DE10324410A1 - Lagereinheit für die Radnabe eines Fahrzeugs, das mit einem Reifenaufpumpsystem ausgestattet ist - Google Patents

Lagereinheit für die Radnabe eines Fahrzeugs, das mit einem Reifenaufpumpsystem ausgestattet ist

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst eine radial äußere, stationäre Laufbahn (1) und ein Paar radial innerer, drehbarer Halblaufbahnen (2a, 2b). Eine ringförmige Zwischenkammer (8) ist zwischen der Außenlaufbahn (1) und den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) definiert. Die Zwischenkammer steht mit der Außenseite durch erste Luftpassagen (5) in Verbindung, die in der Außenlaufbahn (1) ausgebildet sind, und mit der Innenseite der Lagereinheit durch zweite radiale Luftpassagen (6), die zwischen den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) definiert sind. Ein ringförmiges Zwischenelement (10) ist axial zwischen den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) angeordnet und definiert die zweiten Passagen (6).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit für die Radnabe eines Fahrzeugs mit einem bordeigenen Reifenaufpumpsystem.
  • Es sind Lagereinheiten für eine Fahrzeugradnabe bekannt, die mit speziellen Ventilen und Abdichtvorrichtungen versehen sind, um in den Reifen Druckluft zu blasen, die von einer an Bord des Fahrzeugs angebrachten Druckluftquelle zugeführt wird. Diese Lösungen gestatten das Einstellen und/oder Überwachen des Luftdrucks in den Reifen.
  • Zum besseren Verständnis vom Stand der Technik und den ihm inhärenten Problemen wird zuerst eine Lagereinheit des oben erwähnten Typs in Bezug auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Eine Lagereinheit dieser Art ist z. B. aus der EP-713 021, EP-656 267, US-5 503 480, DE- 37 38 529, FR-2 714 943 bekannt.
  • In Fig. 1 umfasst eine Lagereinheit eine Außenlaufbahn 1, eine Innenlaufbahn 2, die durch zwei axial benachbarte Halblaufbahnen 2a, 2b gebildet ist, sowie zwei Sätze von Lagerkugeln 3, 4, die zwischen der Außenlaufbahn 1 und den inneren Halblaufbahnen 2a, 2b angeordnet sind. In einer zwischen den zwei Kugelsätzen 3, 4 angeordneten radialen Ebene befinden sich mehrere äußere, radiale Leitungen 5, die die Lageraußenlaufbahn 1 durchsetzen, sowie mehrere innere, radiale Passagen 6, die durch die innere Lagerlaufbahn 2 erhalten sind. Die inneren Passagen 6 sind allgemein durch die Kupplung komplementärer Vertiefungen definiert, die an gegenüberliegenden Seiten der zwei inneren Halblaufbahnen 2a, 2b spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.
  • In dem Ringraum, der durch die Außenlaufbahn 1, die Innenlaufbahn 2 und die zwei Kugelsätze 3, 4 definiert ist, befindet sich eine Dichtvorrichtung, die Druckluft durch die äußeren und inneren Leitungen 5, 6 des Lagers durchlässt. Die Dichtvorrichtung ist durch zwei ringförmige Dichtelemente 7 gebildet, die einander axial gegenüberstehen und die in Bezug auf die radiale Ebene, in welcher die Leitungen 5 und 6 der Lagereinheit liegen, symmetrisch angeordnet sind. Die Dichtelemente definieren eine ringförmige Zwischenkammer 8. Druckluft von einer an Bord des Fahrzeugs angebrachten Druckluftquelle, die Teil eines automatischen Systems oder eines vom Fahrer gesteuerten Systems sein kann, strömt durch spezielle Leitungen, die in dem Aufhängungsträger des Rads dort enthalten sind, wo das Lager aufgenommen ist, strömt durch die äußeren Leitungen 5, in die ringförmige Zwischenkammer 8, durch die inneren Leitungen 6, und wird von hier durch die äußeren Leitungen zu der Radfelge und schließlich zu dem Reifen geleitet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, zu ermöglichen, dass Druckluft in den Radreifen durch die Nabe gepumpt wird, ohne dass es notwendig ist, konventionelle radiale Bohrungen oder Vertiefungen in den inneren Halblaufbahnen des Lagers auszubilden. Die Ausbildung der Bohrungen beinhaltet eine konstruktive Komplikation, dass sie die Laufflächen der Laufbahnen nachteilig beeinflussen kann, die bekanntermaßen sehr enge zulässige Toleranzen haben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagereinheit gelöst, welche die in Anspruch 1 definierten Merkmale aufweist.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, den Luftfluss durch das Lager, insbesondere durch dessen rotierenden Teil, zu verbessern. Diese andere Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagereinheit gelöst, wie sie in Anspruch 7 definiert ist.
  • Es werden nun einige bevorzugte, jedoch nicht einschränkende Ausführungen einer Lagereinheit unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
  • Fig. 1 ist ein schematischer axialer Querschnitt einer bekannten Lagereinheit für die Radnabe eines Fahrzeugs, das mit einem Reifenaufpumpsystem ausgestattet ist;
  • Fig. 2 ist ein schematischer axialer Querschnitt einer Lagereinheit gemäß einer ersten Ausführung;
  • Fig. 3 ist eine Perspektivansicht eines Ringelements, mit dem die Lagereinheit von Fig. 2 versehen ist;
  • Fig. 4 ist eine Perspektivansicht eines Ringelements gemäß einer zweiten Ausführung;
  • Fig. 5 ist ein schematischer axialer Querschnitt einer Lagereinheit, die mit dem Ringelement von Fig. 4 versehen ist;
  • Fig. 6 ist ein schematischer axialer Teilquerschnitt einer Lagereinheit, die mit einem Ringelement gemäß einer dritten Ausführung versehen ist;
  • Fig. 7 ist ein schematischer radialer Querschnitt eines Ringelements gemäß einer vierten Ausführung; und
  • Fig. 8 ist ein schematischer axialer Teilquerschnitt einer Lagereinheit, die mit dem Ringelement von Fig. 7 versehen ist.
  • Zu Fig. 2. Eine Lagereinheit für die Nabe eines Fahrzeugrads enthält eine stationäre äußere Laufbahn 1, zwei axial fluchtende innere Halblaufbahnen 2a, 2b sowie zwei Sätze von Wälzkugeln 3, 4, die zwischen der Außenlaufbahn und den inneren Halblaufbahnen 2a, 2b angeordnet ist.
  • Die allgemeine Anordnung der meisten Elemente der in Fig. 2 dargestellten Lagereinheit ist allgemein bekannt. In der folgenden Beschreibung werden daher nur jene Elemente im Detail beschrieben, die für die Zwecke der Realisierung der Erfindung besonders wichtig und interessant sind. Für die Konstruktion der Teile und Elemente, die im Detail nicht gezeigt sind, wird auf jedes der oben erwähnten Dokumente verwiesen. Andere konstruktive Lösungen finden sich z. B. in der US-5 221 381, EP-521 719, US- 5 080 156, GB-2 223 207, US-4 844 138, EP-208 540. Es genügt zu erinnern, dass die stationäre Außenlaufbahn 1 von einer Passage 5 durchsetzt ist, durch die die Luft, die von einer an Bord des Fahrzeugs angebrachten Druckluftquelle kommt, in eine Zwischenkammer 8 zwischen den rotierenden und festen Laufbahnen des Lagers eingeleitet wird. Die Kammer 8 ist seitlich durch ein Paar von Dichtelementen 7 begrenzt, die an der stationären Laufbahn 1 begrenzt sind und mit den Halblaufbahnen 2a, 2b in Gleitkontakt stehen.
  • Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass zwischen den inneren Halblaufbahnen 2a, 2b ein ringförmiges Zwischenelement 10 axial eingefügt ist, in dem radiale Passagen 6 ausgebildet sind, die eine Verbindung zwischen der Zwischenkammer 8 und dem inneren Teil der Lagereinheit herstellen, von wo die Luft durch andere Leitungen (nicht gezeigt) zu der Radfelge und dann zum Reifen gefördert wird.
  • In den Ausführungen der Fig. 2 und 3 liegen die Passagen 6 und die die äußere Laufbahn 1 durchsetzenden Passagen 5 im Wesentlichen in derselben zentralen radialen Ebene.
  • In der alternativen Ausführung der Fig. 4 und 5 sind in gegenüberliegenden Seitenflächen des Ringelements 10 seitliche Vertiefungen 6a, 6b ausgebildet, die, im zusammengebauten Zustand von Fig. 5, zusammen mit den Seitenflächen der jeweiligen benachbarten Halblaufbahn 2a, 2b radiale Passagen 6 definieren.
  • Ersichtlich wird, dass die Halblaufbahnen 2a, 2b frei von herkömmlichen Bohrungen und Vertiefungen sind, welche die in der Fig. 1 mit 6 bezeichneten radialen Passagen definieren. Vorteilhaft gestattet dies:
    • - die Verwendung innerer Halblaufbahnen in Standardkonstruktion,
    • - die Vermeidung weiterer Perforationen und ähnlicher Bearbeitung in den fertigen Halblaufbahnen,
    • - Reduktion der Herstellungszeit für die Halblaufbahnen und
    • - Vermeidung des Risikos plastischer Verformungen in den Halblaufbahnen, die für die geringen Toleranzen, die die Laufflächen aufzeigen müssen, unzulässig sind.
  • Die Luftpassage durch die erfindungsgemäße Lagereinheit erfolgt ähnlich wie in Lagereinheiten bekannter Bauart.
  • In der in Fig. 6 gezeigten Ausführung bildet das Ringelement 10 ein Paar gegenüberliegender Seitenflansche 1 l a, 1 l b, die sich in axialer Richtung zum Eingriff der zylindrischen Oberflächen der Halblaufbahnen 2a, 2b erstrecken, um zu verhindern, dass während des Transports und der Handhabungsschritte, die der Montage der Nabe vorausgehen, das Ringelement 10 von dem Rest der Lagereinheit getrennt wird.
  • In Bezug auf die Fig. 7 und 8 bildet gemäß einer anderen Ausführung das Ringelement 10 eine Mehrzahl von Schaufeloberflächen 12a, 12b, die in die ringförmige Zwischenkammer 8 radial vorstehen. Jede Schaufeloberfläche ist in Bezug auf eine Rotationsrichtung vorwärts geneigt. Die Schaufeloberflächen 12a, 12b sind jeweils nahe einer der Passagen 6 angeordnet und erstrecken sich von einem Rand der Passage (hier in Bezug auf die Rotationsrichtung als "nachlaufender" Rand definiert) zur Außenseite und vorwärts in dieser Rotationsrichtung. Wenn sich die inneren Halblaufbahnen schnell mit der Nabe drehen, fangen, aufgrund dieser Anordnung, die Schaufeloberflächen Luft in der Zwischenkammer 8 auf und fördern sie in die das Ringelement 10 durchsetzende Passagen 6. Das Ringelement 10 wirkt in dieser Ausführung als Luftförderrotor. In der in Fig. 7 schematisch dargestellten bevorzugten Ausführung umfassen die Schaufeloberflächen sowohl Oberflächen 12a, die in Bezug auf die Rotationsrichtung gemäß Pfeil A vorwärts geneigt sind, als auch Oberflächen 12b, die in Bezug auf die der Rotationsrichtung entgegengesetzte Richtung gemäß Pfeil B vorwärts geneigt sind. Eine Lagereinheit, die mit einem Luftförderrotor dieser Bauart versehen ist, hat den weiteren Vorteil, dass sie ohne Unterschied an einem Rad an der linken oder rechten Seite des Fahrzeugs montiert werden kann. Wenn, im einen Fall, die Rotationsrichtung die gemäß Pfeil A ist, wird die Luft durch die Oberflächen 12a in der Kammer 8 gefangen, und im anderen Fall durch die Oberflächen 12b.
  • Um das Auffangen der Luft zur Förderung durch das Lager zu verbessern, sind die Blattoberflächen bevorzugt mit einer Konkavität gekrümmt, die zu einer der zwei möglichen Rotationsrichtungen weist.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungen beschränkt ist, die hier beschrieben und dargestellt sind, welche lediglich als Beispiele von Lagereinheiten zu verstehen sind. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, im Hinblick auf Form und Position von Teilen, konstruktive und funktionelle Details und verwendete Materialien. Zum Beispiel sind die hier gezeigten Lagereinheiten solche der sogenannten ersten Generation. Jedoch sollte der Hinweis auf dieses mögliche Anwendungsgebiet nicht als Einschränkung interpretiert werden. Vielmehr ist die Erfindung gleichermaßen auch auf Lagereinheiten der sogenannten zweiten oder dritten Generation mit geflanschten Laufbahnen anwendbar.
  • Eine erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst eine radial äußere, stationäre Laufbahn (1) und ein Paar radial innerer, drehbarer Halblaufbahnen (2a, 2b). Eine ringförmige Zwischenkammer (8) ist zwischen der Außenlaufbahn (1) und den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) definiert. Die Zwischenkammer steht mit der Außenseite durch erste Luftpassagen (5) in Verbindung, die in der Außenlaufbahn (1) ausgebildet sind, und mit der Innenseite der Lagereinheit durch zweite radiale Luftpassagen (6), die zwischen den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) definiert sind. Ein ringförmiges Zwischenelement (10) ist axial zwischen den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) angeordnet und definiert die zweiten Passagen (6).

Claims (13)

1. Lagereinheit für eine Radnabe eines Fahrzeugs, das mit einem System zum Zuführen von Druckluft zu einem Reifen durch die Nabe des Rads ausgestattet ist, wobei die Lagereinheit umfasst:
eine radial äußere, stationäre Laufbahn (1),
ein Paar radial innerer, drehbarer Halblaufbahnen (2a, 2b),
eine ringförmige Zwischenkammer (8) zwischen der Außenlaufbahn (1) und den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b),
zumindest eine erste innere Luftpassage (5), die die Außenlaufbahn (1) durchsetzt und mit der ringförmigen Zwischenkammer (8) in Verbindung steht,
zumindest eine zweite, im Wesentlichen radiale, innere Luftpassage (6), die zwischen den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) definiert ist und mit der ringförmigen Zwischenkammer (8) in Verbindung steht;
dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit ferner ein ringförmiges Zwischenelement (10) aufweist, das axial zwischen den inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) angeordnet ist und zumindest teilweise die zweite Passage (6) definiert.
2. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halblaufbahnen (2a, 2b) frei von radialen Vertiefungen oder Passagen sind.
3. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Passage (6) das ringförmige Zwischenelement (10) durchsetzt.
4. Lagereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Passage (6) und die zumindest eine erste Passage (5), die in der Außenlaufbahn (1) der Lagereinheit ausgebildet ist, im Wesentlichen in derselben radialen Ebene liegen.
5. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Zwischenelement (10) eine erste Seitenfläche aufweist, die benachbart einer der zwei inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) angeordnet ist, wobei zumindest eine Seitenvertiefung (6a, 6b) in der Seitenfläche ausgebildet ist, wobei die Seitenvertiefung mit der der Seitenfläche benachbarten inneren Halblaufbahn die zumindest eine zweite Passage (6) definiert.
6. Lagereinheit nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zwei der zweiten Passagen (6) aufweist und dass das ringförmige Zwischenelement (10) zwei entgegengesetzte Seitenflächen aufweist, deren jede benachbart einer jeweiligen inneren Halblaufbahn (2a, 2b) angeordnet ist, wobei in jeder der Seitenflächen zumindest eine Seitenvertiefung (6a, 6b) ausgebildet ist, um mit der jeweils benachbarten inneren Halblaufbahn eine der zweiten Passagen (6) zu definieren.
7. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Zwischenelement (10) zumindest eine Schaufeloberfläche (12a, 12b) bildet, die sich von der zweiten Passage (6) zu der Zwischenkammer (8) erstreckt, um Luft von der Zwischenkammer aufzufangen und sie in die zweite Passage (6) zu fördern.
8. Lagereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schaufeloberfläche (12a, 12b) in Bezug auf eine Rotationsrichtung (A, B) der inneren, drehbaren Halblaufbahnen (2a, 2b) vorwärts geneigt ist.
9. Lagereinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schaufeloberfläche (12a, 12b) in Bezug auf eine Rotationsrichtung (A, B) der drehbaren, inneren Halblaufbahnen (2a, 2b) vorwärts geneigt ist und mit einer zur Rotationsrichtung (A, B) weisenden Konkavität gekrümmt ist.
10. Lagereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Zwischenelement (10) eine Mehrzahl von Schaufeloberflächen (12a, 12b) aufweist.
11. Lagereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine (12a) der Schaufeloberflächen in Bezug auf eine erste Rotationsrichtung (A) vorwärts geneigt ist, und zumindest eine andere (12b) der Schaufeloberflächen in Bezug auf eine zweite Rotationsrichtung (B), die der ersten Richtung (A) entgegengesetzt ist, vorwärts geneigt ist.
12. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (10) ein Paar entgegengesetzter Seitenflansche (11a, 11b) bildet, die sich in einer axialen Richtung zum Eingriff jeweiliger zylindrischer Oberflächen der Halblaufbahnen (2a, 2b) erstrecken.
13. Ringförmiges Zwischenelement (10) für eine Lagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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