DE102007001963B4

DE102007001963B4 - Wälzlager mit einer Vorrichtung zur Ableitung einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102007001963B4
Application number: DE102007001963.9A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Walter; Alexander Häpp; Erwin Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-01-13
Filing date: 2007-01-13
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2027-01-14
Also published as: US8152381B2; DE102007001963A1; WO2008083656A1; US20100111457A1

Abstract

Wälzlager (1) mit einer Dichtungsanordnung (6) und einem einen Befestigungsflansch (11) aufweisenden Sensorbauteil (12), wobei das Wälzlager (1) einen Innenring (2) sowie einen Außenring (3) aufweist, zwischen denen Wälzkörper (5) angeordnet sind, und bei dem die Dichtungsanordnung (6) mit wenigstens einem Dichtungselement (7, 8) zwischen Innenring (2) und Außenring (3) versehen ist, wobei das den Befestigungsflansch (11) aufweisende Sensorbauteil (12) als Umbauteil ausgebildet ist, und dass zumindest eine Wasserablauföffnung (13, 18, 19) im Bereich des Befestigungsflansches (11) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Wasserablauföffnung (13) am drehbaren Außenring (3) angeordnet ist, wobei am drehbaren Außenring (3) mehrere radiale und/oder axiale Nuten (17) für einen Wasseraustritt vorgesehen sind, die mit der zumindest eine Wasserablauföffnung (13) in Strömungsverbindung sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (17), im Längsschnitt durch das Wälzlager (1) betrachtet, weitgehend L-förmig ausgebildet sind, mit einem radialen Abschnitt, der an dem ringscheibenförmigen Teil (20) des Befestigungsflansches (11) angrenzt, sowie mit einem axialen Abschnitt, der an dem umlaufenden Bundsteg (14) des Befestigungsflansches (11) angrenzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer Dichtungsanordnung und einem einen Befestigungsflansch aufweisenden Sensorbauteil, wobei das Wälzlager einen Innenring sowie einen Außenring aufweist, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, und bei dem die Dichtungsanordnung mit wenigstens einem Dichtungselement zwischen Innenring und Außenring versehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Es ist allgemein bekannt, dass Wälzlager für Pkw oder andere Fahrzeuge mit einem so genannten Encoder ausgestattet werden können. Ein Encoder weist einen Sensor zur Erfassung der Drehzahl eines drehbaren Bauteils auf, mit deren Kenntnis in einem Steuerungs- und Regelungsgerät fahrstabilitätsrelevante Signale für diesbezügliche Aktuatoren erzeugt werden können.
So zeigt beispielsweise die DE 10 2004 026 199 A1 eine Wälzlageranordnung mit einem Encoder. Der Encoder ist auf einem Lagerinnenring axial zwischen einem Lageraußenring und einem Radialflansch für die Befestigung eines Fahrzeugrades angeordnet. Der Encoder ist dabei in einer Dichtungsanordnung integriert, die mehrere Dichtlippen umfasst, um das Wälzlager gegen Umwelteinflüsse zu schützen. Bei dieser Lösung ist es schwierig, ein herkömmliches Lager mit einem Encoder umzurüsten. Außerdem ist die vorgeschlagene Lösung konstruktiv vergleichsweise aufwendig, welche die Herstell- und Montagekosten unerwünscht erhöht.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 87 07 880 U1 ist zudem ein Lager bekannt, dessen Dichtung so verbessert ist, dass eine Ansammlung von Schmutzwasser in einem Spaltbereich am Lageraußenring vermieden werden soll. Hierzu ist der Außenring im Bereich eines Spaltes an einer äußeren Mantelfläche mit einen nach innen geneigten konischen Abschnitt versehen. Dadurch kann Schmutzwasser bei stillstehendem Außenring im oberen Bereich des Außenringes vom Spalt wegfließen, anschließend der Schwerkraft folgend um die Mantelfläche des Außenrings herum fließen und dann unten abtropfen. Durch einen sich drehenden Innenring wird ein Wegschleudern begünstigt. Diese Lösung soll Schmutzwasser vom Lagerinnenraum fernhalten, wodurch die Lebensdauer des Lagers erhöht werden soll.
Die US 5 695 289 A offenbart eine Wälzlageranordnung mit einer Dichtungseinreichtung und einem einen Befestigungsflansch aufweisenden Sensorbauteil. Zudem ist vorgesehen, dass das den Befestigungsflansch aufweisende Sensorbauteil als Umbauteil ausgebildet ist und am Außenring des Wälzlagers befestigt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Wälzlager vorzuschlagen, das eine einfache Ausrüstung mit einem Umbau-Encoder ermöglicht, und das gut gegen Umwelteinflüsse geschützt ist und somit eine hohe Lebensdauer aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Umbauteile bzw. Anbauteile an einem Wälzlager die Bildung eines so genannten Wassersacks begünstigen. Ein solcher Wassersack ist eine unerwünschte Flüssigkeitsansammlung, die sich üblicherweise zwischen der nach außen weisenden Stirnseite des Wälzlagers und der zum Wälzlager weisenden Stirnseite des Anbauteils bildet. Die Bildung eines Wassersacks kann durch Ausnutzung von Zentrifugalkräften vermieden werden kann, wenn der Flüssigkeitsansammlung die Möglichkeit zum Abfließen gegeben wird.
Die Erfindung geht gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 daher aus von einem Wälzlager mit einer Dichtungsanordnung und einem einen Befestigungsflansch aufweisenden Sensorbauteil, wobei das Wälzlager einen Innenring sowie einen Außenring aufweist, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, und bei dem die Dichtungsanordnung mit wenigstens einem Dichtungselement zwischen Innenring und Außenring versehen ist. Zudem ist vorgesehen, dass das den Befestigungsflansch aufweisende Sensorbauteil als Umbauteil ausgebildet ist, und dass zumindest eine Wasserablauföffnung im Bereich des Befestigungsflansches angeordnet ist.
Dadurch, dass erfindungsgemäß das den Befestigungsflansch aufweisende Sensorbauteil als Umbauteil bzw. Anbauteil ausgeführt ist sowie dass Wasserablauföffnungen im Bereich des Befestigungsflansches angeordnet sind, kann einerseits ein konstruktiv einfaches Wälzlager mit einem Encoder als Sensorbauteil nachgerüstet werden und andererseits Schmutzwasser durch die Wasserablauföffnungen abfließen bzw. weggeschleudert werden. In den Bereich zwischen dem Wälzlager und dem Encoder eintretendes Wasser hat also die Möglichkeit abzulaufen, wobei bei drehendem Lagering ein Fliehkrafteffekt den Wasserablauf zusätzlich fördert.
Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass sich kein Schmutzwasser im Bereich des Befestigungsflansches des Umbauteiles, insbesondere eines Encoderflansches ansammeln kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wasserablauföffnungen im Bereich des drehbaren Lagerrings angeordnet sind. Dadurch ist die Ablauföffnung relativ weit außen angeordnet, so dass Zentrifugalkräfte im Bereich dieser Wasserablauföffnungen am stärksten wirken. Dies begünstigt einen Wasserablauf.
Der Befestigungsflansch ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform an der radialen Außenfläche des drehbaren Lagerrings befestigbar, wodurch ein Umbau bzw. eine Ergänzung eines Wälzlagers mit einem Encoder relativ einfach möglich ist. Das Umbauteil ist insbesondere als Encoder bzw. als an sich bekannter MP-Encoder ausgeführt.
Eine besonders einfache und sichere Befestigungskonstruktion des Encoders ergibt sich nach einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung, wenn der Befestigungsflansch einen ringscheibenförmigen Teil mit einem umlaufenden, sich axial erstreckenden Bundsteg aufweist, so dass dieser durch einen Presssitz an dem drehbaren Lagerring axial aufsteckbar ist. Obwohl der Encoder ohne zusätzliche Befestigungsmittel außen befestigt wird, ist er sicher durch ein einfaches und kostengünstig herstellbares Bauteil gehalten.
Besonders bevorzugt kann das Sensorbauteil ein Encoder, insbesondere ein Encoderbauteil, und / oder ein elektronischer Drehzahlsensor sein.
Damit Wasser oder eine andere Flüssigkeit noch besser ablaufen kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Befestigungsflansch mit der Dichtungsanordnung einen radialen Lufteintrittsspalt bildet, der mit einer radial inneren Belüftungsöffnung und zumindest einen radial äußeren Wasserablauföffnung in Verbindung steht. Durch die Belüftungsöffnung wird ein Unterdruck im Flanschbereich vermieden, d.h. die ablaufende Flüssigkeit kann mit durch die Belüftungsöffnung einströmende Luft ersetzt werden.
Sofern der Außenring das drehbare Bauteil des Wälzlagers ist, sieht die Erfindung vor, dass die zumindest eine Wasserablauföffnung am drehbaren Außenring angeordnet ist. Bei einem drehbaren Innenring wird diese mindestens eine Ablauföffnung am Innenring vorhanden sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass am drehbaren Außenring mehrere radiale und/oder axiale Nuten für einen Wasseraustritt vorgesehen sind, die mit der zumindest eine Wasserablauföffnung in Strömungsverbindung sind. Bei dieser Ausführungsform sind am Befestigungsflansch des Umbau-Encoders keine zusätzlichen Ablauföffnungen erforderlich, jedoch sind die Nuten im Längsschnitt durch das Wälzlager gesehen weitgehend L-förmig ausgebildet, mit einem radialen Abschnitt, der an dem ringscheibenförmigen Teil des Befestigungsflansches angrenzt, sowie mit einem axialen Abschnitt, der an dem umlaufenden Bundsteg des Befestigungsflansches angrenzt. Hierbei ist der Bundsteg des Befestigungsflansches derart axial kürzer als der axiale Abschnitt der Nuten, dass eine von dem Bundsteg nicht abgedeckte Fläche der Nuten jeweils die zumindest eine Wasserablauföffnung bildet. Die Nuten sind sehr effektiv im Hinblick auf ihre Funktion und können beim Schmiedevorgang des drehbaren Lagerringes kostenneutral mit erzeugt werden.
In einer anderen Variante der Erfindung sind am Befestigungsflansch die Wasserablauföffnungen, insbesondere Ablaufbohrungen vorhanden. Das Blech des Befestigungsflansches wird dazu in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt mit Bohrungen versehen. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass keine konstruktive Veränderung des Außenringes eines diesbezüglichen Wälzlagers erforderlich ist. Die Wasserablauföffnungen können an dem ringscheibenförmigen Teil des Befestigungsflansches und/oder an dem umlaufenden axialen Bundsteg des Befestigungsflansches angeordnet bzw. ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist vorgesehen, dass ein ringscheibenförmiges Teil des Befestigungsflansches sich radial ab der Dichtungsanordnung erstreckt, wobei eine Innenkante des ringscheibenförmigen Teils in einem mittigen Bereich der Dichtungsanordnung liegt. Hierdurch wird praktisch Luft durch den Saugeffekt des radial abfließenden Wassers an die Dichtungsanordnung gesogen, wobei Schutzwasser von der Dichtungsanordnung effektiv ferngehalten wird, welches zu einer hohen Dichtungslebensdauer des Lagers führt.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt

1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers,
2 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers, und
3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in 1 dargestellte Wälzlager 1 weist einen Innenring 2, einen Außenring 3 sowie einen zwischen Innenring 2 und Außenring 3 angeordneten Käfig 4 mit Wälzkörpern 5 auf, die als Kugeln ausgebildet sind. Das Wälzlager 1 ist zudem mit einer Dichtungsanordnung 6 ausgestattet, welche das Eindringen von Wasser und Schmutz in das Lager verhindert. Diese ist mit mehreren elastischen Dichtungselementen 7 und 8 sowie mit einer oder mehreren elastischen Dichtungslippen 9, 10 versehen. Das Wälzlager 1 ist als Radialkugellager für ein Kraftfahrzeug ausgeführt.
Um die Drehzahl eines durch das Wälzlager 1 gelagerten Bauteils elektronisch messen zu können, zum Beispiel zu ABS-, ASR- und/oder ESP-Zwecken (ABS=Antiblockiersystem, ASR=Antischlupfregelung, ESP=Elektronische Stabilisationsprogrammregelung), ist am Wälzlager 1 ein so genannter Encoder angeordnet.
Dieser Encoder umfasst ein einen Befestigungsflansch 11 aufweisendes Encoderbauteil 12, das als sektorierte, ferromagnetische Beschichtung ausgebildet ist, die von einer Messvorrichtung erfassbar ist. Der Befestigungsflansch 11 selbst besteht aus einem ringscheibenförmigen Teil 20 mit einem umlaufenden Bundsteg 14, der sich axial über einen Abschnitt des Außenrings 3 erstreckt.
Erfindungsgemäß ist das den Befestigungsflansch 11 aufweisende Encoderbauteil 12 als Umbauteil bzw. Anbauteil ausgeführt. Außerdem sind erfindungsgemäß Wasserablauföffnungen 13 im Bereich des Befestigungsflansches 11 angeordnet, welche die Bildung von Flüssigkeitsansammlungen zwischen dem Befestigungsflansch 11 und der Dichtung 6 verhindern.
Wie die Pfeile in 1 veranschaulichen, kann Schmutzwasser bzw. eine zwischen Befestigungsflansch 11 und Dichtungsanordnung 6 gebildete Wasseranhäufung 15, welcher in 2 und 3 mit einer Ellipse angedeutet ist, abfließen. Das Wasser wird praktisch mit Hilfe der Zentrifugalkraft durch die Wasserablauföffnungen 13 nach außen geschleudert.
Vorzugsweise sind die Wasserablauföffnungen 13 im Bereich des drehbaren Lagerringes, hier des Außenringes 3 angeordnet, wobei sich der Encoder 12 mit dem Außenring 3 dreht. Der Befestigungsflansch 11 ist auf der Außenseite des Außenringes 3 angeordnet und als ringscheibenförmiges Teil mit einem umlaufenden axialen Bundsteg 14 so ausgeführt, dass er auf einen Presssitz an dem Außenring 3 aufsteckbar ist.
Wie 1 veranschaulicht, bildet der Befestigungsflansch 11 mit der Dichtungsanordnung 6 einen sich radial ersteckenden Lufteintrittsspalt, der radial innen eine Belüftungsöffnung 16 zum Lufteintritt zur Begünstigung des Wasserablaufs nach radial außen durch die Wasserablauföffnungen 13 aufweist.
Bei der in 1 dargestellten Variante sind die Wasserablauföffnungen 13 am Außenring 3 ausgebildet. Hierzu ist der Außenring 3 mit Nuten 17 versehen, die im Längsschnitt des Wälzlagers 1 gesehen L-förmig ausgebildet sind und sich radial an einer stirnseitigen Fläche des Außenringes 3 und axial im Bereich des erwähnten Presssitzes für den Bundsteg 14 erstrecken. Schmutzwasser wird bei einem rotierenden Außenring 3 daher zunächst radial nach außen geführt und dann axial zu den Wasserablauföffnungen 13 bewegt.
Damit die durch die Nuten 17 und den Befestigungsflansch 11 geschaffenen Kanäle radial außen nicht vollkommen durch den Befestigungsflansch 11 abgedeckt sind, ist der Bundsteg 14 des Befestigungsflansches 11 axial kürzer als die Nuten 17 in der Außenmantelfläche des Außenrings 3. Die nicht durch den Bundsteg 14 abgedeckte Fläche der axialen Nutabschnitte bilden daher die Wasserablauföffnungen 13.
Alternativ oder zusätzlich zu den an ihren axialen Enden offenen Nuten 17 können die Wasserablauföffnungen am Befestigungsflansch 11 selbst angeordnet bzw. ausgebildet sein, wie die 2 und 3 zeigen.
Diese Wasserablauföffnungen 18, 19 sind in den Befestigungsflansch 11 gestanzt oder dort hineingebohrt.
Gemäß 2 sind die Wasserablauföffnungen 18 am ringscheibenförmigen Teil 20 und gemäß 3 am umlaufenden axialen Bundsteg 14 des Befestigungsflansches 11 ausgebildet (Wasserablauföffnungen 19). Eine Kombination der drei Varianten der Wasserablauföffnungen 13, 18, 19 ist möglich und wird durch die Erfindung mit erfasst.
Die Erfindung ist nicht nur auf die gezeigten Beispiele beschränkt. So kann anstelle eines Encoders auch ein anderes Umbauteil bzw. Anbauteil, insbesondere ein anderes Sensorbauteil vorgesehen sein. Auch kann eine andere Dichtungsanordnung, eine andere Encoderbefestigungslösung oder eine andere Lagerausführung bzw. Wälzkörperausführung vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Käfig
5: Wälzkörper, Kugel
6: Dichtungsanordnung
7: Dichtungselement
8: Dichtungselement
9: Dichtungslippe
10: Dichtungslippe
11: Befestigungsflansch
12: Encoderbauteil
13: Wasserablauföffnung
14: Bundsteg
15: Wassersack
16: Belüftungsöffnung
17: Schmiedenuten
18: Wasserablauföffnung im Befestigungsflansch
19: Wasserablauföffnung im Befestigungsflansch
20: Ringscheibenförmiges Teil

Claims

Wälzlager (1) mit einer Dichtungsanordnung (6) und einem einen Befestigungsflansch (11) aufweisenden Sensorbauteil (12), wobei das Wälzlager (1) einen Innenring (2) sowie einen Außenring (3) aufweist, zwischen denen Wälzkörper (5) angeordnet sind, und bei dem die Dichtungsanordnung (6) mit wenigstens einem Dichtungselement (7, 8) zwischen Innenring (2) und Außenring (3) versehen ist, wobei das den Befestigungsflansch (11) aufweisende Sensorbauteil (12) als Umbauteil ausgebildet ist, und dass zumindest eine Wasserablauföffnung (13, 18, 19) im Bereich des Befestigungsflansches (11) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Wasserablauföffnung (13) am drehbaren Außenring (3) angeordnet ist, wobei am drehbaren Außenring (3) mehrere radiale und/oder axiale Nuten (17) für einen Wasseraustritt vorgesehen sind, die mit der zumindest eine Wasserablauföffnung (13) in Strömungsverbindung sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (17), im Längsschnitt durch das Wälzlager (1) betrachtet, weitgehend L-förmig ausgebildet sind, mit einem radialen Abschnitt, der an dem ringscheibenförmigen Teil (20) des Befestigungsflansches (11) angrenzt, sowie mit einem axialen Abschnitt, der an dem umlaufenden Bundsteg (14) des Befestigungsflansches (11) angrenzt.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserablauföffnungen (13, 18, 19) im Bereich des drehbaren Lagerrings (3) angeordnet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (11) an der radialen Außenfläche des drehbaren Lagerrings (3) befestigbar ist.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (11) einen ringscheibenförmigen Teil (20) mit einem umlaufenden, sich axial erstreckenden Bundsteg (14) aufweist, so dass dieser durch einen Presssitz an dem drehbaren Lagerring (3) befestigbar ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (11) mit der Dichtungsanordnung (6) einen radialen Lufteintrittsspalt bildet, der mit einer radial inneren Belüftungsöffnung (16) und zumindest einen radial äußeren Wasserablauföffnung (13, 18, 19) in Verbindung steht.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1-5, daruch gekennzeichnet, dass das Sensorbauteil (12) ein Encoder, ein Encoderbauteil und / oder ein elektronischer Drehzahlsensor ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bundsteg (14) des Befestigungsflansches (11) derart axial kürzer als der axiale Abschnitt der Nuten (17) ist, dass eine von dem Bundsteg (14) nicht abgedeckte Fläche der Nuten (17) jeweils die Wasserablauföffnung (13) bildet.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserablauföffnungen (13) am Befestigungsflansch (11) in Form von Ablaufbohrungen ausgebildet sind.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserablauföffnungen (18) an dem ringscheibenförmigen Teil (20) des Befestigungsflansches (11) ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserablauföffnungen (19) an dem umlaufenden Bundsteg (14) des Befestigungsflansches (11) ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das ringscheibenförmige Teil (20) des Befestigungsflansches (11) sich radial ab der Dichtungsanordnung (6) erstreckt, wobei eine Innenkante des ringscheibenförmigen Teils (20) in einem mittigen Bereich der Dichtungsanordnung (6) liegt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet durch eine Ausführung als Kraftfahrzeug-Wälzlager.