DE102008017409B4

DE102008017409B4 - Dichtungsanordnung sowie Radlager mit der Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE102008017409B4
Application number: DE102008017409.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Fischer Raphael; Dirk Holweger; Roland Langer; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2008-04-05
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2028-04-06
Also published as: DE102008017409A1

Abstract

Dichtungsanordnung (1), mit einem ersten Dichtungsabschnitt (10) und mit einem zweiten Dichtungsabschnitt (11), die relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar und/oder verschwenkbar angeordnet und/oder ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite Dichtungsabschnitt (10, 11) gemeinsam einen berührungsfreien Labyrinthdichtungsabschnitt (12) bilden, wobei erster und zweiter Dichtungsabschnitt (10, 11) jeweils mindestens einen in axialer Richtung gerichteten und die Drehachse umlaufenden Lippenabschnitt (13, 14, 15) aufweisen, welche in radialer Richtung überlappend angeordnet sind, wobei die Lippenabschnitte (13, 14, 15) im Längsschnitt als fingerartige Fortsätze ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass freie Oberflächen der Dichtungsabschnitte (10, 11) eine Oberflächenstruktur aufweisen, welche ein Eindringen von Flüssigkeit erschwert und/oder ein Ableiten von Flüssigkeit unterstützt, wobei die Oberflächenstruktur als umlaufende Minirillen oder Rillenabschnitte mit einer Periode von kleiner als 0,1 mm ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung z. B. für ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, mit einem ersten Dichtungsabschnitt und mit einem zweiten Dichtungsabschnitt, die relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar und/oder verschwenkbar angeordnet und/oder ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite Dichtungsabschnitt gemeinsam einen berührungsfreien Labyrinthdichtungsabschnitt bilden, wobei erster und zweiter Dichtungsabschnitt jeweils mindestens einen in axialer Richtung abstehenden und die Drehachse umlaufenden Lippenabschnitt aufweisen, welche in radialer Richtung überlappend angeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch ein Radlager mit dieser Dichtungsanordnung.
Die Abdichtung von Wälzlagern gegenüber Umwelteinflüssen ist bei vielen Anwendungen notwendig, um eine ausreichende Lebensdauer des Wälzlagers sicherzustellen. Beispielsweise ist es bei Radlagern für Fahrzeuge unabdingbar, die in den Radbefestigungen angeordneten Wälzlager gegenüber Spritzwasser und anderen Verschmutzungen im täglichen Einsatz zu sichern.
Üblicherweise werden für diesen Zweck berührende Dichtungen eingesetzt, welche zum Beispiel in der Bauform von Kassettendichtungen bekannt sind, die in die Wälzlager als Dichtungssatz eingesetzt werden können. In den Kassettendichtungen sind meist ein bis zwei in axialer Richtung und ein bis zwei in radialer Richtung berührend anliegende Dichtungslippen positioniert.
Aus der Druckschrift DE 10 08 061 A ist eine Wellendichtung in Verbindung mit einem Wälzlager bekannt, welche als Dichtelement zur Verhinderung von Ölaustritt dient. Eines der Ausführungsbeispiele zeigt eine Dichtungsanordnung für ein Radialwälzlager, wobei die Dichtungsanordnung einen inneren und einen äußeren Dichtungsabschnitt aufweisen, welche jeweils im Querschnitt zackenförmig in radialer Richtung auskragende Anformungen aufweisen, welche ineinandergreifen und auf diese Weise eine berührungslose Labyrinthdichtung bilden.
In der Druckschrift JP 2003 262235 A wird eine Dichtungsanordnung gezeigt, welche zwei Dichtungsabschnitte aufweist, wobei die zwei Dichtungsabschnitte in axialer Richtung ineinander greifen und auf diese Weise eine Labyrinthdichtung bilden.
Den Druckschrift DE 10 358 876 A1 betrifft eine Dichtung mit berührungslos zueinander angeordneten Abweisringen. Diese Dichtung ist mit zwei zueinander konzentrisch um eine gemeinsame Rotationsachse und dabei berührungslos zueinander angeordneten Abweisringen ausgestattet. An einem ersten Abweisring sind wenigstens zwei axial zueinander benachbarte Radialrippen ausgebildet, wobei die Radialrippen berührungslos zu dem zweiten Abweisring angeordnet sind. Zwischen den zwei zueinander axial benachbarten Radialrippen und dem zweiten Abweisring ist mindestens ein ringförmiger erster Hohlraum ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 sind Radialrippen des ersten und des zweiten Abweisrings in radialer Richtung ineinander verschachtelt dargestellt.
Die Druckschrift DE 101 36 169 A1 betrifft ein Gehäuse mit einer austretenden Welle, welche mittels eines Radialwellenrings gegenübder dem Gehäuse abgedichtet ist. Der Radialwellenring weist zwei schräge Borde auf, um auch bei stillstehendem Kraftfahrzeug Schmutzwasser abzuweisen. Diese Druckschrift bildet den nächstkommenden Stand der Technik.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Dichtungsanordnung sowie ein Radlager mit der Dichtungsordnung vorzuschlagen, welche eine hohe Integrationsfähigkeit und/oder niedrige Produktionskosten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Radlager mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Dichtungsanordnung z. B. für ein Lager oder Wälzlager, vorzugsweise für ein Radiallager, insbesondere für ein Kugellager und/oder Kegelrollenlager, im Speziellen für ein Radlager eines Fahrzeugs, mit einem ersten Dichtungsabschnitt und mit einem zweiten Dichtungsabschnitt, die relativ zueinander um eine Drehachse verdrehbar und/oder verschwenkbar angeordnet und/oder ausgebildet sind, vorgeschlagen. Im allgemeinen kann die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung überall eingesetzt werden, wo eine Beaufschlagung mit Flüssigkeiten zu erwarten ist, insbesondere auch bei landwirtschaft- oder forstwirtschaftlichen Maschinen, z. B. bei Sortiermaschinen, Pflügen, stationäre Maschinen etc., im Baugewerbe, z. B. Mischer, insbesondere Betonmischer, Silo-, Förderanlagen etc., im Wasserbau, wie z. B. Wehranlagen, Wasserbau etc.. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Dichtungsabschnitte nicht oder nicht unmittelbar über ein Lager miteinander verkoppelt, sondern unabhängig voneinander gelagert. Die Dichtungsabschnitte sind aus einem Dichtungsmaterial, insbesondere Kunststoff optional mit Verstärkungen, gefertigt und vorzugsweise jeweils auf einem Träger angeordnet, wobei ein erster Träger mit einem ersten Ring des Wälzlagers und ein zweiter Träger mit einem zweiten Ring des Wälzlagers verbunden und/oder verbindbar sind, wobei die Ringe des Wälzlagers über Wälzkörper gegeneinander abwälzen.
Der erste und der zweite Dichtungsabschnitt bilden gemeinsam einen berührungsfreien Labyrinthdichtungsabschnitt, welcher insbesondere vollständig die Drehachse umlaufend einen strömungstechnisch offenen Kanal in bzw. gegen die Dichtungsrichtung bildet. Die Dichtungswirkung des Labyrinthdichtungsabschnitts wird somit nicht durch einen berührend dichtenden Bereich, sondern über die Geometrie der Dichtungsabschnitte bzw. den Strömungswiderstand erreicht.
Der erste und der zweite Dichtungsabschnitt weisen jeweils mindestens einen in axialer Richtung abstehenden, insbesondere gerichteten und die Drehachse umlaufenden Lippenabschnitt auf, welche in radialer Richtung überlappend und vorzugsweise unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, so dass diese gemeinsam einen ringförmigen Hohlraum bzw. Zwischenraum bilden. Bevorzugt weisen die Lippenabschnitte in einem in einer Axialebene liegenden Längsschnitt in Umlaufrichtung ein konstantes Profil auf und/oder sind ringförmig oder ringähnlich ausgebildet. Insbesondere greifen die Lippenabschnitte des ersten und des zweiten Dichtungsabschnitts im Querschnitt vorzugsweise in einer verschachtelten Weise ineinander.
Es wird vorgeschlagen, dass die Lippenabschnitte im Längsschnitt als fingerartige Fortsätze ausgebildet sind. Der Längsschnitt wird vorzugsweise in eine Ebene gelegt, in der auch die Drehachse liegt. Unter einem fingerartigen Fortsatz wird vorzugsweise ein Fortsatz verstanden, welcher in dem Längsschnitt an der radial ausgerichteten Oberseite und der Unterseite gleichsinnig gekrümmt ist. Vorzugsweise weist die Krümmung an der Oberseite und/oder der Unterseite maximal einen Wendepunkt auf. Vorzugsweise ist jeder fingerartige Fortsatz einendig und/oder unverzweigt und/oder mit genau einem in eine radiale Richtung weisenden Ende ausgebildet.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, welche kompakt aufgebaut und einfach herstellbar ist. Vorzugsweise, wie es auch durch den Unteranspruch konkretisiert ist, sind die Lippenabschnitte ausgebildet, dass die gespritzten Dichtungsabschnitte in einer Entformrichtung, welche parallel zur Ausrichtung der Drehachse angeordnet ist, aus einer einteiligen Werkzeughälfte entnommen werden können. Durch die vereinfachte Form der Lippenabschnitte ist es möglich, eine Herstellung über mehrteilige Werkzeughälften zu vermeiden und auf diese Weise zum einen Werkzeugkosten und zum anderen Fertigungskosten zu minimieren. Weiterhin zeigt die Dichtungsanordnung aufgrund des berührungsfreien Labyrinthdichtungsabschnitts mit wechselseitigen Abflussrinnen eine geringe Reibung im dynamischen Betrieb bei guten Dichteigenschaften sowohl im statischen als auch im dynamischen Betrieb.
Aus der gleichen Überlegung heraus ist es bevorzugt, dass die Lippenabschnitte im Querschnitt einen maximalen Entformwinkel von kleiner als 80°, vorzugsweise kleiner als 45° aufweisen. Der Entformwinkel ist so definiert, dass dieser bei Oberflächen, welche parallel zu der Drehachse und/oder zu der Entformrichtung angeordnet sind 0° beträgt.
Von einem funktionalen Standpunkt betrachtet ist es bevorzugt, dass der Labyrinthdichtungsabschnitt so ausgebildet ist, dass bei einer unbewegten, also nicht-drehenden bzw. nicht-schwenkenden Dichtungsanordnung in einem obenliegenden Bereich der Dichtungsanordnung eindringende Flüssigkeit von den Lippenabschnitten aufgefangen und/oder in Umlaufrichtung abgeleitet wird. Insbesondere sind die Lippenabschnitte der beiden Dichtungsabschnitte so verschachtelt zueinander angeordnet, dass eindringende Flüssigkeit von einem ersten Lippenabschnitt der ersten Dichtungsanordnung bei Überlauf auf einen ersten Lippenabschnitt der zweiten Dichtungsanordnung und – optional – von dem ersten Abschnitt der zweiten Dichtungsanordnung bei Überlauf auf einen zweiten Lippenabschnitt des ersten Dichtungsabschnitts weitergeführt wird. Mindestens einer, vorzugsweise einige, insbesondere alle der Lippenabschnitte weist bzw. weisen eine Auffangmöglichkeit auf, welche ein Weiterfließen der Flüssigkeit zu dem nächsten Abschnitt verhindert oder zumindest verlangsamt. Vorzugsweise ist der Labyrinthdichtungsabschnitt so ausgebildet, dass die Flüssigkeit von den Lippenabschnitten in Umlaufrichtung abgeleitet wird. Die Formgebung mindestens einer der Lippenabschnitte weist vorzugsweise Mittel zum Auffangen bzw. Speichern und/oder zum Ableiten der Flüssigkeit auf.
Um nicht nur ein Eindringen der Flüssigkeit in die Dichtungsanordnung, sondern auch ein Ableiten der Flüssigkeit aus der Dichtungsanordnung zu ermöglichen bzw. zu unterstützen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung ausgebildet ist, in einem unten-liegenden Bereich der Dichtungsanordnung – ebenfalls in einem statischen Zustand der Dichtungsanordnung – eingedrungene Flüssigkeit in radialer Richtung abzuleiten. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die in dem unten liegenden Bereich gebildete Ableitung einen monoton, insbesondere streng monoton abfallenden Verlauf aufweist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem dynamischen Zustand der Dichtungsanordnung, also wenn sich mindestens einer der Dichtungsabschnitte dreht, eingedrungene Flüssigkeit in radialer Richtung insbesondere ohne Sammelbereiche durch die Zentrifugalkraft abgeleitet wird.
Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass die Lippenabschnitte so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass deren Wände zum einen eine Neigung aufweisen, die ein Eindringen vorzugsweise maximal erschwert, das Ausfließen jedoch vorzugsweise maximal erleichtert. Insbesondere soll an keiner Stelle ein ”Wassersack” entstehen, der die Flüssigkeit beim Ausfließen im Lager zurückhält. Im statischen Fall – das Lager dreht sich nicht – wirkt nur der beschriebene statische Effekt. Im dynamischen Fall – das Lager dreht sich – wirkt zusätzlich ein Schleudereffekt des drehenden Teils, wobei eingedrungene Flüssigkeit nach außen gefördert wird.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weist mindestens eine, vorzugsweise einige, insbesondere alle Lippenabschnitte eine, vorzugsweise maximal eine, radial nach außen geöffnete, umlaufende Auffangrinne auf. Die Auffangrinne dient zum einen zur Stauung der eindringenden Flüssigkeit und zum anderen als eine Ablaufvorrichtung für eingedrungene Flüssigkeit von einem oben-liegenden Bereich in einen unten-liegenden Bereich der Dichtungsanordnung.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Auffangvolumina der Auffangrinnen verschiedener Lippenabschnitte und/oder der Erstreckungswinkel der Lippenabschnitte im Längsschnitt gegenüber der Drehachse in radialer Richtung zu der Drehachse kleiner werdend ausgebildet. Diese Ausbildung reflektiert zum einen den Wunsch, die Dichtungsanordnung möglichst kleinbauend zu realisieren, und zum anderen die Erkenntnis, dass die Menge der eingedrungenen Flüssigkeit in radialer Richtung, also in Dichtungsrichtung, stetig kleiner wird.
Betrachtet man einen, einige oder jeden beliebigen Lippenabschnitt des einen Dichtungsabschnitts im Längsschnitt, so ist dieser mit seinem freien Ende unmittelbar benachbart zu einem Metall- oder Dichtungsbereich angeordnet, welcher dem gegenüberliegenden Dichtungsabschnitt zugeordnet ist.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der kürzeste offene Abstand zwischen dem freien Ende und dem Metall- bzw. Dichtungsbereich mindestens 0,1 mm und/oder maximal 1 mm beträgt. Diese Größenordnung erlaubt zum einen ein nur geringes Eindringen von Flüssigkeit in die Dichtungsanordnung und zum anderen ein ausreichendes Ausfließen bei statischer oder dynamischer Beanspruchung. Insbesondere wird durch den Abstand sichergestellt, dass sich das freie Ende und der Dichtungsbereich nicht berühren, da dies – im Fall von einem Kunststoffdichtungsbereich und einer Kunststoffdichtungslippe – zu unangenehmen akustischen Emissionen im Betrieb führen könnte.
Bei einer möglichen konstruktiven Ausbildung der Erfindung sind die Lippenabschnitte im Querschnitt zum freien Ende hin verjüngend ausgebildet. Diese Ausbildung erleichtert zum einen die Entformung aus dem Werkzeug, zum anderen sind Bereiche mit der Auffangrinne kräftiger ausgebildet als die Spitze des Lippenabschnitts.
Bei einer Weiterbildung und/oder bei einem neuen Gegenstand der Erfindung, welcher sich auf die zuvor beschriebene Dichtungsanordnung oder auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung eines beliebigen oder einer beliebigen Kombinationen der vorhergehend beschriebenen oder in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmalen ausgebildet ist, ist die Dichtungsanordnung als eine Kassettendichtung realisiert.
Die Kassettendichtung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass diese als eine Baueinheit in bzw. an das zu schützende Lager ein- bzw. eingesetzt werden kann. Vorzugsweise weist die Kassettendichtung einen äußeren und einen inneren gewinkelten Ring, insbesondere jeweils einen Winkelring auf, an dem der erste bzw. der zweite Dichtungsabschnitt festgelegt ist. Optional können in einem der Winkelringe weitere Funktionselemente angeordnet sein, wie zum Beispiel eine ABS-Sensorscheibe oder eine Schleuderscheibe.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Dichtungsanordnung ergänzend eine Radialdichtung auf, welche vorzugsweise dem Labyrinthdichtungsabschnitt strömungstechnisch seriell nachgeschaltet ist und auf einem der Winkelringe und/oder auf einer Achse oder Welle berührend anliegt. Diese auch statisch abdichtende Radialdichtung erhöht die Watfähigkeit der Dichtungsanordnung, welche beispielsweise bei dem Einsatz der Dichtungsanordnung in Zusammenhang mit Radlagern bei Fahrzeugen oftmals als notwendig erachtet wird.
Bei einer nächsten Weiterbildung der Erfindung werden die freien Enden der Lippenabschnitte derart angeschrägt, dass sich der offene Spalt zwischen dem freien Ende und dem Metall- oder Dichtungsbereich des gegenüberliegenden Dichtungsabschnitts von radial außen nach radial innen erweitert. Diese trichterförmige Ausgestaltung behindert zum einen das Eindringen von Flüssigkeit, zum anderen wird das Ausfließen von eingedrungener Flüssigkeit erleichtert. Zusammen mit der Schwerkraft und/oder Zentrifugalkraft wird die eingedrungene Flüssigkeit verstärkt nach außen abgeführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Dichtungsabschnitte mit einer Struktur versehen wird, die den Abfluss von Flüssigkeit nach radial außen unterstützt, den Einfluss von Flüssigkeit nach radial innen jedoch behindert und/oder richtungsselektiv ausgebildet ist. Die Struktur hat eine Periode von kleiner als 0,1 mm. Die Struktur ist als umlaufende Minirillen oder Rillenabschnitte ausgebildet.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1a, b einen schematischen Längsschnitt einer Kassettendichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2a, b einen schematischen Längsschnitt einer Kassettendichtung als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3a, b einen schematischen Längsschnitt der Kassettendichtung in der 1a im statischen bzw. dynamischen Zustand zur Illustration der Dichtwirkung;
4a, b einen schematischen Längsschnitt einer Kassettendichtung als ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung im statischen bzw. dynamischen Zustand zur Illustration der Dichtwirkung;
5 einen Detailausschnitt einer Kassettendichtung gemäß einer beliebigen der vorhergehenden Figuren.
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind jeweils mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Kassettendichtung 1. Eine derartige Kassettendichtung wird als Dichtungsanordnung beispielsweise bei Radlagern, insbesondere Kugellagern oder Kegelrollenlagern, eingesetzt. Die axiale Breite d der Kassettendichtung 1 beträgt beispielsweise zwischen 3 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 4,7 mm. In der 1 ist die Kassettendichtung 1 in einer Längsschnittdarstellung in einer Ebene koplanar zu einer nicht gezeigten Drehachse der Kassettendichtung 1 dargestellt.
Die Kassettendichtung 1 weist einen äußeren Winkelring 2 und einen inneren Winkelring 3 jeweils aus Metall auf, welcher konzentrisch und/oder koaxial zu dem äußeren Winkelring 2 angeordnet ist. Bei diesem Beispiel ist der äußere Winkelring 2 als stehender oder stationärer Winkelring und der innere Winkelring 3 als rotierender Winkelring ausgebildet. Im allgemeinen ist es bevorzugt, wenn der Winkelring mit der größeren Anzahl an Lippenabschnitten dreht und der Winkelring mit der kleineren Anzahl an Lippenabschnitten stationär ist.
Der äußere Winkelring 2 liegt mit einer radial äußeren Zylindermantelfläche 4 an einer Aufnahmegeometrie an, welche durch einen Außenring eines nicht dargestellten Lagers bzw. einer Verbindungskonstruktion zu diesem Außenring gebildet ist. Der innere Winkelring 3 liegt mit einer inneren Zylindermantelfläche 5 mittelbar oder unmittelbar an einem Innenring des Lagers an. Innenring und Außenring sind zueinander über Wälzkörper gelagert, die auf den Ringen abwälzen. Zur Abdichtung des äußeren Winkelrings 2 gegenüber dem nicht dargestellten Außenring ist eine umlaufende Eckdichtung 6 vorgesehen.
An den äußeren Winkelring 2 ist ein erster Dichtungskörper 7 angeordnet, beispielsweise aufgespritzt, und mit diesem formschlüssig verbunden. An dem inneren Winkelring 3 ist ein zweiter Dichtungskörper 8 angeordnet, welcher optional mit einem Scheibenkörper 9, welcher beispielsweise als eine ABS-Scheibe ausgebildet ist, einstückig verbunden ist.
Der erste Dichtungskörper 7 weist einen ersten Dichtungsabschnitt 10 auf, welcher mit einem zweiten Dichtungsabschnitt 11 berührungslos zusammenwirkt, wobei die Dichtungsabschnitte 10, 11 gemeinsam einen Labyrinthdichtungsabschnitt 12 bilden. Der Labyrinthdichtungsabschnitt 12 bildet einen in radialer Richtung strömungstechnisch offenen und/oder ununterbrochenen Bereich, welcher die Dichtungswirkung durch die Geometrie der Dichtungsabschnitte 10, 11 bzw. die durch die Dichtungsabschnitte 10, 11 gebildeten Spalten realisiert.
Der erste Dichtungsabschnitt 10 weist zwei in axialer Richtung auskragende Lippenabschnitte 13, 14 auf, in die ein dritter Lippenabschnitt 15 des zweiten Dichtungsabschnitts 11 eingreift. Die Lippenabschnitte 13, 14, 15 sind in radialer Richtung überlappend und/oder verschachtelt angeordnet, insbesondere derart, dass diese tannenbaumartig ineinander greifen. Jeder der Lippenabschnitte 13, 14, 15 bildet eine umlaufende Auffangrinne 16, 17 bzw. 18 aus, welche radial nach außen geöffnet ist. Die Lippenabschnitte 13, 14, 15 sind jeweils im dargestellten Längsschnitt fingerartig ausgebildet und erstrecken sich circa in einem 45°-Winkel zu der nicht dargestellten Drehachse. Die Lippenabschnitte 13, 14, 15 sind im Querschnitt zum freien Ende hin verjüngend ausgebildet. Zwischen dem freien Ende des ersten Lippenabschnitts 13 und dem Dichtungsabschnitt 11 wird ein Ringspalt mit einer kürzesten Breite von d1, zwischen dem dritten Lippenabschnitt 15 und dem ersten Dichtungsabschnitt 10 ein Ringspalt mit einem kürzesten Abstand d2 und zwischen dem zweiten Lippenabschnitt 14 und dem zweiten Dichtungsabschnitt 11 ein dritter Ringspalt mit dem kürzesten Abstand d3 gebildet. Die Breiten d1, d2 bzw. d3 sind größer als 0,1 mm und/oder kleiner als 1 mm ausgebildet. Insbesondere wird bei diesem und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen darauf hingewiesen, dass die freien Enden der Lippenabschnitte 13, 14 und 15 jeweils benachbart zu dem gegenüberliegenden Dichtungskörper 7 bzw. 8 angeordnet sind und somit Kunststoff gegen Kunststoff gerichtet ist.
Die freien Enden der Lippenabschnitte 13, 14 und 15 werden derart angeschrägt, dass sich der Spalt d1, d2 bzw. d3 von radial außen nach innen erweitert, so dass sich im gezeigten Längsschnitt eine trichterförmige Öffnung ergibt.
An dem ersten Dichtungskörper 7 ist radial innen zusätzlich ein Radialdichtungslippenring 19 angeformt, welcher auf dem inneren Winkelring 3 berührend und abdichtend aufliegt. Der Radialdichtungslippenring 19 dient dazu, eindringende Flüssigkeit von radial außen abzudichten.
Die 1b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in ähnlicher Darstellung. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel in der 1a sind bei dem Ausführungsbeispiel in der 1b die Lippenabschnitte 13, 14, 15 gegengleich angeordnet. So sind die Lippenabschnitte 13, 15 dem zweiten Dichtungsabschnitt 11 und der Lippenabschnitt 14 dem ersten Dichtungsabschnitt 10 zugeordnet.
Die 2a zeigt eine weitere Kassettendichtung 1 als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel in der 1a der erste Dichtungskörper 7 im radialäußeren Bereich abweichend ausgebildet ist. In der genannten Richtung schließt sich an den ersten Dichtungsabschnitt 10 eine Innenverkleidung 20 einstückig an, welche den äußeren Winkelring 2 innenseitig vollständig auskleidet. Die dem ersten Dichtungsabschnitt 10 zugewandte Oberfläche der Innenverkleidung 20 ist in der gezeigten Längsschnittdarstellung gekrümmt. Ebenso ist die radial nach außen weisende Oberseite 21 des zweiten Dichtungskörpers 8 gekrümmt ausgebildet. Die Krümmungen sind so angeordnet, dass sich ein – wie später noch erläutert wird – abgeschrägter Auslauf für Flüssigkeit ergibt.
Die 2b zeigt in der gleichen Darstellung wie die vorhergehenden Figuren ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Kassettendichtung 1, welche im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel in der 1b entspricht, jedoch ergänzend eine Innenverkleidung 20 analog zu dem dritten Ausführungsbeispiel aufweist.
Die 3a illustriert in einer schematischen Längsschnittdarstellung die Funktionsweise der Kassettendichtung 1 der 1a in einem statischen Zustand, also nicht-drehend. Die Kassettendichtung 1 ist stehend dargestellt, so dass in dem Längsschnitt ein oben-liegender und ein unten-liegender Bereich gezeigt ist. Flüssigkeit, welche über einen Eintrittsringspalt 22 in den oben-liegenden Bereich der Kassettendichtung 1 eintritt, wird in der ersten Rinne 16 aufgefangen. Sollte sich der Eintritt der Flüssigkeit weiter erhöhen, so kann es zu einem Überlauf der ersten Rinne 16 kommen, so dass die überlaufende Flüssigkeit in der Rinne 17 bzw. nach einem weiteren Überlauf in der Rinne 18 sammelt. Die Rinnen 16, 17 bzw. 18 sind umlaufend ausgebildet, so dass aufgrund der Schwerkraft die eingedrungene Flüssigkeit radial umlaufend abfließt und über die Unterseiten der Lippenabschnitte 13, 14 bzw. 15 durch die Eintrittsringspalt 22 wieder ausgeleitet wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Geometrie bzw. Struktur der Dichtungsanordnung so ausgebildet ist, dass in dem obenliegenden Bereich, wie in der 3a oben dargestellt, eindringende Flüssigkeit zurückgehalten wird und in einem untenliegenden Bereich, wie in der 3a unten, ohne Stauräume ausgeleitet wird. Insbesondere ist darauf zu verweisen, dass die Ableitung über einen Weg erfolgt, welcher monoton bzw. sogar streng monoton fallend ausgebildet ist. Ergänzt man bei dem Ausführungsbeispiel in der 3a zusätzlich die Innenverkleidung 20 aus der 2a, so ist sogar der Auslauf im Bereich des Eintrittsringspalts 22 streng monoton fallend realisiert. Um diesen Effekt zu maximieren sind die Ringspalte zwischen den Lippenabschnitten 13, 14, 15 und dem gegenüberliegenden Dichtungskörper im dargestellten Querschnitt trichterförmig ausgebildet, wobei der Trichter nach radial innen geöffnet ist, so dass ein Einfließen erschwert und ein Ausfließen erleichtert wird.
Die 3b zeigt das Ausführungsbeispiel in der 3a schematisiert in einem dynamischen Zustand, wobei der innere Winkelring 3 rotiert, also bei einer drehenden Welle. Die eindringende Flüssigkeit wird in der Rinne 16 gefangen. Sobald sie den Spalt am Rand von Rinne 16 erreicht, gerät sie an den drehenden Teil des zweiten Dichtungsabschnitts 11 und wird nach außen abgeschleudert. Flüssigkeit, die bereits in Rinne 17 steht, wird durch die Fliehkraft nach außen gefördert. Flüssigkeit in der Rinne 18 wird entweder mitgesaugt oder läuft über die umlaufende Rinne 18 in die Rinne 17 und wird dann herausgeschleudert. Die beiden in den 3a und 3b dargestellten Effekte überlagern sich im dynamischen Fall.
Die 4a und 4b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei durch die Radialdichtung 19 eine weitere Rinne 23 gebildet ist. In diesem Beispiel weist die Kassettendichtung 1 bei drehendem Innenring somit zwei statische 17, 23 und zwei dynamische 16, 18 Rinnen auf. Die 4a zeigt die Kassettendichtung 1 bei stehender Welle. Wie in der 3a wird die eindringende Flüssigkeit im oberen Bereich der Dichtung von den Rinnen 16, 17, 18, 23 aufgefangen und fließt über die Seitenflanken nach unten ab. Auch hier sind die Wandungen so ausgeführt, dass ein unbehinderter Abfluss gewährleistet ist. In der 4b ist die Kassettendichtung 1 der 4a bei drehender Welle dargestellt. Die eindringende Flüssigkeit wird in der Rinne 16 sofort wieder abgeschleudert und gelangt über den äußeren Winkelring 2 zum größten Teil nach außen. Ein kleiner Teil gelangt in Rinne 17 und fließt dort nach unten, wo der Ablauf analog zum statischen Fall erfolgt. Die Rinnen 18 und 23 sind zum Auffangen der bei hoher Beaufschlagung der Dichtungsanordnung weiter in den Dichtungsraum eingedrungenen Flüssigkeit nachgeschaltet.
Die 5 zeigt einen Detailausschnitt aus einem beliebigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Bereich des freien Endes eines Lippenabschnitts 13, 14, 15. Um die Stau- bzw. Rückführung eingedrungener Flüssigkeit weiter zu unterstützen ist eine feine Struktur – in dem gezeigten Beispiel als Minirillen 24 – mit Richtwirkung auf den freien Flächen, wie z. B. gegenüber den freien Enden der Lippenabschnitte 13, 14, 15 oder auf der Oberseite 21 aufgebracht, um das Einlaufen von Flüssigkeiten zu erschweren und das Auslaufen zu erleichtern.
Bezugszeichenliste

1: Kassettendichtung
2: äußerer Winkelring
3: innerer Winkelring
4: äußere Zylindermantelfläche
5: innere Zylindermantelfläche
6: Eckdichtung
7: 1. Dichtungskörper
8: 2. Dichtungskörper
9: Scheibenkörper
10: 1. Dichtungsabschnitt
11: 2. Dichtungsabschnitt
12: Labyrinthdichtungsabschnitt
13, 14: 1., 2. Lippenabschnitt
15: 3. Lippenabschnitt
16, 17, 18: Auffangrinne
19: Radialdichtungslippe
20: Innenverkleidung
21: Oberseite
22: Eintrittsringspalt
23: weitere Rinne
24: Minirille

Claims

Dichtungsanordnung (1), mit einem ersten Dichtungsabschnitt (10) und mit einem zweiten Dichtungsabschnitt (11), die relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar und/oder verschwenkbar angeordnet und/oder ausgebildet sind, wobei der erste und der zweite Dichtungsabschnitt (10, 11) gemeinsam einen berührungsfreien Labyrinthdichtungsabschnitt (12) bilden, wobei erster und zweiter Dichtungsabschnitt (10, 11) jeweils mindestens einen in axialer Richtung gerichteten und die Drehachse umlaufenden Lippenabschnitt (13, 14, 15) aufweisen, welche in radialer Richtung überlappend angeordnet sind, wobei die Lippenabschnitte (13, 14, 15) im Längsschnitt als fingerartige Fortsätze ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass freie Oberflächen der Dichtungsabschnitte (10, 11) eine Oberflächenstruktur aufweisen, welche ein Eindringen von Flüssigkeit erschwert und/oder ein Ableiten von Flüssigkeit unterstützt, wobei die Oberflächenstruktur als umlaufende Minirillen oder Rillenabschnitte mit einer Periode von kleiner als 0,1 mm ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippenabschnitte (13, 14, 15) ausgebildet sind, dass die Dichtungsabschnitte (10, 11) in einer Entformrichtung in Ausrichtung der Drehachse aus einer einteiligen Werkzeughälfte entnommen werden zu können.
Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippenabschnitte im Querschnitt einen maximalen Entformwinkel von kleiner als 80° aufweisen.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Labyrinthdichtungsabschnitt (12) derart ausgebildet ist, dass in einem statischen Zustand der Dichtungsanordnung in einem oben-liegenden Bereich der Dichtungsanordnung (1) eindringende Flüssigkeit von den Lippenabschnitten (13, 14, 15) aufgefangen und/oder in Umlaufrichtung abgeleitet wird.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem statischen Zustand der Dichtungsanordnung in einem unten-liegenden Bereich der Dichtungsanordnung (1) eingedrungene Flüssigkeit in radialer Richtung abgeleitet wird.
Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Labyrinthdichtungsabschnitt in dem untenliegenden Bereich gebildete Ableitung eine monoton abfallende Steigung aufweist.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dynamischen Zustand der Dichtungsanordnung eingedrungene Flüssigkeit in radialer Richtung ohne Sammelbereiche abgeleitet wird.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippenabschnitte jeweils eine radial nach außen geöffnete, umlaufende Auffangrinne (16, 17, 18, 23) bilden.
Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvolumina der Auffangrinnen (16, 17, 18, 23) verschiedener Lippenabschnitte (13, 14, 15) in radialer Richtung zu der Drehachse kleiner werden.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt das freie Ende der Lippenabschnitte (13, 14, 15) unmittelbar benachbart zu einem gegenüberliegenden Metall- oder Dichtungsbereich angeordnet ist.
Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Längsschnitt der kürzeste offene Abstand zwischen dem freien Ende und dem Metall- oder Dichtungsbereich mindestens 0,1 mm und/oder maximal 1 mm beträgt.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippenabschnitte im Längsschnitt zum freien Ende hin verjüngend ausgebildet sind.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung als eine Kassettendichtung (1) ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassettendichtung (1) einen äußeren und einen inneren gewinkelten Ring (2, 3) aufweist, an dem der erste und der zweite Dichtungsabschnitt (10, 11) festgelegt ist.
Dichtungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine berührende Radialdichtung (19), welche dem Labyrinthdichtungsabschnitt (12) strömungstechnisch seriell nachgeschaltet ist.
Radlager für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.