DE102007053693A1

DE102007053693A1 - Kegelrollenlageranordnung

Info

Publication number: DE102007053693A1
Application number: DE102007053693A
Authority: DE
Inventors: Jesko-Henning Tanke; Rico Dittmar
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2007-11-10
Filing date: 2007-11-10
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2027-11-11
Also published as: DE102007053693B4

Abstract

Kegelrollenlageranordnung, behinhaltend folgende Merkmale: - Ein Innenring (18) eines Kegelrollenlagers (10) ist dazu ausgelegt, an einem axial inneren Ende an einer an einem Trägerelement (12) ausgebildeten Schulter (38) fixiert zu sein, - der Innenring (18) weist eine sich nach axial außen hin verjüngende, kegelstumpfmantelartige Laufbahn (32) auf und - der Innenring (18) weist wenigstens im axialen Bereich der Laufbahn (32) einen sich nach axial innen hin aufweitenden kegelstumpfmantelartigen Innenmantelbereich (42) auf, der zur Anlage an einem entsprechend geformten Außenmantelabschnitt des Trägerelements (12) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kegelrollenlageranordnung.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Radlageranordnungen mit zweireihigen Kegelrollenlagern zur Lagerung eines Lastkraftwagenrads auf einem Achszapfen bekannt. Ein insbesondere geteilter Innenring des Kegelrollenlagers liegt im montierten Zustand an einer ausgerundeten Schulter eines Achszapfens an, wobei die Schulter das Kegelrollenlager über dessen Innenring in einer axialen Richtung fixiert. Eine Laufbahn an einer radialen Außenfläche des Innenrings bildet eine sich von dem axial inneren Ende der Laufbahn nach axial außen kegelstumpfmantelförmig verjüngende Fläche. Der Innenring weist eine Bohrung mit einer im Wesentlichen zylindermantelartigen Innenfläche auf, welche auf den Achszapfen aufgesteckt werden kann und daher im montierten Zustand an dem Achszapfen anliegt. Im Bereich des axial inneren Endes des Innenrings ist der Innenring nach dem Stand der Technik mit einer der Rundung der Schulter des Achszapfens entsprechenden Rundung ausgestattet. Die Rundung ist so ausgerichtet, dass sich die Innenfläche zu dem axial inneren Ende hin radial aufweitet.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kegelrollenlageranordnung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet die Kegelrollenlageranordnung folgende Merkmale:

– Ein Innenring eines Kegelrollenlagers ist dazu ausgelegt, an einem axial inneren Ende an einer an einem Trägerelement ausgebildeten Schulter fixiert zu sein,
– der Innenring weist eine sich nach axial außen hin verjüngende, kegelstumpfmantelartige Laufbahn auf und
– der Innenring weist wenigstens im axialen Bereich der Laufbahn einen sich nach axial innen hin aufweitenden kegelstumpfmantelartigen Innenmantelbereich auf, der zur Anlage an einem entsprechend geformten Außenmantelabschnitt des Trägerelements vorgesehen ist.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass bei herkömmlichen Radlagereinheiten die Ausrundung des Achszapfens derart stark beansprucht wird, dass zur Herstellung eines herkömmlichen Achszapfens mit einer angeformten Schulter ein sehr teurer Schmiedestahl verwendet werden muss, da Gusseisen keine ausreichende Stabilität hat. Es hat sich daher das technische Vorurteil ausgebildet, dass eine Herstellung von Achszapfen für Radlager des gattungsgemäßen Typs insbesondere für schwere Lastkraftwagen von 8 Tonnen oder mehr aus Gusseisen nicht möglich ist.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass am inneren axialen Ende des beispielsweise als Achszapfen einer Radlagerung ausgebildeten Trägerelements dieser einen größeren Durchmesser haben kann und im Vergleich zu herkömmlichen Achszapfen mit einem sanfteren Radius ausgestattet werden kann. Dadurch kann ein weniger festes und damit kostengünstigeres Material zur Herstellung des Achszapfens verwendet werden, insbesondere Gusseisen. Durch die Verwendung eines weniger festen Materials können im Vergleich zur Herstellung des Achszapfens aus Schmiedestahl Kosten eingespart werden, so dass die gesamte Radlageranordnung kostengünstiger herstellbar ist. Durch den sanfteren Radius können auch Lasten auf dem Innenring besser verteilt werden, so dass auch am Innenring Materialkosten eingespart werden können, ohne eine Lebensdauer der Radlageranordnung zu verkürzen. Der Achszapfen ist an einer Seite, die hier und im Folgenden als die axial innere Seite bezeichnet wird, starr mit einem Fahrwerk des Lastkraftwagens verbunden und hat an der der axial inneren Seite axial gegenüber liegenden Seite ein freies Ende, von welchem aus das Kegelrollenlager auf den Achszapfen aufgeschoben werden kann.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Radlageranordnung zudem einen Achszapfen mit einem sich entsprechend dem kegelstumpfmantelartigen Bereich des Innenrings vom axial inneren Ende nach axial außen verjüngenden kegelstumpfmantelförmigen Bereich.
Der Achszapfen ist in einer besonders robusten Ausgestaltung massiv ausgebildet und ist besonders kostengünstig herstellbar, wenn er aus Gusseisen ausgebildet ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Achszapfen in einem Übergangsbereich zwischen dem kegelstumpfmantelförmigen Bereich und der nach radial außen abstehenden Schulter eine Rundung aufweist. Die Schulter ist einstückig mit dem Achszapfen ausgebildet, der insgesamt eine im Wesentlichen, d. h. bis auf gegebenenfalls ein oder mehrere Gewindebohrungen und/oder Ansätze für Montagewerkzeuge, zylindersymmetrisch ausgebildeter Körper. Der Begriff Schulter bezeichnet einen nach radial außen vorstehenden Bereich in einem Axialschnitt entlang einer Rotationssymmetrieachse des Achszapfens.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Innenrings kann der Achszapfen so ausgebildet sein, dass er sich zu seinem axial inneren Ende hin konisch aufweitet und so dass der von dem Innenring überlappte axiale Bereich des Achszapfens an seinem axial inneren Ende einen maximalen Durchmesser aufweist.
In einer Ausführungsform weist der Innenring in einem axialen Bereich zwischen seinem axial inneren Ende und seinem Kegelbereich einen Abstand zu dem Achszapfen auf. Insbesondere kann der Innenring in einem axialen Bereich zwischen dem axial inneren Ende und dem Kegelbereich einen zweiten, sich von dem axial inneren Ende nach axial außen kegelstumpfmantelförmig verjüngenden Kegelbereich mit einem größeren Neigungswinkel zur axialen Richtung des Kegelrollenlagers auch als der erste Kegelbereich des Innenrings aufweisen. Dadurch kann ein Toleranzausgleich erreicht werden, und eine Elastizität des Materials unter großen Lasten kann ausgenutzt werden.
Wenn der zweite Kegelbereich an seinem axial inneren Rand in einer Rundung übergeht, deren Radius kleiner als der Radius der Krümmung des Achszapfens ist, kann trotz des Abstands zwischen dem Innenring und dem Achszapfen eine sichere Anlage in axialer Richtung erreicht werden. Als Rundung wird hier und im Folgenden eine Ausrundung der entsprechenden Bauteile in einem Axialschnitt bezeichnet.
Wenn ein radialer Abstand zwischen dem Kegelbereich der Innenfläche und der Laufbahn des Innenrings konstant ist, kann eine maximale Aufweitung des Achszapfens bei gegebener Materialstärke des Innenrings erreicht werden. Im Ergebnis ist ein derart ausgebildeter Teilbereich ein kegelstumpfmantelförmiger Teilbereich mit konstanter Wandstärke. Die Innenfläche des Innenrings und die Laufbahn des Innenrings verlaufen in dem Teilbereich im Axialschnitt parallel.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Radlageranordnung ist besonders im Zusammenhang mit solchen Radlageranordnungen vorteilhaft, die ein als zweireihiges Kegelrollenlager in einer O-Anordnung ausgebildetes Kegelrollenlager umfassen. Der erfindungsgemäß ausgestaltete Innenring ist dabei vorteilhaft der axial innere Teilring eines geteilten Innenrings.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigt die 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Radlageranordnung mit einem zweireihigen Kegelrollenlager 10 zur Lagerung eines Lastkraftwagenrads sowie einen Achszapfen 12 in einem Axialschnitt. Das zweireihige Kegelrollenlager 10 ist dabei in O-Anordnung ausgebildet. Das Kegelrollenlager 10 ist auf den Achszapfen 12 der Radlageranordnung aufgesteckt, der massiv und aus Gusseisen ausgebildet ist.
Das zweireihige Kegelrollenlager 10 umfasst einen einstückigen Außenring 14 und zwei Innenringe 16, 18, die einen geteilten Innenring des Kegelrollenlagers 10 bilden und über einen Haltering 20, der in entsprechende Nuten an den Innenseiten der Innenringe 16, 18 eingreift, miteinander verbunden sind. Das Kegelrollenlager 10 weist zwei Reihen 22, 24 von kegelstumpfförmigen Wälzkörpern bzw. Kegelrollen auf, die jeweils in einer von zwei Laufbahnen 26, 28 im Außenring 14 und in einer Laufbahn 30 bzw. einer Laufbahn 32 in dem axialen äußeren Innenring 16 bzw. in dem axial inneren Innenring 18 laufen und jeweils von einem Käfig 34, 36 geführt sind. Die Reihen 22, 24 der Wälzkörper sind durch Dichtungsanordnungen 38, 40 vor Verschmutzungen geschützt.
Der axial innere Innenring 18 bzw. Teilring des geteilten Innenrings liegt mit einer axialen Stirnseite an einer an den Achszapfen 12 angeformten Schulter 38 an. Die Laufbahn 32 mit dem axial inneren Innenring hat die Form eines sich von axial innen nach axial außen verjüngenden, zu einer Rotationsachse 40 des Kegelrollenlagers 10 konzentrischen Kegelstumpfmantels. Eine radiale Innenfläche 54 des Innenrings 18 weitet sich nach axial innen in der radialen Richtung auf, und zwar derart, dass die Innenfläche 54 einen sich von dem axial inneren Ende des Innenrings 18 nach axial außen kegelstumpfmantelförmig verjüngenden Kegelbereich 42 aufweist, der im Wesentlichen vollständig mit der Laufbahn 32 des Innenrings 18 überlappt.
Der Achszapfen 12 weist einen sich entsprechend dem Kegelbereich von dem axial inneren Ende nach axial außen kegelstumpfmantelförmig verjüngenden Bereich an seiner radialen Außenfläche 44 auf. Der Achszapfen 12 hat in einem Übergangsbereich zwischen dem kegelstumpfmantelförmigen Bereich und der nach radial außen abstehenden Schulter 38 eine Rundung 46. Der Innenring 18 hat in dem Übergangsbereich einen größeren Innenradius als der Achszapfen 12, so dass ein Abstand bzw. eine Lücke zwischen dem Innenring 18 und dem Achszapfen 12 entsteht.
Der Innenring 18 hat in einem axialen Bereich zwischen dem axial inneren Ende und dem Kegelbereich 42 einen zweiten, sich von dem axial inneren Ende des Innenrings 18 nach axial außen kegelstumpfmantelförmig verjüngenden Kegelbereich 48 mit einem größeren Neigungswinkel bezüglich der Rotationsachse 40 als der erste Kegelbereich 42. Der zweite Kegelbereich 48 geht an einem axial inneren Rand in eine Rundung 50 über, deren Radius kleiner als der Radius der Rundung 46 des Achszapfens 12 ist.
Ein radialer Abstand zwischen dem Kegelbereich 42 der Innenfläche 54 des Innenrings 18 und der Laufbahn 32 des Innenrings 18 ist in dem ersten Kegelbereich 42 konstant, so dass der erste Kegelbereich 42 insgesamt die Form eines Kegelstumpfmantels mit konstanter Wandstärke hat.
In alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Kegelbereich 42 auch axial gegenüber der Laufbahn 32 verschoben sein, so dass beispielsweise eine axiale Länge eines Teilbereichs 52, in dem der Kegelbereich 42 und die Laufbahn 32 überlappen, einer Hälfte oder 80% einer axialen Länge der Laufbahn 32 entsprechen.

10: Kegelrollenlager
12: Achszapfen
14: Außenring
16, 18: Innenring
20: Halterung
22, 24: Reihe
26, 28, 30, 32: Laufbahn
34, 36: Käfig
38: Schulter
40: Rotationsachse
42, 48: Kegelbereich
44: Außenfläche
46, 50: Rundung
52: Teilbereich
54: Innenfläche

Claims

Kegelrollenlageranordnung, beinhaltend folgende Merkmale: – Ein Innenring (18) eines Kegelrollenlagers (10) ist dazu ausgelegt, an einem axial inneren Ende an einer an einem Trägerelement (12) ausgebildeten Schulter (38) fixiert zu sein, – der Innenring (18) weist eine sich nach axial außen hin verjüngende, kegelstumpfmantelartige Laufbahn (32) auf und – der Innenring (18) weist wenigstens im axialen Bereich der Laufbahn (32) einen sich nach axial innen hin aufweitenden kegelstumpfmantelartigen Innenmantelbereich (42) auf, der zur Anlage an einem entsprechend geformten Außenmantelabschnitt des Trägerelements (12) vorgesehen ist.
Kegelrollenlageranordnung nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement (12) aus Gusseisen ausgebildet ist.
Kegelrollenlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Trägerelement (12) in einem Übergangsbereich zwischen dem ke gelstumpfmantelförmigen Bereich und der nach radial außen abstehenden Schulter (38) eine Rundung (50) aufweist.
Kegelrollenlageranordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Innenring (18) in einem axialen Bereich zwischen dem axial inneren Ende und dem kegelstumpfmantelartigen Bereich (42) einen Abstand zum Trägerelement (12) aufweist.
Kegelrollenlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein radialer Abstand zwischen dem kegelstumpfmantelartigen Bereich (42) und der Laufbahn (32) konstant ist.
Kegelrollenlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenring (18) in einem axialen Bereich zwischen dem axial inneren Ende und dem kegelstumpfmantelartigen Bereich (42) einen zweiten, sich nach axial außen hin verjüngenden kegelstumpfmantelartigen Bereich (48) mit einem größeren Neigungswinkel zur axialen Richtung des Kegelrollenlagers (10) als der erste Bereich (42) aufweist.
Kegelrollenlageranordnung nach Anspruch 6, wobei der zweite Bereich (48) an einem axial inneren Rand in eine Rundung (46) übergeht, deren Radius kleiner als der Radius der Rundung (50) des Trägerelements (12) ist.
Kegelrollenlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kegelrollenlager (10) als zweireihiges Kegelrollenlager (10) in einer O-Anordnung ausgebildet ist.
Kegelrollenlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kegelrollenlagerung als Radlageranordnung zur Lagerung eines Lastkraftwagenrades und das Trägerelement (12) nach Art eines Achszapfens (12) ausgebildet ist.