DE102006054497A1

DE102006054497A1 - Zweireihige Radlagereinheit

Info

Publication number: DE102006054497A1
Application number: DE102006054497A
Authority: DE
Inventors: Darius Dlugai; Dirk Holweger; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-11-18
Filing date: 2006-11-18
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2026-11-19
Also published as: DE102006054497B4; US8282288B2; WO2008058512A1; US20100054646A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zweireihige Radlagereinheit (2) für ein Fahrzeug, umfassend einen fahrzeugfesten Achsstummel (4) und eine auf diesem mittels zweier axial beabstandeter Wälzkörperreihen (10, 12) drehbar gelagerte, einen Radflansch (8) tragende Radnabe (6). Um die Belastbarkeit der Wälzkörperreihen (10, 12) an die jeweiligen Lastverhältnisse anzupassen, ist vorgesehen, dass die beiden Wälzkörperreihen (10, 12) unterschiedliche, an die jeweils zu erwartende höchste Belastung angepasste Wälzkreisdurchmesser (D1, D2) haben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine zweireihige Radlagereinheit für ein Fahrzeug, umfassend einen fahrzeugfesten Achsstummel und eine auf diesem mittels zweier axial beabstandeter Wälzlagerkörperreihen drehbar gelagerte, einen Radflansch tragende Radnabe.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Radlagereinheiten werden insbesondere zur Lagerung der nicht angetriebenen Räder von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie sind so ausgelegt, dass sie die im Betrieb auftretenden Belastungen, beispielsweise die durch das Fahrzeuggewicht verursachte Radiallast und die beispielsweise bei der Kurvenfahrt auftretenden Kippmomente um eine zur Radlagerachse senkrechte Achse aufnehmen können. Bei einer entsprechenden Auslegung der Wälzkörperreihen, beispielsweise als Schrägrollenlager oder als Schrägku gellager, sind diese Radlagereinheiten auch in der Lage, die im Betrieb auftretenden Axialkräfte aufzunehmen.
Die Website kfz-tech-de/radlager.htm zeigt eine typische Radlagereinheit der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art mit einer äußeren, radflanschnahen Wälzkörperreihe und einer inneren, radflanschfernen Wälzkörperreihe. Die konstruktiven Vorgaben, also die Abmessungen eines Achsstummels und der auf die weitgehend genormten Radfelgen abgestimmten Radnabe, aber auch Fragen der Teilelagerhaltung beim Hersteller bzw. der Ersatzteillagerhaltung beim Reparaturbetrieb legen es an sich nahe, die beiden Wälzkörperreihen gleich auszubilden. Die beiden Wälzkörperreihen werden jedoch wegen ihres unterschiedlichen Abstandes zum Radflansch durch die über diesen Radflansch in die Radlagereinheit eingeleiteten Kräfte und Momente unterschiedlich belastet, so dass sie einem unterschiedlichen Verschleiß unterliegen und damit eine unterschiedliche Lebensdauer haben. Daher müssen solche Radlagereinheiten schon dann ausgewechselt werden, wenn die weniger belastete Wälzkörperreihe das Ende ihrer theoretisch möglichen Lebensdauer noch nicht erreicht hat.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radlagereinheit der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welche besser an die jeweiligen Belastungsverhältnisse in einem Fahrzeug angepasst ist, so dass sich ein weitgehend gleichmäßiger Verschleiß beider Wälzkörperreihen ergibt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Belastbarkeit von Wälzlagern unter anderem auch eine Funktion des Lagerdurchmessers ist, so dass durch eine geeignete Wahl der Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörperreihen eine Anpassung an die Belastungsverhältnisse möglich ist, ohne im übrigen in die durch die vorne erwähnten Vorgaben bedingte Konstruktion stärker einzugreifen.
Die US 2005/0111771 A1 zeigt eine zweireihige Radlagereinheit für ein Fahrzeug, bei der die Innenringanordnung für die beiden Wälzkörperreihen als drehender Radflansch ausgebildet ist, während die Außenringanordnung drehfest am Fahrzeugaufbau angeordnet ist. Bei dieser bekannten Radlagereinheit ist der Wälzkreisdurchmesser der axial äußeren Wälzkörperreihe gegenüber dem Wälzkreisdurchmesser der axial inneren Wälzkörperreihe vergrößert. Auf diese Weise soll das Druckzentrum P₀ so weit nach außen verlegt und die Hebelarmlänge bezüglich der eingeleiteten Kraft F_R so weit vergrößert werden, dass die Reaktionskraft F_VR gleich der Reaktionskraft F_V1 der axial inneren Wälzkörperreihe ist. Es handelt sich hierbei demnach um eine bauliche Maßnahme, um die auf die beiden Wälzkörperreihen wirkenden Belastungen und damit die zu erwartende Lebensdauer der beiden Wälzkörperreihen aneinander anzugleichen.
Die Erfindung geht daher aus von einer zweireihigen Radlagereinheit für ein Fahrzeug, umfassend einen fahrzeugfesten Achsstummel und eine auf diesem mittels zweier axial beabstandeter Wälzkörperreihen drehbar gelagerte, einen Radflansch tragende Radnabe. Dabei ist weiter vorgesehen, dass die beiden Wälzkörperreihen unterschiedliche Wälzkreisdurchmesser haben, derart, dass die Belastbarkeit der Wälzkörperreihen den jeweiligen tatsächlichen Belastungen entspricht. Im Gegensatz zur oben genannten US-Patentschrift wird bei der vorliegenden Erfindung nicht die Belastung sondern die Belastbarkeit der beiden Wälzkörperreihen an die konstruktiv vor gegebenen Belastungsverhältnisse angepasst, um zu dem gleichen Ziel zu kommen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die in Bezug zum freien Ende des Achsstummels axial äußere Wälzkörperreihe im Wesentlichen in der Ebene des Radflansches angeordnet ist, so dass diese hauptsächlich nur durch das Fahrzeuggewicht verursachte Radialkräfte aufzunehmen hat, von auf das Rad wirkenden Kippkräften jedoch im Wesentlichen nicht belastet wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wälzkreisdurchmesser der in Bezug zum freien Ende des Achsstummels axial inneren Wälzkörperreihe größer als der Wälzkreisdurchmesser der äußeren Wälzkörperreihe ist. Damit ist auch die Belastbarkeit der inneren Wälzkörperreihe größer als die der äußeren Wälzkörperreihe. Eine derartige Anordnung bietet sich beispielsweise für Rennwagen oder dergleichen an, die ein geringes Gewicht haben, jedoch Kurven mit hoher Geschwindigkeit durchfahren, so dass auf die Räder hohe Kippmomente wirken.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Wälzkreisdurchmesser der inneren Wälzkörperreihe kleiner als der Wälzkreisdurchmesser der äußeren Wälzkörperreihe. Damit ist die Belastbarkeit der äußeren, radflanschnahen Wälzkörperreihe größer als die der radflanschfernen, inneren Wälzkörperreihe. Eine derartige Anordnung bietet sich beispielsweise für Schwerlastfahrzeuge an, bei denen die äußere Wälzkörperreihe einen größeren Teil der über den Radflansch eingeleiteten Querkraft aufzunehmen hat.
Eine Vergrößerung des Wälzkreisdurchmessers lässt sich auch über eine Vergrößerung des Durchmessers der Wälzkörper selbst erreichen. Damit können die vorne beschriebenen Effekte auch dadurch erzielt werden, dass abhängig von den jeweiligen Belastungsverhältnissen der Wälzkörperdurch messer der inneren Wälzkörperreihe kleiner oder größer als der Wälzkörperdurchmesser der äußeren Wälzkörperreihe ist, wie anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert wird.
Gemäß der Erfindung ist zumindest eine der Wälzkörperreihen eine Kugelreihe, wobei die Kugelreihe bzw. die Kugelreihen jeweils als Schrägkugellagerreihen ausgebildet sind, damit die Radlagereinheit auch Axialkräfte aufnehmen kann, so dass ein gesondertes Axiallager entbehrlich ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Wälzkörperreihen als Schrägkugellagerreihen mit gegeneinander gerichteten Lastwirkungslinien ausgebildet.
Eine konstruktive Vereinfachung der Radlagereinheit lässt sich dadurch erreichen, dass die Radnabe als Außenring für die beiden Wälzkörperreihen ausgebildet ist, wobei die Laufbahnen der beiden Wälzkörperreihen direkt in die Innenwand der Radnabe eingearbeitet sind. Aus montagetechnischen Gründen sind den beiden Wälzkörperreihen jeweils eigene, auf dem Achsstummel sitzende Innenringe zugeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 einen Längsschnitt durch eine Radlagereinheit, und
2 einen Längsschnitt durch eine Radlagereinheit in einer anderen Ausgestaltung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in 1 dargestellte Radlagereinheit 2 umfasst einen fahrzeugfesten Achsstummel 4 und eine auf diesem drehbar gelagerte Radnabe 6, die einen Radflansch 8 trägt, an welchem in an sich bekannter Weise eine nicht dargestellte Radfelge festgeschraubt werden kann. Die Radnabe 6 ist mittels zweier axial beabstandeter Wälzkörperreihen, nämlich einer radflanschnahen, äußeren Wälzkörperreihe 10 und einer radflanschfernen, inneren Wälzkörperreihe 12 drehbar gelagert. Die Wälzkörperreihen 10, 12 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schrägkugellagerreihen mit gegeneinander geneigten Lastwirkungslinien 14 bzw. 16 ausgebildet.
Jede der beiden Wälzkörperreihen 10 bzw. 12 weist einen eigenen, auf dem Achsstummel 4 sitzenden Innenring 18 bzw. 20 auf. Als gemeinsamer Außenring für die Wälzkörperreihen 10 bzw. 12 dient die Radnabe 6, an deren Innenwand entsprechende Laufbahnen für die Wälzkörper ausgebildet sind.
Wie die 1 erkennen lässt, ist die äußere Wälzkörperreihe 10 im Wesentlichen in der Ebene des Radflansches 8 angeordnet. Der Wälzkreisdurchmesser D1 der äußeren Wälzkörperreihe 10 ist aus Montagegründen durch den kleinsten Innendurchmesser unterhalb des Felgensitzes am Radflansch begrenzt. Deren Innenring 18 wird bei der Lagermontage unterhalb des Felgensitzes hindurchgeführt. Der Wälzkreisdurchmesser D2 der inneren Wälzkörperreihe 12 ist im Wesentlichen nicht begrenzt, so dass er gegenüber dem Wälzkreisdurchmesser D1 größer sein kann.
Wie weiter vorne bereits ausgeführt wurde, ist die in 1 dargestellte Radlagereinheit im Wesentlichen für schnelle, sportliche Fahrzeuge ausgelegt, deren Gewicht vergleichsweise gering ist, auf deren Räder jedoch bei schneller Kurvenfahrt hohe Kippmomente wirken.
2 zeigt eine Radlagereinheit 22 ähnlich der in 1, die sich von dieser jedoch in der Ausgestaltung der beiden Wälzkörperreihen unterscheidet, wie nachstehend dargelegt wird. Die radflanschnahe, äußere Wälzkörperreihe 24 und die radflanschferne, innere Wälzkörperreihe 26 sind jeweils über zugeordnete Innenringe 28 bzw. 30 mit geringfügig unterschiedlichen Innendurchmessern auf dem abgestuften Achsstummel 32 angeordnet. Der beiden Wälzkörperreihen 24 bzw. 26 gemeinsame Außenring wird wie im Beispiel der 1 durch die den Radflansch 34 tragende Radnabe 36 gebildet.
Um die Belastbarkeit der äußeren Wälzkörperreihe 24 gegenüber derjenigen der inneren Wälzkörperreihe 26 zu erhöhen, ist die äußere Wälzkörperreihe 24 mit Kugeln größeren Durchmessers D gegenüber dem Durchmesser d der inneren Wälzkörperreihe 26 bestückt, wodurch sich auch ein gegenüber dem Wälzkreisdurchmesser D2 der inneren Wälzkörperreihe 26 größerer Wälzkreisdurchmesser D1 ergibt.
Wie weiter vorne bereits erwähnt wurde, ist eine Radlagereinheit der in 2 dargestellten Ausgestaltung vorwiegend für schwere Fahrzeuge ausgelegt, bei denen die auf die Radlagereinheit wirkende Radialkraft, nicht jedoch auf die Räder wirkende Kippmomente bestimmend sind.

2: Radlagereinheit
4: Achsstummel
6: Radnabe
8: Radflansch
10: Wälzkörperreihe (äußere)
12: Wälzkörperreihe (innere)
14: Lastwirkungslinie
16: Lastwirkungslinie
18: Innenring
20: Innenring
22: Radlagereinheit
24: Wälzkörperreihe (äußere)
26: Wälzkörperreihe (innere)
28: Innenring
30: Innenring
32: Achsstummel
34: Radflansch
36: Radnabe
D1: Wälzkreisdurchmesser
D2: Wälzkreisdurchmesser
D: Wälzkörperdurchmesser
d: Wälzkörperdurchmesser

Claims

Zweireihige Radlagereinheit (2) für ein Fahrzeug, umfassend einen fahrzeugfesten Achsstummel (4) und eine auf diesem mittels zweier axial beabstandeter Wälzkörperreihen (10, 12) drehbar gelagerte, einen Radflansch (8) tragende Radnabe (6), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzkörperreihen (10, 12) unterschiedliche Wälzkreisdurchmesser (D1, D2) haben.
Radlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Bezug zum freien Ende des Achsstummels (4) äußere Wälzkörperreihe (10) im Wesentlichen in der Ebene des Radflansches (8) angeordnet ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkreisdurchmesser (D2) der in Bezug zum freien Ende des Achsstummels (4) inneren Wälzkörperreihe (12) größer als der Wälzkreisdurchmesser (D1) der äußeren Wälzkörperreihe (10) ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkreisdurchmesser (D2) der inneren Wälzkörperreihe (26) kleiner als der Wälzkreisdurchmesser (D1) der äußeren Wälzkörperreihe (24) ist.
Radlagereinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperdurchmesser (d) der inneren Wälzkörperreihe (26) kleiner als der Wälzkörperdurchmesser (D) der äußeren Wälzkörperreihe (24) ist.
Radlagereinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperdurchmesser der inneren Wälzkörperreihe größer als der Wälzkörperdurchmesser der äußeren Wälzkörperreihe ist.
Radlagereinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Wälzkörperreihen (10, 12) eine Kugelreihe ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kugelreihen (Wälzkörperreihen 10, 12) jeweils als Schrägkugellagerreihen ausgebildet ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzkörperreihen (10, 12) als Schrägkugellagerreihen mit gegeneinander geneigten Lastwirkungslinien (14, 16) ausgebildet sind.
Radlagereinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (6) als Außenring für die beiden Wälzkörperreihen (10, 12) ausgebildet ist.
Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzkörperreihen (10, 12) jeweils einen eigenen, auf dem Achsstummel (4) sitzenden Innenring (18, 20) aufweisen.