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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit einer Rotationsachse, beispielsweise für ein Radlager eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt einer angetriebenen Achse.
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Aus dem Stand der Technik sind Radlageranordnungen für Kraftfahrzeug bekannt, bei welchen zum Erzielen einer langen Lebensdauer in den Wälzlagern Schmiermittel und entsprechende Dichtungen zur Umgebung zum Schutz vor beispielsweise Schmutzpartikeln und Spritzwasser eingesetzt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in der
DE 10 2013 218 635 A1 gezeigt. Hierbei ist ein Schleuderblech vorgesehen, welches im Zusammenspiel mit Dichtlippen und einem Radflansch ein effektives Dichtlabyrinth ausbildet. Zwischen Schleuderblech und Radflansch ist bevorzugt eine Dichtmasse vorgesehen, um ein Eindringen von Verunreinigungen durch den Spalt zwischen Schleuderblech und Innenring zu vermeiden. Zudem bildet das Schleuderblech einen nach radial außen gerichteten Fangraum zum Fernhalten von Verunreinigungen.
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Nachteilig bei der dort gezeigten Ausführungsform des Schleuderblechs ist die relativ komplexe Form. Dies steht einer kostengünstigen Fertigung im Weg.
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Weiterhin ist aus der
KR 10-1 509 165 eine Radlageranordnung bekannt, bei welcher ein C-förmiges Blech zu einem Dichtlager für einen Dichtungskörper gebildet ist. Das C-förmige Blech ist axial zwischen dem Radflansch und dem Außenring angeordnet. Dadurch ist der Aufbau axial lang und zudem ist kein Fangraum zum Fernhalten von Verunreinigungen gebildet. Darüber hinaus ist der Dichtungskörper radial außen auf dem Außenring angeordnet, wodurch bei einer Deformation des Außenrings die Dichtwirkung beeinträchtigt oder aufgehoben wird.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit einer Rotationsachse, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Außenring;
- - eine relativ zu dem Außenring um die Rotationsachse rotierbaren Innenring, wobei zwischen dem Außenring und dem Innenring ein Lagerinnenraum gebildet ist, in welchem Wälzkörper abwälzbar angeordnet sind;
- - einen Radflansch, welcher mit dem Innenring rotationsfest verbunden ist, wobei der Radflansch den Lagerinnenraum radial überlappt; und
- - eine Lagerdichtungsanordnung, welche einen als Vordichtung ausgebildeten Laufring und einen als Hauptdichtung ausgebildeten Dichtungskörper umfasst, wobei der Laufring an dem Innenring abgestützt ist und der Dichtungskörper an dem Außenring abgestützt ist.
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Die Radlageranordnung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring im Querschnitt mit einer radialen und axialen Erstreckung mit einer zu den Wälzkörpern offenen Seite C-förmig ausgebildet ist,
wobei der Laufring radial und axial beabstandet zu dem Radflansch angeordnet ist, sodass entlang der gesamten radialen Erstreckung des Laufrings ein Freiraum zwischen dem Radflansch und dem Laufring ausgebildet ist, wobei der Freiraum eine Fangkammer ausbildet.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden.
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Die hier vorgeschlagene Radlageranordnung ist bevorzugt weitestgehend konventionell ausgeführt, sodass sie beispielsweise in einem konventionellen Radlager, also ohne Anpassungen an dem Innenring, an dem Außenring und/oder an dem Radflansch, einsetzbar ist. Beispielsweise entspricht die Radlageranordnung in weiten Teilen der Ausführungsform gemäß der Darstellung in der eingangs zitierten
DE 10 2013 218 635 A1 . Allerdings ist das dort gezeigte Schleuderblech durch einen Laufring der gemäß einer Ausführungsform nach vorliegender Beschreibung ersetzt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auch die dort gezeigte Dichtungsgarnitur durch einen Dichtungskörper gemäß vorliegender Beschreibung ersetzt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hier vorgeschlagene Radlageranordnung nicht auf die in der
DE 10 2013 218 635 A1 gezeigten Anwendung beschränkt ist, und beispielsweise in einer Radlageranordnung mit stehender Welle (innenringseitig) und umlaufender Aufnahme (außenringseitig) einsetzbar ist. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass der Radflansch zwar bevorzugt einstückig mit dem Innenring gebildet ist, dies aber nicht notwendig ist. Beispielsweise ist der Radflansch zum Anbinden, beispielsweise Anschrauben, eines Fahrzeugrads eingerichtet. Alternativ ist eine solche oder ähnliche Anbindung mit radialer Erstreckung am umlaufenden Außenring geschaffen. Der Radflansch überdeckt geschlossen radial den Lagerinnenraum, sodass (ohne Lagerdichtungsanordnung) allein ein axialer Spalt zu dem Außenring, also eine nach radial außen gerichtete Öffnung zur Umgebung, gebildet ist.
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Der Innenring und der Außenring bilden einen Lagerinnenraum in welchem Wälzkörper derart abwälzend angeordnet sind, dass ein reibungsarmes relatives Verdrehen von Innenring zu Außenring ermöglicht ist. Es ist also ein Wälzlager geschaffen, beispielsweise ein Kugellager oder Zylinderrollenlager, bevorzugt ein axial vorspannbares Schrägkugellager oder Kegelrollenlager.
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Die Lagerdichtungsanordnung umfasst nun einen Dichtungskörper, beispielsweise wie die eingangs erwähnte Dichtungsgarnitur, welche mittels zumindest einer Dichtlippe ein Ausfließen von Schmiermittel und/oder ein Eindringen von Schmutzpartikeln und/oder von Spritzwasser verhindern. Die Dichtlippe ist dazu gegen eine korrespondierende Dichtfläche radial und/oder axial vorgespannt und liegt somit in reibendem Kontakt an dieser Dichtfläche an. Die Dichtfläche muss daher eine geeignete Oberflächenrauigkeit, Rundheit und (axiale) Ebenheit aufweisen. Bevorzugt ist die Dichtfläche daher von dem Laufring gebildet. Alternativ ist eine solche geeignete Dichtfläche mit den genannten Eigenschaften an einer (bevorzugt abgesetzten Teil-) Oberfläche des Innenrings gebildet. Der Dichtungskörper bildet damit die Hauptdichtung.
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Der das konventionelle Schleuderblech ersetzende Laufring weist nunmehr eine relativ einfache Form auf, indem ein C ausgebildet ist. Dieser C-förmig ausgebildete Laufring weist damit insgesamt nur zwei Wandelemente gleicher axialer Ausrichtung auf. Im Gegensatz zu dem vorbekannten Schleuderblech ist im Einsatz kein (axialer) Kontakt mit dem Radflansch vorgesehen, beziehungsweise bei einer einstückigen Ausführungsform von Innenring und Radflansch kein (axialer) Kontakt mit dem sich radial erstreckenden Anteil des Radflansches axial außerhalb des Lagerinnenraums vorgesehen. Vielmehr ist der Laufring allein mittels seines innenringseitigen Wandelements auf den Innenring aufgeschoben, bevorzugt aufgepresst, und bildet dadurch allein bereits eine ausreichende axiale Fixierung und zugleich einen statischen Dichtsitz mit dem Innenring.
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Der Laufring ist damit einfach und kostenreduziert, beispielsweise in einem einfach auszuführenden Tiefziehprozess oder einschrittigen Stanzprozess aus einem Blech, fertigbar. Infolge der C-förmigen Ausgestaltung des Laufrings ist im Gegensatz zu vorbekannten Lösungen unter üblichen Fertigungstoleranzen zudem die Kontaktfläche für den statischen Dichtsitz des Laufrings ohne Nacharbeit, insbesondere ohne spanende Nacharbeit, beispielsweise beim Kaltumformen eines Blechs erzeugbar. Das innenringseitige Wandelement für den statischen Dichtsitz beim Innenring ist aufgrund der Form robuster gegen Einschnürungen oder Verformungen und dabei derart präzise fertigbar, dass eine hohe Luftdichtheit erreichbar ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß
DE 10 2013 218 635 A1 ist hier eine vom Ausgang her hin zu dem Lagerinnenraum dem Laufring vorgelagerte Dichtmasse zwischen dem Radflansch oder dem Innenring und dem Laufring daher nicht notwendig, weil ein Eindringen von Verunreinigungen durch die deutlich verbesserte Dichtheit des Spalts zwischen Laufring und Innenring bereits ausreichend unterbunden ist. Zudem ergibt sich ein vergleichsweise reduzierter Materialverbrauch bei der Herstellung des Laufrings.
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Infolge der C-förmigen Ausgestaltung des Laufrings ist dieser in einer bevorzugten Ausführungsform radial so kompakt aufgebaut, dass der Laufring zwischen dem Außenring und dem Innenring, also in einer axialen Verlängerung des Lagerinnenraums, anordenbar ist. Damit ist ein axial sehr kompakter Aufbau der Radlageranordnung ermöglicht. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Laufring teilweise, bevorzugt vollständig, radial innerhalb eines axialen Überstands des Außenrings angeordnet und in radialer Richtung zu dem Außenring beabstandet angeordnet. Hierbei ist die zumindest eine Dichtlippe, beispielsweise für den dichtenden Kontakt zu dem Laufring, des Dichtungskörpers axial in diese axiale Verlängerung des Lagerinnenraums eingezogen und der Dichtungskörper ist damit zumindest teilweise axial zwischen dem Laufring und den Wälzkörpern, beziehungsweise einem unter Umständen vorhandenen Lagerkäfig für die Wälzkörper, angeordnet. Bevorzugt ragt die zumindest eine Dichtlippe in die offene Seite des Laufrings hinein und nutzt eine korrespondierend ausgerichtete innere Oberfläche der C-Form als Lauffläche, wobei die Dichtlippe in unmittelbarem Kontakt mit dieser Lauffläche steht oder ein (geringer) Spalt und/oder ein Schmiermittelfilm, beispielsweise ein Fettfilm, zwischen der Dichtlippe und dieser Lauffläche gebildet ist.
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Zu dem (sich radial erstreckenden Anteil des) Radflansch(s) ist der Laufring beabstandet angeordnet, sodass axial kein Berührpunkt beziehungsweise Abstützpunkt zwischen dem Radflansch und dem Laufring ausgebildet ist. Dadurch ist über die gesamte radial ausgerichtete Länge des Laufrings ein Freiraum zwischen dem Radflansch und dem Laufring ausgebildet. Dieser Freiraum ist als Fangraum für Verunreinigungen nutzbar. In einer Ausführungsform ist zwischen dem (sich radial erstreckenden Anteil des) Radflansch(s) und dem Laufring zusätzlich ein Dichtmittel angeordnet. Dieses Dichtmittel ist beispielsweise ein Gummiring oder eine Gummierung. Das Dichtmittel ist axial dem statischen Dichtsitz am Innenring oder am (sich radial erstreckenden Anteil des) Radflansch(s) axial vorgelagert, also fangraumseitig angeordnet. Ein solches Dichtmittels ist in einer Ausführungsform als Abstandhalter in axialem Kontakt zu dem (sich radial erstreckenden Anteil des) Radflansch(s) eingerichtet. Alternativ ist das Dichtmittel infolge einer Vorspannung nach radial innen, beispielsweise nach Art eines O-Rings, axial fixiert und unterstützt eine axiale Fixierung des Laufrings. Bevorzugt ist auf ein solches Dichtmittel verzichtet, indem der sich axial erstreckende radiale Kontakt zwischen Laufring und Innenring beziehungsweise Radflansch, welcher den statischen Dichtsitz bildet, eine ausreichende Dichtungsfunktion aufweist. Der Fangraum ist damit in radialer Richtung weder nach außen noch nach innen von dem Laufring begrenzt. Bevorzugt ist nach innen, also hin zu der Rotationsachse der Radlageranordnung, der Freiraum von einem axialen Abschnitt des Radflanschs beziehungsweise von einer axialen Verlängerung des Innenrings begrenzt. Der Laufring begrenzt den Freiraum lediglich in axialer Richtung. Der so gebildete Fangraum weist dadurch eine im Vergleich zu vorbekannten Lösungen ein wesentlich größeres Aufnahmevolumen auf. Infolge des größeren Fangraums ist die Lagerdichtungsanordnung besser vor dem Eindringen von Verunreinigungen geschützt, weil die kinetische Energie des eindringenden Körpers beim Großteil der Fälle nicht ausreicht, beispielsweise infolge eines Abprallens von einer Wand des Fangraums, in den Lagerinnenraum einzudringen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung umfasst der Laufring die folgenden Komponenten:
- - ein axial ausgerichtetes innenringseitiges Wandelement für einen statischen Dichtsitz;
- - ein in axial gleicher Richtung wie das innenringseitige Wandelement ausgerichtetes außenringseitiges Wandelement; und
- - ein das innenringseitige Wandelement und das außenringseitige Wandelement verbindendes radial überbrückendes Wandelement aufweist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist die C-Form besonders einfach, bevorzugt mit einzig drei zueinander winklig angeordneten Wandelementen gebildet. Es ergibt sich für den Laufring also eine Ringform, welche eine Innenwand, also das innenringseitige Wandelement, und eine Außenwand, also das außenringseitige Wandelement, welche sich axial, bevorzugt eben und gerade, erstrecken.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das radial überbrückende Wandelement in einem rechten Winkel zu dem innenringseitigen Wandelement und/oder zu dem außenringseitigen Wandelement ausgerichtet.
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In einer Ausführungsform sind das innenringseitige Wandelement und/oder das außenringseitige Wandelement konisch, also geneigt zu der Rotationsachse, geformt, wodurch ein gezieltes (hinein in den Lagerinnenraum) Fördern von Schmiermittel und/oder (heraus in den Fangraum und/oder die Umgebung) Fördern von Verunreinigungen erzielbar ist. Alternativ ist das radial überbrückende Wandelemente in einer Ebene angeordnet, zu welcher die Rotationsachse normal ausgerichtet ist. Das innenringseitige Wandelement und/oder das außenringseitige Wandelement sind parallel zu der Rotationsachse ausgerichtet, also als Rotationsfläche gebildet. Bei einer solchen Ausführungsform ist ein besonders einfacher und damit besonders präzise fertigender Tiefziehstempel beziehungsweise Stanzstempel für eine kaltumformende Fertigung des Laufrings aus einem Blech, bevorzugt aus einem Stahlblech, einsetzbar. Daraus resultieren die Vorteile eines Entfallens von Nacharbeitsschritten bei gleichzeitig einer (einschrittig) gebildeten Aufschubfläche beziehungsweise Aufpressfläche zum Bilden eines luftdichten statischen Dichtsitzes mit dem Innenring.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung weist das innenringseitige Wandelement eine erste axiale Länge und das außenringseitige Wandelement eine zweite axiale Länge auf, wobei die erste Länge länger als die zweite Länge ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist erreicht, dass zum einen ein langer und damit zuverlässiger, statischer Dichtsitz mit dem Innenring bildbar ist und zum anderen axialer Bauraum für den Dichtungskörper beim Außenring gewonnen ist. Weil der Fangraum dem Laufring axial vorgelagert ist, wirkt das radial überbrückende Wandelement als Hauptabschirmfläche für die zumindest eine axial nachgeordnete Dichtlippe des Dichtungskörpers und das außenringseitige Wandelement unterstützt diese Abschirmfunktion bereits dann zuverlässig, wenn es relativ kurz, also kürzer als das innenringseitige Wandelement gestaltet ist. Bevorzugt ist das radial überbrückende Wandelement des Laufrings radial lang ausgeführt, sodass lediglich ein schmaler Spalt zwischen dem radial innenseitig des Außenrings angeordneten (Axial-) Wandelement des Dichtungskörpers und dem außenringseitigen Wandelement des Laufrings gebildet ist. Beispielsweise ist dieser Radialspalt derart ausgeführt, dass gerade sichergestellt ist, dass bei keinem anforderungsgemäßen Belastungszustand ein Kontakt zwischen Laufring und Dichtungskörper auftritt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung weist der Dichtungskörper zwei oder mehr aus einem elastischen Material ausgebildete Dichtlippen auf, wobei die Dichtlippen in einen von dem Laufring ausgebildeten Innenraum hineinragen.
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Bevorzugt ist zumindest eine der Dichtlippen in druckbehafteten Reibkontakt mit dem Laufring gebracht.
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Die Dichtlippen sind für einen (dauerhaften oder sporadischen) Kontakt mit dem Laufring zum dynamischen Dichten ausgebildet. Die erste Dichtlippe axial direkt bei den Wälzkörpern ist bevorzugt von dem Dichtungskörper weg hin zu den Wälzkörpern geneigt, sodass eine Selbstdichtung bei Flüssigkeitsdruck aus dem Lagerinnenraum, also gegen ein Ausfließen von Schmiermittel, gebildet ist. Die erste Dichtlippe ist gemäß einer Ausführungsform gegen das innenringseitige Wandelement des Laufrings dichtend vorgespannt. Alternativ ist die erste Dichtlippe mit geringem Spiel oder exakt auf Maß gebracht und liegt somit nicht oder nur bei einer Verkippung oder Deformation an der korrespondierenden Dichtfläche des Innenrings beziehungsweise des Laufrings an. Ist die Dichtfläche an dem Laufring gebildet, so ist axialer Bauraum gewonnen und ein Absatz mit für ein Dichten geeigneter Oberfläche am Innenring ist nicht notwendig.
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Die zweite Dichtlippe, welche axial und/oder radial weiter weg von den Wälzkörpern als die erste Dichtlippe angeordnet ist, ist bevorzugt von dem Dichtungskörper weg hin zu dem Fangraum geneigt, sodass eine Selbstdichtung bei Flüssigkeitsdruck hinein in den Lagerinnenraum, also gegen ein Einfließen von Verunreinigungen, gebildet ist. Die zweite Dichtlippe ist bevorzugt gegen das radial überbrückende Wandelement des Laufrings dichtend vorgespannt. Alternativ ist die erste Dichtlippe mit geringem Spiel oder exakt auf Maß gebracht und liegt somit nicht oder nur bei einer Verkippung oder Deformation an der korrespondierenden Dichtfläche des Innenrings beziehungsweise des Laufrings an. Zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe ist beispielsweise ein Fettreservoir gebildet, welches die Reibung an den Kontaktstellen reduziert und eine zusätzliche Dichtfunktion gegenüber einem Eindringen von Schmiermittel beziehungsweise Verunreinigungen in den Zwischenraum zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe übernimmt.
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Dies ermöglicht zudem eine Reduzierung der sonst zum Abdichten notwendigen Vorspannkraft der Dichtlippen beziehungsweise verhindert oder vermindert ein Eingraben der Dichtlippen in die korrespondierende Dichtfläche über die gewünschte Lebensdauer.
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Dichtungskörper eine Dichtungsbodenseite, wobei die Dichtungsbodenseite von radial außen nach radial innen ragend die radiale Erstreckung des Laufrings teilweise überlappt.
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Infolge dieser relativen Anordnung von Dichtungskörper zu Laufring ist ein Spalt mit Zickzack-Verlauf gebildet, welcher die Strecke von der Umgebung beziehungsweise dem Fangraum zu dem Lagerinnenraum verlängert und damit ein Eindringen von Verunreinigungen weiter erschwert. Bevorzugt überlappt der Dichtungskörper den Laufring radial so vollständig, dass wälzkörperseitig allein eine radiale Dichtlippe des Dichtungskörpers einen somit abgedichteten Spalt mit dem Laufring oder mit dem Innenring bildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung umfasst der Dichtungskörper eine Axiallippe, welche derart geformt ist, dass diese mit dem Radflansch eine Radialspalt-Labyrinthdichtung ausbildet.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Fangraum radial außen größtenteils von der Axiallippe überdeckt. Allein ein dichtend berührend geschlossener Spalt oder ein kontaktfreier Spalt zwischen der Axiallippe und dem Radflansch bildet einen möglichen Zugang für Verunreinigungen. Bevorzugt ist die Axiallippe radial außerhalb der radialen Erstreckung der die Lagerdichtungsanordnung aufnehmenden axialen Verlängerung des Außenrings angeordnet, sodass der Fangraum mit einer sehr großen radialen Erstreckung gestaltet ist, beispielsweise größer als die radiale Erstreckung der die Lagerdichtungsanordnung aufnehmenden Verlängerung des Lagerinnenraums. Dafür reicht der Fangraum radial innen bis oder weiter als bis zu der Aufnahmefläche für den Laufring.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Axiallippe weiterhin axial hin zu dem Außenring eine rückseitige statische Dichtlippe, welche einen axialen dichtend geschlossenen Spalt außenseitig des Außenrings beziehungsweise seiner axialen Verlängerung bildet. Damit ist ein Eindringen von Verunreinigungen in den Kontaktbereich zwischen innenseitig des Außenrings und dem anliegenden Abschnitt des Dichtungskörpers effektiv unterbunden. Letzterer Kontaktbereich bildet bevorzugt die statische Hauptdichtung am Außenring.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung umfasst der Dichtungskörper ein Axialwandelement, welches zumindest teilweise axial überlappend mit der axialen Erstreckung des Laufrings radial innenseitig des Außenrings derart angeordnet ist, dass das Axialwandelement und der Laufring eine Axialspalt-Labyrinthdichtung ausbildet.
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Hierdurch ist ein schmaler axialer Spalt zwischen Laufring und Außenring bildbar, welcher als (Axialspalt-) Labyrinthdichtung geeignet ist. Vorteilhaft bei der Anordnung des Axialwandelements ist, dass bei einer übermäßig großen Querlast ein direkter Kontakt zwischen Laufring und Außenring unterbunden ist. Somit ist der radiale Abstand des Spalts sehr gering auslegbar, ohne dass eine Beschädigung des Außenrings zu befürchten ist, selbst wenn der Spalt soweit deformiert wird, dass der Laufring mit dem Axialwandelement in Kontakt kommt. Bevorzugt ist das Axialwandelement mit einer gummielastischen Oberfläche hin zu dem Laufring ausgebildet, sodass bei einem Kontakt zwischen Laufring und Axialwandelement an keinem der beiden Teile eine Beschädigung auftritt. Ist der radiale Abstand des Spalts sehr gering, so ist die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung ist der Dichtungskörper an einer in Richtung des Innenrings zeigenden Innenseite des Außenrings abgestützt angeordnet.
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Diese Form des Dichtungskörpers erlaubt eine axial kurzbauende Ausführungsform und zugleich eine lange Zickzack-Strecke mit dem Laufring und/oder mittels des Laufrings gut abgeschirmte Dichtlippen des Dichtungskörpers. Bevorzugt bildet diese Abstützfläche die außenringseitige statische Hauptdichtung und hin zum Laufring die vorhergehend beschriebene Axialspalt-Labyrinthdichtung.
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Weiterhin ist dadurch eine robustere Dichtung am Außenring zu der Umgebung geschaffen, weil bei einer Deformation des Außenrings der Dichtungskörper nicht in Umfangsrichtung aufgedehnt, sondern gestaucht wird und bei einer Rückkehr in die des Außenrings in seine Soll-Form der Dichtungskörper dadurch auch wieder in seine Soll-Form gezwungen wird. Damit ist sowohl während Vorliegens einer Deformation des Außenrings die Dichtfunktion gewährleistet als auch danach wieder sichergestellt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung weist der der Dichtungskörper eine Fanglippe auf, welche von der offenen Seite in die axiale Erstreckung des Laufrings hineinragt und eine nach radial außen gekrümmte und/oder geneigte Form aufweist.
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Die Fanglippe bildet an ihrem auskragenden Lippenende einen schmalen radialen und/oder axialen Spalt mit dem Laufring. Der Spalt ist bevorzugt kontaktlos gebildet. Bevorzugt zeigt das Lippenende von radial innen hin zu dem außenringseitigen Wandelement, sodass der gebildete Spalt axial ausgerichtet ist. Damit ist eine weitere Labyrinthdichtung gebildet. Die Fanglippe bildet ein nach radial und/oder axial außen offenes Fangvolumen, welches der zumindest einen Dichtlippe von der Umgebung hin zu den Wälzkörpern vorgelagert ist. Aufgefangene Partikel und Flüssigkeit tropfen dann nach radial unten oder bei rotierendem Dichtungskörper im Betrieb der Fliehkraft folgend nach radial außen ab. Bei geeigneter Ausführung der Form des Dichtungskörpers können die Partikel und Flüssigkeit der Schwerkraft oder Fliehkraft folgend sogar vollständig aus der Lagerdichtungsanordnung ausfließen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlageranordnung weist der Außenring zumindest einen Vorsprung und der Dichtungskörper zumindest eine korrespondierende Aussparung auf, wobei der Vorsprung in die Aussparung eingreifend ein Umlaufwandern des Dichtungskörpers relativ zu dem Außenring unterbindet.
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Hierdurch ist die Lagerung des Dichtungskörpers an dem Außenring verbessert, indem eine Relativbewegung in Umlaufrichtung unterbunden ist. Mikrobewegungen im Bereich des Außenrings können dadurch sicher verhindert werden. Damit ist nicht nur das Material einem geringeren Verschleiß unterworfen, sondern auch die Dichtwirkung des statischen Dichtsitzes der Hauptdichtung am Außenring verbessert, weil kein Schmiermittel und/oder keine Verunreinigungen, wie es sonst bei einer Mikrobewegung der Fall ist, eindringen können.
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In einer Ausführungsform durchdringt der zumindest eine Vorsprung den Dichtungskörper und bildet eine Anschlagfläche für den Radflansch, um bei einer Extrembelastung eine Beschädigung der Lageranordnung und/oder nachgelagerter Bauteile zu unterbinden. Dabei bildet bevorzugt ein Dichtungswerkstoff, beispielsweise Gummi, an jedem Vorsprung einen umschließenden aufgepressten Ring, welcher eine statische Dichtung mit dem Außenring bildet.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: ein Schleuderblech gemäß dem Stand der Technik;
- 2: ein C-förmiger Laufring;
- 3: ein Dichtungskörper mit Axialwandelement zur innenseitigen Anlage in einem Außenring;
- 4: ein Ausschnitt einer Radlageranordnung gemäß einer ersten Variante; und
- 5: ein Ausschnitt einer Radlageranordnung gemäß einer zweiten Variante.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder.
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In
1 ist ein konventionelles Schleuderblech
32 wie beispielsweise etwa in der
DE 10 2013 218 635 A1 in der dortigen
4 dargestellt gezeigt. Dieses ist zur axialen Anlage an dem Radflansch
7 (hier rein schematisch dargestellt; vergleiche
1 der
DE 10 2013 218 635 A1 ) eingerichtet. Zum Bilden eines konventionellen Fangraums
39 ist eine Radiallasche
38 gebildet, welche zusammen mit dem Radflansch
7 einen vergleichsweise kleinen konventionellen Fangraum
39 bildet.
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In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Laufrings 9 gezeigt, welcher das konventionelle Schleuderblech 32 ersetzt. Hier ist ersichtlich, dass bei gleicher radialer Spalthöhe 34 und gleichem Dichtsitzradius 35 eine nicht unerhebliche Materialeinsparung 33 erreicht ist. Zudem ist die Form deutlich vereinfacht, sodass die Fertigung vereinfacht und/oder präzisiert ist. Die radiale Spalthöhe 34 ist hier auf den verbleibenden Abstand zum Außenring 3 beziehungsweise zu dem Axialwandelement 24 des Dichtungskörpers 10 bezogen.
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Der Laufring 9 ist C-förmig mit einer zu den Wälzkörpern 6 ausgerichteten (vergleiche 4 oder 5) offenen Seite 11 ausgebildet. In der dargestellten C-Form weist der Laufring 9 ein axial ausgerichtetes innenringseitiges Wandelement 13, ein parallel zu dem innenringseitigen Wandelement 13 angeordnetes außenringseitiges Wandelement 14 und ein das innenringseitige Wandelement 13 und das außenringseitige Wandelement 14 verbindendes, hier in einem rechten Winkel dazu angeordnetes und hier zudem in einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 2 ausgerichtetes, radial überbrückendes Wandelement 15 auf. Die Wandelemente 13,14,15 selbst sind hier jeweils in axialer Richtung gerade und eben ausgebildet. Nur im Übergangsbereich zwischen den angrenzend zueinander angeordneten Wandelementen 13,14,15 ist jeweils ein 90°-Knick ausgebildet. Infolge dieser simplen Form ist die Fertigung, beispielsweise mittels eines Tiefziehprozesses, besonders einfach und präzise ausführbar.
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Mit dem innenringseitigen Wandelement 13 ist der Laufring 9 an dem Innenring 4 gelagert (vergleiche 4 oder 5), indem das innenringseitige Wandelement 13 über seine gesamte (erste) axiale Länge 29 flächig auf dem Innenring 4 aufliegt, und bevorzugt dichtend aufgepresst ist. Das innenringseitige Wandelement 13 weist hier eine größere (erste) axiale Länge 29 auf als die (kürzere zweite) axiale Länge 30 des außenringseitigen Wandelements 14 auf. Das außenringseitige Wandelement 14 liegt frei und erstreckt sich parallel zu einer Innenseite 25 des Außenrings 3, wobei das außenringseitige Wandelement 14 beabstandet zu der Innenseite 25 des Außenrings 3 angeordnet ist. Mit dem radial überbrückenden Wandelement 15 begrenzt der Laufring 9 den Freiraum 12 in axialer Richtung. Das radial überbrückende Wandelement 15 ist beabstandet zu dem Radflansch 7 angeordnet.
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Der Laufring 9 bildet einen durch die drei Wandelemente 13,14,15 begrenzten Innenraum 19 aus. Bei der in 4 und in 5 dargestellten Ausführungsform ragen zwei Dichtlippen 17,18 und eine Fanglippe 26 des Dichtungskörpers 10 in diesen Innenraum 19 hinein, sodass diese Lippen 17,18,26 von der wälzkörperseitigen offenen Seite 11 hineinragend in dem Innenraum 19 durch die Wandelemente 13,14,15 des Laufrings 9 geschützt sind.
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In 3 ist ein Dichtungskörper 10 dargestellt, welcher im Zusammenspiel mit dem Laufring 9 gemäß 2, wie in 4 dargestellt, eine sehr gute Dichtwirkung bildet. Der Dichtungskörper 10 erstreckt sich hier nach radial außen über den Außenring 3 hinaus (vergleiche 4 oder 5), sodass der Dichtungskörper 10 den Außenring 3 nach radial außen überragt. Auch der Laufring 9 ist in radialer Richtung von einer Dichtungsbodenseite 20 des Dichtungskörpers 10 (fast vollständig) über die radiale Spalthöhe 34 überdeckt (vergleiche 4 oder 5). Radial außerhalb des Außenrings 3 weist der Dichtungskörper 10 eine Axiallippe 21 auf, welche den Freiraum 12 in radialer Richtung radial außen begrenzt (vergleiche 4 oder 5). Die Axiallippe 21 weist hier zudem eine axial rückwärtige Vorlippe 31 auf, mittels welcher der statische Dichtsitz, nämlich die Innenseite 25 des Außenrings 3 (vergleiche 4 oder 5), des Dichtungskörpers 10 vor dem Eindringen von Verunreinigungen geschützt ist.
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Der hier gezeigte Dichtungskörper 10 bildet mittels eines Axialwandelements 24 zusammen mit dem außenringseitigen Wandelement 14 des Laufrings 9 (vergleiche 2) eine Axialspalt-Labyrinthdichtung 23 (vergleiche 4 oder 5). Dadurch ist beispielsweise radialer Bauraum gewonnen.
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Die erste Dichtlippe 17 ist, hier mit geringer (radialer) Vorspannung schleifend, an einer Radialdichtfläche 36, beispielsweise dem innenringseitigen Wandelement 13 des Laufrings 9, abgestützt und ist radial nach innen zu dem Laufring 9 ausgerichtet. Die zweite Dichtlippe 18 ist, hier mit geringer (axialer) Vorspannung schleifend, an dem radial überbrückenden Wandelement 15 des Laufrings 9 abgestützt. Die Fanglippe 26 ist beabstandet zu den Wandelementen 13,14,15 des Laufrings 9 (vergleiche 4 oder 5) angeordnet und bildet ein zum Ausgang offenes Fangvolumen, wobei ein axialer Abstand zwischen dem freien Ende des außenringseitigen Wandelements 14 und dem Dichtungskörper 10 axial überlappt ist.
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In 4 ist ein Ausschnitt einer Radlageranordnung 1 mit einer Rotationsachse 2 beispielsweise für ein Kraftfahrzeug (hier nicht dargestellt) gezeigt. Diese weist einen Außenring 3 und einen dazu relativ rotierbaren, hier einstückig mit einem Radflansch 7 verbundenen, Innenring 4 auf. Der Innenring 4 ist in der Darstellung mittels einer Schraffur vom übrigen Teil des Radflanschs 7 abgesetzt, jedoch sind in der gezeigten Ausführungsform der Innenring 4 und der Radflansch 7 einstückig gebildet. Der Außenring 3 ist in einem Einbauzustand beispielsweise mit einem Radträger (hier nicht gezeigt) verbunden oder mit diesem zumindest teilweise einstückig gebildet. Zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 4 sind Wälzkörper 6, hier optional mit einem Lagerkäfig 37, angeordnet. Das so gebildete Wälzlager ist beispielsweise ein Schrägkugellager, beispielsweise einer verspannten Lagerung in O-Anordnung.
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Die Radlageranordnung 1 weist eine Lagerdichtungsanordnung 8 auf, wobei die Lagerdichtungsanordnung 8 unter anderem einen als Vordichtung ausgebildeten Laufring 9 aufweist. Der Laufring 9 ist beispielsweise aus einem Metallblech mittels eines, bevorzugt einschrittigen, Stanzprozesses hergestellt.
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Der Laufring 9 ist derart in der Radlageranordnung 1 positioniert, dass der Laufring 9 lediglich mit dem Innenring 4 in Kontakt ist. Es ist kein Kontakt zu dem Laufring 9 und dem Außenring 3 oder zu dem Radflansch 7 ausgebildet. Der Laufring 9 ist sich flächig abstützend, hier allein mittels der aus dem Aufpressen resultierenden axialen Reibkraft, an dem Innenring 4 in axialer Richtung gelagert. Der Laufring 9 bildet dabei einen statischen Dichtsitz 16 bei dem Dichtsitzradius 35.
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Zu dem Radflansch 7 ist der Laufring 9 in axialer Richtung beabstandet angeordnet, sodass entlang der gesamten radial ausgerichteten Länge des Laufrings 9 ein Freiraum 12 zwischen dem Radflansch 7 und dem Laufring 9 ausgebildet ist. Dieser Freiraum 12 bildet einen Fangraum zum Auffangen von Verunreinigungen. In axialer Richtung wird der Freiraum 12 einseitig von dem Radflansch 7 und anderseitig von dem Laufring 9 begrenzt. Nach radial innen ist hier eine Begrenzung des Freiraumes 12 mittels des Radflanschs 7 beziehungsweise mittels des Innenrings 4 gebildet. Nach radial außen ist hier eine Begrenzung mittels einer, hiervon armiertem elastischen Material ausgebildeten, Axiallippe 21 des Dichtungskörpers 10 der Lagerdichtungsanordnung 8 gebildet.
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Der Laufring 9 ist in einem axial mit einer Verlängerung des Außenrings 3, hier optional vollständig, überlappenden Bereichs beziehungsweise in einer Verlängerung des Lagerinnenraums 5 angeordnet. Der Laufring 9 erstreckt sich in radialer Richtung in einem Bereich zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 4. Nach radial außen ist der Laufring 9 von dem Außenring 3 beziehungsweise dem Dichtungskörper 10 beabstandet und bildet dort eine Axialspalt-Labyrinthdichtung 23.
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Der Dichtungskörper 10 bildet in axialer Richtung zwischen seiner Axiallippe 21 und dem Radlagerflansch 7 einen Eingangsspalt aus. Einzig über diesen Eingangsspalt können Verunreinigungen in den großen Freiraum 12 und damit in den Fangraum eintreten. Dieser Eingangsspalt bildet eine Radialspalt-Labyrinthdichtung 22. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Radlageranordnung 1, welche der Übersichtlichkeit halber der in 4 gezeigten Radlageranordnung 1 entspricht. Ein Unterschied besteht lediglich darin, dass der Dichtungskörper 10 eine Aussparung 28 aufweist, in welche ein (hier stirnseitiger) Vorsprung 27 des Außenrings 3 eingreift und somit ein Umlaufwandern des Dichtungskörpers 10 unterbindet. Unabhängig davon ist hier eine andere Variante der Axiallippe 21 (vergleiche 3) bei der Radialspalt-Labyrinthdichtung 22 gezeigt.
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Mit der hier vorgeschlagenen Radlageranordnung ist eine kostengünstige und zuverlässige Dichtung geschaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlageranordnung
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Außenring
- 4
- Innenring
- 5
- Lagerinnenraum
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Radflansch
- 8
- Lagerdichtungsanordnung
- 9
- Laufring
- 10
- Dichtungskörper
- 11
- offene Seite
- 12
- Freiraum
- 13
- innenringseitiges Wandelement
- 14
- außenringseitiges Wandelement
- 15
- radial überbrückendes Wandelement
- 16
- statischer Dichtsitz
- 17
- erste Dichtlippe
- 18
- zweite Dichtlippe
- 19
- Innenraum
- 20
- Dichtungsbodenseite
- 21
- Axiallippe
- 22
- Radialspalt-Labyrinthdichtung
- 23
- Axialspalt-Labyrinthdichtung
- 24
- Axialwandelement
- 25
- Innenseite
- 26
- Fanglippe
- 27
- Vorsprung
- 28
- Aussparung
- 29
- erste axiale Länge
- 30
- zweite axiale Länge
- 31
- Vorlippe
- 32
- konventionelles Schleuderblech
- 33
- Materialeinsparung
- 34
- radiale Spalthöhe
- 35
- Dichtsitzradius
- 36
- Radialdichtfläche
- 37
- Lagerkäfig
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013218635 A1 [0002, 0009, 0010, 0014, 0045]
- KR 101509165 [0004]
