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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ringdichtungsbaugruppe
von der Art, die die Lager in einer Radnabe gegenüber äußeren Verschmutzungen
wie Wasser, Staub und Schlamm schützen soll, mit der die Radnabe
während
ihrer Lebensdauer konstant in Kontakt steht.
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Auf
dem Gebiet der Kraftfahrzeuge ist es bekannt, dass die Lager und
insbesondere jene in den Radnaben fortlaufend bei der Verwendung
im hohen Maße
Verschmutzungen ausgesetzt sind: wobei aus diesem Grund bei derartigen
Anwendungen die Dichtungsbaugruppen, die zum Schützen der Lager verwendet werden
(die in dem Lager selbst eingebaut sind oder noch häufiger ein
Teil der Radnabeneinheit bilden), nicht nur die Funktion zum Halten
des Schmieröls
und des Fettes innerhalb des Lagers haben, sondern insbesondere
so wirken, dass sie verhindern, dass äußere Verschmutzungen in die
Radnabe und/oder das Lager eindringen.
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Leider
neigen Verschmutzungen wie beispielsweise Staub und Schlamm, obwohl
sie durch die Dichtungsbaugruppe ausgeschlossen sind, dazu, sich
in dem Fett anzuheften, das die Dichtungslippen schmiert, und verschleißen die
Lippen durch Reibung, bis sie ihre gesamte Abdichtfähigkeit
verlieren. Um diesen Nachteil zu überwinden, haben die bekannten
Dichtungsbaugruppen für
die vorstehend beschriebenen Anwendungen eine Hauptabdichtlippe
und außerhalb
von dieser eine Antistaublippe, deren Zweck es ist, die Hauptlippe
davor zu schützen, dass
sie mit den Verschmutzungen in Kontakt gelangt.
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Jedoch
sind, um zu vermeiden, dass sie schnell verschleissen, die Antistaublippen üblicherweise
so gestaltet, dass sie mit der Dichtfläche in Kontakt stehen, mit
der die Hauptlippe mit einer Passung, mit einer sehr geringen Passung
oder in anderen Worten mit einem gewissen Spiel zusammenwirkt. In
dieser Weise geht jedoch ein Schmierfett zwischen den beiden Lippen
mit Leichtigkeit zu der Außenseite
hin verloren, und äußere Verschmutzungen,
selbst wenn sie in geringfügigen
Mengen vorhanden sind, können
daher mit der Hauptabdichtlippe in Kontakt gelangen, wobei sie folglich
verschleißt.
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Die
Druckschrift US-A-5 143 385 zeigt eine Wellenabdichtung, die die
vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht überwinden kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abdichtbaugruppe
für die
Anwendung bei ernsthaften Bedingungen beispielsweise für Radnaben
von Kraftfahrzeugen zu schaffen, die eine lange Lebensdauer der
Hauptabdichtlippe selbst bei dem Vorhandensein von großen Mengen
an äußeren Verschmutzungen
sicherstellt, während
gleichzeitig ein einfacher und kompakter Aufbau beibehalten wird, der
kostengünstig
herzustellen ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher eine Abdichtbaugruppe gemäß Anspruch 1 geschaffen.
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Die
Abdichtbaugruppe weist folgendes auf: einen Montageabschnitt, der
koaxial zwischen den Elementen gesetzt werden kann und so montiert
werden kann, dass er gegenüber
Drehungen in Bezug auf ein erstes Element von ihnen befestigt ist;
und zumindest eine erste und eine zweite koaxiale Ringlippe, die
gleitfähig
mit der Abdichtfläche
eines zweiten Elementes der Elemente zusammenwirken; wobei die erste
Lippe unmittelbar dem Raum gegenübersteht,
um ihn gegenüber
der externen Umgebung zu schützen,
und als eine Abdichtlippe geformt ist, die mit der Abdichtfläche mit
einem vorbestimmten Druck und einer Passung zusammenwirkt; und wobei
die zweite Lippe der externen Umgebung an ihrer Seite ausgesetzt
ist, die von der ersten Lippe weggewandt ist, und als eine Antistaublippe
ausgebildet ist; wobei die zweite Lippe eine wellenförmige Abdichtkante hat,
die mit der Passung mit der Abdichtfläche zusammenwirkt. Insbesondere
ist die Abdichtkante definiert durch zumindest eine wellenförmige Umfangslinie,
die im axialen Sinn Spitzen und Täler ausbildet, und die zweite
Lippe ist im Allgemeinen derart ausgebildet, dass die Stränge ihres
steifen radialen Profils bei dem Tal und der Spitze unmittelbar
benachbart dazu sich im Wesentlichen an der Abdichtfläche schneiden,
das heisst sie schneiden sich bei einem Abstand von dem steifen
Innendurchmesser der Lippe, der gleich der beabsichtigten Passung
(Übermaß) ist,
bei der Anwendung zwischen der Lippe und der Abdichtfläche.
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Vorzugsweise
hat die Wellenform der vorstehend erwähnten Linie zwei bis acht Wellen,
anders ausgedrückt
von zwei bis acht Spitzen und Täler.
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In
dieser Weise werden die äußeren Verschmutzungen,
die durch die Antistaublippe aufgefangen werden, nicht nur angehalten
mit der daraus folgenden Möglichkeit
eines schnellen Verschleissens der Lippe, sondern zu der äußeren Umgebung, von
der sie kamen, mittels eines Pumpeffektes zurück „gepumpt", wobei dieser an der Lippe, die die gewellte
Abdichtkante hat, durch die relative Drehung zwischen dieser und
der Abdichtfläche
ausgeübt
wird, an der gemäß der vorliegenden
Erfindung die Antistaublippe mit begrenzter Passung (mit begrenztem Übermaß) gleitet.
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Dieser
Effekt des „Pumpens", der erhalten wird,
indem eine Abdichtlippe in der geeigneten Weise geformt wird, ist
im Stand der Technik bekannt, war aber spezifisch entwickelt worden
(und ist bislang verwendet worden), um die Schmierung von Abdichtlippen
in „sauberen" Umgebungen unterstützen und
für Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
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Jedoch
wird dieser Effekt gemäß der vorliegenden
Erfindung nunmehr auf einem gänzlich
anderen Gebiet (eine „schmutzige" Umgebung und bei
einer relativ geringen Geschwindigkeit) bei einer anderen Lippe
(eine Antistaublippe) angewendet, und die Lippe selbst wird so abgewandelt,
dass sie mit Übermaß (obgleich
gering) mit der Abdichtfläche
in Eingriff bringbar gestaltet ist; wobei doch vor allem der bekannte
Effekt verwendet wird, um einen gänzlich anderen Zweck (vielmehr
zum „Pumpen" von der Verschmutzungen
und Teilchen als von Öl)
zu erzielen mit einem gänzlich überraschendem
und unerwarteten positiven Ergebnis, das zuvor nicht geschlussfolgert
werden konnte.
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Weitere
Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der
nachstehend dargelegten Beschreibung eines nicht beschränkten Ausführungsbeispiels
hervor, das unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt
ist.
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1 zeigt
eine Ansicht von oben im Längsradialschnitt
von einer Abdichtbaugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
ein Detail im Hinblick auf den Aufbau und die Funktion von der Abdichtbaugruppe von 1.
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Unter
Bezugname auf die 1 und 2 ist mit
dem Bezugszeichen 1 eine Abdichtbaugruppe von einem im
Wesentlichen bekannten allgemeinen Aufbau gezeigt, die zwischen
zwei relativ zueinander drehbaren Elementen 2 und 3 eingesetzt
werden kann (gezeigt sind nur schematisch und in gestrichelten Linien
in 1 beispielsweise der Innenring und der Außenring
von einem Lager oder eine Welle und eine Stütze dafür), um eine fluiddichte Abdichtung
für einen
Raum 4, der zwischen den Elementen 2, 3 definiert
ist, gegenüber
der Umgebung außerhalb
des Raumes 4, die allgemein mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet
ist, vorzusehen.
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Die
Abdichtbaugruppe 1 hat einen Montageabschnitt 8,
der zwischen die Elemente 2 und 3 gesetzt werden
kann und mit einem der Elemente so verbunden ist, dass er gegenüber einer
Umdrehung in Bezug auf diese befestigt ist, das heisst in diesem speziellen
Beispiel das Element 3, zumindest zwei koaxiale Ringlippen 9 und 10,
die gleitfähig
mit einer Abdichtfläche 12 des
anderen Elementes, in diesem speziellen Beispiel das radial innerste
Element 2, zusammenwirken.
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Der
Montageabschnitt 8 hat einen im Wesentlichen steifen Verstärkungsabschnitt 13,
der beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder vorzugsweise
aus einem geprägten
Metall (beispielsweise zinkbeschichtetes Eisen oder Messing) ausgebildet
ist, und einen elastomerischen Abschnitt 14, von dem einstückige Lippen 9 und 10 sich
axial zu der entgegengesetzten Seite erstrecken, wobei die Lippen
aus dem gleichen elastomerischen Material wie der Abschnitt 14 ausgebildet
sind, der sich vorzugsweise und bei einem bekannten Aufbau ebenfalls
so erstreckt, dass er einen Teil von einem hülsenförmigen Abschnitt 16 der
Verstärkung 13 bedeckt,
um eine statische Abdichtung zwischen dem Abschnitt 8 und
dem Element 3 auszubilden.
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Die
Lippe 10 befindet sich unmittelbar gegenüberstehend
dem Raum 4, um diesen gegenüber der externen Umgebung 5 zu
schützen
und ist wie eine herkömmliche
Abdichtlippe geformt: jedoch hat die Lippe 10 im Wesentlichen
eine V-Form im radialen Schnitt mit einem Scheitelpunkt, der der
Symmetrieachse der Lippen 9 und 10 zugewandt ist,
was aus Gründen
der Einfachheit nicht gezeigt ist (siehe 1), und
trägt vorzugsweise
radial und an der Außenseite
eine radial arretierende Toroidfeder 20 an der Seite, die
der Fläche 12 entgegengesetzt
ist, wobei diese in einer bekannten Weise montiert ist.
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In
dieser Weise wirkt die Lippe 10, die durch die Feder 20 gehalten
wird, mit der Abdichtfläche 12 bei
einem vorbestimmten Kontaktdruck und bei einem vorbestimmten Übermaß zusammen.
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Andererseits
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Lippe 9 außer bei den Varianten, die
beschrieben sind, im Wesentlichen als eine bekannte Antistaublippe
positioniert und ausgebildet; wobei daher die Lippen 9 und 10 sich
axial von den entgegengesetzten Seiten des Abschnittes 14 derart
erstrecken, dass die Lippe 9 der externen Umgebung 5 an
ihrer Seite 21, die von der Lippe 10 weg weist, ausgesetzt
ist. Diese Seite ist zu der Symmetrieachse der Lippe 9,
die nicht gezeigt ist, durch eine vordere Fläche 22 begrenzt, die
im Wesentlichen senkrecht zu der vorstehend erwähnten Symmetrieachse angeordnet
ist, wie dies bei Antistaublippen üblich ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Lippe 9 somit mit einer Abdichtkante 23 versehen,
die unter Übermaß mit der
Abdichtfläche 12 zusammenwirkt
und im Wesentlichen wellenförmig
oder gewellt ist. Insbesondere ist die Abdichtkante 23 wie
eine Abdichtlippe geformt, wobei sie zwischen schrägen entgegengesetzten
Ringseiten 24 und 25 der gleichen Lippe 9 begrenzt
ist, und sie ist bei dem nicht einschränkenden Beispiel, welches dargestellt
ist, definiert durch eine Umfangswellenlinie 26, die im
axialen Sinne eine Vielzahl an Spitzen 27 und entsprechende
Täler 28 ausbildet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Seiten 24 und 25 beide bei
einem spitzen Winkel und in entgegengesetzte Richtungen in Bezug
auf die vorstehend erwähnte
Symmetrieachse der Ringlippen 9 und 10 und insbesondere
bei Winkeln unterschiedlicher Werte geneigt. Bei einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung schneidet die Seite 24, die nicht bei den herkömmlichen
Antistaublippen vorhanden ist, schräg die vordere Fläche 22,
bricht sie auf und ist folglich der externen Umgebung 5 zugewandt; wobei
zusätzlich
die Seite 24 in Bezug auf die Symmetrieachse der Lippen 9 und 10 um
einen Winkel geneigt ist, der kleiner als derjenige der entgegengesetzten
Seite 25 ist und der in jedem Fall sehr klein ist (zwischen
5 und 15°).
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Umfangslinie 26 von
2 bis 8 Wellen das heisst von 2 bis 8 jeweilige Spitzen 27 und
Täler 28 aufweisen
in Abhängigkeit
davon, wie sie geformt ist, das heisst in Abhängigkeit von der Trennung zwischen
zwei benachbarten Spitzen 25 (oder zwischen zwei benachbarten
Tälern 28).
In jedem Fall jedoch ist die axiale Größe der Wellen das heisst die
Größe der Spitzen 27 und
der Täler 28 symmetrisch
und von relativ kleinem Wert zwischen 1 und 4 Zehntel von einem
Millimeter.
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Unter
besondere Bezugname auf 2 ist es so, dass auf Grund
des Vorhandenseins der Wellenlinie 26 und auf Grund des
Umstandes, dass diese unter Passung mit der Fläche 12 zusammenwirkt,
obwohl mit einem Wert, der niedriger als das Übermaß (Passung) zwischen der Fläche 12 und
der Lippe 10 ist, die Lippe 9 bei der Anwendung
eine periodische axiale Bewegung aufzeigt, die bewirkt, dass die
Abdichtkante 26 sich axial in Bezug auf ihre Ruheposition,
die in einem fortlaufenden Umriss in 2 dargestellt
ist, um axiale Größen a1 und
a2 sich bewegt, die identisch zueinander und im Wert gleich der
vorstehend erwähnten
axialen Größe der Spitzen 27 und der
Täler 28 sind,
das heisst ein bis vier zehntel von einem Millimeter, womit ein
Pumpeffekt erzeugt wird, der während
der durch die Anmelderin ausgeführten Versuchen
in überraschender
Weise gezeigt hat, dass er selbst dazu in der Lage ist, die externen
Verschmutzungen herauszutreiben, womit ein verringerter Verschleiß der Lippe 9 sichergestellt
wird, der in jedem Fall dazu in der Lage ist, die Lebensdauer von der
Abdichtlippe 10 zu verlängern.
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Schließlich ist
gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung die Lippe 9 in
einer derartigen Weise gestaltet, dass die Delineation von dem radialen
Profil von einer Spitze 27 und von dem unmittelbar benachbarten
Tal 28, wobei die Delineationen in gestrichelter Linie
von 2 dargestellt sind und jeweils bei Bezugszeichen 30 und 31 dargestellt sind,
wie dies in 2 gezeigt ist, im Wesentlichen an
der Fläche 12 das
heisst entlang eines nominalen Durchmessers DN der Abdichtgruppe 1 schneiden (der
gleich dem Außendurchmesser
der Abdichtfläche 12 ist,
mit dem sie zusammenwirken), der gleich dem Wert des Innendurchmessers
DI in unverformten Zuständen
der Lippe 9 ist, verringert um den Wert des Übermaßes I zwischen
der Lippe 9 und der Fläche 12 bei
einer Berechnung während
der Gestaltungsfase.