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Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit mit einer Rotationsachse, beispielsweise mit Einzellagerung, nicht-verspannnter Lagerpaarung oder einer in O-Anordnung oder X-Anordnung verspannten Lagerpaarung, besonders bevorzugt für einen Lastkraftfahrwagen oder Anhänger, auch Trailer genannt.
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Aus dem Stand der Technik sind Radlagereinheiten bekannt, welche beispielsweise eine äußere Lagereinheit und eine innere Lagereinheit umfassen, welche zusammen eine Lagerpaarung bilden. Die äußere Lagereinheit ist bei der Außenseite, beispielsweise dem verschraubungsseigen Außenende eines Radlagers, angeordnet und die innere Lagereinheit ist bei der Innenseite, beispielsweise der Wellenanschlussseite einer mittels des Radlagers gelagerten Welle, angeordnet. In einigen Anwendungen ist die äußere Lagereinheit fettgeschmiert. Es ist zum Schutz vor Staub und großen Schmutzpartikeln und zum Zurückhalten von dem Lagerfett oftmals notwendig, außenseitig eine Dichtung vorzusehen. Derzeit werden bei Radlagern für Lastkraftwagen zumindest an nicht-getriebenen Achsen Einlippendichtungen oder Zweilippendichtungen verbaut. Es ist angestrebt, die Dichtung an der Außenseite, bei Kraftfahrzeugen auch als Outbordseite bezeichnet, von wirtschaftlicher im Vergleich zu aktuellen Lösungen zu gestalten.
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Aus der
DE 10 2007 057 962 A1 ist eine Radlagereinheit, mit einer Dichtung bekannt. Die Dichtung ist als Kassettendichtung ausgeführt und dient dazu einen Spalt zwischen einem Außenring und Innenring der Radlagereinheit abzudichten.
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Die
DE 29 613 794 U1 offenbart eine Radlagereinheit mit einer als C-förmigen Kappe ausgeführten Dichtung. Diese Dichtung ist zwischen einem Innenring und Außenring der Radlagereinheit vorgesehen.
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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, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit mit einer Rotationsachse, aufweisend eine äußere Lagereinheit mit einer Außenseite und eine Dichtkappe,
wobei die äußere Lagereinheit zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- - einen Außenring;
- - einen Innenring, wobei der Außenring und der Innenring einen radialen Lagerspalt bilden; und
- - Wälzkörper, welche abwälzbar in dem Lagerspalt zwischen dem Außenring und Innenring angeordnet sind,
wobei die Dichtkappe bei der Außenseite den Lagerspalt zwischen dem Außenring und dem Innenring mit einer Radialbrücke überdeckt, und
wobei die Dichtkappe einen Außenflansch mit axialer Erstreckung aufweist, wobei der Außenflansch radial an dem Außenring und/oder radial in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung eines Lagergehäuses für den Außenring anliegt.
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Die Radlagereinheit ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappe einen Innenflansch mit axialer Erstreckung aufweist, wobei der Innenflansch radial an dem Innenring und/oder radial an einer mittels der äußeren Lagereinheit gelagerten Welle anliegt.
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Die hier vorgeschlagene Radlagereinheit weist eine Rotationsachse auf. Wird im Folgenden auf die axiale Richtung Bezug genommen, so ist damit eine Achse parallel zur Rotationsachse oder die Rotationsachse selbst gemeint. Die Rotationsachse ist die Bezugsachse, wenn von der radialen Richtung und der Umlaufrichtung die Rede ist.
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Radlagereinheit ist konventionell beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, bevorzugt einem Lastkraftwagen oder Trailer, einsetzbar und weist bevorzugt keine veränderten Außenabmessungen auf. Bevorzugt sind konventionelle Lagereinheiten und/oder eine konventionelle zu lagernde Welle einsetzbar. Besonders bevorzugt ist die hier beschriebene Radlagereinheit an nicht-getriebenen Radachsen einsetzbar. Mit Radachse ist hier, im Gegensatz zu der (theoretischen) Rotationsachse, ein Bauteil bezeichnet, an welchem beispielsweise ein linkes und ein rechtes Rad rotierbar aufgehängt sind, wobei die Radachse in der Regel nicht rotierbar ist. Grundsätzlich ist die Radlagereinheit auch an getriebenen Radachsen einsetzbar, wobei dort oftmals zusätzliche Vorrichtungen zur konventionellen Drehmomentübertragung eine andersartige Lagerung bedingen.
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Die äußere Lagereinheit bildet in einer Ausführungsform die einzige Lagereinheit der Radiallagereinheit. In einem solchen Fall ist eine innere Lagereinheit separat gebildet. Bevorzugt ist die Radlagereinheit als, bevorzugt zumindest teilweise vormontierte, Baueinheit mit einer äußeren und einer inneren Lagereinheit ausgeführt, welche bei der Montage einzig auf die zu lagernde Welle aufführbar und gegebenenfalls verspannbar ist. Bevorzugt bildet ein korrespondierendes Lagergehäuse mit einer entsprechenden Aufnahme für die Lagereinheit(en) keinen Bestandteil der Baueinheit, sondern die Radlagereinheit ist, bevorzugt als zumindest teilweise vormontierte, Baueinheit in diese Aufnahme einführbar.
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Die Außenseite ist eine beliebige Seite der Radlagereinheit. Bevorzugt ist dies die Seite, von welcher aus ein Rad an einer entsprechenden Radnabe einer mittels der Radlagereinheit gelagerten Welle (konventionell) montierbar ist. Die Innenseite ist der axiale Raum zwischen den Lagereinheiten einer Lagerpaarung. Alternativ ist die Innenseite rückseitig der inneren Lagereinheit, welche zu dem Wellenanschluss beziehungsweise zu dem Rad der gleichen Radachse gerichtet ist, angeordnet.
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Die (äußere) Lagereinheit weist einen Außenring und einen Innenring auf, welche einen radialen Lagerspalt bilden, in welchem eine Mehrzahl von Wälzkörpern derart abwälzbar angeordnet sind, dass der Außenring und der Innenring zueinander Reibungsarm rotierbar sind. Gemäß einer Ausführungsform ist der Außenring in ein Lagergehäuse integriert, beispielsweise mit dem Lagergehäuse einstückig gebildet. In diesem Fall sind in dem Lagergehäuse beispielsweise Laufbahnen für Wälzkörper eingebracht. Alternativ ist der Außenring mit einem Flansch einstückig ausgebildet und wird mit einem Lagergehäuse verbunden. In einer anderen Ausführungsform ist der Außenring ein separater Lagerring, welcher in eine entsprechende Lagerbohrung, welche den Lagersitz bildet, einbringbar ist. Grundsätzlich gilt dies analog für den Innenring, wobei aus fertigungstechnischen Gründen der Innenring von der zu lagernden Welle bevorzugt als separater Lagerring gebildet ist und auf einen entsprechenden Lagersitz der zu lagernden Welle aufbringbar ist. Die Wälzkörper sind beispielsweise Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen oder Kegelrollen, bevorzugt geführt in einem Lagerkäfig. Der Außenring und/oder der Innenring weisen bevorzugt Lagerrillen auf, in welchen die Wälzkörper axial geführt sind.
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Außenseitig ist eine Dichtkappe vorgesehen, welche die (äußere) Lagereinheit vor Spritzwasser, Staub und großen Schmutzpartikeln schützt. Bevorzugt ist die Dichtkappe dazu eingerichtet, Lagerfett der (äußeren) Lagereinheit zurückzuhalten, sodass es nicht nach außen dringt. Besonders bevorzugt bildet die Dichtkappe ein Reservoir für Lagerfett. Diese Aufgabe(n) hat bisher konventionell eine dynamische Dichtung mit reibendem Kontakt bewerkstelligt. Die Dichtkappe ist aber im Gegensatz dazu zu relativ bewegten Bauteilen berührungslos oder mit minimalem kraftfreiem Kontakt ausgeführt, sodass eine Reibleistung und Reibverschleiß vernachlässigbar sind.
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Die Dichtkappe weist dazu eine Radialbrücke auf, welche den Lagerspalt beziehungsweise die außenseitige Aufnahmeöffnung (vollständig) überdeckt. Die Radialbrücke ist in einer Ausführungsform umlaufend geschlossen gebildet. In einer anderen Ausführungsform ist zumindest ein axialer Durchgang gebildet, welcher ein Austreten von eingedrungenem Wasser ermöglicht. radial außen angrenzend an die Radialbrücke ist ein Außenflansch mit axialer Erstreckung vorgesehen. Der Außenflansch bildet eine axiale Überlappung mit einer korrespondierenden Aufnahmefläche. Diese (radial äußere) Kontaktfläche ist in einer Ausführungsform von dem Außenring gebildet, welcher dazu hin zu der Außenseite eine axial verlängerte Aufnahme bildet. Bevorzugt ist eine solche Variante bei einem in ein Lagergehäuse eingepressten Außenring umgesetzt, weil dann ein ausreichender Schmutzschutz mittels der verpressten Flächen des Außenrings und des Lagergehäuses gewährleistbar ist. In einer anderen Ausführungsform ist die (radial äußere) Kontaktfläche von einer Aufnahmeöffnung eines Lagergehäuses gebildet, wobei bevorzugt die Aufnahmeöffnung gegenüber dem Lagersitz für den Außenring einen Absatz mit im Vergleich zu diesem Lagersitz veränderten, bevorzugt erweiterten, Durchmesser bildet. Diese Ausführungsform ist bevorzugt bei einer radialen Spielpassung des Außenrings umgesetzt, sodass auch dieser (radial äußere) Spielspalt mittels einzig der Dichtkappe vor dem Eindringen von Staub und großen Schmutzpartikeln und Spritzwasser ausreichend geschützt ist. Indem der Außenflansch radial an dem Außenring der äußeren Lagereinheit und/oder radial in der Aufnahmeöffnung eines Lagergehäuses für den Außenring anliegt, ist ein enger Spalt, beispielsweise ein Kapillarspalt, gebildet, welcher ein Eindringen von Staub und großen Schmutzpartikeln und Wasser beziehungsweise ein Austreten von Lagerfett in ausreichendem Maße unterbindet. Bevorzugt ist diese Dichtwirkung von der Form eines entsprechenden Aufnahmeabsatzes, welcher die (radial äußere) Kontaktfläche bildet, unterstützt, sodass eine Labyrinth-Dichtung gebildet ist. Der Außenflansch liegt also berührend an. Bevorzugt ist der Außenflansch statisch dichtend ausgebildet, wobei also die Dichtkappe relativ zu dem Außenring und dem Lagergehäuse fixiert ist. Alternativ ist der Außenflansch dynamisch dichtend ausgebildet, wobei also die Dichtkappe relativ zu dem Innenring fixiert ist. In letzterem Falle ist im Vergleich zu einer dynamischen Dichtlippe mit einer notwendigen radialen Vorspannkraft die Kontaktreibleistung deutlich geringer. Damit ist die Reibleistung demgegenüber verringert und der Wirkungsgrad gesteigert. Die Dichtkappe ist beispielsweise im Lagergehäuse und/oder in den Außenring eingepresst. Der daraus entstehende Presssitz ist statisch durch die axiale Überdeckung abgedichtet. Alternativ ist die Dichtkappe auf den Innenring beispielsweise aufgepresst und rotiert mit dem Innenring mit. Der daraus entstehende Presssitz ist statisch durch die axiale Überdeckung abgedichtet. In diesem Fall wird das dichtende Labyrinth am Außenflansch ausgebildet.
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Weiterhin ist hier ein Innenflansch radial innen angrenzend an die Radialbrücke mit axialer Erstreckung vorgesehen, wobei der Innenflansch radial an dem Innenring und/oder radial an einer mittels der äußeren Lagereinheit gelagerten Welle anliegt. Diese (radial innere) Kontaktfläche ist in einer Ausführungsform von dem Innenring gebildet, welcher dazu hin zu der Außenseite eine axial verlängerte Aufnahme bildet. Bevorzugt ist eine solche Variante bei einem auf die zu lagernde Welle aufgepressten Innenring umgesetzt, weil dann ein ausreichender Schmutzschutz mittels der verpressten Flächen des Innenrings und der Welle gewährleistbar ist. In einer anderen Ausführungsform ist die (radial innere) Kontaktfläche von der zu lagernden Welle gebildet, wobei bevorzugt diese Kontaktfläche der Welle gegenüber dem Lagersitz für den Innenring einen Absatz mit im Vergleich zu diesem Lagersitz veränderten, bevorzugt verkleinerten, Durchmesser bildet. Diese Ausführungsform ist bevorzugt bei einer radialen Spielpassung des Innenrings umgesetzt, sodass auch dieser (radial innere) Spielspalt mittels einzig der Dichtkappe vor dem Eindringen von Staub und großen Schmutzpartikeln und Spritzwasser ausreichend geschützt ist. Indem der Innenflansch radial an dem Innenring der äußeren Lagereinheit und/oder radial auf der Welle anliegt, ist ein enger Spalt, beispielsweise ein Kapillarspalt, gebildet, welcher ein Eindringen von Staub und großen Schmutzpartikeln und Wasser beziehungsweise ein Austreten von Lagerfett in ausreichendem Maße unterbindet. Bevorzugt ist diese Dichtwirkung von der Form eines entsprechenden Aufnahmeabsatzes, welcher die (radial innere) Kontaktfläche bildet, unterstützt, sodass eine Labyrinth-Dichtung gebildet ist. Der Innenflansch liegt also berührend an. Bevorzugt ist der Innenflansch dynamisch dichtend ausgebildet, wobei also die Dichtkappe relativ zu dem Außenring fixiert ist. In letzterem Falle ist im Vergleich zu einer dynamischen Dichtlippe mit einer notwendigen radialen Vorspannkraft die Kontaktreibleistung deutlich geringer. Damit ist die Reibleistung demgegenüber verringert und der Wirkungsgrad gesteigert. Alternativ ist der Innenflansch statisch dichtend ausgebildet, wobei also die Dichtkappe relativ zu dem Innenring und der zu lagernden Welle fixiert ist.
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Die Dichtkappe ist somit also hinsichtlich des Innenflansches L-förmig und insgesamt C-förmig ausgebildet. Bevorzugt ist die Dichtkappe mit der Öffnung der C-Form hin zu der (äußeren) Lagereinheit ausgerichtet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit schließt die Dichtkappe axial außenseitig mit dem Außenring und/oder mit dem Innenring ab oder verspringt in den Lagerspalt hinein hin zu den Wälzkörpern.
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Für eine bauraumneutrale Umsetzung der Dichtkappe und um zugleich ein möglichst großes Reservoir zwischen außenseitiger Stirnfläche der (äußeren) Lagereinheit zu bilden, ist hier vorgeschlagen, die Dichtkappe axial bündig mit dem Außenring und/oder dem Innenring auszuführen. Alternativ verspringt die außenseitige Fläche der Rückseite gegenüber der außenseitigen Stirnfläche leicht nach axial innen, also hin zu den Wälzkörpern, ist also leicht nach axial Innen versetzt. Dieser leichte Versatz nach axial innen ist beispielsweise in der Größenordnung einer Montagetoleranz und/oder Fertigungstoleranz ausgelegt, sodass sichergestellt ist, dass die Dichtkappe nicht über die relevante Stirnfläche hinausragt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit weist die Dichtkappe eine Befestigungseinrichtung auf, mittels welcher die Dichtkappe an dem Außenring und/oder in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung eines Lagergehäuses befestigt ist, bevorzugt formschlüssig eingeschnappt ist.
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In einer Ausführungsform ist die axiale Lage der Dichtkappe mittels der Befestigungseinrichtung gesichert. Ergänzend oder alternativ ist die Dichtkappe mittel der Befestigungseinrichtung vormontierbar. Die Befestigungseinrichtung ist beispielsweise eine oder eine Mehrzahl von Rippen oder Noppen, welche axial begrenzt ausgedehnt ist, und bevorzugt elastisch verformbar also formschlüssig einschnappend, in eine entsprechende radiale Vertiefung einbringbar ist. Alternativ ist die Befestigungseinrichtung eine radiale Vertiefung mit axial begrenzter Ausdehnung und die korrespondierende Aufnahme weist zumindest eine entsprechende radiale Ausbuchtung, beispielsweise Rippe oder Noppe, auf. Auch ist in beiden Fällen ein Bajonettverschluss oder eine Verschraubung umsetzbar. Gemäß einer Ausführungsform ist die Befestigungseinrichtung zudem dazu eingerichtet, ein relatives Verdrehen der Dichtkappe zu dem Außenring beziehungsweise zu dem Lagergehäuse zu unterbinden.
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Besonders bevorzugt ist mittels der Befestigungseinrichtung die Strecke einer Labyrinth-Dichtung zwischen Außenflansch und der (radial äußeren) Kontaktfläche verlängert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit weist die Radialbrücke innenringseitig eine Rückführwandung auf, welche zumindest wälzkörperseitig hin zu den Wälzkörpern geneigt ist, wobei bevorzugt die Radialbrücke von dem Außenring hin zu dem Innenring über mehr als die Hälfte der radialen Erstreckung radial senkrecht ausgebildet ist.
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Während der Laufzeit der Radlagereinheit, beispielsweise in einem Lastkraftwagen, beispielsweise über eine Lebensdauer-Laufstrecke von mehr als 1 Millionen Kilometer, wird das Lagerfett in dem von der Dichtkappe gebildeten Reservoir gesammelt. Im Stillstand, also bei keiner anliegenden Drehzahl in der Lagereinheit, tritt über die Laufzeit und Temperaturzyklen eines Lastkraftwagens Grundöl aus dem Lagerfett aus. Dieses wird über die nach innen, also zu den Wälzkörpern, geneigte Rückführwandung der Dichtkappe wieder in erhöhtem Maße im Vergleich zu einer rein radial senkrechten Ausführung der Radialbrücke in den Kontaktbereich der Wälzkörper geleitet. Dadurch wird die Schmierwirkung verbessert. Eine verbesserte Schmierwirkung im Kontaktbereich der Wälzkörper erhöht auch die Lebensdauer der (äußeren) Lagereinheit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein (radial äußerer) Teil der Radialbrücke radial senkrecht ausgeführt, liegt also in einer Ebene, zu welcher die Rotationsachse (nahezu beziehungsweise in idealer toleranzfreier Ausführung) normal ausgerichtet ist. Dadurch ist das Volumen des Reservoirs möglichst groß ausgeführt. Beispielsweise erstreckt sich der radial senkrechte Abschnitt über mehr als die Hälfte der radialen Erstreckung der Radialbrücke.
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Die Rückführwandung ist bevorzugt innenseitig und außenseitige geneigt ausgeführt, beispielsweise mit (nahezu) konstanter Wandstärke, besonders bevorzugt mit gleicher Wandstärke wie die Radialbrücke und oder die Flansche, also Außenflansch und/oder Innenflansch. Alternativ ist die Wandstärke nicht konstant und/oder allein die innenseitige Oberfläche der Radialbrücke im Abschnitt der Rückführwandung hin zu den Wälzkörpern geneigt ausgeführt.
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Ein Neigungswinkel als zwischen der genannten Normalebene und der Rückführwandung radial innenseitig eingeschlossener Winkel beträgt beispielsweise 15° bis 45°, besonders bevorzugt 30°.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit erstreckt sich der Außenflansch axial bis zu dem Außenring, bevorzugt bis zu einer Außenringfase und/oder einem Außenringabsatz.
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Für eine möglichst lange axiale Überlappung zwischen Außenflansch und radial äußerer Kontaktfläche ist der Außenflansch bevorzugt bis kurz vor oder gegen den Außenring beziehungsweise dessen Aufnahmebereich für die Wälzkörper beziehungsweise bis kurz vor oder gegen eine Außenringfase und/oder einen Außenringabsatz einer Aufnahmeöffnung eines korrespondierenden Lagergehäuses geführt.
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Der Abstand ist in einer Ausführungsform unter Einbeziehung von Fertigungstoleranzen und/oder Montagetoleranzen derart ausgelegt, dass ein stirnseitiger axialer Kontakt zwischen Außenflansch und Außenring sicher unterbunden ist, also berührungslos ausgeführt ist.
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Für eine Ausführungsform ohne Relativdrehzahl zwischen Außenring und Außenflansch ist eine berührende Ausführungsform erstrebenswert.
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Bei einer Ausführungsform ist je nach Anordnung der Dichtkappe in dem aufnehmenden Außenring oder in der aufnehmenden Aufnahmeöffnung eines korrespondierenden Lagergehäuses ein Absatz vorgesehen, welcher mit oder ohne Fase ausgeführt einen radialen Versprung nach innen gegenüber dem Außenflansch bildet. Damit ist eine zusätzliche Labyrinth-Dichtung gebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit erstreckt sich der Innenflansch berührungslos axial bis zu den Wälzkörpern, bevorzugt berührungslos bis zu einer Innenringfase.
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Für eine möglichst lange axiale Überlappung zwischen Außenflansch und radial äußerer Kontaktfläche ist der Außenflansch bevorzugt bis kurz vor oder gegen den Außenring beziehungsweise dessen Aufnahmebereich für die Wälzkörper beziehungsweise bis kurz vor oder gegen eine Außenringfase und/oder einen Außenringabsatz einer Aufnahmeöffnung eines korrespondierenden Lagergehäuses geführt.
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Der Abstand ist in einer Ausführungsform unter Einbeziehung von Fertigungstoleranzen und/oder Montagetoleranzen derart ausgelegt, dass ein stirnseitiger axialer Kontakt zwischen Außenflansch und Außenring sicher unterbunden ist, also berührungslos ausgeführt ist.
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Für eine Ausführungsform ohne Relativdrehzahl zwischen Außenring und Außenflansch ist eine berührende Ausführungsform erstrebenswert.
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Je nachdem ob die der Dichtkappe in dem Außenring oder in der Aufnahmeöffnung eines korrespondierenden Lagergehäuses aufgenommen ist, ist bei einer Ausführungsform ein Absatz an der jeweiligen Aufnahme vorgesehen, welcher mit oder ohne Fase ausgeführt einen radialen Versprung nach innen gegenüber dem Außenflansch bildet. Damit ist eine zusätzliche Labyrinth-Dichtung gebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit überlappt die Radialbrücke radial mit dem Innenring und/oder radial mit einer mittels der äußeren Lagereinheit gelagerten Welle, wobei der Innenflansch sich axial in eine Axialnut des überlappten Bauteils erstreckt, wobei bevorzugt der Innenflansch radial außenseitig in der Axialnut anliegt und/oder axial an dem überlappten Bauteil anliegt.
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Bei dieser Ausführungsform ist die radiale Erstreckung der Dichtkappe größer als diejenige des Lagerspalts beziehungsweise größer als die radiale Erstreckung des Radialspalts zwischen dem
- - Außendurchmesser des Innenrings;
- - Innendurchmesser des Innenrings; oder
- - Außendurchmesser der Welle im Bereich der axialen Überlappung mit dem Außenflansch,
und dem
- - Innendurchmesser des Außenrings;
- - Außendurchmesser des Außenrings; oder
- - Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung des Lagergehäuses im Bereich der axialen Überlappung mit dem Außenflansch. Aus diesen Varianten ergibt sich das (radial innenseitig) überlappte Bauteil. Beispielsweise ist dies der Innenring oder eine Stirnfläche eines Absatzes der zu lagernden Welle. Der Innenflansch liegt dann axial an dem überlappten Bauteil an, sodass die Dichtstrecke der dadurch gebildeten Labyrinth-Dichtung dadurch weiter verlängert ist.
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Am radial innen überlappten Bauteil, also dem Innenring oder der zu lagernden Welle, beispielsweise einem entsprechenden Absatz an der Welle, ist eine Axialnut vorgesehen, in welche der Innenflansch axial einführbar ist. Die Axialnut ist durchgehend oder unterbrochen umlaufend ausgebildet. Die Form der Axialnut korrespondiert zu der Form des Innenflanschs, sodass der Innenflansch möglichst eng anliegend, gepresst (also fixiert) oder auf Spiel (mit Relativdrehzahl), darin aufgenommen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtstrecke der dadurch gebildeten Labyrinth-Dichtung dadurch weiter verlängert, dass der Innenflansch, bevorzugt zusätzlich zum axialen Anliegen an dem überlappten Bauteil, radial außenseitig in der Axialnut anliegt. Die radial äußere Seite der Axialnut ist jene dem Lagerspalt zugewandte Seite.
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In einer ergänzenden oder alternativen Ausführungsform ist die Dichtkappe in der Axialnut axial auf Anschlag gebracht, beispielsweise mit einem Nutgrund der Axialnut. Dies erleichtert die Montage und/oder verlängert die Dichtstrecke der dadurch gebildeten Labyrinth-Dichtung weiter. In einer Ausführungsform ist der Innenflansch radial außenseitig und radial innenseitig in die Axialnut eingepresst, sodass eine besonders lange Labyrinth-Dichtstrecke gebildet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit ist die Dichtkappe ein Kunststoffbauteil, bevorzugt ein Spritzgussbauteil.
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Die Ausführung der Dichtkappe aus Kunststoff ermöglicht einen kostengünstigen Aufbau sowie eine günstige Materialpaarung zwischen der Dichtkappe und den Elementen der Lagereinheit. Eine besonders kostengünstige Herstellung, insbesondere für die Serienfertigung und Massenfertigung ist die Herstellung der Dichtkappe als Spritzgussbauteil.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Radlagereinheit umfasst die Radlagereinheit weiterhin eine auf einer der Außenseite der äußeren Lagereinheit gegenüberliegenden Innenseite angeordnete innere Lagereinheit, wobei die äußere Lagereinheit und die innere Lagereinheit als gegeneinander verspannbare Schrägwälzlager, bevorzugt Kegelrollenlager, besonders bevorzugt in O-Anordnung, ausgebildet sind.
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In dieser vorteilhaften Ausführungsform wird die Radiallagereinheit, bevorzugt transportgesichert, mit einer ersten Lagereinheit und einer zweiten Lagereinheit für einen Kunden als Baueinheit bereitgestellt. Die erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit bilden dabei eine Lagerpaarung. Bevorzugt ist die zweite Lagereinheit mit der ersten Lagereinheit identisch aufgebaut. Dies ist aber kein zwingendes Merkmal. Hierbei sind die erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit als gegeneinander verspannbare Schrägwälzlager ausgebildet, bevorzugt in einer O-Anordnung gegeneinander verspannt. Bei dieser O-Anordnung sind die erste und die zweite Lagereinheit derart zueinander montiert, dass im eingebauten Zustand der Radlagereinheit eine angestellte Stützlagerung mit schrägen Druckliniengebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Lagereinheit als Kegelrollenlager ausgeführt, welche im Betrieb eine Förderleistung von dem Lagerfett hin zu der Außenseite, also in das Reservoir der Dichtkappe bewirkt. Die Dichtkappe hält dieses herausgedrängte Lagerfett zurück, und unterstützt bevorzugt bei Druckanstieg im Reservoir eine Rückförderung. In Kombination mit der Rückführwandung wird ein Rückfließen von Grundöl in den Bereich der Wälzkörper unterstützt.
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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 Schnittansicht
- 1: ein Ausschnitt einer Radlagereinheit mit einer Dichtkappe in einer ersten Variante;
- 2: ein Ausschnitt einer Radlagereinheit mit einer Dichtkappe mit Rückführwandung;
- 3: ein Ausschnitt einer Radlagereinheit mit einer Dichtkappe mit Innenflansch in einer Axialnut des Innenrings; und
- 4: eine Radlagereinheit mit zwei Lagereinheiten in O-Anordnung.
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1 zeigt in einer Schnittansicht ausschnittsweise eine Radlagereinheit 1 mit einer Rotationsachse 2, um welche ein gelagertes Lagergehäuse 22 relativ zu dem Innenring 5 beziehungsweise der (hier nicht dargestellten) Welle 28 (vergleiche 4) rotierbar ist. Das Lagergehäuse 22 ist hier beispielsweise eine Radnabe, wobei ein Rad (nicht dargestellt) mittels einer Radnabenschraube 23 mit dem Lagergehäuse drehmomentübertragend verbindbar ist. Der gezeigte Ausschnitt zeigt lediglich die äußere Lagereinheit 3, welche also nah bei der Außenseite 7, also hier jener Seite, von welcher ein Rad mit dem Lagergehäuse 22 verbindbar ist, angeordnet ist. In dem hier gezeigten Beispiel ist die äußere Lagereinheit 3 optional als Kegelrollenlager ausgeführt. Der Außenring 4 ist im Lagergehäuse aufgenommen. Der Innenring 5 ist auf eine Welle 28 (vergleiche 4) aufbringbar. In dem zwischen Innenring 5 und Außenring 4 gebildeten Lagerspalt 11 ist ein Wälzkörper 6 gezeigt, welcher infolge eines relativen Rotierens von Außenring 4 zu Innenring 5 in Umlaufrichtung (hier in die Bildebene hinein oder aus der Bildebene heraus) sich um seine eigene Achse drehend um die Rotationsachse 2 wandert. Über den Umfang der äußeren Lagereinheit 3 ist eine Mehrzahl von Wälzkörpern 6 angeordnet, welche hier optional mittels eines Lagerkäfigs 21 in Umlaufrichtung voneinander beabstandet sind. In dem dargestellten Beispiel ist der Innenring 5 optional mit einer ausschnittsweise gezeigten Abstandshülse 26 innenseitig, also hin zu der inneren Lagereinheit 14 bei der Innenseite 24 (vergleiche 4), einstückig ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Innenring 5 einstückig mit dem Innenring der inneren Lagereinheit 14 ausgebildet (nicht gezeigt). Hin zu der Außenseite 7 ist in einer Aufnahmeöffnung 27, welche im gezeigten Beispiel zwischen dem Lagergehäuse 22 und dem Innenring 5 gebildet ist, eine C-förmige Dichtkappe 8 angeordnet. Die Dichtkappe 8 bildet das einzige Dichtmittel an der Außenseite 7. Die Dichtkappe 8 weist zu diesem Zweck eine Radialbrücke 9, einen Außenflansch 12 und einen Innenflansch 13 auf. Die Radialbrücke 9 weist eine solche radial Erstreckung 16 auf, dass sie die gesamte Aufnahmeöffnung 27 überdeckt. Der Außenflansch 12 liegt über eine lange axiale Dichtstrecke an dem Lagergehäuse 22 an. Zudem weist der Außenflansch 12 hier eine optionale Befestigungseinrichtung 10 auf, welche beim Einschieben elastisch verformbar in eine korrespondierende Einschnappnut 25 im Lagergehäuse 22 eingerastet ist. Hier ist die Befestigungseinrichtung 10 beispielsweise als umlaufende Rippe und die Einschnappnut 25 als durchgehend umlaufende Axialnut gebildet, sodass damit zudem eine Labyrinth-Dichtung gebildet ist. Der Außenflansch 12 endet axial kurz vor einer Außenringfase 17 im Lagergehäuse 22, sodass die axiale Erstreckung des Außenflanschs 12 möglichst lang ist, ohne dass die Radialbrücke 9 axial über den Innenring 5 und das Lagergehäuse 22 hinausragt. Im Gegenteil verspringt die Radialbrücke 9 leicht axial hin zu der Lagereinheit 3. Zudem ist infolge der Nähe zu der Außenringfase 17 bereits eine Labyrinth-Dichtung gebildet. Die Dichtkappe 8 weist zudem einen Innenflansch 13 auf, welcher ebenfalls eine lange Dichtstrecke bildet, indem der Innenflansch 13 an dem Innenring 5 anliegt. Bevorzugt ist der Innenflansch 13 von dem Innenring 5 radial soweit beabstandet, dass keine oder nur eine geringe Reibleistung anfällt, während zugleich eine ausreichende Dichtwirkung für ein Lagerfett vorliegt. Der Innenflansch endet axial kurz vor oder direkt bei einer Innenringfase, sodass in analoger Weise zu dem Außenflansch auch hier eine möglichst lange Dichtstrecke gebildet ist. Die Pfeile bei dem Wälzkörper 6 und im Zwischenraum zwischen der Dichtkappe 8 und dem Wälzkörper 6 zeigen den Umlauf des Lagerfetts, welches von den Wälzkörpern 6 zur Außenseite 7 transportiert wird und infolge dieses Herausdrängens zumindest das Grundöl radial innen beim Innenring 5 wieder zu den Wälzkörpern 6 zurückgeführt wird.
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In 2 ist der Übersichtlichkeit halber die gleiche Radlagereinheit 1 in dem gleichen Ausschnitt im Schnitt gezeigt wie in 1. Hierzu wird auf die Beschreibung bzgl. der 1 verwiesen. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Dichtkappe 8 ist hier die Radialbrücke 9 mit einer Rückführwandung 15 ausgeführt, welche sich nach etwas mehr als der Hälfte der radialen Erstreckung 16 mit etwa 30° hin zu den Wälzkörpern 6 neigt. Damit ist im Stillstand ein Rückfließen von Grundöl aus dem Reservoir der Dichtkappe 8 hin zu den Wälzkörpern wirkungsvoll unterstützt.
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3 zeigt ausschnittsweise der Übersichtlichkeit halber eine ähnliche Radlagereinheit 1 im Schnitt gezeigt wie in 1 und 2. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Hier ist im Unterschied zu den zuvor gezeigten Varianten der Dichtkappe 8 diese mit einer radialen Erstreckung 16 ausgeführt, welche größer ist als diejenige der Aufnahmeöffnung 27, welche hier zwischen dem Lagergehäuse 22 und dem Innenring 5 gebildet ist. Hier erstreckt sich der Innenflansch 13 in eine Axialnut 20 des Innenrings 5 hinein. Dadurch ist die Dichtstrecke erheblich verlängert.
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In 4 ist eine Radlagereinheit 1 mit einer äußeren Lagereinheit 3 bei der Außenseite 7 und einer inneren Lagereinheit 14 bei der Innenseite 24, welche in einem Lagegehäuse 22 angeordnet und mittels einer separaten Abstandshülse 26 voneinander axial beabstandet sind. Diese sind in einer O-Anordnung zueinander verspannt. So ist das Lagergehäuse 22 relativ zu einer Welle 28, beispielsweise eine stehende Radachse, rotierbar gelagert.
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Mittels der hier vorgeschlagenen Dichtkappe ist eine gute Dichtwirkung ohne Einsatz einer Dichtlippe erzielbar, wobei die Dichtkappe kostengünstig herstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlagereinheit
- 2
- Rotationsachse
- 3
- äußere Lagereinheit
- 4
- Außenring
- 5
- Innenring
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Außenseite
- 8
- Dichtkappe
- 9
- Radialbrücke
- 10
- Befestigungseinrichtung
- 11
- Lagerspalt
- 12
- Außenflansch
- 13
- Innenflansch
- 14
- innere Lagereinheit
- 15
- Rückführwandung
- 16
- radiale Erstreckung
- 17
- Außenringfase
- 18
- Außenringabsatz
- 19
- Innenringfase
- 20
- Axialnut
- 21
- Lagerkäfig
- 22
- Lagergehäuse
- 23
- Radnabenschraube
- 24
- Innenseite
- 25
- Einschnappnut
- 26
- Abstandshülse
- 27
- Aufnahmeöffnung
- 28
- Welle