DE102008049041B4

DE102008049041B4 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102008049041B4
Application number: DE200810049041
Authority: DE
Inventors: Christiian Knoche; Thilo Beck
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: DE102008049041A1

Abstract

Lageranordnung (1) zur Lagerung eines Rades eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lageranordnung zwei Reihen (2; 3) Wälzkörper (4; 5) umfasst, die zwischen mindestens einem Innenring (6, 6') und mindestens einem Außenring (7) angeordnet sind, und wobei die Lageranordnung (1) weiterhin ein Gleitlager (8) mit mindestens zwei zusammenwirkenden Gleitflächen (9; 10) aufweist, wobei das Gleitlager (8) zur Aufnahme von in Achsrichtung (A) der Lageranordnung (1) wirkenden Kräften ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (9; 10) in einen Innenring (6) und einen Außenring (7) der Lageranordnung (1) eingearbeitet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung eines Rades eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lageranordnung zwei Reihen Wälzkörper umfasst, die zwischen mindestens einem Innenring und mindestens einem Außenring angeordnet sind, und wobei die Lageranordnung weiterhin ein Gleitlager mit mindestens zwei zusammenwirkenden Gleitflächen aufweist, wobei das Gleitlager zur Aufnahme von in Achsrichtung der Lageranordnung wirkenden Kräften ausgebildet ist.
Eine Lageranordnung dieser Art ist aus der DE 21 15 692 A bekannt. Um beim Versagen des zweireihigen Wälzlagers die Lenkbarkeit eines Fahrzeugs aufrecht zu erhalten, weist hier ein Trägergehäuse einen sich radial erstreckenden, flanschartigen Fortsatz auf, der unter Bildung eines Ringspalts einen Wellenabschnitt einer Radnabe umgreift. Beim Versagen des Wälzlagers dient dieser Fortsatz als Gleitlagerelement.
Eine andere Lageranordnung ist aus der DE 202 00 240 U1 bekannt. Ein Fahrzeugrad wird hier an einem einteiligen Lageraußenring befestigt, der die Laufbahnen für zwei Kegelrollenlager aufweist. Das zweireihige Kegelrollenlager ist dabei vorgespannt, um sowohl radiale als auch axiale Kräfte übertragen zu können.
Nachteilig ist, dass bei der Kurvenfahrt, insbesondere bei gezogenen Lkw-Anhängern, erhebliche Axialkräfte entstehen, die von der Lageranordnung aufgenommen werden müssen. Ausgelegt und dimensioniert ist die Lageranordnung allerdings für den üblichen Betrieb, d. h. für die Geradeausfahrt. Demgemäß stellt die Kurvenfahrt insbesondere im Rangierbetrieb, bei dem enge Kurven gefahren werden müssen, eine hohe Belastung für die Lageranordnung dar, die ihr schaden kann. Die Tragfähigkeit der Lageranordnung ist insoweit bei der Kurvenfahrt beschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich ist, das Lager für den üblichen Betrieb zu dimensionieren, jedoch Vorkehrungen zu treffen, dass auch beim Fahren enger Kurven mit hohen Axialkräften auf die Lageranordnung diese keinen Schaden nimmt.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen in einen Innenring und einen Außenring der Lageranordnung eingearbeitet sind.
Das Gleitlager ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass sich die Gleitflächen in einem Abstand größer als Null zueinander befinden, wenn auf die Lageranordnung keine in Achsrichtung wirkenden Kräfte ausgeübt werden. Demgemäß ist bei normalen Betriebsbedingungen (Geradeausfahrt) das Gleitlager nicht aktiv, sondern die Gleitflächen sind voneinander beabstandet. Erst bei höheren Axialkräften kommen die Gleitflächen des Gleitlagers in Kontakt und nehmen Axialkräfte auf.
Der Abstand zwischen den Gleitflächen beträgt daher bevorzugt bei axialer Kraftfreiheit höchstens 25 μm; besonders bevorzugt ist ein Abstand bei axialer Kraftfreiheit von höchstens 15 μm. Sehr bevorzugte Werte für den Abstand liegen zwischen 2 und 10 μm.
Die Gleitflächen können im Radialschnitt gerade oder leicht ballig oder leicht konkav ausgebildet sein.
Im Falle dessen, dass die Gleitflächen im Radialschnitt gerade ausgebildet sind, können sie sich unter einem Winkel zwischen 60° und 90° zur Achsrichtung der Lageranordnung erstrecken.
Bevorzug ist ein einteilig ausgebildeter Außenring vorgesehen, der die Laufbahnen für beide Reihen der Wälzkörper und eine Gleitfläche des Gleitlagers aufweist.
Das dem Rad des Fahrzeugs zugewandte Wälzlager ist bevorzugt als Schrägkugellager ausgebildet; das dem Rad des Fahrzeugs abgewandte Wälzlager kann als Kegelrollenlager ausgebildet sein. Die zweireihige Wälzlagerung ist bevorzugt vorgespannt.
Die Lageranordnung kann mit einem der Lagerringe mit einem Trägerrohr verbunden sein. In diesem Falle kann vorgesehen werden, dass das Trägerrohr in einer Eindrehung im Lagerring angeordnet ist.
Das Schrägkugellager ist dabei bevorzugt axial außerhalb der axialen Erstreckung des Trägerrohrs angeordnet, während das Kegelrollenlager axial innerhalb der axialen Erstreckung des Trägerrohrs angeordnet sein kann.
Insbesondere für die Radlagerung eines Trailers (gezogener Lkw-Anhänger) und speziell beim Einsatz in einer nicht gelenkten Trailerachse macht sich die Erfindung sehr positiv bemerkbar, da hier eine günstige Dimensionierung der Lageranordnung erfolgen kann, ohne Gefahr zu laufen, dass das Lager durch Rangier- und andere Kurvenfahrten geschädigt wird.
Vorzugsweise ist die Lageranordnung so ausgeführt, dass sich der Innenring bzw. dass sich die Innenringe drehen und der oder die Lageraußenringe stationär sind.
Gemäß einer denkbaren Ausgestaltung ist auch eine angestellte (d. h. vorgespannte) Kugel-Kegelrollenlagerung mit einem Gleitlager mit einem Spalt zwischen den Gleitflächen in der Größe vorgesehen, dass nur bei hohen axialen Kräften das Gleitlager aktiv wird, d. h. die Gleitflächen des Gleitlagers aufeinander gleiten.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt im Radialschnitt eine Lageranordnung, mit der das Rad eines Kraftfahrzeugs, nämlich eines gezogenen Lkw-Anhängers, gelagert wird.
Die Figur zeigt eine Lageranordnung 1, die ein zweireihiges Wälzlager umfasst. Demgemäß sind zwei Wälzkörperreihen 2 und 3 im axialen Abstand zueinander vorgesehen. Das zu lagernde Rad befindet sich an der Stelle, die mit 15 markiert ist. Es ist über eine Schraubenverbindung mit der Lageranordnung 1 verbunden; mit 17 ist eine Schraubendurchgangsbohrung bezeichnet, die von einer (nicht dargestellten) Schraube durchsetzt wird.
Das eine, dem Rad 15 zugewandte Wälzlager ist als Schrägkugellager ausgebildet, d. h. Wälzkörper 4 in Form von Kugeln sind zwischen einem Innenring 6 und einem Außenring 7 angeordnet. Das andere, vom Rad 15 abgewandte Lager ist als Kegelrollenlager ausgeführt. Demgemäß sind Wälzkörper 5 in Form von Kegelrollen zwischen einem Innenring 6' und einem Außenring 7 angeordnet. Der Außenring 7 fungiert als solcher für beide Lager, d. h. er ist einstückig ausgeführt und hat sowohl eine Laufbahn 11 für die Kugeln 4 als auch eine Laufbahn 12 für die Kegelrollen 5. Die Lageranordnung hat indes zwei Innenringe 6, 6', wobei der Innenring 6' in eine Eindrehung im anderen Innenring 6 eingesetzt ist; die axiale Fixierung des Innenrings 6' am Innenring 6 ist durch eine Umbördelung 16 hergestellt.
Die Lageranordnung 1 wird von einem Trägerrohr 13 gehalten. Der Außenring 7 weist hierzu eine Eindrehung 14 auf, in der das Trägerrohr 13 mit seinem einen axialen Ende sitzt. Die axiale Erstreckung des Trägerrohrs 13 ist mit x angegeben. Die Befestigung des Achsrohrs 13 mit dem Außenring 7 kann durch Presspassung und/oder durch stoffschlüssigen Verbund (z. B. Schweinen) erfolgen.
Die beiden Lager sind gegeneinander verspannt, so dass sowohl radiale als auch axiale Lasten übertragen werden können. Bei enger Kurvenfahrt, insbesondere beim Rangieren, treten indes so hohe Axialkräfte zwischen dem Rad 15 und dem Trägerrohr 13 auf, dass es zu einer Schädigung der beiden Wälzlager kommen könnte.
Um dies zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Lageranordnung 1 weiterhin ein Gleitlager 8 mit zwei zusammenwirkenden Gleitflächen 9 und 10 aufweist. Das Gleitlager 8 ist dabei zur Aufnahme von in Achsrichtung A der Lageranordnung 1 wirkenden Kräften ausgebildet.
Wesentlich ist bei der vorgeschlagenen Lösung, dass der Spalt s zwischen den beiden Gleitflächen 9, 10 des Gleitlagers 8 so gewählt ist, dass im üblichen Betrieb der Lageranordnung, d. h. bei der Geradeausfahrt, ein Spalts von größer als Null aufrechterhalten bleibt. Erst bei Zunahme der axialen Kraft kommt es durch Verformung der Lageranordnung 1 zum Kontakt der beiden Gleitflächen 9, 10, so dass das Gleitlager 8 wirksam wird Demgemäß ist der Spalt s im Zustand, in dem keine Axialkräfte auf die Lageranordnung 1 wirken, relativ gering. Er liegt in Abhängigkeit der geometrischen Ausbildung der Anordnung und der damit einhergehenden Festigkeit jedenfalls unter 40 μm, insbesondere unter 25 μm. Werte zwischen 2 und 10 μm können optimal sein.
Die Gleitflächen 9 und 10 sind im Ausführungsbeispiel im Radialschnitt eben ausgebildet und bilden demgemäß Ringflächen. Wie dargestellt, erstrecken sich die Gleitflächen 9, 10 unter einem Winkel α zur Achsrichtung A, der vorliegend bei ca. 75° liegt.
Sehr vorteilhaft für einen stabilen und dennoch platzsparenden Aufbau der Lageranordnung 1 ist folgendes. Während das eine Wälzlager, nämlich das Kegelrollenlager, im Bereich der axialen Erstreckung x des Trägerrohrs 13 positioniert ist, liegt das andere Wälzlager, nämlich das Schrägkugellager, außerhalb der axialen Erstreckung x des Trägerrohrs. Diese Lösung kann auch isoliert von dem vorgeschlagenen Gleitlager 8 vorgesehen werden.
Die Lageranordnung 1 wäre in diesem Falle zur Lagerung eines Rades eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei diese zwei Reihen 2, 3 Wälzkörper 4, 5 umfasst, die zwischen mindestens einem Innenring 6, 6' und mindestens einem Außenring 7 angeordnet sind, und wobei ein Trägerrohr 13, das sich über eine axiale Erstreckung x erstreckt, mit einem der Lagerringe, vorzugsweise mit dem Lageraußenring 7, verbunden wäre. Die vorteilhafte Lösung zeichnet sich in diesem Falle alleine dadurch aus, dass das eine Wälzlager, insbesondere das als Schrägkugellager ausgeführte Wälzlager, außerhalb der axialen Erstreckung x des Trägerrohrs 13 angeordnet ist, während das andere Wälzlager, insbesondere das als Kegelrollenlager ausgeführte Wälzlager, innerhalb der axialen Erstreckung x des Trägerrohres 13 angeordnet ist.
Alle oben genannten Ausgestaltungen – auch das Vorsehen des Gleitlagers 8 – können mit einer solchen Lösung kombiniert werden.
Das oben vorgeschlagene Schrägkugellager ist bevorzugt gewählt, um durch den integrierten Innenring 6 keine Reduzierung der Strukturfestigkeit durch einen Einstich am Führungsbord zu haben.
Die beiden Gleitflächen 9, 10 des Gleitlagers 8 können ökonomisch und präzise in einem Gesamtarbeitsgang bei der Herstellung (Schleifen) der Laufbahnen des Schrägkugellagers bearbeitet (geschliffen) werden, womit die benötigte präzise Fertigung der beiden zusammenwirkenden Gleitflächen 9, 10 erreicht werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Wälzkörperreihe
3: Wälzkörperreihe
4: Wälzkörper (Kugel)
5: Wälzkörper (Kegelrolle)
6: Innenring
6': Innenring
7: Außenring
8: Gleitlager
9: Gleitfläche
10: Gleitfläche
11: Laufbahn
12: Laufbahn
13: Trägerrohr
14: Eindrehung
15: Rad
16: Umbördelung
17: Schraubendurchgangsbohrung
A: Achsrichtung
s: Abstand (Spaltabstand) Winkel
x: axiale Erstreckung des Trägerrohrs

Claims

Lageranordnung (1) zur Lagerung eines Rades eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lageranordnung zwei Reihen (2; 3) Wälzkörper (4; 5) umfasst, die zwischen mindestens einem Innenring (6, 6') und mindestens einem Außenring (7) angeordnet sind, und wobei die Lageranordnung (1) weiterhin ein Gleitlager (8) mit mindestens zwei zusammenwirkenden Gleitflächen (9; 10) aufweist, wobei das Gleitlager (8) zur Aufnahme von in Achsrichtung (A) der Lageranordnung (1) wirkenden Kräften ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (9; 10) in einen Innenring (6) und einen Außenring (7) der Lageranordnung (1) eingearbeitet sind.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (8) so ausgebildet ist, dass sich die Gleitflächen (9; 10) in einem Abstand (s) zueinander befinden, wenn auf die Lageranordnung (1) keine in Achsrichtung (A) wirkenden Kräfte ausgeübt werden.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (s) zwischen den Gleitflächen (9; 10) bei axialer Kraftfreiheit höchstens 25 μm beträgt.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (9; 10) im Radialschnitt gerade oder leicht ballig oder leicht konkav ausgebildet sind.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die im Radialschnitt gerade ausgebildeten Gleitflächen (9; 10) unter einem Winkel (α) zwischen 60° und 90° zur Achsrichtung (A) der Lageranordnung (1) erstrecken.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einteilig ausgebildeter Außenring (7) vorgesehen ist, der die Laufbahnen (11; 12) für beide Reihen (2; 3) der Wälzkörper (4; 5) und eine Gleitfläche (9) des Gleitlagers (8) aufweist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Rad des Fahrzeugs zugewandte Wälzlager als Schrägkugellager ausgebildet ist und das dem Rad des Fahrzeugs abgewandte Wälzlager als Kegelrollenlager ausgebildet ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweireihige Wälzlagerung vorgespannt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem der Lagerringe (7) mit einem Trägerrohr (13) verbunden ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrohr (13) in einer Eindrehung (14) im Lagerring (7) angeordnet ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrägkugellager axial außerhalb der axialen Erstreckung (x) des Trägerrohrs (13) angeordnet ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelrollenlager axial innerhalb der axialen Erstreckung (x) des Trägerrohrs (13) angeordnet ist.