-
Die
Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung nach dem Anspruch 1
sowie einen Radträger nach
Anspruch 8.
-
Aus
der Offenlegungsschrift
DE
101 43 052 A1 ist eine Radlagervorrichtung mit einem zwischen einem
Radflansch und einem Lagerinnenring angeordneten zweireihigen Kugellager
bekannt. Der Radflansch weist eine Fläche auf, an der ein am Radflansch
zu montierendes Rad zu Anlage kommt, der Innenring ist zur Anordnung
auf einem Achszapfen eines Radträgers
vorgesehen. Der Radflansch übernimmt
durch Anordnung von Kugellaufbahnen die Funktion eines Lageraußenringes.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, eine
Radlagervorrichtung zur Verfügung
zu stellen, die eine höhere
Lebensdauer insbesondere bei außermittigen
Lagerbelastungen aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Radlagervorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 und einem Radträger
mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
-
Die
erfindungsgemäße Radlagervorrichtung zeichnet
sich durch ein zweireihiges Wälzlager
aus, wobei die gegenüber
der ersten Lagerreihe vom freien Ende des Achszapfens einen größeren Abstand aufweisende
zweite Lagerreihe einen größeren Innendurchmesser
als die erste Lagerreihe aufweist. Unter dem freien Ende des Achszapfens
ist das im montierten Zustand einer Einspannstelle des Achszapfens
gegenüberliegende
Ende zu verstehen. Am freien Ende des Achszapfens ist darüber hinaus
eine Vorrichtung wie beispielsweise eine Mutter zur axialen Vorspannung
der Wälzlager
angeordnet. Bei gleicher Größe der Wälzlager
weist die zweite Lagerreihe ein oder mehr Wälzkörper als die erste Lagerreihe auf.
Bei mit Breitreifen ausgerüsteten
Fahrzeugen ist die Reifenmitte gegenüber der Wälzlagermitte in Richtung Fahrzeugmitte
verschoben. Bei einer zwischen den Lagerreihen außermittig
wirkenden Belastung kann durch die vorgeschlagene Lageranordnung
eine Verminderung der Lagerlebensdauer wirksam vermieden werden.
Weiter vergrößert sich
durch die Anordnung die Lagerabstützbasis, wodurch sich die Radlagermitte
in Richtung zweite Lagerreihe verschiebt. Biegebelastungen auf die
Verbindung zwischen Achszapfen und Achsschenkel sind damit reduziert.
In vorteilhafter Weise ist bei Verwendung von dementsprechenden
Breitreifen ein auf dem Achszapfen symmetrisches Lager mit zwei
gleichen Lagerreihen gegen ein erfindungsgemäßes, asymmetrisches Lagervorrichtung
austauschbar, wodurch eine Verminderung der Lagerlebensdauer aufgrund
durch die Breitreifen veränderte
Lagerbelastung wirkungsvoll vermieden ist. Der Achszapfen weist
aufgrund der unterschiedlichen Lagerdurchmesser unterschiedliche
Durchmesser auf, die eine Darstellung einer annährend konstanten Biegespannung
im Achszapfen ermöglicht.
Diese beanspruchungsgerechte Gestaltung des Achszapfens bietet den
weiteren Vorteil, eine Einsparung von Werkstoffkosten und Gewicht
zu ermöglichen.
-
In
Ausgestaltung der Erfindung ist das Wälzlager der Radlagervorrichtung
als Rillenkugellager ausgeführt.
Rillenkugellager sind durch eine hohe Belastbarkeit mit gleichzeitig
niederem Reibungsverlust als Radlager besonders geeignet. Ein Rillenkugellager
ermöglicht
durch Einbringen von Rillen die Nutzung des Radflansches als Außenring,
wodurch in vorteilhafter Weise ein kompaktes Lager darstellbar ist.
Bei dementsprechender Belastung kann eine Lagerreihe als Kegelrollenlager
und eine Lagerreihe als Rillenkugellager ausgebildet sein. Selbstverständlich besteht
auch die Möglichkeit
beide Lagerreihen als Kegelrollenlager auszuführen. Bei Kegelrollenlagern
sind die innere und äußere Laufbahn
für die
Kegelrollen gleichfalls am Lagerinnenring und im Radflansch vorsehbar.
-
In
Ausgestaltung der Erfindung bilden der Radflansch, die erste und
zweite Wälzlagerreihe
und der Innenring eine Baueinheit. Die Baueinheit ist fertig vormontiert
anlieferbar. Damit ist die Montage am Fahrzeug in vorteilhafter
Weise schneller durchzuführen.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenring geteilt,
weiter weist der Innenring an beiden Enden einen Anlaufbord zur
Aufnahme von axialen Kräften
auf. Der Innenring ist gestuft, damit ist dieser auf einem gestuften
Achszapfen montierbar. Der Achszapfen kann damit einen für eine Reibschweißverbindung
mit einem Achsschenkel ausreichend großen Durchmesser aufweisen.
Die Anordnung des Anlaufbordes führt
zu einer so genannten O-Anordnung des Wälzlagers. Eine O-Anordnung hat
den Vorteil, dass sich das Lagerspiel nicht verringert, wenn sich
der Achszapfen bzw. der Innenring stärker erwärmt als der Außenflansch.
-
Der
erfindungsgemäße Radträger weist
eine vorab beschriebene Radlagervorrichtung auf. Der erfindungsgemäße Radträger ist
in vorteilhafter Weise schnell montierbar. Nach einer Anordnung
der Radlagervorrichtung auf dem Achszapfen erfolgt noch lediglich
eine Sicherung mit einer auf ein am Achszapfen angeordneten Gewinde
aufgeschraubten Mutter. Zur Verbesserung der Druckverteilung ist
zwischen Mutter und Radlagervorrichtung eine Druckscheibe angeordnet.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der aus Stahl hergestellte
Achszapfen mit einem Achsschenkel aus Aluminium verbunden. Der Radträger ist
aufgrund einer Belastung entsprechenden Werkstoffauswahl gewichtsoptimiert.
Aufgrund der in Richtung Fahrzeugmitte verschobenen Lagermitte ist die
auf die Verbindungsstelle zwischen Achszapfen und Radträger wirkende
Biegebelastung wirkungsvoll reduziert. Die mit der Verschiebung
der Lagermitte einhergehende asymmetrische Lagerbelastung ist durch
ein gegenüber
der ersten Lagerreihe im Durchmesser vergrößerte zweite Lagerreihe kompensiert.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Achszapfen reibgeschweißt. Der
zur Montage mit dem Radträger
vorgesehen Achszapfen umfasst einen Zapfenabschnitt und ein Gegenstück. Der
Zapfenabschnitt wird zur Monatage von einer Seite in eine Öffnung im
Radträger
gesteckt, das Gegenstück wird
von der anderen Seite mit dem Zapfen in Kontakt gebracht. Durch
Rotation des Zapfenabschnitts und einem Zusammenpressen von Zapfenabschnitt und
Gegenstück
werden die Bauteile miteinander reibverschweißt und mit dem Radträger unlösbar verbunden.
Der Radträger
wird dabei zwischen dem Zapfenabschnitt und dem Gegenstück eingespannt. Dabei
können
an der Gegenplatte Aufnahmestellen zur Anbindung von Radführungslenkern
vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Reibschweißung des
Achszapfens mit dem Gegenstück eine
kostengünstige
und hoch belastbare Verbindung des Achszapfens mit dem Radträger.
-
Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung
sowie den Zeichnungen. Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
-
Es
zeigen
-
1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Radträgers mit einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung,
-
2 die
Radlagervorrichtung aus 1.
-
Gleiche
Bauteile in den 1 und 2 sind im
Folgenden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
In 1 ist
schematisch ein Radträger 1 mit einem
Achsschenkel 2, ein mit dem Achsschenkel 2 verbundener
Achszapfen 3 sowie eine Radlagervorrichtung 11,
die ein zwischen einem Innen ring 10 und einem Radflansch 5 angeordnetes
zweireihiges Wälzlager 4 aufweist,
dargestellt.
-
Die
Radlagervorrichtung 11 ist als vormontiertes Bauteil anlieferbar.
Zu Monatage ist die Radlagervorrichtung 11 lediglich auf
den Achszapfen 3 zu schieben, auf ein Gewinde am freien
Achszapfenende 18 ist eine Mutter 16 aufzuschrauben,
die über
einen Druckscheibe 15 auf den geteilten Innenring 10 der
Radlagervorrichtung 11 drückt und das dieses spielfrei
vorspannt. Anschließend
ist die Radlagervorrichtung 11 mit Schmierfett zu füllen und
mit einer Kappe 17 zu verschließen.
-
Der
Radträger 1 stellt
die Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Rad und gleichfalls nicht
dargestellten, mit einem Fahrzeugaufbau verbundenen Fahrwerkslenkern
her. Ein Rad kommt an der Radanlagefläche 6 des Radflansches 5 zur
Anlage, die Fahrwerkslenker sind an entsprechend gezeigten Anlenkpunkten 7 anbindbar.
-
Das
Wälzlager 4 ist
als zweireihiges Kugellager mit einer ersten und zweiten Kugelreihe 8, 9 ausgeführt. Die
zweite Kugelreihe 9 weist gegenüber der ersten Kugelreihe 8 einen
größeren Abstand
zum freien Ende des Achszapfens 18 auf.
-
Am
Innendurchmesser rollen die Kugeln der ersten und zweiten Kugelreihen 8, 9 auf
einem geteilten Innenring 10 ab. Am Außendurchmesser rollen die Kugeln
in am Radflansch 5 eingearbeiteten Kugelrillen ab.
-
Der
Durchmesser bezogen auf Kugelmitte der zweiten Kugelreihe 9 ist
größer als
der der ersten Kugelreihe 8. Die Kugeln der ersten und
zweiten Kugelreihe 8, 9 sind gleich groß, damit
sind auch Außen-
und Innendurchmesser der zweiten Kugelreihe 9 größer als
die der ersten Kugelreihe 8. Damit sind in der zweiten
Kugelreihe 9 mehr Kugeln anordenbar als in der ersten Kugelreihe 8.
Die zweite Kugelreihe 9 weist daher eine höhere Tragfähigkeit
als die erste Kugelreihe 8 auf. Eine Anordnung mit un terschiedlichen
Durchmessern der ersten und zweiten Wälzlagerreihe 8, 9 ist
als asymmetrische Radlagervorrichtung 11 bezeichnet.
-
In 2 ist
die erfindungsgemäße Radlagervorrichtung 11 mit
dem Radflansch 5, zwei Kugelreihen 8, 9 und
dem zweiteiligen Innenring 10 dargestellt. Zum Vergleich
ist eine zweite Kugelreihe 9' mit dem
Durchmesser D' eingezeichnet,
der gleich groß ist
wie der Durchmesser der ersten Kugelreihe 8 (symmetrische
Lagervorrichtung). Durch Vergrößerung des
Durchmessers D' der
zweiten Kugelreihe 9' auf
den Durchmesser D der zweiten Kugelreihe 9 (asymmetrische
Lagervorrichtung) vergrößert sich die
Lagerabstützlänge von
L' auf L. Durch
die Vergrößerung der
Abstützlänge auf
L verschiebt sich der Lagermitte LM' nach LM um die Länge ΔL in Richtung Fahrzeugmittenebene 12.
Unter der Fahrzeugmittenebene 12 ist eine durch die Fahrzeuglängs- und Hochachse
aufgespannte Ebene zu verstehen.
-
Diese
Radlagervorrichtung 11 bewirkt in einer Anordnung gemäß 1,
dass der Hebelarm von der Lagermitte LM zur Einspannstelle des Achszapfens 3 mit
dem Achsschenkel 2 kleiner ist als bei einem symmetrischen
Lager, d.h. einem Lager mit zwei gleich großen Kugelreihen.
-
Werden
bei einem Fahrzeug verschieden breite Reifen verwendet, so kann
sich der Abstand von Radmittenebene zur Radlagermitte zu ungünstigen
Werten verschieben. Da aus Designgründen die Reifen vorzugsweise
außenbündig zur
Grundbereifung angeordnet werden, verschiebt sich die Radmittenebene
bei gegenüber
der Grundbereifung breiteren Reifen in Richtung Fahrzeugmittenebene 12.
-
Die
Radlagervorrichtung 11 kompensiert in vorteilhafter weise
eine Verschiebung der Radmittenebene. In 2 ist mit
RM' einer Radmittenebene einer
Normalbereifung, mit RM die Radmittenebene eines Breitreifens bezeichnet.
Die Verschiebung der Radmitte von RM' zu RM wird in vorliegendem Beispiel
vollständig durch
die Radlagervorrichtung 11 kompensiert, so dass bei Verwendung
der asymmetrischen Radlagervorrichtung 11 mit Breitreifen
die Radmitte RM und die Lagermitte LM in vorteilhafter Weise wieder
zusammenfallen. Wenn die Radmitte RM weiter als die Lagermitte in
Richtung Fahrzeugmittenebene 12 wandert, so kompensiert
die asymmetrische Radlagervorrichtung 11 zumindest teilweise
den Einfluss eines Breitreifens. Eine Verminderung der Lebensdauer
aufgrund einer ungleichmäßigen Belastung
bzw. eine Höherbelastung
der zweiten Kugelreihe 9 ist durch die Durchmessererhöhung von D' auf D ermöglichte
Anordnung von zumindest einer zusätzlichen Kugel vermieden. Es
ist auch durchaus denkbar bei Breitreifen eine 11 asymmetrische
Lagervorrichtung und bei einer Normalbereifung ein symmetrisches
Kugellager zu verwenden.
-
Der
Achszapfen 3 in 1 umfasst ein aus einem Stahlwerkstoff
hergestellten, einen Zapfenabschnitt 13 sowie ein Gegenstück 14.
Für die
Montage des Radträgers 1 wird
der aus Aluminium hergestellt Achsschenkel 2 zwischen Zapfenabschnitt 13 und Gegenstück 14 eingespannt.
Die Verbindung von Zapfenabschnitt 13 und Gegenstück 14 erfolgt
durch eine Reibschweißung.
Diese Art der Verbindung ermöglicht
die gewichtsoptimierte Herstellung eines Radträger 1 mit einem Achsschenkel 2 aus
Aluminium und einem Achszapfen 3 aus Stahl. Weitere Gewichtseinsparungen
sind durch eine belastungsgerechte Stufung des Achszapfens realisierbar.
Ein derartige Verbindung in Kombination mit einer asymmetrischen
Radlagervorrichtung 11, die aufgrund einer in Richtung
Fahrzeugmittenebene 12 verschobene Lagermitte LM eine Biegebelastung
der Verbindung zwischen Achsschenkel 2 und Achszapfen 3 reduziert,
ermöglicht
ein hohe Belastung des Radträgers 1 bei
gleichzeitig langer Lebensdauer. Weiter ist auch bei Breitreifen,
die eine ungleichmäßige Belastung der
Lagerreihen 8, 9 verursachen, aufgrund der asymmetrischen
Lagerbelastung eine hohe Lebensdauer der Radlagervorrichtung 11 gewährleistet.
-
- 1
- Radträger
- 2
- Achsschenkel
- 3
- Achszapfen
- 4
- Wälzlager
- 5
- Radflansch
- 6
- Radanlagefläche
- 7
- Anlenkpunkt
am Radträger
- 8
- Erste
Kugelreihe
- 9
- Zweite
Kugelreihe
- 10
- Innenring
- 11
- Radlagervorrichtung
- 12
- Fahrzeugmittenebene
- 13
- Zapfenabschnitt
- 14
- Gegenstück
- 15
- Druckscheibe
- 16
- Mutter
- 17
- Verschlusskappe
- 18
- Freies
Achszapfenende
- L'
- Abstützlänge symmetrisches
Lagervorrichtung
- L
- Abstützlänge asymmetrisches
Lagervorrichtung
- LM'
- Lagermitte
symmetrische Lagervorrichtung
- LM
- Lagermitte
asymmetrische Lagervorrichtung
- RM'
- Radmittenebene
Normalbereifung
- RM
- Radmittenebene
Breitreifen
- D'
- Durchmesser
zweite Kugelreihe symmetrische Lagervorrichtung
- D
- Durchmesser
zweite Kugelreihe asymmetrische Lagervorrichtung