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Dokumentenidentifikation DE4242940A1 08.07.1993
Titel Lager-Dichtungsanordnung
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Katzensteiner, Josef Roman, 8390 Passau, DE
DE-Anmeldedatum 18.12.1992
DE-Aktenzeichen 4242940
Offenlegungstag 08.07.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.07.1993
IPC-Hauptklasse F16C 33/74
IPC-Nebenklasse F16J 15/56   F16J 15/32   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Lager-Dichtungsanordnung (1A) mit einem inneren, Z-förmigen Lagerring (1), einem äußeren Lagerring (2), einer Anlaufscheibe (3), einem Sicherungsring (4) sowie einer inneren Dichtungsgarnitur (5) und einer äußeren Dichtungsgarnitur (6), welche zu einer Einheit (1A) zusammengefügt sind. Die Lagerringe (1, 2) sind relativ zueinander drehbar und befestigen an ihren Oberflächen die Dichtungsgarnituren (5, 6) oder bilden die Gegenlaufflächen für die Dichtlippen dieser Dichtungsgarnituren. Eine Antriebshalbwelle (7) wird im Lagerinnenring (1) linear geführt und über diesen Lagerinnenring im Lageraußenring (2) drehbar gelagert. Die vorgeschlagene Lager-Dichtungsanordnung (1A) ist für die Lagerung und Abdichtung einer Antriebshalbwelle (7) mit Linearverschiebung, insbesondere einer Doppelgelenkwelle (7A), in einer Lenkachse (12) eines land- und/oder bauwirtschaftlich genutzten Fahrzeuges geeignet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lager-Dichtungsanordnung mit einem inneren, Z-förmigen Lagerinnenring, einem äußeren Lagerring, einer Anlaufscheibe, einem Sicherungsring sowie einer inneren und einer äußeren Dichtungsgarnitur, welche zu einer Einheit zusammengefügt sind. Die Lager-Dichtungsanordnung ist so gestaltet, daß die Berührungsflächen von der Antriebswellenhälfte und dem Lager bzw. den Dichtungen bei Drehbewegung der Welle getrennt sind von denen bei Axialverschiebung der Welle.

Lager- und Dichtungsaufgaben, bei denen einer umlaufenden Bewegung eine axiale bzw. lineare Bewegung überlagert ist, sind vor allem bei Doppelgelenkwellen in Lenktriebachsen für land- und/oder bauwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen anzutreffen.

Doppelgelenkwellen dienen zur Drehmomentübertragung vom Achsmittentrieb (Differential) zu den schwenkbaren Radköpfen bzw. Endabtrieben. Eine Antriebswellenhälfte, neben dem Doppelgelenk, ist über eine Profilverbindung mit dem Achskegelrad des Achsdifferentials in drehfester Verbindung. Die andere Antriebswellenhälfte steht ebenfalls über eine derartige Profilverbindung mit dem Antriebsrad des Endübersetzungsgetriebes in drehfester Verbindung. Das Doppelgelenk muß an beiden Antriebswellenhälften unmittelbar neben dem Doppelgelenk exakt gelagert werden, wobei eine Wellenhälfte axial fest, die andere Wellenhälfte aber linear beweglich sein muß. Beim Einlenken der schwenkbaren Radköpfe bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs erfolgt an der linear beweglichen Antriebswellenhälfte der Bewegungsausgleich, welcher nach Größe des Beugungswinkels und der konstruktiven Gestaltung des Doppelgelenkes eine Größenordnung von 0 bis >10 mm aufweisen kann. Wellenlagerungen und Wellendichtungen sollten auf die auftretenden Lagerkräfte, Wellenverformungen und Wellenbewegungsverhältnisse abgestimmt sein, um die an sie gestellten Lebensdaueranforderungen erfüllen zu können.

Bei herkömmlichen Lenkachskonstruktionen werden häufig die angetriebenen Antriebshalbwellen mit einer einfachen, gerollten Lagerbuchse gelagert und mit einem davor angeordneten, mehrteiligen Radialwellendichtring mit vorgeschalteten Zusatzdichtungen in Form von Abstreifern und Zell-PU- Ringen abgedichtet. Da diese Anordnung unter Berücksichtigung eines erforderlichen axialen Freiraumes als Folge des Axialverschiebeweges der Antriebshalbwellen breit baut, muß das Wellenlager weiter weg vom Doppelgelenk plaziert werden, als dies für das Wellenlager sowie für die Umgebungsteile vorteilhaft ist. Es ergibt sich nachteiligerweise ein langer Hebelarm vom Zapfenkreuzlager bis zum Wellenlager und bei Beugung des Doppelgelenkes und bei Drehmomentübertragung entstehen Zusatzkräfte im Zapfenkreuzlager und in der Gelenkgabel, welche die Antriebshalbwelle stark durchbiegen und das Wellenlager hoch belasten und Kantenträger an den Rändern der Lagerbuchse verursachen. Zusätzlich wird beim Einlenken und Rücklenken der Radköpfe die Antriebswellenhälfte im Lager (Lagerbuchse) hin und her geschoben und verursacht ein Abreißen des Schmierfilms im Wellenlager und Störungen im Dichtmechanismus in der Radialdichtung.

Diese ungünstigen Belastungs-, Biege- und Bewegungsverhältnisse im Wellenlager und in der Wellendichtung werden im praktischen Einsatz durch Einwirkung von Staub, Schlamm, Düngemittel und anderen Stoffen von außen her weiter verschlechtert. Lager und Dichtung halten diesen überlagerten Beanspruchungen nicht lange genug stand und es kommt oftmals vorzeitig zu einem Wellenlagerausfall und/oder Wellendichtungsausfall, wobei Lagerfressen, Schmutzwassereintritt und/ oder Ölleckage auftreten und in der Folge hohe Reparaturkosten verursacht werden, da auch häufig die Antriebshalbwellen durch Verschleiß in Mitleidenschaft gezogen werden und diese zusammen mit den Lager- und Dichtungsteilen ausgetauscht werden müssen.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Kompaktlösung, bestehend aus einem mehrteiligen Lager, als Radial-, Axial- und Führungslager wirkend, und zwei unterschiedlichen Dichtungssystemen anzubieten, welche den Nachteilen der Doppelgelenkwelle entgegenwirken, die umlaufende und/oder axial verschiebbare Antriebswellen nahe am Doppelgelenk drehbar lagert und unabhängig von der drehbaren Lagerstelle linear führt und mit in den Lagerteilen integrierten, unterschiedlich wirkenden Dichtungsgarnituren - eine erste äußere Dichtgarnitur für die Dichtung der umlaufenden Bewegung und eine zweite innere Dichtgarnitur für die Dichtung der linearen Wellenbewegung - unabhängig voneinander dichtet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Z-förmiger Lageraußenring ortsfest in der Bohrung/Stufenbohrung eines Getriebegehäuses, z. B. eines Achs- oder Gelenkgehäuses befestigt ist und in seiner Bohrung ein Z-förmiger Lagerinnenring drehbeweglich, axial aber unter Berücksichtigung eines geringen erforderlichen Axialspieles festgehalten, gelagert ist.

Das axiale Festhalten des Lagerinnenringes wird erreicht, indem seine Anlageringfläche mit einer Stirnfläche des ortsfesten Lageraußenringes zur Anlage gebracht wird und über eine Anlaufscheibe und einen Sicherungsring eingerastet in seiner Ringnut an der anderen Stirnfläche des Lageraußenringes abgestützt wird. Durch das Verhindern, daß sich der Lagerinnenring zum Lageraußenring verschiebt, ergeben sich zwei wesentliche Vorteile. Einmal wird verhindert, daß der Schmierfilm im drehbaren Lager abgerissen wird und das andere Mal wird erreicht, daß die Schutz- und Dichtlippen der ersten äußeren Dichtgarnitur immer an denselben Kreislinien bzw. Gegenlaufflächen dichten.

Eine erste äußere Dichtungsgarnitur ist vor der eigentlichen Wellenlagerung zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring angeordnet und dichtet nur die Drehbewegung des Lagerinnenringes. Diese Dichtungsgarnitur ist zweckmäßigerweise eine Kassettendichtung mit mehreren Schutzlippen und mehreren Dichtlippen. Die Wahl einer Kassettendichtung wirkt sich, da sie sehr schmal baut, günstig auf die Gesamtbaubreite der Lager-Dichtungsanordnung aus. Diese kann wesentlich verkleinert werden, so daß das Wellenlager vorteilhafterweise näher an das Doppelgelenk, d. h. näher an die Kraftwirkungslinie am Zapfenkreuzlager, herangerückt werden kann, wodurch die Wellendurchbiegung und die Lagerbelastungen, insbesondere bei Beugung des Gelenkes unter maximaler Drehmomentbelastung, deutlich reduziert werden.

Eine zweite innere Dichtungsgarnitur ist drehfest in einer Bohrung oder in einer Ringnut des Lagerinnenringes angeordnet und dichtet mit einer Lippe, welche zur Schmutzseite gerichtet ist, und mit einer zweiten Lippe, welche zur Ölseite gerichtet ist, die Linearbewegung der Antriebswelle. In einer bevorzugten Dichtungsausführung dichten die Dichtlippen radial gegen die Wellenoberfläche der Antriebswelle. Derartige Stangendichtungen können aus Katalogen ausgewählt und kostengünstig beschafft werden. Die linearbewegliche Antriebswelle wird hierbei direkt ohne ein Zwischenlager in der Bohrung des Lagerinnenringes linear geführt und durch eine Mitnahmeeinrichtung an der Antriebswelle und am Lagerinnenring an einem relativen Verdrehen dieser Teile zueinander gehindert. Diese Mitnahmeeinrichtung kann z. B. durch eine Profilverbindung oder durch eine Abflachung oder Vertiefung an einem Teil und durch einen Mitnahmenocken am anderen Teil gebildet sein, wobei der Bewegungsausgleich der Antriebswelle gewährleistet ist. Läuft die Antriebswelle um, wird auch der Lagerinnenring mit derselben Drehzahl mitgedreht.

Zur Optimierung der Schmierverhältnisse im drehbaren Lager können Schmiernuten oder Schmiertaschen sowohl in der Bohrung als auch an den beiden Stirnflächen des Lageraußenringes angebracht sein. Um einen etwaigen Druckaufbau in der Führungsbohrung des Lagerinnenringes zu verhindern, kann vom Dichtungsraum der inneren Dichtungsgarnitur über die gesamte Führungslänge des Lagerinnenringes eine Druckentlastungsnut vorgesehen werden.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante wird die Kassettendichtung zwischen Lagerinnenring und der Getriebegehäusebohrung angeordnet. In diesem Fall kann der Z-förmige Querschnitt des Lageraußenringes durch einen rechteckigen Querschnitt, welcher kostengünstiger ist, ersetzt werden. Diese Ausführung kann dort eingesetzt werden, wo die Getriebegehäusebohrung die äußere Dichtungsgarnitur mit genügend Gehäusematerial sicher umschließt, während der Z-förmige Lageraußenring vorwiegend dort verwendet wird, wo das Gehäusematerial im Dichtungsbereich fehlt.

All diese Lager-Dichtungsanordnungen haben den Vorteil, daß die Lagerinnenringe sowie die Lageraußenringe kostengünstig durch Drehen hergestellt werden können. Dies betrifft sowohl die Oberflächen der Lagerstellen als auch die der Dichtstellen.

Die erfindungsgemäße Lager-Dichtungsanordnung kann vorteilhafterweise maschinell vormontiert werden und kann auf einfache Weise in die Stufenbohrung des Getriebegehäuses (Achsbrücke, Gelenkgehäuse usw.) eingepreßt bzw. eingeführt werden sowohl bei der Erstmontage der Lenkachse als auch im Servicefall. Dies spart Zeit und verhindert Fehlmontagen durch Schiefsitz der Dichtelemente.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante wird als äußere Dichtungsgarnitur ein schmal bauender, mehrlippiger Kombinationsdichtring anstelle des Kassettendichtringes vorgesehen. Der Kombinationsdichtring wird in die äußere Bohrung des Lageraußenringes oder in die äußere Bohrung des Getriebegehäuses eingepreßt. Die Schutz- und Dichtlippen dichten hierbei radial nach innen direkt auf den Außendurchmesser (zylindrischen Schenkel) des Lagerinnenringes. Die Schutzlippen sind zur Außenseite hin, d. h. zur Schmutzseite, gerichtet, die Öldichtlippe ist zur Getriebeinnenseite, d. h. zur Ölseite hin zeigend, angeordnet. Durch eine entsprechende Auswahl der Dichtungswerkstoffe für die Öl- und Staublippe, des statischen Sitzes am Dichtring-Außendurchmesser sowie des vorgeschaltenen Abstreifers, welcher in die Radialdichtung eingepreßt ist, kann dieser Kombinationsdichtring kostengünstig hergestellt werden. Die innere Dichtungsgarnitur bildet ein Dichtelement mit mindestens zwei radial nach außen dichtenden Schutz-/Dichtlippen, eine sogenannte Kolbendichtung, welche direkt gegen die innere zylindrische Kontur (waagerechter Schenkel) des Lagerinnenringes dichtet. Eine Lippe, die Schutzlippe, ist nach außen zur Schmutzseite gerichtet und eine zweite Dichtlippe ist nach innen zur Ölseite gerichtet und verhindert Ölaustritt. Diese Kolbendichtung ist dreh- und verschiebefest mit der Antriebswelle verbunden, läuft mit gleicher Drehzahl mit der Antriebswelle und mit dem Lagerinnenring, welcher über die Mitnahmeeinrichtung mitgedreht wird um und führt, zusammen mit der Antriebswelle, bei Beugung des Gelenkes die Axialbewegung aus. Durch die Wahl einer Kolbendichtung bewegt sich die Dichtung mit ihren Schutz- und Dichtlippen vorteilhafterweise vom Schmutz weg in die saubere Bohrungszone des Lagerinnenringes, wodurch das Dichtelement mit den Schutz- und Dichtlippen vor Beschädigungen geschützt wird und eine hohe Standzeit erreicht und darüber hinaus die Oberfläche der Antriebswelle keinem Verschleiß ausgesetzt wird, wodurch Kosten eingespart werden können.

Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung und die daraus resultierenden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen zu entnehmen.

In Fig. 1 ist ein Teilschnitt einer angetriebenen Lenkachse 12 eines nicht dargestellten land- und/oder bauwirtschaftlich genutzten Fahrzeuges dargestellt.

Angaben über die räumliche Anordnung bzw. Erstreckung einzelner Bauteile sind, soweit im einzelnen nicht ausdrücklich zusätzlich erläutert, wie folgt zu verstehen:

"links" = in der Zeichnung links liegend

"rechts" = in der Zeichnung rechts liegend

"oben" = in der Zeichnung oben liegend

"unten" = in der Zeichnung unten liegend

"außen" bzw. "äußere" = sich radial von einer Längsmittellinie 25 weg erstreckend und

"innen" bzw. "innere" = sich zur Längsmittellinie 25 hin erstreckend

Ein feststehendes Achsgehäuse 8 (Achsrohr) geht an seinem links liegenden Ende in einen Gelenkkopf 8.1 über. Der Gelenkkopf 8.1 kann gabelförmig oder kugelförmig ausgebildet sein. Der obere Schenkel 8.2 ist aus der Zeichnung ersichtlich.

Gegenüber dem feststehenden Achsrohr 8 ist ein Gelenkgehäuse 10 über zwei Achsschenkellager, von denen das obere Achsschenkellager 13 abgebildet ist, schwenkbeweglich gelagert. Das Achsschenkellager ist ein Kegelrollenlager und besteht aus einem Lagerinnenring mit Kegelrollen und einem Käfig sowie einem Lageraußenring.

Am Gelenkgehäuse 10 ist am zylindrischen Teil über Kegelrollenlager 21 eine Radnabe 17 drehbar gelagert. Die Radnabe 17 ist mit einem topfförmigen Endabtriebsgehäuse 18 drehfest verbunden. Im Inneren des Endabtriebgehäuses 18 ist ein Untersetzungsgetriebe, z. B. ein Planetengetriebe 9, untergebracht. Von diesem Planetengetriebe 11 ragt eine Sonnenradwelle 22 nach rechts aus dem Endabtriebsgehäuse 18. Der durch die Radnabe 17 begrenzte Innenraum 23 des Endabtriebgehäuses 18 ist nach außen über zwei Dichtungen 19 und 20 abgedichtet. Die Dichtung 19 ist drehfest in der Radnabe 17 und die Dichtung 20 ist drehfest in der Hohlachse des Gelenkgehäuses 10 untergebracht.

Das Achsgehäuse 8 weist einen Innenraum 14 auf. Zwischen dem Innenraum 14 des Achsgehäuses 8 und dem Innenraum 23 des Endabtriebgehäuses 18 befindet sich ein Außenraum 15, der nach außen im wesentlichen offen ist und durch den Gelenkkopf 8.1 und das Gelenkgehäuse 10 begrenzt wird.

Der Außenraum 15 ist durch eine Wandung 8.2 des Achsgehäuses 8 vom Innenraum 14 des Achsgehäuses 8 einerseits und andererseits von einer Wandung 10.1 des Gelenkgehäuses 10 vom Innenraum 23 des Endabtriebgehäuses 18 getrennt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist innerhalb der Wandung 8.2 eine Lager-Dichtungsanordnung 1A zum Lagern und Abdichten eines Bauteils 7A vorgesehen. Das Bauteil 7A ist vom Innenraum 14 des Achsgehäuses 8 zum Außenraum 15 bzw. vom Innenraum 23 des Endabtriebgehäuses 18 zum Außenraum 15 geführt. Das Bauteil 7A führt rotierende und lineare Bewegungen aus.

Im Falle der beschriebenen lenkbaren Achse 12 für ein land- und/oder bauwirtschaftlich genutztes Fahrzeug handelt es sich bei dem Bauteil 7A um eine Doppelgelenkwelle. Diese Doppelgelenkwelle 7A setzt sich aus mehreren Teilen zusammen und stellt eine Antriebsverbindung von einem selbst nicht dargestellten Ausgleichsgetriebe zum angetriebenen Endabtriebgehäuse 18 her. Die Doppelgelenkwelle 7A besteht im einzelnen aus einer Antriebshalbwelle 7, einem Doppelgelenkkreuz 7.5, einer weiteren Antriebshalbwelle 7.1 (Gelenkgabel) und der bereits erwähnten Sonnenradwelle 22, welche im Profil der Gelenkgabel 7.1 drehfest geführt ist. Die das Endabtriebgehäuse 18 treibende Antriebswelle 7A rotiert während des Betriebes. Dieser Rotationsbewegung ist eine Verschiebebewegung in Axialrichtung (in Richtung der Längsmittellinie 25) überlagert, die eine Folge der Schwenkbewegung des Gelenkgehäuses 10 bzw. des kompletten Radkopfes 16 beim Lenken ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Sonnenradwelle 22 mit der Gelenkgabel 7.1 in Axialrichtung über Sicherungsringe und Anlaufscheiben festgehalten. Demzufolge tritt bei Lenkbewegung auf der Antriebsseite, d. h. rechts vom Doppelkreuzgelenk 7.5, die axiale Verschiebebewegung auf. Die Antriebshalbwelle 7 wird nach rechts vrschoben, wenn die Räder aus der Geradeausfahrtstellung, wie abgebildet, eingelenkt werden. Die gezeigte Anordnung kann jedoch ohne weiteres so abgewandelt werden, daß die rechte Antriebshalbwelle 7 axial festgehalten gelagert ist und keine lineare Verschiebebewegung ausführt. Die lineare Verschiebebewegung tritt dann auf der gegenüberliegenden Seite, d. h. auf der linken Seite des Doppelkreuzgelenkes 7.5, auf. In diesem Fall wäre die Lager-Dichtungsanordnung 1A auf dieser (linke Seite) vorzusehen.

Die in Fig. 1 dargestellte Lager-Dichtungsanordnung 1A setzt sich aus folgenden Teilen zusammen: einem Z-förmigen Lagerinnenring 1, einem Z-förmigen Lageraußenring 2, einer Anlaufscheibe 3, einem Sicherungsring 4, einer inneren Dichtungsgarnitur 5 und einer äußeren Dichtungsgarnitur 6. Der Lageraußenring 2 ist feststehend in der Stufenbohrung der Achsbrücke 8 befestigt bzw. eingesetzt. Der Lagerinnenring 1 kann in der Bohrung 2.6 des Lageraußenrings 2 rotieren, ist aber über seine Anlageringfläche 1.1 und über die Anlaufscheibe 3 und Sicherungsring 4 eingerastet in der Nut 1.2 durch Abstützung an den Stirnseiten 2.1, 2.2 des Lageraußenringes 2 an einem axialen Verschieben gehindert. Die innere Dichtung 5 ist als zweilippige Stangendichtung mit Festsitz in der Bohrung 1.8 des Innenringes 1 ausgebildet. Die Dichtlippen dichten direkt gegen die Wellenoberfläche der Antriebshalbwelle 7, wobei eine Lippe, die sogenannte Abstreiferlippe, die Schmutzseite 15 dichtet und die innere Dichtlippe die Ölseite bzw. den Ölraum 14 dichtet. Die äußere Dichtung 6 ist eine Kassettendichtung und ist zwischen Lagerinnenring 1 und Lageraußenring 2 am Außendurchmesser 1.12 des Lagerinnenringes 1 bzw. in der Bohrung 2.7 des Lageraußenringes 2 jeweils drehfest und verschiebefest angeordnet. Die Schmiermittelversorgung der Lager erfolgt über Schmiernuten 2.3, 2.4, 2.5 und 1.5, die der äußeren Dichtung über Kanäle 8.3 und Bohrungen 2.9 in Achsbrücke 8 bzw. Lageraußenring 2, die der inneren Dichtung über Nuten 1.5. Die Antriebshalbwelle 7 ist in der Bohrung 1.7 des Lagerinnenringes 1 linear geführt. Bei Drehung der Antriebshalbwelle 7 wird der Lagerinnenring 1 über eine Mitnahmeeinrichtung 1.4 am Lagerinnenring 1 und am Wellenschaft der Antriebshalbwelle 7 zwangsweise mitgedreht, wobei sich die Antriebshalbwelle 7 in der Bohrung 1.7 und in der Mitnahmeeinrichtung 1.4 axial verschieben kann. Bei der Verschiebung der Antriebshalbwelle 7 während des Lenkvorganges verbleibt der Lagerinnenring 1 in seiner axialen Position und ebenso die beiden Dichtungsgarnituren 5 und 6. Die diversen Schutz- und Dichtlippen der äußeren Dichtung 6 der Kassettendichtung laufen hierbei immer auf derselben Dichtlaufbahn und erfahren keinerlei Störung durch die Axialbewegung der Antriebshalbwelle 7, da diese an anderer Stelle erfolgt.

Die Lager-Dichtungsanordnung wird vor Beschädigungen und Verschmutzung von außen her durch ein stabiles Abschirmteil 11 geschützt, welches im Gabelbereich an der Antriebshalbwelle 7 befestigt ist und bei Rotation der Antriebshalbwelle 7 den anfallenden Grobschmutz wirksam abweist bzw. wegschleudert.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den gabelförmigen Gelenkkopf 8.1 der Achsbrücke 8 und durch die Antriebswelle 7 in Blickrichtung auf die Lager-Dichtungsanordnung 1A. Der Z- förmige Lageraußenring 2 und die äußere Dichtungsgarnitur 6 ragen hierbei teilweise mit den äußeren Durchmessern über die seitlichen Konturen des Achsrohres 8 hinaus.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt der Einbausituation der Lager-Dichtungsanordnung 1A in der Achsbrücke 8 ähnlich der Ausführung in Fig. 1, nur ist hier der Lageraußenring 2 vereinfacht mit einem rechteckigen Querschnitt ausgeführt. Die äußere Dichtung ist eine Kassettendichtung 6.1 und ist direkt zwischen der äußeren Achsbrückenbohrung und dem Lagerinnenring 1 jeweils drehfest eingesetzt. Oberhalb der Längsmittellinie 25 ist eine flexible Stangendichtung 5.1 in der Nut 1.9 des Lagerinnenringes 1 drehfest eingelegt, welche gegen die Wellenoberfläche der Antriebshalbwelle 7 dichtet. Unterhalb der Längsmittellinie 25 ist eine Kolbendichtung 5.2 direkt am Wellendurchmesser der Antriebshalbwelle 7 befestigt und dichtet mit ihren beiden Dichtlippen gegen die Bohrung 1.8 des Lagerinnenrings 1. Bei axialer Verschiebung der Antriebshalbwelle 7 verschiebt sich die Kolbendichtung 5.2 in axialer Richtung mit dieser zusammen. Bedingt durch die Mitnahmeeinrichtung 1.4 zwischen Antriebshalbwelle 7 und Lagerinnenring 1 findet zwischen Kolbendichtung 5.2 und Bohrung 1.8 sowie zwischen Antriebshalbwelle 7 und Lagerinnenring keine relative Drehbewegung statt, sondern ermöglicht nur eine lineare Verschiebebewegung, wenn das Rad eingeschlagen und wieder zurückgelenkt wird. Vorteilhafterweise bewegt sich die Kolbendichtung vom Schmutz weg, wenn das Rad eingelenkt wird, wodurch Beschädigungen am Dichtelement durch feste Schmutzpartikel weitgehendst verhindert werden. Bohrungen 1.6 im Lagerinnenring 1 verhindern einen Druckaufbau bei Axialverschiebung der Kolbendichtung 5.2.

Fig. 4 zeigt eine Lager-Dichtungsanordnung 1A in Schnittdarstellung, komplett montiert mit einem Z-förmigen Lageraußenring 2 und einem Z-förmigen Lagerinnenring 1. Die äußere Dichtungsgarnitur 6 kann hierbei als Kassettendichtung 6.1, als Radial-Kombidichtung 6.2 mit radial nach innen dichtenden Dichtlippen oder als Radial-Kombidichtung 6.3 mit radial nach außen dichtenden Dichtlippen ausgeführt sein. Die innere Dichtungsgarnitur 5 kann hierbei als Stangendichtung 5.1 oder als Kolbendichtung 5.2 ausgeführt sein. Bei der Wahl einer Kolbendichtung 5.2 sind Öffnungen 2.9 an der Wandung 2.8 des Lageraußenrings 2 sowie Längsnuten 1.5 in der Bohrung 1.7 am Lagerinnenring 1 angebracht. Die Mitnahmeeinrichtung 1.4 besteht aus Abflachungen am inneren Ende des Lagerinnenringes 1. Am Lageraußenring 2 sind stirnseitig Radialnuten 2.4 und 2.5 sowie Längsnuten 2.3 in der Bohrung 2.6 vorgesehen. Der Lagerinnenring 1 wird über die Anlaufscheibe 3 und Sicherungsring 4 eingerastet in der Nut 1.2 des Lagerinnenringes 1 axial festgehalten.

Fig. 5 zeigt eine Lager-Dichtungsanordnung in Schnittdarstellung, komplett montiert ähnlich Fig. 4, jedoch wird hier ein Lageraußenring 2 mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet. Die Mitnahmeeinrichtung besteht hier aus einer Profilverzahnung 1.4 am Lagerinnenring 1. Als äußere Dichtung kann eine Kassettendichtung 6.1 oder eine Kombinationsdichtung 6.2 mit radial nach innen dichtenden Dichtlippen vorgesehen werden. Nuten 1.5 in der Bohrung 1.7 des Lagerinnenringes 1 ermöglichen einen Druckausgleich bei Axialverschiebung der Antriebshalbwelle 7 und sorgen auch für eine Ölschmierung beim Verschiebevorgang der Antriebshalbwelle 7.

Fig. 6 zeigt Längsschnitte durch Z-förmige Lagerinnenringe 1. Die Mitnahmeeinrichtung 1.4 besteht hier aus Abflachungen am rechten Ende der Bohrung 1.7. Oberhalb der Längsachse ist eine Ausführung für die Fixierung einer Stangendichtung 5.1, unterhalb der Längsachse Ausführungen für eine Stangendichtung 5.1 oder eine Kolbendichtung 5.2 dargestellt. Bei letztgenannter Ausführung ist die Druckausgleichsbohrung 1.6 vorteilhaft und ebenso die Nut 1.5.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die Mitnahmeeinrichtung 1.4 mit Abflachungen aus Fig. 6.

Fig. 8 ist ebenfalls ein Schnitt durch einen Lagerinnenring 1, welcher eine Nut 1.9 für die Aufnahme eines flexiblen Stangendichtringes 5.1 zeigt und am rechten Ende eine Profilverbindung 1.4 als Verdrehsicherung beinhaltet. Eine stirnseitig angebrachte Kegelfläche 1.11 sorgt für Selbstreinigung bei Schmutzanfall von außen.

Fig. 9 und Fig. 10 zeigen Schnittdarstellungen durch Lageraußenringe 2. Der Lageraußenring nach Fig. 9 weist einen Z-förmigen Querschnitt auf und jener nach Fig. 10 einen rechteckigen Querschnitt. Der Lageraußenring nach Fig. 10 stellt eine gerollte und verklinkte Ausführung dar. Die Verklinkung 2.12 ist auf der Buchsenmitte zu ersehen. Angebrachte Nuten 2.3 in den Bohrungen 2.4, 2.5 bzw. 2.6 an den Stirnseiten 2.1, 2.2 der Lageraußenringe 2 dienen der Schmiermittelversorgung.

Fig. 11 zeigt die Ansicht des Lageraußenringes 2 nach Fig. 10. Gegenüber der Verklinkung ist eine Längsnut 2.13 als Druckentlastungsnut am Außendurchmesser 2.10 angebracht. Die stirnseitig angebrachten Nuten verlaufen radial.

Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14 zeigen Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsvarianten, wobei die äußere Dichtungsgarnitur 6 jeweils eine Kassettendichtung 6.1 ist. Die innere Dichtungsgarnitur 5 variiert zwischen einer flexiblen Stangendichtung 5.1, eingesetzt in einer Nut des Innenringes 1 (Fig. 12), einer formstabilen Stangendichtung 5.1, befestigt in einer Bohrung des Lagerinnenringes 1 (Fig. 13) und einer linear verschiebbaren Kolbendichtung 5.2, befestigt an der Antriebshalbwelle 7 und verschiebbar in einer Bohrung des Lagerinnenringes 1 (Fig. 14). Bohrungen 2.9 im Lageraußenring 2 (Fig. 12) sorgen für eine Ölzirkulation im Dichtlippenbereich der äußeren Dichtungsgarnitur 6. Längsnuten 2.3 in der Führungsbohrung 1.7 des Lagerinnenringes 1 (Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14) und Bohrungen 1.6 im Lagerinnenring 1 (Fig. 14) verhindern einen Druckaufbau im Dichtlippenbereich der inneren Dichtungsgarnitur 5 bei Axialbewegung der Antriebswellenhälfte 7 bzw. der Kolbendichtung 5.2. Während der Lageraußenring 2 in Fig. 12 einen Z-förmigen Querschnitt aufweist, weisen die Lageraußenringe 2 in den Fig. 13 und 14 jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Drehmitnahme des Lagerinnenringes 1 erfolgt in Fig. 12 mittels eines Zahnnaben-/Zahnwellenprofiles und bei den Fig. 13 und 14 durch vier Abflachungen am Lagerinnenring 1 bzw. im Schaftbereich der Antriebshalbwelle 7 (letztere ist nicht dargestellt).

Bezugszeichen

1A Lager-Dichtungsanordnung

1 Lagerinnenring

1.1 Anlageringfläche

1.2 Ringnut

1.3 geringes Axialspiel

1.4 Mitnahmeeinrichtung

1.5 Druckentlastungsnut

1.6 Bohrung(en)

1.7 Bohrung

1.8 Bohrung

1.9 Nut

1.10 Außendurchmesser

1.11 Kegelfläche

1.12 Außendurchmesser

2 Lageraußenring

2.1 Stirnseite

2.2 Stirnseite

2.3 Längsnut

2.4 Radialnut

2.5 Radialnut

2.6 Bohrung

2.7 Bohrung

2.8 Steg

2.9 Öffnung

2.10 Außendurchmesser

2.11 Außendurchmesser

2.12 Verklinkung

2.13 Längsnut

3 Anlaufscheibe

4 Sicherungsring

5 innere Dichtungsgarnitur

5.1 Stangendichtung

5.2 Kolbendichtung

6 äußere Dichtungsgarnitur

6.1 Kassettendichtung

6.2 Radial-Kombidichtung (radial nach innen dichtend)

6.3 Radial-Kombidichtung (radial nach außen dichtend)

7A Doppelgelenkwelle

7 Antriebshalbwelle

7.1 Gelenkgabel

7.2 Steckwelle

7.3 Sicherungsring

7.4 Verschlußdeckel

7.5 Doppelkreuzgelenk

8 Achsgehäuse/Achsbrücke/Achsrohr

8.1 Gelenkkopf

8.2 Wandung

8.3 Kanal

9 Endabtrieb/Planetentrieb

10 Gelenkgehäuse

10.1 Wandung

11 Schirmblech

12 Lenkachse angetrieben

13 Achsschenkellager

13.1 Achsschenkelbolzen

13.2 Sechskantschrauben

14 Innenraum/Ölraum

15 Außenraum

16 Radkopf

17 Radnabe

18 Endabtriebsgehäuse/Planetenträger

19 Nabendichtung

20 Gelenkwellendichtung

21 Radlager

22 Sonnenradwelle

23 Innenraum Endabtriebsgehäuse

24 Ausgleichgetriebe

25 Längsmittellinie Achse

26 Achsschenkellagerdichtung


Anspruch[de]
  1. 1. Lager-Dichtungsanordnung für die Lagerung und Dichtung einer Antriebswelle (7) mit einem Z-förmigen Lagerinnenring (1), einem Z-förmigen oder rechteckigen Lageraußenring (2), einer Anlaufscheibe (3), einem Sicherungsring (4) sowie einer inneren Dichtungsgarnitur (5) und einer äußeren Dichtungsgarnitur (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring (1) direkt, ohne ein Zwischenteil, eine Antriebshalbwelle (7) linear führt, sich axial über seine Anlageringfläche (1.1) sowie über die Anlaufscheibe (3) und den Sicherungsring (4), eingerastet in der Ringnut (1.2), an den beiden Stirnseiten (2.1, 2.2) des Lageraußenringes (2) mit einem geringen Axialspiel (1.3) abstützt, im feststehenden Lageraußenring (2) direkt, ohne ein Zwischenteil drehbeweglich gelagert ist, wobei über eine Mitnahmeeinrichtung (1.4) ein Synchronlauf mit der Antriebswelle (7) erfolgt und die unterschiedlichen Dichtungsgarnituren (5, 6) vollständig oder partiell drehfest umschließt oder die Gegenlauffläche für diese Dichtlippen bildet.
  2. 2. Lager-Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (2) die äußere Dichtungsgarnitur (6) vollständig oder partiell umschließt oder die Gegenlauffläche für diese Dichtlippen bildet.
  3. 3. Lager-Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager-Dichtungsteile (1 bis 6) in einer Vormontage zu einem Kompletteil (1A) zusammengefügt sind und als solches in die Stufenbohrung eines Achsenteiles (8, 10) dreh- und verschiebefest sowie dicht eingesetzt sind.
  4. 4. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Dichtungsgarnitur (5) eine Stangendichtung (5.1) ist, welche in der Bohrung (1.8) oder in der Nut (1.9) des Lagerinnenringes (1) befestigt ist.
  5. 5. Lager-Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Dichtungsgarnitur (5) eine Kolbendichtung (5.2) ist, welche an der Antriebshalbwelle (7) befestigt ist.
  6. 6. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Dichtungsgarnitur (6) eine Kassettendichtung (6.1) ist.
  7. 7. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Dichtungsgarnitur (6) eine Radial-Kombidichtung mit radial nach innen gerichteten Dichtlippen (6.2) oder mit radial nach außen gerichteten Dichtlippen (6.3) ist.
  8. 8. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (1.7) des Lagerinnenringes (1) mindestens eine längsgerichtete Druckentlastungsnut (1.5) und am Außendurchmesser (1.12) eine Ringnut (1.2) angeordnet sind.
  9. 9. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (2.6) des Lageraußenringes (2) mindestens eine Längsnut (2.3) und an den beiden Stirnflächen (2.1, 2.2) mindestens eine Radialnut (2.4, 2.5) sowie an dem radialen Steg (2.8) mindestens eine Öffnung (2.9) für die Ölschmierung angeordnet sind.
  10. 10. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring (1) aus verschleißfestem Stahl oder einem geeigneten Lagerwerkstoff hergestellt ist.
  11. 11. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (2) aus verschleißfestem Stahl oder einem geeigneten Lagerwerkstoff hergestellt ist.
  12. 12. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 3, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe (3) aus verschleißfestem Stahl oder einem geeigneten Lagerwerkstoff hergestellt ist.
  13. 13. Lager-Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, jedoch ohne die Teile 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (1 und 2) an den aneinanderliegenden, zylindrischen Oberflächen je eine Rille beinhalten, in welche Kugeln radial und axial geführt werden.
  14. 14. Lager-Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebshalbwelle (7) eine einteilige Gabelwelle einer Doppelgelenkwelle (7A) ist.
  15. 15. Lager-Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebshalbwelle (7) eine mehrteilige Welle, bestehend aus: Gelenkgabel (7.1), Steckwelle (7.2), Sicherungsring (7.3) und Verschlußdeckel (7.4) einer Doppelgelenkwelle (7A), ist.
  16. 16. Lager-Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schirmblech (11) an der Antriebshalbwelle (7) befestigt ist.






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