DE102022129622B3 - Radlagereinheit zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Montage einer Radlagereinheit - Google Patents

Radlagereinheit zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Montage einer Radlagereinheit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit (1) zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Lastkraftfahrzeug, mit einem Wälzlager (10), welches wenigstens zweireihig ausgebildet ist, mit zumindest zwei Außenringen (2a, 2b) und zumindest zwei Innenringen (3a, 3b), wobei jeweils zwischen dem Außenring (2a, 2b) und dem Innenring (3a, 3b) Wälzkörper (8) geführt sind, und wobei die benachbarten Innenringe (3a, 3b) mit zueinander ausgerichteten axialen Stirnseiten (30a, 30b) aneinander abgestützt sind, wobei die Innenringe (3a, 3b) an ihren jeweils zugewandten axialen Stirnseiten (30a, 30b) form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Radlagereinheit.
  • Im Stand der Technik sind diverse Radlager, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Nutzkraftfahrzeuge, bekannt. Radlagereinheiten für Nutzkraftfahrzeuge werden oft als sog. Insert-Wälzlagereinheiten mit Kegelrollenlager ausgeführt. Aus der DE 10 2014 200 714 A1 ist beispielsweise eine Wälzlagereinheit als mehrreihiges Schrägwälzlager bekannt, das als Radlagerung eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Dieses umfasst zwei Reihen Wälzkörper, die jeweils zwischen einem Innenring und einem Außenring geführt werden. Die Außenringe sind dabei üblicherweise in einer Radnabe eingepresst. Die zueinander gewandten Stirnseiten der Innenringe bilden einen kleinen Spalt aus. Dieser Spalt zwischen den Innenringen im unverspannten Zustand wird bei Insert-Kegelrollenlagern als Vorspannung bezeichnet. Heute wird die Verspannung und Fixierung des Radlagers über die Befestigung der Achsmutter auf dem Achszapfen erreicht. Dabei wird der Spalt zwischen den Innenringen zusammengedrückt, bis sich diese berühren, wodurch eine Verspannkraft in das Radlager eingebracht wird. Diese Verspannkraft ist maßgeblich für die Lebensdauer und Reibung des Radlagers. Im Stand der Technik wird diese Vorspannung vom Techniker ausgelegt und definiert. Diese unterliegt jedoch dem Einfluss zahlreicher Bauteile und deren Toleranzen.
  • Die Druckschriften DE 10 2017 113 491 A1 und DE 10 2017 111 043 A1 offenbaren Radlager, insbesondere für eine Lastkraftfahrzeug, mit zwei Innenringen, die an ihren Stirnseiten aneinander abgestützt und weiterhin über einen Sicherungsring miteinander axial fixiert werden.
  • Die Veröffentlichung DE 10 2004 018 188 A1 zeigt ebenfalls ein Radlager mit zwei Innenringen. Diese sind jedoch über einen Distanzring axial zueinander gehalten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine definierte Vorspannung in das Radlager einbringen zu können, welche möglichst unabhängig von den Toleranzen der übrigen Radlagerbauteile ist, um dadurch die Reibung im Radlager zu reduzieren und die Lebensdauer des Radlagers zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Radlagereinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage der Radlagereinheit gemäß Anspruch 7. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Die erfindungsgemäße Radlagereinheit zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Lastkraftfahrzeug, weist ein Wälzlager auf, welches wenigstens zweireihig ausgebildet ist, mit zumindest zwei Außenringen, und zumindest zwei Innenringen, wobei jeweils zwischen dem Außenring und dem Innenring Wälzkörper geführt sind, und wobei die benachbarten Innenringe mit zueinander ausgerichteten axialen Stirnseiten aneinander abgestützt sind, und wobei die Innenringe an ihren jeweils zugewandten axialen Stirnseiten form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Zudem bilden die Innenringe an ihren jeweils zugewandten axialen Stirnseiten Fugen, die ineinandergreifen, um einen Formschluss zu bilden. Die Fugen der beiden Innenringe überlappen sich zumindest zum Teil axial. Unter einer Fuge ist dabei insbesondere eine Stufe gemeint, die in dem Endbereich des Innenrings eingebracht wird. Vorzugsweise sind die Fugen hohlzylindrisch ausgebildet und sind im montierten Zustand der Innenringe konzentrisch zueinander angeordnet. Die Fugen bilden im montierten Zustand einen Form- und Kraftschluss.
  • Durch eine ausreichend hohe Fügekraft verbinden sich die Innenringe form- und kraftschlüssig. Die Vorspannung im Radlager und die damit einhergehende Verspannkraft kann somit genau definiert und fix eingestellt werden. Die in das Radlager eingebrachte Verspannkraft kann dem Radlager nicht wieder entweichen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei den Wälzkörpern um Kegelrollen. Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Radlagereinheit bei Nutzkraftfahrzeugen bzw. LKWs eingesetzt und ist als sog. Insert-Kegelrollenlager ausgebildet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in radialer Richtung zwischen zumindest einem der Außenringe und zumindest einem der Innenringe eine Dichteinheit zum Abdichten des Außenrings gegenüber dem Innenring angeordnet. Besonders bevorzugt weist das Radlager zwei Dichteinheiten auf, wobei jede Dichteinheit jeweils zwischen einem Außenring und einem Innenring angeordnet ist.
    Die Abdichtung des Radlagers ist verhindert das Eindringen von Schmutz und Wasser und verlängert somit die Lebensdauer des Lagers erheblich.
  • Besonders bevorzugt weist die Fuge, bevorzugt beide Fugen, eine Länge von mindestens 20mm auf, um eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Wälzlager durch einen Sicherungsring wie z.B. einem Sprengring, insbesondere an dem Achszapfen, axial fixiert. Da das Wälzlager durch die form- und kraftschlüssige Verbindung der Innenringe ausreichend verspannt ist, ist eine axiale Fixierung mit einer Achsmutter nicht mehr notwendig. Ein Sprengring reicht zu Fixierung daher aus und bietet auch hinsichtlich Prozessvereinfach und Gewichtseinsparung Vorteile.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Montage eines Radlagers, wobei zwei Wälzkörpersätze in eine Radnabe eingefügt werden, und eine Vorspannung des Radlagers durch einen vordefinierten Zieleinpressweg zweier Innenringe eingestellt wird, wobei die Innenringe form- und kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Der Zieleinpressweg wird dabei bestimmt mit X0 - Xvs, wobei X0 der axiale Abstand zwischen einer zweiten Stirnseite des Innenrings und einer Stirnseite des Außenrings ist und wobei Xvs die vordefinierte Soll-Vorspannung darstellt, die das Radlager aufweisen soll.
  • Bei der Montage wird zunächst die erste Reihe Wälzkörper mit leichter Vorkraft belastet und der Abstand X0 ermittelt. Dann wird die erste Reihe Wälzkörper bzw. der erste Wälzkörpersatz über den ersten Außenring axial an der Radnabe eingepresst. Anschließend wird die zweite Reihe Wälzkörper bzw. der zweite Wälzkörpersatz über den zweiten Außenring axial an der Radnabe eingepresst, wobei sich beim Einpressen der zweiten Reihe die äußeren Stirnseiten des ersten und zweiten Innenrings berühren, wodurch sich der erste Innenring axial nach außen verschiebt. Der erste Innenring wird dann mit einer vordefinierten Einpresskraft axial eingepresst, wodurch die Fugen an den Innenringen an den Stirnseiten ineinandergreifen und eine kraft- und formschlüssige Verbindung bilden. Der Zieleinpressweg X der Innenringe wird mit X0-Xvs definiert und kann somit eine vordefinierte Vorspannung in das Radlager einbringen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich eine definierte, sehr genaue Vorspannung und damit Reibung fix einstellen. Viele Abmessungen bzw. Toleranzen haben keinen Einfluss mehr auf die Vorspannung des Lagers, was eine kostengünstigere Fertigung des Lagers ermöglicht.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:
    • 1 in einem Halbschnitt ein Radlager bzw. eine Radlagereinheit mit einem zweireihigen Wälzlager
    • 2a-2d die Montageschritte des Radlagers
    • 2e eine Detailansicht der Innenringe während der Montage gemäß 2c
    • 2f eine Detailansicht der montierten Innenringe gemäß d
    • 3 eine Schnittansicht der Innenringe im noch nicht fertig montierten Zustand
    • 4 ein montiertes Radlager auf einem Achszapfen im Schnitt
  • 1 zeigt eine Schnittansicht eines Radlagers bzw. einer Radlagereinheit 1 mit einem Wälzlager 10, das zwei Wälzkörpersätze 11, 12 aufweist. Ein Wälzkörpersatz 11, 12 umfasst zumindest einen Außenring 2a, 2b sowie einen Innenring 3a, 3b sowie dazwischen geführte Wälzkörper 8. Die Wälzkörper 8 sind dabei bevorzugt als ein Kegelrollen ausgeführt. Die Wälzkörpersätze 11, 12 sind in einer Radnabe 5 eingepresst. Die Radnabe 5 weist dafür axiale Anschläge auf, an denen die Außenringe 2a, 2b axial fixiert sind. Jeweils zwischen dem Innenring 3a, 3b und dem Außenring 2a, 2b ist eine Dichteinheit 4 angeordnet. Die Dichteinheit 4 verhindert das Eindringen von Schmutz und Wasser in das Lager. Axial außerhalb der Dichteinheit 4 ist eine nur zum Teil abgebildete Sensorvorrichtung gezeigt. Diese umfasst insbesondere ein sog. Polrad, das an der Radnabe 5 befestigt wird sowie einen nicht gezeigten Sensor zur Drehzahlerfassung.
  • Die Innenringe 3a, 3b weisen an ihren zugewandten Stirnflächen 30a, 30b Fugen 3c bzw. Stufen auf. Diese sind hohlzylindrisch ausgebildet und können so im montierten Zustand ineinandergreifen. Im montierten Zustand sind die Fugen 3c konzentrisch zueinander angeordnet.
  • Bei der Montage der Radlagereinheit wird zunächst ein Wälzkörpersatz 11 axial gegen einen Anschlag gepresst und mit einer leichten Vorkraft belastet. Dies ist in 2 gezeigt. Dabei wird der Abstand X0 ermittelt. X0 ist der axiale Abstand zwischen einer zweiten Stirnseite 30c des Innenrings 3a und der Stirnseite des Außenrings 2a. Im nächsten Verfahrensschritt (siehe 2b) werden die zwei Wälzkörpersätze 11, 12 zeitlich nacheinander in die Radnabe 5 gepresst. Dabei kommt es zwischen den Stirnseiten 30a, 30b der Innenringe 3a, 3b zur Berührung, wodurch sich der Innenring 3a axial nach außen schiebt (siehe 2c). Anschließend wird der Innenring 3a mittels einer hohen Einpresskraft, von beispielsweise mindestens 100 kN, axial in Richtung des Innenrings 3b gepresst, wodurch ein Kraft- und Formschluss an den Fugen 3c der Innenringe 3a, 3b generiert wird (2d). Die Einpresskraft muss hoch genug gewählt werden, um kein weiteres Einpressen durch den Anzug einer Achsmutter zuzulassen. Der Zieleinpressweg Xges ist dabei der bereits ermittelte Wert X0 abzüglich der Sollvorspannung Xvs. Die Radnabe 5 wird durch dieses Montageverfahren mit definierter Soll-Vorspannung Xvs und somit mit definierter Verspannkraft verspannt. Die Vorspannung kann nicht mehr aus dem System weichen.
  • In 2e ist eine Detailansicht dargestellt, in der die Innenringe 3a, 3b vor dem letzten Montageschritt gezeigt werden, in dem sich die Innenringe 3a, 3b berühren, aber noch nicht kraft- und formschlüssig verbunden sind (2e). 2f zeigt die Innenringe 3a, 3b nach vollendeter Montage, wobei die Innenringe 3a, 3b kraft- und formschlüssig verbunden sind.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht der Innenringe 3a, 3b während der Montage. Die Fugen 3c der beiden Innenringe 3a, 3b überlappen sich zum Teil axial und werden anschließend noch weiter aufeinander geschoben, bis diese einen Kraft- und Formschluss bilden. Die Länge L der Fugen 3c ist dabei bevorzugt mindestens 20mm lang.
  • Alternativ kann folgendes, nicht gezeigtes, Verfahren zur Montage der Radlagereinheit 1 angewendet werden. In einem ersten Schritt wird hierfür der erste Wälzkörpersatz 11 mit Innenring 3a axial in die Radnabe 5 gepresst. Die Radnabe 5 weist hierfür einen, vorzugsweise zwei, axiale Anschläge in Form von Stufen auf. Im nächsten Schritt wird der Innenring 3a mit einer leichten Vorkraft belastet und es wird der Abstand X0 ermittelt. Anschließend wird der zweite Wälzkörpersatz 12 in die Radnabe 5 eingepresst, wodurch sich der Innenring 3a mit den Wälzkörpern 8 axial aus dem Radlager schiebt, da sich die Stirnseiten 30a, 30b der Innenringe berühren. Im Anschluss wird der Innenring 3a mit einer hohen Einpresskraft zurück in das Lager bzw. in die Radnabe 5 gepresst, so dass sich an den Innenringen 3a, 3b ein Kraft- und Formschluss bildet. Während des Einpressvorgangs rotiert die Radnabe 5.
  • Der Zieleinpressweg Xges wird wie oben beschrieben über X0 abzüglich Xvs ermittelt.
  • 4 zeigt die Radlagereinheit 1 mit dem montierten Wälzlager 10. Die Verspannung der Radlagereinheit 1 durch eine Achsmutter, wie es im Stand der Technik bekannt ist, ist hier nicht mehr notwendig, da die Einheit 1 bereits durch einen Kraftschluss zwischen den Innenringen 3a, 3b verspannt ist. Die Einheit 1 wird daher lediglich durch einen Sicherungsring 9, wie z.B. einem Sprengring, axial auf einem Achszapfen 13 fixiert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Radlagereinheit
    2a, 2b
    Außenringe
    2c
    Stirnseite des Außenrings
    3a, 3b
    Innenringe
    3c
    Fugen
    4
    Dichteinheit
    5
    Radnabe
    8
    Wälzkörper
    9
    Sicherungsring
    10
    Wälzlager
    11, 12
    Wälzkörpersätze
    13
    Achszapfen
    30a, 30b
    Stirnseiten
    30c
    zweite Stirnseite
    R
    Radiale Richtung
    A
    Axiale Richtung
    Xges
    Zieleinpressweg

Claims (8)

  1. Radlagereinheit (1) zur Lagerung eines Kraftfahrzeugreifens eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Lastkraftfahrzeug, mit einem Wälzlager (10), welches wenigstens zweireihig ausgebildet ist, mit zumindest zwei Außenringen (2a, 2b) und zumindest zwei Innenringen (3a, 3b), wobei jeweils zwischen dem Außenring (2a, 2b) und dem Innenring (3a, 3b) Wälzkörper (8) geführt sind, und wobei die benachbarten Innenringe (3a, 3b) mit zueinander ausgerichteten axialen Stirnseiten (30a, 30b) aneinander abgestützt sind, wobei die Innenringe (3a, 3b) an ihren jeweils zugewandten axialen Stirnseiten (30a, 30b) form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringe (3a, 3b) an ihren jeweils zugewandten axialen Stirnseiten (30a, 30b) Fugen (3c) aufweisen, die ineinandergreifen, um einen Formschluss zu bilden, und die Fugen (3c) der beiden Innenringe (3a, 3b) sich zumindest zum Teil axial überlappen.
  2. Radlagereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (8) als Kegelrollen ausgebildet sind.
  3. Radlagereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung R zwischen zumindest einem der Außenringe (2a, 2b) und zumindest einem der Innenringe (3a, 3b) eine Dichteinheit (4) zum Abdichten des Außenrings (2a, 2b) gegenüber dem Innenring (3a, 3b) angeordnet ist.
  4. Radlagereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugen (3c) eine Länge (L) von zumindest 20mm aufweisen.
  5. Radlagereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugen (3c) hohlzylindrisch ausgebildet sind und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  6. Radlagereinheit (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (10) durch einen Sicherungsring (9) axial fixiert ist.
  7. Verfahren zur Montage einer Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwei Wälzkörpersätze (11, 12) in eine Radnabe (5) eingefügt werden, und eine Vorspannung des Radlagers durch einen vordefinierten Zieleinpressweg (Xges) zweier Innenringe (3a, 3b) eingestellt wird, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zieleinpressweg (Xges) bestimmt wird mit X0 - Xvs, wobei X0 der axiale Abstand zwischen einer zweiten Stirnseite des Innenrings und einer Stirnseite des Außenrings und Xvs die vordefinierte Soll-Vorspannung darstellt.
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