DE102009024351A1

DE102009024351A1 - Lageranordnung einer über ein Drehgelenk antreibbaren Radnabe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102009024351A1
Application number: DE200910024351
Authority: DE
Inventors: Oliver Börsch; Horst DÖPPLING; Heinrich Hofmann; Roland Langer; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1; 1') einer über ein Gelenkkörper (7, 7') eines Drehgelenks (5) antreibbaren Radnabe (2; 2') eines Kraftfahrzeuges, bei der die mit einem Radflansch (6) verbundene Radnabe (2; 2') und der mit einer Antriebswelle verbundene Gelenkkörper (7; 7') mittels einer Verzahnung (3, 4; 3', 4') drehfest und durch einen in einen Gewindezapfen (23) des Gelenkkörpers (7; 7) eingreifenden Schraubbolzen (24) axial miteinander verbunden sind, und mit einem auf der Radnabe (2; 2') angeordneten, zwei Reihen (13, 14) von Wälzkörpern (15) aufweisenden Wälzlager (9) mit einem einteiligen Außenring (10) und einem einstückig an die Radnabe (2; 2') angeformten Innenring (12), wobei die Wälzkörper (15) in zwei benachbarten, jeweils in die Innenseite des Außenrings (10) und in die Außenseite des Innenrings (12) eingearbeiteten rillenförmigen Laufbahnen (16-19) abrollen, deren Druckwinkelachsen in O-Anordnung gegeneinander angestellt sind. Zur Verbesserung der Lageranordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wälzkörper (15) beider Reihen (13, 14) des Wälzlagers (9) als Kugelrollen (20) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (21, 22) ausgebildet sind, welche durch axiales Einführen in den Abstand zwischen Außenring (10) und Innenring (12) und anschließendes Verkippen in ihre Laufbahnen (16, 17, 18, 19) in das Wälzlager (9) eingebracht sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung einer über ein Gelenkkörper eines Drehgelenks antreibbaren Radnabe eines Kraftfahrzeuges, bei der die mit einem Radflansch verbundene Radnabe und der mit einer Antriebswelle verbundene Gelenkkörper mittels einer Verzahnung drehfest und durch einen in einen Gewindezapfen des Gelenkkörpers eingreifenden Schraubbolzen axial miteinander verbunden sind, und mit einem auf der Radnabe angeordneten, zwei Reihen von Wälzkörpern aufweisenden Wälzlager mit einem einteiligen Außenring und einem einstückig an die Radnabe angeformten Innenring, wobei die Wälzkörper in zwei benachbarten, jeweils in die Innenseite des Außenrings und in die Außenseite des Innenrings eingearbeitete rillenförmigen Laufbahnen abrollen, deren Druckwinkelachsen in O-Anordnung gegeneinander angestellt sind und die axial einseitig durch jeweils eine Schulter begrenzt sind.
Hintergrund der Erfindung
Bislang werden derartige Lageranordnungen einer über einen Gelenkkörper eines Drehgelenks antreibbaren Radnabe mit einem Wälzlager versehen, dessen Wälzkörper als Kugeln ausgebildet sind. Derartige Lageranordnungen haben sich vielfach bewährt, bieten aber noch Raum für Verbesserungen. Insbesondere ist es bei derartigen Lageranordnungen schwierig bis unmöglich, Außenring und Innenring des Wälzlagers einteilig sowie insbesondere einteilig mit der Radnabe bzw. mit einem Befestigungsflansch auszuführen. Regelmäßig ist es bislang in der Praxis notwendig, den Außenring oder den Innenring zweiteilig auszubilden, da sich das Wälzlager sonst nicht oder nur mit größtem Aufwand mit den Lagerkugeln füllen lässt.
Eine herkömmliche Lageranordnung einer über ein Drehgelenk antreibbaren Radnabe eines Kraftfahrzeuges mit zweiteiligem Innenring ist aus der DE 42 10 461 C2 bekannt. Bei dieser Anordnung wird die drehfeste Verbindung von Radnabe und Drehgelenk durch einen Gewindezapfen ermöglicht, welcher eine axiale Wellenverzahnung aufweist, die in eine korrespondierend ausgebildete Innenverzahnung im Achsstumpf der Radnabe eingreift. Die Gegenfläche des Gelenkkörpers der Gelenkwelle wirkt gleich zweifach auf den über den Achsstumpf der Radnabe überstehenden zweiteiligen Innenring ein, nämlich dadurch, dass eine Stirnseite der Gegenfläche auf eine Stirnseite einer Lagerinnenringhälfte presst, und dadurch, dass eine Axialfläche der Gegenfläche den überstehenden Teil des Lagerinnenringes abstützt. Das Ziel dieser Anordnung ist die Verhinderung von Verformungen, insbesondere von solchen Verformungseffekten, welche infolge von Biegemomenten auf den Lagerinnenring einwirken.
Aus der DE 31 16 720 C1 ist eine Lageranordnung bekannt, bei welcher der gesamte Innenring einstückig an der Radnabe ausgebildet ist. In die zum Gelenkkörper gerichtete Stirnseite des Gewindezapfens der Radnabe ist eine Stirnverzahnung eingeformt, welche mit einer gegenüberliegenden Stirnverzahnung des Gelenkkörpers zusammenwirkt, so dass hierdurch eine einfache lös bare Befestigung dieser Bauteile gewährleistet ist. Die Radnabe und der Gelenkkörper sind dabei axial mittels einer zentralen Schraubverbindung gegeneinander verspannt.
Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 36 04 630 C2 bekannt. Die Idee, den Außenring und den Innenring einstückig mit der Radnabe bzw. dem Befestigungsflansch zu verbinden, ist an sich gut, wird doch der Schraubenverband Radnabe/Antriebsgelenk von den Kugelkräften entlastet. Jedoch scheitern derartige Vorschläge an praktischen Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit bzw. an der Montierbarkeit der Kugeln sowie an ihrer vergleichsweise großen Baulänge.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung einer über ein Drehgelenk antreibbaren Radnabe eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welche die geschilderten Nachteile beseitigt. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine kurz bauende Einheit aus Radnabe, Lageranordnung und Drehgelenk zu schaffen, welche leicht zu montieren bzw. zu demontieren ist sowie den Schraubenverband Radnabe/Antriebsgelenk entlastet.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, wenn als Wälzkörper jeweils Kugelrollen in das Wälzlager eingesetzt werden.
Die Erfindung geht daher aus von einer Lageranordnung einer über ein Gelenkkörper eines Drehgelenks antreibbaren Radnabe eines Kraftfahrzeuges, bei der die mit einem Radflansch verbundene Radnabe und der mit einer Antriebswelle verbundene Gelenkkörper mittels einer Verzahnung drehfest sowie durch einen in einen Gewindezapfen des Gelenkkörpers eingreifenden Schraubbolzen axial miteinander verbunden sind, und mit einem auf der Radnabe angeordneten, zwei Reihen von Wälzkörpern aufweisenden Wälzlager mit einem einteiligen Außenring und einem einstückig an die Radnabe angeformten Innenring, wobei die Wälzkörper in zwei benachbarten, jeweils in die Innenseite des Außenrings und in die Außenseite des Innenrings eingearbeitete rillenförmigen Laufbahnen abrollen, deren Druckwinkelachsen in O-Anordnung gegeneinander angestellt sind und die axial einseitig durch jeweils eine Schulter begrenzt sind. Zudem ist vorgesehen, dass die Wälzkörper beider Reihen des Wälzlagers als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind, welche durch axiales Einführen in den Abstand zwischen Außenring und Innenring und anschließendes Verkippen in ihre Laufbahnen in das Schrägwälzlager eingebracht sind.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass sich eine kurz bauende Lageranordnung schaffen lässt, deren Wälzlager einstückig mit der Radnabe bzw. einem Befestigungsflansch desselben verbunden sind. Durch die Nutzung von Kugelrollen lässt sich eine derartige Anordnung realisieren, und zwar aufgrund der Möglichkeit, die Kugelrollen bei ihrem Einsetzen bzw. dem Befüllen des Wälzlagers in ihre Arbeitsposition kippen bzw. aufrichten zu können. Zwar ist der Einsatz von Kugelrollen in Lagern an sich bereits bekannt – beispielsweise durch die DE 10 2007 050 215 A1 – jedoch ist es bislang noch nicht vorgeschlagen worden, Kugelrollenlager für gattungsgemäße Lageranordnungen mit einer über ein Drehgelenk antreibbaren Radnabe zu verwenden.
Es wird also auf überraschend einfache Art und Weise eine Lageranordnung aus zum Teil für sich bekannten Einzelkomponenten geschaffen, die nicht nur kurz baut, sondern bei der zudem in völlig neuartiger Weise eine einfache und exakte Montage von Radnabe und Drehgelenk ermöglicht ist.
Das System wird ebenfalls über einen zentrisch angeordneten Bolzen in Form einer Dehnschraube axial verspannt, wobei hier weiterer Spielraum für Verbesserungen durch vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung geschaffen wurde.
So kann vorgesehen sein, dass der Schraubbolzen als Dehnschraube ausgebildet ist, welche durch eine zentrale Bohrung der Radnabe geführt und mit ihrem Außengewinde in ein Innengewinde in einem Gewindezapfen des äußeren Gelenkkörpers eingeschraubt ist, wobei sich ein Schraubenkopf der Dehnschraube gegen einen Radialbund in einer radial inneren und axial äußeren Glocke der Radnabe abstützt. Durch die gesamte Konstruktion der Lageranordnung ist dieser Schraubenverband Radnabe/Antriebsgelenk mechanisch entlastet.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung zwischen der Radnabe und dem Gelenkkörper als Axialverzahnung ausgebildet ist, wobei auf dem Gewindezapfen des äußeren Gelenkkörpers eine Wellenverzahnung angeordnet ist, welche in eine entsprechende Innenverzahnung in der Radnabe eingreift.
Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass vorgesehen wird, dass eine Stirnseite des äußeren Gelenkkörpers gegen eine Stirnseite der Radnabe anliegt.
In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnung als Stirnverzahnung ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass eine axial äußere Stirnseite des äußeren Gelenkkörpers mit einer Stirnverzahnung versehen ist, welche mit einer entsprechenden Stirnverzahnung in der Stirnseite der Radnabe in Eingriff steht.
Die Stirnverzahnung ist vorzugsweise als eine Hirth-Verzahnung mit radial verlaufenden Zähnen ausgebildet, welche beispielsweise 40 bis 60 Zähne aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Längsschnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung gemäß der Erfindung in hälftiger Darstellung, und
2 eine Längsschnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung gemäß der Erfindung in hälftiger Darstellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In den 1 und 2 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 bzw. 1' im Längsschnitt in hälftiger Ansicht dargestellt, wobei für gleiche Bauteile nachfolgend dieselben Bezugsziffern verwendet werden.
Die Lageranordnung 1, 1' weist eine Radnabe 2, 2' eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges auf. Die Radnabe 2, 2' ist über eine im Einzelnen noch zu beschreibende Verzahnung 3, 4 bzw. 3', 4' mit einem Drehgelenk 5 verbunden. Die Radnabe 2, 2' weist an ihrem gelenkfernen axialen Ende einen Radflansch 6 zur Befestigung einer nicht dargestellten Felge eines Fahrzeugrades auf. Von dem mit einer Antriebswelle verbundenen Drehgelenk 5 ist nur der radial äußere Gelenkkörper 7 bzw. 7' dargestellt, der an seiner Innenoberfläche Laufbahnen 8 zur Aufnahme von ein Drehmoment übertragenden Kugeln aufweist, die in Laufbahnen eines nicht gezeigten Gelenkinnenteils geführt sind.
Auf der Radnabe 2, 2' ist ein zweireihiges Wälzlager 9 angeordnet. Das Wälzlager 9 weist einen Außenring 10, an den radial außen ein Befestigungsflansch 11 für eine Bremsscheibe angeformt ist, sowie einen Innenring 12 auf. Das Wälzlager 9 weist eine Vielzahl von in zwei Reihen 13, 14 nebeneinander zwischen Außenring 10 und Innenring 12 angeordnete, sowie durch zwei nicht dargestellte Lagerkäfige in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltene Wälzkörper 15 auf. Diese Wälzkörper 15 rollen in jeweils zwei benachbarten, in die Innenseite des Außenrings 10 und in die Außenseite des Innenrings 12 eingearbeitete rillenförmigen Laufbahnen 16, 17 und 18, 19 ab, deren Druckwinkelachsen in O-Anordnung gegeneinander angestellt sind, und die axial einseitig durch jeweils eine Schulter begrenzt werden.
Der Außenring 10 und der Innenring 12 sind jeweils einteilig ausgebildet und mit ihren Laufbahnen 16, 17, 18, 19 komplett in die radseitigen bzw. fahrzeugseitigen Befestigungsflansche 6, 11 integriert. Die Wälzkörper 15 beider Reihen 13, 14 sind jeweils als Kugelrollen 20 mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen 21, 22 ausgebildet. Diese Kugelrollen 20 sind durch axiales Einführen in den Raum zwischen dem Außenring 10 und dem Innenring 12 sowie anschließendes Verkippen in ihre Laufbahnen 16 bis 19 in das Wälzlager 11 eingefüllt worden und ermöglichen es somit, das Wälzlager 11 aus nur zwei Lagerringen 10, 12 herzustellen. Zum einfachen Aufrichten der durchmessergrößeren Kugelrollen 15 dient ein Freiraum 39 nahe dem Innenring 12, der durch eine axiale Verlängerung der zugeordneten Laufbahn 18 am Innenring 12 geschaffen wurde. Ein bisher zur Befestigung des separaten zweiten Innenringes vorgesehener Wälznietbund kann eingespart werden.
Bei beiden Lageranordnungen 1, 1' sind die Radnabe 2, 2' und das Außenteil 7 des Drehgelenks 5 axial durch eine Schraubverbindung gesichert. Am äußeren Gelenkkörper 7; 7' des Drehgelenks 5 ist dabei jeweils ein zentraler, axial ausgerichteter Gewindezapfen 23 angesetzt, auf den die Radnabe 2, 2' aufgeschoben und durch einen als Dehnschraube 24 ausgebildeten Schraubbolzen axial gesichert ist. Die Dehnschraube 24 ist durch eine zentrale Bohrung 25 der Radnabe 2, 2' geführt und ist mit ihrem Außengewinde 26 in ein Innengewinde 27 im Gewindezapfen 23 des äußeren Gelenkkörpers 7; 7' eingeschraubt. Der Schraubenkopf 28 der Dehnschraube 24 stützt sich gegen einen Radialbund 29 in einer radial inneren und axial äußeren Glocke 30 der Radnabe 2, 2' ab.
Die Lageranordnungen 1 bzw. 1' nach den 1 und 2 unterscheiden sich hinsichtlich der Art der Verzahnung 3, 4 bzw. 3', 4' an Gelenkaußenteil 7, 7' und Radnabe 2, 2'.
Die Lageranordnung 1 nach 1 weist eine Verzahnung 3, 4 in Form einer Axialverzahnung 31 mit axial ausgerichteten Zahnköpfen auf. Auf dem Gewindezapfen 23 des äußeren Gelenkkörpers 7 ist eine axiale Wellenverzahnung 32 ausgeführt, die in eine entsprechende axiale Innenverzahnung 33 in der Radnabe 2 eingreift. Eine Stirnseite 34 des äußeren Gelenkkörpers 7 liegt plan an der Stirnseite 35 der Radnabe 2 an.
In 2 ist eine Lageranordnung 1' dargestellt, bei welcher die Verzahnung 3', 4' als Stirnverzahnung 36 ausgebildet ist. Hierzu ist an einer axial äußeren Stirnseite 34' des äußeren Gelenkkörpers 7' eine Stirnverzahnung 37 ausgebildet, welche mit der entsprechenden Stirnverzahnung 38 in der Stirnseite 35' der Radnabe 2' in Eingriff steht. Diese Stirnverzahnung 37, 38 dient der Übertragung eines Drehmoments vom Drehgelenk 5 auf die Radnabe 2'. Beim Anziehen der Dehnschraube 24 werden die Radnabe 2' und der äußere Gelenkkörper 7' axial gegeneinander bewegt, bis die Stirnverzahnungen 37, 38 in Eingriff miteinander stehen. Die Stirnverzahnung 36 von Radnabe 2' und äußerem Gelenkkörper 7' ist als Hirth-Verzahnung mit radial verlaufenden Zähnen ausgeführt, wobei die Anzahl der Zähne zwischen 40 und 60 beträgt.

1: Lageranordnung
1': Lageranordnung
2: Radnabe
2': Radnabe
3: Verzahnung
4: Verzahnung
3': Verzahnung
4': Verzahnung
5: Drehgelenk
6: Radflansch
7: Äußerer Gelenkkörper
7': Äußerer Gelenkkörper
8: Innerer Gelenkkörper
9: Wälzlager
10: Außenring
11: Befestigungsflansch
12: Innenring
13: Reihe
14: Reihe
15: Wälzkörper
16: Laufbahn
17: Laufbahn
18: Laufbahn
19: Laufbahn
20: Kugelrolle
21: Seitenfläche
22: Seitenfläche
23: Gewindezapfen
24: Dehnschraube
25: Zentrale Bohrung
26: Außengewinde
27: Innengewinde
28: Schraubenkopf
29: Radialbund
30: Glocke
31: Axialverzahnung
32: Wellenverzahnung
33: Innenverzahnung
34: Stirnseite
34': Stirnseite
35: Stirnseite
35': Stirnseite
36: Stirnverzahnung
37: Stirnverzahnung
38: Stirnverzahnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4210461 C2 [0003]
- DE 3116720 C1 [0004]
- DE 3604630 C2 [0005]
- DE 102007050215 A1 [0009]

Claims

Lageranordnung (1; 1') einer über ein Gelenkkörper (7, 7') eines Drehgelenks (5) antreibbaren Radnabe (2; 2') eines Kraftfahrzeuges, bei der die mit einem Radflansch (6) verbundene Radnabe (2; 2') und der mit einer Antriebswelle verbundene Gelenkkörper (7; 7') mittels einer Verzahnung (3, 4; 3', 4') drehfest und durch einen in einen Gewindezapfen (23) des Gelenkkörpers (7; 7') eingreifenden Schraubbolzen (24) axial miteinander verbunden sind, und mit einem auf der Radnabe (2; 2') angeordneten, zwei Reihen (13, 14) von Wälzkörpern (15) aufweisenden Wälzlager (9) mit einem einteiligen Außenring (10) und einem einstückig an die Radnabe (2; 2') angeformten Innenring (12), wobei die Wälzkörper (15) in zwei benachbarten, jeweils in die Innenseite des Außenrings (10) und in die Außenseite des Innenrings (12) eingearbeitete rillenförmigen Laufbahnen (16, 17, 18, 19) abrollen, deren Druckwinkelachsen in O-Anordnung gegeneinander angestellt sind und die axial einseitig durch jeweils eine Schulter begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (15) beider Reihen (13, 14) des Wälzlagers (9) als Kugelrollen (20) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (21, 22) ausgebildet sind, welche durch axiales Einführen in den Abstand zwischen Außenring (10) und Innenring (12) und anschließendes Verkippen in ihre Laufbahnen (16, 17, 18, 19) in das Wälzlager (9) eingebracht sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubbolzen (24) als Dehnschraube (24) ausgebildet ist, welche durch eine zentrale Bohrung (25) der Radnabe (2; 2') geführt und mit ihrem Außengewinde (26) in ein Innengewinde (27) in einem Gewindezapfen (23) des äußeren Gelenkkörpers (7; 7') eingeschraubt ist, wobei sich ein Schraubenkopf (28) der Dehnschraube (24) gegen einen Radialbund (29) in einer radial inneren und axial äußeren Glocke (30) der Radnabe (2, 2') abstützt.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (3, 4) zwischen der Radnabe (2; 2') und dem Gelenkkörper (7; 7') als Axialverzahnung (31) ausgebildet ist, wobei auf dem Gewindezapfen (23) des äußeren Gelenkkörpers (7; 7') eine Wellenverzahnung (32) angeordnet ist, welche in eine entsprechende Innenverzahnung (33) in der Radnabe (2) eingreift.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite (34) des äußeren Gelenkkörpers (7) gegen eine Stirnseite (35) der Radnabe (2) anliegt.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (3', 4') als Stirnverzahnung (36) ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine axial äußeren Stirnseite (34') des äußeren Gelenkkörpers (7') mit einer Stirnverzahnung (37) versehen ist, welche mit einer entsprechenden Stirnverzahnung (38) in der Stirnseite (35') der Radnabe (2') in Eingriff steht.
Lageranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnverzahnung (36) als eine Hirth-Verzahnung mit radial verlaufenden Zähnen mit einer Anzahl von 40 bis 60 Zähnen ausgebildet ist.