Kassettendichtung, insbesondere für eine Radlageranordnung eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Kassettendichtung, insbesondere für eine Radlageranordnung eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen ersten und einen zweiten Ring, welche einen annähernd L-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die axialen Abschnitte sowie die radialen Abschnitte des ersten und des zweiten Ringes annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass ein Innen- raum gebildet ist, in welchen eine, am ersten Ring angeordnete Dichtanordnung in Richtung des zweiten Ringes eingreift und zwischen dem radialen Abschnitt des ersten Ringes und dem axialen Abschnitt des zweiten Ringes ein Spalt ausgebildet ist, wobei sich an der, dem Innenraum abgewandten Seite des axialen Abschnittes des zweiten Ringes ein Encoder erstreckt sowie eine Radlageranordnung.

Kassettendichtungen werden zur Abdichtung eines Radlagers für einen PKW oder für einen LKW genutzt und schützen den Wälzkörperraum des Radlagers gegen von außen eintretendes Wasser, Schmutz und dergleichen. Eine an sich bekannte Kassettendichtung 1 , wie sie in Figur 1 dargestellt ist, weist zwei, einen annähernd L-förmigen Querschnitt aufweisende Ringe 3 und 4 auf, wobei die axialen Abschnitte der Ringe 3 und 4 sowie die radialen Abschnitte der Ringe 3 und 4 annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Ringe 3 und 4 bilden dabei einen Innenraum 6. Am ersten Ring 3 ist eine Dichtanordnung 5 aufvulkanisiert, deren Dichtlippen 5a, 5b, 5c sich in Richtung des zweiten Ringes 4 im Innenraum 6 erstrecken. An dem axialen Abschnitt des zweiten Ringes 4 ist ein zylinderförmiger Encoder 7 angebracht, welcher das freie Ende des axialen Abschnittes 8 umfasst. Das freie Ende des radialen Abschnittes des ersten Ringes 3 bildet dabei mit dem, das freie Ende 8 des axialen Abschnittes des zweiten Ringes 4 umfassenden Ende des Encoders 7 einen Spalt 9. Durch diese Gestaltung, speziell des Außendurchmessers des Encoders 7, wird eine Rückförderwirkung von Schmutzwasser bei Rotation des Encoders 7 nicht erzielt, so dass aufgrund der Geometrie des Spaltes 9 die Dichtheit der Kassettendichtung nicht ausreicht.

In Figur 2 ist eine Kassettendichtung 2 dargestellt, wie sie ebenfalls bekannt ist, wobei der Encoder 7 am Ende des axialen Abschnittes des zweiten Ringes 4 eine sogenannte Twin-Achsausführung mit zwei, in Richtung des radialen Abschnittes des ersten Ringes 4 weisenden Lippen 7a, 7b aufweist. Diese Aus- führung ermöglicht zwar eine Rückforderung von eindringendem Schmutzwasser durch die Rotation des Encoders 7, erfordert aber einen vergrößerten radialen Einbauraum.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kassettendichtung anzugeben, welche bei unverändertem Bauraum des Radlagers eine verbesserte Dichtwirkung erlaubt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich der Encoder in Richtung des radialen Abschnittes des ersten Ringes über den axialen Abschnitt des zweiten Ringes ausdehnt und in diesem Bereich eine, in Richtung des zweiten Ringes abfallende Abschrägung aufweist, wobei die Abschrägung mit dem radialen Abschnitt des ersten Ringes den Spalt bildet. Aufgrund dieser optimierten Eingangsspaltgeometrie ist eine Rückförderwirkung des Schmutzwassers unter Beibehaltung der Abmessung des Radlagers möglich. Die Bildung einer Ansammlung von Wasser kann durch Ausnutzung der bei der Drehbewegung des Radlagers auftretenden Zentrifugalkräfte vermieden wer- den, da die Flüssigkeitsansammlung durch die Abschrägung die Möglichkeit zum Abfließen gegeben ist. Ein Eindringen von Schmutz in das Kassetten- dichtsystem wird somit verringert.

Vorteilhafterweise ist der Encoder ringähnlich ausgebildet, wobei der Encoder breiter als der axiale Abschnitt des zweiten Ringes ist. Die Abschrägung kann somit auf einfache Art und Weise auf einer Seite des Encoderringes realisiert werden.

In einer Ausgestaltung ragt die Abschrägung des Encoders in den Innenraum hinein. Dadurch, dass die Abschrägung über den axialen Abschnitt in den In- nenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Ring hereinragt, wird die Spaltgeometrie optimiert, ohne dass mehr Bauraum für die Kassettendichtung und somit für die Radlageranordnung benötigt wird.

In einer Variante schließt die Abschrägung des Encoders mit der, dem Innenraum abgewandten Seite des axialen Abschnittes des zweiten Ringes ab, wo- bei die Abschrägung nahe des axialen Abschnittes des zweiten Ringes eine ringförmige Vertiefung aufweist. Diese Vertiefung bildet eine Fangrinne für die Verschmutzungen, welche über die nach außen stehende Abschrägung über den Umlauf des Kassettenringes ablaufen kann.

In einer Ausführungsform weist der Encoder in dem Bereich, welcher sich über den axialen Abschnitt des zweiten Ringes ausdehnt, eine Twin-

Achsausführung auf, welche die ringförmige Vertiefung bildet. Über die ringförmige Vertiefung wird das Eindringen der Verschmutzung in den Innenraum der Kassettendichtung zuverlässig verhindert.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Kassettendichtung, ins- besondere für eine Radlageranordnung eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen ersten und einen zweiten Ring, welche einen annähernd L-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die axialen Abschnitte sowie die radialen Abschnitte des ersten und des zweiten Ringes annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass ein Innenraum gebildet ist, in welchen eine, am ersten Ring an- geordnete Dichtanordnung in Richtung des zweiten Ringes eingreift und zwischen dem radialen Abschnitt des ersten Ringes und dem axialen Abschnitt des zweiten Ringes ein Spalt ausgebildet ist, wobei sich an der, dem Innenraum abgewandten Seite des axialen Abschnittes des zweiten Ringes ein fest angeordnetes Zusatzelement erstreckt und sich das Zusatzelement in Richtung des radialen Abschnittes des ersten Ringes über den axialen Abschnitt des zweiten Ringes mit einem Überstand erhebt. Bei einer Kassettendichtung, welche bei unverändertem Bauraum des Radlagers eine verbesserte Dichtwir- kung erlaubt, weist der, den axialen Abschnitt des zweiten Ringes überragende Überstand des Zusatzelementes eine, in Richtung des zweiten Ringes abfallende Abschrägung auf, wobei die Abschrägung mit dem radialen Abschnitt des ersten Ringes den Spalt bildet und der Überstand vorzugsweise lippenlos ausgebildet ist. Die Bildung einer Ansammlung von Wasser kann durch Ausnut- zung der bei der Drehbewegung des Radlagers auftretenden Zentrifugalkräfte vermieden werden, da die Flüssigkeitsansammlung durch die Abschrägung die Möglichkeit zum Abfließen gegeben ist. Ein Eindringen von Schmutz in das Kassettend ichtsystem wird somit verringert.

Vorteilhafterweise umfasst der Überstand des Zusatzelementes ein Ende des axialen Abschnittes des zweiten Ringes, wobei die Abschrägung in den Innenraum hinein ragt. Dadurch, dass die Abschrägung des Überstandes über den axialen Abschnitt in den Innenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Ring hereinragt, wird die Spaltgeometrie optimiert, ohne dass mehr Bauraum für die Kassettendichtung und somit für die Radlageranordnung benötigt wird. In einer Ausgestaltung ist die Abschrägung des Überstandes des Zusatzelementes gestuft ausgebildet. Durch eine solche gestufte Ausbildung der Abschrägung wird ein labyrinthähnlicher Abschnitt gebildet. Durch diese Labyrinthanordnung öffnet sich der Eingangsbereich des Spaltes in einen radial nach außen führenden Ringraum, welcher die Funktion des Auffangens und Rückförderns von Verschmutzungen realisiert. Das Rückfördern der Verschmutzungen wird durch die, bei der Drehbewegung des Radlagers auftretenden Fliehkräfte verursacht.

In einer Variante schließt die Abschrägung des Überstandes des Zusatzelementes mit der, dem Innenraum abgewandten Seite des axialen Abschnittes des zweiten Ringes ab, wobei die Abschrägung nahe des axialen Abschnittes des zweiten Ringes eine ringförmige Vertiefung aufweist. Diese Vertiefung bildet eine Fangrinne für die Verschmutzungen und kann über die nach außen stehende Abschrägung über den Umlauf des Kassettenringes ablaufen. Ein Eindringen der Verschmutzung in den Innenraum der Kassettendichtung wird somit zuverlässig verhindert.

In einer Weiterbildung weist der radiale Abschnitt des ersten Ringes eine axiale Erstreckung oberhalb des Überstandes des Zusatzelementes auf, welche vorzugsweise in annähernd einer Ebene mit dem axialen Abschnitt des zweiten Ringes verläuft. Durch diese axiale Erstreckung wird der Spalt nach außen geöffnet, so dass ein Rückführen des sich im Spalt befindenden Schmutzwassers durch die sich ergebende trichterförmige Öffnung erleichtert wird.

Vorteilhafterweise ist das Zusatzelement als Dichtung ausgebildet. Diese Dichtung und die Dichtungsanordnung, welche an dem ersten Ring angeordnet ist, können aus dem gleichen Material bestehen und somit sehr kostengünstig her- gestellt werden.

Alternativ ist das Zusatzelement als Encoder ausgebildet. Dieser Encoder wirkt mit einem Drehzahlsensor zusammen, mittels welchem aufgrund der Anordnung am Radlager die Drehzahl des Rades ermittelt werden kann. Durch die Anordnung des Encoders an der Kassettendichtung werden die Bauraumver- hältnisse des Radlagers optimal genutzt. Eine Vergrößerung des Bauraumes für das Radlager zur Anordnung des Encoders kann somit entfallen.

Vorteilhafterweise besteht der Encoder aus einem, ferromagnetische Werkstoffe enthaltenden Dichtungsmaterial. Somit muss eine kostengünstig an den zweiten Ring der Kassettendichtung anvulkanisierte Dichtung lediglich mit ent- sprechenden ferromagnetischen Werkstoffen versehen werden, wodurch der Encoder sich einfach herstellen lässt. Die erfindungsgemäße Radlageranordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst eine Kassettendichtung nach mindestens einem der in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmale.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 : eine erste Kassettendichtung nach dem Stand der Technik,

Figur 2: eine zweite Kassettendichtung nach dem Stand der Technik,

Figur 3: Prinzipdarstellung eines Wälzlagers für eine Radlageranordnung mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kassettendichtung,

Figur 4: verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kassettendichtung.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In Figur 3 ist ein Wälzlager 10 dargestellt, wie es in Radlageranordnungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Das Wälzlager 10 weist einen feststehenden Außenring 1 1 und zwei aneinander grenzende bewegliche Innenringe 12a, 12b auf. Zwischen dem Außenring 1 1 und den Innenringen 12a, 12b ist ein Käfig 13 angeordnet, welcher Wälzkörper 14 enthält, die als Kugeln ausgebildet sind. Das Wälzlager 10 ist mit einer Abdichtvorrichtung in Form einer Kassettendichtung 15 ausgestattet, welche das Eindringen von Wasser und Schmutz in das Wälzlager 10 verhindert. Verschiedene Ausführungsformen der Kassettendichtung sind in den Figuren 4a bis 4e dargestellt. Dabei entspricht die in Figur 4a dargestellte Kassettendichtung 15 der Kassettendichtung, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. Die Kassettendichtung 15 der Figur 4a besteht aus zwei, einen L-förmigen Querschnitt aufweisenden Ringen 3 und 4, wobei jeweils der axiale Abschnitt 3a des ersten Ringes 3 parallel zum axialen Abschnitt 4b des zweiten Ringes 4 ausgerichtet ist. Die jeweils sich gegenüberliegenden radialen Abschnitte 3b des ersten Ringes 3 und 4a des zweiten Ringes 4, die ebenfalls parallel angeordnet sind, bilden gemeinsam mit den axialen Abschnitten 3a bzw. 4b der Ringe 3, 4 einen Innenraum 6, der mit einem Fett gefüllt ist. In diesen Innenraum 6 ragen Dichtlippen 5a, 5b, 5c einer Dichtungsanordnung 5, welche am ersten Ring 3 anvulkanisiert ist. Diese Dichtlippen 5a, 5b und 5c erstrecken sich dabei in Richtung des zweiten Ringes 4 und sind sowohl radial als auch axial ausgerichtet. An dem axialen Abschnitt 4b des zweiten Ringes 4 ist an der, dem Innenraum 6 abgewandten Seite in dessen Längsausdehnung ein Encoder 7 angeordnet, welcher durch den zweiten Ring 4 getragen wird. Der Encoder 7 wirkt zusammen mit einer nicht weiter dargestellten Sensoranordnung, um die Drehzahl eines, durch das Wälzlager 10 gelagerten Bauteiles elektronisch messen zu können. In einer Radlageranordnung wird somit beispielsweise die Raddreh- zahl ermittelt. Diese Raddrehzahl wird in ABS-, ASR- und/oder

ESP-Anwendungen weiter verarbeitet (ABS = Antiblockiersystem, ASR = Anti- schlupfregelung, ESP = Elektronische Stabilisationsprogrammregelung).

Der Encoder 7 besteht dabei aus einem Dichtungsmaterial, aus welchem auch die Dichtungsanordnung 5 bestehen kann, mit dem Unterschied, dass dem Dichtungsmaterial des Encoders 7 ferromagnetische Materialien zugefügt sind, weshalb der Encoder 7 als Signalgeber für den Drehzahlsensor dient. Der Encoder 7 erstreckt sich entlang des axialen Abschnittes 4b des zweiten Ringes 4 über diesen hinaus und weist einen lippenlosen Überstand 16 auf, welcher eine, in Richtung des Innenraumes 6 der Kassettendichtung 15 abfallende Ab- schrägung 17 aufweist. In der vorliegenden Figur 4a umfasst der Überstand 16 den axialen Abschnitt 4b des zweiten Ringes 4. Der erste Ring 3 weist eine axiale Erstreckung 3c auf, welche sich vom axialen Abschnitt 4b des zweiten Ringes 4 weg weisend im rechten Winkel an den radialen Abschnitt 3b des ersten Ringes 3 anschließt. Die Erstreckung 3c kann dabei vorzugsweise als Hochbördelung des aus einem Blech bestehenden ersten Ringes 3 ausgebildet sein. Die Abschrägung 17 des Encoders 7 liegt dabei annähernd einer Abwinkelung 3d zwischen dem radialen Abschnitt 3b und der axialen Erstreckung 3c des Ringes 3 gegenüber und bildet dabei gemeinsam mit dem ersten Ring 3 den Spalt 9. Dieser Spalt 9, welcher wie eine Drossel wirkt, verhindert das direkte Eindringen von Schmutz durch Umlenken des Eintrittsstrahles auf der Ab- schrägung 17 unter den dynamischen Bedingungen des Radlagers. Durch diese Umlenkung der Verschmutzungen können aufgrund der Zentrifugalkraft, welche das Wälzlager 10 aufgrund seiner Rotationsbewegung aufbringt, Verschmutzungsanhäufungen vermieden bzw. diese nach außen befördert werden. Diese Geometrie des Spaltes 9 ist insbesondere für den Einsatz im Be- reich beengter Bauraumverhältnisse eines Radlagers mit gleichzeitiger Anordnung von Drehzahlsensoren geeignet, ohne dass zusätzlicher Bauraum für die Ausgestaltung eines Spaltes 9 erforderlich ist, welcher zuverlässig die Rückförderwirkung von Schmutzwasser bei der Rotation des Encoders 7 bewirkt.

Die Kassettendichtung 19 in Figur 4b unterscheidet sich von Figur 4a darin, dass der Überstand 16 des Encoders 7 eine Stufe 18 aufweist. Somit wird der

Spalt 9 in Form eines Labyrinthes gebildet, welcher ein Eindringen von

Schmutz und Verunreinigungen in das Wälzlager 10 zuverlässig verhindert.

Mittels dieser Stufe 18 ist das Labyrinth, welches das Schmutzwasser vor dem

Eintreten in den Innenraum 6 der Kassettendichtung 19 bewahrt, so geformt, dass mehrere Umlenkungen des eintretenden Schmutzwassers auftreten und die Rückforderung des Schmutzwassers mittels der Zentrifugalkräfte gesichert wird.

Figur 4c zeigt eine Kassettendichtung 20, bei welcher der axiale Abschnitt 4b des zweiten Ringes 4 gegenüber der axialen Erstreckung 3c des ersten Ringes 3 leicht in Richtung Innenraum 6 verschoben ist. An dem axialen Abschnitt 4b ist dabei eine Dichtung 22 anvulkanisiert, welche aus einem Material besteht, das dem Material der Dichtungsanordnung 5 entspricht. Die Dichtung 22 hat einen Überstand 16, dessen Abschrägung 17 vor dem Ende 8 des axialen Abschnittes 4b des zweiten Ringes 4 endet und nahe diesem Ende 8 eine ring- förmige Nut 21 aufweist. Diese ringförmige Nut 21 ist annähernd direkt gegenüberliegend der Abwinkelung 3d zwischen dem radialen Abschnitt 3b und der axialen Erstreckung 3c des ersten Ringes 3 angeordnet. Die ringförmige Nut 21 fängt dabei das Schmutzwasser auf und verhindert, dass dieses in den Innenraum 6 der Kassettendichtung 20 eindringt. Durch diese Anordnung wird ein Eintrag von Schmutzpartikeln und Flüssigkeiten in einen Innenbereich des Wälzlagers 10 zuverlässig unterbunden.

Bei der in Figur 4d dargestellten Kassettendichtung 23 ist an dem axialen Abschnitt 4b des zweiten Ringes 4 wieder ein Encoder 7 anvulkanisiert, welcher ebenfalls eine ringförmige Nut 21 zum Auffangen des Schmutzwassers auf- weist. Auch bei dieser Kassettendichtung 23 ragt der Überstand 16 des Encoders 7 über das Ende des axialen Abschnittes 4a hinaus und verläuft in Richtung der axialen Erstreckung 3c des ersten Ringes 3, wodurch der Spalt 9 gebildet wird.

Eine weitere Ausführungsform einer Kassettendichtung 24 ist in Figur 4e dar- gestellt, bei welcher der Überstand 16 des Encoders 7 so weit über das Ende des axialen Abschnittes 4b des zweiten Ringes 4 herausgezogen ist, dass dieser annähernd parallel zu der axialen Erstreckung 3c des ersten Ringes 3 verläuft. Durch dieses Hochziehen des Überstandes 16 wird der Spalt 9 verlängert, wodurch mehr Fläche zum Umlenken des einfallenden Schmutzwassers vorhanden ist, um dieses aufgrund der, durch die Drehbewegung des Wälzlagers 10 hervorgerufenen Zentrifugalkräfte vor dem Eindringen in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innenring 1 1 , 12a, 12b des Wälzlagers 10 zu verhindern. Es wird von einem Übergreifen des Überstandes 16 des Encoders 7 über das Ende 8 des axialen Abschnittes 4b des zweiten Ringes 4 abgese- hen und die ringförmige Nut 21 genutzt, um das Schmutzwasser, welches nicht unmittelbar aus der Kassettendichtung 24 heraus transportiert werden kann, in dieser ringförmigen Nut 21 aufzufangen und zu einem späteren Zeitpunkt rück- zufördern.

Aufgrund der erläuterten Ausgestaltung der Kassettendichtungen 15, 19, 20, 23, 24 ist es möglich, eine zuverlässige Rückforderung von Schmutzwasser aus dem Wälzlager 10 auszuführen, ohne dass zusätzlich Bauraum für eine Kassettendichtung 15, 19, 20, 23, 24 benötigt wird.

Bezugszeichenliste

1 Kassettendichtung

2 Kassettendichtung

3 Ring

3a axialer Abschnitt des Ringes 3

3b radialer Abschnitt des Ringes 3

3c Erstreckung des Ringes 3

3d Abwinkelung des Ringes 3

4 Ring

4a radialer Abschnitt des Ringes 4

4b axialer Abschnitt des Ringes 4

5 Dichtanordnung

5a Dichtlippe

5b Dichtlippe

5c Dichtlippe

6 Innenraum

7 Encoder

7a Lippe

7b Lippe

8 Freies Ende des axialen Abschnittes des Ringes 4

9 Spalt

10 Wälzlager

1 1 Außenring

12a Innenring

12b Innenring

13 Käfig

14 Wälzkörper

15 Kassettendichtung

16 Überstand

17 Abschrägung Stufe

Kassettendichtung Kassettendichtung ringförmige Nut Dichtung

Kassettendichtung Kassettendichtung