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Die
Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung an einer Achsschenkelbolzenlagerung
einer Achse, insbesondere einer Vorderachse für einen Lastkraftwagen,
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer derartigen Dichtungsanordnung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
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Eine
solche Dichtungsanordnung bzw. ein derartiges Verfahren sind beispielsweise
bereits aus der
DE
197 38 114 A1 als bekannt zu entnehmen. Die dortige Achsschenkel/Achsschenkelbolzenlagerung soll
wartungsfrei ausgebildet sein, indem eine obere und eine untere
Lagerstelle jeweils eine Hülse aufweisen, innerhalb welcher
ein jeweils zugeordnetes Radiallager – beispielsweise ein
Nadellager – untergebracht ist. Innerhalb der unteren Hülse
ist zudem ein Radiallager untergebracht. Jeder der beiden Hülsen
ist dabei in eine zugeordnete Lagerbohrung des Achsschenkels eingepasst
und topfförmig ausgebildet, so dass sie mit ihrem Boden
die benachbarte äußere Stirnfläche des
Achsschenkelbolzens überdeckt. Der Innenraum der jeweiligen
Hülse wird dabei über ein zugeordnetes Dichtungsorgan
zur Achsfaust bzw. zum Achskörper hin abgedichtet.
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Als
problematisch bei dieser Dichtungsanordnung bzw. dem Montageverfahren
hierzu ist jedoch der Umstand anzusehen, dass diese äußerst aufwendig
gestaltet ist und darüber hinaus – bedingt insbesondere
durch das zusätzliche Vorsehen der jeweiligen Hülsen – einen
hohen Platzbedarf, insbesondere im Bereich der Lagerstelle, aufweist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Dichtungsanordnung
sowie ein Verfahren zu deren Montage der eingangs genannten Art
zu schaffen, mit welchen die Herstellungs- und Montagekosten erheblich
zu reduzieren sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtungsanordnung
sowie ein Verfahren zur Montage einer derartigen Dichtungsanordnung
mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Patentansprüchen angegeben.
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Um
eine Dichtungsanordnung zu schaffen, welche bedeutend einfacher
herstellbar und montierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
das Dichtungselement – mittels welchem die Lagerstelle des über
den Achsbolzen drehbar mit dem Achskörper verbundenen Achsschenkels
abgedichtet ist – zur Aufbringung einer Dichtungskraft
vorgespannt auszubilden, wobei ein Dichtungsbereich des Dichtungselements
mittels der Dichtungskraft dichtend mit einem Gegendichtungsbereich – beispielsweise des
Achskörpers – zusammenwirkt. Mit anderen Worten
ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein Dichtungselement
einzusetzen, welches entsprechend vorgespannt ausgebildet ist und
demzufolge beispielsweise nach dem Einbau und der Einstellung der
Lagerung entspannt werden kann, um somit einen notwenigen Dichtungsraum
zu begrenzen, der im Anschluss daran auf einfache Weise mit einem Schmiermittel
befüllt werden kann.
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Die
Vorspannung des Dichtungselements sorgt somit einerseits für
die Aufbringung einer Dichtungskraft zur Abdichtung des Dichtungsraumes
und andererseits zur Überwindung eines Abstandes, welcher
zunächst benötigt wird, um beispielsweise die Lagerung – insbesondere
das Achsfaustspiel – einzustellen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich darüber
hinaus als vorteilhaft gezeigt, wenn das Dichtungselement einen
Balgbereich aufweist, welcher zur Aufbringung der Dichtungskraft
dient. Somit kann auf einfache Weise ein Dichtungselement geschaffen
werden, welches partiell – nämlich im Balgbereich – elastisch
ausgebildet ist, um hierdurch die notwenige Dichtungskraft und den
Längenausgleich zur Überwindung des Abstands zum
Gegendichtungsbereich hin dient.
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Alternativ
hierzu kann das Dichtungselement auch einen entsprechenden Tellerfederbereich
aufweisen, welcher sich insbesondere durch Aufbringung besonders
zuverlässiger Dichtungskräfte auszeichnet. Ein
derartiger Tellerfederbereich wird üblicherweise durch
ein entsprechend federndes, aber dennoch steifes Material wie beispielsweise
einem Federstahl gebildet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Dichtungselement
einen Tragbereich, mittels welchem der Dichtungsbereich getragen
ist. Ein derartiger Tragbereich kann beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff
hergestellt sein, welcher über den Lebenszyklus des Dichtungselements relativ
geringem Verschleiß ausgesetzt ist. Somit ist über
den Tragbereich eine zuverlässige Abstützung des
Dichtungselements insgesamt gegeben.
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Der
Tragbereich kann dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung alternativ
an einem Lager, insbesondere einem Axiallager, oder aber am zugeordneten
Achsschenkel abgestützt sein. In jedem Fall endet das Dichtungselement
jedoch bevorzugterweise im Bereich der Lagerstelle, um so eine kostengünstige
Herstellung und eine bauraumsparende Anordnung des Dichtungselements
zu gewährleisten.
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Schließlich
hat sich eine Dichtungsanordnung als vorteilhaft gezeigt, bei der
der Gegendichtungsbereich durch eine Nut oder dergleichen umlaufende
Vertiefung innerhalb der Achsfaust gebildet ist, da hierdurch eine
besonders zuverlässige Dichtung zu gewährleisten
ist.
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Die
vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Dichtungsanordnung erläuterten Vorteile gelten in ebensolcher
Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch
9. Dieses zeichnet sich zur Gewährleistung einer günstigen
Herstellung und Montage insbesondere dadurch aus, dass das Dichtungselement
vorgespannt und nach der Einstellung der Lagerung entspannt wird.
Die Vorspannung des Dichtungselements kann dabei beispielsweise bereits
extern beim Zulieferer oder aber bei der Montage selbst erfolgen.
Durch die Vorspannung ist es somit möglich, im Anschluss
an die Montage des Dichtungselements die Einstellung der Lagerung – und
insbesondere des Achsfaustspiels – vorzunehmen, und im
Anschluss daran den Dichtungsraum durch Entspannen des Dichtungselements
zu verschließen. Nachdem der Dichtungsraum verschlossen
ist, kann dieser dann in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem
entsprechen Schmiermittel wie Fett oder dergleichen befüllt
werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
schematische und ausschnittsweise Schnittansicht durch eine untere
Lagerstelle eines über einen Achsschenkelbolzen drehbar
mit einer Achsfaust verbundenen unteren Achsschenkels mit einem
Dichtungselement, mittels welchem ein Axiallager zur Achsfaust hin
abgedichtet ist, wobei das Dichtungselement vorliegend in einem
Tellerfederbereich vorspannbar ausgebildet ist; und in
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2 eine
schematische Schnittansicht durch die Lagerstelle des über
einen Achsschenkelbolzen drehbar mit der Achsfaust verbundenen Achsschenkels
gemäß 1, wobei ein alternatives Dichtungselement
vorgesehen ist, welches in einem Balgbereich vorspannbar abgebildet
ist.
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In
den 1 und 2 ist jeweils in einer ausschnittsweisen
und schematischen Schnittansicht einer von zwei Achsschenkeln, nämlich
ein unterer Achsschenkel 10, dargestellt, welcher über
einen Achsschenkelbolzen 12 drehbar mit einem Achskörper 14,
welcher vorliegend als Achsfaust ausgebildet ist, verbunden ist.
Die beiden Achsschenkel 10 sind dabei vorliegend einer
Achse in Form einer drehbaren Vorderachse eines Lastkraftwagens
oder eines Omnibusses zugeordnet.
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Im
Bereich einer Lagerstelle 16 des über den Achsschenkelbolzen 12 drehbar
mit dem Achskörper 14 verbundenen Achsschenkels 10 sind
in den 1 und 2 unterschiedliche, in Axialrichtung
wirkende Lager 18 bzw. 20 vorgesehen, welche jeweils
im Wesentlichen zwischen einer unteren Stirnseite 22 des
Achskörpers 14 und einer korrespondierenden oberen
Stirnseite 24 des unteren Achsschenkels 10 angeordnet
sind.
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Des
Weiteren ist sowohl aus 1 wie auch aus 2 jeweils
ein zweireihiges Nadellager 26 zumindest ausschnittsweise
erkennbar, über welches der untere Achsschenkel 10 radial
am Achsschenkelbolzen 12 bzw. am Achskörper 14 abgestützt
ist.
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Weiterhin
ist aus 1 wie auch aus 2 ein
Achsmaul 28 erkennbar, welches zwischen den voneinander
beabstandeten Achsschenkeln, dem nicht sichtbaren oberen Achsschenkel
und dem unteren Achsschenkel 10, ausgespart ist und in
welches der Achskörper 14 eintaucht.
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Des
Weiteren ist sowohl aus 1 wie auch aus 2 eine
Abstimmscheibe 30 in Form einer Passscheibe erkennbar,
mittels welcher die Lagerung im Bereich der Lagerstelle 16 – und
insbesondere ein Achskörperspiel bzw. ein Achsfaustspiel – einstellbar
ist.
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Speziell
auf 1 kommend, ist dort ein Lager 18 mit
Welzkörpern in Form von Kegelrollen vorgesehen. Des Weiteren
ist aus 1 ein Dichtungselement 32 erkennbar,
welches über einen Tragbereich 34 am Lager 18 abgestützt
ist. Hierzu umfasst der Tragbereich 34 einen um das Lager 18 umlaufenden
Ringschenkel 36. Der Tragbereich 34, welcher demzufolge vorliegend
ebenfalls komplett um das Lager 18 umlaufend ausgebildet
ist, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem
federnden Metallwerkstoff gebildet. Natürlich wären
auch andere Werkstoffe denkbar.
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Durch
den Tragbereich 34 ist ein Dichtungsbereich 38 getragen,
welcher ebenfalls ringförmig um das Lager 18 umlaufend
ausgebildet ist. Der Tragbereich 34 ist dabei über
eine Teillänge innerhalb des Dichtungsbereichs 38 angeordnet.
Der Dichtungsbereich 38 kann im vorliegenden Fall aus einem
elastisch nachgiebigen Material, beispielsweise einem entsprechend
resistenten Gummimaterial, bestehen. Natürlich sind auch
hier andere Materialien denkbar.
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Aus 1 ist
zudem erkennbar, dass im vorliegenden Fall das Dichtungselement 32 einen
Tellerfederbereich 40 umfasst, in welchem das Dichtungselement 32 vorgespannt
werden kann. Hierdurch ist es möglich, das Dichtungselement 32 bzw.
insbesondere dessen Dichtungsbereich 38 aus einer mit dünnen
Linien gezeichneten Stellung A, in welcher der Dichtungsbereich 38 einen
Abstand zum Achskörper 14 aufweist, in eine mit
dickeren Linien gezeichnete Stellung B zu bringen, in welcher der
Dichtungsbereich 38 dichtend mit einem Gegendichtungsbereich 42 des
Achskörpers 14 zusammenwirkt. Mit anderen Worten
ist der Tellerfederbereich 40 so ausgebildet, dass sich
hierdurch das Dichtungselement 32 in die Stellung A vorspannen
und anschließend in die Stellung B zumindest teilweise
entspannen lässt. In der Stellung A weist der Dichtungsbereich 38 demzufolge
einen Abstand zum Gegendichtungsbereich 42 des Achskörpers 14 auf,
während in der Stellung B der Dichtungsbereich 38 dichtend
mit dem Gegendichtungsbereich 42 zusammenwirkt, so dass
insgesamt ein Dichtungsraum 44 für das Lager 18 entsteht.
Durch den Tellerfederbereich 40 bzw. die Vorspannung des Dichtungselements 32 wird
somit einerseits die Überwindung des Abstands des Dichtungsbereichs 38 in
der Stellung A zum Gegendichtungsbereich 42 hin überwunden
und andererseits eine entsprechende Dichtungskraft in der Stellung
B erzeugt, mittels welcher der Dichtungsbereich 38 gegen
den Gegendichtungsbereich 42 gedrückt ist. Nachdem
das Dichtungselement 32 bzw. insbesondere der Dichtungsbereich 38 die
Stellung B erreicht hat und demzufolge der Dichtungsraum 44 geschlossen
ist, kann dieser mit einem Schmiermittel, beispielsweise mit Fett,
befüllt werden. Hierzu kann das Dichtungselement 32 mit
einem entsprechenden Schmiernippel versehen sein.
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In 2 ist
demgegenüber ein Dichtungselement 46 in einer
alternativen Ausführungsform gezeigt, welches über
einen Tragbereich 48 an der oberen Stirnseite 24 des
Achsschenkels 10 abgestützt bzw. zwischen dieser
und dem Lager 20 eingeklemmt ist. Der Tragbereich 48 ist
wiederum als das Lager 20 umlaufendes Ringelement ausgebildet.
Der Tragbereich 48 besteht im vorliegenden Fall wieder
aus einer Metalllegierung. An den Tragbereich 48 schließt sich
ein Dichtungsbereich 50 an, wobei der Tragbereich 48 wiederum über
einen kurzen Längenbereich in den Dichtungsbereich hineinragt.
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Des
Weiteren ist aus 2, rechts, erkennbar, dass das
Dichtungselement 46 bzw. deren Dichtungsbereich 50 einen
umlaufenden Balgbereich 52 umfasst, über welchen
das Dichtungselement 46 bzw. deren Dichtungsbereich 50 wiederum
vorspannbar ist. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1,
bei welchem der Tragbereich 34 bis in den Tellerfederbereich 40 hineinragt,
ist im Balgbereich 52 der Tragbereich 48 nicht
mehr vorgesehen. Mit anderen Worten wird der Balgbereich 52 ausnahmslos durch
den elastisch nachgiebigen Dichtungsbereich 50 gebildet,
welcher beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen kann.
Natürlich wäre es auch denkbar, dass der Tragbereich 48 bis
in den Balgbereich 52 hineinragt. Ebenfalls wäre
es bei der Ausführungsform gemäß 1 denkbar,
dass der dortige Tragbereich 34 nicht bis in den Tellerfederbereich 40 hineinragt.
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In 2,
rechts, ist nun erkennbar, dass mittels des Balgbereichs 52 der
Dichtungsbereich 50 aus der mit dünnen Linien
dargestellten Stellung A in die mit dickeren Linien dargestellt
Stellung B überführbar ist. In der Stellung A
weist der Dichtungsbereich 50 wiederum einen Abstand zum
Gegendichtungsbereich 42 des Achskörpers 14 auf,
während in der Stellung B der Dichtungsbereich 50 dichtend
an dem Gegendichtungsbereich 42 anliegt. Mit anderen Worten
wird auch im vorliegenden Fall im Balgbereich 52 eine Vorspannung
erzeugt, wobei der Balgbereich 42 bzw. das Dichtungselement 46 aus
der Stellung A in die Stellung B entspannt werden kann, so dass
sich ein Dichtungsraum 54 für das Lager 20 verschließen
lässt. Dieser Dichtungsraum 54 kann nach dem Überführen
des Dichtungsbereichs in die Stellung B mit einem Schmiermittel,
beispielsweise mit Fett, befüllt werden. Das Lager 20 kann – wie
in 2 dargestellt – mit Welzkörpern
versehen oder aber auch als Gleitlager ausgebildet sein.
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Sowohl
aus 1 wie auch aus 2 ist erkennbar,
dass der Gegendichtungsbereich 42 des Achskörpers 14 als
Nut oder dergleichen umlaufende Vertiefung ausgebildet ist, wodurch
der jeweilige Dichtungsbereich 38, 50 endseitig
labyrinthartig innerhalb des Achskörpers 14 aufgenommen
ist.
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Durch
die Dichtungselemente 32 bzw. 46 kann dabei ein
Montageverfahren bewerkstelligt werden, welches nachfolgen näher
erläutert werden soll:
Bei der Montage der Achsschenkel 10 an
dem Achskörper 14 – unter Vermittlung
des Achsschenkelbolzens 12 – wird auch das jeweilige
Lager 18 bzw. 20 und das jeweilige Dichtungselement 32 bzw. 46 montiert.
Das jeweilige Dichtungselement 32 bzw. 46 wird dabei
entweder vorgespannt in der Stellung A angeliefert oder aber während
der Montage selbst in die Stellung A vorgespannt. In dieser Stellung
A, in welcher der jeweilige Dichtungsbereich 38, 50 vom
korrespondierenden Gegendichtungsbereich 42 des Achskörpers 14 beabstandet
ist, ist eine Einstellung des Achskörperspiels bzw. Achsfaustspiels,
also des Spiels zwischen dem Achskörper 14 und
dem korrespondierenden Achsschenkel 10, möglich.
Dieses Spiel wird bei der Montage durch die entsprechende Abstimmscheibe 30 ausgeglichen.
Während der Einstellung bzw. Abstimmung der Lagerung ist
somit das Dichtungselement 32 bzw. 46 in der Stellung
A vorgespannt.
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Nachdem
die Lagerung eingestellt bzw. abgestimmt ist, kann die im Tellerfederbereich 40 bzw. Balgbereich 52 induzierte
Vorspannung zumindest teilweise entspannt werden, wodurch insbesondere der
jeweilige Dichtungsbereich 38 bzw. 50 über
den Spalt zwischen dem Achskörper 14 und dem korrespondierenden
Achsschenkel 10 schnappt und die Abstimmscheibe 30 umschließt.
Mit andern Worten umschließt das Dichtungselement 32 bzw. 46 in fertigmontiertem
Zustand – also in der Stellung B – den Spalt zwischen
dem Achskörper 14 und dem Achsschenkel ringförmig
und greift in den nutförmigen Gegendichtungsbereich 42 des
Achskörpers 14 ein. Nachdem hierdurch der durch
das Dichtungselement 32, 46 gebildete Dichtungsraum 44 bzw. 54 geschlossen
ist, kann dieser mit einem Schmiermittel befüllt werden.
Hierdurch ergibt sich die gewünschte wartungsarme Dichtungsanordnung
bzw. Lagerstelle 16.
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Zur
Vorspannung des Tellerfederbereichs 40 bzw. des Balgbereichs 52 kann
eine entsprechende Vorspannhilfe verwendet werden, welche entfernt wird,
wenn der jeweilige Dichtungsbereich 38 bzw. 50 aus
der Stellung A in die Stellung B überführt werden soll.
Somit ist insgesamt ein Verfahren möglich, bei welchem
beispielsweise zunächst vorgespannte Dichtungselemente 32, 46 montiert,
anschließend die Abstimmscheibe 30 und der Achsschenkelbolzen 12 eingesetzt
und anschließend die Vorspannung des Dichtungselements 32, 46 aufgehoben
werden kann, so dass mittels diesem die Lagerstelle 16 bzw. der
Spalt zwischen dem Achskörper 14 und dem Achsschenkel 10 abgedichtet
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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