-
Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit für ein Fahrzeug, umfassend eine Welle, eine Radnabe, eine Zentralschraube und ein Federelement.
-
Aus der
DE 10 2007 057 047 A1 geht eine Verbindungsanordnung, insbesondere Radlagereinheit hervor, umfassend ein Radnaben-Bauteil, ein Wellengelenk-Bauteil, eine Verbindungsschraube und ein Federelement. Das Radnaben-Bauteil ist über eine Stirnverzahnung mit parallel zur Bauteil-Drehachse ausgerichteten Zähnen drehfest mit dem Wellengelenk-Bauteil verbunden. Das Radnaben-Bauteil und das Wellengelenk-Bauteil sind über die in der gemeinsamen Drehachse dieser Bauteile liegende Verbindungsschraube gegeneinander verspannt. Ferner ist die Verbindungsschraube an einem der genannten Bauteile über ein Federelement abgestützt, dessen möglicher Federweg zwischen einer Zahn-auf-Zahn-Position und einer Zahn-in-Lücke-Position der Stirnverzahnung nicht geringer als die Höhe der Zähne der Stirnverzahnung ist. Das Federelement ist als Federscheibe oder Elastomer-Hülse oder Schraubenfeder oder Kombination dieser Elemente ausgebildet.
-
Die
DE 10 2013 205 340 B3 offenbart eine Montagehilfe für ein Radlager. Einer Radlagernabe des Radlagers ist als Montagehilfe eine elastische Spreizhülse zugeordnet, die mit einer Gelenkglocke zusammenwirkt und die bei Erreichen einer Endlage, einer Zahn-in-Lücke-Position der Stirnverzahnungen eine Zuführöffnung für die Spannschraube freigibt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Radlagereinheit weiterzuentwickeln, insbesondere einen Montageaufwand und eine Störanfälligkeit der Radlagereinheit bei der Montage zu verringern. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
-
Eine erfindungsgemäße Radlagereinheit für ein Fahrzeug umfasst eine Welle, eine Radnabe eine Zentralschraube und ein Federelement, wobei die Radnabe und die Welle koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils eine stirnseitige Verzahnung zur drehfesten Verbindung aufweisen, wobei die Welle eine zentrale Gewindebohrung aufweist, in die die Zentralschraube zur Verspannung der Radnabe mit der Welle eingedreht ist, wobei das Federelement topfförmig ausgebildet ist, einen ersten und zweiten Flanschabschnitt sowie einen dazwischen angeordneten und diese miteinander verbindenden Ringabschnitt umfasst, wobei der Ringabschnitt zumindest teilweise radial an der Radnabe abgestützt ist, wobei der erste Flanschabschnitt zumindest teilweise radial nach außen ausgebildet ist und axial an der Radnabe und/oder an der Zentralschraube abgestützt ist, wobei der zweite Flanschabschnitt zumindest teilweise radial nach innen sowie elastisch federnd ausgebildet ist und axial an der Zentralschraube abgestützt ist.
-
Mithin sind die stirnseitige Verzahnung an der Radnabe und die stirnseitige Verzahnung an der Welle als Axialverzahnungen bzw. Stirnverzahnungen ausgebildet und dazu eingerichtet, die Welle und die Radnabe drehfest miteinander zu verbinden. Die beiden Verzahnungen weisen Zähne und Zahnlücken auf, die parallel zur Längsachse bzw. Drehachse der Radlagereinheit ausgebildet sind und miteinander im Zahneingriff stehen. Mit anderen Worten greifen die Zähne der Verzahnung an der Radnabe in einem korrekt montierten Zustand der Radlagereinheit in Zahnlücken der Verzahnung an der Welle ein. Insbesondere sind die beiden Verzahnungen korrespondierend bzw. komplementär zueinander ausgebildet. Durch Einschrauben der Zentralschraube in die Gewindebohrung an der Welle werden die Verzahnungen ineinander gedrückt, sodass die Welle mit der Radnabe verspannt wird. Das Federelement wirkt dabei derart über die Zentralschraube mit der Welle und der Radnabe zusammen, dass eine Zahn-auf-Zahn-Stellung der beiden Verzahnungen bei beendeter Montage von Welle und Radnabe vermieden wird.
-
Unter einer topfförmigen Ausbildung des Federelements ist zu verstehen, dass das Federelement nicht flach wie eine Federscheibe oder Tellerfeder ist, sondern auch eine wesentliche Erstreckung in Längsrichtung aufweist. Demgegenüber weisen Federscheiben und Tellerfedern im Wesentlichen keine Erstreckung in Längsrichtung auf. Der Vorteil eines topfförmigen Federelements gegenüber einer Federscheibe und Tellerfeder ist, dass aufgrund einer größeren Abstützfläche des Federelements an der Radnabe und/oder Zentralschraube sowohl die Montage des Federelements erleichtert wird, als auch eine größere Vorspannung von Welle und Radnabe erzielt werden kann. Mithin wird durch die erfindungsgemäße topfförmige Ausbildung des Federelements ein Montageaufwand und eine Störanfälligkeit der Radlagereinheit bei der Montage verringert.
-
Das topfförmige Federelement weist zumindest drei wesentliche Abschnitte bzw. Bereiche auf, nämlich die beiden Flanschabschnitte und den Ringabschnitt. Der Ringabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Zentralschraube bzw. zu einer Zentralbohrung an der Radnabe und verbindet die beiden Flanschabschnitte einteilig miteinander. Der Ringabschnitt kommt zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig in der Zentralbohrung der Radnabe zur Anlage, um das Federelement in der Zentralbohrung flächig abzustützen. Bevorzugt ist der Ringabschnitt zumindest genauso lang wie der längere der beiden Flanschabschnitte. Der erste Flanschabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen und der zweite Flanschabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung nach innen. Beispielsweise stützt sich der erste Flanschabschnitt stirnseitig an der Radnabe ab. Optional kommt der erste Flanschabschnitt axial an einem Schraubenkopf der Zentralschraube zur Anlage. Demgegenüber stützt sich der zweite Flanschabschnitt axial an einem Schraubenkopf der Zentralschraube ab. Der zweite Flanschabschnitt ist als mechanischer Energiespeicher ausgebildet und dazu eingerichtet, durch elastische Verformung Energie aufzunehmen und diese in Form einer Axialkraft auf die Zentralschraube einzuleiten, um über die Zentralschraube die Verzahnung an der Welle gegen die Verzahnung an der Radnabe vorzuspannen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Federelement eine umfangsseitige Öffnung auf, wobei die Öffnung zwischen zwei umfangsseitig sich gegenüberliegenden Enden des Federelements ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Federelement in Umfangsrichtung nicht geschlossen, sondern an einer Stelle derart geöffnet, dass zwei freie Enden an dem Federelement ausgebildet werden. Insbesondere ist das Federelement C-förmig ausgebildet. Insbesondere ist die Öffnung dazu eingerichtet, beim Verpressen mit Übermaß eine Umfangsvorspannung aufzubauen und dadurch Bohrungstoleranzen auszugleichen. Alternativ kann das Federelement auch ringförmig ausgebildet sein, wobei dann das Federelement ohne Öffnung ausgebildet und umfangsseitig geschlossen ist.
-
Vorzugsweise ist die Öffnung mindestens so groß, wie ein Durchmesser eines Gewindeschafts der Zentralschraube. Dadurch kann das Federelement auch nachträglich in eine Radlagereinheit eingebaut werden, indem die Zentralschraube nur teilweise gelöst wird, das Federelement über die Öffnung radial auf die Zentralschraube aufgesteckt wird, und abschließend die Zentralschraube in die Gewindebohrung an der Welle eingedreht wird. Somit vereinfacht die Öffnung eine Montage des Federelements an der Zentralschraube.
-
Bevorzugt weist das Federelement mehrere umfangsseitig angeordnete sowie sich radial erstreckende Schlitze auf. Beispielsweise sind die Schlitze an dem zweiten Federelement ausgebildet. Bevorzugt können sich die Schlitze auch über den Ringabschnitt und zumindest teilweise über den ersten Flanschabschnitt erstrecken. Zwischen jeweils zwei Schlitzen wird jeweils ein Federarm ausgebildet. Insbesondere sind die Federarme gleichmäßig am Innenumfang des Federelements angeordnet.
-
Ferner bevorzugt ist der erste Flanschabschnitt als Unterlegscheibe axial zwischen der Zentralschraube und der Radnabe ausgebildet. Mithin ist der erste Flanschabschnitt flach wie eine Scheibe bzw. Unterlegscheibe ausgebildet und erstreckt sich derart in radialer Richtung nach außen, dass dieser stirnseitig zwischen dem Schraubenkopf der Zentralschraube und der Radnabe zur Anlage kommt bzw. eingeklemmt wird. Dadurch kann eine zusätzliche Unterlegscheibe, die stirnseitig zwischen dem Schraubenkopf der Zentralschraube und der Radnabe angeordnet sein würde, entfallen.
-
Vorzugsweise ist der zweite Flanschabschnitt in Längsrichtung der Zentralschraube gebogen ausgebildet. Unter einer in Längsrichtung gebogenen Ausbildung des zweiten Flanschabschnitts ist zu verstehen, dass dieser nicht flach bzw. eben ausgebildet ist, sondern eine geschwungene Form aufweist und sich somit zumindest teilweise in axialer Richtung entlang der Längsachse erstreckt.
-
Beispielsweise ist der zweite Flanschabschnitt S-förmig gebogen ausgebildet. Mithin erstreckt sich der zweite Flanschabschnitt entlang seiner radialen Ausrichtung nach innen zumindest teilweise in eine erste Axialrichtung, dann zumindest teilweise in eine zweite Axialrichtung, die entgegengesetzt zu der ersten Axialrichtung ausgebildet ist. Dabei bildet der zweite Flanschabschnitt einen ersten und einen zweiten Axialbauch aus, wobei der erste Axialbauch an dem Ringabschnitt angrenzt und als Federspeicher für mechanische Energie dient, wobei ferner der zweite Axialbauch an dem ersten Axialbauch angrenzt und eine Anlagefläche am Schraubenkopf der Zentralschraube ausbildet.
-
Bevorzugt ist ein Sicherungselement zur Begrenzung einer axialen Verschiebung des Federelements an der Zentralschraube angeordnet. Das Sicherungselement ist insbesondere als Sicherungsring oder O-Ring ausgebildet und positionsfest an dem Gewindeschaft der Zentralschraube angeordnet. Durch axiale Anlage des Federelements am Sicherungselement wird eine axiale Verlagerung des Federelements über das Sicherungselement hinaus verhindert.
-
Beispielsweise ist das Federelement spielfrei an der Radnabe angeordnet. Insbesondere ist das Federelement an der Radnabe angepresst bzw. in der Radnabe eingepresst. Mithin ist das Federelement positionsfest in der Zentralbohrung der Radnabe aufgenommen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Welle zumindest mittelbar mit einer Gelenkglocke verbunden. Insbesondere ist die Welle einteilig mit der Gelenkglocke ausgebildet. Alternativ ist die Welle mehrteilig mit der Gelenkglocke ausgebildet. Beispielsweise ist die Welle formschlüssig und/oder reibschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Gelenkglocke verbunden. Insbesondere ist die Gelenkglocke auf einer entgegengesetzt zur Gewindebohrung ausgebildeten Seite der Welle angeordnet.
-
Bevorzugt weist die Radnabe einen Flanschabschnitt zur Aufnahme eines Fahrzeugrades und einen Lagersitzabschnitt zur Aufnahme eines Radlagers auf. Mit anderen Worten wird an dem Flanschabschnitt das Fahrzeugrad bzw. eine Felge mit einem Reifen montiert, wobei an dem Lagersitzabschnitt ein Radlager montiert wird. Die Radnabe ist monolithisch ausgebildet, sodass der Flanschabschnitt und der Lagersitzabschnitt einteilig miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist der Lagersitzabschnitt dazu eingerichtet, einen Innenring des Radlagers aufzunehmen, wobei der Innenring eine erste Laufbahn für eine erste Wälzkörperreihe des Radlagers bildet, und wobei eine zweite Laufbahn für eine zweite Wälzkörperreihe des Radlagers unmittelbar an dem Lagersitzabschnitt ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Radlager als doppelreihiges Schrägkugellager ausgebildet.
-
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der vier Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit,
- 2 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Federelements der Radlagereinheit gemäß 1,
- 3 eine schematische Detailschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Einbaulage des Federelements in der Radlagereinheit gemäß 1, und
- 4 eine schematische Detailschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Einbaulage eines Federelements gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels in einer Radlagereinheit.
-
Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Radlagereinheit 1 eine Welle 2, eine Radnabe 3, eine Zentralschraube 4 und ein Federelement 5 auf. Das Federelement 5 ist räumlich zwischen der Radnabe 3 und der Zentralschraube 4 angeordnet. Ferner ist das Federelement 5 topfförmig ausgebildet und umfasst einen ersten und zweiten Flanschabschnitt 8a, 8b sowie einen dazwischen angeordneten und diese miteinander verbindenden Ringabschnitt 9. Die Radlagereinheit 1 umfasst ein auf der Radnabe 3 angeordnetes Radlager 15, sowie zwei das Radlager 15 gegen Umwelteinflüssen schützende Dichtringe 16a, 16b. Die Radnabe 3 und die Welle 2 sind koaxial zueinander ausgebildet und weisen jeweils eine stirnseitige Verzahnung 6a, 6b zur drehfesten Verbindung auf. Die Welle 2 ist einteilig mit einer Gelenkglocke 17 verbunden. Durch die Zentralschraube 4, die in einer Gewindebohrung 7 koaxial zu einer Längsachse A der Welle 2 angeordnet ist, sind die Welle 2 und die Radnabe 3 axial miteinander verbunden. Die Längsachse A stellt gleichzeitig die Rotationsachse der Radlagereinheit 1 dar. Ferner weist die Radnabe 3 einen Flanschabschnitt 18 zur Aufnahme eines - hier nicht dargestellten - Rades und einen Lagersitzabschnitt 19 zur Aufnahme des als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildeten Radlagers 15 auf. An dem Lagersitzabschnitt 19 ist ein Innenring 20 des Radlagers 15 aufgenommen, der eine erste Laufbahn für eine erste Wälzkörperreihe 21a des Radlagers 15 bildet. Eine zweite Laufbahn für eine zweite Wälzkörperreihe 21b des Radlagers 15 ist unmittelbar an dem Lagersitzabschnitt 19 ausgebildet.
-
2 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung des Federelements 5 gemäß 1. Das Federelement 5 weist eine umfangsseitige Öffnung 10 auf, wobei die Öffnung 10 zwischen zwei umfangsseitig sich gegenüberliegenden Enden des Federelements 5 ausgebildet ist. Für einen Austausch des Federelements 5 oder eine nachträgliche Montage des Federelements 5 in die Radlagereinheit 1, ist die Öffnung 10 mindestens so groß, wie der Durchmesser des Gewindeschafts 11 der Zentralschraube 4. Aufgrund der Öffnung 10 ist es für die Montage des Federelements 5 nicht notwendig, die Zentralschraube 4 vollständig aus der Welle 2 auszudrehen und im Anschluss das Federelement 5 axial auf die Zentralschraube 4 aufzustecken. Folglich muss die Zentralschraube 4 nur gelöst werden und das Federelement 5 kann radial über die Öffnung 10 auf die Zentralschraube 4 geschoben werden.
-
Ferner weist das Federelement 5 mehrere umfangsseitig gleichmäßig verteilt angeordnete sowie sich radial erstreckende Schlitze 12 auf. Zwischen jeweils zwei Schlitzen 12 wird jeweils ein Federarm 13 ausgebildet, der sich von dem ersten Flanschabschnitt 8a über den Ringabschnitt 9 bis hin zum zweiten Flanschabschnitt 8b erstreckt. Alternativ können die Schlitze 12 und somit auch die Federarme 13 kürzer ausgebildet sein oder vollständig entfallen. Das Federelement 5 ist dazu eingerichtet, beim Eindrehen der Zentralschraube 4 in die Gewindebohrung 7 eine zusätzliche Vorspannkraft über die Zentralschraube 4 auf die Radnabe 3 und die Welle 2 zu übertragen, um eine Zahn-auf-Zahn-Position der stirnseitigen Verzahnung 6a an der Radnabe 3 und der stirnseitigen Verzahnung 6b an der Welle 2 zu vermeiden. Beispielsweise kann die Radnabe 3 dazu um wenige Grad relativ zur Welle 2 verdreht werden, sodass die Zähne in die Zahnlücken greifen, wobei dann das Federelement 5 diese korrekte Position sichert. Mithin wirkt das Federelement 5 derart über die Zentralschraube 4 mit der Welle 2 und der Radnabe 3 zusammen, dass eine Zahn-auf-Zahn-Stellung der beiden stirnseitigen Verzahnung 6a, 6b bei beendeter Montage von Welle 2 und Radnabe 3 vermieden wird.
-
In 3 ist die Einbaulage des Federelement 5 in der Radlagereinheit gemäß 1 vergrößert dargestellt. Das Federelement 5 weist den ersten und zweiten Flanschabschnitt 8a, 8b sowie den Ringabschnitt 9 auf. Der erste und zweite Flanschabschnitt 8a, 8b sind einteilig über den Ringabschnitt 9 miteinander verbunden, wobei der Ringabschnitt 9 radial an der Radnabe 3 abgestützt ist. Der erste Flanschabschnitt 8a ist radial nach außen ausgebildet und axial an der Radnabe 3 und an der Zentralschraube 4 abgestützt. Vorliegend ist der erste Flanschabschnitt 8a als Unterlegscheibe axial zwischen der Zentralschraube 4 und der Radnabe 3 eingeklemmt. Der zweite Flanschabschnitt 8b ist radial nach innen sowie elastisch federnd ausgebildet und axial an der Zentralschraube 4 abgestützt. Ferner ist der zweite Flanschabschnitt 8b in Richtung der Längsachse A derart gebogen ausgebildet, dass dieser eine S-Form aufweist. Der zweite Flanschabschnitt 8b wird durch das Festziehen der Zentralschraube 4 elastisch verformt und dient als Energiespeicher. Die darin gespeicherte potentielle Energie kann bei einem Wechsel von einer Zahn-auf-Zahn-Position zu einer Zahn-in-Lücke-Position der Verzahnungen 6a, 6b über die Anlagefläche des zweiten Flanschabschnitts 8b an die Zentralschraube 4 abgegeben werden, um die Zahn-in-Lücke-Position, also den korrekten Zahneingriff der Verzahnungen 6a, 6b zu sichern und die Welle 2 mit der Radnabe 3 axial zu verspannen.
-
In 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Federelements 5 dargestellt. Das Federelement 5 gemäß 4 weist gegenüber dem Federelement 5 gemäß den 1 bis 3 einen in radialer Richtung reduzierteren ersten Flanschabschnitt 8a auf. Der reduziertere ersten Flanschabschnitt 8a kommt auf einer umlaufenden Fase 22 der Radnabe 3 zur Anlage. Auch in dieser Ausführungsform des Federelements 5 sind der erste und zweite Flanschabschnitt 8a, 8b einteilig über den Ringabschnitt 9 miteinander verbunden, wobei der Ringabschnitt 9 radial an der Radnabe 3 abgestützt ist. Der zweite Flanschabschnitt 8b ist S-förmig sowie radial nach innen und elastisch federnd ausgebildet und kommt axial an der Zentralschraube 4 zur Anlage. Des Weiteren ist ein Sicherungselement 14 zur Begrenzung einer axialen Verschiebung des Federelements 5 an der Zentralschraube 4 angeordnet. Das Sicherungselement 14 ist vorliegend als O-Ring ausgebildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Radlagereinheit
- 2
- Welle
- 3
- Radnabe
- 4
- Zentralschraube
- 5
- Federelement
- 6a, 6b
- stirnseitige Verzahnung
- 7
- Gewindebohrung
- 8a, 8b
- Flanschabschnitt
- 9
- Ringabschnitt
- 10
- Öffnung
- 11
- Gewindeschaft
- 12
- Schlitz
- 13
- Federarm
- 14
- Sicherungselement
- 15
- Radlager
- 16a, 16b
- Dichtring
- 17
- Gelenkglocke
- 18
- Flanschabschnitt an der Radnabe
- 19
- Lagerabschnitt an der Radnabe
- 20
- Innenring
- 21a, 21b
- Radlager
- 22
- Fase
- A
- Längsachse