DE3713224C2 - Radlageranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlageranordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastwagen, bei welcher die Radnabe mittels Lagerelementen auf dem Stummel der Radachse gehalten ist, wobei die Lagerelemente an radialen Schultern der Radnabe einerseits und einem Bund des Achsstummels sowie einer der Einstellung des axialen Lagerspiels dienenden Achsmutter andererseits aufgenommen sind.

Derartige Radlageranordnungen für Fahrzeuge sind z. B. aus der DE 25 32 313 A1 bzw. US 37 85 706 bekannt.

Das gewünschte axiale Spiel derartiger Radlagereinrichtungen wird derzeit wie folgt eingestellt: Nach dem Aufschieben der Radnabe mit dem oder den Lagerelementen auf den Sitz des Achsstummels wird die auf die äußere Stirnfläche des (äußeren) Lagerelements wirkende Achsmutter mit einem vorgegebenen Drehmoment von bspw. 120 N/m, unter Drehung des Rades zur Erzeugung einer vorbestimmten Vorspannung angezogen. Danach wird - nach einer Faustregel - die Achsmutter um ein Sechstel ihres Umfangs zurückgedreht, damit sich das gewünschte axiale Lagerspiel einstellt. Die Achsmutter wird dann mit einer zweiten Mutter, einer Kontermutter, mit ebenfalls vorgegebenem Drehmoment von bspw. etwa 450 N/m, festgelegt. Die bisherige Einstellmethode ist verhältnismäßig aufwendig und verlangt zudem Sachverstand der Bedienungsperson und zudem ein anschließendes Überprüfen mittels Meßuhr und zwar entweder des axialen Spiels oder des Kippspiels.

Weiterhin ist aus der DE-AS 10 66 388 eine selbsttätig wirkende, temperaturabhängige Vorrichtung zur Regelung des Lagerspiels paarweise angeordneter Schrägkugellager oder Kegelrollenlager bekannt. Das regulierende Element besteht aus einem Werkstoff, der eine von den übrigen Lagerungsteilen unterschiedliche spezifische Wärmeausdehnung besitzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radlagerein­ richtung zu schaffen, bei welcher von vornherein ein genaues axiales Lagerspiel ohne die bisherige aufwendige Einstell- und Prüfmethode erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß zwischen das axiale Lagerspiel bestimmenden Flächen der Radnabe und/oder des Achsstummels und/oder der Achsmutter und/oder der Lagerelemente eine Verschleißschicht von der (Gesamt)Stärke des gewünschten Radlagerspiels vorgesehen ist, welche nach Inbetriebnahme des mit der Radlageranordnung ausgestatteten Fahrzeugs aufgrund der Betriebsbeanspruchung innerhalb einer bezogen auf die Gesamtbetriebsdauer der Radlageranordnung kurzen Betriebsdauer verschwindet.

Die Betriebsbedingungen zeichnen sich im wesentlichen durch eine reibungsbedingte Temperaturerhöhung im Lagerbereich von bis zu 100°C und/oder die Lagerreibung selbst und/oder durch erhöhte Flächenpressung in den Schultern bzw. in den Stirnflächen der Achsmuttern und der Innenringe bei auftretender Seitenkraft z. B. während Kurvenfahrens aus. Bei der erfin­ dungsgemäßen Radlageranordnung ist es damit lediglich noch erforderlich, die Achsmutter und danach die Kontermutter jeweils mit einem vorgegebenen Drehmoment bspw. in der oben­ genannten Größenordnung festzuziehen. Anstelle der beiden beschriebenen Muttern kann auch jede andere Sicherungsart bspw. Kronenmutter mit Splint eingesetzt werden. Die Verschleißschicht hält bei der Montage den dadurch entstehenden Vorspannungen stand. Ein Einstellen des erforderlichen Lagerspiels ist nicht mehr erforderlich, da beim Anziehen der Achsmutter die erfindungsgemäße Verschleißschicht, welche nach dem Inbetrieb­ setzen nach einigen Kilometern verschwunden ist, aufgrund ihrer bei Umgebungstemperatur vorhandenen Festigkeit das gewünschte axiale Lagerspiel genau gewährleistet. Dieses Lagerspiel kann dabei sowohl bei der Erstmontage als auch bei etwaigen späteren Reparaturen und Austausch einzelner Teile der Radlageranordnung gewährleistet werden. Bei einer nachträglichen Reparatur wird die Verschleißschicht aus dem gewünschten Material und in der erforderlichen Stärke des gewünschten Radlagerspiels wieder auf eine oder mehrere der das axiale Lagerspiel bestimmenden Flächen aufgetragen bzw. aufgebracht.

Für den Ort der Aufbringung der Verschleißschicht gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Die Verschleißschicht kann bspw. zwischen einander axial zugekehrten Flächen wenigstens einer der radialen Schultern der Radnabe und des jeweiligen Lagerelements, zwischen den einander axial zugekehrten Flächen von Achsstummelbund und innerem Lagerelement und/oder zwi­ schen den einander zugekehrten Flächen von Achsmutter und äußerem Lagerelement vorgesehen sein. In all diesen Fällen ist die Verschleißschicht äußerlich aufgetragen und damit auch sichtbar, so daß der Monteur ohne weiteres erkennen kann, daß es sich um eine erfindungsgemäße Radlageranordnung handelt, bei welcher die herkömmliche Radlagerspieleinstellung ent­ behrlich ist. Am einfachsten ist es bspw., wenn die innere Stirnfläche der Achsmutter die Verschleißschicht in der geforderten Dicke trägt, sie kann aber auch auf der dem inne­ ren Lagerelement zugekehrten Fläche des Achsstummelbundes, den jeweiligen den Lagerelementen zugekehrten Stirnflächen der radialen Schultern der Radnabe und/oder der einen und/oder der anderen Stirnfläche der Lagerelemente selbst vorgesehen sein. Ist nur eine Verschleißschicht vorgesehen, so hat diese eine Stärke, die dem später gewünschten axialen Lagerspiel ent­ spricht, wenn sie aufgrund von Temperatur oder Reibung ver­ schwunden ist. Sind mehrere Verschleißschichten vorgesehen, so soll die Summe ihrer Stärken dem später gewünschten axialen Lagerspiel entsprechen. Bei einer Radlageranordnung, die wenigstens ein axiales Spiel zulassendes Lagerelement auf­ weist, wie dies bei den herkömmlichen Kegelrollen-Lagern der Fall ist, kann die erfindungsgemäße Verschleißschicht auch auf Innenflächen wenigstens eines der Lagerelemente vorgesehen sein, also bspw. auf den Oberflächen der Kegelrollen und/oder den den Kegelrollen zugekehrten Laufflächen von Innenring oder Außenring der Kegelrollen-Lager. Bei so ausgebildeten Lagerelementen kann die Verschleißschicht nicht nur aufgrund der erhöhten Temperatur, sondern auch aufgrund der Reibung, die zwischen den Kegelrollen und Innenring bzw. Außenring auftreten, verschwinden. An derartigen Lagerelementen sollte jedoch äußerlich deutlich kenntlich gemacht werden, daß sie eine innere Verschleißschicht tragen, da es bei einer Ver­ wechslung mit herkömmlichen Lagerelementen zu Fehlmontagen kommen kann. Nimmt der Monteur nämlich fälschlicherweise an, daß er ein herkömmliches Lagerelement hat, so wird er in herkömmlicher Weise auch das Radlagerspiel einstellen, in dem nach dem vorläufigen Voranziehen der Achsmutter diese danach um etwa ein Sechstel ihres Umfanges zurückgedreht wird. Dies hätte zur Folge, daß das Lagerspiel, da die in dem Lager­ element vorhandene Verschleißschicht später verschwindet, letztlich zu groß eingestellt ist. Wird der Monteur fälsch­ licherweise annehmen, daß er ein erfindungsgemäßes Lagerele­ ment mit innerer Verschleißschicht hat, obwohl dies nicht der Fall ist, würde er das an sich erforderliche herkömmliche Einstellen des Radlagerspiels durch Zurückdrehen der Achs­ mutter nach dem Voranziehen unterlassen und das Fahrzeug würde mit praktisch spielfreier Lagereinstellung gefahren werden, so daß es zu Überhitzung und Zerstörung des Lagers kommen könnte. Deswegen sind diejenigen Ausführungsformen der Erfindung, bei welcher die Verschleißschicht bzw. die Verschleißschichten äußerlich sichtbar aufgetragen sind, der nicht sichtbaren Verwendung von Verschleißschichten im Inneren der Lagerele­ mente vorzuziehen.

Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung vorzugsweise dann verwirklicht werden, wenn als Lagerelemente an sich bekannte Kegelrollen-Lager dienen, mit einem auf dem Achsstummel auf­ sitzenden Innenring und einem über Kegelrollen auf dem Innen­ ring abstützenden und die Radnabe aufnehmenden Außenring.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vorzugsweise zwei Lagerelemente mit ihren Stirnflächen je einerseits einer radialen Schulter der Radnabe und anderer­ seits dem Achsstummelbund bzw. der Achsmutter zugekehrt.

Als Material für die Verschleißschicht kann bspw. Lack, gehär­ tetes Fett oder ein Kunststoff dienen, welches unter den im Lager herrschenden Betriebstemperaturen entweicht, bspw. durch Erweichen und/oder Verdampfen. Handelt es sich um ein Mate­ rial, das unter den Betriebstemperaturen lediglich erweicht, ist es von Vorteil, daß die Achsmutter mit einer hinreichenden Vorspannung angezogen wird, damit bei Inbetriebsetzen des Fahrzeuges und damit Erwärmen des Lagers das sich erweichende Material aus dem Zwischenraum zwischen den einander zugekehr­ ten radialen Flächen, zwischen welchen sich die Verschleiß­ schicht befindet, während der ersten Kilometer unter der Betriebslast herausgedrückt wird.

Die Verschleißschicht kann bspw. als Materialschicht wenig­ stens auf eine das axiale Lagerspiel bestimmenden Fläche flüssig aufgetragen oder aufgesprüht ausgebildet sein. Hier bietet sich bspw. an, vor der Montage des Lagers die Achs­ mutter durch ein entsprechendes Tauchbad oder eine entspre­ chende Sprühanlage zu führen. Auf diese Weise lassen sich die gewünschten Stärken der Verschleißschicht mit der erforder­ lichen Genauigkeit festlegen.

Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die Verschleiß­ schicht als zwischen das axiale Lagerspiel bestimmenden Flä­ chen eingelegte Schichtfolie ausgebildet ist. Diese Schicht­ folie eignet sich vor allem für den Fall der Reparatur der Radlageranordnung eines bereits benutzten Fahrzeuges. Bei einem derartigen Fahrzeug haben die Lager das erforderliche axiale Lagerspiel. Wird die Radlageranordnung nun geöffnet und neu montiert, so kann das Lagerspiel, da ja die ursprünglich vorhandene Verschleißschicht bereits verschwunden ist, in herkömmlicher Weise eingestellt werden oder man verwendet als neue Verschleißschicht die erfindungsgemäße Schichtfolie einer Stärke, die dem gewünschten Lagerspiel entspricht. Derartige Schichtfolien können in Reparaturbetrieben in unterschied­ lichen Schichtstärken vorrätig gehalten werden, um dann je nach dem gewünschten Lagerspiel Einsatz zu finden.

Insbesondere für Reparaturzwecke ist es auch von besonderem Interesse, wenn die Verschleißschicht, die bspw. auf den äußeren Stirnflächen der Lagerelemente den den Lagerelementen zuzukehrenden Flächen der radialen Schultern einer neuen Rad­ nabe und/oder den das axiale Spiel bestimmenden radialen Flächen des Achsstummelbundes bzw. der Achsmutter vorgesehen sind, aus einem sich von der Farbe der das axiale Lagerspiel bestimmenden Flächen farblich abhebenden Material besteht.

Aus den obengenannten Gründen sollten die Lagerelemente, die auf Innenflächen eine erfindungsgemäße Verschleißschicht tragen, äußerlich sichtbar eine sich farblich von der Ober­ fläche des betreffenden Lagerelements abhebende Oberflächen­ schicht tragen oder in sonstiger Weise leicht erkennbar ge­ kennzeichnet sein.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Die einzige Figur veranschaulicht im Schnitt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer die Erfindung aufweisenden Radlager­ anordnung.

Bei der dargestellten Radlageranordnung für Kraftfahrzeuge ist die Radnabe 1 mittels zweier im axialen Abstand angeordneter Lagerelemente 2 und 3 im Schiebesitz auf dem Stummel 4 der Radachse 16 gehalten. Die Lagerelemente 2 und 3 sind als Kegelrollen-Lager ausgebildet, mit je einem Innenring 10 bzw. 11, welcher auf dem Achsstummel 4 sitzt und je einem Außenring 14 bzw. 15, welcher sich über Kegelrollen 12 bzw. 13 auf den jeweiligen Innenring 10 bzw. 11 abstützt. Die äußere Stirn­ fläche des Innenrings 10 des äußeren Lagerelements 2 ist der Stirnfläche einer Achsmutter 8 zugekehrt, welche auf den äußeren Gewindestutzen des Achsstummels 4 aufgeschraubt und mittels einer Kontermutter 17 festgelegt ist. Die innere Stirnfläche des Außenringes 14 des äußeren Lagerelements 2 liegt an der nach außen weisenden radialen Fläche der Schulter 5 an. Der Außenring 15 des inneren Lagerelements 3 liegt an der nach innen weisenden radialen Fläche der anderen Schulter 6 an, während sich beim Vorspannen der Achsmutter 8 die innere Stirnfläche des Innenrings 11 des inneren Lagerelements 13 an der nach außen weisenden radialen Fläche des Achsstummelbundes 7 abstützt. Erfindungsgemäß befindet sich auf der nach innen gekehrten Stirnfläche der Achsmutter 8 eine Verschleißschicht 9, über welche sich die Achsmutter 8 beim Vorspannen mit einem vorbestimmten Drehmoment an der nach außen weisenden Stirn­ fläche des Innenrings 10 des Lagerelements 2 abstützt. Nach dem Vorspannen der Achsmutter 8 ist diese aufgrund der Konter­ mutter 17 axial unverrückbar auf dem Achsstummel 4 gehalten. Die Verschleißschicht 9 besteht erfindungsgemäß aus einem Material, welches zwar fest genug ist, um den bei der Vorspan­ nung der Achsmutter 8 auftretenden axialen Druck auszuhalten, welches jedoch bei Inbetriebnahme eines mit einer solchen Radlageranordnung ausgestatteten Kraftfahrzeuges aufgrund des betriebsbedingten Temperaturanstieges verschwindet und zwar entweder, indem das Material weich wird und aus dem Zwischen­ raum zwischen Achsmutter 8 und Innenring 10 herausläuft oder herausgequetscht wird, oder indem es verdampft. Die Ver­ schleißschicht 9 hat zunächst beim Zusammenbau der Radlager­ anordnung genau die Stärke, die später das gewünschte axiale Lagerspiel haben soll, so daß nach dem Verschwinden der Ver­ schleißschicht 9 dieses gewünschte Lagerspiel vorhanden ist. Demnach braucht lediglich die Achsmutter 8 einmal mit dem er­ forderlichen Drehmoment angezogen zu werden. Eine Einstellung des Lagerspiels und eine nachträgliche Überprüfung des richti­ gen Einstellens des Lagerspiels ist nicht mehr erforderlich, da es immer genau der vorherigen Stärke der aufgebrachten Ver­ schleißschicht 9 entspricht. Dabei kann die Verschleißschicht 9 der Einfachheit halber auch bspw. aus einem Schichtfolien­ ring bestehen, welcher zwischen Innenring 10 des äußeren Lagerelements 2 und Achsmutter 8 eingelegt ist. Die Ver­ schleißschicht 9 kann bspw. aus einem gehärteten Fett, einem Lack, einem Kunstharz oder einem sonstigen Kunststoff beste­ hen, die jeweils unter den Betriebstemperaturen und unter der Betriebslast das Verschwinden der Verschleißschicht 9 aus dem das gewünschte Lagerspiel zulassenden Zwischenspalt gewähr­ leisten. Die Materialien sollten öl- bzw. fettverträglich sein. Anstatt oder zusätzlich zu der Anordnung der zeichne­ risch dargestellten Verschleißschicht 9 könnte auch eine sol­ che Verschleißschicht zwischen der nach innen weisenden Stirn­ fläche des Außenrings 14 des äußeren Lagerelements 2 und der nach außen weisenden radialen Fläche der äußeren Schulter 5 der Radnabe 1, zwischen der nach innen weisenden radialen Fläche der Schulter 6 der Radnabe 1 und der nach außen weisen­ den Fläche des Außenrings 15 des inneren Lagerelements 3 bzw. zwischen der nach innen weisenden Stirnfläche des Innenrings 11 des inneren Lagerelements 3 und der nach außen weisenden radialen Fläche des Achsstummelbundes 7 angeordnet sein. Statt dessen oder darüber hinaus können auch die miteinander in Eingriff stehenden bzw. kommenden Innenflächen der Lagerringe 10, 14; 11, 15 und/oder der Kegelrollen 12; 13 eine derartige erfindungsgemäße Verschleißschicht aufweisen, welche zusätz­ lich zu der thermischen Beanspruchung auch noch aufgrund der Oberflächenreibung auf den ersten Kilometern der Inbetrieb­ nahme des mit der erfindungsgemäßen Radlageranordnung ausge­ statteten Fahrzeuges verschwindet.

Bezugszeichenliste:

 1 Radnabe
 2 Lagerelement
 3 Lagerelement
 4 Achsstummel
 5 Schulter
 6 Schulter
 7 Achsstummelbund
 8 Achsmutter
 9 Verschleißschicht
10 Innenring
11 Innenring
12 Kegelrollen
13 Kegelrollen
14 Außenring
15 Außenring
16 Radachse
17 Kontermutter
18 Gewindestutzen

Claims (10)

1. Radlageranordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastwagen, bei welchen die Radnabe (1) mittels Lagerelementen (2, 3) auf dem Stummel (4) der Radachse (16) gehalten ist, wobei die Lagerelemente (2, 3) an radialen Schultern (5, 6) der Radnabe (1) einerseits und einem Bund (7) des Achsstummels (4) sowie einer der Einstellung des axialen Lagerspiels dienenden Achsmutter (8) andererseits aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das axiale Lagerspiel bestimmenden Flächen der Radnabe (1) und/oder des Achsstummels (4) und/oder der Achsmutter (8) und/oder der Lagerelemente (2, 3) eine Verschleißschicht (9) von der (Gesamt)Stärke des gewünschten Radlagerspiels vorgesehen ist, welche nach Inbetriebnahme des mit der Radlageranordnung ausgestatteten Fahrzeugs aufgrund der Betriebsbeanspruchung innerhalb einer bezogen auf die Gesamtbetriebsdauer der Radlageranordnung kurzen Betriebsdauer verschwindet.

2. Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (9) zwischen einander axial zu­ gekehrten Flächen wenigstens einer radialen Schulter (5, 6) und des jeweiligen Lagerelements (2, 3) und/oder zwischen den einander axial zugekehrten Flächen von Achsstummelbund (7) und innerem Radlagerelement (3) und/oder zwischen den einander axial zugekehrten Flächen von Achsmutter (8) und äußerem Radlagerelement (2) vorgesehen ist.

3. Radlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit wenigstens einem axiales Spiel zulassenden Lagerelement (2, 3), dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (9) auf Innenflächen wenigstens eines der Lagerelemente (2, 3) vorgesehen ist.

4. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagerelemente (2, 3) an sich bekannte Kegelrollen-Lager dienen, mit einem auf dem Achsstummel (4) aufsitzenden Innenring (10, 11) und einem sich über Kegel­ rollen (12, 13) auf dem Innenring (10, 11) abstützenden und die Radnabe (1) aufnehmenden Außenring (14, 15).

5. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (2, 3) mit ihren Stirn­ flächen je einerseits einer radialen Schulter (5, 6) der Rad­ nabe (1) und andererseits dem Achsstummelbund (7) bzw. der Achsmutter (8) zugekehrt sind.

6. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (9) aus Lack, gehär­ tetem Fett oder einem Kunststoff besteht, welche unter den im Lager entstehenden Betriebstemperaturen entweichen, bspw. durch Erweichen und/oder Verdampfen.

7. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (9) als Material­ schicht wenigstens auf eine das axiale Lagerspiel bestimmende Fläche flüssig aufgetragen oder aufgesprüht ausgebildet ist.

8. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (9) als zwischen das axiale Lagerspiel bestimmenden Flächen eingelegte Schichtfolie ausgebildet ist.

9. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (9) aus einem sich von der Farbe der das axiale Lagerspiel bestimmenden Flächen farblich abhebenden Material besteht.

10. Radlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (2, 3), die auf Innenflächen eine Verschleißschicht tragen, äußerlich sichtbar eine sich farblich von der Oberfläche des betreffenden Lager­ elements (2, 3) abhebende Oberflächenschicht trägt.