DE102012207054A1 - Innenring mit axialem Fortsatz - Google Patents

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Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Innenring (3) mit einer radial außenseitig ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn für eine Schräglageranordnung, insbesondere Schrägkugellageranordnung, wobei eine radial am weitesten außenliegende zylindrische Fläche als Dichtungssitz vorgesehen ist. Derartige Innenringe werden beispielsweise in Radlagereinheiten verwendet, die einen Wälznietbund aufweisen, der gegebenenfalls auch eine Stirnverzahnung (7) ausbilden kann. Der Wälznietbund und der axiale Fortsatz (8) des Innenrings bilden einen Ringspalt (20) aus, der dazu führt, dass eine Entlastung des Innenrings (3) eine ungewollte Verformung desselben verhindert. Ferner entstehen Vorteile bei der Abdichtung des Bereiches des Wälznietbundes, beziehungsweise dessen Stirnverzahnung (7).

Description

  • Bezeichnung der Erfindung
  • Innenring mit axialem Fortsatz
  • Die Erfindung betrifft einen Innenring mit einer radial außenseitig ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn für eine Schräglageranordnung, insbesondere Schrägkugellageranordnung, wobei eine radial am weitesten außenliegende zylindrische Fläche als Dichtungssitz vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Radlagereinheit mit einem über einen Wälznietbund befestigten und verspannten Innenring, wobei der Wälznietbund an eine axiale Stirnseite des Innenrings angrenzt und von einem an der axialen Stirnseite ausgebildeten axialen Fortsatz radial umfasst wird.
  • Stand der Technik
  • Ein derartiger Innenring mit einem axialen Fortsatz kommt in Lageranordnungen zum Einsatz, deren Innenring mittels Wälznietung an ein anderes Bauteil, wie z. B. eine Radnabe, angefügt beziehungsweise mit dieser verspannt wird. Die meisten Lageranordnungen, die als Radiallager ausgeführt sind, weisen axialseitig eine weitgehend senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtete Axialfläche auf, weshalb sich ein Wälznietbund regelmäßig über diese Außenfläche erhebt und damit Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, wie z. B. Schmutzwasser oder Fremdpartikel, die über die Lebensdauer der Lagerung den Zustand des Wälznietbundes verschlechtern. Dies kann beispielsweise durch Wasser geschehen, welches in aller Regel zur Rostbildung führt und somit die Verspannung des Innenringes beeinträchtigt.
  • Ferner besteht ein ähnliches Problem bei stirnverzahnten Lagereinheiten, die eine Momentenübertragung mittels Axialverzahnung bewerkstelligen und wobei die ineinandergreifenden Verzahnungen ebenfalls unerwünschten Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.
  • Aus WO2006/114083 sind Radlager bekannt, deren Innenring eine axiale Ausnehmung aufweist, in welche der Wälznietbund eingepresst beziehungsweise eingeformt worden ist und der zusätzlich axial stirnseitig eine Stirnverzahnung ausbildet. Der Wälznietbund wird radial vom Innenring vollständig umfasst und durch diesen geschützt.
  • Alternativ sind aus dem Stand der Technik verschiedene Abdeckmethoden bekannt, wie beispielsweise aus WO2006/111146 , worin ein ringförmiges, elastisches Abdeckelement dazu verwendet wird die sich im Eingriff befindenden Verzahnungen radial abzudecken und abzudichten.
  • Bei der Variante des radial umfassenden Innenringes hat sich die Problematik ergeben, dass der Innenring durch die Wälznietung einer derartig starken Verspannung unterliegt und deshalb die Wälzkörperlaufbahn aufgrund der radialen Umformkräfte eine für das Abrollen nachteilige Form annimmt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nachhaltigen Schutz der Wälznietbundregion aufzuzeigen, ohne nachteilige Nebeneffekte in Kauf nehmen zu müssen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Innenring, der den Wälznietbund radial umfasst und bei der Formung des Wälznietbundes auch Radialkräfte aufgenommen hat, nachhaltig von seiner Ursprungsform abweichen kann. Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, weil man Innenringe aus sog. Wälzlagerstahl fertigen muss, der als Material kostenaufwändig ist. Insoweit ist ein insgesamt dünn beziehungsweise materialarm ausgelegter Innenring vorteilhaft für den Endpreis des Produktes.
  • Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund einer Ermangelung von gut definierten Oberflächen eine optimale Halterung eines Schutzes, beispielsweise in Form eines Abdeckelementes oder Schutzbleches, kein sicherer Halt zu erzielen ist und folglich eine Deplatzierung beziehungsweise Schädigung der Lagerung zu erwarten ist.
  • Die Aufgabe wird bei einem Innenring der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an der axial zur Wälzkörperlaufbahn gegenüberliegenden axialen Stirnseite des Innenrings ein axialer Fortsatz ausgebildet ist, wobei der axiale Fortsatz radial innenseitig einen sich axial nach außen vergrößernden Innendurchmesser aufweist. Damit wird vermieden, dass der axiale Fortsatz, der beispielsweise eine Ringform aufweist, keine radialen Kräfte während und/oder nach der Vernietung des Innenrings aufnehmen muss. Folglich muss der Innenring nur in die Axialrichtung gerichtete Umformungskräfte oder Verspannungskräfte aufnehmen, womit eine Verformung der Wälzkörperlaufbahn des Innenrings ausgeschlossen werden kann.
  • Der axiale Fortsatz ist materialschlüssig mit dem Innenring ausgebildet, womit dieser auf sehr einfache Weise herstellbar ist und gegebenenfalls eine Fläche zur Befestigung eines Schutzbleches oder Ähnlichem zur Verfügung stellen kann.
  • Vorteilhafte Innenflächenformen des axialen Fortsatzes könnten beispielsweise konische oder parabolische Innenflächen bilden, die jeweils ein Segment eines Konus beziehungsweise eines Paraboloiden ausbilden. Ähnliche andere Formen sind ebenfalls denkbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet die radiale Außenfläche des axialen Fortsatzes einen zweiten Sitz. Der zweite Sitz kann dazu herangezogen werden, ein Schutzblech oder dergleichen anzubringen, womit insbesondere der Ringspalt geschützt werden kann, zumal dieser per se Raum für die Ansammlung von Wasser und Schmutzpartikeln bildet. Somit kann der axiale Fortsatz einerseits zur radialen Entlastung des Innenrings, als auch zum Schutz der Wälznietbundregion vor Wasser und Fremdpartikeln bieten.
  • Die genannte Aufgabe wird bei einer Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass radial zwischen Wälznietbund und axialem Fortsatz ein Ringspalt ausgebildet ist. Hierbei ist die vorgenannte Form der Innenfläche des axialen Fortsatzes nicht zwingenderweise konisch oder paraboloid ausgebildet, sondern kann auch beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen, solange der Wälznietbund zusammen mit der Innenfläche des axialen Fortsatzes einen Ringspalt ausbildet. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet eine radiale Außenseite des Wälznietbundes mit einer radialen Innenseite des axialen Fortsatzes einen Öffnungswinkel aus. Daran ist insbesondere vorteilhaft, wenn die radiale Außenseite des Wälznietbundes im Wesentlichen den gleichen Außenradius aufweist, der kleiner oder gleich dem kleinsten Außenradius der Wälzkörperlaufbahn des Innenrings gewählt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die axialen Kräfte, die durch den Wälznietbund auf den Innenring übertragen werden, zu keiner nachteiligen Verformung des Innenrings führen können, wobei der axiale Fortsatz sogar frei von axialen als auch radialen Kräften ist. Mit anderen Worten: Es kann sichergestellt werden, dass der axiale Fortsatz keine Kräfte überträgt, sondern lediglich der radial innenliegende Teil des Innenrings, der verspannt worden ist, derartige Kräfte an die Lagerung weitergibt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet die radiale Außenseite des Wälznietbundes und/oder die radiale Innenseite des axialen Fortsatzes keine zylindrische Fläche aus, sondern insbesondere eine konische Fläche. Derartige Flächen sind einfach zu fertigen und erlauben gleichzeitig einen guten visuellen Einblick zur Kontrolle der radialen Entlastung des axialen Fortsatzes.
  • Eine erfindungsgemäße Radlagereinheit beziehungsweise ein erfindungsgemäßer Innenring eignen sich sehr gut zur axialen Momentenübertragung, wobei am Wälznietbund eine Stirnverzahnung zur Momentenübertragung ausgebildet ist. Diese Stirnverzahnung kann ebenfalls von dem axialen Fortsatz radial umfasst werden, wobei durch den axialen Eingriff der Gegenverzahnung tatsächlich beide Verzahnungen durch den axialen Fortsatz schätzbar werden.
  • Alternativ ist es möglich, dass der axiale Fortsatz lediglich eine radiale Außenfläche zur Verfügung stellt, die zur Anbringung eines Schutzelementes, wie beispielsweise eines Schutzbleches o. Ä., geeignet ist und den gesamten Bereich der Verzahnungen beziehungsweise des Wälznietbundes umfasst und gegenüber der Gelenkglocke statisch abgedichtet ist. Zu diesem Zweck eignet sich beispielsweise ein Schutzring, der ein elastisches Teil aufweist, welchem durch eine Armierung die erforderliche Stabilität verliehen wird. Das elastische Teil kann Dichtlippen ausbilden, die gegenüber der Gelenkglocke und/oder gegenüber dem Innenring beziehungsweise dessen Abdichtung zum Außenring hin eine weitere statische Dichtung ausbilden.
  • Ein weiterer Vorteil des auf der radialen Außenfläche des axialen Fortsatzes angebrachten Schutzringes ist dessen einfache Installation, bevor die Lagerung, insbesondere Radlagerung, an ein momentenübertragendes Element, wie beispielsweise die Gelenkglocke, angeschlossen wird. Bei den Momenten handelt es sich um Drehmomente, die von einem Motor stammen, dessen Antriebsmoment, gegebenenfalls über einen Antriebsstrang, zur Gelenkglocke geführt wird.
  • Die Größe des Ringspaltes beziehungsweise Luftspaltes beträgt vorzugsweise 0,05 bis 8 mm, wobei die Spaltgröße als Abstand zwischen der radialen Außenfläche des Wälznietbundes und der radialen Innenfläche des axialen Fortsatzes definiert ist. Somit ist ein ausreichender Puffer gegeben, der überschüssiges Material aus der Vernietung beziehungsweise der Verzahnungsausprägung aufnehmen kann, ohne radiale Kräfte auf den axialen Fortsatz zu übertragen.
  • Vorteilhafterweise ist der kleinste Innenringquerschnitt größer als ein Drittel des Wälzkörperdurchmessers, wobei der Innenringquerschnitt im Bereich der Wälzkörperlaufbahn zur Wälznietbundanlage mit Stirnverzahnung angesiedelt ist. Der Innenringquerschnitt ist definiert als die radiale Differenz, gebildet aus dem Radius des Laufbahngrundes (kleinster Radius der Wälzkörperaufbahn des Innenrings zur Rotationsachse der Schrägkugellager- oder Kegelrollenlageranordnung) und dem Radius des Innenringsitzes.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der kleinste Innenringquerschnitt vom Grund der Wälzkörperlaufbahn zur Innenringbohrung größer als ein Fünftel des Wälzkörperdurchmessers. Dieser Innenringquerschnitt von ungefähr einem Fünftel des Wälzkörperdurchmessers ist wegen des geringen Materialaufwandes gewünscht, wird aber erst durch die erfindungsgemäße Entlastung des axialen Fortsatzes und der Entlastung des Innenringes von radialen Kräften möglich gemacht.
  • Vorteilhafterweise erstreckt sich die radiale Außenfläche des axialen Fortsatzes über eine Länge von mindestens 2 mm, womit die Außenfläche ausreicht, um als Sitz für ein Schutzelement, beispielsweise einer Schnittstellendichtung, zu dienen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die radiale Außenfläche, die als Zentrierabsatz dient, vorzugsweise zum ersten Dichtungssitz der Wälzlagerdichtung am Innenring radial abgesetzt. Somit stellt der Innenring eine axiale Stirnseite zur Verfügung, die als axialer Anschlag für das schützende Element dienen kann, ohne die eigentliche Abdichtung des Wälzlagers in Mitleidenschaft zu ziehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Schnittstellendichtung handeln, die über den axialen Fortsatz gezogen wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
  • Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radlagereinheit in Schrägkugellagerausführung. Der dazugehörige Innenring wird nochmals in 2 in einer detaillierteren Form abgebildet.
  • Es handelt sich um ein zweireihiges Schrägkugellager, welches als Radlager ausgeführt ist. Die beiden Wälzkörperreihen der Wälzkörper 2 sind durch eine Vernietung des Innenrings 3 gegenüber der Radnabe 1 über den Außenring 9 vorgespannt. Die Dichtungsanordnung 4 ist als Kassettendichtung ausgebildet, die als Ganzes zwischen Außenring 9 und Innenring 3 eingepresst ist.
  • Der Wälznietbund 7 weist axial außenseitig eine an diesem ausgebildete Stirnverzahnung auf, die zum Eingriff in eine Gegenverzahnung einer nicht abgebildeten Gelenkglocke vorgesehen ist. Ferner ist die radiale Dichtlippe 6, die aus dem elastischen Teil am Schutzring 5 ausgebildet ist, dazu vorgesehen, mit einer Außenfläche der Gelenkglocke eine statische Dichtung einzugehen, womit der Bereich des Wälznietbundes beziehungsweise der Verzahnungen radial nach außen geschützt und abgedichtet wird. Ferner dient die Dichtlippe 17 dazu, eine lagerungsseitige statische Dichtung zu bewerkstelligen, die durch Anlage an den Schleuderring der Kassettendichtung 4 erzielt wird.
  • Der Schutzring 5 weist neben dem elastischen Teil auch eine Armierung auf, die im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist, um an der radialen Außenfläche 15 des axialen Fortsatzes 8 befestigt und zentriert zu werden. Dabei dient die axiale Stirnfläche 21 als Anschlag, ohne dabei die Kassettendichtung 4 in Mitleidenschaft zu ziehen, wenn der Schutzring 5 aufgesetzt oder bewegt wird.
  • Der axiale Fortsatz 8 weist eine Breite auf, die ungefähr der Breite E des Wälznietbundes entspricht, womit ein ausreichender Sitz für den Schutzring 5 vorhanden ist. Daher ist nicht erforderlich, dass der axiale Fortsatz 8 sich weiter über den Eingriff der Stirnverzahnungen 7 erstreckt und Wälzlagerstahl eingespart werden kann, indem der Schutzring 5 die erforderliche Breite aufweist, die notwendig ist, um den gewünschten Bereich abzudecken.
  • Vorteilhafterweise bilden die radiale Innenfläche 11 und die radiale Außenfläche 12 einen Ringspalt 20, der einen Öffnungswinkel A aufspannt, der es erlaubt, vor dem Aufsetzen des Schutzrings 5 einen visuellen Einblick zur Kontrolle zu erhalten.
  • Vorteilhafterweise ist die Stirnseite des Innenrings 3 im Bereich F nicht senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtet, sondern bildet mit der Normalebene zur Drehachse einen Winkel F1 aus, der zur Spannungsentlastung des Wälznietbundes den Übergang desselben von der Innenfläche 13 auf die Stirnfläche 14 spannungsgeometrisch entlastet.
  • Die radiale Innenfläche 11 des radialen Fortsatzes 8 bildet mit der Rotationsachse einen Winkel G1 aus, der auch bei einem die radiale Innenfläche 11 berührenden Wälznietbund noch für eine ausreichende Entlastung in dem axial außen gelegenen Bereich mit größerem Innendurchmesser sorgt.
  • Der zweite Sitz der radialen Außenfläche 15 ist gegenüber dem Dichtungssitz auf der radialen Außenfläche 16 radial nach innen abgesetzt, damit erstens ein Anschlag an der Stirnfläche 20 entsteht und ferner der axiale Fortsatz 8 weniger Material zu dessen Ausbildung erfordert. Als Konsequenz weist der Schutzring 5 einen geringeren Durchmesser auf, womit noch einmal Material eingespart wird.
  • Die Wälzkörperlaufbahn 19 der als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 2 unterliegt keiner Verformung bei der Ausbildung des Wälznietbundes oder bei der Ausbildung der Verzahnung, weil der Grund der Wälzkörperlaufbahn 19 radial weiter außen liegt, als die radiale Außenfläche des Wälznietbundes 12. Die gleiche Betrachtung gilt für eine Kegelrollenlagerungsanordnung mit konischen Laufflächen und lasttragenden Kegelrollen als Wälzkörper.
  • Die radiale Innenfläche 11 muss nicht notwendigerweise eine konische Form aufweisen, sondern kann auch beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen, die darüber hinaus ebenfalls für die Anbringung eines Schutzringes 5 oder eines anderen Elements vorgesehen werden kann. In diesem Fall bildet das genannte Element zusammen mit der radialen Außenfläche des Wälznietbundes den erwünschten spannungsentlastenden Ringspalt aus, der zu den genannten Vorteilen führt.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Innenring mit einer radial außenseitig ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn für eine Schräglageranordnung, insbesondere Schrägkugellageranordnung, wobei eine radial am weitesten außenliegende zylindrische Fläche als Dichtungssitz vorgesehen ist. Derartige Innenringe werden beispielsweise in Radlagereinheiten verwendet, die einen Wälznietbund aufweisen, der gegebenenfalls auch eine Stirnverzahnung ausbilden kann. Der Wälznietbund und der axiale Fortsatz des Innenrings bilden einen Ringspalt aus, der dazu führt, dass eine Entlastung des Innenrings eine ungewollte Verformung desselben verhindert. Ferner entstehen Vorteile bei der Abdichtung des Bereiches des Wälznietbundes, beziehungsweise dessen Stirnverzahnung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Radnabe
    2
    Wälzkörper
    3
    Innenring
    4
    Dichtungsanordnung
    5
    Schutzring
    6
    Dichtlippe
    7
    Stirnverzahnung
    8
    axialer Fortsatz
    9
    Außenring
    10
    Stirnseite des Fortsatzes
    11
    Innenfläche
    12
    Außenfläche
    13
    Innenfläche
    14
    angestellte Stirnfläche
    15
    zweiter Sitz
    16
    Dichtungssitz
    17
    Dichtlippe
    18
    Bord
    19
    Laufbahn
    20
    Ringspalt
    21
    axiale Stirnseite
    A
    Öffnungswinkel des Ringspaltes
    B
    Innenquerschnitt
    C
    Innenquerschnitt
    DW
    Wälzkörperdurchmesser
    E
    Breite des Wälznietbundes
    F
    Bereich
    G
    Bereich
    F1
    Winkel
    G1
    Winkel
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2006/114083 [0004]
    • WO 2006/111146 [0005]

Claims (8)

  1. Innenring (3) mit einer radial außenseitig ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn (19) für eine Schräglageranordnung, insbesondere Schrägkugellageranordnung, wobei eine radial am weitesten außen gelegene zylindrische Fläche (16) als Dichtungssitz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am axial zur Wälzkörperlaufbahn (19) gegenüberliegenden axialen Stirnseite (14, 21) des Innenrings (3) ein axialer Fortsatz (8) ausgebildet ist, wobei der axiale Fortsatz (8) radial innenseitig einen sich axial nach außen vergrößernden Innendurchmesser aufweist.
  2. Innenring nach Anspruch 1, wobei die radiale Außenfläche (15) des Fortsatzes (8) einen zweiten Sitz bildet.
  3. Innenring nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Innenfläche (11) des Fortsatzes (8) als eine konische, parabolische oder eine ähnliche Innenfläche ausgebildet ist.
  4. Radlagereinheit mit einem über einen Wälznietbund (7) befestigten und verspannten Innenring (3), wobei der Wälznietbund (7) an eine axiale Stirnseite (14, 21) des Innenrings (3) angrenzt und von einem an der axialen Stirnseite (14, 21) ausgebildeten axialen Fortsatz (8) radial umfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Wälznietbund (7) und dem axialen Fortsatz (8) ein Ringspalt (20) ausgebildet ist.
  5. Radlagereinheit nach Anspruch 4, wobei eine radiale Außenseite (12) des Wälznietbundes (7) mit einer radialen Innenseite (11) des axialen Fortsatzes (8) einen Öffnungswinkel (A) ausbildet.
  6. Radlagereinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei die radiale Außenseite (12) des Wälznietbundes (7) und/oder die radiale Innenseite (11) des axialen Fortsatzes (8) jeweils eine nicht-zylindrische Fläche, insbesondere eine konisch, parabolische oder eine ähnlich Fläche, bilden.
  7. Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei am Wälznietbund (7) eine Stirnverzahnung zur Momentenübertragung ausgebildet ist.
  8. Radlagereinheit nach Anspruch 4 bis Anspruch 7, wobei auf der radialen Außenfläche (15) des axialen Fortsatzes (8) ein Schutzring (5) angebracht ist.
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