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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Eine derartige Radlageranordnung ist aus der
DE 10 2010 051 616 A1 bekannt. Dort ist eine Radlagereinheit mit einem zweireihigen Schrägkugellager gezeigt, das einen Innenring aufweist, der auf einer Radnabe durch einen mit Hilfe einer plastischen Verformung erzeugten am Nabenende angeformten Wälznietbund axial fixiert und vorgespannt ist. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass der Innenring beim Anformen des Wälznietbundes an der Nabe in seiner Geometrie beeinflusst wird, insbesondere sich dabei aufweitet und bei zu großer Aufweitung reißt. Um einer Aufweitung entgegenzuwirken ist der Innenring daher axial verlängert ausgeführt, wodurch der axiale Bauraum vergrößert wird, was sich insbesondere bei angetriebenen Radlageranordnungen wegen der größeren Entfernung der Gelenkglocke zum Rad negativ auswirkt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Radlageranordnung der vorgenannten Art die eingangs genannten Nachteile zu vermeiden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst.
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Es wird vorgeschlagen, zur Verbindung mit der Nabe den Bord zur Erhöhung seiner Festigkeit gegenüber Verformung zumindest abschnittsweise mit vergrößerter radialer Wandstärke bei gleichzeitig reduzierter axialer Länge auszuführen. Vorzugsweise ist hierbei der Bord mit einer radialen Überhöhung gegenüber dem Laufbahngrund ausgebildet, die größer ist als die axiale Länge des Bords. Auf diese Weise wird eine ungewollte Aufweitung des Bords bei der plastischen Verformung des Nabenrandes zur Befestigung des Innenrings sicher vermieden und zugleich der axiale Bauraum der Radlageranordnung und dessen Gewicht reduziert. Dabei ist der Bord variabel in der radialen Überhöhung ausführbar und so an die Einbauverhältnisse und die Festigkeitsanforderungen flexibel anpassbar. Außerdem ermöglicht die radiale Überhöhung des Bords eine gezielte Verringerung des radialen Lagerspalts zwischen Innen- und Außenring, insbesondere wird hierdurch bei fettgeschmierten Lagern der Aufbau eines Fettrückhaltesystems ermöglicht, das bei gedeckelten Radlageranordnungen eine zusätzliche Dichtung entbehrlich macht. Bei ungedeckelten Radlageranordnungen sind am erhöhten Bord Dichtungen mit reduzierter Bauhöhe einsetzbar. Zudem kann der erhöhte Bord zur Verbesserung der Abstützung eines Impulsgeberrings zur Raddrehzahlmessung dienen, wodurch die Montage vereinfacht wird.
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Durch die radiale Überhöhung des Bords kann dieser bis auf einen geringfügigen radialen Luftspalt bis an den Außenring herangeführt werden. Dadurch wird der Lagerspalt zwischen Außenring und Bord am Innenring minimiert. Zugleich wird am Bord eine hohe Festigkeit und ein hohes Fettrückhaltevermögen erzielt.
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Die radiale Erhöhung des Bords ermöglicht eine einfache Anordnung eines signalgebenden Encoderrings zur Drehzahlerfassung an der axial äußeren Stirnseite des Bords. Vorzugsweise ist dabei der Encoderring zur Signalgebung axial ausgerichtet. Es ist von Vorteil, wenn dabei der Encoderring rückwärtig an der Stirnseite des Bords anliegt. Bei der Montage wird so eine mögliche Beschädigung des Encoderrings sicher vermieden. Zudem wird die Signalerfassung an einem ortsfest angeordneten Sensor verbessert. Bevorzugt ist der Encoderring über einen Träger drehfest mit dem Bord verbunden und koaxial zu diesem angeordnet. Der Träger kann auf einfache Weise mit dem Außendurchmesser des Bords drehfest verbunden und durch einen radialen Luftspalt beabstandet zum Außenring angeordnet werden.
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Alternativ kann der Encoderring drehfest mit dem Bord verbunden und an dessen axialer Stirnseite vorstehend zur Signalgebung nach radial außen ausgerichtet angeordnet sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am Außenumfang des axial äußeren Endabschnitts des Bords ausgehend von dessen axialem Ende ein radialer Ringabsatz mit reduziertem Außendurchmesser zur Aufnahme des Trägers des signalgebenden Encoderrings vorgesehen.
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Zur Lagerabdeckung ist als Schutz vor dem Eindringen von Wasser und Schmutz vorzugsweise ein Deckel am Innendurchmesser des Außenrings befestigt. Hierzu ist am Innenumfang des axialen Endabschnitts des Außenrings ausgehend von dessen axialem Ende ein radialer Ringabsatz mit aufgeweitetem Innendurchmesser vorgesehen, an dem ein Befestigungsabschnitt des Deckels aufgenommen und mit dem Innendurchmesser des Außenrings verbunden ist.
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Vorzugsweise ist der Befestigungsabschnitt durch einen geringfügigen radialen Luftspalt beabstandet zu dem am Außendurchmesser des Bords drehfest verbundenen Träger des Encoderrings angeordnet.
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Alternativ ist es möglich, im Luftspalt zwischen Außenring und Bord am Innenring zumindest eine Radialdichtung anzuordnen. Zur Abdichtung des Luftspalts weist die Radialdichtung zumindest eine radiale Dichtlippe auf. Die Radialdichtung kann auch als sogenannte Kassettendichtung ausgeführt sein. Es ist weiterhin möglich, am Außenumfang des axial äußeren Endabschnitts des Bords ausgehend von dessen axialem Ende einen radialen Ringabsatz mit reduziertem Außendurchmesser zur Aufnahme der Radialdichtung vorzusehen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Abdichtung des Luftspalts zwischen Außenring und Bord am Innenring zumindest eine radiale Dichtlippe vorgesehen, die stehend mit dem Innendurchmesser des Außenrings drehfest verbunden ist und an dem am Außendurchmesser des Bords drehfest verbundenen Träger des Encoderrings anliegt.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, zumindest eine mit dem Bord drehende radiale Dichtlippe vorzusehen, die mit dem am Außendurchmesser des Bords drehfest angeordneten Träger des Encoderrings drehfest verbunden ist.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Encoderring am Außendurchmesser des Bords abschnittsweise radial vorstehend als Vordichtung im Luftspalt zum Außenring angeordnet ist.
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In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Überhöhung des Bords in einem vorbestimmten Verhältnis zum Radius der Wälzkörper ausgeführt. Vorzugsweise ist hierbei das Verhältnis aus der radialen Überhöhung des Bords zum Radius der Wälzkörper größer als 1,1.
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Bevorzugt weist dabei der Bord eine axiale Länge auf, die kleiner ist als 9 mm.
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Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist die radiale Überhöhung des Bords gegenüber dem Laufbahngrund größer als der Durchmesser der Wälzkörper. Vorzugsweise ist hierbei am Innenumfang des axialen Endabschnitts des Außenrings ausgehend von dessen axialem Ende ein radialer Ringabsatz mit aufgeweitetem Innendurchmesser vorgesehen, in den der Bord mit radialer Überhöhung bis auf einen geringfügigen radialen und axialen Luftspalt zum Außenring beabstandet eingreift.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem vierten Ausführungsbeispiel,
- 5 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem fünften Ausführungsbeispiel,
- 6 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem sechsten Ausführungsbeispiel,
- 7 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung in einem siebten Ausführungsbeispiel.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Eine erfindungsgemäße Radlageranordnung für ein Fahrzeug gemäß den 1 bis 7 weist einen Innenring 1 und einen Außenring 2 und zwischen Innen- und Außenring 1, 2 an Laufbahnen 3 geführte Wälzkörper auf. Der Innenring 1 ist auf einer Nabe eines Rades des Fahrzeugs drehfest angeordnet, während der Außenring 2 fest mit einem Radträger 4 des Fahrzeugs verbunden ist. Innen- und Außenring 1, 2 und die hier als Kugeln ausgeführten Wälzkörper bilden ein mehrreihiges Schrägkugellager, über das die Nabe drehbar am Radträger 4 gelagert ist.
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Am Innenring 1 ist die Laufbahn 3 der Wälzkörper durch einen Bord 5 an der dem Fahrzeuginneren zugewandten axialen Außenseite der Lageranordnung begrenzt. Dabei ist Der Innenring 1 durch eine plastische Verformung eines axialen Randbereichs 6 an dem dem Fahrzeuginneren zugewandten axialen Ende der Nabe auf dieser fixiert und axial vorgespannt. Durch die plastische Verformung des Randbereichs 6 entsteht ein radialer ringförmiger Bund am Ende der Nabe, der die axiale Stirnseite des Bords 5 teilweise form- und kraftschlüssig umgreift. Durch ein sogenanntes Wälznieten am Randbereich 6 der Nabe wird dabei ein wulstförmiger Nietkopf erzeugt, an dem die Nabe mit dem Bord 5 des Innenrings 1 form- und kraftschlüssig verbunden ist. Denkbar ist auch, die plastische Verformung beispielsweise durch Verstemmen, Rollieren oder Bördeln herzustellen.
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Erfindungsgemäß ist der Bord 5 am Innenring 1 zur Erhöhung seiner Festigkeit gegenüber Verformung zumindest abschnittsweise mit verstärkter radialer Bord-Wandstärke bei gleichzeitig reduzierter axialer Bord-Länge LB ausgeführt. Auf diese Weise wird bei reduziertem axialen Bauraum der Radlageranordnung die erforderliche Festigkeit des Bords 5 durch radiale Verstärkung des Bords erreicht. Dabei ist die radiale Überhöhung SBÜ des Bords gegenüber dem Grund der Laufbahn 3 der Wälzkörper größer als die axiale Bord-Länge LB. Unter dem Grund der Laufbahn 3 ist der kleinste Durchmesser an der Laufbahn 3 am Innenring 1 zu verstehen. Die axiale Bord-Länge LB ist der Abstand zwischen der Innenseite des Bords 5, die die Laufbahn 3 der Wälzkörper am Innenring 1 begrenzt, und dem äußeren stirnseitigen Ende des Bords 5.
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Durch die erfindungsgemäße radiale Überhöhung SBÜ wird am Bord 5 der Innenring radial verstärkt und der Außendurchmesser des Innenrings 1 vergrößert und damit der radiale Lagerspalt zwischen Außenring und Bord 5 am Innenring 1 verringert. Zudem wird am erhöhten Bord 5 das Schmierfett besser im Lager gehalten und es bildet sich ein Schmierfettreservoir. Ferner kann der radial erhöhte Bord 5 zur Führung des Wälzkörperkäfigs am Innenring 1 genutzt werden.
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Eine besondere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung weist eine radiale Überhöhung SBÜ des Bords 5 in einem vorbestimmten Verhältnis zum Radius r der Wälzkörper auf. Hierbei ist das Verhältnis aus der radialen Überhöhung des Bords SBÜ zum Radius r der Wälzkörper größer als 1,1 und kleiner als 2,5. Bevorzugt weist dabei der Bord eine axiale Länge LB auf, die kleiner ist als 9 mm.
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1 bis 5 zeigen Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung, bei der die radiale Überhöhung des Bords SBÜ gegenüber dem Grund der Laufbahn 3 größer ist als der Radius r der Wälzkörper und zugleich kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper. In den gedeckelten Ausführungen gemäß 1 bis 3 ist aufgrund des verbesserten Schmierfettrückhaltevermögens des erhöhten Bords 5 eine Dichtung am Lagerspalt zwischen Außenring 2 und Bord 5 am Innenring 1 nicht erforderlich.
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Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung weist der Bord 5 eine radiale Überhöhung SBÜ auf derart, dass der Bord 5 am Außendurchmesser bis auf einen geringfügigen radialen Luftspalt an den Innendurchmesser des Außenrings 2 heranreicht. Der Luftspalt ist dabei auf einen minimalen Lagerspalt reduziert, bei dem eine Beeinträchtigung der Laufeigenschaften des Lagers sicher vermieden wird. Zur Verdeutlichung ist die erfindungsgemäße Überhöhung bzw. Verstärkung ΔSB der radialen Wandstärke des Bords 5 gegenüber der maximalen konventionellen radialen Bord-Wandstärke angedeutet, die zur Begrenzung der der Laufbahn 3 und Führung der Wälzkörper in einem konventionellen Schrägkugellager dient. Durch die Verstärkung ΔSB der Wandstärke des Bords 5 gegenüber der konventionellen Bord-Wandstärke wird die erforderliche Festigkeit des Bords 5 bei gleichzeitiger Minimierung seiner axialen Bord-Länge LB und eine Reduzierung seiner Masse erreicht.
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1 zeigt die Radlageranordnung mit einem Encoderring 7 in gedeckelter Ausführung. Der Encoderring 7 dient als magnetischer Signalgeber zur Raddrehzahlerfassung an einem Sensor 8, der ortsfest, hier mit dem Radträger 4 verbunden, angeordnet ist. Der Encoderring 7 ist über einen Träger 9 mit dem Bord 5 drehfest verbunden angeordnet. Der Träger 9 ist als ein Trägerblech mit L-förmigem Querschnittsprofil ausgeführt und koaxial angeordnet. An einem axialen Endbereich ist der Träger 9 drehfest mit dem Außendurchmesser des Bords 5 an dessen dem Fahrzeuginneren zugewandten Endabschnitt verbunden. Ein radialer Endbereich des Trägers 9 erstreckt sich ausgehend vom Rand des Bords 5 entlang dessen axial äußeren Stirneseite. Dabei ist der Encoderring 7 am radialen Endbereich des Trägers 9 axial ausgerichtet angeordnet und liegt rückseitig an der axialen äußeren Stirneseite des Bords 5 an. Der Sensor 8 ist mit dem Radträger 4 verbunden. Zur Erfassung der vom Encoderring 7 ausgehenden Signale ist dabei der Sensor 9 dem Encoderring 8 axial gegenüberliegend angeordnet. Dadurch dass hier der Encoderring 7 nach radial innen weisend angeordnet ist, wird eine verbesserte Signalerfassung ermöglicht.
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Zur Abdeckung der Radlageranordnung an seiner dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite ist ein Deckel koaxial angeordnet, der an einem ringförmigen axialen Befestigungsabschnitt 10 am Innenumfang des Außenrings 2 befestigt ist. Hierzu ist an dem dem Fahrzeuginneren zugewandten axialen Endabschnitt des Innenumfangs des Außenrings 2 ausgehend von dessen axialem Ende ein radialer Ringabsatz 11 mit aufgeweitetem Innendurchmesser vorgesehen. Hierbei liegt der Ringabsatz 11 dem Träger 9 am Außendurchmesser des Bords 5 radial gegenüber. In den Ringabsatz 11 greift der Befestigungsabschnitt 10 des Deckels axial ein, der am Ringabsatz 11 mit dem am Innendurchmesser des Außenrings 2 drehfest verbunden und durch einen radialen Luftspalt zu dem mit dem Außendurchmesser des Bords 5 verbundenen Träger 9 beabstandet angeordnet ist.
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An den axialen Befestigungsabschnitt 10 schließt sich ein sich nach radial innen erstreckender Abschnitt des Deckels an, der die Radlageranordnung an ihrer dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite abdeckt. Dieser Abschnitt verläuft radial fluchtend zur axial äußeren Stirnseite des Außenrings 2 und parallel beabstandet zur axial äußeren Stirnseite des Innenrings 1 und dem dort angeordneten Encoderring 7 und deckt radial innen die Nabe am Randbereich 6 ab.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Träger 9 als einfache Blechhülse ausgeführt und an einem axialen Endbereich am Innenumfang drehfest mit dem Außenumfang des Bords 5 verbunden, während der andere axiale Endbereich des Trägers 9 mit dem Encoderring 7 an der axial äußeren Stirnseite des Bords 5 axial vorstehend angeordnet ist. Dabei ist der Encoderring 7 in radial äußere Richtung ausgerichtet und liegt durch einen radialen Luftspalt beabstandet dem Sensor 8 am Radträger 4 gegenüber. Hierbei ist der axiale Befestigungsabschnitt 10 des Deckels gegenüber der Ausführung gemäß 1 axial verlängert ausgeführt und erstreckt sich parallel beabstandet zu Träger 9 und Encoderring 7 einerseits und Sensor 8 andererseits im Luftspalt. Ein sich in radial innere Richtung erstreckender Abschnitt des Deckels deckt die Radlageranordnung an seiner dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite ab.
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In einem dritten Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellten ist, ist der Außenring 2 ohne einen Ringabsatz zur Aufnahme des Befestigungsabschnitts 10 des Deckels ausgeführt. Dafür ist an dem dem Fahrzeuginneren zugewandten axialen Endabschnitt des Außenumfangs des Bords 5 ausgehend von dessen axialem Ende ein radialer Ringabsatz 12 mit reduziertem Außendurchmesser ausgebildet. Im Bereich des Ringabsatzes 12 ist einerseits der Träger 9 am Außenumfang des Bords 5 und andererseits der axiale Befestigungsabschnitt 10 des Deckels am Innenumfang des Außenrings 2 drehfest verbunden aufgenommen. Hierbei sind Träger 9 und Befestigungsabschnitt 10 parallel und durch einen radialen Luftspalt beabstandet zueinander angeordnet.
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4 und 5 zeigen in einem vierten und fünften Ausführungsbeispiel Varianten einer ungedeckelten Ausführung einer Radlageranordnung gemäß 1. Zur Abdichtung des radialen Luftspalts zwischen Außenring 2 und Bord 5 am Innenring 1 ist eine Radialdichtung angeordnet. Diese ist mit entsprechend reduzierter Bauhöhe in den durch die erfindungsgemäß erhöhte radiale Wandstärke des Bords 5 reduzierten Luftspalt eingepasst. In 4 ist die Radialdichtung an einem ringförmigen in Blech ausgeführten Stützkörper feststehend mit dem Außenring 2 sowohl am Innendurchmesser dessen dem Fahrzeuginneren zugewandten axialen Endabschnitt als auch an dessen axialer Stirnseite drehfest verbunden. Am Stützkörper ist eine radiale Dichtlippe 13 ausgebildet, die an dem mit dem Außendurchmesser des Bords 5 verbundenen Träger 9 des Encoderrings 7 anliegt. Dabei kann der Träger 9 zur Anlage der Dichtlippe 13 entsprechend verschleißfest ausgeführt werden.
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Alternativ ist es möglich, die Radialdichtung drehend mit dem Innenring 1 zu verbinden. Hierzu ist in einer besonders einfachen Ausgestaltung gemäß 5 die radiale Dichtlippe 13 am Träger 9 drehfest ausgebildet und liegt am Innenumfang des Außenrings 2 an. Der an der axial äußeren Stirnseite des Bords 5 angeordnete Encoderring 7 ist dabei am Außendurchmesser des Bords 5 nach radial außen vorstehend verlängert ausgeführt. Auf diese Weise bildet der Encoderring 7 an seiner Verlängerung eine Vordichtung als Spritzschutz im radialen Luftspalt zum Außenring 2.
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6 und 7 zeigen in einem sechsten und siebten Ausführungsbeispiel Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung, bei der die radiale Überhöhung des Bords SBÜ gegenüber dem Grund der Laufbahn 3 größer ist als der Durchmesser der Wälzkörper. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Festigkeit des Bords 5 gegenüber einer Verformung erreicht. Hierbei ist am Außenring 2, der vorzugsweise einteilig mit dem Radträger 4 ausgeführt ist, an dem dem Fahrzeuginneren zugewandten axialen Endabschnitt des Innenumfangs des Außenrings 2 ausgehend von dessen axialem Ende ein radialer Ringabsatz 14 mit aufgeweitetem Innendurchmesser vorgesehen, in den der überhöhte Bord 5 bis auf einen geringfügigen radialen und axialen Luftspalt zum Außenring 2 beabstandet eingreift. Diese Ausgestaltung gewährleistet eine hohe Dichtwirkung, insbesondere ein hohes Schmierfettrückhaltevermögen am Bord 5. In 6 ist eine Ausführung ohne Radialdichtung dargestellt. In der Ausgestaltung gemäß 7 weist der Bord 5 einen am axial äußeren Endabschnitt des Bords 5 ausgehend von dessen Ende ausgebildeten radialen Ringabsatz 15 mit reduziertem Außendurchmesser auf. In den Ringabsatz 15 ist eine Radialdichtung 16 aufgenommen. Diese ist hier nur schematisch angedeutet und kann mit dem Bord 5 drehend oder mit dem Innendurchmesser des Außenrings 2 feststehend verbunden und insbesondere als sogenannte Kassettendichtung ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenring
- 2
- Außenring
- 3
- Laufbahn
- 4
- Radträger
- 5
- Bord
- 6
- Randbereich
- 7
- Encoderring
- 8
- Sensor
- 9
- Träger
- 10
- Befestigungsabschnitt
- 11
- Ringabsatz
- 12
- Ringabsatz
- 13
- Dichtlippe
- 14
- Ringabsatz
- 15
- Ringabsatz
- 16
- Radialdichtung
- LB
- Länge
- SBÜ
- Überhöhung
- ΔSB
- Überhöhung
