DE102014205055A1

DE102014205055A1 - Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem speziellen Radlagerdeckel

Info

Publication number: DE102014205055A1
Application number: DE102014205055.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaiser; Ralf Heiss; Frank EICHELMANN; Kay Schumacher; Florian Königer; Georg Schöner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein als Wälzlager (1) ausgebildetes Radlager, an dessen Lageraußenring (3) ein Radlagerdeckel (6) zum Schutz des Radlagers vor äußeren Umwelteinflüssen lösbar befestigt ist, welcher mit einem elektrischen Sensor (13) zur Detektion von Radparametern versehen ist, wobei der Radlagerdeckel (6) als ein einstückiges Metall-Kunststoff-Bauteil ausgeführt ist, umfassend einen das Wälzlager (1) schützenden Deckelabschnitt (7) aus Kunststoff, wobei zumindest in dessen umlaufendem Randbereich (9) eine Metalleinlage aus einem gebogenen Blechteil (8) eingegossen ist, das zumindest teilweise am Lageraußenring (3) zur Anlage kommt, um eine metallische Sitzfläche (10) des Radlagerdeckels (6) am Lageraußenring (3) zu bilden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein als Wälzlager ausgebildetes Radlager, an dessen Lageraußenring ein Radlagerdeckel zum Schutz des Radlagers vor äußeren Umwelteinflüssen lösbar befestigt ist, welcher mit einem elektrischen Sensor zur Detektion von Radparametern versehen ist.
Das Einsatzgebiet von Radlageranordnungen der hier interessierenden Art erstreckt sich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Zur Drehlagerung eines Rades an einem Kraftfahrzeug kommt gewöhnlich ein Wälzlager zum Einsatz, beispielsweise ein doppelreihiges Kugellager, das einerseits an einer Radachse des Kraftfahrzeuges angebracht ist und andererseits an einer Radnabe zur Aufnahme des Rades. Zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen, wie Schmutz oder Feuchtigkeit, wird das Radlager abgedichtet. Bei getriebenen Radlagern kommen im Normalfall Wellendichtringe zum Einsatz. Bei nicht getriebenen Lagern kann die fahrzeugseitige Lageröffnung durch einen Deckel abgedeckt werden. Im Sinne einer Funktionsintegration nimmt ein Radlagerdeckel der hier interessierenden Art auch einen elektrischen Sensor zur Detektion von Radparametern, wie Drehrichtung oder Drehgeschwindigkeit des Rades, auf. Die über den elektrischen Sensor gewonnenen Messwerte können beispielsweise im Rahmen eines elektronischen Antiblockiersystems für ABS-, ESP-, ASR- und Parksysteme signalverarbeitet werden.
Aus der DE 10 2013 215 621 A1 geht eine Radlageranordnung der gattungsgemäßen Art hervor, welche im Wesentlichen aus einem Wälzlager als Radlager und einem diesen zugeordneten Radlagerdeckel mit hierin integriertem elektronischen Sensor zur Detektion von Radparametern besteht. Der Radlagerdeckel ist dabei von einem topfförmigen Blechteil gebildet, dessen Randbereich in den radialen Zwischenraum zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring des Radlagers eingreift und innenwandseitig des Lageraußenrings zur Anlage kommt. Der topfförmig aus Blech bestehende Radlagerdeckel lässt sich somit auf das Radlager unter Bildung einer kraftschlüssigen Verbindung aufstecken. An dem aus Blech bestehenden Radlagerdeckel ist ein ringförmiger Sensorträger formschlüssig befestigt. Der Sensorträger stellt ein Mittel zur Aufnahme des elektrischen Sensors zur Detektion der Radparameter dar. Gleichzeitig wird durch die Montage des ringförmigen Sensorträgers in einer Umlaufnut am Radlagerdeckel auch der radial federnde Randbereich des topfförmigen Radlagerdeckels aufgespreizt, um die kraftschlüssige Verbindung gegenüber dem Radlager zu erhöhen.
Durch diese mehrteilige technische Lösung entsteht ein entsprechender Montageaufwand und die Bauteiltoleranzen der miteinander zu verbindenden Bauteile bestimmen die Qualität der kraftschlüssigen Verbindung. Ferner muss bei dieser technischen Lösung darauf geachtet werden, dass sich das Sensorsignal nur durch nicht ferromagnetisches Material detektieren lässt. Dies erfordert eine entsprechend aufwendige Anbringung des Sensors in oder an dem Radlagerdeckel.
Daneben gehen aus dem allgemein bekannten Stand der Technik auch aus Kunststoff gefertigte Radlagerdeckel hervor, welche die vorstehend erläuterte Problematik nicht verursachen. Allerdings wird ein aus Kunststoff hergestellter Radlagerdeckel bei steigender Temperatur weicher und aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffs des Radlagerdeckels einerseits und des Metalls des Radlagers andererseits kann sich der Radlagerdeckel lockern.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Radlageranordnung der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass sich der zugeordnete Radlagerdeckel einfach montieren lässt und sich durch einen sicheren Halt mit zuverlässiger Dichtfunktion am Radlager auszeichnet.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung schließt die technische Lehre, dass der Radlagerdeckel derart als einstückiges Metall-Kunststoff-Bauteil ausgeführt ist, dass ein das Wälzlager schützender Deckelabschnitt aus Kunststoff vorgesehen ist, wobei zumindest an dessen umlaufenden Randbereich eine Metalleinlage aus einem gebogenem geformtem Blechteil eingegossen ist, welches zumindest teilweise innenwandseitig des Lageraußenrings zur Anlage kommt, um eine metallische Sitzfläche des Radlagerdeckels am Lageraußenring zu bilden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass durch die vom Radlagerdeckel nach außen hervortretende Metalleinlage ein Metall-zu-Metall-Sitz des Radlagerdeckels am Radlager erzeugt wird, welcher vorzugsweise zusätzlich zu einem Kunststoff-zu-Metall-Sitz des übrigen Randbereichs des aus Kunststoff bestehenden Deckelabschnitts existiert. Diese Materialpaarung trägt vorzugsweise zur Dichtheit der Radlagerabdeckung bei. Der erfindungsgegenständliche Radlagerdeckel lässt sich als Metall-Kunststoff-Bauteil spritzgiesstechnisch in einfacher Weise herstellen und in nur einem Montageschritt an das Radlager anbringen. Der Radlagerdeckel mit gleichzeitigem Kunststoff- und Metallsitz sorgt für eine zuverlässige kraftschlüssige Verbindung.
Das vorzugsweise größtenteils vom aus Kunststoff bestehenden Deckelabschnitt umgebende Blechteil kann nach den folgenden bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet sein:
So ist es möglich, das Blechteil ringförmig und im Wesentlichen zylindrisch auszubilden, mit einem nach radial innen gerichtet gebogenen randseitigen ersten Endabschnitt sowie einen nach radial außen gebogenen und dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden deckelseitigen zweiten Endabschnitt. Durch diese Formgebung des Blechteils wird der Randbereich des Radlagerdeckels gestärkt und das ringförmige Blechteil lässt sich als Einlage mit dem Kunststoffmaterial des Deckelabschnitts wirksam kombinieren.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann das Blechteil auch topfförmig ausgebildet sein, um somit den gesamten ebenfalls topfförmigen Radlagerdeckel zu verstärken. Der Randbereich des topfförmigen Blechteils ist vorzugsweise nach radial außen gebogen, um an dieser Stelle den Metall-zu-Metall-Sitz gegenüber dem Radlager zu bilden.
Nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, das Blechteil aus einem ringförmigen Randblech analog zur vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in Kombination mit einem zugeordneten Bodenblech zusammenzusetzen. In diesem Fall ist das Blechteil aus mehreren Stücken zusammengesetzt, wobei mit anderen Worten das Bodenblech dem Deckelabschnitt aus Kunststoff und das Randblech dem Randbereich aus Kunststoff zugeordnet sind. Das Blechteil kann vollständig oder nur teilweise vom Kunststoffmaterial des Deckelabschnitts umgeben sein. Vorzugsweise ist das Blechteil nur im Bereich randseitiger Verankerungsstellen vollständig vom Kunststoffmaterial umgeben.
Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass in dem aus Kunststoff bestehenden Deckelabschnitt des erfindungsgemäßen Radlagerdeckels eine Sensorausnehmung zur lösbaren Anbringung des elektrischen Sensors für die Detektion von Radparametern angeordnet ist. Hierüber lässt sich der elektrische Sensor in einfacher Weise durch Einstecken oder Einschrauben montieren. Die Sensorausnehmung kann dabei sowohl als Grund- oder als Durchgangsbohrung ausgebildet sein. Wird beispielsweise ein topfförmiges Blechteil als Verstärkung gewählt, so ist die Sensorausnehmung eine Grundbohrung, da der Bodenbereich der Sensorausnehmung vom Blechteil gebildet wird.
Zur Erleichterung der Montage des lösbar am Radlagerdeckel anbringbaren elektrischen Sensors kann die hierfür vorgesehene Sensorausnehmung mit Clipverbindungsmitteln versehen werden. Die Clipverbindungsmittel lassen sich in einfacher Weise an das Kunststoffmaterial des Deckelabschnitts anformen und liefern einen schnell montierbaren und zuverlässig formschlüssigen Halt des elektrischen Sensors am Radlagerdeckel.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, den elektrischen Sensor unlösbar in den aus Kunststoff bestehenden Deckelabschnitt des Radlagerdeckels zu integrieren. Dies kann beispielsweise direkt bei der urformtechnischen Herstellung des Deckelabschnitts durch Umspritzen des elektrischen Sensors gemeinsam mit dem zur Verstärkung dienenden Blechteil erfolgen.
Um axiale oder rotative Relativbewegungen zwischen dem Deckelabschnitt und dem hiermit verbundenen Blechteil zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass beide Bauteile formschlüssig miteinander verankert sind. Dies kann beispielsweise durch eine den Formschluss herbeiführende Profilierung des Blechteils erfolgen.
Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass ergänzend zur metallischen Sitzfläche das Radlagerdeckels, welche durch das Blechteil gebildet wird, eine vom Deckelabschnitt aus Kunststoff außenradial gebildeten nichtmetallische Sitzfläche vorgesehen ist. Die nichtmetallische Sitzfläche verbessert dabei die Abdichtungsfunktion des Radlagerdeckels gegenüber dem Radlager.
Zur weiteren Verbesserung dieser Eigenschaften wird vorgeschlagen, der nichtmetallischen Sitzfläche mindestens eine benachbarte Umfangsnut zur Aufnahme von abgescharbten Bauteilmaterial zuzuordnen. Denn bei der Montage des Radlagerdeckels durch Einstecken in den Lageraußenring des Radlagers können Kunststoffspähne von der nichtmetallischen Sitzfläche des Radlagerdeckels abschaben, welche durch die benachbarte Umfangsnut aufnehmbar sind, so dass dennoch eine korrekte Montage sichergestellt ist.
Zur Erhöhung der Dichtwirkung wird ferner vorgeschlagen, die vom Deckelabschnitt aus Kunststoff gebildete zusätzliche nichtmetallische Sitzfläche mit einem umlaufenden Rippenprofil zu versehen. Das Rippenprofil bildet somit eine oder mehrere Dichtlippen gegenüber der Innenwandung des Lageraußenrings des Radlagers.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 einen teilweisen Querschnitt durch eine Radlageranordnung mit aufgestecktem Radlagerdeckel nach einer ersten Ausführungsform,
2 einen teilweisen Querschnitt durch eine Radlageranordnung mit aufgestecktem Radlagerdeckel nach einer zweiten Ausführungsform,
3 einen teilweisen Querschnitt durch eine Radlageranordnung mit aufgestecktem Radlagerdeckel nach einer dritten Ausführungsform,
4 einen teilweisen Querschnitt durch eine Radlageranordnung mit aufgestecktem Radlagerdeckel nach einer vierten Ausführungsform,
5 einen teilweisen Querschnitt durch den Randbereich des Radlagerdeckels mit hiervon teilweise umschlossenem Blechteil gemäß einer ersten Ausführungsform, und
6 einen teilweisen Querschnitt durch den Randbereich des Radlagerdeckels mit hiervon teilweise umschlossenem Blechteil gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Detailbeschreibung der Zeichnung
Gemäß 1 besteht eine Radlageranordnung aus einem als Wälzlager 1 ausgebildeten Radlager, welches auf einer Radnabe 2 eines – nicht weiter dargestellten – Kraftfahrzeuges montiert ist. Das Wälzlager besteht aus einem Lageraußenring 3, einem an der Radnabe 2 befestigten Lagerinnenring 4 und dazwischen angeordneten Wälzkörpern 5, hier in Form von Lagerkugeln. Das Wälzlager 1 ist als doppelreihiges Kugellager ausgeführt, welches hier nur teilweise zeichnerisch dargestellt ist. In den Lageraußenring 3 ist ein Radlagerdeckel 6 zum Schutz des Radlagers vor äußeren Umwelteinflüssen eingesteckt und damit hieran lösbar befestigt.
Der Radlagerdeckel 6 ist als einstückiges Metall-Kunststoff-Bauteil ausgeführt und umfasst insoweit einen das Wälzlager 1 schützenden Deckelabschnitt 7 aus Kunststoff sowie ein als Metalleinlage hierin eingebettetes gebogenes Blechteil 8.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Blechteil 8 ringförmig ausgebildet und im umlaufenden Randbereich 9 des im Wesentlichen topfförmigen Deckelabschnitts 7 angeordnet sind. Im außenflächigen Mittelbereich kommt das ringförmige Blechteil in direkten Kontakt zur Innenwandung des Lageraußenrings 3 und bildet hierdurch eine metallische Sitzfläche 10 des Radlagerdeckels 6 am Lageraußenring 3. Neben der metallischen Sitzfläche 10 des Radlagerdeckels 6 wird durch direkten Kontakt des Kunststoffmaterials des Randbereichs 9 an der Innenwandung des Lageraußenrings 3 auch eine nichtmetallische Sitzfläche 11 gebildet, welche vorzugsweise eine Dichtfunktion bildet. Die nichtmetallische Sitzfläche 11 liegt bei diesem Ausführungsbeispiels am distalen Ende des umlaufenden Randbereichs 9 des Radlagerdeckels 6.
Dem gegenüber ist die nichtmetallische Sitzfläche 11‘ beim Ausführungsbeispiel in 2 seitens des proximalen Endes des umlaufenden Randbereichs 9 des Radlagerdeckels 6 angeordnet. Es wird an dieser Stelle ein Absatz größeren Durchmessers gegenüber dem relativ kleineren Durchmesser am umlaufenden Randbereich 9 des Radlagerdeckels 6 gebildet, welcher die metallische Sitzfläche 10‘ bildet. Die metallische Sitzfläche 10‘ ist hier also seitens des distalen Endes des umlaufenden Randbereichs 9 angeordnet.
Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weist das ringförmige Blechteil 8 sowie 8‘ einen nach radial innen gerichtet gebogenen randseitigen ersten Endabschnitt sowie einen nach radial außen gebogenen gegenüberliegenden deckelseitigen zweiten Endabschnitt auf. Hierdurch wird ein Formschluss gegenüber dem Kunststoffmaterial des Deckelabschnitts 7 erzielt.
Ferner weist der Deckelabschnitt 7 eine Sensorausnehmung 12 in Form einer Durchgangsbohrung auf, welche der Aufnahme eines – nicht weiter dargestellten – elektrischen Sensors dient.
Gemäß 3 besteht das Blechteil 8‘‘ des Radlagerdeckels 6 aus einem ringfömigen Randblech 8a, welches dem Randbereich 9 des Deckelabschnitts 7 zugeordnet ist sowie einem Bodenblech 8b, welches dem Bodenbereich des Deckelabschnitts 7 zugeordnet ist. Die Sensorausnehmung 12‘ ist hier mit Clipverbindungsmitteln zur lösbaren Befestigung des – hier nicht weiter dargestellten – elektrischen Sensors versehen.
Nach 4 ist das der Verstärkung des Radlagerdeckels 6 dienende Blechteil 8‘‘‘ topfförmig ausgebildet. Und verläuft innenseitig des aus Kunststoff bestehenden Deckelabschnitts 7. Randseitig weist das topfförmige Blechteil 8‘‘‘ einen nach radial außen gerichteten gebogenen Endabschnitt auf, welcher die metallische Sitzfläche 10‘‘ gegenüber dem Lageraußenring 3 bildet. Die nichtmetallische Sitzfläche 11‘‘ wird vom benachbarten Randbereich 9 aus Kunststoff gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der elektrische Sensor 13 direkt in den Deckelabschnitt 7 des Radlagerdeckels 6 integriert, um Drehzahl und Drehrichtung der Radbewegung zu erfassen.
Wie die Detaildarstellung gemäß 5 verdeutlicht, sind im Übergangsbereich zwischen der metallischen Sitzfläche 10 und der nichtmetallischen Sitzfläche jeweils Umfangsnuten 14a und 14b eingebracht, die einer Aufnahme von abgeschabten Bauteilmaterial des aus Kunststoff bestehenden Deckelabschnitts 7 dient.
Gemäß 6 ist die vom Deckelabschnitt 7 gebildete zusätzliche nichtmetallische Sitzfläche 11 mit einem umlaufenden Rippenprofil 15 versehen, um die Dichtwirkung zu erhöhen. Die metallische Sitzfläche 10 ist hier seitens des distalen Endes des Deckelabschnitts 7 angeordnet.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dem als Einlage des Radlagerdeckels 6 dienenden Blechteil 8 eine andere Formgebung zu verleihen, welche zum einen die zusätzliche metallische Sitzfläche 10 schafft und gleichzeitig dem Bauteil die erforderliche Stabilität verleiht.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Radnabe
3: Lageraußenring
4: Lagerinnenring
5: Wälzkörper
6: Radlagerdeckel
7: Deckelabschnitt
8: Blechteil
9: Randbereich
10: metallische Sitzfläche
11: nichtmetallische Sitzfläche
12: Sensorausnehmung
13: elektrischer Sensor
14: Umfangsnut
15: Rippenprofil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013215621 A1 [0003]

Claims

Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein als Wälzlager (1) ausgebildetes Radlager, an dessen Lageraußenring (3) ein Radlagerdeckel (6) zum Schutz des Radlagers vor äußeren Umwelteinflüssen lösbar befestigt ist, welcher mit einem elektrischen Sensor (13) zur Detektion von Radparametern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radlagerdeckel (6) als ein einstückiges Metall-Kunststoff-Bauteil ausgeführt ist, umfassend einen das Wälzlager (1) schützenden Deckelabschnitt (7) aus Kunststoff, wobei zumindest in dessen umlaufendem Randbereich (9) eine Metalleinlage aus einem gebogenen Blechteil (8) eingegossen ist, das zumindest teilweise am Lageraußenring (3) zur Anlage kommt, um eine metallische Sitzfläche (10) des Radlagerdeckels (6) am Lageraußenring (3) zu bilden.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (8, 8‘) ringförmig ausgebildet ist und einen nach radial innen gerichtet gebogenen randseitigen ersten Endabschnitt sowie einen nach radial außen gebogenen gegenüberliegenden deckelseitigen zweiten Endabschnitt aufweist.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (8‘‘‘) topfförmig mit einem nach radial außen gerichtet gebogenen randseitigen Endabschnitt ausgebildet ist, der eine metallische Sitzfläche (10‘‘) bildet.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (8‘‘) aus einem ringförmigen Randblech (8a) mit zugeordnetem Bodenblech (8b) zusammengesetzt ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Sensor (13) als Einzelbauteil ausgeführt ist, das in eine korrespondierende Sensorausnehmung (12) im Deckelabschnitt (7) des Radlagerdeckels (6) lösbar angebracht ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorausnehmung (12) als eine Grund- oder Durchgangsbohrung ausgebildet ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorausnehmung (12) mit Clipverbindungsmitteln zur lösbaren Befestigung des Sensors (13) versehen ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Sensor (13) als ein Drehzahl-/Drehrichtungssensor zur Erfassung der Radbewegung ausgebildet ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (8, 8‘) zusätzlich formschlüssig im Deckelabschnitt (7) verankert ist, um axiale und/oder rotative Relativbewegungen zu vermeiden.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zur metallischen Sitzfläche (10, 10‘) des Radlagerdeckels (6) eine vom Deckelabschnitt (7) aus Kunststoff außenradial gebildete nichtmetallische Sitzfläche (11, 11‘) vorgesehen ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallischen Sitzfläche (11, 11‘) mindestens eine benachbarte Umfangsnut (14a, 14b) zur Aufnahme von abgeschabtem Bauteilmaterial zugeordnet ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Deckelabschnitt (7) aus Kunststoff gebildete zusätzliche nichtmetallische Sitzfläche (11) ein umlaufendes Rippenprofil (15) aufweist.