DE102010054902A1

DE102010054902A1 - Mehrteiliges Wälzlager

Info

Publication number: DE102010054902A1
Application number: DE102010054902A
Authority: DE
Inventors: Christian Horn; Marc-André Schäfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-21
Also published as: WO2012079783A1; CN103261718A; US20140126849A1; US9074631B2

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radlageranordnung mit auf einem ersten Innenring abrollbaren ersten Wälzkörpern, wobei in die Wälzkörper mittels eines ersten Wälzlagerkäfigs geführt werden und ein axiales Abstandselement zur Beabstandung des ersten Innenrings von einem Lagerelement vorgesehen ist, wobei das Lagerelement insbesondere ein zweiter Innenring sein kann. Die aufwändige Installation der Einzelteile bei Radlagern für Nutzfahrzeuge soll erleichtert werden. Dazu bildet der erste Wälzkörperkäfig zusammen mit dem axialen Abstandselement einen axialen Formschluss. Ferner werden mehrere Methoden angegeben, wie dieser Formschluss auf einfache Weise herstellbar ist. Dadurch kann das Abstandselement vor dem Aufziehen der Radnabe zusammen mit dem daran vorinstallierten Radlager an wenigstens einem der Innenringe über den Formschluss mit dem Käfig festgemacht werden. Ein Halteelement zur vorübergehenden Haltung ist bei der Installation nicht notwendig und auch bei der Deinstallation fällt das Radlager nicht auseinander.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit auf einem ersten Innenring abrollbaren ersten Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper mittels eines ersten Wälzlagerkäfigs geführt werden und ein axiales Abstandselement zur Beabstandung des ersten Innenrings von einem Lagerelement vorgesehen ist, wobei das Lagerelement insbesondere ein zweiter Innenring sein kann.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Aus US 5,7157,084 und US 6,149,244 sind Radlager für Nutzfahrzeuge bekannt, die zwei Kegelrollenlager umfassen. Die Innenringe der beiden Wälzkörperreihen werden durch ein büchsenartiges Abstandselement, welches unterschiedliche Außendurchmesser aufweist, voneinander beabstandet. Damit werden die Positionen der Innenringe auf dem Achszapfen gesichert, beziehungsweise eine Vorspannung des zweireihigen Radlagers etabliert.
An den Lösungen aus dem Stand der Technik ist problematisch, dass die Installation sowie die Deinstallation mit einem Halteelement gewährleistet werden muss, welches zeitweise zur Positionierung der Abstandsbüchse eingesetzt wird. Andernfalls würde diese herunterfallen und das Einführen des Achszapfens in das Radlager behindern. Ferner fällt beim Abziehen des Radlagers die Abstandsbüchse zwischen den Innenringen heraus, weil diese von außen nicht zu halten ist. Somit wird sowohl ein erhöhter Installationsaufwand als auch ein unvorteilhafte Deinstallation in Kauf genommen.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine kostengünstige und leicht installierbare, beziehungsweise deinstallierbare Radlagereinheit zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch eine Radlageranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der erste Wälzkörperkäfig zusammen mit dem axialen Abstandselement einen Formschluss bildet. Das axiale Abstandselement kann hierbei ein zumindest im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sein. Strukturell sollte es dazu geeignet sein an den beiden Innenringen anzuliegen, d. h. das Abstandselement weist die dafür erforderlichen Axialflächen auf, wobei diese beispielsweise ringförmig oder zumindest abschnittsweise ringförmig sein können.
Vorteilhafterweise ist das Abstandselement als bodenlose Büchse oder Hülse ausgeführt, die beispielsweise in Längsrichtung zur Rotationsachse geschnitten ist, um eine elastische, radiale Anpassung an den Achszapfen zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Radlageranordnung weist in einem ersten Innenring abrollbare erste Wälzkörper auf, wobei in die Wälzkörper mittels eines ersten Wälzlagerkäfigs geführt werden und das axiale Abstandselement zur Beabstandung des ersten Innenrings von einem weiteren Lagerelement vorgesehen ist, wobei dieses weitere Lagerelement vorteilhafterweise ein zweiter Innenring ist. Alternativ ist auch denkbar, dass es sich bei dem weiteren Lagerelement um ein weiteres Abstandselement handelt.
Vorteilhafterweise ist der Formschluss mittels sich gegenseitig hintergreifenden Halteelementen herstellbar. Die Halteelemente sind am ersten Wälzkörperkäfig und am axialen Abstandselement ausgebildet und können jeweils unterschiedliche Formern annehmen. Ein Halteelement kann als Haken, Haltekralle, als Zahn oder in einer ähnlichen Form ausgeführt sein, um mit dem jeweils wechselwirkenden Halteelement einen optimalen axialen Formschluss zu erzielen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Halteelement des ersten Wälzlagerkäfigs ein im wesentlichen in radialer Innenrichtung weisendes Endstück. Das Endstück kann in Umfangsrichtung geschlossen oder unterbrochen sein, beispielsweise als Zahn ausgebildet sein, der in Umfangsrichtung zu einem weiteren Zahn über eine Umfangszahnlücke beabstandet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Halteelement des Abstandselements eine zumindest teilweise ringförmig umlaufende Erhebung. Somit wird Material eingespart, da der Grundkörper des Abstandselementes auch zur Bildung des Halteelementes herangezogen wird. Mittels einer Kaltumformung eines aus Blech gefertigten Abstandselementes ist auch ein Halteelement einfach herstellbar. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Halteelement aus einem nicht-hohlzylindrischen Teil des Halteelementes geformt wird.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Erhebung eine Einführfläche aufweist. Damit ist eine Einführhilfe realisiert, die das Abstandselement in Bezug zum Wälzköperkäfig konzentrisch ausrichtet. Außerdem wird die Herstellung des Formschlusses dadurch erleichtert, da die Einpresskraft zur Formschlussherstellung optimal übertragen wird.
Alternativ ist die Erhebung elastisch nachgiebig und wird während der Herstellung des Formschlusses elastisch beansprucht. Danach kehrt die Erhebung zumindest teilweise oder ganz in die Ausgangsstellung zurück.
Vorteilhafterweise ist ein Endstück bei elastischer Beanspruchung der Erhebung bewegbar ist und trifft bei einer festlegbaren, elastischen Beanspruchung auf einen der elastischer Beanspruchung begrenzenden Stopper. Somit kann eine plastische Beanspruchung, also eine Beschädigung des Abstandselementes verhindert und die elastische Beanspruchung kontrolliert beziehungsweise optimal festgelegt werden. Vorteilhafterweise ist die elastische Beanspruchung durch die Wahl einer bestimmten Konizität des Endstücks oder einer bestimmten Länge des Endstücks festlegbar.
Vorteilhafterweise ist die Erhebung als Haken, Zahn, Falz oder Haltekralle ausgebildet. Hierbei können sich Vorteile sowohl bei der Herstellung des Abstandselementes, als auch Vorteile bei der Installation des Radlagers einstellen. Alternativ kann die Erhebung ein Endstück aufweisen, die als Haken, Zahn, Falz oder Haltekralle ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise ist das Lagerelement ein zweiter Innenring, auf dem mittels eines zweiten Wälzkörperkäfigs geführte Wälzkörper abrollen, wobei auch der zweite Wälzkörperkäfig zusammen mit dem axialen Abstandselement einen Formschluss bilden kann. Zur Ausführung der Erfindung ist nur ein Formschluss mit dem ersten Innenring notwendig. Damit ist das Abstandselement optimal positioniert, jedoch muss bei vollständig installiertem Wälzlager zumindest mittelbar oder sogar unmittelbar eine Axialkraft vom Abstandselement auf den zweiten Innenring übertragbar sein. Ein Formschluss des Abstandselements mit dem ersten und zweiten Innenring bringt den Vorteil, dass das Radlager an der Radnabe vorinstallierbar ist und mit dieser nur noch auf den Achszapfen aufgezogen und anschließend mit dem Achszapfen verschraubt werden muss.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 ein axiales Ende eines in Längsrichtung geschnittenen und als Hülse ausgeführten Abstandselementes,
2 ein axiales Ende eines in Längsrichtung geschnittenen und als Hülse ausgeführten Abstandselementes mit Schnappelement,
3 ein Radlager mit beidseitig verbundendem Abstandselement ohne Außenringe, und
4 ein an einer Gußnabe vorinstalliertes Radlagermodul.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein axiales Ende einer in Längsrichtung geschnittenen Hülse 5, die zur Beabstandung zweier nicht abgebildeter Innenringe eines Radlagers vorgesehen ist und damit eine erfindungsgemäßes Abstandselement bildet. Die Erhebungen 1 und 3 verlaufen in Umfangsrichtung und können gegebenenfalls von Lücken unterbrochen sein. Entscheidend ist, dass zwischen den Erhebungen 1 und 3 ein radialer Ringraum 17 gebildet ist, der einen Teil des Wälzkörperkäfigs aufnehmen kann. Damit wird ein axialer Formschluss zwischen dem nicht abgebildeten Käfig und der Hülse 5 gebildet.
Damit der Formschluss überhaupt hergestellt werden kann, kann die Hülse 5 beispielsweise aus Blech oder einem anderen stabilen Material gefertigt sein und der Käfig eine gewisse Elastizität aufweisen. Somit kann der Käfig über die Erhebung 1 in den Ringraum 17 geschoben werden. Die Elastizität des Käfigs muss nun derart gewählt werden, dass einerseits der Innenring und die Buchse 5 im eingeschnappten Zustand eine installierbare Einheit bilden.
Alternativ ist die Erhebung 1 und der Wälzkörperkäfig derart in Umfangsrichtung durch Lücken unterbrochen, sodass diese sich ähnlich wie ein Bajonettverschluss miteinander verbinden lassen und somit den axialen Formschluss herstellen. Dabei werden Wälzkörperkäfig und Hülse axial zusammengeführt, wobei die Lücken des Endstückes des Wälzkörperkäfigs jeweils die ebenfalls von Lücken unterbrochenen Erhebungen 1 passieren, um anschließend durch eine Drehung um die Rotationsachse den axialen Formschluss herzustellen.
Bei beiden Alternativen verhindert die Erhebung 1, dass der Wälzkörperkäfig axial weitergeschoben wird. Liegt der Wälzkörperkäfig im Ringraum 17 ein, so kann durch die Beabstandung der beiden Erhebungen 1 und 3 festgelegt werden, wie groß das Axialspiel ist. Eine Klemmung zwischen den Erhebungen 1,3 liegt dann vor wenn kein Spiel gewünscht wird und sich bei der Inbetriebnahme des Wälzlagers der Wälzkörperkäfig freilaufen kann, beispielsweise durch einen entsprechenden anfänglichen Materialabrieb.
2 zeigt das axiale Ende einer als längs geschnittene Hülse 6 ausgeführtes Abstandselement, wobei die Hülse 6 ein elastisch beanspruchbares Schnappelement 7 aufweist. Das Schnappelement 7 erleichtert die formschlüssige Verbindung zwischen Wälzlagerkäfig und Hülse 6, indem es einmal eine konische Rampe aufweist, die bei einer axialen Annäherung an den Wälzlagerkäfig diesen führt und dabei radial zusammengedrückt wird. Somit wird der radial verlaufende Bereich 10 elastisch beansprucht und ermöglicht das radiale Zurückschnappen der konischen Einführfläche 9 von der elastisch beanspruchten Position in die elastisch unbeanspruchte Ausgangsposition.
Der Formschluss wird nach dem Zurückschnappen durch die Axialfläche 8 bewerkstelligt, die axial am Endstück des nicht abgebildeten Wälzlagerkäfigs anliegt und nach dem Einschnappen des Schnappelements 7 nicht mehr in die axiale Gegenrichtung zurückgeführt werden kann. Die Länge des auf die Axialfläche 8 folgenden konischen Endstücks 11 legt einen definierten Abstand zum Stopper 4 fest, der die maximale elastische Beanspruchung des radial verlaufenden Bereichs 10 begrenzt. Je größer der Abstand zum Stopper 4 ausgelegt wird, desto größer ist die elastische Beanspruchung. Insbesondere kann der Stopper 4 auch eine plastische Verformung des Schnappelementes 7 verhindern oder auch eine Federfunktion übernehmen, die dabei hilft einen gezielten Vorspannungsbereich zu erreichen. Die maximale elastische Beanspruchung kann nun in Abhängigkeit vom axial endseitigen Innendurchmesser des Wälzkörperkäfigs festgelegt werden. Somit kann der Wälzkörperkäfig ebenfalls aus einem steifen bzw. stabilen Material, zum Beispiel Metall, gefertigt sein, welches weder elastisch noch plastisch beansprucht werden muss.
3 zeigt die Wälzkörperreihen mit Kegelrollen 12, 18 und deren Käfigen 2, 19, wobei diese mit den Innenringen 13, 15 ein Radlagermodul bilden, welches durch die Schnappelemente 7 der Hülse 6 zusammengehalten wird. Dadurch, dass die Innenringe 13, 15 eine fest definierte Position zueinander einnehmen erleichtert sich die Installation enorm. Ferner fällt das Modul auch nicht bei einer Wartung auseinander, sondern bleibt als solches bestehen. Damit ist auch eine breitere Stützbasis möglich, womit die Steifigkeit des gesamten Radlagers verbessert wird. Vorteilhafterweise liegen die Herstellungskosten eines Radlagers auf der Basis des besagten Moduls unter denen eines vergleichbaren Insert-Lagers.
4 zeigt eine Radnabe 29 aus Gußeisen mit einem Radlagermodul bestehend aus zwei Außenringen 27, 28, zwei Käfigen 22, 29, zwei Innenringen 23, 25 und einer Abstandshülse 26. Die Abstandshülse 26 weist als endstücke radiale Fortsätze 21, 24 auf, die von einem zylindrischen Teilstück der Hülse 26 ausgehen und radial nach außen zur Radnabe 20 hin orientiert sind. Diese stellen mit einem radialen Endstück 21 des Käfigs 22 bzw. des Käfigs 29 beidseitig den erforderlichen axialen Formschluss her. Da beide Außenringe 27, 28 axial entgegengesetzt an der Radnabe 20 anschlagen und die von der Hülse 26 über die Käfige 22, 29 gehaltenen Innenringe 23, 25 wiederum über die Wälzkörper die Außenringe 27, 28 axial halten, kann das Modul an der Radnabe 20 vorinstalliert werden, um als Ganzes auf den nicht abgebildeten Achszapfen aufgezogen zu werden. Vorteilhafterweise braucht die Hülse während der Installation nicht mehr aufwändig gehalten zu werden.
Während die Hülsen der 1 bis 3 durch Blechumformung herstellbar sind, so kann die Hülse 26 gedreht, gesintert oder tiefgezogen sein.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radlageranordnung mit auf einem ersten Innenring abrollbaren ersten Wälzkörpern, wobei in die Wälzkörper mittels eines ersten Wälzlagerkäfigs geführt werden und ein axiales Abstandselement zur Beabstandung des ersten Innenrings von einem Lagerelement vorgesehen ist, wobei das Lagerelement insbesondere ein zweiter Innenring sein kann. Die aufwändige Installation der Einzelteile bei Radlagern für Nutzfahrzeuge soll erleichtert werden. Dazu bildet der erste Wälzkörperkäfig zusammen mit dem axialen Abstandselement einen axialen Formschluss. Ferner werden mehrere Methoden angegeben, wie dieser Formschluss auf einfache Weise herstellbar ist. Dadurch kann das Abstandselement vor dem Aufziehen der Radnabe zusammen mit dem daran vorinstallierten Radlager an wenigstens einem der Innenringe über den Formschluss mit dem Käfig festgemacht werden. Ein Halteelement zur vorübergehenden Haltung ist bei der Installation nicht notwendig und auch bei der Deinstallation fällt das Radlager nicht auseinander.
Bezugszeichenliste

1: Erhebung
2: Wälzlagerkäfig
3: Erhebung
4: Stopper
5: Hülse (Abstandselement)
6: Hülse (Abstandselement)
7: Erhebung
8: Axialfläche
9: Einführfläche
10: radial verlaufender Bereich
11: Endstück
12: Wälzkörper
13: Innenring
14: Halteelement
15: Innenring
16: Einführfläche
17: Ringraum
18: Wälzkörper
19: Wälzkörperkäfig
20: Gußnabe
21: Halteelement
22: Wälzkörperkäfig
23: Innenring
24: radiale Fortsätze
25: Innenring
26: Hülse
27: Außenring
28: Außenring
29: Wälzkörperkäfig
30: Wälzkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 57157084 [0002]
US 6149244 [0002]

Claims

Radlageranordnung mit auf einem ersten Innenring (13) abrollbaren ersten Wälzkörpern (12), wobei die Wälzkörper (12) mittels eines ersten Wälzlagerkäfig (2) geführt werden und ein axiales Abstandselement (5, 6, 26), insbesondere eine Hülse (5, 6, 26), zur Beabstandung des ersten Innenrings (13) von einem Lagerelement (15) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wälzkörperkäfig (2) zusammen mit dem axialen Abstandselement (5, 6) einen Formschluss bildet.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Formschluss mittels sich gegenseitig hintergreifenden Halteelementen (1, 7, 14) herstellbar ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 2, wobei das Halteelement (14) des ersten Wälzlagerkäfigs (2) ein im wesentlichen in radialer Innenrichtung weisendes Endstück ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, wobei das Halteelement (1, 7) des Abstandselements (5, 6) eine zumindest teilweise ringförmig umlaufende Erhebung (1, 7) ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 4, wobei die Erhebung (1, 7) eine Einführfläche (9, 16) aufweist.
Radlageranordnung nach Anspruch 5, wobei die Erhebung (7) elastisch nachgiebig ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 6, wobei ein Endstück (11) bei elastischer Beanspruchung der Erhebung (7) bewegbar ist und bei einer festlegbaren, elastischen Beanspruchung auf einen die elastische Beanspruchung begrenzenden Stopper (4) trifft.
Radlageranordnung nach Anspruch 7, wobei die elastische Beanspruchung durch eine bestimmte Konizität des Endstücks (11) oder eine bestimmten Länge des Endstücks (11) festlegbar ist.
Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Erhebung (7) als Haken oder Haltekralle (7) ausgebildet ist.
Radlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lagerelement ein zweiter Innenring (15) ist, auf dem mittels eines zweiten Wälzkörperkäfigs (19) geführte Wälzkörper (18) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zweite Wälzkörperkäfig (19) zusammen mit dem axialen Abstandselement (5, 6) einen Formschluss bildet.