DE102006017162A1 - Auswechselbare Radlagereinheit, beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge, sowie Verfahren zum Montieren einer Radlagereinheit - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine auswechselbare Radlagereinheit, beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge, mit einer Radnabe und zwei Kegelrollenlagern, die jeweils einen Außenring und einen Innenring aufweisen, zwischen denen jeweils eine Reihe von Kegelrollen gelagert ist, und mit einem Sicherungsring in zumindest einem der Innenringe der beiden Kegelrollenlager. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen auswechselbaren Radlagereinheit.
- Hintergrund der Erfindung
- Radlager und Radnaben sind bekanntermaßen hoch beanspruchte Teile für Radaufhängungen am Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, die besonders bei Nutzkraftfahrzeugen unterschiedlichsten Betriebsbeanspruchungen stand halten müssen. Dabei sind eine hohe Lebensdauer sowie ein wartungsfreier Einsatz der Radlager und Radnaben entscheidende Wettbewerbsvorteile für die Betreiber von solchen Nutzfahrzeugen.
- Bei Radlagereinheiten für Nutzkraftfahrzeuge werden vorwiegend so genannte Insert-Kegelrollenlagereinheiten verwendet.
- Aus der
DE 198 33 436 A1 ist eine Nabeneinheit-Komplettlager bekannt, das ein zweireihiges Kegelrollenlager mit einem Innenring, Außenringen und dazwischen eine Vielzahl von durch einen Käfig gehaltenen Kegelrollen aufweist. Weiterhin sind beidseitig des Kegelrollenlagers ringförmige Dichtungen vorgesehen. Ein Innenring ist auf einem Teil des Außenumfangs der Nabe aufgebracht, ein zweiter Innenring ist durch einen Teil der Außenseite der Nabe gebildet. - Liegt nun ein Schaden am Lager einer so oder ähnlich aufgebauten Radlagereinheit vor, so wird derzeit die gesamte Radnabeneinheit ausgetauscht und verschrottet, obwohl die Radnabe selbst an sich noch brauchbar ist.
- Selbst wenn die Montage einer derartigen Radlagereinheit z.B. in einer Werkstatt vorgenommen wird, umfasst diese gemäß dem Stand der Technik eine Vielzahl von Montageschritten, wie diese in den
1 –9 beispielhaft und vereinfacht verdeutlicht sind, nämlich: -
1 Reinigen der Radnabe2 , -
2 Befetten der Innenring-Rollenkränze6 ,6' , -
3 Außenring4 des ersten Kegelrollenlagers1 in die Radnabe2 einpressen, -
4 Außenring4' des zweiten Kegelrollenlagers1' in die Radnabe2 einpressen, -
5 Aufsetzen der Radnabe2 auf den Innenring5 des zweiten Kegelrollenlagers1' , -
6 Einführen des Innenringes5 sowie des Kegelrollenkranz des ersten Kegelrollenlagers1 in die Radnabe2 , -
7 Sicherungsring8 in die Radnabe2 einschieben und an den beiden Innenringen5 ,5' verrasten, -
8 Dichtung12 des ersten Kegelrollenlagers1 in die Radnabe2 einsetzen, und -
9 Dichtung12' des zweiten Kegelrollenlagers1 in die Radnabe2 montieren. - Bei diesen Montageschritten muss das Radlager häufig gedreht bzw. gewendet werden. Weitere Nachteile sind, dass die Außenringe nicht fest mit einem Schmutzschutz bzw. mit den Dichtungen verbunden sind. Es sind weiterhin oft zwei verschiedene Dichtungen und zwei unterschiedliche Innenringe notwendig.
- Die Befettung der Radlagereinheit erfolgt während der Montage, so dass hohe Ansprüche an die Sauberkeit während des Montageprozesses gestellt werden müssen.
- Die
DE 198 33 436 A1 betrifft weiterhin ein Verfahren zur Fertigung des genannten Nabeneinheit-Komplettlagers, das mit weniger Fertigungsschritten auskommt. - Dabei werden zunächst erste und zweite Rollenkäfig-Bauteilkomponenten hergestellt. Danach erfolgt das Einsetzen der ersten und zweiten Rollenkäfig-Bauteilkomponenten in den gemeinsamen Außenring. Anschließend wird die Nabe in die Baugruppe bestehend aus den ersten und zweiten Rollenkäfig-Bauteilkomponenten eingeschoben und dann der Innenring auf die Nabe montiert. Dieses Fertigungsverfahren ist relativ aufwendig zu bewerkstelligen, da zusätzlich zu den Rollenkäfig-Bauteilkomponenten der Außenring und der Innenring separat montiert werden müssen.
- Wirtschaftlicher wäre es, insbesondere für den Betreiber des Nutzkraftfahrzeuges, die Radnabe beizubehalten und nur das defekte Radlager oder beide Radlager zu wechseln. Man geht aber davon aus, dass bei Insert-Radlagern mit Kegelrollenlagern die Reparaturwerkstätten die aufwendige und anspruchsvolle Demontage und Montage der Radlagereinheiten nicht zugemutet werden kann. Für die Montage der Radlagereinheit wären entsprechendes Know How, Spezialwerkzeuge und absolute Sauberkeit erforderlich, was in vielen Werkstätten meist nicht vorausgesetzt werden kann. Somit ist ein Tausch der kompletten Radnabeneinheit aufwendig und teuer.
- Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auswechselbare Radlagereinheit sowie ein Verfahren zur Fertigung einer solchen Radlagereinheit vorzustellen, die ohne spezifische Fachkenntnisse und ohne Spezialwerkzeuge mit einfachen in den Reparatunnerkstätten vorhandenen Hilfswerkzeugen, ohne besondere Anforderungen an die Sauberkeit bei der Montage montiert werden kann.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Radlagerschaden der komplette Austausch der Radnabeneinheit unwirtschaftlich und teurer ist als der Austausch nur des Radlagers.
- Die Erfindung geht daher aus von einer auswechselbaren Radlagereinheit, beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge, mit einer Radnabe und zwei Kegelrollenlagern, die jeweils einen Außenring und einen Innenring aufweisen, zwischen denen jeweils eine Reihe von Kegelrollen gelagert ist, und mit einem Sicherungsring in zumindest einem der Innenringe der Kegelrollenlager.
- Zudem ist zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen, dass der jeweilige Außenring der beiden Kegelrollenlager eine koaxial zur Radnabenachse hin zur Lageraußenseite gerichtete zylindrische Verlängerung aufweist, in die jeweils eine Dichtung eingesetzt ist, und dass an der der Dichtung gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Kegelrollenlagers ein den Außenring axial fixierendes Halteelement angeordnet ist, das sich am zugehörigen Innenring abstützt.
- Beide Elemente, d.h. Dichtung und Halteelement, sind bevorzugt dafür vorgesehen, Halte- , d.h. das Zusammenhalten von Innen- und Außenring, und Schmutzschutzfunktion zu erfüllen.
- Durch diesen Aufbau ist vorteilhaft eine vormontierte und im Ersatzteilgeschäft auf einfachere Weise auswechselbare Radlagereinheit beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge geschaffen. Die so vormontierte Radlagereinheit stellt eine abgedichtete und für eine lange Lebensdauer geschmierte Lagerung für eine Radnabe dar.
- Die am jeweiligen Außenring der beiden Kegelrollenlager ausgebildete, koaxial zur Radnabenachse zur Lageraußenseite hin gerichtete zylindrische Verlängerung dient jeweils als Sitz für die Dichtungen der Lager. Weiterhin ist das Haltelement, welches den Außenring axial fixiert und sich gleichzeitig am Innenring abstützt, so bemessen, dass ein Schmiermittel-Depot, vorzugsweise aus einem Schmierfett, gebildet wird, welches das Kegelrollenlager im Betrieb mit Schmierstoff versorgt. Hierzu bildet das Halteelement gemeinsam mit dem Außenring und dem Innenring einen Schmierstoff-Aufnahmeraum.
- Um die Montage der einzelnen Kegelrollenlager mit einer einfachen ebenen Platte oder einem ähnlichen Bauteil ausführen zu können, ohne dass die auftretenden Montagekräfte auf die Kegelrollen einwirken und gegebenenfalls die Wälzlagerlaufbahnen am Innenring bzw. Außenring beschädigen, ist die Breite und axiale Länge des jeweiligen Außenringes so gewählt, dass die Montagekräfte nur auf den jeweiligen Außenring gerichtet werden. Dies wird nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Radlagereinheit dadurch erreicht, dass die koaxial zur Radnabenachse hin zur Lageraußenseite gerichtete zylindrische Verlängerung des jeweiligen Außenringes gegenüber der Stirnseite des zugehörigen Innenringes geringfügig hinausragt, also axial länger ist als der zugeordnete Innenring.
- Der Überstand der zylindrischen Verlängerung des jeweiligen Außenringes ist dabei so bemessen, dass dieser auch beim Einpressen des Außenringes in die Radnabe und der damit einhergehenden Einschnürung des Außenringes sowie dem daraus resultierenden axialen Versatz des Kegelrollenkontaktpunktes ausreichend groß ist. Damit wird gewährleistet, dass der zugeordnete Innenring nachgeführt werden kann und keine Montagekräfte auf die Kegelrollen gerichtet werden.
- Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Fertigung einer auswechselbaren Radlagereinheit, beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge, mit einer Radnabe und zwei Kegelrollenlagern, die jeweils einen Außenring und einen Innenring aufweisen, zwischen denen jeweils eine Reihe von Kegelrollen angeordnet ist, und mit einem Sicherungsring in zumindest einem der Innenringe der Kegelrollenlager, wobei die beiden Kegelrollenlager als jeweils eine Baugruppe vormontiert sind. Das Verfahren weist folgende Fertigungsschritte auf:
- – Axiales Einpressen des ersten, als Baugruppe komplett vormontierten Kegelrollenlagers in die Radnabe,
- – axiales Einpressen des zweiten, als Baugruppe komplett vormontierten Kegelrollenlagers in die Radnabe, und
- – axiales Einschieben des Sicherungsringes in entsprechende Nuten mindestens eines der Innenringe eines der beiden Kegelrollenlager, insbesondere in entsprechende Nuten der beiden Innenringe der beiden Kegelrollenlager.
- Demgemäß kann die Fertigung bzw. Montage der auswechselbaren Radlagereinheit in maximal drei Schritten erfolgen.
- Gegebenenfalls kann der Schritt des axialen Einschiebens des Sicherungsringes in die entsprechenden Nuten beider Innenringe entfallen, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Sicherungsring bereits in einer entsprechenden Nut eines der Innenringe vormontiert ist, und dann beim axialen Einpressen des zweiten Kegelrollenlagers in die entsprechende Nut des anderen Innenringes einrastet.
- Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Kegelrollenlager aus axial entgegengesetzten Richtungen in die Radnabe eingeschoben werden.
- Die so montierte Radlagereinheit ermöglicht eine einfachere Handhabung bei deren Montage und/oder Auswechslung beispielsweise in einer Nutzfahrzeug-Reparaturwerkstatt. Die Montage kann mit wenigen einfachen Einbauschritten vorgenommen werden. Des Weiteren sind an die Sauberkeit bei der Montage geringere Anforderungen zu stellen, da es sich bei der erfindungsgemäßen Baugruppe um eine vormontierte Einheit handelt, bei der die beiden Kegelrollenlager mit Innenring und Außenring und den übrigen zugehörigen Teile bereits komplettiert, befettet und vor Schmutz abgedichtet sind.
- Darüber hinaus kann die Radlagereinheit selbsthaltend transportiert und gehandhabt werden. Dies spart Montagezeit gegenüber einer Montage aller Einzelteile und Montagekosten gegenüber einem Kauf von Lager und Nabe, denn die Verwendung einer solchen vormontierten Baugruppe ist erheblich kostengünstiger als der Austausch der kompletten Nabeneinheit.
- Weitere Vorteile ergeben sich auch aus der Vorfertigung und Vormontage der Kegelrollenlager selbst. Der Außenring des jeweiligen Kegelrollenlagers ist bereits vor seinem Einbau in die Radnabe fest mit der Dichtung verbunden und schützt das Innere des jeweiligen Kegelrollenlagers vor einer Verschmutzung. Für den Innenring und den Außenring können zudem baugleiche Dichtungen aus einer Bauserie verwendet werden. Ebenso können Innenring, Kegelrollen und Rollenkäfig aus einer Serienproduktion Anwendung finden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Zunächst zeigen die
1 bis9 der beiliegenden Zeichnung eine Vielzahl von notwendigen Montageschritten bei der Fertigung einer Radlagereinheit gemäß dem eingangs geschilderten Stand der Technik. - Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Hierbei zeigt
-
10 einen Querschnitt durch zwei in eine Radnabe einsetzbare Kegelrollenlagerbaugruppen für eine erfindungsgemäße auswechselbare Radlagereinheit, -
11 einen Einpressvorgang eines ersten Kegelrollenlagers gemäß10 in die Radnabe, -
12 einen Einpressvorgang eines zweiten Kegelrollenlagers gemäß10 in die Radnabe, und -
13 die Montagevorgang eines Sicherungsringes in der Radlagereinheit. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
- Die in
10 dargestellten beiden annähernd baugleichen, jedoch spiegelbildlich zueinander angeordneten Kegelrollenlager1 und1' werden letztlich in dieser Anordnung in eine in den11 bis13 gezeigte Radnabe2 einer Radlagereinheit3 montiert. Ein solches Kegelrollenlager1 ,1' besitzt einen Außenring4 ,4' und einen Innenring5 bzw.5' , zwischen denen eine Reihe von Kegelrollen6 ,6' angeordnet sind. Diese Kegelrollen6 ,6' sind in einem Kegelrollenkäfig7 ,7' in an sich bekannter Weise geführt. - In dem Kegelrollenlager
1' gemäß10 ist ein Sicherungsring8 eingesetzt, der die beiden Innenringe5 ,5' der Kegelrollenlager1 ,1' nach deren Einbau in die Radnabe2 und weiterer Axialverschiebung des Sicherungsringes8 miteinander verbindet. - Der Außenring
4 ,4' eines jeden dieser beiden Kegelrollenlager1 ,1' besitzt eine koaxial zur Lagerachse bzw. Radnabenachse9 hin zur Lageraußenseite gerichtete zylindrische Verlängerung10 . Diese ragt in Form eines Überstandes11 gegenüber der Stirnseite des zugehörigen Innenringes5 ,5' geringfügig hinaus. Dies hat zur Folge, dass bei der Montage des Kegelrollenlagers1 ,1' in die Radnabe2 , wie in den11 bis13 gezeigt, keine Montagekräfte auf die Kegelrollen6 wirken, sondern diese alleine von den jeweiligen Außenringen4 ,4' aufgenommen werden. - Der Rückstand des Innenrings
5 ,5' gegenüber des Außenringes4 ,4' kann auch durch das Montagewerkzeug berücksichtigt sein. Dadurch würde aber – wegen eines zusätzlichen Bearbeitungsschritts – das Montagewerkzeug teurer. - Zwischen die koaxial zur Lagerachse bzw. Radnabenachse
9 hin zur Lageraußenseite gerichtete zylindrische Verlängerung10 des jeweiligen Außenringes4 ,4' und dem zugeordneten Innenring5 ,5' ist eine Dichtung12 ,12' eingesetzt. An der der Dichtung12 bzw.12' gegenüberliegenden Seite des Kegelrollenlagers1 ,1' ist weiterhin jeweils ein den Außenring4 ,4' axial fixierendes und im Querschnitt etwa Z-förmiges Halteelement13 ,13' angeordnet, das sich am Innenring5 bzw.5' abstützt. Dabei bildet das jeweilige Halteelement13 ,13' gemeinsam mit dem Außenring4 ,4' und dem Innenring5 ,5' jeweils Schmierstoff-Aufnahmeraum14 ,14' . - Verfahrensgemäß wird bei der Fertigung der Radlagereinheit
3 gemäß11 ein, wie vorstehend erläutert, als Baugruppe vormontiertes erstes Kegelrollenlager1 axial in die Radnabe2 eingepresst, die einen Radnabenflansch15 aufweist. Dazu wird die Radnabe2 mit ihrer dem Radnabenflansch15 entgegengesetzten Seite auf einer ebenen Platte16 aufgelegt, während ein Stempel17 beispielsweise einer Werkzeugmaschine oder Presse über ein Werkzeug18 mit Platte und Führungszapfen eine Druckkraft in Pfeilrichtung auf das erste Kegelrollenlager1 gegen die Platte16 ausübt. - In einem zweiten Montageschritt gemäß
12 wird die Radnabe2 mit ihrer dem Radnabenflansch15 nahen Seite auf die Platte16 aufgelegt. Anschließend wird das zweite, als Baugruppe vormontierte Kegelrollenlager1' axial in die Radnabe2 eingepresst, wobei wiederum durch den Stempel17 über das Werkzeug18 eine Druckkraft in Pfeilrichtung auf das zweite Kegelrollenlager1' ausgeübt wird. Damit sind die beiden Kegelrollenlager1 und1' komplett mit ihren Dichtungen12 bzw.12' in der Radnabe2 der Radlagereinheit3 fixiert. - Schließlich kann in einem dritten Fertigungsschritt das axiale Einschieben des Sicherungsringes
8 in entsprechende Nuten der Innenringe5 ,5' mittels des Stempels17 einer geeigneten Maschine in Pfeilrichtung erfolgen, falls dies nicht schon bei der Montage des zweiten Kegelrollenlagers1 erfolgt ist. -
- 1
- Kegelrollenlager
- 1'
- Kegelrollenlager
- 2
- Radnabe
- 3
- Radlagereinheit
- 4
- Außenring
- 4'
- Außenring
- 5
- Innenring
- 5'
- Innenring
- 6
- Kegelrollen
- 6'
- Kegelrollen
- 7
- Kegelrollenkäfig
- 7'
- Kegelrollenkäfig
- 8
- Sicherungsring
- 9
- Radnabenachse
- 10
- zylindrische Verlängerung
- 11
- Überstand
- 11'
- Überstand
- 12
- Dichtung
- 12'
- Dichtung
- 13
- Haltelement (mit Schmutzschutz/-funktion)
- 13'
- Haltelement (mit Schmutzschutz/-funktion)
- 14
- Schmierstoff-Aufnahmeraum
- 14'
- Schmierstoff-Aufnahmeraum
- 15
- Radnabenflansch
- 16
- Platte
- 17
- Stempel
- 18
- Werkzeug mit Platte und Führungszapfen
Claims (6)
- Auswechselbare Radlagereinheit (
3 ), beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge, mit einer Radnabe (2 ) und zwei Kegelrollenlagern (1 ,1' ), die jeweils einen Außenring (4 ,4' ) und einen Innenring (5 ,5' ) aufweisen, zwischen denen jeweils eine Reihe von Kegelrollen (6 ) angeordnet ist, und mit einem Sicherungsring (8 ) in zumindest einem der Innenringe (5 ,5' ) der Kegelrollenlager (1 ,1' ), dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Außenring (4 ,4' ) der beiden Kegelrollenlager (1 ,1' ) eine koaxial zur Radnabenachse (9 ) hin zur Lageraußenseite gerichtete zylindrische Verlängerung (10 ) aufweist, in die eine jeweils Dichtung (12 ,12' ) eingesetzt ist, und dass an der der Dichtung (12 ,12' ) gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Kegelrollenlagers (1 ,1' ) ein den Außenring (4 ,4' ) axial fixierendes Halteelement (13 ,13' ) angeordnet ist, das sich am zugehörigen Innenring (5 ,5' ) abstützt. - Auswechselbare Radlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxial zur Radnabenachse (
9 ) hin zur Lageraußenseite gerichtete zylindrische Verlängerung (10 ) des jeweiligen Außenringes (4 ,4' ) gegenüber der Stirnseite des zugehörigen Innenringes (5 ,5' ) geringfügig länger ist. - Auswechselbare Radlagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (
13 ,13' ) gemeinsam mit dem Außenring (4 ,4' ) und dem Innenring (5 ,5' ) einen Schmierstoff-Aufnahmeraum (14 ,14' ) bildet. - Verfahren zur Fertigung einer auswechselbaren Radlagereinheit (
3 ), beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge, mit einer Radnabe (2 ) und zwei Kegelrollenlagern (1 ,1' ), die jeweils einen Außenring (4 ,4' ) und einen Innenring (5 ,5' ) aufweisen, zwischen denen jeweils eine Reihe von Kegelrollen (6 ) angeordnet ist, und mit einem Sicherungsring (8 ) in zumindest einem der Innenringe (5 ,5' ) der Kegelrollenlager (1 ,1' ), wobei die beiden Kegelrollenlager (1 ,1' ) als jeweils eine Baugruppe vormontiert sind, mit den Fertigungsschritten: – axiales Einpressen des ersten, als Baugruppe komplett vormontierten Kegelrollenlagers (1 ) in die Radnabe (2 ), – axiales Einpressen des zweiten, als Baugruppe komplett vormontierten Kegelrollenlagers (1' ) in die Radnabe (2 ), und – axiales Einschieben des Sicherungsringes (8 ) in entsprechende Nuten mindestens eines der Innenringe (5 ,5' ) eines der beiden Kegelrollenlager (1 ,1' ), insbesondere in entsprechende Nuten der beiden Innenringe (5 ,5' ) der beiden Kegelrollenlager (1 ,1' ). - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (
8 ) bereits in einer entsprechenden Nut eines der Innenringe (5 ,5' ) vormontiert ist, und dann beim axialen Einpressen des zweiten Kegelrollenlagers (1 ,1' ) in die entsprechende Nut des anderen Innenringes (5 ,5' ) einrastet. - Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kegelrollenlager (
1 ,1' ) aus axial entgegengesetzten Richtungen in die Radnabe (2 ) eingeschoben werden.
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