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Die Erfindung betrifft ein Radlager für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit dem Radlager nach Patentanspruch 15.
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Es ist bekannt, bei einem als Wälzlager ausgebildeten Radlager eine Heizeinrichtung vorzusehen, mittels der das Radlager aufgeheizt werden kann. Auf diese Weise werden die Lagerreibung und somit auch der Lagerverschleiß verringert. Mittels der Heizeinrichtung soll dabei in erster Linie das Schmiermittel, beispielsweise das Schmierfett oder das Schmieröl, des Radlagers erwärmt werden, wenn es zu kalt ist bzw. wenn die Temperatur des Schmiermittels unter der optimalen Betriebstemperatur liegt. Mittels des Schmiermittels wird beispielsweise die Reibung zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen des als Wälzlager ausgebildeten Radlagers oder die Reibung zwischen einer an einem stationären Lagerring des Radlagers festgelegten Dichtungskassette und einem relativ zu dem stationären Lagerring verdrehbaren Lagerring verringert.
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Des Weiteren ist es auch bekannt, ein Heizelement, beispielsweise eine Heizfolie, der Heizeinrichtung in einem Wälzkörper-Hohlraum des Radlagers anzuordnen. Auf diese Weise kann das Schmiermittel des Radlagers besonders effizient und effektiv mittels der Heizeinrichtung aufgeheizt werden.
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Aus der
JP 2011-58523 A ist beispielsweise ein als Wälzlager ausgebildetes Radlager bekannt, bei dem eine Heizeinrichtung zur Beheizung des Radlagers vorgesehen ist. In einer Ausführungsform weist die Heizeinrichtung zwei in einem Wälzkörper-Hohlraum des Radlagers angeordnete, bandförmige Heizelemente auf, die sich ringförmig um einen, in Lager-Radialrichtung gesehen, inneren, Lagerring des Radlagers erstrecken und mittels einer flächigen Klebeverbindung an einem, in Lager-Radialrichtung gesehen, inneren Wandbereich eines, in Lager-Radialrichtung gesehen, äußeren Lagerrings des Radlagers festgelegt sind. Durch diese Ausbildung der Heizelemente weisen die Heizelemente eine relativ große Länge in Lager-Axialrichtung auf, die sich negativ auf die Kompaktheit des Radlagers auswirkt. Zudem ist bei einem derart ausgebildeten Radlager die Montage der Heizelemente schwierig.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Radlager für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen, bei dem eine besonders kompakte Bauweise realisiert und die Montage des Heizelements vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß Patentanspruch 1 wird ein Radlager für ein Fahrzeug, insbesondere für. ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, mit einem stationären bzw. stehenden Stationär-Lagerring und einem relativ zu dem Stationär-Lagerring verdrehbaren Verdreh-Lagerring, wobei der Stationär-Lagerring und der Verdreh-Lagerring einen Wälzkörper-Hohlraum bilden, in dem mehrere Wälzkörper angeordnet sind, wobei eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels der das Radlager aufgeheizt werden kann, und wobei die Heizeinrichtung wenigstens ein in dem Wälzkörper-Hohlraum angeordnetes Heizelement aufweist. Erfindungsgemäß ist das Heizelement plattenförmig ausgebildet, wobei das Heizelement derart angeordnet ist, dass sich die, insbesondere ebenen, Hauptflächen des plattenförmigen Heizelements im Wesentlichen in Lager-Radialrichtung erstrecken.
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Auf diese Weise wird eine besonders kompakte Bauweise des Radlagers realisiert, da das Heizelement nun eine besonders geringe Ausdehnung in Lager-Axialrichtung aufweist. So muss nur ein sehr kleiner Bauraum zur Anordnung des Heizelements in dem Wälzkörper-Hohlraum bereitgestellt werden. Des Weiteren wird, wie nachfolgend noch detaillierter erläutert wird, durch das erfindungsgemäße Radlager auch die Montage des Heizelements deutlich vereinfacht, da es nun möglich ist, das Heizelement lediglich durch Verlagerung in Lager-Axialrichtung zu montieren.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umgreift das Heizelement einen, in Lager-Radialrichtung gesehen, inneren Lagerring des Radlagers zumindest abschnittsweise ringförmig. Dadurch wird eine besonders effektive und rasche Aufheizung des in dem Wälzkörper-Hohlraum befindlichen Schmiermittels gewährleistet.
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Weiter bevorzugt ist das Heizelement an einem stationären Befestigungskörper des Radlagers festgelegt. Auf diese Weise kann das Heizelement besonders einfach mit elektrischer Energie versorgt werden, da das Heizelement unbeweglich bzw. stationär an dem Fahrzeug festgelegt ist.
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Vorzugsweise ist der stationäre Befestigungskörper durch den Stationär-Lagerring gebildet, um das Heizelement auf einfache und zuverlässige Weise unbeweglich bzw. stationär an dem Fahrzeug festzulegen.
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Bevorzugt ist der Stationär-Lagerring durch einen, in Lager-Radialrichtung gesehen, äußeren Lagerring des Radlagers gebildet, wobei der Stationär-Lagerring einen von einem, in Lager-Radialrichtung gesehen, inneren Wandbereich des Stationär-Lagerrings in Lager-Radialrichtung nach innen in den Wälzkörper-Hohlraum abragenden Steg aufweist, an dem das Heizelement festgelegt ist. So kann das Heizelement auf besonders zuverlässige Weise an dem Stationär-Lagerring festgelegt werden.
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Alternativ und/oder zusätzlich zu dem Stationär-Lagerring kann der stationäre Befestigungskörper auch durch ein, in Lager-Radialrichtung gesehen, zwischen dem Stationär-Lagerring und dem Verdreh-Lagerring angeordnetes, ringförmiges Dichtungselement gebildet sein, mittels dem Wälzkörper-Hohlraum abgedichtet ist. Auf diese Weise kann das Heizelement besonders einfach stationär bzw. unbeweglich an dem Fahrzeug festgelegt werden.
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Das Heizelement kann an einem Befestigungskörper des Radlagers festgelegt sein. Bevorzugt liegt das plattenförmige Heizelement dann in einer flächigen Anlageverbindung an dem Befestigungskörper an, um das plattenförmige Heizelement einfach und zuverlässig an dem Befestigungskörper festzulegen. Bevorzugt ist dabei vorzusehen, dass die flächige Anlageverbindung durch eine flächige Klebeverbindung gebildet ist, um die flächige Anlageverbindung einfach und kostengünstig auszubilden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Heizelement Bestandteil einer in dem Wälzkörper-Hohlraum angeordneten Heiz-Baueinheit der Heizeinrichtung, wobei die Heiz-Baueinheit ein Trägerelement und das Heizelement aufweist, wobei das Heizelement an dem Trägerelement festgelegt ist, und wobei die Heiz-Baueinheit mittels des Trägerelements an einem Befestigungskörper des Radlagers festgelegt ist. Mittels einer derartigen Heiz-Baueinheit wird die Montage des Heizelements deutlich vereinfacht, da die Festlegung des Heizelements an dem Radlager nun mittels des speziell hierzu vorgesehen Trägerelements erfolgt.
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Bevorzugt ist das Trägerelement kraftschlüssig an dem Befestigungskörper festgelegt, um die Heiz-Baueinheit auf besonders einfache und kostengünstige Weise an dem Befestigungskörper festlegen zu können. Alternativ und/oder zusätzlich kann das Trägerelement auch formschlüssig, insbesondere mittels einer Nut-Feder-Verbindung, an dem Befestigungskörper festgelegt sein, um die Heiz-Baueinheit besonders zuverlässig an dem Befestigungskörper festzulegen. Die Nut-Feder-Verbindung ist dabei bevorzugt durch eine axiale Nut-Feder-Verbindung gebildet, so dass die Montage der Heiz-Baueinheit an dem Befestigungskörper durch Verlagerung der Heiz-Baueinheit in Lager-Axialrichtung erfolgen kann.
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Weiter bevorzugt liegt das Heizelement in einer flächigen Anlageverbindung, insbesondere in einer Klebeverbindung, an dem Trägerelement an, um das Heizelement auf besonders einfache Weise an dem Trägerelement festzulegen. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass ein Anlage-Wandbereich des Trägerelements, mit dem das Trägerelement in flächiger Anlage mit dem Heizelement ist, eine Rippenstruktur aufweist. Au diese Weise wird die Oberfläche des Heizelements vergrößert und das in dem Wälzkörper-Hohlraum befindliche Schmiermittel besonders rasch aufgeheizt.
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Weiter bevorzugt ist das Trägerelement aus Aluminium gefertigt. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist es möglich, das Trägerelement rasch und effektiv mittels des Heizelements aufzuheizen. So kann das Trägerelement ebenfalls zur Erwärmung des Radlager-Schmiermittels verwendet werden. Weiter bevorzugt ist das Trägerelement ebenfalls plattenförmig ausgebildet, um das Trägerelement platzsparend und funktionsoptimiert auszubilden.
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Vorzugsweise ist die Heiz-Baueinheit mit einem Anlage-Wandbereich in, insbesondere flächiger, Anlage mit dem Befestigungskörper. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Anlage-Wandbereich der Heiz-Baueinheit durch eine thermische Isolierschicht gebildet ist, mit der das Trägerelement zumindest bereichsweise beschichtet ist. Mittels einer derartigen thermischen Isolierschicht kann das Radlager-Schmiermittel auf besonders effektive und effiziente Weise mittels des Heizelements aufgeheizt werden, da mittels der thermischen Isolierschicht einer Aufheizung des Befestigungskörpers entgegengewirkt wird. So wird die vorhandene Heizenergie in erster Linie zur Beheizung des Schmiermittels verwendet.
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Weiter bevorzugt ist eine Hauptfläche des plattenförmigen Trägerelements mit der thermischen Isolierschicht beschichtet, wobei die andere Hauptfläche des plattenförmigen Trägerelements in einer flächigen Anlageverbindung an dem Heizelement anliegt. Auf diese Weise ist die Heiz-Baueinheit kompakt und funktionssicher ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das wenigstens eine plattenförmige Heizelement durch eine Heizfolie und/oder durch ein PTC-Heizelement gebildet.
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Des Weiteren wird auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit dem erfindungsgemäßen Radlager beansprucht. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind identisch mit den bereits gewürdigten Vorteilen des erfindungsgemäßen Radlagers, so dass diese an dieser Stelle nicht wiederholt werden.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen lediglich beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer Schnittdarstellung einen Teil einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radlagers; und
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2 in einer Schnittdarstellung einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radlagers.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radlagers 1 gezeigt. Das hier beispielhaft als zweireihiges Wälzlager ausgebildete Radlager 1 weist einen stationären bzw. stehenden Lagerring 3 auf, der stationär bzw. unbeweglich an einem in den Figuren nicht gezeigten Fahrzeug festgelegt werden kann. Der stationäre Lagerring 3 ist hier beispielhaft durch den, in Lager-Radialrichtung r gesehen, äußeren Lagerring des Radlagers 1 gebildet. Weiter weist das Radlager 1 auch einen relativ zu dem stationären Lagerring 3 verdrehbaren Lagerring 5 auf, an dem ein in den Figuren nicht gezeigtes Fahrzeugrad festgelegt werden kann. Der verdrehbare Lagerring 5 ist hier beispielhaft durch den, in Lager-Radialrichtung r gesehen, inneren Lagerring des Radlagers 1 gebildet. Des Weiteren ist der verdrehbare Lagerring 5 hier beispielhaft auch zweigeteilt ausgebildet.
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Wie in 1 weiter gezeigt ist, weist das Radlager 1 hier beispielhaft auch zwei ringförmige Dichtungselemente 7, 9 auf. Die Dichtungselemente 7, 9 sind, in Lager-Radialrichtung r gesehen, zwischen dem inneren Lagerring 5 und dem äußeren Lagerring 3 angeordnet und erstrecken sich in Radlager-Umfangsrichtung um den inneren Lagerring 5. Das Dichtungselement 7 ist dabei, in Lager-Axialrichtung x gesehen, seitlich außen an einer ersten Außenseite 11 des Radlagers 1 angeordnet. Das Dichtungselement 9 ist, in Lager-Axialrichtung x gesehen, seitlich außen an einer zu der ersten Außenseite 11 gegenüberliegenden zweiten Außenseite 13 des Radlagers 1 angeordnet. Des Weiteren begrenzen der stationäre Lagerring 3, der verdrehbare Lagerring 5 und die Dichtungselemente 7, 9 hier beispielhaft einen Wälzkörper-Hohlraum 15 des Radlagers 1, in dem mehrere Wälzkörper 17 angeordnet sind.
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Die Wälzkörper-Hohlraum 15 weist hier beispielhaft zwei Wälzkörper-Kammern 19, 21 auf, in denen jeweils mehrere Wälzkörper 17 angeordnet sind. Aus Darstellungsgründen sind in 1 die in der Wälzkörper-Kammer 21 angeordneten Wälzkörper 17 nicht gezeigt. Die Wälzkörper-Kammern 19, 21 erstrecken sich in Lager-Umfangsrichtung um den verdrehbaren Lagerring 5 und sind in Lager-Axialrichtung x voneinander beabstandet. Jede der Wälzkörper-Kammern 19, 21 wird durch eine Laufbahn 23 des stationären Lagerrings 3 und durch eine Laufbahn 25 des drehbaren Lagerrings 5 begrenzt.
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Des Weiteren schließt sich hier in Lager-Axialrichtung x nach innen an jede Laufbahn 23 des stationären Lagerrings 3 eine Vertiefung 27 des stationären Lagerrings 3 in Lager-Axialrichtung x nach innen an. Die Vertiefungen 27 werden bodenseitig durch einen Steg 29 des stationären Lagerrings 3 begrenzt. Eine Bodenwand 31 der jeweiligen Vertiefung 27 ist hier beispielhaft ebenflächig ausgebildet. Eine Seitenwand 33 der jeweiligen Vertiefung 27 ist hier beispielhaft ringförmig ausgebildet. Weiter erstreckt sich der Steg 29 hier, in Lager-Radialrichtung r gesehen, ausgehend von den Seitenwänden 33 derart nach innen, das zwischen dem Steg 29 und dem verdrehbaren Lagerring 5 ein Spalt 35 ausgebildet ist. Der Spalt 35 und die Vertiefungen 27 bilden hier einen Zwischenraum aus, der hier ebenfalls Bestandteil des Wälzkörper-Hohlraums 15 ist.
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Des Weiteren ist hier in jeder Vertiefung 27 eine Heiz-Baueinheit 37 angeordnet. Aus Darstellungsgründen ist in 1 lediglich eine der beiden Heiz-Baueinheiten 37 gezeigt. Jede Heiz-Baueinheit 37 weist ein plattenförmiges Heizelement 39 und ein hier beispielhaft ebenfalls plattenförmig ausgebildetes Trägerelement 41 auf. Das plattenförmige Heizelement 39 und das plattenförmige Trägerelement 41 erstrecken sich hier in Lager-Umfangsrichtung um den inneren Lagerring 5 des Radlagers 1. Das plattenförmige Heizelement 39 ist hier dabei, in Lager-Axialrichtung x gesehen, außerhalb des plattenförmigen Trägerelements 41 angeordnet. Die Hauptflächen des plattenförmigen Heizelements 39 und des plattenförmigen Trägerelements 41 erstrecken sich in Lager-Radialrichtung r. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des Radlagers 1.
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Des Weiteren ist das plattenförmige Heizelement 39 hier mit einer dem Trägerelement 41 zugewandten, eine Hauptfläche des Heizelements 39 bildenden Hauptflächenwand 43 in einer flächigen Klebeverbindung mit einer dem Heizelement 39 zugewandten, eine Hauptfläche des Trägerelements 41 bildenden Hauptflächenwand 45 des Trägerelements 41. Zudem ist das Trägerelement 41 hier mit seiner zu der Hauptflächenwand 45 gegenüberliegenden Hauptflächenwand 47 in flächiger Anlage mit der Bodenwand 31 der Vertiefung 27.
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Weiter sind die Heiz-Baueinheiten 37 hier beispielhaft an dem stationären Lagerring 3 des Radlagers 1 festgelegt. Die Festlegung der Heiz-Baueinheit 37 an dem stationären Lagerring 3 erfolgt hier kraftschlüssig mittels eines Presssitzes. Bei diesem Presssitz ist eine äußere Seitenwand 46 des plattenförmigen Trägerelements 41 in Anlage mit der Seitenwand 33 der Vertiefung 27. Mittels eines derartigen Presssitzes kann die Heiz-Baueinheit 37 auf besonders einfache Weise bzw. mit besonders geringem Aufwand montiert werden. Zur Montage werden die Heiz-Baueinheiten 37 hier lediglich in die Vertiefungen 27 des stationären Lagerrings 3 eingepresst, bis die Hauptflächenwand 45 der jeweiligen plattenförmigen Heiz-Baueinheit 37 in flächiger Anlage mit der Bodenwand 31 der jeweiligen Vertiefung 27 ist. Im montierten Zustand sind die Heiz-Baueinheiten 37 dann lagesicher in den Vertiefungen 27 des stationären Lagerrings 3 angeordnet. Des Weiteren sind die Trägerelemente 41 der Heiz-Baueinheiten 37 hier beispielhaft aus Aluminium gefertigt. Die Heizelemente 39 der Heiz-Baueinheiten 37 sind hier beispielhaft durch Heizfolien gebildet.
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Wie in 1 weiter gezeigt ist, ist hier beispielhaft an dem Dichtungselement 7 ein Heizelement 49 festgelegt. Das Heizelement 49 ist hier mit Ausnahme seines Innen- und Außendurchmessers im Wesentlichen identisch ausgebildet wie das Heizelement 37. Das Heizelement 49 ist, in Lager-Axialrichtung x gesehen, innerhalb des Dichtungselements 7 angeordnet und hier beispielhaft mit einer dem Dichtungselement 7 zugewandten Hauptflächenwand 51 in einer flächigen Klebeverbindung mit einem, in Lager-Axialrichtung x gesehen, inneren Wandbereich 48 des Dichtungselements 7.
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Des Weiteren weist der stationäre Lagerring 3 an der zweiten Außenseite 13 des Radlagers 1 einen, in Lager-Axialrichtung x gesehen, zwischen dem Dichtungselement 9 und der Laufbahn 23 einen Steg 53 auf. Der Steg 53 ragt von einem, in Lager-Radialrichtung r gesehen, inneren Wandbereich 54 des äußeren Lagerrings 3 nach innen in den Wälzkörper-Hohlraum 15 ab. Zudem ist der Steg 53 hier beispielhaft mit einem, in Lager-Axialrichtung x gesehen, äußeren Wandbereich 55 in Anlage mit dem Dichtungselement 9. Weiter ist an dem Steg 53 ein Heizelement 57 festgelegt. Das Heizelement 57 ist hier mit Ausnahme seines Innen- und Außendurchmessers im Wesentlichen identisch ausgebildet wie das Heizelement 37. Das Heizelement 57 ist, in Lager-Axialrichtung x gesehen, innerhalb des Stegs 53 ein plattenförmiges Heizelement 57 angeordnet. Zudem ist das Heizelement 57 hier beispielhaft mit einer dem Steg 53 zugewandten Hauptflächenwand 59 in einer flächigen Klebeverbindung mit einem dem Heizelement 57 zugewandten Wandbereich 61 des Stegs 53.
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Des Weiteren weist der stationäre Lagerring 3 hier beispielhaft auch mehrere Kanäle 63 auf, durch die elektrische Versorgungsleitungen 65 geführt sind. Mittels der elektrischen Versorgungsleitungen 65 werden die Heizelemente 39, 49, 57 mit elektrischer Energie versorgt. Die Kanäle 63 erstrecken sich durchgängig durch den stationären Lagerring 3, hier beispielhaft in Lager-Radialrichtung r. Jedem Heizelement 35, 49, 57 ist hier dabei ein Kanal 63 und eine elektrische Leitung 65 zugeordnet. Die elektrischen Leitungen 65 sind an die Heizelemente 39, 49, 57 angeschlossen und werden über die Kanäle 63 aus dem Radlager 1 herausgeführt. Alternativ und/oder zusätzlich zu den elektrischen Versorgungsleitungen 65 könnten mittels der Kanäle 63 auch Signalleitungen geführt werden, die Bestandteil eines Überwachungssystems, beispielsweise einer On-Board-Diagnose, zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Heizelemente 35, 49, 57 sind. Mittels des Überwachungssystems können dabei beispielsweise die Temperaturen der Heizelemente 35, 49, 57 überwacht werden.
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In 2 ist ein Teil einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radlagers 1 gezeigt. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die Hauptflächenwand 47 der Heiz-Baueinheit 37 mit einer thermischen Isolierschicht 67 beschichtet. Die Heiz-Baueinheit 37 ist hier mit einem durch die thermische Isolierschicht 67 gebildeten Wandbereich 69 in Anlage mit der Bodenwand 31 der Vertiefung 27.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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