DE10057587A1

DE10057587A1 - Radlagerung, insbesondere für Anhängerachsen

Info

Publication number: DE10057587A1
Application number: DE10057587A
Authority: DE
Inventors: Joerg Ebert; Hans-Josef Leidig
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: DE10057587B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Radlagerung, insbesondere für Anhängerachsen, mit einer mittels eines inneren und eines äußeren Kegelrollenlagers drehbar auf einem Achsschenkel (4) gelagerten Nabe (1), an der das Fahrzeugrad befestigbar ist. Die Kegelrollen (2b, 3b) wälzen sich zwischen einer mit der Nabe (1) umlaufenden äußeren Lagerlauffläche und einer inneren Lagerlauffläche ab, die an einem drehfest auf dem Achsschenkel (4) aufsitzenden Lagerinnenring (2a, 3a) ausgebildet ist. Um eine Radlagerung zu schaffen, die eine Verringerung des Volumens und damit des Gewichtes der Nabe ermöglicht, ist in der Nabe (1) eine separate Laufschicht (15, 16) angeordnet. Die Außenseite der Laufschicht (15, 16) stützt sich an einer entsprechenden Innenfläche (13, 14) der Nabe (1) ab. Die zu der Außenseite im wesentlichen prallele Innenseite der Laufschicht bildet die äußere Lauffläche (17, 18) des Kegelrollenlagers (2, 3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlagerung, insbesondere für Anhängerachsen, mit einer mittels eines inneren und eines äußeren Wälzlagers drehbar auf einem Achsschenkel gelagerten Nabe, an der das Fahrzeugrad befestigbar ist, wobei sich die Wälzkörper zwischen einer mit der Nabe umlaufenden äußeren Lagerlauffläche und einer inneren Lagerlauffläche abwälzen, die an einem auf dem Achsschenkel aufsitzenden Lagerinnenring ausgebildet ist.

Eine solche Radlagerung ist z. B. aus der EP 0 407 719 B1 bekannt. Sie setzt sich, was die verwendeten Wälzlager betrifft, aus einem inneren und einem äußeren Kegelrollenlager zusammen, wobei die Lager ihrerseits wiederum aus einem Innenring, einem Außenring und den kegelrollenförmigen Wälzkörpern bestehen. Von Nachteil ist das relativ große Bauvolumen der Kegelrollenlager, außerdem müssen bei dessen Herstellung nicht nur der Lagerinnenring, sondern auch der Lageraußenring mit den daran ausgebildeten Paßflächen aufwendig bearbeitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radlagerung mit einer mittels eines inneren und eines äußeren Kegelrollenlagers drehbar auf einem Achsschenkel gelagerten Nabe zu schaffen, die eine Verringerung des Volumens und damit des Gewichtes der Nabeneinheit ermöglicht.

Zur Lösung ist die Radlagerung mit den eingangs genannten Merkmalen gekennzeichnet durch eine in der Nabe angeordnete, separate Laufschicht, deren Außenseite sich an einer entsprechenden Innenfläche der Nabe abstützt, und deren zu der Außenseite im wesentlichen parallele Innenseite die äußere Lauffläche des Wälzlagers bildet.

Bei einer solchen Radlagerung ist ein Lageraußenring im herkömmlichen Sinne nicht mehr vorhanden bzw. ist dieser durch eine kleinvolumige Laufschicht mit konusförmig gestalteter Außenseite und einer hierzu im wesentlichen parallelen Innenseite ersetzt. Mit der vorzugsweise konusförmig gestalteten Außenseite stützt sich die Laufschicht an einer schrägen Innenfläche ab, z. B. einem Innenkonus, mit dem die Nabe auf ihrer Innenseite versehen ist. Die eigentliche Lauffläche des Wälzlagers wird durch die vorzugsweise konische Innenseite der so gestalteten flachen Laufschicht gebildet. Da es die einzige Aufgabe der Laufschicht ist, eine glatte und verschleißarme Lauffläche für die Wälzkörper bereitzustellen, hingegen eine weitergehende statische Funktion der Laufschicht nicht erforderlich ist, läßt sich die Laufschicht im Vergleich zu einem herkömmlichen Lageraußenring kleinvolumig gestalten. Die von den Wälzkörpern ausgeübten Druckkräfte werden von der Laufschicht weitgehend unmittelbar auf die entsprechend geformte Innenfläche der Nabe übertragen. Daher reduziert sich die Funktion der Laufschicht darauf, der im Bereich der Wälzlager vorzugsweise konisch geformten Innenseite der Nabe eine glatte und verschleißarme Oberfläche zu verleihen.

Durch den Wegfall eines vergleichsweise voluminösen Lageraußenrings ermöglicht diese Bauweise eine Verringerung des Volumens der Nabeneinheit und damit einhergehend auch eine Verringerung von deren Gewicht. Im Fahrbetrieb des mit einer solchen Radlagerung versehenen Fahrzeuges wiederum bedeutet dies einen geringeren Anteil gefederter Massen und damit ein verbessertes Fahrverhalten insbesondere bei kurzen Fahrbahnstößen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Radlagerung ist für jedes Wälzlager jeweils eine eigene Laufschicht in der Nabe angeordnet.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Radlagerung ist für das innere und das äußere Wälzlager eine einstückige, gemeinsame Laufschicht in der Nabe angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Radlagerung schließt sich zur Fahrzeugmitte hin an die Laufschicht des inneren Wälzlagers ein zu der Lagerfläche einstückiger Dichtabschnitt an, an dessen Dichtfläche sich ein achsfester Dichtring schleifend abstützt. Auf diese Weise ist es möglich, die Lauffläche für die z. B. kegelrollenförmigen Wälzkörper und die Dichtlauffläche für den achsfest angeordneten Dichtring in einem einzigen Bauteil zu integrieren. Vorzugsweise weist der Dichtabschnitt die Form einer kurzen axialen Hülse auf, deren Innenseite die Dichtfläche bildet.

Die erfindungsgemäße Laufschicht läßt sich durch entsprechendes Umformen in der Innenkontur der Nabe befestigen. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der die Laufschicht in den entsprechenden Innenkonus der Nabe eingepreßt oder durch Kaltwalzen eingerollt ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele einer Radlagerung dargestellt sind. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radlagerung mit einer auf einem Achsschenkel drehbar montierten Nabe in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radlagerung mit einer auf einem Achsschenkel drehbar montierten Nabe in einer zweiten Ausführungsform.

Bestandteile der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Radlagerung sind eine Nabe 1, die mit einem Befestigungsflansch 1a für ein auf der Zeichnung nicht dargestelltes Bremselement sowie für ein Fahrzeugrad versehen ist. Bei dem Bremselement kann es sich um eine Bremstrommel oder um eine Bremsscheibe handeln.

Innerhalb der Nabe 1 sind zwei Wälzlager in Gestalt von Kegelrollenlagern 2 und 3 angeordnet, die beim Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sind. Das äußere Kegelrollenlager 2 hat einen kleineren Durchmesser als das innere Kegelrollenlager 3. Beide Kegelrollenlager 2 und 3 bestehen jeweils aus einem Innenring 2a bzw. 3a und Kegelrollen 2b bzw. 3b, die jeweils durch einen Käfig 2c bzw. 3c gehalten sind. Die Innenringe 2a, 3a der beiden Wälzlager sitzen jeweils auf einem zylindrischen Lagersitz 4a bzw. 4b eines Achsschenkels 4, der an seinem äußeren Ende mit einem Außengewindeabschnitt 4c versehen ist.

Um die mit den Kegelrollenlagern 2 und 3 versehene Nabe 1 in axialer Richtung definiert auf dem Achsschenkel 4 zu positionieren, ist an dem Achsschenkel 4 eine Ringschulter 5 angeformt, die eine radial verlaufende, ringförmige Anschlagfläche 6 für den Innenring 3a des inneren Kegelrollenlagers 3 bildet.

Die Positionierung und Halterung der mit den beiden Kegelrollenlagern 2 und 3 versehenen Nabe auf dem Achsschenkel 4 geschieht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Achsmutter 7, die auf dem Außengewindeabschnitt 4c des Achsschenkels 4 aufgeschraubt ist. Beim Ausführungsbeispiel ist zwischen der Achsmutter 7 und dem Innenring 2a des äußeren Kegelrollenlagers 2 eine Druckscheibe 8 angeschraubt, die mit einer Nase in eine Nut im Außengewindeabschnitt 4c des Achsschenkels 4 hineinragt und auf diese Weise unverdrehbar und zugleich axial verschiebbar am Achsschenkel 4 gehalten ist. Das Innere der Nabe 1 wird durch eine Kappe 9 aus Kunststoff abgedeckt.

Bei der dargestellten Radnabe erfolgt das Aufschieben der Nabe 1 auf den Achsschenkel 4 sowie das Abziehen vom Achsschenkel allein mit Hilfe der Achsmutter 7. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Nabe 1 mit den vormontierten Kegelrollenlagern 2 und 3 und der durch ein Verbindungselement 10 in der Nabe gehaltenen Achsmutter 7 so weit auf den Achsschenkel 4 aufzuschieben, bis die Achsmutter 7 in das Gewinde des Außengewindeabschnitts 4c eingreift. Durch anschließendes Drehen der Mutter 7 im Uhrzeigersinn erfolgt ein zuverlässiges Aufschieben der Kegelrollenlager 2 und 3 mit deren Innenringen auf die Lagersitze 4a, 4b des Achsschenkels 4, bis die Nabe 1 ihre exakte Position auf dem Achsschenkel 4 erreicht hat, in der die hintere Stirnfläche des Innenrings 3a des Kegelrollenlagers 3 an der Anschlagfläche 6 der Ringschulter 5 anliegt. Zwischen dem Innenring 3a des inneren Kegelrollenlagers 3 und der Anschlagfläche 6 ist noch ein Mitnahmering 11 angeordnet, der für das Abziehen der Nabe 1 einschließlich der Kegelrollenlager vom Achsschenkel 4 als komplette Einheit erforderlich ist. Der Mitnahmering 11 wird hierbei von einem in der Nabe montierten Sicherungsring 12 erfaßt, und erfaßt seinerseits den Innenring 3a des inneren Kegelrollenlagers 3.

Im Bereich des äußeren Kegelrollenlagers 2 und des inneren Kegelrollenlagers 3 weist die Innenkontur der Nabe 1 eine schräge Innenfläche in Gestalt eines Innenkonus 13, 14 auf. Der Innenkonus 13 befindet sich im Bereich des äußeren Wälzlagers, und der Innenkonus 14 im Bereich des inneren Wälzlagers. Die Anschrägung von Innenkonus 13 bzw. Innenkonus 14 ist dergestalt, daß sich der Innenkonus 13 nach außen, d. h. in Richtung auf die Achsmutter 7 erweitert, wohingegen sich der Innenkonus 14 nach innen in Richtung auf die Fahrzeugmitte erweitert. Sowohl am Innenkonus 13 wie auch am Innenkonus 14 stützt sich jeweils eine flache Laufschicht 15 bzw. 16 in Gestalt einer separaten konischen Hülse ab. Die konusförmig gestaltete Außenseite der Laufschicht 15 liegt daher an dem entsprechenden Innenkonus 13, und die ebenfalls konusförmig gestaltete Außenseite der Laufschicht 16 an dem entsprechenden Innenkonus 14 der Nabe an. Die konische Innenseite 17 der Laufschicht 13 bildet die äußere Lauffläche für die Kegelrollen 2b, und die ebenfalls konische Innenseite 18 der Laufschicht 14 bildet die äußere Lauffläche für die Kegelrollen 3b.

Zur Fahrzeugmitte hin schließt sich an die Laufschicht 16 des inneren Kegelrollenlagers 3 ein Dichtabschnitt 19 an, der einstückiger Bestandteil der Laufschicht 16 ist. Der Dichtabschnitt 19 weist die Gestalt einer kurzen axialen Hülse auf, deren Innenseite eine Dichtfläche bildet. An dieser Dichtfläche stützt sich ein Dichtring 20 ab. Der Dichtring 20 sitzt in einem Absatz des Mitnahmerings 11, was zu einer achsfesten Befestigung des Dichtringes 20 führt. Im Betrieb der Radlagerung kommt es daher zu einem schleifenden Abdichten des feststehenden Dichtringes 20 gegenüber dem sich drehenden Dichtabschnitt 19 der Laufschicht 16.

Die Laufschicht 15 geht zur Fahrzeugmitte hin in eine daran einstückig ausgebildete Ablaufsicherung 22 über, die nach innen gebogen geformt ist. Diese verhindert im Defektfall ein Ablaufen des Wälzlagers.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die beiden Laufschichten 15, 16 getrennte Bauteile, es ist also für jedes der beiden Kegelrollenlager 2, 3 eine eigene Laufschicht 15 bzw. 16 vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist demgegenüber für das innere Kegelrollenlager 3 und das äußere Kegelrollenlager 2 eine einstückige, gemeinsame Laufschicht 21 in der Nabe 1 angeordnet. Fig. 2 läßt erkennen, daß diese gemeinsame Laufschicht 21 exakt der Innenkontur der Nabe 1 folgt. Wiederum ist am inneren Ende der Laufschicht 21 in Gestalt einer axialen Hülse der Dichtabschnitt 19 einstückig angeformt, an dessen nach innen weisender Dichtfläche sich der Dichtring 20 schleifend abstützt.

Die Befestigung der zweiteiligen Laufschicht 15, 16 gemäß Fig. 1 oder der einteiligen Laufschicht 21 gemäß Fig. 2 an der Innenkontur der Nabe 1 und insbesondere an dem Innenkonus 13 und dem Innenkonus 14 kann durch entsprechendes Umformen der flachen Laufschicht erfolgen. Hierzu kann die Laufschicht zunächst als im wesentlichen hülsenförmiges Teil in die Nabe 1 eingesetzt und dann durch geeignetes Aufweiten umgeformt werden, bis die Laufschicht bündig an der entsprechenden Innenkontur der Nabe anliegt.

Ferner ist es möglich, die z. B. aus einem Stahlblech 100 Cr 6 V bestehende Laufschicht 15, 16, 21 in den entsprechenden Innenkonus 13 bzw. 14 der Nabe 1 einzupressen, oder die Laufschicht in die entsprechenden Flächen der Innenkontur der Nabe einzuwalzen, wodurch eine weitgehend materialschlüssige Verbindung der Laufschicht mit der entsprechenden Innenkontur der Nabe erzielt wird. Mit dem Einwalzen der metallischen Laufschicht wird zugleich eine Glättung sowie eine Verfestigung und damit Härtung der als Laufschicht dienenden Innenseiten 17, 18 erreicht, und damit eine erhöhte Verschleißfestigkeit der Laufflächen. Hierbei ist es nicht erforderlich, die Oberfläche der Innenkonusse 13, 14 vor dem Einwalzen der Laufschicht/der Laufschichten auf ein exaktes Maß zu bearbeiten.

Bezugszeichenliste

1

Nabe

1

a Befestigungsflansch

2

äußeres Wälzlager bzw. Kegelrollenlager

2

a Innenring

2

b Kegelrolle, Wälzkörper

2

c Käfig

3

inneres Wälzlager bzw. Kegelrollenlager

3

a Innenring

3

b Kegelrolle, Wälzkörper

3

c Käfig

4

Achsschenkel

4

a Lagersitz

4

b Lagersitz

4

c Außengewindeabschnitt

5

Ringschulter

6

Anschlagfläche

7

Achsmutter

8

Druckscheibe

9

Kappe

10

Verbindungselement

11

Mitnahmering

12

Sicherungsring

13

Innenkonus

14

Innenkonus

15

Laufschicht

16

Laufschicht

17

Innenseite, Lauffläche

18

Innenseite, Lauffläche

19

Dichtabschnitt

20

Dichtring

21

Laufschicht

22

Ablaufsicherung

Claims

1. Radlagerung, insbesondere für Anhängerachsen, mit einer mittels eines inneren und eines äußeren Wälzlagers (3 bzw. 2) drehbar auf einem Achsschenkel (4) gelagerten Nabe (1), an der das Fahrzeugrad befestigbar ist, wobei sich die Wälzkörper (3b, 2b) zwischen einer mit der Nabe (1) umlaufenden äußeren Lagerlauffläche (17, 18) und einer inneren Lagerlauffläche abwälzen, die an einem auf dem Achsschenkel (4) aufsitzenden Lagerinnenring (3a, 2a) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine in der Nabe (1) angeordnete, separate Laufschicht (15, 16, 21), deren Außenseite sich an einer entsprechenden Innenfläche der Nabe (1) abstützt, und deren zu der Außenseite im wesentlichen parallele Innenseite die äußere Lauffläche (17, 18) des Wälzlagers bildet.

2. Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Nabe (1) ein darin ausgebildeter Innenkonus (13, 14) ist.

3. Radlagerung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Wälzlager (3, 2) jeweils eine eigene Laufschicht (16 bzw. 15) in der Nabe (1) angeordnet ist.

4. Radlagerung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das innere und das äußere Wälzlager eine einstückige, gemeinsame Laufschicht (21) in der Nabe (1) angeordnet ist.

5. Radlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Fahrzeugmitte hin an die Laufschicht (16, 21) des inneren Wälzlagers (3) ein zu der Laufschicht (16, 21) einstückiger Dichtabschnitt (19) anschließt, an dessen Dichtfläche sich ein achsfester Dichtring (20) schleifend abstützt.

6. Radlagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtabschnitt (19) die Form einer kurzen axialen Hülse aufweist, deren Innenseite die Dichtfläche bildet.

7. Radlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Fahrzeugmitte hin an die Laufschicht (15, 21) des äußeren Wälzlagers (2) eine zu der Laufschicht (15, 21) einstückige Ablaufsicherung (2) anschließt.

8. Radlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager ein Kegelrollenlager (3, 2) ist.

9. Radlagerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht (15, 16, 21) in die entsprechende Innenfläche der Nabe (1) eingepreßt oder durch Kaltwalzen eingerollt ist.