DE102007010290A1

DE102007010290A1 - Vorrichtung an einem Radlager für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102007010290A1
Application number: DE102007010290A
Authority: DE
Inventors: Stefan Michels
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-03-03
Also published as: DE102007010290B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radlager für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem Radträger (10), einer drehbar auf einem Lager (16, 18) gelagerten Radnabe (14) und einem die Radnabe (14) an ihrer Radträgerseite überragenden Vordichtungsring. Erfindungsgemäß ist zwischen einer Anlauffläche (10a) des Radträgers (10; 10') und einer in Axialrichtung gegenüberliegenden Radialfläche (16b) des Lagers (16, 18) eine Druckscheibe (22) aus höherfestem Material zwischengefügt und der Vordichtungsring (24; 30; 32) den durch Zwischenschaltung der Druckscheibe (22) entstehenden Ringspalt (23) zwischen dem Radträger (10; 10') und der Radnabe (14) in Radialrichtung überdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einem Radlager für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Radlager zeigt beispielsweise die DE 42 01 328 A1 , bei der der Vordichtungsring eine Drehwinkel-Messeinrichtung einschließt und kombiniert ist mit einem in die Wälzlagerung integrierten Dichtungsring. Der Vordichtungsring sitzt dabei auf einem Ringbund des Innenringes des Wälzlagers, während sich die Radialfläche des Innenringes an einer ringförmigen Stirnfläche des Achszapfens abstützt. Daraus resultiert ein relativ voluminöser Achszapfen und eine relativ kompliziert ausgeführte Dichtkonstruktion der Wälzlagerung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radlager der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das baulich und fertigungstechnisch günstiger sowie montageeinfacher gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist zwischen einer Anlauffläche des Radträgers und einer in Axialrichtung gegenüberliegenden Radialfläche des Lagers eine Druckscheibe aus höherfestem Material zwi schengefügt. Dabei überdeckt der Vordichtungsring den durch Zwischenschaltung der Druckscheibe entstehenden Ringspalt zwischen dem Radträger und der Radnabe. Dadurch ist der radial offene Ringspalt nach Art einer Labyrinthdichtung mit Hilfe des Vordichtungsrings vor Verunreinigungen schützt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zwischen der ringförmigen Anlauffläche des Radträgers und der korrespondierenden Radialfläche des Innenringes der Wälzlagerung eine Druckscheibe aus höherfestem Material eingefügt. Die Anlagefläche der Druckscheibe am Radträger kann größer als die Anlagefläche am Innenring sein. Die vorgeschlagenen Maßnahmen ermöglichen einerseits eine schlanke Konstruktion des Achszapfens mit zuverlässiger Einleitung der Lagervorspannung von der Druckscheibe in den Radträger, der insbesondere aus Leichtmetall bzw. einer Aluminiumlegierung hergestellt sein kann. Ferner ergibt sich eine einfache, fertigungstechnisch günstige Gestaltung des Vordichtungsringes mit einfacher Montage vor dem Aufbringen der Radnabe mit Wälzlagerung.
Der Vordichtungsring kann in einer ersten Ausführungsform zur Bauteilreduzierung materialeinheitlich und einstückig an den Radträger angeformt sein. Dementsprechend weist der Verdichtungsring einen die Radnabe überragenden Wandabschnitt auf, der sich radial außerhalb des oben genannten Ringspalts zwischen Radträger und Radnabe in Umfangsrichtung um diesen herum erstreckt.
Der Vordichtungsring kann jedoch auch als separates Bauteil am Radträger angeordnet und über einen oder mehrere Vorsprünge in Vertiefungen des Radträgers fixiert sein.
Des weiteren kann der Vordichtungsring kostengünstig durch ein dünnwandiges Blechpressteil gebildet oder aus Kunststoff gefertigt sein. Alternativ kann das Blechteil auch aus Leichtmetall (Aluminium) sein, und auf einfache Weise durch die Schraubenvorspannkraft der Radlagerverschraubung fixiert werden, indem es in der Montagereihenfolge vor der Druckscheibe auf den Achszapfen geschoben wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann dabei der Vordichtungsring mit der Druckscheibe als eine Montageeinheit ausgebildet sein.
Fertigungstechnisch besonders günstig kann der Vordichtungsring aus Kunststoff auf radial von der Druckscheibe abragende Scheibenabschnitte aufgespritzt sein.
Eine gewichtsgünstige und eine zuverlässige Spannungsverteilung ergebende Konstruktion der Druckscheibe wird erzielt, indem der in axialer Richtung verlaufende Übergang der beiden Anlageflächen der Druckscheibe konisch und/oder stufenförmig gestaltet ist.
In an sich bekannter Weise kann an der Radnabe unmittelbar benachbart dem Radträger ein Sensor zur Messung mechanischer Bewegungsgrößen, etwa Drehwinkelgeschwindigkeit und Drehrichtung befestigt sein und der Vordichtungsring die Radnabe über den Sensor hinaus überragen. Der Sensor, insbesondere ein Sensorring, wird somit in die Schutzfunktion des Vordichtringes mit einbezogen. D. h., dass der Sensor vor groben Verunreinigungen und z. B. herumfliegenden Steinen geschützt ist.
Schließlich kann in den Radträger ein achsparallel ausgerichteter, stiftförmiger Sensor der Messeinrichtung eingesetzt sein, der mit dem Sensorring zusammenwirkt, wobei an dem Vordichtungsring eine radial nach außen geformte Tasche angeformt ist, die den den Sensorring überragenden Abschnitt des Sensors umschließt.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen Längsschnitt durch einen teilweise dargestellten Radträger mit integriertem Achszapfen, einer walzgelagerten Radnabe und einer am Innenring der Wälzlagerung angeordneten Druckscheibe mit einem Vordichtungsring;
2 eine Einzelheit Z der Vorrichtung gemäß 1 im Bereich der Druckscheibe und des Vordichtungsringes;
3 der Vordichtungsring mit integrierter Druckscheibe gemäß 1 und 2 in raumbildlicher Darstellung;
4 eine alternative Vorrichtung mit einem als Blechpressteil ausgeführten Vordichtungsring; und
5 eine weitere alternative Vorrichtung, bei der der Vordichtungsring unmittelbar an den Radträger angeformt ist.
In der 1 ist mit 10 ein nur teilweise ersichtlicher Radträger bezeichnet, der Teil einer nicht dargestellten Radaufhängung für Kraftfahrzeuge ist und in dem in dessen zentrischen Bereich ein Achszapfen 12 integriert ist. Der Radträger 10 ist aus Leichtmetall bzw. einer Aluminiumlegierung und der Achszapfen aus Stahl hergestellt.
Auf dem Achszapfen 12 ist eine rotationssymmetrische Radnabe 14 über eine Wälzlagerung mit zwei integrierten Schrägkugellagern 16, 18 drehbar gelagert. Dabei sind die Innenringe 16a, 18a der Wälzlager 16, 18 auf den Achszapfen 12 aufgesteckt und mittels einer strichliert angedeuteten Spannschraube 19 in noch zu beschreibender Weise gegen die plane Anlauffläche 10a des Radträgers 10 vorgespannt. Die zentrische Spannschraube 19 ist in ein Innengewinde 12a des Achszapfens eingeschraubt.
Die nicht näher beschriebene Wälzlagerung 16, 18 ist in bekannter Weise ausgeführt, mit integrierten Kugelkäfigen und einem Dichtring 20.
Zwischen der ringförmigen Anlauffläche 10a des Radträgers 10 und der korrespondierenden Radialfläche 16b des Innenringes 16a ist eine gegenüber dem Radträger 10 höherfeste Druckscheibe 22 aus Stahl eingesetzt, deren Anlauffläche 22a am Radträger 10 (vgl. insbesondere 2) größer ist als deren Anlauffläche 22b am Innenring 16a.
Über die Druckscheibe 22 wird somit die von der Spannschraube 19 ausgeübte Vorspannung am Innenring 16a über die Radialfläche 16b aufgenommen und mit geringerer spezifischer Flächenpressung auf die Anlagefläche 10a des Leichtmetall-Radträgers 10 übertragen. Die Druckscheibe 22 ist selbstverständlich entsprechend biegesteif ausgebildet.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung innerhalb der Druckscheibe 22 sind deren Übergänge von der kleineren Anlagefläche 22b zur größeren Anlagefläche 22a wie ersichtlich konisch und/oder stufenförmig ausgeführt.
Um die Druckscheibe 22 herum ist ein Vordichtungsring 24 angeordnet. Der Vordichtungsring 24 weist im Halbschnitt ein im wesentliches L-förmiges Profil mit einer Radialwand 24a und einer in Axialrichtung verlaufenden Umfangswand 24b auf. Dabei ist der Vordichtungsring 24 mit seiner Radialwand 24a ebenfalls mit der Anlagefläche 10a des Radträgers 10, während seine Umfangswand 24b nach Art einer Labyrinthdichtung den rotations-symmetrischen Endbereich der Radnabe 14 mit engem Dichtspalt 25 überragt.
Wie aus der 1 hervorgeht, entsteht durch die Zwischenschaltung der Druckscheibe zwischen dem Radträger 10 und der Radnabe 14 ein Ringspalt 23, der radial nach außen offen ist. Erfindungsgemäß wird dieser Ringspalt 23 durch die umlaufende Seitenwand 24b berührungsfrei überdeckt. Der Ringspalt 23 ist daher geschützt vor groben Verunreinigungen.
Der Vordichtungsring 24 gemäß den 1 bis 3 ist aus Kunststoff hergestellt und zur Schaffung einer Montageeinheit mit der Druckscheibe 22 kombiniert. Dazu ist der Vordichtungsring 24 auf radial abragende Umfangsbereiche 22C der Druckscheibe 22 aufgespritzt (oder aufgeknöpft).
Ferner trägt der Vordichtungsring 24 einen axial abragenden, zapfenförmigen Vorsprung 24c, der zur Lagefixierung des Vordichtungsringes 24 relativ zum Radträger 10 in eine Vertiefung 10c des Radträgers 10 (vgl. 1) in Umfangsrichtung formschlüssig eingreift.
In den Radträger 10 ist des weiteren eine an sich bekannte Sensor-Messeinrichtung zur Messung mechanischer Bewegungsgrößen, etwa die Drehwinkelgeschwindigkeit und/oder die Drehrichtung, eingesetzt, mit einem stiftförmigen Sensor 26 in einer achsparallelen Bohrung 10d des Radträgers 10 und einem am Endbereich der Radnabe 14 vorgesehenen Sensorring 28, der ebenfalls von der Umfangswand 24b des Vordichtungsringes 24 überragt wird.
In dem Bereich, in dem der stiftförmige Sensor 26 zur induktiven oder anderweitigen Messung der Drehrichtung bzw. der Drehwinkelgeschwindigkeit der Radnabe 14 mit dem Sensorring 28 zusammenwirkt (1), ist an der Umfangswand 24b des Vordichtungsringes 24 eine radial nach außen angeformte Tasche 24d angeformt, die den über die Anlagefläche 10a des Radträgers 10 vorragenden Abschnitt des Sensors 26 überdeckt, wobei deren radial nach innen verlaufende Stirnwand 24d ebenfalls einen engen Dichtspalt zur Radnabe 14 herstellt. Anstelle der materialeinheitlichen, einstückigen Anformung, kann die Tasche 24d als separates Bauteil auch in anderer Weise am Vordichtungsring 24 angeordnet sein.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß 4 ist der getrennt von der Druckscheibe 22 ausgeführte, topfförmige Vordichtungsring 30 als dünnwandiges Blechpressteil gefertigt, wobei sowohl die Tasche 30d für den Sensorstift 26 als auch ein zungenförmiger Vorsprung 30c als Umfangsfixierung aus dem Blechpressteil 30 wie ersichtlich herausgeformt sind. Die Umfangswand 30b ist an deren freier Stirnseite mit einer trompetenförmigen Aufweitung versehen, an die die Tasche 30d angeformt ist. Im Bereich der Tasche 30d weist die Umfangswand 30b eine entsprechende Ausklinkung (nicht ersichtlich) für den Sensorstift 26 auf.
Die 5 zeigt anhand einer der Einzelheit Z nach 2 entsprechenden Darstellung einen modifizierten Radträger 10', an den der Vordichtungsring 32 unmittelbar angeformt ist. Dementsprechend ist an den Radträger 10' ein ringförmiger Wandabschnitt 32a und eine die Radnabe 14 überragende Umfangswand 32b mit gemäß den 1 bis 4 entsprechender Funktion angeformt. Dabei kann die Umhausung des Sensors 2b in die, die Radnabe 14 überragende Umfangswand 32b integriert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4201328 A1 [0002]

Claims

Radlager für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem Radträger (10), einer drehbar auf einem Lager (16, 18) gelagerten Radnabe (14) und einem die Radnabe (14) an ihrer Radträgerseite überragenden Vordichtungsring (24; 30; 32), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Anlauffläche (10a) des Radträgers (10; 10') und einer in Axialrichtung gegenüberliegenden Radialfläche (16b) des Lagers (16, 18) eine Druckscheibe (22) aus höherfestem Material zwischengefügt ist und dass der Vordichtungsring (24; 30; 32) den durch Zwischenschaltung der Druckscheibe (22) entstehenden Ringspalt (23) zwischen dem Radträger (10; 10') und der Radnabe (14) in Radialrichtung überdeckt.
Radlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordichtungsring (32) materialeinheitlich und einstückig an den Radträger (10') angeformt ist.
Radlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Vordichtungsring (24; 30) als separates Bauteil am Radträger (10) über einen oder mehrere Vorsprünge (24c; 30c) in Vertiefungen (10c) des Radträgers (10) fixiert ist.
Radlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordichtungsring (30) durch ein dünnwandiges Blechpressteil gebildet ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordichtungsring (24; 30; 32) topfförmig mit einer um laufenden Seitenwand (24b; 30b; 32b) zur berührungsfreien Überdeckung des Ringspalts (23) ausgebildet ist.
Radlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Dichtspalt (25) zwischen der umlaufenden Seitenwand (24b; 30b; 32b) des Vordichtungsrings und der Radnabe (14) ein Sensorelement, insbesondere ein Sensorring (28), einer Drehwinkel-Messeinrichtung angeordnet ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsring (24; 30; 32) im Querschnitt ein L-Profil mit einer Radialwand (24a; 30a; 32b) und der umlaufenden Seitenwand (24b; 30b; 32b) aufweist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Radträger (10) ein Achszapfen (12) befestigt ist, auf dem die Radnabe (14) drehbar über das Lager (16, 18) gelagert ist.
Radlager nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Achszapfen (12) zumindest ein Innenring (16a, 18a) des Lagers (16, 18) aufgesteckt ist, und mittels einer Spannschraube (19) unter Zwischenschaltung der Druckscheibe (22) gegen die Anlauffläche (10a) des Radträgers (10) gedrückt ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (22a) der Druckscheibe (22) am Radträger (10) größer als die Anlagefläche (22b) am axial gegenüberliegenden Lager (16a, 18a) ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordichtungsring (24) aus Kunststoff gefertigt ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordichtungsring (24) mit der Druckscheibe (22) als eine Montageeinheit bzw. ein Verbundbauteil ausgebildet ist.
Radlager nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordichtungsring (24) aus Kunststoff auf radial von der Druckscheibe (22) abragende Scheibenabschnitte (22c) aufgespritzt ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in axialer Richtung verlaufende Übergang der beiden Anlageflächen (22a, 22b) der Druckscheibe (22) konisch und/oder stufenförmig gestaltet ist.
Radlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Radnabe (14) unmittelbar benachbart dem Radträger (10; 10') der Sensorring (28) der Drehwinkel-Messeinrichtung befestigt ist.
Radlager nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Radträger (10; 10') ein achsparallel ausgerichteter, stiftförmiger Sensor (26) der Messeinrichtung eingesetzt ist, der mit dem Sensorring (28) zusammenwirkt, wobei an dem Vordichtungsring (24; 30; 32) eine radial nach außen geformte Tasche (24d; 30d) angeformt ist, die den den Sensorring (28) überragenden Abschnitt des Sensors (26) umschließt.