselement umfasst, das integral an das Kernmetall vulkanisiert ist, wobei das Dichtungselement integral durch eine erste Seitenlippe und eine zweite Seitenlippe, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe, die radial einwärts geneigt ist, gebildet wird; und wobei der Ölabstreifring einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Abschnitt umfasst, der dafür ausgelegt ist, auf dem Außenumfang des Endes des Innenelements montiert zu werden, und einen aufrechten Abschnitt umfasst, der sich radial auswärts von dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei die erste und die zweite Seitenlippe mit einem vorgegebenen axialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt stehen und die Fettlippe mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt steht, und dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehung F1 + F2 ≤ 1,5 × F3 zwischen den Kontaktlasten F1 bzw. F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe und einer Andruckkraft F3 der Fettlippe besteht, ist es möglich, eine Radlagerdichtung bereitzustellen, deren Zuverlässigkeit erhöhen kann, indem das Drehmoment durch Verringern des Gleitwiderstandes der Dichtung verringert wird, und außerdem die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung in das Radlager zu verbessern, indem eine Trennung der kombinierten Dichtung vor der Montage der Dichtung in das Radlager verhindert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[1] Eine Längsschnittansicht, die eine erste Ausführungsform des Radlagers der vorliegenden Erfindung zeigt;
[2] Eine vergrößerte Schnittansicht der Radlagerdichtung der vorliegenden Erfindung;
[3] Eine erläuternde Ansicht, die eine Wirkungsweise der Dichtung von 2 zeigt
[4] Eine erläuternde Ansicht, die einen gestapelten Zustand mehrerer Dichtungen von 2 zeigt;
[5] Eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Modifizierung der Dichtung von 2 zeigt;
[6] Eine Längsschnittansicht, die eine zweite Ausführungsform des Radlagers der vorliegenden Erfindung zeigt;
[7] Eine vergrößerte Schnittansicht der Radlagerdichtung der vorliegenden Erfindung;
[8] Eine erläuternde Ansicht, die eine gestapelten Zustand mehrerer Dichtungen von 7 zeigt;
[9] (a) ist eine Längsschnittansicht, die eine dritte Ausführungsform des Radlagers der vorliegenden Erfindung zeigt, und (b) ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Dichtungseinheit von 9(a) zeigt;
[10] Eine Längsschnittansicht, die eine vierte Ausführungsform des Radlagers der vorliegenden Erfindung zeigt; und
[11] Eine Längsschnittansicht, die eine Radlagerdichtung des Standes der Technik zeigt.
Eine bevorzugte Art der Ausführung der Erfindung
Eine Radlagerdichtung, die dafür ausgelegt ist, in einer Öffnung eines ringförmigen Raumes montiert zu werden, der zwischen einem Außenelement, an dessen Innenumfang integral zweireihige äußere Laufflächen ausgebildet sind, und einem Innenelement, an dessen Außenumfang integral zweireihige innere Laufflächen ausgebildet sind und das innerhalb des Außenelements mittels zweireihiger Rollelemente angeordnet ist, gebildet wird, wobei die Dichtung als eine kombinierte Dichtung ausgebildet ist, die eine ringförmige Dichtungsplatte und einen Ölabstreifring umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind; wobei die Dichtungsplatte ein Kernmetall und ein Dichtungselement umfasst, das integral an das Kernmetall vulkanisiert ist, wobei das Dichtungselement integral durch eine erste Seitenlippe und eine zweite Seitenlippe, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe, die radial einwärts geneigt ist, gebildet wird; und wobei der Ölabstreifring einen im Wesentlichen Lförmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Abschnitt umfasst, der dafür ausgelegt ist, auf dem Außenumfang des Endes des Innenelements montiert zu werden, und einen aufrechten Abschnitt umfasst, der sich radial auswärts von dem zylindrischen Abschnitt erstreckt, wobei die erste und die zweite Seitenlippe mit einem vorgegebenen axialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt stehen und die Fettlippe mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Endfläche der Dichtungsplatte und die Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts des Ölabstreifrings so angeordnet sind, dass sie miteinander bündig sind, und die Breite der Dichtungsplatte größer eingestellt ist als die Breite des Ölabstreifrings, und eine Beziehung F1 + F2 ≤ 1,5 × F3 zwischen den Kontaktlasten F1 bzw. F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe und einer Andruckkraft F3 der Fettlippe besteht, und dass die Fettlippe dergestalt angeordnet ist, dass sie nicht von dem zylindrischen Abschnitt des blabstreifrings heruntergezogen wird, selbst wenn der Ölabstreifring durch die Reaktionskraft der Kontaktlast unter einem kombinierten Zustand der Dichtungsplatte und des blabstreifrings bewegt wird.
Erste Ausführungsform
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine erste Ausführungsform des Radlagers der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Radlagerdichtung der vorliegenden Erfindung; 3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Wirkungsweise der Dichtung von 2 zeigt; 4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen gestapelten Zustand mehrerer Dichtungen von 2 zeigt; und 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Modifizierung der Dichtung von 2 zeigt. In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „äußere Seite” der Radlagervorrichtung eine Seite, die sich außerhalb der Fahrzeugkarosserie befindet, wenn die Radlagervorrichtung an einem Fahrzeug montiert ist (linke Seite in 1), und der Begriff „innere Seite” bezeichnet eine Seite, die sich innerhalb der Fahrzeugkarosserie befindet (rechte Seite in 1).
Das Radlager 1 in 1 ist von der sogenannten ersten Generation und umfasst ein Außenelement 2, an dessen Innenumfang integral zweireihige äußere Laufflächen 2a, 2a ausgebildet sind, ein Paar Innenringe 3, 3, an deren Außenumfang jeweils eine innere Lauffläche 3a ausgebildet ist, die jeweils den zweireihigen äußeren Laufflächen 2a, 2a entsprechen, mehrere Rollelemente (Kugeln) 4, 4 die zwischen den äußeren und inneren Laufflächen aufgenommen sind, Käfige 5, 5 zum rollfähigen Aufnehmen der Rollelemente 4, 4, und Dichtungen 6, 7, die in Öffnungen von Ringräumen montiert sind, die zwischen dem Außenelement 2 und den Innenringen 3, 3 ausgebildet sind.
Das Außenelement 2 besteht aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, wie zum Beispiel SUJ2 (JIS G 4805) oder Zementstahl. Der kohlenstoffreiche Chromlagerstahl wird bei einer Temperatur von 820 bis 860°C tauchgehärtet und dann bei einer Temperatur von 160 bis 200°C auf eine Kernhärte von 58 bis 64 HRC getempert. Der Zementstahl wird hingegen auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet. Ähnlich dem Außenelement 2 besteht auch der Innenring 3 aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl oder Zementstahl, und der kohlenstoffreiche Chromlagerstahl wird auf eine Kernhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet, und der Zementstahl wird auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet. Außerdem bestehen die Rollelemente 4 ebenfalls aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, wie zum Beispiel SUJ2 (JIS G 4805), und werden auf eine Kernhärte von 58 bis 64 HRC tauchgehärtet.
Das Radlager 1 ist als ein zweireihiges Schrägkugellager vom sogenannten Back-to-Back-Duplextyp ausgebildet, wobei (vorderseitige) Endflächen 3b, 3b mit kleinerem Durchmesser des Innenrings 3, 3 aneinander liegen. Die Dichtungen 6, 7 können verhindern, dass in dem Lager enthaltenes Schmierfett austritt und Regenwasser oder Staub von außen eindringen.
Die außenseitige Dichtung 6 der Dichtungen 6, 7 ist als eine integrierte Dichtung ausgebildet, die ein Kernmetall 8, das mit einer vorgegebenen Presspassung in das außenseitige Ende des Außenelements 2, das ein ortsfestes Element bildet, gepresst ist, und ein an dem Kernmetall 8 angehaftetes Dichtungselement 9 umfasst.
Andererseits ist die innenseitige Dichtung 7, wie in der vergrößerten Ansicht von 2 gezeigt, als eine kombinierte Dichtung (eine sogenannte Packungsdichtung) ausgebildet, die eine ringförmige Dichtungsplatte 10 und einen Ölabstreifring 11, die einander gegenüber angeordnet sind, umfasst. Die Dichtungsplatte 10 umfasst ein Kernmetall 12, das dafür vorgesehen ist, an dem Außenelement 2 montiert zu werden, und ein Dichtungselement 13, das integral an das Kernmetall 12 vulkanisiert ist.
Das Kernmetall 12 besteht aus korrosionsgeschütztem Stahlblech, wie zum Beispiel austenitischem korrosionsbeständigen Stahlblech (JIS SUS 304 usw.), oder korrosionsgeschütztem kaltgewalztem Stahlblech (JIS SPCC usw.), und ist zu einem allgemein L-förmigen Querschnitt gepresst. Das Kernmetall 12 umfasst einen zylindrischen Fassungsabschnitt 12a, der ein dünnes Ende mit einem kleineren Durchmesser aufweist und einen radial inneren Abschnitt 12b, der sich radial einwärts von dem Fassungsabschnitt 12a erstreckt und dafür ausgelegt ist, in das Außenelement 2 gepresst zu werden.
Das Dichtungselement 13 besteht aus synthetischem Kautschuk, wie zum Beispiel NBR (Acrylnitrilbutadienkautschuk), und umfasst eine erste und eine zweite Seitenlippe 13a, 13b, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe 13c, die radial einwärts geneigt ist. Das Dichtungselement 13 ist so ausgebildet, dass es sich sowohl zu der Außenfläche des Passungsabschnitts 12a als auch zu dem Innenumfangsrand des radial inneren Abschnitts 12b des Kernmetalls 12 erstreckt, um das Dichtungsvermögen zu verbessern. Zu Beispielen von Materialien des Dichtungselements 13 gehören neben NBR auch HNBR (hydrierter Acrylnitrilbutadienkautschuk), EPM, EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk), ACM (Polyacrylkautschuk) mit überragender thermischer und chemischer Beständigkeit, FKM (Fluorkautschuk), Silikonkautschuk usw.
Andererseits hat der Ölabstreifring 11 einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt und umfasst einen zylindrischen Abschnitt 11a, der dafür ausgelegt ist, an dem Außenumfang des Innenelements 3 angebracht zu werden, und einen aufrechten Abschnitt 11b, der sich von dem zylindrischen Abschnitt 11a radial auswärts erstreckt. Die erste und die zweite Seitenlippe 13a, 13b stehen mit einem vorgegebenen axialen Eingriff (Kontaktlast) in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt 11b, und die Fettlippe 13c steht mit einem vorgegebenen radialen Eingriff (Andruckkraft) in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt 11a. Außerdem wird über einen kleinen radialen Spalt ein Labyrinth 14 zwischen dem aufrechten Abschnitt 11b und der Dichtungsplatte 10 gebildet.
Die radial äußere Endfläche (d. h. innenseitige Endfläche) der Dichtungsplatte 10 und die Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts 11b des Ölabstreifrings 11 sind so eingestellt, dass sie miteinander bündig sind, und die Breite W1 der Dichtungsplatte 10 ist größer eingestellt als die Breite W2 des Ölabstreifrings 11 (W1 > W2). Dadurch ist es möglich, sowohl die Dichtungsplatte 10 als auch den Ölabstreifring 11 gleichzeitig in einen Raum zwischen dem Außenelement 2 und dem Innenring 3, unter Beibehaltung eines vorgegebenen Eingriffs (Kontaktlast) während des Einsetzens der Dichtung 7 in das Radlager, zu pressen. Da die Breite W1 der Dichtungsplatte 10 größer eingestellt ist als die Breite W2 des Ölabstreifrings 11 (W1 > W2), ist es möglich, wie in 4 gezeigt, einen Spalt ΔW zwischen benachbarten Ölabstreifringen 11 beizubehalten, wenn mehrere Dichtungseinheiten während des Transports oder der Montage von Dichtungen in das Radlager vertikal gestapelt werden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die erste und die zweite Seitenlippe 13a, 13b der Dichtungen 7, die in einer niedrigen Position nahe dem Boden angeordnet sind, durch ihr eigenes Gewicht übermäßig verformt werden, so dass verhindert wird, dass die Fettlippe 13c von dem zylindrischen Abschnitt 11a des Ölabstreifrings 11 heruntergezogen wird.
Wie in 2 gezeigt, ist eine vorgegebene Beziehung zwischen den Kontaktlasten (Eingriffe) der ersten und der zweiten Seitenlippe 13a, 13b, die durch Pfeile F1, F2 angedeutet sind, und der Andrückkraft (Eingriff) der Fettlippe 13c, die durch einen Pfeil F3 angedeutet ist, eingestellt. Das heißt, die Summe der Kontaktlasten F1, F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe 13a, 13b ist kleiner als das 1,5-fache der Andruckkraft F3 der Fettlippe 13c (d. h. F1 + F2 ≤ 1,5 × F3). Wenn zum Beispiel die Andrückkraft F3 der Fettlippe 13c 12 N beträgt, so wird die Summe der Kontaktlasten F1, F2 auf maximal 18 N eingestellt.
Wenn die Summe der Kontaktlasten F1, F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe 13a, 13b größer als die Andruckkraft F3 der Fettlippe 13c eingestellt wird, so ist es bevorzugt, dass der Ölabstreifring 11, wie in 3 gezeigt, durch die Kontaktlasten F1, F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe 13a, 13b bewegt wird, und die Bewegung des Ölabstreifrings 11 wird an einer Position gestoppt, wo die Summe der Kontaktlasten F1, F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe 13a, 13b mit der Andruckkraft F3 ausgeglichen ist (F1 + F2 = F3). In der vorliegenden Erfindung sind die Lippen 13a, 13b, 13c so angeordnet, dass die Fettlippe 13c auch in einem solchen Zustand niemals von dem zylindrischen Abschnitt 11a des Ölabstreifrings 11 heruntergezogen wird. Somit ist es möglich, den Gleitwiderstand der Dichtung 7 und dementsprechend das Drehmoment zu verringern sowie zu verhindern, dass die Dichtungsplatte 10 und der Ölabstreifring 11 der kombinierten Dichtung, d. h. die Dichtungseinheit 7, voneinander getrennt werden. Dies verbessert die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung in das Radlager.
Die in 5 gezeigte Dichtung 15 ist eine Modifizierung der zuvor beschriebenen Dichtung 7. Obgleich die Dichtung 15 im Grunde die gleiche Konfiguration wie die Dichtung 7 hat, werden die Dicken der ersten und der zweiten Seitenlippe 13a, 13b und eine Distanz zwischen den Lippen 13a, 13b definiert. Insbesondere wird die Dicke L1 der ersten Seitenlippe 13a größer eingestellt als die zweite Seitenlippe 13b (L1 > L2), und der Abstand L zwischen der ersten Seitenlippe 13a und der zweiten Seitenlippe 13b wird so eingestellt, dass sie einander nicht behindern, wenn sie bei maximalem Eingriff verformt werden. Außerdem ist ein gerader Abschnitt 16 zwischen der ersten Seitenlippe 13a und der zweiten Seitenlippe 13b ausgebildet, so dass sich eine Seitenlippe unabhängig verformen kann, ohne von der anderen Lippe beeinflusst zu werden. Weil also die Kontaktlast der ersten Seitenlippe 13a größer ist als die der zweiten Seitenlippe 13b, ist es möglich, die Beständigkeit der Dichtung 15 gegen Schmutzwasser zu verbessern sowie das Drehmoment durch Reduzieren des Gesamtgleitwiderstandes zu verringern.
Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Wert TR 10 (der Elastizitätsindex von Kautschuk) des Dichtungselements 13 (der für eine Temperatur steht, bei der der Niedrigtemperaturelastizitätsrückgewinnungsfaktor 10% beträgt) auf –35°C oder weniger eingestellt. Dadurch ist es möglich, die Anschmiegsamkeit der Lippen auch bei niedrigen Temperaturen beizubehalten und dementsprechend eine Beständigkeit gegen Schmutzwasser aufrecht zu erhalten.
Zweite Ausführungsform
6 ist eine Längsschnittansicht, die eine zweite Ausführungsform der Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt; 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Radlagerdichtung der vorliegenden Erfindung; und 8 ist eine erläuternde Ansicht, die einen gestapelten Zustand mehrerer Dichtungen von 7 zeigt. In dieser Ausführungsform werden die gleichen Bezugszahlen verwendet wie bei der ersten Ausführungsform (1).
Das Radlager 17 ist von der sogenannten zweiten Generation und umfasst ein Außenelement 18, an dessen Außenumfang integral ein Karosseriemontageflansch 18b ausgebildet ist, der dafür ausgelegt ist, an einem (nicht gezeigten) Achsschenkel eines Fahrzeugs montiert zu werden, und an dessen Innenumfang zweireihige äußere Laufflächen 18a, 18a ausgebildet sind, ein Paar Innenringe 3, 3, an deren Außenumfang jeweils eine innere Lauffläche 3a ausgebildet ist, die jeweils den zweireihigen äußeren Laufflächen 18a, 18a entsprechen, mehrere Rollelemente (Kugeln) 4, 4, die zwischen den äußeren und inneren Laufflächen aufgenommen sind, Käfige 5, 5 zum rollfähigen Aufnehmen der Rollelemente 4, 4, und Dichtungen 19, 20, die in Öffnungen von Ringräumen montiert sind, die zwischen dem Außenelement 18 und dem Paar Innenringen 3, 3 ausgebildet sind.
Das Außenelement 18 besteht aus Stahl mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,40 bis 0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und mindestens die zweireihigen äußeren Laufflächen 18a, 18a sind durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet.
Da sich die Dichtungen 19, 20 im Wesentlichen nur durch das Vorhandensein oder Fehlen eines magnetischen Codierers von den Dichtungen 6, 7 unterscheiden, wird hier nur die innenseitige Dichtung 20 beschrieben, und auf die Beschreibung der außenseitigen Dichtung 19 wird verzichtet.
Wie in der vergrößerten Ansicht von 7 gezeigt, umfasst die Dichtung 20 eine ringförmige Dichtungsplatte 21 und einen Ölabstreifring 11', die einander gegenüber angeordnet sind. Die Dichtungsplatte 21 umfasst ein Kernmetall 22, das dafür ausgelegt ist, an dem Außenelement 18 montiert zu werden, und ein Dichtungselement 23, das integral an das Kernmetall 22 vulkanisiert ist.
Das Kernmetall 22 besteht aus korrosionsgeschütztem Stahlblech, wie zum Beispiel austenitischem korrosionsbeständigem Stahlblech (JIS SUS 304 usw.) oder korrosionsgeschütztem kaltgewalztem Stahlblech (JIS SPCC usw.), und ist zu einem allgemein L-förmigen Querschnitt gepresst, und umfasst einen zylindrischen Passungsabschnitt 22a, der ein dünnes Ende mit einem kleineren Durchmesser und einen radial inneren Abschnitt 22b, der sich radial einwärts von dem Passungsabschnitt 22a erstreckt, aufweist.
Das Dichtungselement 23 besteht aus synthetischem Kautschuk, wie zum Beispiel NBR usw., und umfasst eine erste und eine zweite Seitenlippe 23a, 23b, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe 23c, die radial einwärts geneigt ist. Außerdem ist das Dichtungselement 23 so ausgebildet, dass es sich sowohl zu der Außenfläche des Passungsabschnitts 22a als auch zu dem Innenumfangsrand des radial inneren Abschnitts 22b des Kernmetalls 22 erstreckt, um das Dichtungsvermögen zu verbessern.
Die erste und die zweite Seitenlippe 23a, 23b stehen mit einem vorgegebenen axialen Eingriff (Kontaktlast) in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt 11b' des Ölabstreifrings 11', und die Fettlippe 23c steht mit einem vorgegebenen radialen Eingriff (Andruckkraft) in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt 11a'. Ein magnetischer Codierer 24 ist integral an der Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts 11b' des Ölabstreifrings 11' angebracht. Magnetpole N und S sind abwechselnd in gleichen Abständen entlang des Umfangs des magnetischen Codierers 24 ausgebildet, indem Magnetpulver mit Elastomer vermischt und so der Codierer gebildet wird, um einen Drehcodierer zum Detektieren der Raddrehzahl herzustellen.
Die radial äußere Endfläche der Dichtungsplatte 21 und die Seitenfläche der Innenseite des magnetischen Codierers 24 sind so angeordnet, dass sie miteinander bündig sind. Außerdem ist eine Zunge 25 des Dichtungselements 23, die in Richtung der Außenseite des Lagers hervorsteht, an dem Kernmetall 22 ausgebildet, und die Breite W3 ist so eingestellt, dass sie größer ist als die Breite W4 des blabstreifrings 11', inklusive des magnetischen Codierers 24 (W3 > W4). Dadurch ist es möglich, gleichzeitig sowohl die Dichtungsplatte 21 als auch den Ölabstreifring 11' in einen Raum zwischen dem Außenelement 18 und dem Innenring 3, unter Beibehaltung eines vorgegebenen Eingriffs während des Einsetzens der Dichtung in das Radlager, zu pressen, und außerdem ist es möglich, einen Luftspalt zwischen dem Codierer und einem (nicht gezeigten) Drehzahlsensor präzise einzustellen.
Es ist möglich, wie in 8 gezeigt, einen Spalt ΔW zwischen benachbarten Ölabstreifringen 11', 11' beizubehalten, wenn mehrere Dichtungseinheiten 20 während des Transports oder der Montage von Dichtungen in das Radlager vertikal gestapelt werden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Fettlippe 23c von dem zylindrischen Abschnitt 11a' des Ölabstreifrings 11 durch die Adhäsion der Magnetkraft heruntergezogen wird.
Wie in 7 gezeigt, ist – ähnlich der zuvor beschriebenen Ausführungsform – die Summe der Kontaktlasten F1, F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe 23a, 23b kleiner als das 1,5-fache der Andruckkraft F3 der Fettlippe 23c (d. h. F1 + F2 < 1,5 × F3). Somit ist es möglich, den Gleitwiderstand der Dichtung 20 und dementsprechend das Drehmoment zu verringern sowie zu verhindern, dass die Dichtungsplatte und der Ölabstreifring der kombinierten Dichtung, d. h. die Dichtungseinheit 20, voneinander getrennt werden. Dies verbessert die Effizienz und Ausführbarkeit der Montage der Dichtung 20 in das Radlager.
Des Weiteren sind in der vorliegenden Erfindung eine unendliche Zahl von (nicht gezeigten) Mikrovertiefungen durch Kugelstrahlen auf der Oberfläche des Ölabstreifrings 11' ausgebildet, und Fett wird zuvor auf jede Lippe aufgetragen. Die Unregelmäßigkeit der Vertiefungen wird so eingestellt, dass sie in einem Oberflächenrauigkeitsbereich Rz 2 bis 4 liegt. Dadurch kann auf einfache Weise ein Ölfilm zwischen jeder Lippe und dem Ölabstreifring 11' ausgebildet werden, und somit kann der Gleitwiderstand der Dichtung und dementsprechend das Drehmoment und der Verschleiß der Lippen verringert werden. Außerdem kann die Zuverlässigkeit des Anhaftens des magnetischen Codierers 24 durch das Ausbilden der Vertiefungen verbessert werden. „Rz” meint die Durchschnittsrauigkeit auf einer Zehn-Punkte-Skala des Rauigkeitsformparameters von JIS (JIS B0601-1994). Die Vertiefungen können auf der Oberfläche jeder Lippe durch zweckmäßig gewähltes Ausbilden des synthetischen Kautschuks gebildet werden.
Dritte Ausführungsform
9(a) ist eine Längsschnittansicht, die eine dritte Ausführungsform der Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, und 9(b) ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Dichtungseinheit von 9(a) zeigt. In dieser Ausführungsform werden die gleichen Bezugszahlen wie in den vorangegangenen Ausführungsformen verwendet.
Diese Radlagervorrichtung ist vom Außenringdrehtyp der zweiten Generation, der für ein angetriebenes Rad verwendet wird, und umfasst ein Außenelement 27, an dessen Außenumfang integral ein Radmontageflansch 26 ausgebildet ist und an dessen Innenumfang zweireihige äußere Laufflächen 27a, 27a ausgebildet sind, ein Paar Innenringe 3, 3, an deren Außenumfang jeweils eine innere Lauffläche 3a ausgebildet ist, die jeweils den zweireihigen äußeren Laufflächen 27a, 27a entsprechen, zweireihige Rollelemente 4, 4, die zwischen den äußeren und inneren Laufflächen aufgenommen sind, Käfige 5, 5 zum rollfähigen Aufnehmen der Rollelemente 4, 4, und einen Schild 28 und eine Dichtung 19, die in Öffnungen von Ringräumen montiert sind, die zwischen dem Außenelement 27 und dem Paar Innenringen 3, 3 ausgebildet sind. Nabenbolzen 26a sind an dem Radmontageflansch 26 in gleichen Abständen entlang seines Umfangs montiert.
Das Außenelement 27 besteht aus Stahl mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,40 bis 0,80 Gewichts-o, wie zum Beispiel S53C, und mindestens die zweireihigen äußeren Laufflächen 27a, 27a sind durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet.
Die Dichtung 19 wird durch eine Packungsdichtung gebildet, die eine ringförmige Dichtungsplatte 21 und einen Ölabstreifring 11 umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind. Die Dichtungsplatte 21 umfasst ein Kernmetall 22, das dafür ausgelegt ist, an dem Außenelement 27 montiert zu werden, und ein Dichtungselement 23, das integral an das Kernmetall 22 vulkanisiert ist. Das Dichtungselement 23 besteht aus synthetischem Kautschuk, wie zum Beispiel NBR usw., und umfasst eine erste und eine zweite Seitenlippe 23a, 23b, die radial auswärts geneigt sind und mit einem vorgegebenen axialen Eingriff (Kontaktlast) in Kontakt mit dem aufrechten Abschnitt 11b des Ölabstreifrings 11 stehen, und eine Fettlippe 23c, die radial einwärts geneigt ist und mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt 11a des Ölabstreifrings 11 steht.
Die radial äußere Endfläche (d. h. die innenseitige Endfläche) der Dichtungsplatte 21 und die Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts 11b des Ölabstreifrings 11 sind so eingestellt, dass sie miteinander bündig sind. Das Dichtungselement 23 ist mit einer Zunge 25 versehen, die in Richtung der Außenseite von dem radial inneren Abschnitt des Kernmetalls 23 vorsteht. Die Breite W5 der Dichtungsplatte 21 ist größer eingestellt als die Breite W6 des Ölabstreifrings 11 (W5 > W6). Dadurch ist es möglich, gleichzeitig sowohl die Dichtungsplatte 21 als auch den Ölabstreifring 11 in einen Raum zwischen dem Außenelement 27 und dem Innenring 3, unter Beibehaltung eines vorgegebenen Eingriffs (Kontaktlast) während des Einsetzens der Dichtung in das Radlager, zu pressen. Da die Breite W5 der Dichtungsplatte 21 größer eingestellt ist als die Breite W6 des Ölabstreifrings 11 (W5 > W6), kann, wenn mehrere Dichtungseinheiten während des Transports oder der Montage von Dichtungen in das Radlager vertikal gestapelt werden, verhindert werden, dass die erste und die zweite Seitenlippe 23a, 23b von Dichtungen 19, die an einer niedrigen Position nahe dem Boden angeordnet sind, durch ihr eigenes Gewicht übermäßig verformt werden, so dass verhindert wird, dass die Fettlippe 23c von dem zylindrischen Abschnitt 11a des Ölabstreifrings 11 heruntergezogen wird.
Gemäß dieser Ausführungsform werden, da das Außenelement 27, an dem sich der Radmontageflansch 26 befindet, gedreht wird, die Kontaktkräfte F1, F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe 23a, 23b und die Andrückkraft F3 der Fettlippe 23c durch eine Zentrifugalkraft verringert, die durch die Rotation des Außenelements 27 entsteht. Jedoch ist die Summe der Kontaktlasten F1, F2 der zwei Seitenlippen 23a, 23b kleiner als das 1,5-fache der Andrückkraft F3 der Fettlippe 23c (d. h. F1 + F2 ≤ 1,5 × F3). Somit ist es möglich, den Gleitwiderstand der Dichtung 19 und dementsprechend das Drehmoment zu verringern sowie zu verhindern, dass die Dichtungsplatte und der Ölabstreifring der kombinierten Dichtung, d. h. die Dichtungseinheit 19, voneinander getrennt werden.
Vierte Ausführungsform
10 ist eine Längsschnittansicht, die eine vierte Ausführungsform der Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform werden die gleichen Bezugszahlen wie in den vorangegangenen Ausführungsformen verwendet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Diese Radlagervorrichtung gehört zur dritten Generation, die für ein angetriebenes Rad verwendet wird, und umfasst ein Innenelement 30, das eine Radnabe 29 und einen Innenring 3, der an der Radnabe 29 befestigt ist, enthält, und ein Außenelement 31, das an dem Innenelement 30 mittels zweireihiger Rollelemente 4, 4 montiert ist.
Die Radnabe 29 ist integral an seinem außenseitigen Ende mit einem Radmontageflansch 26 und an seinem Außenumfang mit einer einzelnen (d. h. außenseitigen) inneren Lauffläche 29a versehen, wobei sich ein zylindrischer Abschnitt 29b axial von der inneren Lauffläche 29a erstreckt. Der Innenring 3 ist an seinem Außenumfang mit der anderen (d. h. innenseitigen) inneren Lauffläche 3a versehen und ist auf den zylindrischen Abschnitt 29b der Radnabe 29 gepresst und dann axial in einem vorgegebenen vorbelasteten Zustand durch einen gestauchten Abschnitt 29c befestigt, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 29b radial auswärts hergestellt wird.
Die Radnabe 29 besteht aus Stahl mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,40 bis 0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und ist durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung so gehärtet, dass eine Region von einer Flanschbasis 26b des Radmontageflansches 26, die einen Dichtungsanliegeabschnitt einer außenseitigen Dichtung 32 bildet (der später noch beschrieben wird), bis zu dem zylindrischen Abschnitt 29b eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweist.
Das Außenelement 31 ist integral an seinem Außenumfang mit einem Fahrzeugmontageflansch 31b versehen, der an einem (nicht gezeigten) Achsschenkel zu montieren ist, und ist an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufflächen 31a, 31a versehen, die den inneren Laufflächen 29a, 3a des Innenelements 30 entsprechen. Zweireihige Rollelemente 4, 4 sind rollfähig zwischen den äußeren Laufflächen 31a, 31a und den inneren Laufflächen 29a, 3a in Käfigen 5 aufgenommen. Das Außenelement 31 besteht aus Stahl mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,40 bis 0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und mindestens die zweireihigen äußeren Laufflächen 31a, 31a sind durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet.
Dichtungen 32, 20 sind in ringförmigen Öffnungen montiert, die zwischen dem Außenelement 31 und dem Innenelement 30 ausgebildet sind, um das Austreten von Fett, das in dem Lager enthalten ist, und das Eindringen von Regenwasser und Staub von außen in das Lager zu verhindern.
Die außenseitige Dichtung 32 der Dichtungen 32, 20 ist als eine Dichtungseinheit ausgebildet, die ein Kernmetall 33, das mit einer vorgegebenen Presspassung in das außenseitige Ende des Außenelements 31 gepresst ist, und ein Dichtungselement 34, das an das Kernmetall 33 angehaftet ist, umfasst. Das Dichtungselement 34 besteht aus synthetischem Kautschuk, wie zum Beispiel NBR usw., ist integral an das Kernmetall 33 vulkanisiert und umfasst eine Seitenlippe 34a und eine Staublippe 34b, die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe 34c, die radial einwärts geneigt ist.
Die innenseitige Basis 26b des Radmontageflansches 26 ist mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt ausgebildet, an dem die Seitenlippe 34a und die Staublippe 34b mit einem vorgegebenen Eingriffs in einem Gleitkontakt anliegen und die Fettlippe 34c mit einem vorgegebenen radialen Eingriffs anliegt. Zu Beispielen von Materialien des Dichtungselements 34 gehören neben NBR auch HNBR, EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk), ACM mit überragender thermischer und chemischer Beständigkeit, FKM, Silikonkautschuk usw.
In dieser Ausführungsform umfasst die innenseitige Dichtung 20, wie zuvor beschrieben, eine ringförmige Dichtungsplatte 21 und einen Ölabstreifring 11', die einander gegenüber angeordnet sind, um eine Packungsdichtung zu bilden. Die Dichtungsplatte 21 umfasst ein Kernmetall 22, das dafür ausgelegt ist, an dem Außenelement 31 montiert zu werden, und ein Dichtungselement 23, das integral an das Kernmetall 22 vulkanisiert ist.
Da die Breite W3 der Dichtungsplatte 21 größer eingestellt ist als die Breite W4 des Ölabstreifrings 11', der den magnetischen Codierer 24 enthält, und die Summe der Kontaktlasten F1, F2 der zwei Seitenlippen 23a, 23b kleiner ist als das 1,5-fache der Andruckkraft F3 der Fettlippe 23c, ist es möglich, den Gleitwiderstand der Dichtung 20 und dementsprechend das Drehmoment zu verringern sowie zu verhindern, dass die Dichtungsplatte und der Ölabstreifring der kombinierten Dichtung, d. h. die Dichtungseinheit 20, voneinander getrennt werden.
Da gemäß der Radlagervorrichtung der dritten Generation der Innenring 3 durch den gestauchten Abschnitt 29c gleichzeitig mit der Montage des Innenrings 3 an der Radnabe 29 axial gesichert wird, kann die Montage der Dichtung 20 optimal durch gleichzeitiges Pressen der Dichtungsplatte 21 und des Ölabstreifrings 11' in einen Raum zwischen dem Außenelement 31 und dem Innenring 3 bewerkstelligt werden, während eine Trennung der Dichtungseinheit 20 vermieden wird und eine vorgegebene Presspassung vor und während des Einsetzens der Dichtung 20 in das Radlager aufrecht erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Dem Durchschnittsfachmann fallen beim Lesen und Verstehen der obigen ausführlichen Beschreibung selbstredend Modifizierungen und Varianten ein.
Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung so auszulegen ist, dass sie alle derartigen Varianten und Modifizierungen beinhaltet, sofern sie in den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Dichtung für eine Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf alle Lagervorrichtungen der ersten, der zweiten und der dritten Generation für Antriebsräder und angetriebene Räder gleichermaßen angewendet werden.
Legende der Bezugszahlen
Bezugszeichenliste

1, 17: Radlager
2, 18, 27, 31: Außenelement
2a, 18a, 27a, 31a: äußere Lauffläche
3: Innenring
3a, 29a: innere Lauffläche
3b: Endfläche von kleinerem Durchmesser
4: Rollelement (Kugel)
5: Käfig
6, 7, 15, 19, 20, 32: Dichtung
8, 12, 22, 33: Kernmetall
9, 13, 23, 34: Dichtungselement
10, 21: Dichtungsplatte
11, 11: Ölabstreifring
11a, 11a': zylindrischer Abschnitt
11b, 11b': aufrechter Abschnitt
12a, 22a: Passungsabschnitt
12b, 22b: radial innerer Abschnitt
13a, 23a: erste Seitenlippe
13b, 23b: zweite Seitenlippe
13c, 23c, 34c: Fettlippe
14: Labyrinthdichtung
16: gerader Abschnitt
18b, 31b: Fahrzeugmontageflansch
24: magnetischer Codierer
25: Zunge
26: Radmontageflansch
26a: Nabenbolzen
26b: Basisabschnitt
28: Schild
29: Radnabe
29b: zylindrischer Abschnitt
29c: gestauchter Abschnitt
30: Innenelement
34a: Seitenhippe
34b: Staublippe
50: Dichtung
51: Ölabstreifring
51a, 53a: zylindrischer Abschnitt
51b, 53b: aufrechter Abschnitt
52: Dichtungsplatte
53: Kernmetall
54: Dichtungselement
54a: erste Seitenlippe
54b: zweite Seitenlippe
54c: Fettlippe
F1: Kontaktlast der ersten Seitenlippe
F2: Kontaktlast der zweiten Seitenlippe
F3: Andrückkraft der Fettlippe
L1: Dicke der ersten Seitenlippe
L2: Dicke der zweiten Seitenlippe
L: Distanz zwischen den Lippen
W1, W3, W5: Breite der Dichtungsplatte
W2, W4, W6: Breite der Ölabstreifrings
W: Spalt zwischen Ölabstreifringen
21: Andrückkraft der Fettlippe
P2: Kontaktlasten der Seitenlippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-211791 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS SUS 304 [0004]
JIS G 4805 [0042]
JIS G 4805 [0042]
JIS SUS 304 [0046]
JIS SUS 304 [0059]
JIS B0601-1994 [0065]

Claims

Radlagerdichtung (7, 19, 20), die dafür ausgelegt ist, in einer Öffnung eines ringförmigen Raumes montiert zu werden, der zwischen einem Außenelement (2, 18, 27 oder 31), an dessen Innenumfang integral zweireihige äußere Laufflächen (2a, 18a, 27a oder 31a) ausgebildet sind, und einem Innenelement (3, 30), an dessen Außenumfang integral zweireihige innere Laufflächen (3a oder 29a) ausgebildet sind und das in dem Außenelement (2, 18, 27 oder 31) mittels zweireihiger Rollelemente (4) angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei die Dichtung (7, 19, 20) als eine kombinierte Dichtung ausgebildet ist, die eine ringförmige Dichtungsplatte (10 oder 21) und einen Ölabstreifring (11 oder 11') umfasst, die einander gegenüber angeordnet sind; wobei die Dichtungsplatte (10 oder 21) ein Kernmetall (12 oder 22) und ein Dichtungselement (13 oder 23) umfasst, das integral an das Kernmetall (12 oder 22) vulkanisiert ist, wobei das Dichtungselement (13 oder 23) integral durch eine erste Seitenlippe (13a oder 23a) und eine zweite Seitenlippe (13b oder 23b), die radial auswärts geneigt sind, und eine Fettlippe (13c oder 23c), die radial einwärts geneigt ist, gebildet wird; und wobei der Ölabstreifring (11 oder 11') einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist und einen zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') umfasst, der dafür ausgelegt ist, auf dem Außenumfang des Endes des Innenelements (3, 30) montiert zu werden, und einen aufrechten Abschnitt (11b, 11b') umfasst, der sich von dem zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') radial auswärts erstreckt, wobei die erste und die zweite Seitenlippe (13a oder 23a und 13b oder 23b) mit einem vorgegebenen axialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem aufrechten Abschnitt stehen und die Fettlippe (13c oder 23c) mit einem vorgegebenen radialen Eingriff in Gleitkontakt mit dem zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') steht, dadurch gekennzeichnet: dass eine Beziehung F1 + F2 < 1,5 × F3 zwischen den Kontaktlasten F1 bzw. F2 der ersten und der zweiten Seitenlippe (13a oder 23a und 13b oder 23b) und einer Andruckkraft F3 der Fettlippe (13c oder 23c) besteht.
Radlagerdichtung für ein Radlager nach Anspruch 1, wobei die Fettlippe (13c oder 23c) dergestalt angeordnet ist, dass sie nicht von dem zylindrischen Abschnitt (11a oder 11a') des Ölabstreifrings (11 oder 11') heruntergezogen wird, auch wenn der Ölabstreifring (11 oder 11') durch die Reaktionskraft der Kontaktlasten (F1 und F2) unter einem verbundenen Zustand der Dichtungsplatte (10 oder 21) und des Ölabstreifrings (11 oder 11') bewegt wird.
Radlagerdichtung für ein Radlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei die radial äußere Endfläche der Dichtungsplatte (10 oder 21) und die Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts (11b oder 11b') des Ölabstreifrings (11 oder 11') so angeordnet sind, dass sie miteinander bündig sind, und wobei die Breite (W1 oder W3) der Dichtungsplatte (10 oder 21) größer eingestellt ist als die Breite (W2 oder W4) des Ölabstreifrings (11 oder 11').
Radlagerdichtung für ein Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein magnetischer Codierer (24) integral an der Seitenfläche der Innenseite des aufrechten Abschnitts (11b') des ölabstreifrings (11') angebracht ist, wobei Magnetpole N und S abwechselnd in gleichen Abständen entlang des Umfangs des magnetischen Codierers (24) ausgebildet sind, indem Magnetpulver mit Elastomer vermischt und so der Codierer gebildet wird, und wobei die radial äußere Endfläche der Dichtungsplatte (21) und die Seitenfläche der Innenseite des magnetischen Codierers (24) so angeordnet sind, dass sie miteinander bündig sind.
Radlagerdichtung für ein Radlager nach Anspruch 4, wobei die Breite (W3) der Dichtungsplatte (21) größer eingestellt ist als die Breite (W4) des Ölabstreifrings (11'), inklusive des magnetischen Codierers (24).
Radlagerdichtung für ein Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke (L1) der ersten Seitenlippe (13a oder 23a) der radial äußeren Seite größer eingestellt ist als die zweite Seitenlippe (13b oder 23b) der radial inneren Seite.
Radlagerdichtung für ein Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein gerader Abschnitt (16) zwischen der ersten Seitenlippe (13a) und der zweiten Seitenlippe (13b) ausgebildet ist, und wobei der Abstand (L) zwischen der ersten Seitenlippe (13a) und der zweiten Seitenlippe (13b) so eingestellt ist, dass die erste und die zweite Seitenlippe (13a und 13b) einander nicht behindern, wenn sie bei maximalem Eingriff verformt werden.
Radlagerdichtung für ein Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Dichtungselement (13 oder 23) aus einem synthetischen Kautschuk besteht und sein TR 10 auf –35°C oder weniger eingestellt ist.
Radlagerdichtung für ein Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine unendliche Zahl von Vertiefungen der Oberflächenrauigkeit Rz 2 bis 4 auf einer Oberfläche des Ölabstreifrings (11') ausgebildet sind und vorher Fett auf die Lippen (23a, 23b und 23c) aufgetragen wird.
Radlagervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Außenelement (31), an dessen Außenumfang ein Fahrzeugmontageflansch (31b) ausgebildet ist, der an einem Achsschenkel eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an dessen Innenumfang eine zweireihige äußere Lauffläche (31a) ausgebildet ist; ein Innenelement (30), das eine Radnabe (29) und einen Innenring (3) enthält, wobei die Radnabe (29) an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch (26) versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer innere Lauffläche (29a) versehen ist, die gegenüber einer der zweireihigen äußeren Laufflächen (31a) angeordnet ist, wobei sich ein zylindrischer Abschnitt (29b) axial von der inneren Lauffläche (29a) erstreckt, und wobei der Innenring (3) auf dem zylindrischen Abschnitt (29b) der Radnabe (29) angebracht ist und an seinem Außenumfang mit einer innere Lauffläche (3a) versehen ist, die gegenüber der anderen der zweireihigen äußeren Laufflächen (31a) angeordnet ist; zweireihige Rollelemente (4), die frei rollfähig zwischen den äußeren und inneren Laufflächen (31a und 29a, 3a) der äußeren und inneren Elemente (31 und 30) in Käfigen (5) aufgenommen sind; und Radlagerdichtungen (32, 20), die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen den äußeren und den inneren Elementen (31 und 30) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die innenseitige Dichtung (20) der Radlagerdichtungen (32, 20) ein der Radlagerdichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 9 umfasst.