DE102022206752A1

DE102022206752A1 - Dichtungsanordnung für Lastkraftwagennaben mit radialem Labyrinth

Info

Publication number: DE102022206752A1
Application number: DE102022206752.5A
Authority: DE
Inventors: Rico Dittmar
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2023-01-19
Also published as: CN115614393A; US20230015151A1; US12000434B2

Abstract

Eine Dichtungsanordnung für eine Lkw-Radnabenanordnung umfasst ein inneres ringförmiges Gehäuse mit einem axialen Abschnitt, der um eine Achse herum angeordnet werden kann, und einem radialen Abschnitt, der sich von dem axialen Abschnitt aus radial nach außen erstreckt. Ein äußeres ringförmiges Gehäuse ist mit einer Nabenbohrung koppelbar und hat einen radialen Abschnitt, der sich von der Bohrung radial nach innen erstreckt. Ein ringförmiges elastomeres Dichtungselement hat einen am Außengehäuse angeordneten Basisabschnitt und zumindest eine flexible axiale Dichtlippe mit einem ersten, einstückig mit dem Basisabschnitt gebildeten Ende und einem zweiten, freien Ende, das mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses abdichtend in Eingriff gebracht werden kann. Ein radialer Vorsprung erstreckt sich von dem radialen Abschnitt des Außengehäuses radial nach innen und hat ein inneres radiales Ende, das an den axialen Abschnitt des Innengehäuses angrenzt und von diesem radial nach außen beabstandet ist, oder eine äußere Umfangsfläche, die um die Achse herum angeordnet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt zu bilden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dichtungen, insbesondere auf Dichtungen für Radnabenanordnungen.
Radnabenanordnungen, insbesondere zur Montage von Rädern an Fahrzeugen wie Lastkraftwagen, umfassen typischerweise eine mit einem Fahrzeugrahmen verbundene innere Achse, eine mit dem Rad verbindbare äußere Nabe und ein Lager zur drehbaren Kopplung der Nabe mit der Achse. Bei den Lagern handelt es sich häufig um zweireihige Kegelrollen, die zwischen der äußeren Nabe und der inneren Achse angeordnet sind und es der Nabe und damit dem Rad ermöglichen, sich um eine zentrale Drehachse zu drehen, die durch die feste Achse verläuft. Da solche Lager im Allgemeinen Verunreinigungen wie Bremsstaub, Schmutz, Öl, Metallspäne usw. ausgesetzt sind, die die Lager beschädigen können, wenn sie mit den Wälzkörpern oder den Lagerlaufflächen in Berührung kommen, sind eine oder mehrere Dichtungen neben den Laufbahnen bereitgestellt, um solche Verunreinigungen auszuschließen. Solche Dichtungsanordnungen dienen in erster Linie dazu, Schmiermittel, z. B. Öl, Fett usw., im Lager zu halten. Weiter ist es bei der Verwendung solcher Radnabenanordnungen in einem Elektrofahrzeug besonders wichtig, die Reibung innerhalb der Anordnung zu minimieren, um den Stromverbrauch zu reduzieren und ein vorzeitiges Entladen der Fahrzeugbatterien zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Dichtungsanordnung zum Zurückhalten von Schmiermittel in einer Lkw-Radnabenanordnung, wobei die Nabenanordnung eine innere Achse mit einer zentralen Drehachse, eine äußere Nabe, die um die Achse angeordnet ist und eine Bohrung hat, wobei sich die Achse durch die Bohrung erstreckt, und ein Lager umfasst, das die Nabe drehbar mit der Achse koppelt, so dass sich die Nabe um die Drehachse dreht. Die Dichtungsanordnung umfasst ein inneres ringförmiges Gehäuse mit einem axialen Abschnitt, der um die Achse angeordnet werden kann, und einem radialen Abschnitt, der sich von dem axialen Abschnitt radial nach außen erstreckt. Ein äußeres ringförmiges Gehäuse ist mit der Nabenbohrung koppelbar und hat einen radialen Abschnitt, der sich von der Bohrung radial nach innen erstreckt, so dass er axial zwischen dem Lager und dem radialen Abschnitt des inneren Gehäuses angeordnet ist. Ein ringförmiges elastomeres Dichtungselement hat einen am Außengehäuse angeordneten Basisabschnitt, zumindest eine flexible axiale Dichtlippe mit einem ersten, einstückig mit dem Basisabschnitt gebildeten Ende und einem zweiten, freien Ende, das abdichtend mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses in Eingriff gebracht werden kann, um Schmiermittel im Lager zurückzuhalten, und einen radialen Vorsprung, der sich vom radialen Abschnitt des Außengehäuses radial nach innen erstreckt. Der radiale Vorsprung hat ein inneres radiales Ende, das an den axialen Abschnitt des inneren Gehäuses angrenzt und von diesem radial nach außen beabstandet ist, oder eine äußere Umfangsfläche, die um die Achse herum angeordnet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt auszubilden, der so ausgelegt ist, dass er den Schmiermittelfluss aus dem Lager begrenzt.
Bei einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Radnabenanordnung, die eine innere Achse mit einer zentralen Drehachse, eine äußere Nabe, die um die Achse angeordnet ist und eine Bohrung aufweist, wobei sich die Achse durch die Bohrung erstreckt, ein Lager, das drehbar die Nabe mit der Achse koppelt, so dass sich die Nabe um die Achse dreht, und eine Dichtungsanordnung, wie im vorangegangenen Absatz beschrieben, umfasst.
Figurenliste
Die vorstehende Zusammenfassung sowie die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Zur Veranschaulichung der Erfindung sind in den Zeichnungen, die schematisch dargestellt sind, Ausführungsformen gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Anordnungen und Instrumente beschränkt ist. In den Zeichnungen ist:

1 eine axiale Querschnittsansicht einer LKW-Nabenanordnung mit zwei Dichtungsanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine aufgerissene, vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 1, die ein Element zeigt, das eine einzelne axiale Dichtlippe und eine radiale Dichtlippe hat;
3 eine axiale Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung, die ein Element mit einer ersten und einer zweiten axialen Dichtungslippe und einer radialen Dichtungslippe zeigt, wobei eine erste axiale Lippe so bemessen ist, dass sie in ein Innengehäuse abdichtend eingreift, und eine zweite axiale Lippe einen LabyrinthDichtungsspalt bildet;
4 eine axiale Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung, die ein Element mit drei axialen Dichtungslippen und einer radialen Dichtungslippe zeigt, wobei die erste axiale Lippe so bemessen ist, dass sie abdichtend in das Innengehäuse eingreift, und wobei die zweite und die dritte axiale Lippe jeweils einen Labyrinthdichtungsspalt bilden;
5 eine axiale Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung, die ein Element mit vier axialen Dichtungslippen zeigt, wobei die erste axiale Lippe so bemessen ist, dass sie dichtend an dem Innengehäuse anliegt, und wobei die zweite und die dritte axiale Lippe jeweils einen Labyrinthdichtungsspalt bilden;
6 eine weitere axiale Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung, die ein Element mit vier axialen Dichtungslippen zeigt, wobei die erste und die innere axiale Lippe so bemessen sind, dass sie abdichtend in das Innengehäuse eingreifen, und die zweite und die dritte axiale Lippe jeweils einen Labyrinthdichtungsspalt bilden; und
7 eine axiale Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung mit einer alternativen inneren Gehäusestruktur und mit einem radialen Vorsprung, der eine Labyrinthdichtung mit einer äußeren umfänglichen Dichtung um eine innere Achse bildet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bestimmte Begriffe werden in der folgenden Beschreibung nur der Einfachheit halber verwendet und sind nicht einschränkend. Die Wörter „innen“, „nach innen“ und „außen“, „nach außen“ beziehen sich auf Richtungen zu bzw. weg von einer bestimmten Mittellinie oder einem geometrischen Mittelpunkt eines zu beschreibenden Elements, wobei die jeweilige Bedeutung aus dem Kontext der Beschreibung ohne weiteres ersichtlich ist. Weiter sollen die hier verwendeten Begriffe „verbunden“ und „gekoppelt“ jeweils direkte Verbindungen zwischen zwei Elementen ohne dazwischen eingefügte andere Elemente und indirekte Verbindungen zwischen Elementen, bei denen ein oder mehrere andere Elemente dazwischen eingefügt sind, umfassen. Die Terminologie umfasst die oben spezifisch erwähnten Wörter, Ableitungen davon und Wörter mit ähnlicher Bedeutung.
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen im Detail, wobei durchgängig gleiche Nummern verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, ist in den 1-7 eine Dichtungsanordnung 10 für eine Radnabenanordnung 1 eines Lastkraftwagens, vorzugsweise eines elektrisch angetriebenen Lastkraftwagens, dargestellt. Die Anordnung 1 umfasst eine innere Achse 2 mit einer zentralen Drehachse A_C, eine äußere Nabe 3, die um die Achse 2 angeordnet ist und eine Bohrung 4 hat, wobei sich die Achse 2 durch die Bohrung 4 erstreckt, und ein Lager 5, das die Nabe 3 drehbar mit der Achse 2 verbindet, so dass sich die Nabe 3 um die Drehachse A_C dreht. Die Achse 2 ist fest mit einem Fahrzeugrahmen (nicht dargestellt) verbunden und die Nabe 3 ist mit einer Antriebswelle 6 verbunden, hat einen geflanschten Abschnitt 3a, der mit einem Rad (nicht dargestellt) verbunden ist und ist mit einem Lenkmechanismus und/oder einer Aufhängungsanordnung (nicht dargestellt) verbunden. Das Lager 5 umfasst zumindest einen auf der Achse 2 angeordneten Innenring 7, zumindest einen mit der Nabe 3 gekoppelten Außenring 8 und eine Mehrzahl von Wälzkörpern 9, vorzugsweise zylindrische oder kegelförmige Rollen.
Die Dichtungsanordnung 10 umfasst im Wesentlichen ein inneres ringförmiges Gehäuse 12, das um die Achse 2 herum angeordnet werden kann und vorzugsweise durch den Lagerinnenring 8 verbunden ist, ein äußeres ringförmiges Gehäuse 14, das mit der Nabenbohrung 4 gekoppelt werden kann, und ein ringförmiges elastomeres Dichtungselement 16, das am äußeren Gehäuse 14 angeordnet ist. Die Dichtungsanordnung 10 ist so ausgelegt, dass sie Schmiermittel wie Öl, Fett usw. im Lager 5 zurückhält, insbesondere in einem Raum S_B zwischen und neben dem Innen- und Außenring 7, 8, und verhindert, dass Verunreinigungen oder „Substanzen“ (z. B. Bremsstaub, Schlamm usw.) in das Lager 5 gelangen. Vorzugsweise ist die Dichtungsanordnung 10 in der Radnabenanordnung 1 als ein Paar von Dichtungsanordnungen 10 bereitgestellt, insbesondere eine erste Dichtungsanordnung 11A und eine zweite Dichtungsanordnung 11B, wobei jede Dichtungsanordnung 11A, 11B auf einer separaten, gegenüberliegenden axialen Seite des Lagers 5 angeordnet ist und die Grenzen des Lagerraums S_B definiert. Die Dichtungsanordnung 10 kann jedoch als eine einzige Dichtungsanordnung bereitgestellt werden, wenn die Nabenanordnung 1 so ausgelegt ist, dass ein Ende des Lagers 5 von einer anderen Struktur (z. B. einer Schulter der Achse 2) umschlossen ist.
Genauer gesagt hat das innere Gehäuse 12 einen axialen Abschnitt 20, der auf der Achse 2 montierbar ist und ein erstes und ein zweites axiales Ende 20a, 20b, einen primären radialen Abschnitt 22, der sich von dem ersten Ende 20a des axialen Abschnitts radial nach au-ßen erstreckt, einen sekundären radialen Abschnitt 24, der sich von dem zweiten axialen Ende 20b radial nach außen erstreckt, und einen äußeren axialen Abschnitt 26 aufweist, der sich von dem radialen Abschnitt 24 erstreckt. Der axiale Abschnitt 20 hat eine innere Umfangsfläche 21A, die eine zentrale Bohrung 21 definiert, die zur Aufnahme der Achse 2 (z.B. durch den Lagerinnenring 7) ausgelegt ist, und eine äußere Umfangsfläche 21B. Der primäre radiale Abschnitt 22 hat ein inneres radiales Ende 22a, das einstückig mit dem zweiten axialen Abschnitt 20 verbunden ist, ein äußeres radiales Ende 22b und gegenüberliegende radiale Flächen 23A, 23B, wobei die innere radiale Fläche 23A eine axiale Lippenkontaktfläche 27 bereitstellt, wie weiter unten im Detail erläutert. Ferner erstreckt sich der äußere axiale Abschnitt 26 axial vom äußeren Ende 22b des radialen Abschnitts und im Allgemeinen in Richtung des Außengehäuses 14, wie weiter unten im Detail beschrieben.
Darüber hinaus hat das äußere Gehäuse 14 einen axialen Abschnitt 28, der mit der Nabenbohrung 4 in Eingriff gebracht werden kann, und einen radialen Abschnitt 30, der sich vom axialen Abschnitt 28 und von der Bohrung 4 radial nach innen erstreckt. Der axiale Abschnitt 28 des Außengehäuses hat eine innere Umfangsfläche 29A und eine gegenüberliegende äußere Umfangsfläche 29B, die reibschlüssig mit der Bohrung 4 in Eingriff gebracht werden kann, um das Außengehäuse 14 und das Dichtungselement 16 mit der Nabe 3 zu verbinden, sowie gegenüberliegende erste und zweite axiale Enden 28a, 29b. Außerdem erstreckt sich der radiale Abschnitt 30 des Außengehäuses vom ersten Ende 28a des axialen Abschnitts 28 radial nach innen. Wie in 2 am besten dargestellt, sind die beiden Gehäuse 12, 14 relativ zueinander so angeordnet, dass der radiale Abschnitt 30 des Außengehäuses zwischen dem Lager 5 und dem radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses 12 angeordnet ist oder angeordnet werden kann, aus Gründen, die unten erläutert werden. Außerdem erstreckt sich der äußere axiale Abschnitt 26 des Innengehäuses 12 axial im Allgemeinen in Richtung des radialen Abschnitts 30 des Außengehäuses und ist radial nach innen von dem axialen Abschnitt 28 des Außengehäuses beabstandet, um einen im Allgemeinen radialen Labyrinthdichtungsspalt Gc zu definieren.
Gemäß den 2-7 hat das ringförmige elastomere Dichtungselement 16 einen auf dem radialen Abschnitt 30 des Außengehäuses 14 angeordneten Basisabschnitt 40, zumindest eine flexible axiale Dichtlippe 42 und einen radialen Vorsprung 44, der sich vom radialen Abschnitt 30 des Außengehäuses radial nach innen erstreckt. Der radiale Vorsprung 44 ist im Allgemeinen ringförmig und hat ein äußeres radiales Ende 44a, das einstückig mit dem Basisabschnitt 40 ist und am inneren radialen Ende 30a des radialen Abschnitts 30 des Au-ßengehäuses angeordnet ist, sowie ein inneres radiales Ende 44b. Der Vorsprung am inneren radialen Ende 44b befindet sich in der Nähe des axialen Abschnitts 20 des Innengehäuses und ist von diesem radial nach außen beabstandet, oder an einer äußeren Umfangsfläche 47, die um die Achse 2 herum angeordnet ist (z.B. am Lagerinnenring 7, wie in 7 gezeigt), um einen radialen Labyrinthdichtungsspalt G_RP zu bilden. Der Labyrinthspalt G_RP ist so ausgelegt, dass er den Schmiermittelfluss aus dem Lager 5 einschränkt, insbesondere da das Schmiermittel während der Drehung der Nabe 3 dazu neigt, radial nach au-ßen und damit weg vom Spalt G_RP am inneren radialen Ende der Dichtungsanordnung 10 geleitet zu werden. Außerdem ist der radiale Vorsprung 44 axial zwischen dem primären radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses und dem sekundären radialen Abschnitt 24 des Innengehäuses angeordnet und befindet sich vorzugsweise zumindest im Allgemeinen in der Nähe des sekundären radialen Abschnitts 24, um einen axialen Labyrinthdichtungsspalt G_AP zu definieren, der auch dazu dient, den Schmiermittelfluss aus dem Lager 5 zu begrenzen.
Vorzugsweise hat der ringförmige radiale Vorsprung 44 des Dichtungselements 16 eine abgewinkelte Kontaktfläche 45, die sich vom inneren Ende 44b radial nach außen und axial in Richtung des primären radialen Abschnitts 22 des Innengehäuses erstreckt. Bei diesem Aufbau werden Substanzen, die mit der abgewinkelten Fläche 45 in Berührung kommen, im Allgemeinen radial nach außen vom Labyrinthdichtungsspalt G_RP weggeleitet, so dass der Vorsprung 44 während der Drehung der Nabe 3 im Allgemeinen als Schleuder fungiert. Im Einzelnen ist der radiale Vorsprung 44 vorzugsweise mit einer ersten axialen Dicke t₁ am inneren radialen Ende und einer zweiten, größeren axialen Dicke t₂ am äußeren radialen Ende 44a gebildet, wie in 3 angedeutet. Damit hat der Vorsprung 44 im Allgemeinen keilförmige axiale Querschnitte, wobei diese Keilstruktur die abgewinkelte Kontaktfläche 45 bereitgestellt ist.
Mit Bezug auf die 2-7 hat die zumindest eine axiale Dichtlippe 42 ein erstes, inneres Ende 42a, das einstückig mit dem Basisabschnitt 40 gebildet ist, und ein zweites, freies äußeres Ende 42b, das abdichtend mit dem primären radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses 12 in Eingriff gebracht werden kann, um so ausgelegt zu sein, Schmiermittel im Lagerraum S_B zurückzuhalten. Jede Lippe 42 erstreckt sich allgemein axial und radial nach außen vom ersten Ende 42a zum zweiten Ende 42b, so dass die Lippe 42 während der Drehung der Nabe 3 durch die Zentrifugalkraft radial nach außen vorgespannt ist. Das heißt, aufgrund der radial nach außen geneigten Struktur der axialen Lippe 42, die weiter unten beschrieben wird, bewirken die im rotierenden Dichtungselement 16 erzeugten Zentrifugalkräfte, dass sich die Lippe 42 um das erste Ende 42a der Lippe radial nach außen biegt. Eine solche Biegung oder Durchbiegung der zumindest einen Lippe 42 verringert den Dichtungsdruck des zweiten Lippenendes 42b auf den radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses.
Insbesondere ist die zumindest eine axiale Lippe 42 gebildet, um sowohl den Dichtungsdruck zu verringern, wie oben beschrieben, als auch als „Schleuder“ zu fungieren, um Substanzen (z.B. Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl, feste Partikel wie Bremsstaub, Schmutz usw.) von der einen oder den mehreren Dichtungsgrenzflächen SI, die von den Lippen des Elements 16 gebildet werden, wegzuleiten. Insbesondere ist jede der einen oder mehreren axialen Dichtlippen 42 im Allgemeinen kegelstumpfförmig und definiert einen spitzen Winkel θ_L (2) in Bezug auf die zentrale Drehachse Ac, so dass die Lippe 42 in einer Richtung axial weg vom Basisabschnitt 40 des Dichtungselements 16 nach oben geneigt ist. Vorzugsweise hat der Winkel θ_L einen Wert von zumindest dreißig Grad (30°), kann aber je nach Anwendungsfall mehr oder weniger steil geneigt sein.
Ferner hat die Dichtlippe 42 eine innere Umfangsfläche 43A und eine gegenüberliegende äußere Umfangsfläche 43B, wobei jede der Umfangsflächen 43A, 43B radial nach außen in einer Richtung vom ersten Ende der Lippe 42a zum zweiten Ende der Lippe 42b abgewinkelt ist. So werden alle Substanzen, die mit der inneren Umfangsfläche 43A oder der äußeren Umfangsfläche 43B in Berührung kommen, während der Drehung der Nabe 3 im Allgemeinen radial nach außen entlang der Flächen 43A, 43B und damit weg von der/den Dichtungsschnittstelle(n) SI geleitet. Da der radiale Abschnitt 30 des Außengehäuses zwischen dem Lager 5 und dem radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses angeordnet ist, erstrecken sich ferner die eine oder die mehreren axialen Lippen 42 jeweils vom Basisabschnitt 40 des Dichtungselements in einer Richtung, die allgemein axial vom Lager 5 wegführt. Aufgrund dieser Ausrichtung der axialen Lippe(n) 42 neigt die „Schleuderwirkung“ der Lippen 42 dazu, Substanzen vom Lager 5 wegzuleiten.
Unter Bezugnahme auf die 3-6 kann die Dichtungsanordnung 10 mit mehreren axialen Dichtungslippen 42 gebildet werden, vorzugsweise entweder eine Doppellippendichtung, wie in 4 dargestellt, eine Dreifachlippendichtung, wie in 4 dargestellt, oder eine Vierfachlippendichtung, wie in 5 und 6 dargestellt, obwohl fünf oder mehr axiale Lippen ebenfalls in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen (keine anderen Alternativen gezeigt). In der Doppellippenausführung von 3 ist die zumindest eine axiale Dichtlippe 42 eine erste axiale Dichtlippe 46 mit einem ersten und einem zweiten Ende 46a, 44b, und das Dichtungselement 16 umfasst ferner eine zweite flexible axiale Dichtlippe 48, die radial nach außen von der ersten axialen Dichtlippe 46 beabstandet ist. Die zweite axiale Lippe 48 ist ähnlich aufgebaut wie die erste Lippe 46 und hat ein erstes Ende 48a, das einstückig mit dem Basisabschnitt 40 des Dichtungselements gebildet ist, und zwar an einer Stelle radial außerhalb des ersten Endes 46a der ersten Dichtlippe 46, und ein zweites, freies Ende 48b, das mit dem primären radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses in Eingriff steht oder von diesem beabstandet ist. Die zweite axiale Dichtlippe 48 erstreckt sich im Allgemeinen axial und radial nach außen vom ersten Ende 48a der Dichtlippe zum zweiten Ende 48b der Dichtlippe. Als solche wird die zweite axiale Dichtlippe 48 durch die Zentrifugalkraft während der Drehung der Nabe 12 in ähnlicher Weise wie die erste axiale Lippe 46 radial nach außen vorgespannt.
Wie in 3 gezeigt, kann die zweite axiale Lippe 48 so ausgelegt sein, dass sie eine Labyrinthdichtung bildet, insbesondere durch Bemessung der „Länge“ der Lippe 48, so dass das zweite Ende 48b axial von dem primären radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses beabstandet ist, um einen axialen Labyrinthdichtungsspalt GA2 zu definieren. Dadurch dichtet die Lippe 48 nicht direkt am Innengehäuse 12 ab, sondern wirkt als Barriere, um zu verhindern, dass Substanzen radial nach innen wandern, außer durch den relativ kleinen axialen Spalt G_A2, und als „Schleuder“, um Substanzen im Allgemeinen von der durch die erste axiale Lippe 46 gebildeten Dichtungsgrenzfläche SI_AI wegzuleiten. Alternativ kann die zweite axiale Lippe 48 als herkömmliche axiale Lippe fungieren und so bemessen sein, dass sie abdichtend in den radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses 12 eingreift, wodurch eine zweite axiale Dichtlippengrenzfläche entsteht, die sich radial außerhalb der Grenzfläche SI_AI der ersten axialen Lippe 46 befindet (Struktur nicht dargestellt). Selbst in einer Dichtungsanordnung 10 mit zwei axialen Dichtungsschnittstellen SI_A ist die von der Dichtungsanordnung 10 erzeugte Reibung im Vergleich zu einer herkömmlichen Dichtungsanordnung aufgrund des verringerten Dichtungsdrucks innerhalb jeder Schnittstelle SI_A infolge der Zentrifugalwirkung auf jede abgeschrägte konische axiale Lippe 42 erheblich reduziert.
Wie bereits erwähnt, kann die Dichtungsanordnung 10 mit einem „dreifachen“ axialen Lippendichtelement 16 hergestellt werden, wie in 4 gezeigt. Insbesondere kann das Element 16 eine dritte axiale Dichtlippe 50 aufweisen, die von der zweiten axialen Dichtlippe 48 radial nach außen beabstandet ist und wie die oben beschriebene konische Dichtlippe 42 gebildet ist. Als solche hat die dritte axiale Dichtlippe 50 ein erstes Ende 50a, das einstückig mit dem Basisabschnitt 40 des Dichtungselements gebildet ist, und zwar an einer Stelle außerhalb des ersten Endes 48a der zweiten Lippe 48, und ein zweites, freies Ende 50b, das mit dem radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses in Eingriff steht oder von diesem axial beabstandet ist. Wie oben beschrieben, erstreckt sich die dritte axiale Dichtlippe 50 ebenfalls allgemein axial und radial nach außen von dem ersten Ende 50a der Dichtlippe zu dem zweiten Ende 50b der Dichtlippe und wird ebenfalls durch die Zentrifugalkraft während der Drehung der Nabe 3 radial nach außen vorgespannt.
Bei bestimmten Konstruktionen hat die dritte axiale Lippe 50 eine Länge zwischen dem ersten und zweiten Ende 50a, 50b, die so bemessen ist, dass sie einen Labyrinthdichtungsspalt G_A3 zwischen dem zweiten Lippenende 50b und dem primären radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses 12 bildet. Ein solcher dritter Lippenspalt G_A3 kann allein als Labyrinthdichtung (nicht dargestellt) oder in Kombination mit einem zweiten Lippenspalt G_A2, wie in 4 dargestellt, wirken. Alternativ kann die dritte axiale Lippe 50 so bemessen sein, dass das zweite Ende 50b dichtend in den radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses eingreift (Struktur nicht dargestellt), entweder in Kombination mit der ersten und der zweiten Lippe 46, 48 oder nur mit der ersten Lippe 46 und der zweiten axialen Lippe 48, die einen Labyrinthspalt G_A2 bilden. In jedem Fall ist die dritte axiale Lippe 50 im Wesentlichen gebildet und funktioniert im Wesentlichen wie oben beschrieben mit der Grundstruktur der axialen Dichtlippe 42.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 kann das Element 16 mit einer inneren axialen Dichtlippe 52 gebildet sein, die von der mindestens einen axialen Dichtlippe 42 nach innen beabstandet ist und vorzugsweise wie dargestellt als „Vierfachlippe“ ausgelegt ist, aber auch ohne dritte axiale Lippe 50 oder sogar ohne zweite axiale Lippe 48 an dem Element 16 bereitgestellt werden kann (beide Varianten sind nicht dargestellt). Die innere axiale Lippe 52 hat ein erstes Ende 52a, das einstückig mit dem radialen Vorsprung 44 gebildet ist, und ein zweites, freies Ende 52b. Das zweite Ende 52b der inneren Lippe kann entweder abdichtend mit dem radialen Abschnitt 22 des Innengehäuses in Eingriff gebracht werden, um eine innere axiale Dichtungsschnittstelle SI_AI zu bilden, wie in 6 gezeigt, oder es ist axial von dem radialen Abschnitt des Innengehäuses beabstandet, um einen Labyrinthdichtungsspalt G_AI zu bilden, wie in 5 gezeigt.
Die innere axiale Lippe 52 ist vorzugsweise im Wesentlichen wie oben beschrieben mit der Grundstruktur der Lippe 42 gebildet. Insbesondere erstreckt sich die innere axiale Dichtlippe 52 im Allgemeinen axial und radial nach außen von dem ersten Ende 52a zu dem zweiten Ende 52b und ist im Allgemeinen kegelstumpfförmig. Wenn die innere Lippe 52 so bemessen ist, dass sie mit dem radialen Abschnitt 22 des Gehäuses abdichtend in Eingriff kommt (wie in 6 gezeigt), wird die innere Lippe 52 durch die Zentrifugalkraft während der Drehung der Nabe 3 radial nach außen vorgespannt, wodurch der Dichtungsdruck gegen das innere Gehäuse 12 verringert wird.
Wie in den 2 und 4 gezeigt, kann der Basisabschnitt 40 des Dichtungselements so gebildet sein, dass er einen Keilabschnitt 54 aufweist, der an der Innenfläche 29A des axialen Abschnitts 28 des Außengehäuses angeordnet ist und eine abgewinkelte Kontaktfläche 56 hat. Die abgewinkelte Fläche 56 hat ein radial inneres Ende 56a, das an den radialen Abschnitt 30 des äußeren Gehäuses angrenzt, und ein radial äußeres Ende 56b, das an das zweite axiale Ende 28b des axialen Abschnitts 28 des äußeren Gehäuses angrenzt. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche 54 aus einem ersten und einem zweiten axial beabstandeten Flächenabschnitt 58A, 58B gebildet, wobei sich der erste Abschnitt 58A zwischen dem inneren Ende 56a und einem Mittelpunkt 56c und der zweite Abschnitt 58B zwischen dem äußeren Ende 56b und dem Mittelpunkt 56a erstreckt. Die Kontaktfläche 56 kann jedoch auch in einem konstanten Winkel zwischen den Enden 56a, 56b verlaufen (Struktur nicht dargestellt). Bei beiden Strukturen werden die Stoffe, die die abgewinkelte Fläche 56 berühren, während der Drehung der Nabe 3 radial nach außen und axial vom radialen Abschnitt 26 des Außengehäuses weg in den Labyrinthspalt Gc und damit vom Lager 5 weg geleitet.
Die Dichtungsanordnung 10 der vorliegenden Erfindung ist in jeder der hierin offenbarten besonderen Konstruktionen oder Ausführungsformen gegenüber bisher bekannten Dichtungen für Radnabenanordnungen deutlich vorteilhaft. Erstens, indem sie axiale Lippen 32, die gebildet werden, um radial nach außen während der Drehung der Nabe 4 vorgespannt werden, wird der Dichtungsdruck im Vergleich zu Standard-Axiallippen-Designs wesentlich reduziert, wodurch die Reibung innerhalb der Dichtungsanordnung 10 abnimmt. Bei mehreren axialen Lippen 32 wird außerdem die Reibung in der Dichtungsanordnung 10 dadurch verringert, dass eine oder mehrere der Lippen 32 so dimensioniert sind, dass sie einen Labyrinthdichtungsspalt bilden, anstatt in direktem Dichtungseingriff zu stehen. Ferner erzeugt die Dichtungsanordnung 10 durch Bereitstellen eines radialen Vorsprungs 44, der einen radialen Labyrinthspalt G_RP bildet, im Gegensatz zu einer radialen Lippendichtung am Innengehäuse oder einer anderen äußeren Umfangsfläche, wesentlich weniger Reibung als eine herkömmliche Dichtungsanordnung, die bei Radnaben verwendet wird.
Repräsentative, nicht einschränkende Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung dient lediglich dazu, dem Fachmann weitere Einzelheiten zur Ausführung bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehre zu vermitteln und soll den Umfang der Erfindung nicht einschränken.
Darüber hinaus sind Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der obigen detaillierten Beschreibung offenbart sind, möglicherweise nicht notwendig, um die Erfindung im weitesten Sinne zu praktizieren, und werden stattdessen nur gelehrt, um insbesondere repräsentative Beispiele der Erfindung zu beschreiben. Darüber hinaus können verschiedene Merkmale der oben beschriebenen repräsentativen Beispiele sowie die verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche unten in einer Weise kombiniert werden, die nicht spezifisch und ausdrücklich aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehre bereitzustellen.
Alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart werdenden Merkmale sollen zum Zweck der ursprünglichen schriftlichen Offenbarung sowie zum Zweck der Einschränkung des beanspruchten Gegenstands unabhängig von den Zusammensetzungen der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen getrennt und unabhängig voneinander offenbart werden. Darüber hinaus sollen alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Entitäten jeden möglichen Zwischenwert oder jede Zwischenentität zum Zweck der ursprünglichen schriftlichen Offenbarung sowie zum Zweck der Einschränkung des beanspruchten Gegenstands offenbaren. Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann im Rahmen der folgenden Ansprüche variiert werden.

Claims

Dichtungsanordnung zum Zurückhalten von Schmiermittel in einer Radnabenanordnung eines Lastkraftwagens, wobei die Nabenanordnung eine innere Achse mit einer zentralen Achse, eine um die Achse angeordnete äußere Nabe mit einer Bohrung, wobei sich die Achse durch die Bohrung erstreckt, und ein Lager umfasst, das die Nabe drehbar mit der Achse koppelt, so dass sich die Nabe um die Achse dreht, wobei die Dichtungsanordnung Folgendes umfasst: ein inneres ringförmiges Gehäuse, das einen axialen Abschnitt hat, der um die Achse anordenbar ist, und einen radialen Abschnitt, der sich von dem axialen Abschnitt aus radial nach außen erstreckt; ein äußeres ringförmiges Gehäuse, das mit der Nabenbohrung koppelbar ist und einen radialen Abschnitt hat, der sich von der Bohrung radial nach innen erstreckt, so dass es axial zwischen dem Lager und dem radialen Abschnitt des inneren Gehäuses angeordnet ist; und ein ringförmiges elastomeres Dichtungselement mit einem ringförmigen Abschnitt, der auf dem radialen Abschnitt des Außengehäuses angeordnet ist, zumindest einer flexiblen axialen Dichtlippe mit einem ersten Ende, das einstückig mit dem Basisabschnitt gebildet ist, und einem zweiten, freien Ende, das abdichtend mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses in Eingriff gebracht werden kann, um Schmiermittel innerhalb des Lagers zu halten, und einem radialen Vorsprung, der sich von dem radialen Abschnitt des Außengehäuses radial nach innen erstreckt und ein inneres radiales Ende aufweist, das an den axialen Abschnitt des Innengehäuses angrenzt und von diesem radial nach außen beabstandet ist, oder eine äußere Umfangsfläche, die um die Achse herum angeordnet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt auszulegen, der so ausgelegt ist, dass er den Schmiermittelfluss aus dem Lager begrenzt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die zumindest eine axiale Dichtungslippe im Allgemeinen axial und radial nach außen von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckt, so dass die Lippe durch die Zentrifugalkraft während der Drehung der Nabe radial nach außen vorgespannt wird, um den Dichtungsdruck des zweiten Endes der Lippe auf den radialen Abschnitt des Innengehäuses zu verringern.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die axiale Dichtungslippe eine erste axiale Dichtungslippe ist und das Element weiter eine zweite flexible axiale Dichtungslippe aufweist, die von der ersten axialen Dichtungslippe radial nach außen beabstandet ist und ein erstes Ende hat, das integral mit dem Basisabschnitt gebildet ist, und ein zweites, ein erstes Ende, das einstückig mit dem Basisabschnitt ausgebildet ist, und ein zweites, freies Ende aufweist, das abdichtend mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses in Eingriff steht oder von diesem beabstandet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt zu definieren, wobei sich die zweite axiale Dichtlippe im Allgemeinen axial und radial nach außen von dem ersten Ende der Dichtlippe zu dem zweiten Ende der Dichtlippe erstreckt, so dass die zweite axiale Dichtlippe während der Drehung der Nabe durch die Zentrifugalkraft radial nach außen vorgespannt ist.
Dichtungsanordnung nach 3, wobei das Dichtungselement ferner eine dritte axiale Dichtungslippe aufweist, die von der zweiten axialen Dichtungslippe radial nach au-ßen beabstandet ist und ein erstes Ende hat, das einstückig mit dem Basisabschnitt gebildet ist, und ein zweites, freies Ende, das mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses in Eingriff steht oder davon beabstandet ist, wobei sich die zweite axiale Dichtungslippe allgemein axial und radial nach außen von dem ersten Ende der Dichtungslippe zu dem zweiten Ende der Dichtungslippe erstreckt, so dass die dritte axiale Dichtungslippe während der Drehung der Nabe durch die Zentrifugalkraft radial nach außen vorgespannt ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 umfasst ferner eine innere axiale Dichtlippe, die von der mindestens einen axialen Dichtlippe nach innen beabstandet ist, wobei die innere Lippe ein erstes Ende, das einstückig mit dem radialen Vorsprung gebildet ist, und ein zweites, freies Ende hat, wobei das zweite Ende mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses abdichtend in Eingriff bringbar ist oder axial von dem radialen Abschnitt des Innengehäuses beabstandet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt zu definieren.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, wobei sich die innere axiale Dichtungslippe allgemein axial und radial nach außen von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckt, so dass die Lippe durch die Zentrifugalkraft während der Drehung der Nabe radial nach außen vorgespannt wird, um den Dichtungsdruck des zweiten Endes der Lippe auf den inneren radialen Abschnitt des Gehäuses zu verringern.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der radiale Vorsprung eine abgewinkelte Fläche hat, die sich von dem inneren Ende radial nach außen und axial zu dem radialen Abschnitt des Innengehäuses erstreckt, so dass Stoffe, die mit der abgewinkelten Fläche in Berührung kommen, im Allgemeinen radial nach außen von dem Labyrinthdichtungsspalt weg gerichtet sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, wobei der radiale Dichtungsvorsprung eine erste axiale Dicke am inneren radialen Ende und eine zweite axiale Dicke am äußeren radialen Ende hat, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste axiale Dicke, so dass der Vorsprung im Allgemeinen keilförmige axiale Querschnitte hat.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der axiale Abschnitt des Innengehäuses ein erstes und ein zweites axiales Ende aufweist, wobei sich der radiale Abschnitt von dem zweiten axialen Ende nach außen erstreckt und das Innengehäuse ferner einen sekundären radialen Abschnitt aufweist, der sich von dem ersten Ende des axialen Abschnitts radial nach außen erstreckt, wobei der radiale Vorsprung des Dichtungselements axial zwischen dem radialen Abschnitt und dem sekundären radialen Abschnitt und benachbart zu dem sekundären radialen Abschnitt angeordnet ist, um einen axialen Labyrinthdichtungsspalt zu definieren.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei: das Außengehäuse einen axialen Abschnitt mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende hat, wobei sich der radiale Abschnitt von dem ersten axialen Ende nach innen erstreckt, und eine innere Umfangsfläche; und der Basisabschnitt des Dichtungselements einen Keilabschnitt aufweist, der an der Innenfläche des axialen Abschnitts des Außengehäuses angeordnet ist und eine abgewinkelte Kontaktfläche mit einem radial inneren Ende, das an den radialen Abschnitt des Außengehäuses angrenzt, und einem radial äußeren Ende, das an das zweite axiale Ende des axialen Abschnitts des Außengehäuses angrenzt, aufweist, so dass Substanzen, die die abgewinkelte Fläche berühren, während der Drehung der Nabe radial nach außen und axial von dem radialen Abschnitt des Außengehäuses weg gerichtet sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die zumindest eine axiale Dichtlippe von dem Basisabschnitt des Dichtungselements in einer Richtung allgemein axial weg von dem Lager erstreckt und der radiale Vorsprung der Dichtung axial zwischen dem Lager und dem radialen Abschnitt des inneren Gehäuses angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine axiale Dichtlippe im Allgemeinen kegelstumpfförmig ist und einen spitzen Winkel in Bezug auf die Drehachse definiert, wobei der Winkel einen Wert von mindestens dreißig Grad hat.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine axiale Dichtungslippe eine innere Umfangsfläche und eine gegenüberliegende äußere Umfangsfläche hat, wobei sowohl die innere Umfangsfläche als auch die äußere Umfangsfläche in einer Richtung vom ersten Ende der Lippe zum zweiten Ende der Lippe radial nach außen abgewinkelt ist, so dass Substanzen, die die innere Umfangsfläche oder die äußere Umfangsfläche berühren, während der Drehung der Nabe allgemein radial nach außen gerichtet sind.
Radnabenanordnung, umfassend: eine innere Achse mit einer zentralen Drehachse; eine äußere Nabe, die um die Achse angeordnet ist und eine Bohrung hat, wobei sich die Achse durch die Bohrung erstreckt; ein Lager, das die Nabe drehbar mit der Achse verbindet, so dass sich die Nabe um die Drehachse dreht; und eine Dichtungsanordnung zum Zurückhalten von Schmiermittel innerhalb des Lagers, die Folgendes umfasst: ein inneres ringförmiges Gehäuse mit einem axialen Abschnitt, der um die Achse anordenbar ist, und einem radialen Abschnitt, der sich von dem axialen Abschnitt radial nach außen erstreckt; ein äußeres ringförmiges Gehäuse, das mit der Nabenbohrung koppelbar ist und einen radialen Abschnitt hat, der sich von der Bohrung radial nach innen erstreckt, so dass es axial zwischen dem Lager und dem radialen Abschnitt des inneren Gehäuses angeordnet ist; und ein ringförmiges elastomeres Dichtungselement mit einem ringförmigen Abschnitt, der auf dem radialen Abschnitt des Außengehäuses angeordnet ist, zumindest einer flexiblen axialen Dichtlippe mit einem ersten Ende, das einstückig mit dem Basisabschnitt gebildet ist, und einem zweiten, freien Ende, das abdichtend mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses in Eingriff gebracht werden kann, um Schmiermittel innerhalb des Lagers zu halten, und einem radialen Vorsprung, der sich von dem radialen Abschnitt des Außengehäuses radial nach innen erstreckt und ein inneres radiales Ende aufweist, das an den axialen Abschnitt des Innengehäuses angrenzt und von diesem radial nach außen beabstandet ist, oder eine äußere Umfangsfläche, die um die Achse herum angeordnet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt auszulegen, der so ausgelegt ist, dass er den Schmiermittelfluss aus dem Lager begrenzt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 14, wobei sich die zumindest eine axiale Dichtungslippe im Allgemeinen axial und radial nach außen von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckt, so dass die Lippe durch die Zentrifugalkraft während der Drehung der Nabe radial nach außen vorgespannt ist, um den Dichtungsdruck des zweiten Endes der Lippe auf den radialen Abschnitt des Innengehäuses zu verringern.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 15, wobei die zumindest eine axiale Dichtlippe eine erste axiale Dichtlippe ist und das Dichtungselement ferner eine zweite flexible axiale Dichtlippe aufweist, die von der ersten axialen Dichtlippe radial nach außen beabstandet ist und ein erstes Ende hat, das einstückig mit dem Basisabschnitt gebildet ist, und ein zweites Ende, Die zweite axiale Dichtlippe erstreckt sich allgemein axial und radial nach außen von dem ersten Ende der Dichtlippe zu dem zweiten Ende der Dichtlippe, so dass die zweite axiale Dichtlippe während der Drehung der Nabe durch die Zentrifugalkraft radial nach außen vorgespannt ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 14 umfasst ferner eine innere axiale Dichtlippe, die von der mindestens einen axialen Dichtlippe nach innen beabstandet ist, wobei die innere Lippe ein erstes Ende, das einstückig mit dem radialen Vorsprung gebildet ist, und ein zweites, freies Ende hat, wobei das zweite Ende mit dem radialen Abschnitt des Innengehäuses abdichtend in Eingriff gebracht werden kann oder axial von dem radialen Abschnitt des Innengehäuses beabstandet ist, um einen Labyrinthdichtungsspalt zu definieren.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 14, wobei der radiale Vorsprung eine abgewinkelte Fläche hat, die sich von dem inneren Ende radial nach außen und axial zu dem radialen Abschnitt des Innengehäuses erstreckt, so dass Stoffe, die mit der abgewinkelten Fläche in Berührung kommen, im Allgemeinen radial nach außen von dem Labyrinthdichtungsspalt weg gerichtet sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 14, wobei der axiale Abschnitt des Innengehäuses ein erstes und ein zweites axiales Ende hat, wobei sich der radiale Abschnitt von dem zweiten axialen Ende nach außen erstreckt und das Innengehäuse ferner einen sekundären radialen Abschnitt aufweist, der sich von dem ersten Ende des axialen Abschnitts radial nach außen erstreckt, wobei der radiale Vorsprung des Dichtungselements axial zwischen dem radialen Abschnitt und dem sekundären radialen Abschnitt und benachbart zu dem sekundären radialen Abschnitt angeordnet ist, um einen axialen Labyrinthdichtungsspalt zu definieren.