DE2104929A1 - Radlagerung - Google Patents

Radlagerung

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DE2104929A1 DE19712104929 DE2104929A DE2104929A1 DE 2104929 A1 DE2104929 A1 DE 2104929A1 DE 19712104929 DE19712104929 DE 19712104929 DE 2104929 A DE2104929 A DE 2104929A DE 2104929 A1 DE2104929 A1 DE 2104929A1
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Description

Pat entanwält e
Dipl.-Wirtseh.-Ing.· B.Jochem
6 Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.
In Sachen :
SKF Industriele Handel- en Ontwikkeling Maatschappi<j NV. Overtoom 141, Amsterdam/Holland
Radlagerung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlagerung für ein mit einer Scheibenbremse versehenes Rad eines motorgetriebenen Straßenfahrzeugs mit mindestens drei Rädern, von denen wenigstens eines antreibbar ist, bestehend aus zwei zu einer Baueinheit vormontierten, konzentrischen, relativ zu einander rotierenden Lagerteilen, die Laufringe einer Wälzlagerring tragen und von denen eines am Fahrzeug und das andere am Rad und der Bremsscheibe befestigbar ist.
Derartige Radlagerungen sind z.B. aus den veröffentlichen niederländischen Patentanmeldungen 68, oi?1o8 und 68. o51o9 bekannt, denn es ist dort bereits vorgeschlagen worden, das Wälzlager mit Befestigungsgliedern' zu einer Baueinheit zusammenzufassen.um auf diese Weise die Montage und die Zerlegung der Radlagerung zu vereinfachen und so die Kosten der Herstellung'und der Reparaturen zu senken.
Bei den genannten älteren Ausführungen ist jedoch der herkömmliche Weg in der Konstruktion von Radlagerungen noch nicht vollständig verlassen worden". Danach war es üblich, Wälzlager mit konventionell gestalteten Laufringen zu benutzen, deren Umfanßsfläohon auf sehr genau gearbeitete SitzTlächon oinor Achoo und oinuo Lagorgohäuaeß aufgepasst wurden. Üioa bedingte eine große Anzahl von mit großer Genauigkeit hergestellten Oberflächen, und trotzdem ließ sich dabei nicht
8183/29.1.1971 ,09839/1041
vermeiden, daß sich die Tol-eranzen addierten.
Im Hinblick auf die Herstellungskosten und die Aufnahme von Querkräften am Rad sah bisher die normale Konstruktion mit axialem Zwischenabstand angeordnete Lager von kleinem Durchmesser vor.
Bei don vorgenannten bekannton Ausführungen kündigte sich bereits ein neuen Konstruktionsprinzip an, da wogen des Einsatzes einstückiger Bauelemente in der Lagoreinheit die Herstellungkosten verringert und gleichzeitig das Problem der sich akkumulierenden Tol-eranzen gelöst werden konnte, gleichzeitig auch die Lagerbaueinheit eine beträchtliche Vereinfachung der Montage und Reparaturarbeiten mit sich brachte.
Aber auch diese Konstruktionen hielten sich, was die axialen und radialen Maße der Lager anbelangt, im traditionellen Rahmen. Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagerung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besser geeignet ist, die am Rad auftretenden Belastungen aufzunehmen und zu übertragen.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzielung einer großen Tragfähigkeit der Durchmesser des Kreises durch die Mittelpunkte der Wälzkörper der Wälzlagerung beträchtlich größer ist als der von auf einer Welle oder Achse montierten Wälzlagern und auf jeden Pail größer ist als die axiale Gesamtbreite der Baueinheit.
In den meisten Fällen wird der genannte Durchmesser, nachfolgend der Einfachheitjfhalber als mittlerer Durchmesser des Wälzlagers bezeichnet, sogar größer sein als die axiale Länge oder Breite der Lager- Baueinheit einschließlich mit dieser verbundener Kupplungsteile des Antriebsstranges.
Dadurch, daß dem Lager ein so großer Durchmesser gegeben wird, rücken die Wälzkörper so nahe wie möglich an die Ent-
SKP 8183/29.1.1971 109839/10A1
stehungsorte der am Rad und der Bremsscheibe ansetzenden Kräfte heran. Der radiale Abstand, auf dem elastisches Material die Kräfte zwischen einerseits dem Lager und andererseits dem Rad und der Bremsscheibe übertragen muß, ist auf ein Minimum reduziert. Da auch das feststehende Lagerteil nunmehr einen größeren radialen Abstand von der Mittelachse der Radlagerung hat, ergibt sich insgesamt eine verbesserte Steifigkeit aller Teile, welche die Radlagerung mit dem Fahrzeugkörper verbinden. Dementsprechend kann das Gewicht vieler Teile verringert werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der mittlere Durchmesser des Wälzlagers mit Bezug auf den äußeren Radkranz unter Berücksichtigung einer so weit wie möglich radial nach außen gerückten Lage des Scheibenbremsengehäuses und des entsprechenden Größtdurchmessers der Bremscheibe, so groß wie möglich, so daß der Ringr.ium zwischen der Bremsfläche der Bremsscheibe und den Wälzkörpern im wesentlichen ganz ausgefüllt ist von dem äußeren Lagerteil und einstückig mit diesem ausgebildeten Befestigungsgliedern. Damit ergibt sich eine Konstruktion, wonach das Lager unter den vorgegebenen, durch die Rad- und Bremsenabmessungen bestimmten Bedingungen den größten überhaupt nur möglichen Durchmesse"!· hat. Der Durchmesser des Radkranzes und dessen Stärke begrenzen auch den Durchmesser der Bremsscheibe. Die Vorteile eines großen Durchmessers derselben sind bekannt. Nunmehr nähert sich erfindungsgemäß der mittlere Lagerdurchmesser der wirksamen Bremsfläche auf der Bremsscheibe soweit wie möglich und damit auch dem Entstehungsort der auf die Radlagerung wirkenden Bremskräfte· Vorzugsweise ist der mittlere Lagerdurchmesser dabei mindestens doppelt so groß wie die Breite der Lagereinheit.
Der neue Vorschlag hat die weitere Konsequenz, daß es jetzt möglich ist, ein großes einreihiges Ringrillenlager mit Zweipunktkontakt der Wälzkörper in jeder Laufrille zu be nutzen.
SKF 81S3/29.1.1971 109839/mi
Ξβ sei in diesem Zusammenhang angemerkt, daß zwar aus dem . französischen Patent 9^9 4-4-2 eine Radlagerung der Antriebsräder eines Frontantriebswagens bekannt ist, bei welcher in der Radmitte eine homokinetische Antriebskupplung vom Syp RZEPPA angeordnet ist und ein zweireihiges Kugellager in derselben Ebene liegt, so daß sich allein wegen der Maße der Antriebskupplung ein verhältnismäßig großer Lagerdurchmesser ergibt. Hier ist «jedoch eindeutig die neue Lehre noch nicht erkannt. Außerdem hat die bekannte Konstruktion keine Lager- Baueinheit und bietet keinen Platz für die Unterbringung einer Bremsscheibe.
Sine ähnliche Radlagerung ist auch aus dem britischen Patent 932 571 bekannt, nur daß in diesem Fall ein einreihiges Rollenlager für die Aufnahme von Radialkräften und zwei Axial-Nadellager vorgesehen sind. Diese Konstruktion ist außerordentlich aufwendig, enthält ebenfalls keine Lager- Baueinheit und gestattet nicht den Einbau einer Bremsscheibe, ganz abgesehen davon, daß die Nadellager an der vorgesehenen Stelle ungeeignet sind.
Im Sinne der Vorschläge der beiden obengenannten niederländischen Patentanmeldungen besteht die Baueinheit des Wälzlagers vorzugsweise aus zwei Lagerteilen, bei denen Laufring und Befestigungsflansch einstückig ausgebildet sind. Rad und Bremsscheibe sind am inneren, rotierenden Lagerteil befestigt, während das Gehäuse der Zangenbremse nunmehr mit dem äußeren Lagerteil und nicht mehr länger mit irgend einem anderen Teil der Radaufhängung verbunden sein kann. Bei dieser Ausführung ist der Übertragungsweg der Kräfte kurz, was weiterhin dazu beiträgt, die Belastungsfähigkeit der Konstruktion zu vergrössern und/oder ihr Gewicht zu verringern.
Im Falle eines gesteuerten Rades muß die Lagereinheit über ein schwenkbar am Fahrzeugkörper angelenktes Königszapfeniehäuse abgestützt werden. Durch die Erfiiöing wird es nun das Königszapfengeiiäuse schalenförmig aus Blech
,1,137I 109838/104 n
zu pressen, wobei diametral gegenüberliegende Löcher in der Schalenwand für die Königszapfenlagex·, beispielsweise in der Form von Kugelgelenken, vorgesehen sind. Bisher wurde normalerweise als Königszapfengehäuse ein Schmiedeteil verwendet. Es versteht sich, daß ein hohles, aus Blech gepreßtes Teil demgegenüber sehr viel leichter und billiger ist.
Die genannten konstruktiven Verbesserungen der der Radlagerung benachbarten Teile sind auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Größe der Kräfte umgekehrt proportional zu ihrem Abstand vom Drehζentrum ist. Da mit größerem Durchmesser auch die die Kräfte aufnehmenden Flächen J
proportional anwachsen, bewirkt die äußerste Vergrößerung des mittleren Lagerdurchmessers eine äußerstmögliche Verringerung der Belastungen. Der große Durchmesser gestattet es, die Kräfte vom Rad sehr viel direkter auf das Fahrzeug überzuleiten. In vielen Fällen wird der mittlere Lagerdurchmesser nahe bei dem Durchmesser des Kreises liegen, auf welchem die Radbolzen angeordnet sind, so daß alle Teile denselben vorteilhaften Abstand vom Rotationszentrum haben.
Der große Lagerdurchmesser bringt schließlich noch den weiteren Vorteil mit sich, daß andere Konstruktionsteile, Λ wie z.B. Bremsen, Gelenke und Gestängeteile der Steuerung ™ und Radaufhängung ect. in kurzem Abstand von einander und vom Lager angeordnet sein können, so daß alle Funktionen besser ausgeführt werden können, weil die Wälzkörper, welche zwar drehend die stillstehenden und rotierenden Teile der Radaufhängung trennen, jedoch auch die Verbindung zwischen diesen darstellen, nahe an den Bereichen aller angreifenden Funktionen liegen. Dementsprechend können diese benachbarten Konstruktionselemente auf einfachste und wirkungsvollste Weise mit den Teilen der Radaufhängung verbunden werden, wobei sich nur wenig Material zwischen den die Laufringe tragenden Lagerelementen und den angreifenden Teilen anderer Funktionselemente befindet.
Q. 1.1971 109839/1041
Weil der größere Lagerdurchmesser eine größere Tragkraft mit sich bringt, besteht auch größere Freiheit in der Auslegung und Ausführung des Wälzlagers. Im alicemeinen wird die wohlbekannte exzentrische Füllmethode angewandt werden können, bei welcher man keine Einfüllnut braucht. Dies ist ein bedeutsamer Vorteil bei einer Radlagerung für ein Kraftfahrzeug im Hinblick auf die dadurch gewonnene Sicherheit. Wegen des größeren Durchmessers kann auch die axiale Breite ohne Verlust an Steifigkeit verkleinert werden.
Ein Haß für die durch die Erfindung vorgeschlagene Vergrößerung des mittleren Lagerdurchmessers ist die Tatsache, daß α vorschlagsgemäß der Durchmesser im wesentlichen doppelt so groß ist wie bei einem normalen auf einer Achse montierten Lager bei demselben Kraftfahrzeug.
Weitere Möglichkeiten ergeben sich daraus, daß andere, z.B. leichtere Materialien benutz werden können, z.B. Leichtmetalle, glasfaserverstärkte Kunstharze usw.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch eine Radlagerung w gemäß der Erfindung bei einem nicht angetriebenen
Rad,
Fig. 2 das Lager nach Pig· 1 als Baueinheit in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungs« gemäßen Radlagerung für ein lenkbares, nicht angetriebenes Rad, ebenfalls im axialen Querschnitt,
Fig. 4- eine erfiridunßsgemäße Rcaiagerung bei einem triebenen, lenkbar·.:.,! Rad, .
^8183/29.1.1971. 10983e/mi
Fig. 5 im Querschnitt eine sehr einfache Lagerausführung,
Fig. 6a, sektorförmige Seitenansichten von verschiedenen b, c Formen innerer und äußerer Lagerteile mit dem Wälzlager nach Fig. 5-
Die Hadlagerung nach Fig. 1 und 2 enthält als wesentliche Elemente ein inneres Lagerteil 1 mit einem Badialflansch 2 und ein äußeres Lagerteil 3 mit einem ebenfalls einstückig daran ausgebildeten Raöialflansch 4-. Die Flanschen 2 und 4 sind mit auf einer Kreisumfangslinie 5 angeordneten Durchstecklöchern für Befestigungsbolzen versehen. Diese Löcher bilden also einstückig mit den Lagerteilen 1 und 3 ή ausgebildete Befestigungsglieder.
Mit dem Flansch 2 des Lagerteils 1 sind mittels Schraubenbolzen 7 ein· Rad 6 und sins Bremsscheibe 9 fest verbunden. Ein mit der BremsscLalta S zusammenwirkendes, zangenförmig gestaltetes Bremsengeliihis^ 1o ist am Flansch 4 befestigt. Dieser ist gemäß Fig 2 2>iü oberen und unteren Löchern 11 für die Befestigung der Lager- Baueinheit am Fahrzeug und mit im wesentlichen um 9o° dazu versetzten seitlichen Löchern 12 für die Befestigung des Bremsengehäuses 1o versehen. Aus zeichnerischen Gründen ist das Bremsengehäuse 1o in die geschnittene Zeichenebene gerückt worden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 findet ein zweireihiges, axial beidseitig und radial wirkendes, insgesamt mit 8 bezeichnetes Eingrillenlager Verwendung. Der mittlere Lagerdurchmesser ist mit 13 bezeichnet. Dies ist unter den gemäß Fig. 1 gegebenen Umständen der größtmögliche Durchmesser.
Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach ?ig· 1 zunächst durch die andere Art des Wälzlagers, hier mar ein einreihiges, alle radialen und axialen Kräfte aufnehmendes aiiv^rillenlager 15· Dieses ist gebildet durch ein
109839/1D41
inneres Lagerteil 14 und ein äußeres Lagerteil 16, die "beide einstückig mit Radialflansehen ausgebildet und mit Befestigungslöchern 17 und 18 versehen sind. Über nicht gezeigte Schraubenbolzen sind mit dem inneren Lagerteil 14 ein Rad 19 und eine Bremsscheibe 2o und ist.mit dem äußeren Lagerteil ein aus Darstellungsgründen in die Zeichenebene gerücktes Bremsengehäuse 21 verbunden. Das äußere Lagerteil 16 ist an einem Königszapfengehäuse 22 befestigt, welches mit einem Ringflansch 23 an dem Lagerteil 16 anliegt. Das Königszapfengehäuse 22 ist schalenförmig ausgebildet und besitzt Lager für einen Königszapfen, von dem nur die Mittelachse 24 angedeutet ist.
Fig. 4 zeigt eine Radlagerung für ein angetriebenes Rad. Wiederum besteht die Baueinheit des Lagers aus zwei einstückig mit Planschen versehenen Wälzlager- Laufringen, von denen der innere mit 25 und der äußere mit 26 bezeichnet ist. Als Wälzlager dient ein zweireihiges, beidseitig axial wirkendes Ringrillenlager 27· Eine Bremsscheibe 28 und das nicht gezeigte Fahrzeugrad sind mit dem inneren Lagerteil 25 verbunden. Das äußere Lagerteil 26 ist an einem ringförmigen Tragglied 29 befestigt, das mit dem Fahrzeugkörper in Verbindung steht.
Mit dem inneren Lagerteil 25 ist ein Teil 32 einer homokinetischen Kupplung verbunden, z.B. verschweißt.
In Fig. 5 und 6 ist die einfachste Ausführungsform einer Radlagerung gemäß der Erfindung dargestellt. In diesem Fall sind die Lagerteile aus Flachmaterial hergestellte Stanzteile 33 und 34 die nach dem Stanzvorgang mit einer Laufrille für ein einreihiges Ringrillenlager versehen worden sind. Wie auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3,haben die Kugeln in ^eder Rille Zweipunktkontakt.
Wie aus Fig. 6A, B und C hervorgeht, kommen für das innere und äußere Lagerteil verschieden geformte Befestigungsflanschen in Betracht. So zeigt z.B. Fig. 6A ein äußeres
SKP 8183/29.1.1971 109839/1041
Lagerteil 3^a welches in Seitenansicht im wesentlichen quadratisch ist, wobei im Bereich der Ecken Löcher 35 vorgesehen sind.
Fig. 6B zeigt eine Ausführung mit vier jeweils paarweise diametral gegenüberliegenden Augen 34-b, in denen Löcher 36 für Schraubenbolzen angebracht sind.
Nach Fig. 6C schließlich hat das äußere Lagerteil einen ringförmigen Flansch mit über den Umfang verteilten Löchern 37·
Zur Form des inneren Lagerteils zeigt Fig. 6A ein innen geschlossenes inneres Lagerteil 33a mit Löchern 38, Fig. 6B ein inneres Lagerteil mit zentral-er Durchgangsöffnung und radial nach innen vorspringenden Augen 33b, in denen Löcher 39 angeordnet sind. Gemäß Fig. 6C ist das innere Lagerteil mit einem inneren Radialflansch 33c versehen, welcher Löcher 4-0 für Befestigungsschrauben trägt.
Ansprüche
3KB1 8183/29.1.1971
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Claims (6)

  1. Ansprüche
    ' Λ J Radlagerung für ein mit einer Scheibenbremse ver-— sehenes Rad eines motorgetriebenen Straßenfahrzeugs mit mindestens drei Rädern, von denen wenigstens eines antreibbar ist, bestehend aus zwei zu einer Baueinheit vormontierten, konzentrischen, relativ zu einander rotierenden Lagerteilen, die Laufringe einer Wälzlagerung tragen und von denen eines am Fahrzeug und das andere am Rad und der Bremsscheibe befestigbar ist, dadurch geken η zeichne t,daß zur Erzielung einer großen Tragfähigkeit der mittlere Durchmesser des Wälzlagers (der Durchmesser des Kreises durch die Mittelpunkte der Wälzkörper) beträchtlich größer ist als der von auf einer Welle oder Achse montierten Wälzlagern und auf jeden Fall größer ist als die axiale Gesamtbreite der Baueinheit ,(1 bis 4, 8 bzw. 14 bis 18 bzw. 25 bis 27). .
  2. 2. Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser des Wälzlagers mit Bezug auf den radial äußeren Rand des Rades (6 bzw. 19) unter Berücksichtigung einer soweit wie möglich radial nach außen gerückten Lage des Scheibenbremsengehäuses (1o bzw. 21) und des entsprechenden Größtdurchmessers der Bremsscheibe (9 bzw. 2o bzw. 28), so groß wie möglich ist, so daß der Ringraum zwischen der Bremsfläche der Bremsscheibe (9 bzw. 2o bzw. 28) und den Wälzkörpern (8 bzw. 15 bzw. 27) im wesentlichen ganz ausgefüllt ist von dem äußeren Lagerteil (3, 4 bzw. 16, 18 bzw. 26) und den einstückig mit diesem ausgebildeten Befestigungsgliedern(17, 18).
    SKJ
  3. 3. Radlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser des Wälzlagers großer ist als die Gesamtbreite der Baueinheit (1 bis 4 bzw. 14 bis 18 bzw. 25 bis 27) einschließlich mit dieser unlösbar verbundener oder einstückig ausgebildeter Kuppelelemente (32) für den Antrieb.
  4. 4. Radlagerung nach einem derAnsprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß dor iiilttloro Diuv.hmniwti'j' don Wiil'.'.Tiiger:» mehr nin doppelt
    no groß int wio die Breite der Bfiueinhei t .(1 biu Λ ^
    b»w. 1Ί bin 18 bzw. ?5 bin 27).
  5. 5. Radlagerung nach einem oder mehreren der vorhergenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerteile (1,3 bzw. 14, 16 bzw. 25, 26) mit den Laufringen dss Wälzlagers einstückig ausgebildet sind und das innere Lagerteil (1 bzw. 14 bzw. 25) mit der Bremsscheibe (9 bzw. 2o bzw. 28), dai" äußere Lagerteil (3 bzw. 16 bzw. 26) mit dem Scheibenbremsengehäuse (Io bzw. 21) verbunden ist.
  6. 6. Radlagerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Λ Ansprüche ,dadur ch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (14 bis 18) mit dem Fahrzeug über ein Königszapfengehäuse (22) verbunden ist, welches aus Metallblech zu einer schalenförmigen Gestalt gepreßt ist, wobei in der Schalenwand diametral gegenüberliegend Löcher für die Lagerung des Königszapfens (24) vorgesehen sind.
    SKF 8183/29.I.
    109839/1041
    Leerseite
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