DE102015222474A1

DE102015222474A1 - Radlagervorrichtung, sowie Verfahren zur Montage einer Radlagervorrichtung

Info

Publication number: DE102015222474A1
Application number: DE102015222474.0A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Sellschopp; Thomas Beganovic; Martin Keller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-05-18
Also published as: WO2017080794A1

Abstract

Radlagervorrichtung (1) für ein Fahrzeug (2), umfassend ein Aufnahmeelement (10) mit einer Längsachse (18), das mittels eines Lagers (20), welches zumindest eine Innenschale (23) und zumindest eine Außenschale (25) aufweist, zur Anbindung an ein Rad (3) des Fahrzeugs (2) geeignet ist, sowie ein Verfahren (100) zur Montage einer Radlagervorrichtung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, sowie ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 9.
Radlagervorrichtungen von Fahrzeugen dienen in der Regel dazu, ein Rad mit dem Fahrzeug zu verbinden und gleichzeitig drehbar zu lagern. Dies wird dadurch erreicht, dass derartige Radlagervorrichtungen ein Lager aufweisen, welches die Drehbewegung des Rades zulässt, wobei gleichzeitig Kräfte an ein Aufnahmeelement übertragbar sind, das z. B. als Achszapfen ausgestaltet ist.
Eine derartige Radlagervorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 024 325 A1 bekannt, in der der Achszapfen derart ausgestaltet ist, dass ein Absatz des Achszapfens radial zum gesamten Lager angeordnet ist, so dass ein durch eine Lagerbelastung erzeugtes Moment über den Abschnitt des Achszapfens übertragbar ist. Damit der Achszapfen diese Funktion erfüllen kann, wird beispielsweise in der DE 10 2007 024 325 A1 vorgeschlagen, eine spezielle Gusslegierung vorzusehen, welche die notwendige Betriebsfestigkeit zum einen werkstoffseitig und zum anderen über eine großzügige, Kerbwirkungen reduzierende Geometrie bereitstellt. Dabei ist eine derartige Radlagervorrichtung beispielsweise hinsichtlich einer belastungsgerechten Gestaltung sowie der Herstellungskosten optimierbar.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehenden, aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die leicht und kostengünstig ist und eine belastungsgerechte, einfache Bauweise aufweist.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Radlagervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, bzw. werden kann.
Eine erfindungsgemäße Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug umfasst ein Aufnahmeelement, das mittels eines Lagers, das zumindest eine Innenschale und zumindest eine Außenschale aufweist, zur Anbindung an ein Rad des Fahrzeugs geeignet ist, wobei das das Lager zumindest ein Tragmittel umfasst. Das Tragmittel erstreckt sich dabei zumindest teilweise in das Aufnahmeelement, so dass ein Moment vom Lager zum Aufnahmeelement übertragbar sein kann. Dies hat den Vorteil, dass zumindest eine der aus dem Stand der Technik bekannten Funktionen eines Achszapfens zumindest teilweise auf das Lager übertragbar sein kann, so dass auch die Gestaltung des Lagers im Wesentlichen vom Aufnahmeelement entkoppelbar ist. Dadurch verringern sich insbesondere die Anforderungen an die einzelnen Bauteile, so dass z.B. einfachere, kostengünstigere Fertigungsverfahren gewählt werden können und/oder die Gestaltungsfreiheit steigt. Ein weiterer Vorteil ist, dass außerdem die Sicherheit bei einer Kurvenfahrt oder beim Überfahren eines Bordsteins durch erhöhte Festigkeit gesteigert sein kann. Vorteilhafterweise kann sich das Tragmittel parallel zu einer Längsachse des Aufnahmeelements in das Aufnahmeelement erstrecken. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug handeln. Weiterhin kann die Radlagervorrichtung vorzugsweise für eine Hinterachse des Fahrzeuges eingesetzt werden. Insbesondere ist dies dann von Vorteil, wenn das Fahrzeug einen Frontantrieb besitzt und das Hinterrad nicht angetrieben ist.
Das Lager kann im Wesentlichen in Richtung der Längsachse am Aufnahmeelement angeordnet sein, so dass eine Drehachse des Lagers parallel zur Längsachse liegt, einen geringen Winkel zur Längsachse aufweist oder mit der Längsachse übereinstimmt. Vorteilhafterweise kann sich eine zur Längsachse senkrechte Anordnung zumindest der Innenschale oder der Außenschale des Lagers gegenüber dem Aufnahmeelement im Wesentlichen oder vollständig auf das Tragmittel beschränken kann. Demnach kann das Aufnahmeelement weiterhin Teilfunktionen der Anbindung des Rades an das Fahrzeug erfüllen und beispielsweise eine, vorzugsweise zumindest teilweise starre, Verbindung des Lagers mit der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung stellen. Die Längsachse kann dabei vorteilhafterweise parallel zur Achsrichtung des Fahrzeugs sein, insbesondere mit dieser übereinstimmen. Ferner kann das Lager vorteilhafterweise mit einer Anschlagsfläche an einer Gegenanschlagsfläche des Aufnahmeelementes anliegen. Um das Rad an das Fahrzeug anzubinden, kann vorteilhafterweise eine Aufnahme des Rades vorgesehen sein, an welcher das Rad beispielsweise durch die Bereitstellung eines Lochkreises an einem Radflansch montierbar ist.
Ferner kann das Lager vorteilhafterweise eine relative Bewegung der Innenschale mit einer ersten Oberfläche zur Außenschale mit einer zweiten Oberfläche gewährleisten. Insbesondere kann das Lager dazu als Wälzlager oder als Gleitlager ausgebildet sein. Je nach zu erwartender Belastungssituation kann das Lager somit unterschiedlich komplex ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise können außerdem die erste und die zweite Oberfläche chemisch und/oder thermisch und/oder mechanisch behandelt sein, so dass Korrosion und/oder Verschleiß reduziert werden und damit die Lebensdauer verlängert wird. Dazu können die erste und/oder die zweite Oberfläche beispielsweise mit einer Zink-Eisen oder einer Zink-Nickelschicht zumindest teilweise überzogen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Oberflächen nitriert oder kalt verfestigt sein, aber auch weitere Oberflächenbehandlungen sind denkbar. Für einen positiven Effekt auf die Lebensdauer des Lagers, kann das Lager einen hochfesten Stahl und/oder hochfestes Aluminium als Material aufweisen.
Unter Tragmittel kann im Sinne der Erfindung beispielsweise eine geometrische Ausprägung der Innenschale oder der Außenschale des Lagers verstanden werden, die in das Aufnahmeelement eingreift. Dies ermöglicht, dass ein Moment zwischen dem Lager und dem Aufnahmeelement übertragbar ist. Weiterhin ist insbesondere denkbar, dass das Tragmittel als zusätzliches Bauteil wie z. B. als Stift ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass das Tragmittel vormontierbar ist und das Lager durch einen einfachen, insbesondere abtragenden, Fertigungsprozess zur Aufnahme des Tragmittels vorbereitet werden kann. Damit kann nicht nur der Materialbedarf reduziert werden, sondern auch die zu fertigende Form des Lagers einfach gehalten werden.
Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Innenschale oder die Außenschale ein erstes Schalenelement und ein zweites Schalenelement aufweist, wobei das Tragmittel am ersten Schalenelement angeordnet ist und das zweite Schalenelement ein Zusatztragmittel aufweist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass eine Vormontage des Lagers vereinfacht ist, wobei der erfindungsgemäße Vorteil der Momentenabstützung erhalten bleibt. Dazu kann das erste Schalenelement vorteilhafterweise eine Zusatzausnehmung aufweisen, die mit dem Zusatztragmittel in Wirkverbindung steht. Das Zusatztragmittels und das Tragmittel können dabei jeweils tragende Flächen umfassen, insbesondere wobei diese Flächen einen unterschiedlichen Achsabstand aufweisen. Dadurch kann die Gestaltung besonders belastungsgerecht sein, insbesondere da das Moment im ersten Schalenelement bei einer äußeren Belastung des Rades größer ist, als im zweiten Schalenelement. Vorteilhafterweise kann zwischen dem Tragmittel und dem Achszapfenelement und/oder zwischen dem Zusatztragmittel und dem ersten Schalenelement eine Passung vorgesehen sein, wodurch eine einfache Montage und/oder ein definierter Lagersitz gewährleistet sein kann.
Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Tragmittel als Absatz ausgebildet ist, welcher in eine Ausnehmung des Aufnahmeelementes eingreift. Dafür kann zwischen dem Absatz und der Ausnehmung insbesondere eine Passung vorgesehen sein. Ferner kann der Absatz beispielsweise zumindest abschnittsweise umlaufend und/oder stufenförmig ausgebildet sein. Eine Ausgestaltung mittels eines oder mehrerer Absätze bietet zum einen den Vorteil der Momentenabstützung in Kombination mit einem definierten Lagersitz bzw. einer definierten Lagerpositionierung und zum anderen günstige Herstellkosten. Weiterhin kann der Absatz als Teil der Innenschale ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Innenschale drehstarr am Aufnahmeelement angeordnet werden kann, so dass bekannte Konstruktionsprinzipien für den Anschluss des Rades beibehalten werden können und die Dimensionen des Aufnahmeelementes klein sein können. Wenngleich auch eine kinematische Umkehr denkbar ist, hat dies ferner den Vorteil, dass der Radhalter mit der Außenschale des Lagers integral ausgeformt sein kann. Dadurch können die Anzahl an Bauteilen und die Komplexität gering gehalten werden können. Weiterhin kann am Radhalter ein Abschirmelement, insbesondere in Form eines Bleches, vorgesehen sein. Dadurch kann der Fahrzeugaufbau beispielsweise gegen Hitze, welche durch einen Bremsvorgang einer am Radhalter montierten Bremse entsteht, zumindest teilweise geschützt werden.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung das Lager derart ausgebildet ist, dass es zur Aufnahme einer ersten Lagerkraft mit einer ersten Wirklinie und einer zweiten Lagerkraft mit einer zweiten Wirklinie geeignet ist, wobei sich die Wirklinien der Lagerkräfte in einem Punkt schneiden. Eine derartige Wirklinie kann als verlängerte Gerade entlang der Wirkrichtung der Kraft verstanden werden, wodurch das Lager für die Aufnahme von Radialkräften und einseitigen sowie beidseitigen Axialkräften geeignet sein kann. Somit kann das Lager z. B. als Axialschrägkugellager oder als Nadel-Axial-Zylinderrollenlager ausgeführt sein. Dies kann unter anderem ein axiales Vorspannen des Lagers ermöglichen, so dass sich eine Montage einfach und kostengünstig darstellt. Um ein Schmiermittel im Lager zu halten und gleichzeitig Schmutz am Eindringen in das Lager zu hindern, kann das Lager weiterhin eine Schmutzführung aufweisen, die z. B. als Dichtung und/oder als Schmutzkappe ausgeführt ist.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das Lager durch zumindest ein Befestigungsmittel am Aufnahmeelements befestigt ist. Dabei kann das Lager insbesondere in Richtung der Längsachse mit einer Anschlagsfläche gegen eine Gegenanschlagsfläche des Aufnahmeelement angepresst werden, so dass das Lager und das Aufnahmeelement verspannt sein können. Auch kann sich das Befestigungsmittel vorzugsweise entlang einer Drehachse des Lagers erstrecken, die insbesondere mit der Längsachse des Aufnahmeelements übereinstimmt. So kann es sich bei den Befestigungsmitteln z. B. um eine Schraube, einen Passstift oder eine vorgespannte Anfederung handeln. Die Montage des Befestigungsmittels kann vorteilhafterweise von der Seite des Aufnahmeelements aus erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass das Befestigungsmittel von außen nur geringfügig oder gar nicht sichtbar ist. Es ist ferner aber auch denkbar, dass das Befestigungsmittel durch eine Öffnung des Radhalters durch das Lager hindurchgesteckt ist und am Aufnahmeelement befestigt wird.
Durch die Befestigung des Lagers mit dem Aufnahmeelement durch ein Befestigungsmittel kann sich insbesondere der Vorteil ergeben, dass eine einfache, definierte Montage erfolgen kann und gleichzeitig beispielsweise für das Befestigungsmittel auf kostengünstige Normteile zurückgegriffen werden kann. Vorzugsweise kann sich ein Befestigungsabschnitt zumindest teilweise in einer Ebene mit einem Stützelement befinden, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse verläuft. Bei dem Befestigungsabschnitt kann es sich beispielsweise um eine Gewindepaarung oder eine Presspassung zwischen dem Befestigungsmittel und dem Aufnahmeelement handeln. Dies hat den Vorteil, dass die Kraftleitung am Befestigungsabschnitt derart ausgeführt ist, dass sich in Bezug auf das Stützelement nur ein geringer, insbesondere kein, Hebelarm bei einer Momentenbelastung des Aufnahmeelementes ergibt. Im Fall, dass eine Verschweißung des Aufnahmeelementes vorgesehen ist, können durch eine derartige Anordnung außerdem thermische Spannungen reduziert werden. Vorteilhafterweise kann das Befestigungsmittel ferner eine Werkzeugaufnahme bereitstellen, so dass das Befestigungsmittel mittels eines standardisierten Werkzeuges montierbar ist. Um den Platzbedarf bei der Montage des Befestigungsmittels möglichst gering zu halten, kann es sich bei der Werkzeugaufnahme um einen Innenvielkant, insbesondere einen Innensechskant, handeln.
Im Rahmen der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine doppelte Anbindung für das Aufnahmeelement vorliegt. Dabei kann ein Koppelelement zur Anbindung des Aufnahmeelements an das Fahrzeug eine erste Anbindungsstelle und ein Stützelement, das in Wirkverbindung mit dem Koppelelement steht, eine zweite Anbindungsstelle für das Aufnahmeelement bereitstellen. Dies hat den Vorteil, dass eine zusätzliche Momentenabstützung des Aufnahmeelements am Stützelement in radialer Richtung nicht erforderlich ist. So kann z.B. auf zusätzliche Befestigungspunkte des Aufnahmeelements in radialer Richtung verzichtet werden, so dass dieses weniger Bauraum erfordert und ein geringeres Gewicht bei gleichzeitig hoher Steifigkeit aufweisen kann. Das Koppelelement kann dabei beispielsweise als Achslenker ausgebildet sein, welcher insbesondere mit dem Stützelement verbunden sein kann. Das Stützelement kann ferner vorzugsweise als plattenartiges Bauteil oder sternförmiges Gusselement vorgesehen sein, wobei jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar sind. Das Material des Aufnahmeelementes und/oder des Stützelementes und/oder des Koppelelementes kann vorteilhafterweise einen hochfesten Stahl und/oder hochfestes Aluminium aufweisen, so dass die Lebensdauer weiter gesteigert sein kann und/oder Gewicht weiter reduziert sein kann.
Vorzugsweise kann das Aufnahmeelement an der ersten Anbindungsstelle am Stützelement und/oder an der zweiten Anbindungsstelle am Koppelelement befestigt sein. Dafür sind diverse Befestigungsmöglichkeiten denkbar. So kann die Befestigung des Aufnahmeelementes an der ersten Anbindungsstelle am Stützelement und/oder an der zweiten Anbindungsstelle am Koppelelement beispielsweise form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig, z. B. als Rastverbindung, oder als Verbindung mittels Verschrauben, Verstiften, Verpressen oder Aufschrumpfen, ausgestaltet sein. Dies bietet den Vorteil einer definierten Lagerung mit einer verbesserten Abstützung von Kräften und Momenten. Weiterhin ist denkbar, dass die Befestigung des Aufnahmeelements am Stützelement und/oder am Koppelelement durch eine umlaufende oder im Wesentlichen umlaufende Verschweißung realisiert ist. Eine derartige Verschweißung kann als durchgängige Schweißnaht oder als Punktverschweißung verstanden werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Befestigung zur Verfügung gestellt wird, wobei auf Schrauben und zusätzliche Gewinde verzichtet werden kann und damit auch das Gewicht gering gehalten werden kann. Da vorzugsweise weiterhin auch am Stützelement Gewinde entfallen können, kann auch hier Gewicht durch reduzierte Wandstärken eingespart werden. Alternativ ist jedoch auch eine Verklebung oder eine Verlötung denkbar.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung die zweite Anbindungsstelle einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfasst, wobei der erste Bereich einen kürzeren Abstand zum Stützelement aufweist, als der zweite Bereich. Dabei können der erste und der zweite Bereich der zweiten Anbindungsstelle jeweils als Abschnitt verstanden werden, wobei der erste Bereich insbesondere kontinuierlich in den zweiten Bereich übergehen kann. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Hebelarme für die unterschiedlichen Belastungen zur Verfügung stehen, wobei gleichzeitig die gestalterische Freiheit des Koppelelements hoch bleiben kann. Wird durch die Lagerbelastung ein Moment auf das Aufnahmeelement übertragen, kann sich z.B. für den ersten Bereich eine Zugbelastung und für den zweiten Bereich eine Druckbelastung oder umgekehrt ergeben. Daher kann entsprechend jeweils eine durch den unterschiedlichen Hebelarm verschieden kritische Belastung vorliegen und übertragen werden. Vorzugsweise kann der Abstand des ersten Bereichs zum Stützelement mindestens 10 mm bis 40 mm betragen und der Abstand des zweiten Bereichs zum Stützelement maximal 30 mm bis 80 mm betragen. So kann beispielsweise eine Kombination des ersten Bereichs mit einem Mindestabstand von 30 mm und des zweiten Bereichs mit einem Maximalabstand von 60 mm vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung außerdem vorgesehen sein, dass das Aufnahmeelement derart am Stützelement angeordnet ist, dass sich das Aufnahmeelement zu einer ersten Seite und einer zweiten Seite des Stützelements erstreckt. Dabei kann das Aufnahmeelement insbesondere durch eine Öffnung des Stützelements hindurchragen. Dies hat den Vorteil, dass sich eine einfache Anbindungsmöglichkeit und eine umfassende Stützwirkung ergibt. So ist z. B. denkbar, dass zwischen der Öffnung und dem Aufnahmeelement eine Passung vorgesehen ist, so dass sich eine Befestigung bereits bei der Anordnung ergibt und/oder das Aufnahmeelement definiert in der Öffnung positioniert ist.
Vorzugsweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Aufnahmeelement als Rohr- und/oder Rundstab ausgestaltet ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Aufnahmeelement einfach herstellbar und einfach montierbar ist, das wiederum eine weitere Kostenreduktion und eine einfache Wiederbeschaffbarkeit zur Folge hat. Weiterhin kann auch das Anformen von Absätzen und/oder Ausnehmungen dadurch kostengünstig sein, wobei insbesondere gleichzeitig eine hohe Steifigkeit realisierbar ist. Vorteilhafterweise kann das Aufnahmeelement dazu als Kaltfließpressteil und/oder als Frästeil ausgestaltet sein. Vorzugsweise kann das Aufnahmeelement dabei außerdem einen kontinuierlichen oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlichen Außendurchmesser und/oder einen variablen Innendurchmesser aufweisen. Auch dies begünstigt eine kostengünstige Herstellung bei hoher Steifigkeit und möglicher Gewichtsreduktion. Vorteilhafterweise kann der Außendurchmesser 25 mm bis 35 mm betragen. Es ist ferner denkbar, dass das Aufnahmeelement derart am Stützelement montiert sein kann, dass Stellen mit größter Steifigkeit gepaart sind. So kann es beispielsweise von Vorteil sein, bei einem variablen Innendurchmesser die Stelle mit dem kleinsten Innendurchmesser nahe des Stützelements vorzusehen. Um möglichst viele Funktionen auf geringem Bauraum zu gewährleisten, kann am kleinsten Innendurchmesser ferner der Befestigungsabschnitt vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Montage einer Radlagervorrichtung an einem Fahrzeug beansprucht, wobei es sich insbesondere bei der Radlagervorrichtung um eine Radlagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 handeln kann. Das Verfahren umfasst dabei das Anordnen eines Aufnahmeelements, aufweisend eine Längsachse, an einem Stützelement und/oder an einem Koppelelement sowie das Anordnen eines Lagers, mit einer Innenschale und einer Außenschale, am Aufnahmeelement, so dass sich ein Tragmittel des Lagers zumindest teilweise in das Aufnahmeelement erstreckt, so dass ein Moment übertragbar sein kann. Dabei kann das Anordnen des Lagers im Wesentlichen in Richtung der Längsachse erfolgen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die gleichen Vorteile mit sich bringen, wie sie ausführlich in Bezug auf eine erfindungsgemäße Radlagervorrichtung erläutert worden sind. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache, definierte und damit reproduzierbare Montage einer Radlagervorrichtung, so dass sich dies positiv auf die Lebensdauer der beteiligten Bauteile sowie Kosten auswirken kann. Weiterhin kann das Lager vor dem Anordnen am Aufnahmeelement vorteilhafterweise vormontiert werden, insbesondere wobei ein erstes Schalenelement mit einem zweiten Schalenelement derart angeordnet wird, dass über ein Zusatztragmittel ein Moment zwischen dem ersten Schalenelement und dem zweiten Schalenelement übertragbar ist.
Vorteilhafterweise kann als weiterer Schritt des Verfahrens zur Montage einer Radlagervorrichtung ein Befestigen des Aufnahmeelements am Stützelement an einer ersten Anbindungsstelle und/oder am Koppelelement an einer zweiten Anbindungsstelle erfolgen. Auch dies begünstigt eine definierte, reproduzierbare Montage und ermöglicht eine verbesserte Kraftübertragung des Lagers. Als Befestigungsmöglichkeit kann dabei insbesondere eine Verschweißung des Aufnahmeelements mit dem Koppelelement und/oder dem Stützelement vorgesehen sein.
Es ist des Weiteren denkbar, dass in einem weiteren Schritt des Verfahrens zur Montage einer Radlagervorrichtung ein spanendes Bearbeiten des Aufnahmeelements erfolgt. So können insbesondere durch eine Verschweißung des Aufnahmeelements entstehende thermische Spannungen bzw. ein thermischer Verzug ausgeglichen werden, die anderenfalls eine Toleranzabweichung innerhalb des Montageverfahrens hervorrufen können. Zusätzlich oder alternativ kann die spanende Bearbeitung aber auch eine Einstellung des Radsturzes ermöglichen. Das spanende Bearbeiten kann somit beispielsweise durch Plandrehen oder Ausfräsen im Bereich einer Gegenanschlagsfläche und/oder der Ausnehmung erfolgen, so dass die Anordnung des Lagers am Aufnahmeelement auch in einem Winkel zur Längsachse denkbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise weiterhin ein Befestigen des Lagers an dem Aufnahmeelement durch ein Befestigungsmittel umfassen, insbesondere so dass sich die Innenschale mit einer Anschlagsfläche an einer Gegenanschlagsfläche des Aufnahmeelements abstützt. Dies bietet den Vorteil einer einfachen Montage, wobei die Zahl zusätzlich benötigter Werkzeuge reduzierbar ist. Vorzugsweise kann das Befestigungsmittel ferner eine Werkzeugaufnahme umfassen, die beispielsweise als Innensechskant oder als Außensechskant ausgeführt sein kann. Auch dadurch kann die Montage vereinfacht sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden, wobei das Anordnen des Aufnahmeelements vor dem Anordnen des Lagers vorgesehen ist und insbesondere zwischen dem Anordnen des Aufnahmeelements und dem Anordnen des Lagers noch das Befestigen des Aufnahmeelements und/oder das spanende Bearbeiten des Aufnahmeelements vorgesehen sein kann, wobei vorzugsweise das Befestigen des Lagers zuletzt erfolgt.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich, als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung,
2 schematische Detailansicht einer Anordnung eines Lagers der Radlagervorrichtung entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 1,
3 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung,
4 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage einer Radlagervorrichtung.
In den nachfolgenden Figuren werden die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine Radlageranordnung 1 mit einem Aufnahmeelement 10, welches an einer ersten Anbindungsstelle 13 mit einem Stützelement 11 und an einer zweiten Anbindungsstelle 14 mit einem Koppelelement 12, welches als Achslenker ausgestaltet ist, verschweißt ist. Dazu erstreckt sich das Aufnahmeelement 10 in einer Öffnung 15 des Stützelementes 11 zu einer ersten Seite 11.1 und einer zweiten Seite 11.2 des Stützelementes 11. Ferner umfasst die zweite Anbindungsstelle 14 einen ersten Bereich 14.1 und einen zweiten Bereich 14.2, wobei der erste Bereich 14.1 einen kürzeren Abstand zum Stützelement 11 aufweist, als der zweite Bereich 14.2. An dem Aufnahmeelement 10 mit einer Längsachse 18 ist ferner ein Lager 20 mit einer Drehachse 43 angeordnet, wobei das Lager 20 eine Anschlagsfläche 27 aufweist, die an einer Gegenanschlagsfläche 17 angeordnet ist und die Drehachse 43 mit der Längsachse 18 übereinstimmt. Außerdem weist das Lager 20 eine Innenschale 23 mit einem ersten Schalenelement 21 und einem zweiten Schalenelement 22 auf. Weiterhin weist die Innenschale 23 ein als stufenförmiger Absatz ausgebildetes Tragmittel 26 auf, das in eine Ausnehmung 16 des Aufnahmeelementes 10 eingreift, so dass ein Moment übertragbar ist. Ein derartiges Moment kann beispielsweise durch eine zur Längsachse 18 senkrechte Komponente einer ersten Lagerkraft F1 und/oder einer zweiten Lagerkraft F2 entstehen, die das Lager 20, welches mittels eines Dichtelements 32 teilweise gegen Schmutz geschützt ist, in Folge einer äußeren Last aufnehmen kann. Dabei ist das Lager 20 weiterhin so ausgebildet, dass sich eine erste Wirklinie der ersten Lagerkraft F1 und eine zweite Wirklinie der zweiten Lagerkraft F2 zumindest an einem Punkt schneiden, so dass sowohl Radialkräfte, als auch ein- und beidseitige Axialkräfte durch das Lager aufnehmbar sind. Dabei ist eine Außenschale 25 des Lagers 20 integral mit einem Radhalter 30 ausgeführt. Ferner umfasst die Innenschale 23 ein erstes Schalenelement 21 und ein zweites Schalenelement 22, deren Verbindung ein Zusatztragmittel 29 aufweist, welches wie das Tragmittel 26 als stufenförmiger Absatz ausgeführt ist. Damit das Lager 20 durch ein Befestigungsmittel 40 gegen das Aufnahmeelement 10 verspannbar ist, ist in dem Radhalter 30 weiterhin eine Durchgangsöffnung 31 vorgesehen, durch welche das Befestigungsmittel 40 bei der Montage hindurchsteckbar ist. Das Befestigungsmittel 40 ist weiterhin mit dem Aufnahmeelement 10 an einem Befestigungsabschnitt 41 verschraubt, wobei der Befestigungsabschnitt 41 im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 18 mit dem Stützelement 11 angeordnet ist. Um die Montage des Befestigungsmittels 40 zu vereinfachen, ist an diesem weiterhin eine Werkzeugaufnahme 42 vorgesehen, die eine einfache mechanische Schnittstelle des Befestigungsmittels 40 für ein standardisiertes Werkzeug (nicht dargestellt) bietet. Um auch unter Last eine definierte Abrollbewegung zu gewährleisten, ist das Lager 20 ferner als Wälzlager mit in einem Lagerkäfig 24 angeordneten Wälzkörpern 28 ausgeführt. Ein Dichtelement 32, welches am Radhalter 30 angeordnet ist, dichtet das Lager außerdem gegen eindringenden Schmutz bzw. gegen Verlust des Schmiermittels zumindest teilweise ab. Weiterhin ist ein Abschirmelement 33 vorgesehen, welches am Stützelement 11 angeordnet ist, und dazu dient, bei einem Bremsvorgang an einer am Radhalter 30 montierten Bremsscheibe (nicht dargestellt) entstehende Hitze zu leiten.
2 zeigt in einer Detailansicht die Anordnung des Lagers 20 am Aufnahmeelement 10 gemäß 1. Dabei ist die Anschlagsfläche 27 des Lagers 20 gegen die Gegenanschlagsfläche 17 des Aufnahmeelements 10 orientiert angeordnet und mittels des Befestigungsmittels 40 verspannt. Weiterhin zeigt die Detailansicht das Tragmittel 26, welches in die Ausnehmung 16 eingreift und so eine Momentenübertragung zwischen dem Lager 20 und dem Aufnahmeelement 10 ermöglicht. Zusätzlich ist die Aufteilung der Innenschale 23 des Lagers 20 in das erste Schalenelement 21 und das zweite Schalenelement 22 im Detail gezeigt. Dabei ist zwischen der Ausnehmung 16 des Aufnahmeelements 10 und dem Tragmittel 26 sowie zwischen dem Zusatztragmittel 29 und dem ersten Schalenelement 21 jeweils eine Passung vorgesehen.
3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung, wobei ein als Rohr- bzw. Rundstab ausgestaltetes Aufnahmeelement 10 durch eine Öffnung 15 eines Stützelements 11 hindurchragt und an einer ersten Anbindungsstelle 13 mit dem Stützelement 11 und an einer zweiten Anbindungsstelle 14 mit einem Koppelelement 12 befestigt ist. Dabei weist die zweite Anbindungsstelle 14 einen ersten Bereich 14.1 und einen zweiten Bereich 14.2 auf, wobei die Bereiche 14.1, 14.2, um das Aufnahmeelement 10 umlaufend ineinander übergehen. Dabei hat jedoch der erste Bereich 14.1 einen kürzeren Abstand zum Stützelement 11, als der zweite Bereich 14.2. Weiterhin zeigt 3 eine Anordnung eines Lagers 20 am Aufnahmeelement 10, wobei das Lager 20, das mit einer Anschlagsfläche 27 gegen eine Gegenanschlagsfläche 17 gepresst ist, durch das Befestigungsmittel 40 an dem Aufnahmeelement 10 befestigt ist. Das Befestigungsmittel 40 kann dabei durch eine Durchgangsöffnung 31 eines Radhalters 30 sowie eine Ausnehmung 16 des Aufnahmeelementes 10 mittels einer Werkzeugaufnahme 42 mit dem Aufnahmeelement 10 in einem Befestigungsabschnitt 41, der eine Gewindepaarung des Aufnahmeelements 10 und des Befestigungsmittels 40 aufweist, verschraubt werden. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist eine Außenschale 25 des Lagers 20 einstückig mit dem Radhalter 30 ausgeführt. Die Innenschale 23 ist außerdem in ein erstes Schalenelement 21 und ein zweites Schalenelement 22 unterteilt, wobei eine Momentenübertragung mittels eines Tragmittel 26 vom ersten Schalenelement 21 zum Aufnahmeelement 10 und mittels eines Zusatztragmittels 29 vom zweiten Schalenelement 22 zum ersten Schalenelement 21 möglich ist.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 2, an dessen Hinterachse ein Rad 3 mittels einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung 1 angebunden ist. Dabei befindet sich die Radlagervorrichtung 1 räumlich hinter dem Rad 3, also auf der dem Fahrzeug 2 zugewandten Seite des Rades 3, so dass die Radlagervorrichtung 1 nur angedeutet dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch auf der anderen Seite des Fahrzeuges 2 die Radlagervorrichtung 1 im Bereich der Hinterachse vorgesehen.
5 zeigt schematisch ein Verfahren 100 zur Montage einer erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung 1. Dabei erfolgt zunächst ein Anordnen 101 eines Aufnahmeelements 10 an einem Stützelement 11 und/oder an einem Koppelelement 12. Dazu kann ein Befestigen 102 des Aufnahmeelements 10 am Stützelement 11 an einer ersten Anbindungsstelle 13 und/oder am Koppelement 12 an einer zweiten Anbindungsstelle 14 erfolgen. Um montagebedingte Toleranzen auszugleichen ist ferner ein spanendes Bearbeiten 103 des Aufnahmeelements 10 vorgesehen. Außerdem umfasst das Verfahren 100 gemäß 5 ein Anordnen 104 eines Lagers 20 am Aufnahmeelement 10, so dass sich ein Tragmittel 26 des Lagers 20 in das Aufnahmeelement 10 erstreckt, dass ein Moment übertragbar ist, wobei das Anordnen 104 des Lagers 20 im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 18 erfolgt. Weiterhin umfasst das Verfahren 100 entsprechend 5 ein Befestigen 105 des Lagers 20 mit dem Aufnahmeelement 10 durch ein Befestigungsmittel 40. Das Verfahren 100 ist dabei nicht an die Reihenfolge der einzelnen Schritte 101 bis 105 gebunden, kann jedoch vorteilhafterweise in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Radlageranordnung
2: Fahrzeug
3: Rad
10: Aufnahmeelement
11: Stützelement
11.1: erste Seite
11.2: zweite Seite
12: Koppelelement
13: erste Anbindungsstelle
14: zweite Anbindungsstelle
14.1: erster Bereich
14.2: zweiter Bereich
15: Öffnung
16: Ausnehmung
17: Gegenanschlagsfläche
18: Längsachse
20: Lager
21: erstes Schalenelement
22: zweites Schalenelement
23: Innenschale
24: Lagerkäfig
25: Außenschale
26: Tragmittel
27: Anschlagsfläche
28: Wälzkörper
29: Zusatztragmittel
30: Radhalter
31: Durchgangsöffnung
32: Dichtelement
33: Abschirmelement
40: Befestigungsmittel
41: Befestigungsabschnitt
42: Werkzeugaufnahme
43: Drehachse
100: Verfahren
101: Anordnen von 10
102: Befestigen von 10
103: spanendes Bearbeiten
104: Anordnen von 20
105: Befestigen von 20
F1: erste Lagerkraft
F2: zweite Lagerkraft

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 102007024325 A1 [0003, 0003]

Claims

Radlagervorrichtung (1) für ein Fahrzeug (2), umfassend ein Aufnahmeelement (10), das mittels eines Lagers (20), welches zumindest eine Innenschale (23) und zumindest eine Außenschale (25) aufweist, zur Anbindung an ein Rad (3) des Fahrzeugs (2) geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (20) zumindest ein Tragmittel (26) umfasst, das sich zumindest teilweise in das Aufnahmeelement (10) erstreckt.
Radlagervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (23) oder die Außenschale (25) ein erstes Schalenelement (21) und ein zweites Schalenelement (22) aufweist, wobei das erste Schalenelement (21) das Tragmittel (26) aufweist und das zweite Schalenelement (22) ein Zusatztragmittel (29) aufweist.
Radlagervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragmittel (26) als Absatz, insbesondere an der Innenschale (23), ausgebildet ist, welcher in eine Ausnehmung (16) des Aufnahmeelementes (10) eingreift.
Radlagervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (20) durch zumindest ein Befestigungsmittel (40) an dem Aufnahmeelement (10) befestigt ist, insbesondere wobei das Aufnahmeelement (10) eine Längsachse (18) aufweist und sich ein Befestigungsabschnitt (41) zumindest teilweise in einer Ebene mit einem Stützelement (11) befindet, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (18) verläuft.
Radlagervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine doppelte Anbindung für das Aufnahmeelement (10) vorliegt, wobei ein Koppelelement (12) zur Anbindung des Aufnahmeelementes (10) an das Fahrzeug (2) eine erste Anbindungsstelle (13) und ein Stützelement (11), das in Wirkverbindung mit dem Koppelelement (12) steht, eine zweite Anbindungsstelle (14) für das Aufnahmeelement (10) bereitstellt, insbesondere wobei das Aufnahmeelement (10) an der ersten Anbindungsstelle (13) am Stützelement (11) und/oder an der zweiten Anbindungsstelle (14) am Koppelelement (12) befestigt ist.
Radlagervorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anbindungsstelle (14) einen ersten Bereich (14.1) und einen zweiten Bereich (14.2) umfasst, wobei der erste Bereich (14.1), insbesondere mit mindestens 10 mm bis 40 mm, einen kürzeren Abstand zum Stützelement (11) aufweist, als der zweite Bereich (14.2), insbesondere mit maximal 30 mm bis 80 mm.
Radlagervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (10) derart am Stützelement (11) angeordnet ist, dass sich das Aufnahmeelement (10) zu einer ersten Seite (11.1) und einer zweiten Seite (11.2) des Stützelementes (11) erstreckt, wobei das Aufnahmeelement (10) insbesondere durch eine Öffnung (15) des Stützelementes (11) hindurchragt.
Radlagervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (10) als Rohr- und/oder Rundstab, insbesondere mit einem kontinuierlichen oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlichen Außendurchmesser und/oder einem variablen Innendurchmesser, ausgestaltet ist.
Verfahren (100) zur Montage einer Radlagervorrichtung (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, an einem Fahrzeug (2), wobei folgende Schritte umfasst sind: – Anordnen (101) eines Aufnahmeelements (10), aufweisend eine Längsachse (18), an einem Stützelement (11) und/oder an einem Koppelelement (12), insbesondere wobei das Aufnahmeelement (10) durch das Stützelement (11) hindurchgesteckt wird, – Anordnen (104) eines Lagers (20), mit einer Innenschale (23) und einer Außenschale (25), am Aufnahmeelement (10), so dass sich ein Tragmittel (26) des Lagers (20) zumindest teilweise in das Aufnahmeelement (10) erstreckt, insbesondere wobei das Anordnen (104) des Lagers (20) im Wesentlichen in Richtung der Längsachse (18) erfolgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schritt des Verfahrens (100) ein Befestigen (102) des Aufnahmeelements (10) am Stützelement (11) an einer ersten Anbindungsstelle (13) und/oder am Koppelelement (12) an einer zweiten Anbindungsstelle (14), insbesondere durch eine Verschweißung des Aufnahmeelements (10) mit dem Koppelelement (12) und/oder dem Stützelement (11) erfolgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schritt des Verfahrens (100) eine spanendes Bearbeiten (103) des Aufnahmeelementes (10) erfolgt.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) zusätzlich folgenden Schritt umfasst: – Befestigen (105) des Lagers (20) an dem Aufnahmeelement (10) durch ein Befestigungsmittel (40), insbesondere so dass sich die Innenschale (23) mit einer Anschlagsfläche (27) an einer Gegenanschlagsfläche (17) des Aufnahmeelements (10) abstützt.