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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zugehörige Radlager und Achsschenkel, sowie ein Fahrzeug, das eine entsprechende Radlageranordnung, entsprechende Radlager oder Achsschenkel umfasst.
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Die Radlager von Kraftfahrzeugen weisen zwischen einem äußeren und einem inneren Lagerring befindliche Wälzkörper auf, wobei der innere Lagerring in der Regel einen Teil der Radnabe darstellt und einteilig zusammen mit dieser ausgebildet ist. Aktuell sind Radlager so gestaltet, dass der äußere Lagerring lösbar an einem Achsschenkel befestigt ist. Dabei ist der Verbund von Radlager und Achsschenkel in Zylinderform ausgeführt, wobei ein zylindrischer Abschnitt des Radlagers in ein entsprechend geformtes Gegenstück am Achsschenkel eingreift. Die Kraftübertragung erfolgt über eine Verschraubung und einen Reibschluss zwischen Axialflächen des Radlagers und des Achsschenkels. Der zylindrische Abschnitt und das entsprechende Gegenstück sind dabei zur Erleichterung von Ein- und Ausbau so dimensioniert, dass ein geringes radiales Spiel verbleibt. Im montierten Endzustand ermöglicht diese Spielanpassung noch Mikrobewegungen des Radlagers, insbesondere bei hohen und stark schwankenden Achslasten. Wenn diese Mikrobewegungen erfolgen, führen sie zu unerwünschten Knackgeräuschen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit Aufgabe zugrunde, diese Mikrobewegungen zu vermeiden.
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Die Lösung der Aufgabe und somit die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Erfindung betrifft dementsprechend eine Radlageranordnung zur Lagerung eines Rads an einem Achsschenkel eines Fahrzeugs, mit einer Radnabe, auf der ein Radlager befestigt ist, wobei das Radlager einen äußeren Lagerring aufweist, der am Achsschenkel lösbar befestigt ist, wobei die Lagerkräfte von einer Lagerringfläche reibschlüssig auf eine Achsschenkelfläche übertragbar sind. Die Lagerringfläche und die Achsschenkelfläche sind dabei konisch mit übereinstimmendem Konuswinkel geformt.
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Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Konuswinkel den Winkel zwischen dem verlängert gedachten Verlauf der Lagerringfläche beziehungsweise der Achsschenkelfläche und der Drehachse, also der Achsrichtung. Die Konuswinkel sind identisch, stimmen also im Rahmen fachüblicher Fertigungstoleranzen überein.
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Durch die konische Ausgestaltung wird die bisher im Stand der Technik übliche zylindrische Führung durch eine kegelige Führung ersetzt. Diese erleichtert vorteilhaft das Aufsetzen des Radlagers auf den Achsschenkel während der Montage, da nunmehr eine geringere Positionierungstoleranz des Radlagers gegenüber dem Achsschenkel ausreichend ist. Nach vollständigem Aufsetzen des Radlagers auf den Achsschenkel, liegen aufgrund der übereinstimmenden Konuswinkel die Lagerringfläche des Radlagers und die zugehörige Achsschenkelfläche reibschlüssig und spielfrei aufeinander, womit störende Mikrobewegungen vermieden werden. Darüber hinaus wird durch den gebildeten Kegelsitz nicht nur eine reibschlüssige, sondern für Radialkräfte auch eine formschlüssige Kraftübertragung ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine selbstzentrierende Montage des Ladlagers im Achsschenkel, was die Montage vereinfacht.
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Die Lagerringfläche und die Achsschenkelfläche bilden eine lösbare Befestigung aus, die durch weitere Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben ergänzt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Konuswinkel kleiner als 45°. Vorteilhaft wird dadurch nach vollständigem Aufsetzen des Radlagers auf den Achsschenkel durch den eintretenden Reibschluss eine erste Befestigung erreicht. Diese sichert das Radlager vor einem Abfallen vom Achsschenkel und erleichtert die weitere Montage bis zur endgültigen Befestigung durch andere Mittel wie etwa Verschraubung.
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Weiterbildungen der Ausführungsform sehen Konuswinkel im Bereich von 5° bis 10° vor. Dieser Konuswinkelbereich sorgt nach Aufsetzen des Radlagers auf den Achsschenkel für einen hohen Reibschluss zwischen der Lagerringfläche des Radlagers und der Achsschenkelfläche des Achsschenkels. Darüber hinaus ermöglicht er eine ausreichende mechanische Tragfähigkeit des Achsschenkels im Bereich der Achsschenkelfläche ohne die Notwendigkeit einer übermäßigen Erhöhung des Achsdurchmessers im Vergleich mit einem Achsschenkel mit zylindrischem Abschnitt.
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Gemäß einer Ausführungsform treten das Radlager und der Achsschenkel nur über die Lagerringfläche des Radlagers und die Achsschenkelfläche des Achsschenkels miteinander in Kontakt. Am Lagerring angeformte Befestigungsflansche sind allerdings, wie bisher üblich, am Achsschenkel angeschraubt, wodurch eine Axialkraft auf die konischen Flächen ausgeübt wird. Bei dieser Ausführung können die Toleranzanforderungen an die Maßgenauigkeit beiden konischen Flächen gering gehalten werden.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Lagerring einen konischen, die Lagerringfläche bildenden Abschnitt aufweist, und am radial äußeren Ende des konischen Abschnittes ein Absatz ausgebildet ist, der eine Fläche zum Anschlag an eine Gegenfläche am Achsschenkel bildet. Bei dieser Ausführung verhindert der Anschlag gerade bei einem kleinen Konuswinkel eine zu feste reibschlüssige Verbindung, was die spätere Demontage des Lagers bzw. der Radnabe erleichtert.
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Eine andere Weiterbildung sieht eine Fläche vor, die mit der Gegenfläche des Achsschenkels verbindbar ist, insbesondere auch reibschlüssig verbindbar ist. Durch die Fläche wird entsprechend vorteilhaft eine vergrößerte Oberfläche für einen Reibschluss zwischen dem äußeren Lagerring des Radlagers und dem Achsschenkel bereitgestellt sowie eine vergrößerte Fläche zur Aufnahme von Kräften, die bei einer Querbeschleunigung in Richtung des entsprechenden Rads einwirken, geschaffen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass ein dauerhafter Anschlag bei Radlageranordnungen vorliegt, die in der Vorderachse eines Fahrzeugs verbaut sind.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Radlager zur Lagerung eines Rads an einem Achsschenkel, wobei das Radlager einen äußeren Lagerring mit einer Lagerringfläche zur Anlagerung an eine Achsschenkelfläche aufweist. Die Lagerringfläche ist erfindungsgemäß konisch geformt und erleichtert vorteilhaft das Aufsetzen des Radlagers auf den Achsschenkel während der Montage. Weiterhin werden durch die Anlagerung Mikrobewegungen sowie die damit einhergehenden Knackgeräusche verringert oder unterdrückt. Auf die vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Radlageranordnung gemachten Ausführungen wird ebenfalls Bezug genommen.
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Eine besondere Ausführungsform des Radlagers sieht vor, dass der Lagerring einen konischen, die Lagerringfläche bildenden Abschnitt aufweist, und am radial äußeren Ende des konischen Abschnittes ein Absatz ausgebildet ist, der eine Fläche zum Anschlag an eine Gegenfläche eines Achsschenkels bildet. Diese Ausführungsform ist geeignet zum Einsatz zusammen mit einem Achsschenkel mit entsprechend ausgebildeter Gegenfläche, wobei vorteilhaft ein Anschlag der Fläche mit der zugehörigen Gegenfläche erfolgen kann.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Achsschenkel, der eine Achsschenkelfläche zur Anlagerung eines Radlagers umfasst. Erfindungsgemäß ist bei dem Achsschenkel die Achsschenkelfläche konisch geformt.
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Eine besondere Ausführungsform des Achsschenkels sieht die Bildung einer Gegenfläche zum Anschlag an eine Fläche vor, wobei die Fläche am radial äußeren Ende eines eine Lagerringfläche bildenden konischen Abschnittes eines Radlagers ausgebildet ist. Auf die vorstehend gemachten Ausführungen wird ebenfalls Bezug genommen.
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Das erfindungsgemäße Radlager beziehungsweise der erfindungsgemäße Achsschenkel sind insbesondere geeignet zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das eine erfindungsgemäße Radlageranordnung, ein erfindungsgemäßes Radlager oder einen erfindungsgemäßen Achsschenkel umfasst.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Dabei zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt ausschnittsweise Teile für eine erfindungsgemäße Radlageranordnung vor dem Aufsetzen des Radlagers auf einen Achsschenkel
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2 einen schematischen Schnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung nach dem Aufsetzen des Radlagers
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3 einen schematischen Schnitt durch einen Ausschnitt einer alternativen erfindungsgemäßen Radlagerordnung
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4 einen schematischen Schnitt durch einen Ausschnitt einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Radlagerordnung
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5 einen schematischen Schnitt durch einen Ausschnitt einer Radlageranordnung nach dem Stand der Technik
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6 in Explosionsansicht einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einer räumlichen Schnittdarstellung
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1 zeigt in einem schematischen Schnitt ausschnittsweise Teile für eine erfindungsgemäße Radlageranordnung vor dem Aufsetzen des Radlagers 20. Das Radlager 20 umfasst einen äußeren Lagerring 30 mit einer Lagerringfläche 32. Weitere dargestellte Teile des Radlagers 20 sind zwei Wälzkörper 60, die auf einerseits durch den äußeren Lagerring 30 und andererseits durch eine Radnabe 70 sowie einen Vorspannring 65 begrenzten Kugelbahnen abrollen. Rechts dargestellt ist ein Teil eines Achsschenkels 50 mit einer Achsschenkelfläche 52. Nicht dargestellt sind am Lagerring 30 angeformte Befestigungsflansche, über welche der Lagerring 30 am Radlager 20 verschraubt ist.
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2 zeigt eine Radlageranordnung 10 nach Anlagerung der Lagerringfläche 32 an die Achsschenkelfläche 52 bei der Montage. Zu diesem Zweck wurden das Radlager 20 und der Achsschenkel 50 aufeinander zubewegt. Das Aufsetzen des Radlagers 20, das sich in 1 nicht zwingend in korrekter Lage befinden muss, wird durch die Konusform der Lagerringfläche 32 und der Achsschenkelfläche 52 erleichtert, weil eine Selbstzentrierung erfolgt.
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In einer Nebenzeichnung am rechten Rand sind symbolisiert die Konuswinkel eingezeichnet, wobei die durch Strichpunkte dargestellte Linie die Lagerringfläche 32 beziehungsweise die Achsschenkelfläche symbolisiert. Der Winkel zwischen der durch Strichpunkte dargestellten Linie und der gestrichelten Linie stellt den Konuswinkel der Achsschenkelfläche 52 dar, der Winkel zwischen der durch Strichpunkte dargestellten Linie und der gepunkteten Linie stellt den Konuswinkel der Lagerringfläche 32 dar.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Radlageranordnung 10, bei der eine alternative Ausführungsform des Radlagers 20 zum Einsatz kommt. Dieses weist einen Absatz 36 auf, der eine Fläche 38 ausbildet, welche gegenüber einer Gegenfläche 54 des Achsschenkels 50 liegt. In 3 dargestellt ist eine Ausgestaltung, bei der kein Anschlag zwischen der Fläche 38 und der Gegenfläche 54 vorliegt, also ein Axialspalt dazwischen verbleibt.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der die Fläche 38 und die Gegenfläche 54 in reibschlüssiger Verbindung stehen.
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5 zeigt zum Vergleich schematischen Schnitt durch einen Ausschnitt einer Radlageranordnung nach dem Stand der Technik, wobei analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie erfindungsgemäße Radlageranordnungen. Dabei ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Radlagers 20 und demjenigen des Achsschenkels 50 ein geringer axialer Spalt, Das Radlager 20 kann bei Einwirkung großer Kräfte im Umfang dieses axialen Spaltes verrutschen, was zu Knackgeräuschen führt.
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6 zeigt in Explosionsansicht einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung 10 in einer räumlichen Schnittdarstellung einer nicht schematischen, sondern einer konkreteren Ausgestaltung. Sichtbar sind unter anderem vier Wälzkörper 60, der äußere Lagerring 30 des Radlagers, eine Radnabe 70 und ein Vorspannring 65. Auf der rechten Bildhälfte ist ein aufgrund der Explosionsdarstellung vom Radlager 20 entfernt gezeichneter Ausschnitt eines Achsschenkels 50 darstellt. Der Konuswinkel der Achsschenkelfläche 52 ist durch eine mit Strichpunkten gezeichnete Linie und einer parallel zur Drehachse verlaufende gepunktete Linie aufgespannt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Radlageranordnung
- 20
- Radlager
- 30
- äußerer Lagerring des Radlagers
- 32
- Lagerringfläche
- 34
- konischer Abschnitt des Lagerrings
- 36
- Absatz
- 38
- Fläche
- 50
- Achsschenkel
- 52
- Achsschenkelfläche
- 54
- Gegenfläche
- 60
- Wälzkörper
- 65
- Vorspannring
- 70
- Radnabe
