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Die Erfindung betrifft eine Radlagerung für ein Kraftfahrzeugrad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Radlager werden bei Kraftfahrzeugen genutzt, um die Räder des Kraftfahrzeuges drehbar an einer Radnabe zu befestigen. Bei Radlagern der ersten und zweiten Generation ist der Außenring des Radlagers in den Achsträger des Kraftfahrzeuges eingepresst. Radlager der dritten Generation besitzen einen Außenring, welche an den Achsträger geschraubt ist. Der Außenring steht somit fest und bildet mit dem Achsträger eine Einheit. Die Radnabe und der Innenring sind miteinander kraftschlüssig über eine Presspassung beziehungsweise über einen Nietbund oder eine Zentralverschraubung verbunden. Über eine Verzahnung greift die Antriebswelle in die Radnabenverzahnung ein. Setzt sich ein Kraftfahrzeug in Bewegung, dreht sich die formschlüssig mit der Antriebswelle verbundene Radnabe. An der Radnabe ist ein Flansch zur Aufnahme von einem Rad und einer Bremsscheibe ausgebildet. Dieser Flansch weist mehrere Gewindebohrungen auf, an welcher das Rad und die Bremsscheibe mittels einer Schraubverbindung kraftschlüssig an dem Flansch aufgenommen werden. Dabei wird die Radnabe mit dem Flansch vorzugsweise als einteiliges Gussteil ausgeführt. Eine Beschädigung des Flansches hat daher zufolge, dass in der Regel die gesamte Radlagereinheit ausgetauscht werden muss. Die Verschraubung das Rades ist aus Sicherheitsgründen so auszulegen, dass sich das Rad im Fahrbetrieb unter keinen Umständen löst.
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Aus der
DE 10 2011 000 626 A1 ist ein Radlager für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem eine Gewindehülse in eine Bremsscheibe eingebracht ist, um die Bremsscheibe mittels Schrauben oder Bolzen mit einem Radlagerflansch zu verbinden. Dabei wird die Bremsscheibe von einer Fahrzeuginnenseite her an der Radnabe des Radlagers befestigt.
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Die
DE 10 2016 225 155 A1 offenbart eine Radlagereinheit und ein Radträger, wobei der Radlageraußenring auf seiner Außenseite umfangsseitig eine Verbindungsstruktur aufweist, mit welcher die Radlagereinheit mit einem Radträger verbunden werden kann. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Außerring des Wälzlagers in den Radträger eingeschraubt wird.
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Die
DE 10 2016 201 751 A1 offenbart einen mehrteiligen Radflansch in Leichtbauweise, wobei der Radflansch anstelle eines aus dem Stand der Technik bekannten Gußbauteils aus mehreren dünnwandigen Blechen aufgebaut ist, wobei in einen Hohlraum zwischen den Blechen ein Aluminiumschaum eingebracht wird, um das Radlager zu versteifen. Dabei ist ein Gewinde vorgesehen, um die einzelnen Elemente des Radlagerflansches miteinander zu verbinden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Dauerhaltbarkeit der Radfixierung am Radlagerflansch und die Dauerhaltbarkeit des Radlagers zu verbessern und Ausfälle der Radlagerung zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Radlager für ein Rad eines Kraftfahrzeuges gelöst. Dabei weist das Radlager eine Radnabe sowie ein auf der Radnabe angeordnetes Wälzlager auf. Das Wälzlager weist zumindest einen Innenring und einen Außenring sowie zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Wälzkörper auf. An der Radnabe ist ein Radlagerflansch zur Aufnahme eines Rades und/oder einer Bremsscheibe ausgebildet. Gemäß einer Grundidee der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Radlagerflansch mehrere Bohrungen eingebracht sind, welche den Radlagerflansch in axialer Richtung durchdringen, wobei in die Bohrungen jeweils eine Gewindebuchse eingesetzt ist, welche formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Radlagerflansch verbunden ist. Durch die Gewindebuchse wird eine Kerbwirkung an dem Radlagerflansch verringert, welche bei aus dem Stand der Technik bekannten Radlagerflanschen durch das unmittelbar in den Radlagerflansch geschnittene Gewinde auftritt. Dadurch kann die Gefahr von Rissen verringert werden, welche unter einer zyklischen Dauerbelastung zu einer Schädigung des Radlagerflansches und bei weiterem Fortschreiten zu einem Bruch des Flansches führen können. Die Gewindebuchsen sind dabei vorzugsweise aus einem hochfesten Stahl ausgeführt, welcher in die Bohrungen in dem Radlagerflansch eingepresst wird. Zudem ist eine verbesserte Kraftverteilung auf die Schraube möglich, da sich die Gewindebuchse in axialer Richtung längen kann, ohne dass dies zu einer Schädigung der Gewindegänge der Schraube oder des Radlagerflansches führt. Die Dauerfestigkeit der Schraube und des Radlagerflansches wird dadurch verbessert. Prinzipiell ermöglich diese Maßnahmen dünnere Radlagerflansche, wodurch das Gewicht des Radlagers reduziert werden kann, ohne die Belastbarkeit und Dauerhaltbarkeit des Radlagerflansches zu verringern. Prinzipiell ist es auch möglich, bei einem vorhandenen Radlager, bei welchem das Gewinde im Radlagerflansch beschädigt ist, diesen Bereich aufzubohren und eine Gewindebuchse einzusetzen, so dass auch die Reparatur eines Radlagers vereinfacht wird und nicht die gesamte Radnabe getauscht werden muss. Darüber hinaus kann die Gewindebuchse Positionsfehler ausgleichen. Zudem lässt sich eine solche Gewindebuchse kostengünstig herstellen und kann einfach und kostengünstig in den Radlagerflansch eingepresst werden, so dass die erfindungsgemäße Lösung nur mit geringen Mehrkosten verbunden ist.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Radlagerung möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Gewindebuchse einen Buchsenkopf oder einen Kragen aufweist. Durch einen Buchsenkopf oder einen Kragen kann in axialer Richtung ein Anschlag geschaffen werden, welcher bei Einsetzen der Gewindebuchse in die Bohrung als Anschlag dient. Alternativ zu einem festen Buchsenkopf kann durch eine Umformung, insbesondere im Rahmen eines Nietprozesses an der Gewindebuchse im Rahmen der Montage ein Kragen ausgebildet werden, welcher einen Formschluss zwischen der Gewindebuchse und dem Radlagerflansch herstellt. Der Buchsenkopf kann dabei flach, konisch oder ballig gestaltet sein. Die Form des Buchsenkopfes beeinflusst dabei die Krafteinleitung der Zugkraft in der Radlagerflansch.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bohrung an zumindest einem Ende eine konische Ansenkung aufweist. Dabei kann durch eine konische Fase an einem Ende der Bohrung die Krafteinleitung in die Gewindebuchse optimiert werden, wodurch sich die Kräfte der Verschraubung gleichmäßiger über die volle Länge der Gewindebuchse aufteilen.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Buchsenkopf oder der Kragen einen konischen Abschnitt aufweist, welcher an der konischen Ansenkung der Bohrung anliegt. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Pressung in den besonders belasteten Gewindegängen, wodurch die Krafteinleitung in den Radlagerflansch auf eine größere Fläche verteilt werden kann.
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In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Buchsenkopf oder der Kragen klammerförmig ausgebildet ist. Durch einen klammerförmigen Kragen kann auf einfache und kostengünstige Art eine Verdrehsicherung ausgebildet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Radlagers ist vorgesehen, dass die Gewindebuchse einen Überstand aufweist, welcher nach dem Einsetzen der Gewindebuchse in den Radlagerflansch über eine der Stirnseiten des Radlagerflansches vorsteht. Durch einen Überstand sind Gewindebuchsen möglich, welche länger als die Bohrung in dem Radlagerflansch sind. Auf diese Art und Weise kann das Gewinde verlängert werden, sodass entsprechende Forderungen bezüglich der Gewindelänge auch bei besonders schmalen Radlagerflanschen eingehalten werden können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gewindebuchse mittels einer Nietverbindung kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Radlagerflansch verbunden ist. Durch eine Nietverbindung können auf einfache und kostengünstige Art und Weise an der Gewindebuchse Kragen ausgebildet werden, welche eine formschlüssige Verbindung zwischen der Gewindebuchse und dem Radlagerflansch herstellen. Dazu können an dem Radlagerflansch Absätze vorgesehen sein, in welche die Kragen der Gewindebuchse gedrückt werden, sodass die Gewindebuchse nicht über die Stirnflächen des Radlagerflansches vorstehen muss.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Radlagers ist vorgesehen, dass an der Gewindebuchse eine Verdrehsicherung ausgebildet ist. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Gewindebuchse und dem Radlagerflansch hergestellt. Alternativ kann die Verdrehsicherung auch durch eine entsprechend starke Presspassung der Gewindebuchse in der Bohrung und/oder durch ein Verschweißen oder Verkleben der Gewindebuchse in der Bohrung im Radlagerflansch erreicht werden. Durch eine formschlüssige Verdrehsicherung ist keine Presspassung zwischen der Gewindebuchse und der Bohrung notwendig, so dass die Gewindebuchse mit einer Spielpassung in die Bohrung eingesetzt werden kann und dort Fluchtungsfehler ausgleichen kann.
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Bevorzugt ist dabei, wenn die Verdrehsicherung als Rändelbereich oder Mehrkant an einer Außenfläche der Gewindebuchse ausgebildet ist, sodass die Verdrehsicherung einen Formschluss mit der Bohrung in dem Radlagerflansch erzeugt. Durch einen Mehrkant an der Mantelfläche der Gewindebuchse wird eine belastbare Verdrehsicherung geschaffen, über welche vergleichsweise hohe Momente übertragen werden können. Alternativ kann die Verdrehsicherung auch durch einen Rändelbereich an der Mantelfläche der Gewindebuchse ausgebildet werden, wodurch eine Verdrehung in der Bohrung ebenfalls gehemmt wird.
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Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Verdrehsicherung an einer Stirnfläche der Gewindebuchse ausgebildet ist, welche formschlüssig in einem Absatz an einer der Stirnseiten des Radlagerflansches eingreift. Durch einen Formschluss zwischen einem Absatz am Buchsenkopf und dem Radlagerflansch kann ebenfalls eine Verdrehsicherung ausgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass der restliche Teil der Gewindebuchse zylindrisch ausgebildet werden kann und somit im Vergleich zu einem Mehrkant kostengünstig hergestellt werden kann. Zudem kann die Bohrung durchgängig zylindrisch ausgeführt werden, was die Kosten ebenfalls senkt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch und einer in den Radlagerflansch eingenieteten Gewindehülse;
- 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem in Radlagerflansch eingenieteten Gewindehülse;
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch, in welchem eine Gewindebuchse mit kegelförmigem Kopf eingesetzt ist;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch, wobei eine in den Radlagerflansch eingesetzte Gewindebuchse zur Lagerseite über den Radlagerflansch vorsteht;
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch, wobei eine in den Radlagerflansch eingesetzte Gewindebuchse zur Radseite über den Radlagerflansch vorsteht;
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch, wobei in den Radlagerflansch eine Gewindebuchse mit Verdrehsicherung eingesetzt ist;
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch, wobei eine Verdrehsicherung der Gewindebuchse über einen Formschluss zwischen Buchsenkopf und Radlagerflansch erfolgt; und
- 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers mit einem Radlagerflansch, wobei an einer Gewindebuchse eine Rändelung zur Verdrehsicherung der Gewindebuchse im Radlagerflansch ausgebildet ist.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers 10 dargestellt. Das Radlager 10 weist eine Radnabe 1 auf, auf der ein Wälzlager 2 angeordnet ist. Das Wälzlager 2, welches vorteilhaft als beidseitig wirkendes Schrägkugellager oder beidseitig wirkendes Kegelrollenlager ausgebildet ist, weist einen Innenring 3 und einen Außenring 4 auf, wobei zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 Wälzkörper 5, insbesondere in Form von Kugeln, Zylinderrollen oder Kegelrollen, angeordnet sind. Bei dem dargestellten beidseitig wirkenden Schrägkugellager sind die Wälzkörper 5 auf zwei Wälzkörperreihen 6, 7 aufgeteilt, wobei zwischen den beiden Wälzkörperreihen 6, 7 ein Hohlraum 8 ausgebildet ist. Ferner sind an dem Wälzlager 2 Dichtelemente 9 vorgesehen, um ein Eindringen von Spritzwasser und Schmutz in das Wälzlager 2 zu vermeiden. Das Radlager 10 kann beispielsweise ein wälzgenietetes Radlager 10 mit einer Stirnverzahnung sein. Die Radnabe 1 weist einen Radlagerflansch 11 auf, an welchem ein nicht dargestelltes Rad und eine nicht dargestellte Bremsscheibe an dem Radlagerflansch 11 befestigt werden können. Dazu weist der Radlagerflansch 11 mehrere, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilte Bohrungen 12 auf. In die Bohrungen 12 ist jeweils eine Gewindebuchse 13 eingesetzt. Die Gewindebuchse 13 ist mittels eines Nietverfahrens in den Radlagerflansch 11 eingenietet, dazu wird an den Enden der Gewindebuchse 13 jeweils ein Kragen 18, 19 umgebogen, wobei der Kragen 18 auf einer dem Wälzlager 2 abgewandten Seite 14 des Radlagerflansches 11 in einem Absatz 17 an einer dem Wälzlager 2 abgewandten Stirnseite 16 des Radlagerflansches 11 in axialer Richtung formschlüssig aufgenommen ist. Auf der dem Wälzlager 2 zugewandten Seite 15 steht der Kragen 19 der Gewindebuchse 13 über eine dem Wälzlager 2 zugewandten Stirnfläche 25 des Radlagerflansches 11 vor. Die Gewindebuchse 13 weist ein Innengewinde 29 auf, in welches eine Schraube oder ein Bolzen zur Fixierung eines Rades und einer Bremsscheibe an dem Radlagerflansch 11 eingebracht werden kann.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radlagerung dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wie in dem Ausführungsbeispiel zu 1 wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Dabei weist die Bohrung 12 in dem Radlagerflansch 11 an ihrer dem Wälzlager 2 abgewandten Seite 14 eine konische Ansenkung 20 auf, in welcher der Kragen 18 der Gewindebuchse 13 aufgenommen ist.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radlagerung dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wie in 1 weist die Gewindebuchse 13 auf ihrer dem Wälzlager 2 zugewandten Seite 15 ein konische Fläche 21 auf. Dabei ist in die, dem Wälzlager 2 zugewandte Stirnfläche 25 des Radlagerflansches 11 eine konische Ansenkung 20 vorgesehen, in welche die konische Fläche 21 der Gewindebuchse 21 durch den Kragen 19 gedrückt wird. Dadurch kann die Gewindebuchse 21 einerseits zentriert werden und andererseits eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Radlagerflansch 11 erreicht werden.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers 10 dargestellt. Bei weitestgehend ähnlichem Aufbau wie in 1 weist die Gewindebuchse 13 in diesem Ausführungsbeispiel auf ihrer dem Wälzlager 2 zugewandten Seite 15 einen Überstand 22 auf, sodass die Gewindebuchse 13 länger als die Bohrung 12 des Radlagerflansches 11 ist. Alternativ kann die Gewindebuchse 13 auch wie in 5 dargestellt an der dem Wälzlager 2 abgewandten Seite 14 des Radlagerflansches 11 einen Überstand 23 aufweisen.
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In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers 10 dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wie zu 2 ausgeführt, ist in diesem Ausführungsbeispiel an der Gewindebuchse 13 an der dem Wälzlager 2 zugewandten Seite 15 eine Verdrehsicherung 27 in Form eines Sechskants ausgebildet. Alternativ sind auch andere Formen, insbesondere ein Vierkant oder ein Achtkant möglich, um zwischen einem Abschnitt der Bohrung 12 und der Gewindebuchse 13 eine formschlüssige Verbindung herzustellen, über welche ein Verdrehen der Gewindebuchse 13 verhindert wird. Dabei kann die Verdrehsicherung 27 alternativ auch an der dem Wälzlager 2 abgewandten Seite 14 des Gewindebolzens ausgebildet sein, wobei der Gewindebolzen 13 mit seinem zylindrischen Abschnitt zuerst in die Bohrung 12 eingeführt wird. Alternativ können die Bohrungen und der Gewindebolzen 13 auch durchgängig eine Mehrkantform aufweisen, dies führt jedoch zu erhöhten Fertigungskosten.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers 10 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 2 ausgeführt, weist die Gewindebuchse 13 an ihrer dem Wälzlager 2 zugewandten Seite 15 einen klammerförmigen Buchsenkopf 26 auf, welche an einem Absatz an der dem Wälzlager 2 zugewandten Stirnseite 25 des Lagerflansches 11 eingreift und dort eine formschlüssige Verbindung ausbildet.
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In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radlagers 10 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 ausgeführt weist die Gewindebuchse 13 in ihrem zylindrischen Abschnitt zwischen den zwei Kragen 18, 19 ein Rändelbereich 28 ausgebildet, welcher als Verdrehsicherung 27 dient und eine Verdrehung der Gewindebuchse 13 in der Bohrung 12 erschwert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radnabe
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- erste Wälzkörperreihe
- 7
- zweite Wälzkörperreihe
- 8
- Hohlraum
- 9
- Dichtelement
- 10
- Radlager
- 11
- Radlagerflansch
- 12
- Bohrung
- 13
- Gewindebuchse
- 14
- Radseite
- 15
- Lagerseite
- 16
- Stirnseite
- 17
- Absatz
- 18
- erster Kragen
- 19
- zweiter Kragen
- 20
- konische Ansenkung
- 21
- konische Fläche
- 22
- Überstand
- 23
- Überstand
- 24
- Absatz
- 25
- Stirnseite
- 26
- Buchsenkopf
- 27
- Verdrehsicherung
- 28
- Rändelbereich
- 29
- Gewinde
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011000626 A1 [0003]
- DE 102016225155 A1 [0004]
- DE 102016201751 A1 [0005]
