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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Demontage der Radlageranordnung.
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Radlager werden z.B. eingesetzt, um bei Fahrzeugen Naben gegenüber Achsen zu lagern. Die Radlager weisen in vielen Ausführungsformen mindestens ein Wälzlager auf. Der Grundaufbau von Wälzlagern umfasst üblicherweise einen Innenring und einen Außenring sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern, welche zwischen dem Innenring und dem Außenring abwälzend angeordnet sind. Bei der Montage von Wälzlagern kann sich das Problem ergeben, dass das Wälzlager nicht selbsthaltend ausgebildet ist und somit entweder bei der Montage erst aus Einzelteilen zusammengesetzt werden muss oder – falls vormontiert – versehentlich in seine Einzelteile zerfällt. Bei beiden Situationen ist es zu befürchten, dass Montagefehler auftreten, sodass zum Beispiel zu wenige Wälzkörper eingelegt werden, da die korrekte Anzahl der Wälzkörper nur schwer kontrollierbar ist.
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Ein Vorteil bei vormontierten Baugruppen ist neben der Vermeidung von Montagefehlern, dass die zeitaufwendige Montage des Wälzkörpers herstellerseitig verlagert ist und der Industriekunde mit der vormontierten Baueinheit ein höherwertiges Produkt erhält.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2012 206 659 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ist ein Radlager ausgebildet als eine vormontiert einpressbare Wälzlagereinheit bekannt, welche einen Außenring, einen Innenring und zwischen den Ringen lasttragend abrollbare Wälzkörper aufweist. Bei der Wälzlagereinheit sind im vormontierten Zustand zwei axial endseitig an der Wälzlagereinheit gegenüberliegende Ringelemente vorgesehen, wobei eines der Ringelemente über eine Schnappverbindung in den Innenring eingeschnappt und das andere Ringelement auf den Innenring aufgeschoben ist. Beide Ringelemente sind mit dem Außenring in Kontakt und sichern diesen in axialer Richtung. Damit die Ringelemente sich im Betrieb am Außenring freilaufen können, sind diese aus Kunststoff ausgebildet, welcher sich im Betrieb an dem Kontaktbereich mit dem Außenring abschleift.
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Gebiet der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radlageranordnung vorzuschlagen, welche die Demontage verbessert. Diese Aufgabe wird durch eine Radlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Radlageranordnung offenbart, welche mindestens oder genau ein Wälzlager aufweist. Die Radlageranordnung ist insbesondere ausgebildet, eine Nabe eines Rades von einem Fahrzeug gegenüber einer Achse oder die Welle eines Rades gegenüber einer Umgebungskonstruktion des Fahrzeugs abzustützen. Das Wälzlager ist insbesondere als ein Radialwälzlager ausgebildet. Das Wälzlager weist einen ersten und einen zweiten Ring auf, wobei einer der Ringe als ein Innenring und der andere der beiden Ringe als ein Außenring ausgebildet ist. Die Ringe sind zueinander koaxial und konzentrisch angeordnet. Das Wälzlager umfasst ferner mehrere Wälzkörper, welche optional mehrreihig jedoch bevorzugt einreihig, in dem Wälzlager angeordnet sind. Die Wälzkörper sind zwischen den Ringen abwälzend, insbesondere lasttragend, angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, dass der erste Ring und der zweite Ring relativ zueinander um eine Hauptdrehachse gedreht werden können. Bei der Drehung kann es sich um eine Schwenkung oder um eine Endlosdrehung handeln. Bevorzugt sind die Ringe als metallische Ringe ausgebildet und tragen die Laufbahnen für die Wälzkörper.
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Das Wälzlager umfasst einen Haltering, wobei der Haltering bevorzugt koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Der Haltering weist einen Befestigungsabschnitt, vorzugsweise einen umlaufenden Befestigungsabschnitt, und einen Sicherungsabschnitt, vorzugsweise einen umlaufenden Sicherungsabschnitt, auf. Besonders bevorzugt sind Befestigungsabschnitt und Sicherungsabschnitt jeweils ein umlaufender Teilabschnitt des Halterings. Der Befestigungsabschnitt ist mit dem ersten Ring fest verbunden, wobei es sich bei dem ersten Ring bei allgemeinen Ausführungsformen der Erfindung um den Innenring oder um den Außenring handeln kann.
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Der Sicherungsabschnitt des Halterings ist aufgrund der Positionierung des Halterings aufgrund der Befestigung des Halterings an dem ersten Ring über den Befestigungsabschnitt so ausgerichtet, insbesondere angeordnet, dass dieser eine Verschiebesicherung und/oder einen axialen Anschlag für den zweiten Ring in einer axialen Richtung als eine Sicherungsrichtung des Wälzlagers bildet. Die Sicherungsrichtung ist parallel zu der Hauptdrehachse ausgerichtet und zeigt auf der Seite des Halterings von dem Wälzlager weg. Insbesondere erreicht der Haltering, dass der zweite Ring nicht von dem ersten Ring in Richtung des Halterings herunter geschoben werden kann. Besonders bevorzugt ist mindestens ein Teil des Sicherungsabschnitts in einem Bereich angeordnet, der mit einer axialen Projektion des zweiten Rings, insbesondere der Stirnseite oder der Stirnfläche des zweiten Rings, überlappt. Der Sicherungsabschnitt verhindert insbesondere formschlüssig eine axial ausgerichtete Verschiebebewegung des zweiten Rings relativ zu dem ersten Ring in der Sicherungsrichtung.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Haltering aus Metall ausgebildet ist und mit dem ersten Ring in der Sicherungsrichtung unlösbar verbunden ist. Somit ist sichergestellt, dass nach Verbindung von erstem Ring und Haltering dieser in der Sicherungsrichtung nicht und insbesondere nicht zerstörungsfrei von dem ersten Ring entfernt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die metallische Ausbildung des Halterings und durch die unlösbare Verbindung mit dem ersten Ring der Haltering nicht nur eine Verschieberichtung für das Wälzlager bildet, sondern zudem Kräfte von dem zweiten Ring über den Haltering auf den ersten Ring übertragen werden können. Derartige Kraftübertragungen sind beispielsweise vorteilhaft, wenn – wie nachfolgend noch ausführlich ausgeführt wird – das Wälzlager demontiert werden muss, die Demontagerichtung mit der Sicherungsrichtung übereinstimmt und nur Kräfte über den zweiten Ring eingeleitet werden können oder sollen. In dieser Konstellation kann durch eine Krafteinleitung über den zweiten Ring diese Kraft über den Haltering auf den ersten Ring übertragen werden und somit der zweite Ring durch die unlösbare Verbindung den ersten Ring in der Sicherungsrichtung mitnehmen.
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Somit werden die Vorteile des Halterings gegenüber dem Stand der Technik ergänzt, indem dieser zugleich als eine Kraftübertragung bei der Demontage wirkt. Diese zusätzliche Funktion kann durch eine überschaubare Anpassung von Wälzlagern gemäß des eingangs genannten Stands der Technik umgesetzt werden.
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Prinzipiell kann die in Sicherungsrichtung unlösbar ausgebildete Verbindung als eine formschlüssige Verbindung ausgebildet sein. Diese Verbindung erfordert jedoch deutliche Anpassungen an dem ersten Ring.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Haltering mit dem ersten Ring dagegen stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt ist der metallische Haltering an dem ersten Ring angeschweißt. Diese Ausgestaltung kann den Vorteil nutzen, dass der erste Ring keinerlei spezifische Anpassungen für den Haltering umsetzen muss, sondern dass ein konventioneller Ring aus Metall verwendet werden kann. Durch die stoffschlüssige Verbindung von Haltering und erstem Ring ist zudem sichergestellt, dass der erste Ring mit dem Haltering unlösbar verbunden ist. Dies gilt nicht nur für die Sicherungsrichtung, sondern für alle Richtungen, so dass die Verbindung auch bei Kräften in abweichenden Richtungen prozesssicher ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Haltering an einer Stirnseite oder Stirnfläche des ersten Rings angeschweißt. Eine derartige Stirnseite ist bei konventionellen Bauformen von Ringen, insbesondere Innenringen oder Außenringen, standardmäßig vorhanden, sodass hier nochmals der Vorteil unterstrichen wird, dass die unlösbare Verbindung sehr einfach umgesetzt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wälzlager als ein Schräglager ausgebildet. In der Form des Schräglagers hat dieses den Vorteil, dass der zweite Ring sich gegenüber dem ersten Ring nur in eine Richtung verschieben kann, nämlich in die Sicherungsrichtung, wobei der Haltering so angeordnet ist, dass diese Verschieberichtung als Sicherungsrichtung formschlüssig gesperrt ist. Besonders bevorzugt ist das Wälzlager als ein Kegelrollenlager ausgebildet, wobei der Haltering insbesondere an dem kleinen Radius des Kegelrollenlagers angeordnet ist. Damit ist ein einziger derartiger Haltering ausreichend, um eine Verliersicherung für den zweiten Ring zu realisieren. Ferner wird bevorzugt beansprucht, dass der erste Ring als der Innenring und der zweite Ring als der Außenring ausgebildet ist, sodass der Befestigungsabschnitt mit dem Innenring und der Sicherungsabschnitt mit dem Außenring in Kontakt steht.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung umfasst der Haltering einen Verbindungsabschnitt, wobei der Verbindungsabschnitt den Befestigungsabschnitt und den Sicherungsabschnitt verbindet, so dass diese gemeinsam einen Schmiermittelraum bildet. Der Schmiermittelraum wird durch den Wälzkörperraum des Wälzlagers verlängert. Insbesondere bildet der Haltering mit dem Schmiermittelraum einen Abschluss, insbesondere einen schmiermitteldichten Abschluss, des Wälzkörperraums. Somit wird durch den Haltering eine nächste Funktion umgesetzt, wobei dieser zur Bereitstellung eines Schmiermittelraums für das Wälzlager dient.
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Konstruktiv betrachtet ist der Aufbau des Halterings besonders bevorzugt so realisiert, dass in einem Längsschnitt entlang der Hauptdrehachse der Befestigungsabschnitt einen Befestigungsschenkel, der Sicherungsabschnitt einen Sicherungsschenkel und der Verbindungsabschnitt einen Verbindungsschenkel umfasst oder bildet, wobei der Befestigungsschenkel und der Sicherungsschenkel über den Verbindungsschenkel miteinander verbunden sind. Ein freier Endbereich des Sicherungsschenkels bildet die Verschiebesicherung und/oder den axialen Anschlag für den zweiten Ring, insbesondere für den Außenring. Ein dem ersten Ring zugewandter Bereich, insbesondere ein Zwischenbereich oder ein Endbereich des Befestigungsabschnitts ist mit dem ersten Ring fest verbunden. Besonders bevorzugt bilden Befestigungsschenkel, Sicherungsschenkel und Verbindungsschenkel gemeinsam eine U-Form.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Radlageranordnung ein weiteres derartiges Wälzlager mit einem weiteren derartigen Haltering. Das Wälzlager mit dem Haltering und das weitere Wälzlager mit dem weiteren Haltering können baugleich, bevorzugt spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Wälzlager mit den Halteringen zueinander unterschiedlich ausgebildet sind, wobei jedes der Wälzlager eine beliebige der zuvor dargestellten Variationen einnehmen kann. Es ist besonders bevorzugt, dass das Wälzlager und das weitere Wälzlager so angeordnet sind, dass der Haltering und der weitere Haltering einander zugewandt sind.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Radlageranordnung einen Abstandshalter, wobei der Abstandshalter zwischen den zwei ersten Ringen angeordnet ist und sich insbesondere unmittelbar an den ersten zwei Ringen abstützt. Beispielsweise ist der Abstandshalter als eine Hülse ausgebildet. In dieser Ausgestaltung wird eine optional vorhandene Verspannkraft der Radlageranordnung durch den Abstandshalter übertragen, wobei die Halteringe parallel zu dem Kraftweg oder außerhalb des Kraftwegs angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Abstandshalter im eingebauten Zustand formschlüssig durch die Halteringe gegen radiales Verschieben gesichert und übernimmt die axiale Kraftübertragung zwischen den zwei ersten Ringen. Durch die anliegende Verspannkraft und die Länge des Abstandshalters kann eine Vorspannung im Lager eingestellt werden.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Radlageranordnung wie beschrieben ein weiteres derartiges Wälzlager mit einem weiteren derartigen Haltering aufweisen, wobei zwischen den ersten Ringen eine Verspannkraft herrscht und wobei die Verspannkraft über die Halteringe übertragen wird. In dieser Ausgestaltung übernehmen die Halteringe eine weitere Funktion, indem diese einen Kraftweg für die Verspannkraft bilden. Optional ergänzend kann vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter zwischen den Halteringen vorgesehen ist, welcher sich jedoch unmittelbar an den Halteringen abstützt, so dass die Verspannkraft über die Halteringe und den Abstandshalter übertragen wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demontage der Radlageranordnung, wie diese zuvor beschrieben wurde. Bei der Demontage wird das Wälzlager oder gegebenenfalls das weitere Wälzlager durch das Aufbringen einer Demontagekraft in Sicherungsrichtung auf den zweiten Ring demontiert, wobei die Demontagekraft von dem zweiten Ring über den Haltering auf den ersten Ring übertragen wird, sodass der erste Ring durch die in den zweiten Ring eingeleitete Demontagekraft in der Sicherungsrichtung demontiert wird. Dieses Verfahren unterstreicht nochmal, dass der Haltering nicht nur dazu dient, bei der Montage eine selbsthaltende Baueinheit zu realisieren, sondern, dass diese selbsthaltende Baueinheit auch bei einer Demontage erhalten bleibt. Insbesondere kann die Einleitung von Demontagekräften ausschließlich über den zweiten Ring erfolgen, was sich als besonders vorteilhaft erweist, wenn zum Beispiel der erste Ring räumlich nicht zugänglich ist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Radlageranordnung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die Radlageranordnung in einer Umgebungskonstruktion zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 eine Alternative zu der Radlageranordnung in den vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt entlang einer Hauptdrehachse H eine Radlageranordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Radlageranordnung 1 ist für den Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen, ausgebildet. Die Radlageranordnung 1 weist zwei Wälzlager 2a, b auf, welche koaxial zueinander um die Hauptdrehachse H angeordnet sind. Die Wälzlager 2a, b sind jeweils als Schräglager, in diesem Beispiel als Kegelrollenlager, ausgebildet. Jedes der Wälzlager 2a, b weist einen Innenring 3a, b sowie einen Außenring 4a, b auf, wobei zwischen Innenring 3a, b und Außenring 4a, b eine Mehrzahl von Wälzkörpern 5a, b, die als Kegelrollen ausgebildet sind, in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H verteilt sind. Die Wälzkörper 5a, b definieren durch ihre Drehachsen an ihren freien Enden jeweils einen Teilkreisdurchmesser, wobei die Wälzlager 2a, b so angeordnet sind, dass die Teilkreisdurchmesser mit dem kleinen Radius zueinander zugewandt sind. Die Innenringe 3a, b sind separat zueinander ausgebildet, die Außenringe 4a, b sind ebenfalls separat zueinander ausgebildet.
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Jedem der Wälzlager 2a, b ist ein Haltering 6a, b zugeordnet, wobei die Halteringe 6a, b auf der dem jeweiligen anderen Wälzlager 2b, a zugewandten Seite der Wälzlager 2a, b angeordnet sind. Jeder der Halteringe 6a, b weist einen Befestigungsabschnitt 7a, b, einen Sicherungsabschnitt 8a, b und einen Verbindungsabschnitt 9a, b auf. In dem gezeigten Längsschnitt sind der Befestigungsabschnitt 7a, b jeweils als ein Befestigungsschenkel, der Sicherungsabschnitt 8a, b jeweils als ein Sicherungsschenkel und der Verbindungsabschnitt 9a, b jeweils als ein Verbindungsschenkel abgebildet, wobei der Verbindungsschenkel beziehungsweise der Verbindungsabschnitt 9a, b den Sicherungsschenkel beziehungsweise den Sicherungsabschnitt 8a, b mit dem zugehörigen Befestigungsschenkel beziehungsweise Befestigungsabschnitt 7a, b verbindet.
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Der Befestigungsabschnitt 7a, b und der Sicherungsabschnitt 8a, b sind jeweils in der Grobform als ein umlaufende Hohlzylinderabschnitt ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 9a, b ist dagegen als eine umlaufende Ringscheibe ausgebildet, welche die Hohlzylinderabschnitte miteinander verbindet.
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In dem Längsschnitt bilden der Sicherungsabschnitt 8a, b, Verbindungsabschnitt 9a, b und der Befestigungsabschnitt 7a, b von jedem Haltering 6a, b einen U-förmigen Aufnahmeraum 11a, b, welcher optional mit einem Schmierstoff, insbesondere mit einem Schmierfett, gefüllt ist.
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Der Befestigungsabschnitt 7a ist mit dem Innenring 3a über eine Schweißverbindung 10a verbunden. Der Befestigungsabschnitt 7b ist mit dem Innenring 3b über eine weitere Schweißverbindung 10b verbunden. Die Halteringe 6a, b und die Innenringe 3a, b sind jeweils als Metallringe ausgebildet. Insbesondere sind die Halteringe 6a, b biegesteif ausgebildet. Die Schweißverbindung 10a, b sind auf einer Stirnseite oder Stirnfläche der Innenringe 3a, b angeordnet.
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Funktional betrachtet ist in der 1 ein Vormontagezustand der Wälzlager 2a, b beziehungsweise der Radlageranordnung 1 insgesamt gezeigt, wobei die Sicherungsabschnitte 8a, b mit ihren freien Endbereichen an den Außenringen 4a, b, insbesondere an deren Stirnflächen oder Stirnseiten anliegen. Durch diese Anlage bilden die Sicherungsabschnitte 8a, b eine Verschiebesicherung der Außenringe 4a, b zueinander oder einen axialen Anschlag für jeden der Außenringe 4a, b in eine Sicherungsrichtung S, wobei die Sicherungsrichtung S ausgehend von den Wälzlagern 2a, b in Richtung der Halteringe 6a, b gerichtet ist. In die Gegenrichtung können die Außenringe 4a, b aufgrund des größer werdenden Teilkreisdurchmessers der Drehachsen der Wälzkörper 5a, b ebenfalls nicht verschoben werden, sodass die Wälzlager 2a, b jeweils eine unverlierbare und/oder selbsthaltende Baugruppeoder Baueinheit bilden. Eine derartige Baugruppe kann beispielsweise als Ersatzteil auf Vorrat gehalten werden und muss nicht erst bei Bedarf aus Einzelteilen zusammengebaut werden.
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In der 2 ist die Radlageranordnung 1 der 1 montiert in einer Umgebungskonstruktion dargestellt, wobei die Außenringe 4a, b in einer Nabe 14 und die Innenringe 3a, b auf eine Welle 15 aufgesetzt sind. Um die Radlageranordnung 1 von der Welle 15 abzuziehen, wird beispielsweise über die Nabe 14 oder den Außenring 4b eine Demontagekraft F eingebracht. Die Demontagekraft F wirkt für das Wälzlager 2b in Sicherungsrichtung S. Die Demontagekraft F wird über den Haltering 6b auf den Innenring 3b übertragen, sodass dieser bei der Demontage mitgeführt wird. Somit erlauben die Halteringe 6a, b eine vereinfachte Demontage der Radlageranordnung 1 in der in der 2 gezeigten Konstellation. Hierzu müssen die Halteringe 6a, b ausreichend steif ausgebildet sein, sodass sich eine Ausbildung aus Metall, zum Beispiel aus Stahl, als besonders vorteilhaft erweist.
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Die 3 zeigt die Radlageranordnung 1 der vorhergehenden Figuren mit einem zusätzlichen Abstandshalter 16, wobei der Abstandshalter 16 zwischen den Innenringen 3a, b angeordnet ist und etwaig auftretende Verspannkräfte zwischen den Innenringen 3a, b überträgt. Der Abstandshalter 16 ist als eine Hülse ausgebildet, wobei diese mit einem Ende an dem Innenring 3a und mit dem anderen Ende an dem Innenring 3b anliegt. Die Halteringe 6a, b sind voneinander beabstandet angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlageranordnung
- 2a, b
- Wälzlager
- 3a, b
- Innenring
- 4a, b
- Außenring
- 5a, b
- Wälzkörper
- 6a, b
- Haltering
- 7a, b
- Befestigungsabschnitt
- 8a, b
- Sicherungsabschnitt
- 9a, b
- Verbindungsabschnitt
- 10a, b
- Schweißverbindung
- 11a, b
- Aufnahmeraum
- 12
- leer
- 13
- leer
- 14
- Nabe
- 15
- Welle
- 16
- Abstandshalter
- F
- Demontagekraft
- H
- Hauptdrehachse
- S
- Sicherungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012206659 A1 [0004]
