DE102020208969A1

DE102020208969A1 - Dichtungsvorrichtung für eine Radnabenanordnung

Info

Publication number: DE102020208969A1
Application number: DE102020208969.8A
Authority: DE
Inventors: Giorgio Missiaggia; Antonia Nastasi
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-01-28
Also published as: CN112277529B; US20210025495A1; US11460074B2; CN112277529A; IT201900012744A1

Abstract

Dichtvorrichtung (1) für eine Radnabenanordnung (2), die mit einem Wälzlager (3) versehen ist, wobei die Dichtvorrichtung (1) mit einem Schild (6), das auf einem Außenring (4) des Lagers (3) montiert ist und mit einer ringförmigen zylindrischen Wand (61) versehen ist, die eine innere Seitenfläche (62) hat, die an einer äußeren Seitenfläche (42) eines Kragens (41) des Außenrings (4) montiert ist; und mit einem Dichtmaterial (90) versehen ist, das an dem Schild (6) befestigt ist; wobei eine ringförmige Einrastklinke (7) radial in der zylindrischen Wand (61) positioniert ist und sich radial von der inneren Seitenfläche (62) durch eine spezifizierte radiale Dicke (S1) hindurch erstreckt, um in eine kreisförmige Nut (46) eingerastet zu werden, die an der äußeren Seitenfläche (42) des Kragens (41) gebildet ist, und wobei das Dichtmaterial (90) hinter der Klinke (7) positioniert wird, bevor das Schild (6) an dem Außenring (4) mit einer radialen Gesamtabmessung montiert wird, die kleiner ist als die Dicke (S1) der Klinkes (7).

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung für eine Radnabenanordnung.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, für das Gebiet der Radnabenanordnung für Kraftfahrzeuge geeignet, die mit einem Wälzlager für ein Nichtantriebsrad versehen sind. Bei solchen Anwendungen wird der Innenring des Lagers an der Radachse angebracht und überträgt die folgende Drehbewegung, während der Außenring des Lagers an einer feststehenden Nabe, bspw. einer Nabe einer Aufhängung des Kraftfahrzeugs, angebracht ist. Die folgende Beschreibung bezieht sich exemplarisch auf diese spezielle Anwendung, ohne dadurch jegliche Allgemeinheit zu verlieren.
Stand der Technik
Da die hierin diskutierten Anwendungen Nichtantriebsräder betreffen, das heißt, solche, die keine Achse haben, die entlang der Lagerachse verläuft, haben die entsprechenden Dichtvorrichtungen eine topfförmige axialsymmetrische Form, so dass sie den Außenring des Lagers umschließen. Da, wie erwähnt, der Außenring des Lagers feststehend ist, bilden die Vorrichtungen eine statische Dichtung, die das Lager vor jeglichen Umgebungsverunreinigungen (Wasser, Schlamm, Fremdkörper etc.) schützt.
In ihrer allgemeinsten Form umfasst die Dichtvorrichtung ein praktisch topfförmiges Metallschild, das auf einen Kragen des Außenrings des Wälzlagers mittels einer Presspassung eingepasst ist. Das Schild umfasst insbesondere eine zylindrische Wand, deren radiale Innenfläche mit einer Presspassung an der radialen Außenfläche des Kragens des Außenrings des Lagers gekoppelt ist, und eine ringförmige Stirnwand, deren axiale Innenfläche positioniert ist, um gegen eine ringförmige Außenfläche des Kragens zu drücken. Für die Zwecke sowohl des Haltens des Metallschilds in Position und des Verbesserns der statischen Dichtkapazität umfasst die Dichtvorrichtung ferner ein Dichtmaterial oder eine Zusammensetzung, das bzw. die hinter der axialen Innenfläche des Metallschilds platziert ist und zwischen dem Schild und dem Kragen axial komprimiert wird, wenn Letzterer kraftschlüssig eingepasst wird.
Die Konfiguration der bekannten Dichtvorrichtung des voranstehend beschriebenen Typs macht die Montage des Metallschilds extrem einfach, da das Dichtmaterial oder die Zusammensetzung nur in Kontakt mit dem Kragen kommt, wenn die Einpressung praktisch abgeschlossen ist; jedoch wurde erkannt, dass der direkte Kontakt zwischen der zylindrischen Wand des Schilds und dem Kragen des Außenrings zu einer schnellen Korrosion der radialen Außenfläche des Kragens führt, mit dem folgenden Verlust der Dichtkapazität des Metallschilds. Um diesen Nachteil zu überwinden, wird bei bekannten Lösungen für die Dichtvorrichtung die zylindrische Wand des Schilds mit einem gummiartigen Material bedeckt, aber diese Anordnung macht nicht nur die Vorgänge des Zusammenbaus des Metallschilds auf das Lager komplizierter, da das Reißen des gummiartigen Materials während des Einpassens verhindert werden muss, sondern führt auch zu einer sichtbaren Konizität der zylindrischen Wand des Metallschilds bei der Fertigstellung der Montage.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Dichtvorrichtung für eine Radnabenanordnung herzustellen, die frei von den voranstehend beschriebenen Nachteilen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtvorrichtung für eine Radnabenanordnung, die mit einem Wälzlager versehen ist, beschrieben, wobei die Merkmale in dem angefügten unabhängigen Anspruch genannt sind.
Die Optimierung der Komponenten der Dichtvorrichtung verleiht nicht nur den Vorteil des vollständigen Eliminierens der Konizität der zylindrischen Wand, das insgesamt für die zu bildende statische Dichtung vorteilhaft ist, sondern ermöglicht auch, dass das Metallschild auf das Lager anbringbar ist, ohne dass übermäßige Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen.
Weitere bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden gemäß den Merkmalen beschrieben, die in den angehängten abhängigen Ansprüchen genannt sind.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, die ein nicht beschränkendes Beispiel ihrer Ausführungsform zeigt, in denen:

1 eine Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform der Dichtvorrichtung für eine Radnabenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, bei der teilweise Teile der Klarheit halber entfernt sind; und
2 eine Ansicht mit einem vergrößerten Maßstab eines Details der Dichtvorrichtung für eine Radnabenanordnung der 1 ist.

Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf 1 bezeichnet die Zahl 1 die Gesamtheit einer Dichtvorrichtung für eine Radnabenanordnung 2.
Die Anordnung 2 ist mit einem Wälzlager 3 versehen, das einen Außenring 4, der koaxial mit einer Rotationsachse A des Lager 3 selbst ist, einen Innenring 5, der koaxial mit dem Außenring 4 ist, und mehrere Wälzkörpern 6, die zwischen den zwei Ringen 4 und 5 angeordnet sind, um die Rotation des Innenrings 5 relativ zu dem Außenring 4 zu ermöglichen, aufweist. Bei der Anordnung 2, die hier beschrieben ist, ist der Innenring 5 rotierbar, um ein Fahrzeugrad (nicht dargestellt) zu lagern, während der Außenring 4 feststehend ist und auf einem zylindrischen Sitz (nicht dargestellt) eines Achsschenkels des Fahrzeugs (nicht dargestellt) montiert ist. Bei Fertigstellung dieser Montage ist der Außenring 4 des Lagers 3 ein geflanschter Ring, der einen Flansch 49 aufweist, der transversal zu der Achse A ist und einen Kragen 41 hat, der sich von dem Flansch 49 axial erstreckt und durch eine radiale Außenfläche 42, durch eine ringförmige Stirnfläche 43 und durch eine innere Seitenfläche 44 begrenzt ist.
Der Kragen 41 ist der Abschnitt des Außenrings 4, auf dem die Einpressung der Dichtvorrichtung 1 stattfindet und ist der Abschnitt des Außenrings 4, der in den voranstehend genannten Achsschenkel eingesetzt wird, und daher dieses Einsetzen zu der Zeit erlaubt, wenn die Dichtvorrichtung 1 vorhanden ist, wobei die radiale Außenfläche 42 einen Montageabschnitt 42a in der Nähe des Flanschs 49 und einen Einpassabschnitt 42b aufweist, der sich axial über den Montageabschnitt 42a hinaus erstreckt und einen Durchmesser B mit einer Größe hat, die kleiner ist als die Größe des Durchmessers A des Montageabschnitts 42a. Die zwei Abschnitte 42a und 42b sind voneinander durch eine kreisförmige Nut 46 getrennt, die einen unteren Durchmesser C mit einer Größe hat, die kleiner als ist die Größe des Durchmessers B.
Die Dichtvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und mit zusätzlichem Bezug auf 2 umfasst ein Schild 6, das auf einem Außenring 4 des Lagers 3 montiert ist und das im Wesentlichen topfförmig ist. Das Schild 6 ist mit einer zylindrischen Wand 61 versehen, die einen axialen Aufbau hat und mit einer inneren Seitenfläche 62 und mit einer kreisförmigen ringförmigen Wand 63 versehen ist, die einen im Wesentlichen radialen Aufbau hat, der einstückig mit der ringförmigen zylindrischen Wand 61 ist, die Unterseite des Schilds 6 bildet, und mit einer axialen Innenfläche 64 versehen ist. Die Dichtvorrichtung 1 umfasst ferner eine ringförmige Einrastklinke 7, die radial in einem freien Ende 8 der zylindrischen Wand 61 positioniert ist und sich radial in Richtung der Achse A von einer inneren Seitenfläche 62 durch eine radiale Dicke S1 erstreckt, die bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, gleich zu mehr als einem Drittel der radialen Dicke S2 der zylindrischen Wand 61 ist. Die radiale Dicke S2 hat eine kleinere Größe als der Unterschied zwischen der Größe des Durchmessers A des Montageabschnitts 42a und der Größe des Durchmessers B des Einpassabschnitts 42b.
Der axiale Aufbau der zylindrischen Wand 61 ist derart, dass ein axialer Abstand der ringförmigen Einrastklinke 7 von der axialen Innenfläche 64 gleich einem axialen Abstand der kreisförmigen Nut 46 von einer ringförmigen Stirnfläche 43 ist: folglich wird, wenn die axiale Innenfläche 64 positioniert ist, um gegen die ringförmige Stirnfläche 43 zu drücken, die Einrastklinke 7 in der kreisförmigen Nut 46 aufgenommen und das Schild 46 wird folglich an dem Kragen 41 in einer solchen Weise befestigt, dass es nicht entfernt werden kann, zumindest nicht unfreiwillig.
Um die Dichtung der Dichtvorrichtung 1 zu verbessern und um die Montage des Schilds an dem Kragen 41 zu stabilisieren, umfasst die Dichtvorrichtung 1 schließlich ein Dichtmaterial oder eine Zusammensetzung 90, die im Kontakt mit der inneren Seitenfläche 62 der zylindrischen Wand 61 hinter der Klinke 7 platziert ist und radial zwischen der inneren Seitenfläche 62 der zylindrischen Wand 61 und dem Einpassabschnitt 42b der radialen Außenfläche 42 komprimiert wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Dichtmaterial oder die Zusammensetzung 90, bevor die Dichtvorrichtung 1 an dem Kragen 41 montiert wird, im Kontakt mit der inneren Seitenfläche 62 in der Form eines ringförmigen Wulst, der eine radiale Dicke hat, die im Wesentlichen kleiner ist als die Dicke S1, unmittelbar hinter der Klinke 7 positioniert, und diese Positionierung macht zwei zu erreichende Vorteile möglich: zunächst erlaubt sie, dass das Metallschild 6 an dem Kragen 41 ohne jeden Kontakt oder jegliche Verteilung des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 entlang des Einpassabschnitts 42b montiert werden kann, bis die Klinke 7 in die Nut 41 eingerastet ist; daher dichtet das Dichtmaterial oder die Zusammensetzung 90 vollständig den Eingriff zwischen der inneren Seitenfläche 62 und dem Einpassabschnitt 42b angefangen bei der Klinke 7 ab, wodurch folglich die Korrosion der radialen Außenfläche 42 des Kragens 41 und jeder folgende Verlust der Dichtkapazität des Metallschilds 6 verhindert wird.
Die Dicke S1 der Klinke 7 und des ringförmigen Wulst des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 sind derart, dass während der Montage der Dichtvorrichtung 1, wenn die Klinke 7 mit dem Abschnitt 42b der Fläche 42 eingreift und dazu gebracht wird, in Kontakt mit dem Abschnitt 42b zu gleiten, die zylindrische Wand 41 innerhalb ihres elastischen Bereichs verformt wird, wobei sie sich radial weitet, das heißt, radial an der Position des ringförmigen Wulst des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 vergrößert wird, und die ringförmige Wulst des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 von dem Abschnitt 42 beabstandet gehalten wird oder zumindest nicht in Kontakt gehalten wird, bis die Klinke 7 in die Innenseite der Nut 46 eintritt. Wenn die Klinke 7 in die Nut 46 eingreift, wird die elastische Rückkehr der zylindrischen Wand 61 die radiale Kompression des ringförmigen Wulst des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 zwischen der zylindrischen Wand 61 und dem Kragen 41 mit einer folgenden Verteilung des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 genau mit dem Eintritt des Eingriffs zwischen der inneren Seitenfläche 62 und des Einpassabschnitts 42b angefangen bei der Klinke 7 verursachen.
Um die elastische Verformung der zylindrischen Wand 61 zu erleichtern und ferner jegliche Möglichkeit des Kontakts des Dichtmaterials oder der Zusammensetzung 90 mit dem Einpassabschnitt 42b zu reduzieren, hat der Kragen 41 eine Fase 45, die entlang des Einpassabschnitts 42b zwischen dem Einpassabschnitt 42b und der ringförmigen Stirnfläche 43 gebildet ist. Die Fase 45 hat eine axiale Tiefe, die bei der ringförmigen Stirnfläche 43beginnt, die abhängig von dem Konstruktionsmaterial und/oder der Dicke S2 der zylindrischen Wand 61 ist, und die in jedem Fall der Verformungskapazität der zylindrischen Wand 61 und/oder der Dicke S1 der Klinkes7 entsprechend ist.
Die Klinke 7 greift in die Nut 46 im Wesentlichen durch eine Einrastpassung ein und verursacht in Kombination mit dem Dichtmaterial oder der Zusammensetzung 90, dass das Schild 6 an dem Kragen 41 gesichert wird, während auch, wiederum in Kombination mit dem Dichtmaterial oder der Zusammensetzung 90, eine leckdichte Dichtung der Dichtvorrichtung 1 gegen äußere Verunreinigungen bereitstellt.
Für die weitere Verbesserung der leckdichten Dichtung der Dichtvorrichtung 1 bezogen auf die äußeren Verunreinigungen hat die ringförmige Einrastklinke 7 und die kreisförmige Nut 46 entsprechende Eingriffsflächen 7a und 46a, die bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, konisch sind, von denen die Fläche 7a in Richtung der ringförmigen Stirnfläche 43 zeigt, während die Fläche 46a axial in die entgegengesetzte Richtung von der ringförmigen Stirnfläche 43 zeigt. Die zwei Flächen 7a und 46a sind miteinander im Eingriff, um zu ermöglichen, dass das Schild 6 mechanisch an dem Kragen 41 gehalten wird und je näher die Neigung der Konizität der zwei Eingriffsflächen 7a und 46a einen rechten Winkel erreicht, desto besser wird dieses mechanische Rückhaltevermögen und die leckdichte Dichtung der Dichtvorrichtung 1 sein.
Bei der voranstehenden Beschreibung ist das Schild 6 ein Schild aus einem metallischen Material, aber die innovative Lösung, die voranstehend beschrieben ist, ist auch auf Fälle anwendbar, bei denen das Material des Schilds 6 verschieden ist, in anderen Worten, bei denen es aus Kunststoff und/oder ähnlichen Materialien hergestellt ist. Ähnlich kann, falls das Material des Schilds 6 verschieden ist oder aus Kunststoff und/oder ähnlichen Materialien hergestellt ist, das Dichtmaterial oder die Zusammensetzung 90, das bzw. die auf dem Schild 6 abgelagert ist, durch ein thermoplastisches Elastomer ersetzt werden, das an dem Schild 6 selbst angeformt wird.
Zusätzlich zu den Ausführungsformen der Erfindung, die voranstehend beschrieben sind, ist zu verstehen, dass verschiedene andere Varianten existieren. Es ist auch zu verstehen, dass die Ausführungsformen rein als Beispiele bereitgestellt werden und nicht die Aufgabe der Erfindung noch ihre Anwendungen oder möglichen Konfigurationen begrenzt. Im Gegensatz ist auch zu verstehen, dass, obwohl die Beschreibung, die voranstehend gegeben wird, diejenigen mit Fachwissen ermöglicht, die vorliegende Erfindung gemäß zumindest einem Beispiel ihrer Konfiguration zu implementieren, auch verschiedene Variationen der beschriebenen Komponenten vorgesehen werden können, ohne dadurch von der Aufgabe der Erfindung, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert, wörtlich interpretiert und/oder gemäß ihrer legalen Äquivalente interpretiert ist, abzuweichen.

Claims

Dichtvorrichtung (1) für eine Radnabenanordnung (2), die mit einem Wälzlager (3) versehen ist, wobei die Dichtvorrichtung (1) aufweist: - ein Schild (6), das auf einem Außenring (4) des Lagers (3) montiert ist und mit einer ringförmigen zylindrischen Wand (61) versehen ist, die eine innere Seitenfläche (62) hat, die an einer äußeren Seitenfläche (42) eines Kragens (41) des Außenrings (4) montiert ist, und - ein Dichtmaterial (90), das einstückig mit dem Schild (6) ist; wobei die Dichtvorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine ringförmige Einrastklinke (7) aufweist, die radial in der zylindrischen Wand (61) positioniert ist und sich radial von der inneren Seitenfläche (62) durch eine spezifizierte radiale Dicke (S1) hindurch erstreckt; wobei die Klinke (7) in eine kreisförmige Nut (46) eingerastet ist, die an der äußeren Seitenfläche (42) des Kragens (41) gebildet ist, und wobei das Dichtmaterial (90) hinter der Klinke (7) positioniert wird, bevor das Schild (6) an dem Außenring (4) mit einer radialen Gesamtabmessung montiert wird, die kleiner ist als die Dicke (S1) der Klinkes (7).
Dichtvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Einrastklinke (7) radial in einem freien Ende (8) der zylindrischen Wand (61) positioniert ist.
Dichtvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial (90) zwischen der zylindrischen Wand (61) und dem Kragen (41) radial komprimiert ist und hinter der ringförmigen Einrastklinke (7) an einem Eingang des Eingriffs zwischen der inneren Seitenfläche (62) und der äußeren Seitenfläche (42) des Kragens (41) verteilt ist.