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Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlageranordnung, umfassend
- - einen Radträger mit einer hohlzylinderartigen Radlageraufnahme, welche über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von Radialschächten aufweist,
- - ein in den Hohlraum der Radlageraufnahme eingepresstes Radlager mit einer kraftschlüssig mit der Radlageraufnahme verbundenen Lageraußenschale und einer drehbeweglich zu dieser gelagerten Lagerinnenschale sowie
- - ein quer zur Axialrichtung ausgerichtetes Sicherungsblech mit einer ringscheibenartigen, den Innenrand der Radlageraufnahme radial überlappenden Basis, das bereichsweise in die Radialschächte eingreift und sich in axialer Richtung zum einen an deren Wandungen und zum anderen an einer Wandung der Lageraußenschale abstützt, um diese axial zu sichern.
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Der grundsätzliche Aufbau von Radlageranordnungen in der Fahrzeugtechnik ist dem Fachmann bekannt. Ein Radträger, der Bestandteil des Fahrzeugrahmens ist, weist einen als Radlageraufnahme bezeichneten Teil auf, der im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen zylindrischen Hohlraum aufweist, der von einem grundsätzlich beliebig gestalteten, aus Bauraumgründen jedoch meist vergleichsweise dünnwandigen Gehäuse umgeben ist. In den Hohlraum ist ein Radlager eingepresst. Dieses umfasst typischerweise eine Lageraußenschale, eine Lagerinnenschale und einen radial zwischen beiden angeordneten Wälzkörperkäfig. Durch das Einpressen wird die Lageraußenschale kraftschlüssig mit der Radlageraufnahme verbunden. Die Lagerinnenschale bleibt relativ dazu drehbeweglich gelagert. Mit der Lagerinnenschale wird bzw. ist die Radnabe verbunden, an deren Flansch in einem späteren Montageschritt die Felge des Rades und ggf. eine Bremsscheibe fixiert werden können. In der modernen Kraftfahrzeugfertigung werden solche Radlager üblicherweise nicht als separate Bauteile hergestellt und verbaut, sondern als komplexe Module, bei denen insbesondere die Radnabe bereits integriert, d.h. fest mit der Lagerinnenschale verbunden ist. Der Flansch der integrierten Radnabe sitzt im Montageendzustand vergleichsweise dicht an der Stirnseite der Radlageraufnahme, sodass nach dem Einpressen des Radlagers eine nachträgliche Montage von Axialsicherungselementen im Bereich dieser Stirnfläche aufwendig ist. Zudem ist eine optische Kontrolle aufgrund der beengten Verhältnisse schwierig. Um jedoch während der gesamten, typischerweise sehr langen Betriebsdauer ein axiales Auswandern des Radlagers aus seiner Sollposition, insbesondere nach außen, d. h. nach radseitig, zuverlässig zu unterbinden, sind Axialsicherungsmaßnahmen zusätzlich zu dem durch das Einpressen erzielten Kraftschlusses unverzichtbar.
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Die oben genannte, gattungsbildende Druckschrift sieht daher vor, die Radlageraufnahme mit zwei oder drei Radialschächten in Form von radial durchgehenden und sich in Umfangsrichtung über einen erheblichen Winkel erstreckenden, schmalen Schlitzen zu versehen. Die Schlitze korrespondieren mit einer entsprechenden Ringnut in der Lageraußenschale. Nach dem Einpressen des Lagers wird sodann ein ringscheibenartiger, federnd offener Sicherungsring in radialer Richtung auf die Radlageraufnahme aufgeschoben, sodass er in die Schlitze eingreift und aufgrund seiner Dimensionierung durch die Schlitze in den Hohlraum der Radlageraufnahme und insbesondere in die korrespondierende Ringnut der Lageraußenschale eingreift. Der ausschließlich aus seiner ringscheibenartigen Basis bestehende Sicherungsring stützt sich damit in seinem radial äußeren Bereich an den Wandungen der Schlitze und in seinem radial inneren Bereich an den Wandungen der Ringnut in der Lageraußenschale ab. Auf diese Weise erfolgt eine Axialsicherung des Radlagers, die unter anderem aufgrund ihres axialen Abstandes zum Flansch der Radnabe leicht montierbar und leicht optisch kontrollierbar ist.
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Nachteilig hierbei ist die nicht unerhebliche Materialschwächung der Radlageraufnahme durch die recht langen Schlitze. Zudem erfordert die bekannte Axialsicherung einen zum Einpressen zusätzlichen Montageschritt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Axiallageranordnung derart weiterzubilden, sodass eine geringere Materialschwächung der Radlageraufnahme einerseits und ein vereinfachtes Montageverfahren andererseits ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Sicherungsblech eine Mehrzahl von Federzungen aufweist, die axial von seiner an der Stirnwand der Radlageraufnahme anliegenden Basis abstehen und die Stirnwand der Radlageraufnahme durchsetzende und in die Radialschächte mündende Axialkanäle durchgreifen, wobei an den freien Enden der Federzungen radial gerichtete Rastelemente ausgebildet sind, welche die Wandungen der Radialschächte hintergreifen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt darin, die für die Axialsicherung erforderliche Abstützung des Sicherungsblechs einerseits an den Wandungen der Radialschächte und andererseits an einer Wandung der Lageraußenschale, die beim Stand der Technik im Wesentlichen in derselben Ebene erfolgt, auf unterschiedliche, axial voneinander beabstandete Ebenen zu verteilen. Hierzu ist eine komplexere Form des Sicherungsblechs erforderlich. Dieses besteht erfindungsgemäß nicht (mehr) nur aus seiner ringscheibenartigen Basis. Vielmehr ragen von dieser Basis in axialer Richtung mehrere Federzungen ab. Die Basis selbst liegt im Montageendzustand zumindest an der Stirnseite der Lageraußenschale an. Sie überlappt dabei die Innenkante der Radlageraufnahme-Stirnwand nach radial innen bzw. die Außenkante der Lageraußenschalen-Stirnwand nach radial außen. Ihre axiale Fixierung erfolgt dadurch, dass die Federzungen in axialer Richtung von der Stirnfläche der Radlageraufnahme bis in die Radialschächte hineinragen und dort mit radial gerichteten Rastelementen die Radialschachtwandungen hintergreifen. Hierzu ist freilich eine axiale Verbindung zwischen der Stirnseite der Radlageraufnahme und den Radialschächten erforderlich. Hierzu sieht die Erfindung entsprechende Axialkanäle vor, die die Stirnwand der Radlageraufnahme durchsetzen, einen Tunnel für die Federzungen bilden und in die Radialschächte münden. Bei einem axialen Auswandern des Radlagers nach außen übt dessen Lageraußenschale also eine nach axial außen gerichtete Kraft auf die Basis des Sicherungsblechs aus. Diese Kraft wird über die Federzungen in axialer Richtung zurück bis in die Radialschächte geleitet, wo sie über die radial gerichteten Rastelemente an der Wandung der Radialschächte abgestützt wird. Auf diese Weise ist das Radlager zuverlässig gegen ein Auswandern nach außen axialgesichert. Die Axialsicherung gegen ein Auswandern nach axial innen wird üblicherweise durch einen Anschlag gewährleitet, gegen den die Lageraußenschale beim Einpressen gedrückt wird.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Radialschächte im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Schlitzen deutlich schmaler (in Bezug auf ihre Winkelerstreckung in Umfangsrichtung) ausgebildet werden können, was eine Verringerung der Materialschwächung gegen Axialkräfte bedeutet. Auch die zusätzlich vorgesehenen Axialkanäle können sehr schmal ausgebildet sein, da sie lediglich Raum für die Axialführung der Federzungen bieten müssen. Zudem tragen die axial gerichteten Kanäle nicht zu einer Schwächung gegenüber axialen Kräften bei. Insgesamt kann die Radlageraufnahme mit einer geringeren Gehäusestärke ausgebildet werden, die insbesondere Bauraum einspart.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der vereinfachten Montage. So kann das erfindungsgemäße Sicherungsblech bereits vor dem Einpressen am Radlagermodul vorpositioniert werden. Insbesondere kann es im Rahmen der Herstellung des Radlagermoduls gemeinsam mit der Radnabe am eigentlichen Radlager fixiert werden. Bei der Montage des Moduls muss dieses bzw. das Sicherungsblech lediglich relativ zu den stirnseitigen Öffnungen der Axialkanäle korrekt positioniert werden, sodass die Federzungen beim Einpressen in die Axialkanäle eingreifen. Je nach spezieller Gestaltung der Rastelemente schleifen diese dabei an der radial äußeren oder radial inneren Wand der Axialkanäle, was zu einer entsprechenden, federnden Verbiegung der Federzungen während des Einpressvorgangs führt. Am Ende des Einpressvorgangs erreichen die Rastelemente die Mündungen der Axialkanäle in die Radialschächte und kommen von den Wänden der Axialkanäle frei. Getrieben durch die Federkraft der Federzungen können sie dann hinter die Wandungen der Radialschächte schnappen und ihre Aufgabe im Sinne einer Abstützung des Sicherungsblechs an den Radialschachtwandungen erfüllen. Ein zusätzlicher Montageschritt nach dem Einpressen ist nicht erforderlich.
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Bevorzugt weisen die Radialschächte ein langlochartiges, mit seiner längeren Querachse in Umfangsrichtung ausgerichtetes Profil auf. Die Ausdehnung in axialer Richtung muss lediglich so groß sein, dass die Rastelemente in radialer Richtung beweglich bleiben, um das Einschnappen hinter die axial äußeren Radialschachtwände erfüllen zu können. Die Schachtbreite in Umfangsrichtung muss an die Federzungen angepasst sein. Hier wird der Fachmann in Ansehung der Erfordernisse des Einzelfalls eine geeignete Konstellation aus Anzahl und Breite der Radialschächte im Hinblick auf die insgesamt zu minimierende Materialschwächung der Radlageraufnahme zu finden wissen. Auch die Axialkanäle weisen bevorzugt ein langlochartiges, mit seiner längeren Querachse in Tangentialrichtung ausgerichtetes Profil auf, welches bevorzugt an die Dimensionen des Radialschachtprofils angepasst ist. Die oben erläuterten Dimensionierungsüberlegungen für die Radialschächte gelten im Wesentlichen auch für die Axialkanäle.
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Bevorzugt sind wenigstens einige der Radialschächte als radial innen geschlossene, von radial außen zugängliche Sachlöcher ausgebildet. Fertigungstechnisch werden die Radialschächte also beispielsweise durch Bohren oder Fräsen von radial außen in die Radlageraufnahme eingebracht, ohne deren Innenwandung zu durchstoßen. Letzteres ist ein weiterer Beitrag zur Verringerung der Materialschwächung. Die Zugänglichkeit von außen hat den Vorteil, dass der Rastzustand der Federzungen in den Radialschächten auf diese Weise leicht optisch überprüfbar ist.
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Die Rastelemente selbst können entweder nach radial außen oder nach radial innen gerichtet sein. Im Fall einer Ausrichtung der Rastelemente nach radial innen, ist es erforderlich, dass die entsprechenden Axialkanäle radial beabstandet vom Boden der vorgenannten Sacklöcher in die jeweils zugeordneten Radialschächte münden. Nur so wird sichergestellt, dass eine zum Hintergriff durch das Rastelement geeignete Radialschachtwandung vorhanden ist. Bei nach radial außen gerichteten Rastelementen ist dies nicht erforderlich. Mit anderen Worten kann hier auch vorgesehen sein, dass die entsprechenden Axialkanäle am radial inneren Ende der Sacklöcher in die jeweils zugeordneten Radialschächte münden. Die Radialschächte müssen also weniger tief ausgebildet sein, was als weiterer Beitrag zur Verringerung der Materialschwächung angesehen werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil der Ausrichtung der Rastelemente nach radial außen besteht darin, dass dadurch eine zerstörungsfreie Demontage ermöglicht wird. Mit geeigneten Werkzeugen, die von außen in die Radialschächte eingeführt werden, können nämlich die Rastverbindungen nach radial innen gedrückt und dadurch gelöst und das Radlager sodann abgezogen werden.
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Das erfindungsgemäße Sicherungsblech ist bevorzugt als ein Stanzteil aus Metallblech, insbesondere Federblech ausgebildet. Seine Federzungen sind bevorzugt als Stanzelemente aus seiner Basis ausgeformt. Beispielsweise ist es möglich, jede Federzunge durch zwei radialparallele Schnitte, die den Außen- bzw. den Innenrand der Basis des Sicherungsblechs durchschneiden, vorzubereiten und durch Abknicken der entsprechenden Lasche auszuformen. Alternativ ist es möglich, die Federzungen fensterartig und ohne Beeinträchtigung eines Randes der Sicherungsblech-Basis herauszuarbeiten. Dies erfordert zwar ein komplexeres Stanzwerkzeug. Durch die Unversehrtheit der Basisränder kann bei einem solchen Sicherungsblech jedoch eine erhöhte Stabilität angenommen werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung,
- 2 die Radlageraufnahme von 1,
- 3 das Sicherungsblech von 1,
- 4 eine vergrößerte Detaildarstellung des Sicherungsblechs von 3,
- 5 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radlageranordnung sowie
- 6 das Sicherungsblech von 5.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Radlageranordnung 10 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform. In den Hohlraum der Radlageraufnahme 12 eines im Übrigen nur angedeuteten Radträgers 14 ist ein integriertes Radlagermodul 16 eingepresst. Das Modul 16 umfasst das eigentliche Radlager 18 mit einer Lageraußenschale 20, einer Lagerinnenschale 22 und einem dazwischen liegenden, lediglich durch die Wälzkörper 24 angedeuteten Wälzkörperkäfig einerseits und einer Radnabe 26 andererseits, die mit der Lagerinnenschale 22 verbunden ist. Durch die Einpressung ist die Lageraußenschale 20 kraftschlüssig mit der Radlageraufnahme 12 verbunden.
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Als ein weiterer Bestandteil des Moduls 16 ist ein Sicherungsblech 28 axial zwischen der Lageraußenschale 20 und dem Flansch 30 der Radnabe 26 verklemmt. Das Sicherungsblech 28 ist in 3 separat dargestellt. Die Radlageraufnahme 12 ist in 2 separat dargestellt. Als Sicherungsblech 28 dient ein Stanzteil mit einer im Wesentlichen kreisringscheibenförmigen Basis 32. Insbesondere kann eine exakte Kreisringscheibe aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Federstahl, als Rohling des Stanzprozesses dienen. Im Rahmen des Stanzprozesses werden Federzungen 34 herausgeschnitten und rechtwinklig abgeknickt, sodass sie in axialer Richtung von der Basis 32 abragen. In ähnlicher Weise kann am freien Ende der Federzungen 34 jeweils ein Rastelement 36 ausgestanzt und gegenüber der zugeordneten Federzunge 34 abgebogen werden. Es resultiert die in 4 vergrößert dargestellte Struktur, wobei bei der dargestellten Ausführungsform die Rastelemente 36 nach radial innen von den Federzungen 34 abragen.
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Wie insbesondere in der Zusammenschau der 1 und 2 erkennbar, trägt die Radlageraufnahme 12 über ihren Umfang verteilt mehrere langlochartige Radialschächte 38. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Radialschächte 38 als Sacklöcher ausgestaltet, d.h. sie durchsetzen die Radlageraufnahme 12 nicht vollständig (was im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch durchaus auch möglich wäre). Zusätzlich trägt die Radlageraufnahme eine zu der Anzahl der Radialschächte 38 korrespondierende Mehrzahl von Axialkanälen, die ein ähnliches Langlochprofil aufweisen wie die Radialschächte 38. Die Axialkanäle 40 durchsetzen die Stirnfläche der Radlageraufnahme 12 und erstrecken sich in axialer Richtung so weit, dass sie in den jeweils zugeordneten Radialschacht 38 münden. Der Mündungsbereich ist im Schnitt in 1 besonders deutlich erkennbar.
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Beim Einpressen des Radlagermoduls 16 ist dessen Winkellage so einzustellen, dass die Federzungen 34 des Sicherungsblechs 28 mit den Axialkanälen 40 fluchten. Beim Einpressen des Radlagermoduls 16 greifen die Federzungen 34 daher in die Axialkanäle 40 ein, sodass die Rastelemente 36 an der (in der dargestellten Ausführungsform radial inneren) Wandung des jeweils zugeordneten Axialkanals 40 schleifen und die Federzunge entgegen ihrer Federkraft (bei der dargestellten Ausführungsform nach radial außen) auslenken. Nach hinreichend weitem Vorschub des Moduls 16 kommen die Rastelemente 36 hinter der Mündung der Axialkanäle 40 in die Radialschächte 38 frei, sodass die Federzungen 34 in ihre Ausgangslage (bei der dargestellten Ausführungsform nach radial innen) zurückschnappen und die Rastelemente 36 die axial äußere Wandung des jeweiligen Radialschachtes 38 hintergreifen. Da die Basis 32 des Sicherungsblechs 28 axial an der Stirnwand der Lageraußenschale 20 anliegt, ist die Lageraußenschale dadurch gegen ein axiales Auswandern nach axial außen gesichert.
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Die in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform vorwiegend durch die spezielle Gestaltung des Sicherungsblechs 28. Hier sind die Federzungen 34 in umgekehrter Richtung aus dem ringscheibenförmigen Stanzrohling geschnitten und die Rastelemente nach radial außen abgebogen. Bei dieser Ausführungsform liegen die Federzungen, wie insbesondere in 5 erkennbar, im Montageendzustand an der radial äußeren Wandung der Axialkanäle 40 an. Um die Hintergreifung der Radialschachtwandung durch die Rastelemente 36 zu ermöglichen, ist es bei dieser Ausführungsform also im Gegensatz zu der Ausführungsform der 1 bis 4 nicht erforderlich, dass der Radialschacht 38 nach radial innen über den Mündungsbereich mit dem Axialkanal 40 hinausragt. Zudem hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass sich die Federzungen 34 durch ein von radial außen in die Radialschächte 38 eingeführtes Werkzeug nach radial innen drücken lassen, sodass der durch die Rastelemente 36 gegebene Formschluss aufgehoben werden kann. Das Radlagermodul 16 kann in diesem Zustand ohne Zerstörung des Sicherungsblechs 28 abgezogen werden.
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Ein weiterer Unterschied des Sicherungsblechs 28 von 6 im Vergleich zu demjenigen von 3 besteht darin, dass die Federzungen 34 fensterartig und mit Abstand von den Rändern der Basis 32 ausgestanzt sind. Dies verleiht dem Sicherungsrings 28 insgesamt eine verbesserte Stabilität.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Radlageranordnung
- 12
- Radlageraufnahme
- 14
- Radträger
- 16
- Radlagermodul
- 18
- Radlager
- 20
- Lageraußenschale
- 22
- Lagerinnenschale
- 24
- Wälzkörper
- 26
- Radnabe
- 28
- Sicherungsblech
- 30
- Nabenflansch
- 32
- Basis von 28
- 34
- Federzunge
- 36
- Rastelement
- 38
- Radialschacht
- 40
- Axialkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017222042 A1 [0002]
