DE19503468C1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, umfassend einen Dichtring mit einem sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Stützring, wobei der Stützring in radialer Richtung einerseits mit einem ersten Dichtteil verbunden ist, der relativ drehfest, statisch dichtend ein erstes Maschinenteil anliegend be­ rührt und in radialer Richtung andererseits mit einem zweiten Dichtteil verbun­ den ist, der relativ drehbeweglich, dynamisch abdichtend an ein zweites Ma­ schinenteil angelegt ist, wobei der erste und der zweite Dichtteil jeweils aus ei­ nem elastomeren Werkstoff bestehen, wobei der Dichtring zur Erfassung von Drehbewegungen des ersten Maschinenteils um seine Achse zumindest ein Hilfsmittel aufweist, das an einem Drehzahlsensor vorbeibeweglich ist, wobei das Hilfsmittel durch einen mit dem ersten Maschinenteil gemeinsam um seine Achse drehbaren Multipolring gebildet ist, der aus einem magnetisierbaren Ela­ stomerwerkstoff besteht und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende, sich in radialer Richtung erstreckende Nord- und Südpole aufweist, wobei der erste Dichtteil in einer in Richtung des zweiten Maschinenteils geöffneten Nut des er­ sten Maschinenteils dichtend abgestützt ist und wobei das erste Maschinenteil aus einem metallischen Werkstoff besteht.

Eine solche Dichtungsanordnung ist aus der FR-PS 25 74 501 bekannt. Die Dichtungsanordnung ist zum Abdichten von Wälzlagern vorgesehen und besteht aus einem Stützring aus metallischem Werkstoff, der in radialer Richtung und auf der den Wälzkörpern zu gewandten Stirnseite vom elastomeren Werkstoff des Dichtrings umschlossen ist. Der erste und der zweite Dichtteil sind ein­ stückig ineinander übergehend ausgebildet, wobei der Stützkörper auf der dem Drehzahlsensor zugewandten Seite mit einem Multipolring verbunden ist, der den Stützring entlang seiner gesamten radialen Erstreckung anliegend berührt und entsprechend dem Stützring ausgebildet ist. Der Multipolring besteht aus Ferritanteilen, die durch einen Kautschuk- oder Plastikbinder verbunden sind.

Der erste Dichtteil ist innerhalb der in Richtung des zweiten Maschinenteils ge­ öffneten Nut des ersten Maschinenteils unter radialer Vorspannung dichtend an­ geordnet. Im Laufe der Gebrauchsdauer treten bei der vorbekannten Dichtungs­ anordnung Relaxationen des ersten Dichtteils auf, die zu einer Verringerung der elastischen Vorspannung am ersten Maschinenteil führen. Undichtigkeiten in diesem Bereich sind dadurch die Folge.

Aus der DE 29 17 232 A1 ist ein druckmittelbetätigter Arbeitszylinder bekannt, bei dem Nutringe in in radialer Richtung nach außen offenen Nuten eines Kol­ bens eingesetzt und dichtend am Innenumfang eines Zylinders abgestützt sind. Die Dichtungen bestehen aus einem permanentmagnetischen Kunststoff um ein magnetisches Feld aufzubauen, das zur Betätigung einer Anzeigeeinrichtung er­ forderlich ist, die die Position des Kolbens innerhalb des Zylinders anzeigt. Die Dichtung ist infolge des geringen Abstands zur Anzeigeeinrichtung mit einem nur schwachen Magnetfeld ausgelegt, das gerade so groß ist, um eine sichere Betätigung der Anzeigeeinrichtung sicherzustellen.

Weitere Dichtungsanordnungen gelangen beispielsweise zur Abdichtung von Radlagern in Kraftfahrzeugen zur Anwendung. Ist das Kraftfahrzeug mit einer ABS-Bremsanlage ausgestattet, umfaßt die Dichtungsanordnung einen indukti­ ven Geber zur Erfassung der Drehzahl des Fahrzeugrades, wobei der Geber, der mit dem Fahrzeugrad umläuft und zumeist aus einer Scheibe aus metallischem Werkstoff besteht, mit in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Oberflächen­ diskontinuitäten an dem Drehzahlsensor vorbeibewegbar ist. Die Oberlächen­ diskontinuitäten können beispielsweise durch in Umfangsrichtung verteilte Aus­ nehmungen oder Einprägungen gebildet sein. Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Herstellung derartiger Dichtungsanordnungen aufwendig und in wirt­ schaftlicher Hinsicht wenig zufriedenstellend ist. Außerdem weist der mit einem metallischen Sensorring versehene Dichtring eine vergleichsweise große Masse auf. Bei Beaufschlagung der Oberflächendiskontinuitäten mit Verunreinigungen, wie beispielsweise Spritzwasser, Staub und/oder Schlamm kann es zu Übermitt­ lungsfehlern an den Drehzahlsensor kommen, wodurch eine zuverlässige Dreh­ zahl-Ermittlung beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu ver­ meiden und eine Dichtungsanordnung zu zeigen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, einen verbesserten Haftsitz am ersten Maschinenteil durch eine erhöhte Haftfestigkeit aufweist und bei der die statische Abdichtung gegenüber dem ersten Maschinenteil verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 ge­ löst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß der erste Dichtteil und der Mul­ tipolring materialeinheitlich und einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind, so daß durch den ersten Dichtteil aus magnetisiertem Elastomerwerkstoff der Haftsitz am ersten Maschinenteil durch eine erhöhte Haftfestigkeit und folg­ lich die statische Abdichtung gegenüber dem ersten Maschinenteil verbessert ist. Ein derart ausgebildeter Dichtring ist in fertigungstechnischer Hinsicht ein­ fach und kostengünstig herstellbar, weist ein geringes Gewicht auf und ermög­ licht eine gleichbleibend gute Impulsübertragung an den Drehzahlsensor wäh­ rend einer langen Gebrauchsdauer. Der magnetisierte Elastomerwerkstoff be­ wegt sich gemeinsam mit dem ersten Maschinenteil um dessen Achse und rela­ tiv zum ortsfesten Drehzahlsensor, wobei sich die Nord- und die Südpole des Multipolrings zur induktiven Erfassung der Drehbewegung abwechselnd an dem relativ ortsfesten Drehzahlsensor vorbeibewegen.

Der erste Dichtteil und der Multipolring sind materialeinheitlich und einstückig ineinander übergehend ausgebildet. Hierbei ist von Vorteil, daß zusätzlich zu dem Multipolring auch der erste Dichtteil aus einem magnetisierten Elastomer­ werkstoff besteht und dadurch der Haftsitz am ersten Maschinenteil durch eine erhöhte Haftfestigkeit verbessert und die statische Abdichtung gegenüber dem ersten Maschinenteil folglich ebenfalls verbessert wird. Außerdem ist die Herstellung des Dichtrings durch eine derartige Ausgestaltung weiter verein­ facht, da höchstens zwei unterschiedliche Elastomerwerkstoffe mit voneinander abweichenden Gebrauchseigenschaften zur Anwendung gelangen. Zur Verbes­ serung des Haftsitzes des ersten Dichtteils am ersten Maschinenteil ist es erfor­ derlich, daß das erste Maschinenteil aus einem metallischen Werkstoff besteht, beispielsweise aus der äußeren Lagerschale eines Wälzlagers.

Der erste Dichtteil, der Multipolring und der zweite Dichtteil sind bevorzugt mit dem Stützring adhäsiv verbunden, wobei der Multipolring auf der dem Dreh­ zahlsensor zugewandten Seite des Stützrings angeordnet ist. Da der erste Dicht­ teil, der Multipolring und der zweite Dichtteil aus elastomerem Werkstoff beste­ hen, können diese in einem Arbeitsgang mit dem Stützring vulkanisiert werden. Hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellbarkeit besteht der Stützring bevor­ zugt aus einem tiefgezogenen Blechteil.

Der erste Dichtteil und der Multipolring können bevorzugt ohne sprunghafte Querschnittsveränderungen ineinander übergehend ausgebildet sein und eine im wesentlichen übereinstimmenden Materialstärke aufweisen. In fertigungs­ technischer Hinsicht unerwünschte Materialanhäufungen, die während des Vul­ kanisationsprozesses unterschiedlich große Schrumpfspannungen bewirken kön­ nen, werden durch eine derartige Ausgestaltung zuverlässig verhindert. Die problemlose Herstellung des Dichtrings ist durch eine derartige Ausgestaltung vereinfacht.

Der Stützring, der erste und der zweite Maschinenteil bestehen jeweils aus ei­ nem metallischen Werkstoff, wobei der erste und der zweite Maschinenteil bei­ spielsweise durch den Außen- und den Innenring eines Wälzlagers gebildet sind und der Stützring aus einem tiefziehbaren metallischen Werkstoff besteht. Im Bereich der statischen Abdichtung zwischen dem ersten Maschinenteil und dem ersten Dichtteil ist von Vorteil, daß zusätzlich zu der Anordnung des ersten Dichtteils unter radialer Vorspannung an der Oberfläche des ersten Ma­ schinenteils der magnetisierte Elastomerwerkstoff des er­ sten Dichtteils unter radialer Vorspannung an der Oberfläche des ersten Ma­ schinenteils der magnetisierte Elastomerwerkstoff des ersten Dichtteils eine verbesserte Haftfestigkeit und dadurch eine verbesserte Abdichtung in diesem Bereich bedingt.

Der erste Dichtteil kann in einer in Richtung des zweiten Maschinenteils geöff­ neten Nut des ersten Maschinenteils dichtend abgestützt sein. Bei einer derar­ tigen Anordnung ist von Vorteil, daß der erste Dichtteil einerseits vor uner­ wünschten äußeren Einflüssen geschützt ist, beispielsweise vor Beaufschla­ gung mit Verunreinigungen und die einschnappbare Verbindung des ersten Dichtteils in die Nut eine Hilfe für die Positionierung des Dichtrings zwischen den beiden Maschinenteilen ist.

Der zweite Dichtteil kann das zweite Maschinenteil mit zumindest zwei Dichtlippen anliegend berühren, wobei die Dichtlippen einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind und wobei der durch die Dichtlippen und das zweite Maschinenteil begrenzte, ringförmige Hohlraum mit einem Sperrfett befüllbar ist. Dadurch, daß der Hohlraum mit dem Sperrfett befüllt ist, ist die dynamische Abdichtung zwischen den Dichtlippen und dem relativ drehbeweglichen zweiten Maschinenteil verbessert. Insbesondere, wenn die Dichtungsanordnung einer starken Beaufschlagung mit Verunreinigungen ausgesetzt, hat sich eine solche Ausgestaltung als vorteilhaft bewährt. Die Verunreinigungen werden einerseits größtenteils durch die von dem abzudichtenden Raum abgewandte Dichtlippe ferngehalten. Andererseits erreichen die Verunreinigungen, die die von dem abzudichtenden Raum abgewandte Dichtlippe passiert haben, durch das Sperrfett die dem abzudichtenden Raum zugewandte Dichtlippe nicht. Der abrasive Verschleiß, der dem abzudichtenden Raum zugewandten Dichtlippe, ist durch den mit Sperrfett gefüllten Hohlraum während einer langen Gebrauchsdauer des Dichtrings nur vernachlässigbar gering. Der Dichtring bewirkt eine ausgezeichnete Abdichtung während einer sehr langen Gebrauchsdauer.

Der erste Dichtteil, der Multipolring und der zweite Dichtteil können den Stütz­ ring auf der dem abzudichtenden Raum abgewandten Seite vollständig über­ decken. Ein Stützring, der aus einem tiefgezogenen Blechteil besteht, ist da­ durch sicher vor Korrosion geschützt.

Die beschriebene Dichtungsanordnung kann bevorzugt zur Abdichtung eines Wälzlagers in der Radnabe eines Kraftfahrzeugs und zur Erfassung von Dreh­ bewegungen des Fahrzeugrads verwendet werden, wobei der Außenring des Wälzlagers das erste Maschinenteil und der Innenring des Wälzlagers das zweite Maschinenteil bilden. Der Innenring des Wälzlagers ist dabei relativ drehfest mit der Achse verbunden, wobei der Außenring bei Bewegung des Fahrzeugs mit dem Dichtring und dem Fahrzeugrad mit gleicher Drehge­ schwindigkeit um die Achse und den zweiten Maschinenteil rotieren. Der Dreh­ zahlsensor ist bezogen auf den als zweiten Maschinenteil ausgebildeten Innen­ ring des Wälzlagers relativ unbeweglich angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind die zu berücksichtigenden Einzelkomponenten der Dichtungsanordnung in sche­ matischer Darstellung gezeigt.

In der Zeichnung ist eine Dichtungsanordnung gezeigt, die im wesentlichen aus einem Dichtring 1 besteht, der in radialer Richtung zwischen einem ersten und einem zweiten Maschinenteil 4, 6 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbei­ spiel bildet die Dichtungsanordnung einen Bestandteil einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, wobei der erste und der zweite Maschinenteil 4, 6 Be­ standteile eines Radlagers bilden, das als Wälzlager 15 ausgeführt ist. Das Wälzlager 15 besteht aus einem Außenring 16 und einem Innenring 17, die durch in Umfangsrichtung verteilte Wälzkörper 18 relativ drehbeweglich auf­ einander abgestützt sind. Der Dichtring 1, der relativ drehfest mit dem Außen­ ring 16 des Wälzlagers 15 verbunden ist, besteht zur statischen Abdichtung gegenüber dem Außenring 16 aus einem ersten Dichtteil 3 und zur dynami­ schen Abdichtung gegenüber dem relativ beweglichen Innenring mit einem zweiten Dichtteil 5, wobei der zweite Dichtteil 5 mit zwei in axialer Richtung zueinander benachbarten Dichtlippen 11, 12 auf dem Innenring 17 abgestützt ist.

Zur Erfassung der Drehbewegung des drehfest mit dem hier nicht dargestellten Fahrzeugrad verbundenen Außenrings 16 ist ein Multipolring 9 vorgesehen, der auf der dem Drehzahlsensor 8 zugewandten Seite des Stützrings 2 des Dichtrings 1 angeordnet ist. Der Multipolring 9 besteht aus einem magnetisierten Elastomerwerkstoff und weist in Umfangsrichtung aufeinander­ folgende, sich in radialer Richtung erstreckende Nord- und Südpole auf, die sich bei Drehbewegung des Fahrzeugrads abwechselnd am Drehzahlsensor vorbei bewegen.

Der Multipolring 9 und der erste Dichtteil 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel materialeinheitlich und einstückig ineinander übergehend ausgebildet, so daß auch der erste Dichtteil 3 aus dem selben magnetisierten Elastomerwerkstoff besteht, wie der Multipolring 9. Der Außenring 16 ist in diesem Ausführungs­ beispiel mit einer innenumfangsseitig umlaufenden, in Richtung des Innenrings 17 geöffneten Nut 10 versehen, deren Ausdehnung in axialer Richtung im we­ sentlichen den Abmessungen des ersten Dichtteils 3 in gleicher Richtung ent­ spricht.

Der Stützring 2 weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf, wobei der erste Dichtteil 3 an einem sich in Richtung der Wälzkörper 18 erstrecken­ den Axialvorsprung 19 angeordnet ist, während der zweite Dichtteil 5 mit der innenseitigen Begrenzung des Radialvorsprungs 20 verbunden ist. Der Multi­ polring 9 ist in einem Bereich des Radialvorsprungs 20 angeordnet, der dem Drehzahlsensor 8 in axialer Richtung benachbart ist.

Der magnetisierte Elastomerwerkstoff des Multipolrings 9 erstreckt sich radial nach außen und umschließt den Axialvorsprung 19 auf der dem abzudichten­ den Raum 14 abgewandten Seite vollständig. Der erste Dichtteil 3 umschließt die Stirnseite des Axialvorsprungs 19 und berührt den Nutgrund der Nut 10 unter radialer Vorspannung dichtend. Die statische Abdichtung in diesem Be­ reich wird dadurch begünstigt, daß der erste Dichtteil 3 aus einem magnetisier­ ten Elastomerwerkstoff besteht, der an dem aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Außenring 16 des Wälzlagers 15 eine dadurch verbesserte Haft­ festigkeit aufweist. Die radial außenumfangsseitige Ummantelung des Axial­ vorsprungs 19 ist der Innenumfangsfläche des Außenrings 16 bis auf einen geringen Radialspalt angenähert und schützt daher den ersten Dichtteil 3 vor einer Beaufschlagung mit Verunreinigungen.

Durch die Verwendung eines aus einem magnetisierten Elastomerwerkstoff bestehenden Multipolrings weist der Dichtring 1 nur eine geringes Gewicht auf und dadurch eine vergleichsweise geringe Massenträgheit, so daß die mecha­ nischen Belastungen auf den Dichtring 1 bei Drehzahländerungen des ersten Maschinenteils 4 nur gering sind. Die Herstellung des Dichtrings 1, der als Zweistoff-Dichtring ausgebildet ist, ist einfach und wirtschaftlich günstig. Die Übermittlung der Drehbewegung des ersten Maschinenteils 4 durch den Multi­ polring 9 des Dichtrings 1 an den Drehzahlsensor 8 ist während einer langen Gebrauchsdauer von gleichbleibend hoher Präzision.

Claims (7)

1. Dichtungsanordnung, umfassend einen Dichtring mit einem sich im wesentli­ chen in radialer Richtung erstreckenden Stützring, wobei der Stützring in ra­ dialer Richtung einerseits mit einem ersten Dichtteil verbunden ist, der relativ drehfest, statisch dichtend ein erstes Maschinenteil anliegend berührt und in radialer Richtung andererseits mit einem zweiten Dichtteil verbunden ist, der relativ drehbeweglich, dynamisch abdichtend an ein zweites Maschinenteil angelegt ist, wobei der erste und der zweite Dichtteil jeweils aus einem ela­ stomeren Werkstoff bestehen, wobei der Dichtring zur Erfassung von Dreh­ bewegungen des ersten Maschinenteils um seine Achse zumindest ein Hilfsmittel aufweist, das an einem Drehzahlsensor vorbeibeweglich ist, wobei das Hilfsmittel durch einen mit dem ersten Maschinenteil gemeinsam um sei­ ne Achse drehbaren Multipolring gebildet ist, der aus einem magnetisierbaren Elastomerwerkstoff besteht und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende, sich in radialer Richtung erstreckende Nord- und Südpole aufweist, wobei der erste Dichtteil in einer in Richtung des zweiten Maschinenteils geöffneten Nut des ersten Maschinenteils dichtend abgestützt ist und wobei das erste Ma­ schinenteil aus einem metallischen Werkstoff besteht, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Dichtteil (3) und der Multipolring (9) materialeinheitlich und einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind, so daß durch den ersten Dichtteil (3) aus magnetisiertem Elastomerwerkstoff der Haftsitz am ersten Maschinenteil (4) durch eine erhöhte Haftfestigkeit und folglich die statische Abdichtung gegenüber dem ersten Maschinenteil (4) verbessert ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtteil (3), der Multipolring (9) und der zweite Dichtteil (5) mit dem Stützring (2) adhäsiv verbunden sind und daß der Multipolring (9) auf der dem Drehzahlsensor (8) zugewandten Seite des Stützrings (2) angeordnet ist.

3. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Dichtteil (3) und der Multipolring (9) ohne sprunghaf­ te Querschnittsveränderungen ineinander übergehend ausgebildet sind und eine im wesentlichen übereinstimmende Materialstärke aufweisen.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützring (2), der erste (4) und der zweite Maschinenteil (6) jeweils aus einem metallischen Werkstoff bestehen.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Dichtteil (5) das zweite Maschinenteil (6) mit zu­ mindest zwei Dichtlippen (11, 12) anliegend berührt, daß die Dichtlippen (11, 12) einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind und daß der durch die Dichtlippen (11, 12) und das zweite Maschinenteil (6) begrenzte, ringförmige Hohlraum (13) mit einem Sperrfett befüllbar ist.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Dichtteil (3), der Multipolring (9) und der zweite Dichtteil (5) den Stützring (2) auf der dem abzudichtenden Raum (14) ab­ gewandten Seite vollständig überdecken.

7. Verwendung einer Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6 zur Abdich­ tung eines Wälzlagers (15) in der Radnabe eines Kraftfahrzeugs und zur Er­ fassung von Drehbewegungen eines Fahrzeugrads, wobei der Außenring (16) des Wälzlagers (15) das erste Maschinenteil (4) und der Innenring (17) des Wälzlagers (15) das zweite Maschinenteil (6) bilden.