DE102009024988A1

DE102009024988A1 - Lageranordnung mit mindestens zwei sich in axialem Abstand befindlichen Lagern

Info

Publication number: DE102009024988A1
Application number: DE200910024988
Authority: DE
Inventors: Rico Dittmar; Thilo Beck; Gerhard Haas; Michael Kummert; Achim Müller; Bernd Stephan; Arno Stubenrauch; Peter Volpert; Thomas Will
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: CN101922506B; CN101922506A; US8632255B2; US20110033147A1; DE102009024988B4

Abstract

In einer Lageranordnung mit mindestens zwei sich in axialem Abstand befindlichen Lagern, umfassen die Lager jeweils mindestens einen Innenring (19, 21), wobei die beiden Innenringe (19, 21) unterschiedlich groß ausgeführte Bohrungsdurchmesser aufweisen, wobei zwischen den beiden Innenringen (19, 21) ein hülsenförmiges Distanzstück (23) mit im wesentlichen kegelstumpfartiger Form angeordnet ist, wobei das Distanzstück (23) in seinen axialen Endbereichen einen Innendurchmesser aufweist, der dem jeweiligen Bohrungsdurchmesser der angrenzenden Innenringe (19, 21) entspricht, so dass Kontaktstellen (25, 27) zwischen dem Distanzstück und den Innenringen (19, 21) entstehen. Das Distanzstück (23) ist an wenigstens jeweils einer Kontaktstelle (25, 27) adhäsiv mit dem jeweiligen Innenring (19, 21) verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit mindestens zwei sich in axialem Abstand befindlichen Lager, die jeweils mindestens einen Innenring umfassen, wobei die beiden Innenringe unterschiedlich groß ausgeführte Bohrungsdurchmesser aufweisen, wobei zwischen den beiden Innenringen ein hülsenförmiges Distanzstück mit im wesentlichen kegelstumpfartiger Form angeordnet ist, wobei das Distanzstück in seinen axialen Endbereichen einen Innendurchmesser aufweist, der dem jeweiligen Bohrungsdurchmesser der angrenzenden Innenringe entspricht, so dass Kontaktstellen zwischen dem Distanzstück und den Innenringen entstehen.
Derartige Lageranordnungen sind bekannt. Sie kommen beispielsweise in Radlagern, bevorzugt bei Lastkraftwagen zum Einsatz. Die beiden Innenringe der Lageranordnung erlauben eine drehbare Lagerunge eines Radträgers auf einer Radachse, die in die Innenringe der Lageranordnung eingreift. Das Distanzstück dient dazu, die Innenringe gegen axiales Verrutschen zu sichern. Die Radachse weist in axialer Richtung zwei verschiedene Abschnitte unterschiedlichen Umfangs auf. Die Umfänge korrespondieren dabei zu den Bohrungsdurchmessern der Innenringe, so dass ein formschlüssiger Sitz der Radachse innerhalb der Innenringe ermöglicht wird. Zwischen den Abschnitten verschiedener Umfänge liegt ein weiterer Abschnitt, dessen Umfang korrespondierend zum kegelstumpfförmigen Distanzstück variiert, so dass auch hier ein formschlüssiger Sitz der Radachse im Distanzstück möglich ist. Zur einfacheren Montage des Radträgers auf der Radachse sind der Innenring kleineren Durchmessers bezüglich der Einführungsrichtung der Radachse an einer Außenseite und der Innenring größeren Durchmessers an einer Innenseite des Radträgers angeordnet. Die Umfange der Radachse korrespondieren mit den Bohrungsdurchmessern der Innenringe und des Distanzstücks derart, dass bei Montage des Radträgers auf der Radachse zunächst der Abschnitt kleineren Umfangs durch den Innenring größeren Durchmessers und das Distanzstück geführt werden muss, was aufgrund der Größenverhältnisse einfach mögliche ist. Sobald der Abschnitt kleineren Umfangs vollständig in den Innenring kleineren Durchmessers eingeführt ist, befinden sich der kegelstumpfförmige Abschnitt im Distanzstück und der Abschnitt größeren Umfangs im Innenring größeren Durchmessers.
Bei dem beschriebenen dreiteiligen Aufbau stellt es sich als problematisch für die Montage heraus, dass das Distanzstück im Grundaufbau nicht gegen axiales Verrutschen gesichert ist. Dies hat zur Folge, dass kein glatter Übergang zwischen den Innenringen und dem Distanzstück entstehen kann, so dass die Radachse beim Einführen in das Radlager gegen das Distanzstück selbst oder den kleineren Innenring stoßen kann. Dadurch wird die Montage erschwert.
Eine Lösung dieses Problems ist in der US 5,757,084 offenbart. In das Radlager ist ein zylindrisches Hilfselement eingebracht, dessen Umfang dem Bohrungsdurchmesser des kleineren Innenrings entspricht. In axialer Richtung ist es größer als der kleinere Innenring, so dass es bei entsprechender Positionierung im Radlager das Distanzstück in Position hält. Bei Einführung der Radachse wird das Hilfselement nach außen aus dem Radlager ausgeschoben. Bei der Einführung des Hilfselements besteht die grundsätzliche Problematik jedoch fort, lediglich die Montage der Radachse wird erleichtert.
Es sind ebenfalls Radlager bekannt, bei denen die beiden Innenringe den gleichen Innendurchmesser aufweisen. Auch hier werden die Innenringe häufig durch ein Distanzstück gegen axiales Verrutschen gesichert. Aus der US 7,121,728 B2 ist ein solches Radlager bekannt. Hier wird das Distanzstück durch einen innen gelagerten Stützring in der vorgesehenen Position gehalten. Die Innenringe weisen an den zugewandten Enden Abschnitte mit geringfügig größerem Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Stützrings entspricht. Darin findet der dünne Stützring Platz, so dass zur Aufnahme der Radachse eine glatte, durchgehende Innenfläche entsteht. Der Stützring weist zudem zwei umlaufende Ausformungen auf, die formschlüssig in entsprechend ausgeformte Nuten auf den Innenseiten der Innenringe im Abschnitt des größeren Innendurchmessers greifen. So wird ein Verrutschen der einzelnen Komponenten bei der Montage sichergestellt. Die Verwendung eines derartigen Stützrings löst prinzipiell das Problem des verrutschenden Distanzstücks, jedoch mit deutlich erhöhtem Fertigungsaufwand.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine einfach aufgebaute Lageranordnung zur bevorzugten Verwendung in einem Radlager anzugeben, bei dem die geschilderten Probleme weitestgehend vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung entnehmen.
Es wird eine Lageranordnung mit mindestens zwei sich in axialem Abstand befindlichen Lager angegeben, die jeweils mindestens einen Innenring umfassen, wobei die beiden Innenringe unterschiedlich groß ausgeführte Bohrungsdurchmesser aufweisen, wobei zwischen den beiden Innenringen ein hülsenförmiges Distanzstück mit im wesentlichen kegelstumpfartiger Form angeordnet ist, wobei das Distanzstück in seinen axialen Endbereichen einen Innendurchmesser aufweist, der dem jeweiligen Bohrungsdurchmesser der angrenzenden Innenringe entspricht, so dass Kontaktstellen zwischen dem Distanzstück und den Innenringen entstehen. Das Distanzstück ist an wenigstens jeweils einer Kontaktstelle adhäsiv mit dem jeweiligen Innenring verbunden. Durch die adhäsive Verbindung des Distanzstücks mit jedem der Innenringe ist das Distanzstück gegen radiales Verrutschen gesichert, so dass die bei bekannten Lösungen auftretenden Probleme bei der Montage vermieden werden. Das Distanzstück ist dabei bevorzugt einstückig ausgeführt, so dass sich die Fixierung ohne Verwendung einer zusätzlichen Sicherung ergibt. Bei der relativen Anordnung der Innenringe und des Distanzstücks ist bevorzugt zu beachten, dass an den Innenseiten ein möglichst glatter Übergang zwischen den Innenringen und des Distanzstücks entsteht, so dass die Radnabe möglichst einfach einbringbar ist. Zumindest in Einführungsrichtung der Radnabe sollte keine Erhöhung an den Übergängen entstehen, damit die Radnabe nicht anstoßen kann.
Entsprechende Distanzstücke lassen sich auch bei Lageranordnungen einsetzten, bei denen die Innenringe den gleichen Innendurchmesser aufweisen. Die Distanzhülse ist in diesem Fall nicht kegelstumpfförmig sondern zylinderförmig mit angepasstem Innendurchmesser auszuführen. Die Anordnung der adhäsiv verbundenen Kontaktflächen kann analog erfolgen, so dass ein Verrutschen auf einfache Weise verhindert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Distanzstück endseitig radial umlaufende Kontaktflächen auf. Jeder der Innenringe weist jeweils eine entsprechend radial umlaufende Kontaktfläche auf, wobei jeweils eine Kontaktfläche des Distanzstücks und eines der Innenringe zur adhäsiven Verbindung mit einem Adhäsiv belegt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Kontaktflächen eine Rauheit von mindestens 0,4 μm auf. Weiterhin weisen in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Kontaktflächen eine Rauheit von höchstens 3 μm auf. In diesem Bereich ist die Rauheit der Kontaktflächen für eine möglichst hohe adhäsive Verbindung optimal.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Acrylklebstoff zur adhäsiven Verbindung vorgesehen. Dieser Typ zeichnet sich durch einfache Verarbeitung und eine hohe Klebkraft bei Metallen aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein anaerober Klebstoff zur adhäsiven Verbindung vorgesehen. Bei dieser Art von Klebstoffen ergibt sich eine Härtung unter Anwesenheit von Metallionen unter Ausschluss von Sauerstoff. Das Resultat ist eine hohe Haftkraft, so dass mit einfachem Mittel eine zuverlässige Sicherung des Distanzstücks möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Aktivator zum Aktivieren des Adhäsivs vorgesehen. Da in Wälzlagern ggf. Metallsorten verwendet werden, bei dem zu einem Härtevorgang beispielsweise zu wenige Metallionen vorliegen, ist der Einsatz eines Aktivator in Abhängigkeit der verwendeten Materialien erforderlich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beigefügten Figur.
Die Figur zeigt als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ausschnittsweise ein Radlager im Radialschnitt. Es werden dabei nur für die Beschreibung des Ausführungsbeispiels relevanten Bestandteile wiedergegeben und im Folgenden beschrieben. Das Radlager umfasst eine Trägereinheit 1 zur Befestigung einer Felge auf dem Radlager auf. Zwei Wälzlager 3 und 5 dienen zur drehbaren Lagerung des Radlagers auf einer hier nicht dargestellten Radachse. Die Wälzlager 3 und 5 weisen jeweils einen Außenring 7 bzw. 9, Wälzkörper 11 bzw. 13, Käfige 15 bzw. 17 und Innenringe 19 bzw. 21 auf. Die Innenringe 19 und 21 sind bezüglich ihres Bohrungsdurchmessers unterschiedlich groß ausgeführt, wobei der kleinere Innenring 19 in Bezug auf die Einführungsrichtung der Radachse hinter dem größeren Innenring 21 angeordnet ist.
Die Wälzlager 3 und 5 sind in axialer Richtung beabstandet angeordnet. Zwischen den Wälzlagern 3 und 5 ist ein Distanzstück 23 angeordnet, das in Kontakt mit den Innenringen 19 und 21 steht und so den axialen Abstand der Wälzlager 3 und 5 festlegt. Das Distanzstück ist hülsenförmig ausgeführt, so dass sich die Radachse hindurchführen lässt. Der Bohrungsdurchmesser des Distanzstücks ist derart gewählt, dass er an radial umlaufenden Kontaktstellen 25 und 27 mit den Innenringen 19 bzw. 21 dem jeweiligen Bohrungsdurchmesser des angrenzenden Innenrings 19 bzw. 21 im Wesentlichen angeglichen ist. Er kann gegebenenfalls jeweils geringfügig kleiner oder größer ausgeführt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass in Bezug auf die Einschubrichtung der Radachse stets zunächst das Bauteil mit kleinerem Bohrungsdurchmesser weiter vorne angeordnet ist. Dadurch werden Stellen verhindert, an denen ein einfaches Einführen der Radachse durch Anstoßen an Vorsprüngen behindert wird. Durch die gewählte Ausgestaltung des Distanzstücks erhält dieses eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt. Nahe der Kontaktstellen 25 und 27 kann das Distanzstück 23 jeweils einen Abschnitt mit konstantem Bohrungsdurchmesser aufweisen.
Das Distanzstück 23 weist endseitig jeweils an den Kontaktstellen 25 bzw. 27 eine Kontaktfläche 29 bzw. 31 auf. Gleiches gilt für die Innenringe 19 bzw. 21. Die Kontaktflächen 29 und 31 des Distanzstücks 23 und der Innenringe 19 und 21 sind mittels eines Klebstoffs adhäsiv verbunden. Dadurch wird eine radiale Fixierung des Distanzstücks 23 erreicht. Das Distanzstück 23 wird folglich in der dargestellten Position gehalten, so dass die Radachse problemlos einführbar ist. Die Kontaktflächen 29 bzw. 31 weisen zur Optimierung der Verklebung jeweils eine Rauheit zwischen 0,4 und 3 μm auf. In diesem Fall lässt sich eine besonders stabile Verbindung der Innenringe 19 bzw. 21 mit dem Distanzstück 23 erzielen.
Als Klebstoffe lassen sich beispielsweise Acrylklebstoffe oder anaerobe Klebstoffe verwenden. Diese Klebstoffe weisen beispielsweise Urethanmethacrylester auf. Mit beiden Arten lassen sich stabile Verbindungen der metallischen Komponenten er zeugen. Außerdem ist es nicht erforderlich, dass die Kontaktflächen 29 bzw. 31 vollständig trocken und fettfrei sind, um eine ausreichende Haltekraft durch den Klebstoff zu erreichen. Die Kontaktflächen 29 bzw. 31 können auch leicht ölig sein. Insbesondere die anaerob trocknenden Klebstoffe härten unter Einfluss von Metallionen ohne Sauerstoff aus. Die Metallionen stammen beispielsweise aus den Kontaktflächen. Allerdings lassen sich zusätzliche Aktivatoren einsetzen, um den Aushärtvorgang zu beschleunigen bzw. anzustoßen. Diese können beispielsweise Kupfersalz oder aliphatische Amine enthalten.
Zur Montage des Radlagers wird zunächst der Klebstoff beispielsweise mittels einer Spritze schlangenförmig auf die Kontaktflächen aufgetragen. Die Komponenten werden axial wie gewünscht angeordnet und unter Aufbringung einer ausreichend hohen Klemmkraft zur Aushärtung des Klebstoffs fixiert. Der Aushärtevorgang kann beispielsweise durch Aktivatoren oder den Einsatz einer Wärmebehandlung beschleunigt werden. Insgesamt ist die Aushärtzeit derart gering, dass sich ein hoher Durchsatz bei der Fertigung verwirklichen lässt.
Um einen möglichst gleichmäßigen und stabilen Übergang zwischen einem schräg verlaufenden, mittleren Bereich des Distanzstücks 23 und den Bereichen der Kontaktflächen 29 und 31 zu schaffen, weist das Distanzstück 23 jeweils kurz vor den Kontaktflächen 29 bzw. 31 einen Übergang zu einem Bereich mit konstantem Außendurchmesser auf.
Für die Montage des Radlagers ist es vorteilhaft, wenn die Innenringe 19 und 21 und das Distanzstück 23 gegeneinander axial vorgespannt sind. Mittels der Kontaktflächen 29 und 31 lässt sich bei entsprechender Gestaltung ein Reibschluss zwischen den Innenringen 19 bzw. 21 und dem Distanzstück 23 erzielen, so dass eine axiale Spannung nach Montage des Distanzstücks 23 aufrecht erhalten wird. Durch den Einsatz des Klebstoffs wird die axiale Spannung beim Aushärtevorgang auch nach dem Aushärten aufrecht erhalten.

1: Trägereinheit
3, 5: Wälzlager
7, 9: Außenring
11, 13: Wälzkörper
15, 17: Käfig
19, 21: Innenring
23: Distanzstück
25, 27: Kontaktstelle
29, 31: Kontaktfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5757084 [0004]
- US 7121728 B2 [0005]

Claims

Lageranordnung mit mindestens zwei sich in axialem Abstand befindlichen Lager, die jeweils mindestens einen Innenring (19, 21) umfassen, wobei die beiden Innenringe (19, 21) unterschiedlich groß ausgeführte Bohrungsdurchmesser aufweisen, wobei zwischen den beiden Innenringen (19, 21) ein hülsenförmiges Distanzstück (23) mit im wesentlichen kegelstumpfartiger Form angeordnet ist, wobei das Distanzstück (23) in seinen axialen Endbereichen einen Innendurchmesser aufweist, der dem jeweiligen Bohrungsdurchmesser der angrenzenden Innenringe (19, 21) entspricht, so dass Kontaktstellen (25, 27) zwischen dem Distanzstück und den Innenringen (19, 21) entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (23) an wenigstens jeweils einer Kontaktstelle (25, 27) adhäsiv mit dem jeweiligen Innenring (19, 21) verbunden ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei das Distanzstück (23) endseitig radial umlaufende Kontaktflächen aufweist und jeder der Innenringe entsprechend radial umlaufende Kontaktflächen aufweist, wobei jeweils eine Kontaktfläche des Distanzstücks (23) und eines der Innenringe zur adhäsiven Verbindung mit einem Adhäsiv belegt sind.
Lageranordnung nach Anspruch 2, wobei die Kontaktflächen eine Rauigkeit von mindestens 0,4 μm aufweisen.
Lageranordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Kontaktflächen eine Rauigkeit von höchstens 3 μm aufweisen.
Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, ein Acrylklebstoff zur adhäsiven Verbindung vorgesehen ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein anaerober Klebstoff zur adhäsiven Verbindung vorgesehen ist.
Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Aktivator zum Aktivieren des Adhäsivs vorgesehen ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Klebstoff Urethanmethacrylester aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Aktivator Kupfersalz aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, wobei der Aktivator wenigstens ein aliphatisches Amin aufweist.
Lageranordnung nach einem der obigen Ansprüche, wobei in das Distanzstück (23) eine Demontagehilfe einführbar ist, die derart ausgebildet ist, dass sich durch sie Axialkräfte auf das Distanzstück (23) übertragen lassen.
Lageranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager als Wälzlager (3, 5) ausgebildet sind.
Lageranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil einer Radlagerung ist.