Vormontiert einpressbare Wälzlagereinheit Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine vormontiert einpressbare Wälzlagereinheit, insbesondere Kegelrollenlagereinheit, mit einem Außenring, einem Innenring und zwischen den Ringen lasttragend abrollbaren Wälzkörpern.

Hintergrund der Erfindung

Vormontiert einpressbare Wälzlagereinheiten, insbesondere Radlagerein- heiten, wie beispielsweise für Nutzfahrzeuge, kommen dann zum Einsatz, wenn eine ordnungsgemäße Installation eines Radlagers, welches in der Regel aus mindestens zwei Radlagereinheiten besteht, nicht in einer Kfz- Werkstatt möglich ist. Für die Installation eines Radlagers sind eine saubere Umgebung und zahlreiche Vorsichtsmaßnahmen bei der ordnungsgemäßen Installationen unabkömmlich. Leider kann diesen Maßnahmen unter Extrembedingungen, wie z.B. in einer Wüste, nicht nachgekommen werden. Durch eine Verschmutzung des Wälzraumes büßt man in der Regel Lebensdauer des Radlagers ein. Bei anderen Arten von Lagern, gerade im Bereich Automotive, ergibt sich die gleiche Problematik.

Denkbar ist der Einsatz von austauschbaren Radlagereinheiten, deren Wälzraum während der Installation nicht geöffnet werden muss und damit keine Verschmutzung des Wälzraumes riskiert wird. Allerdings ist hierbei der Materialaufwand relativ hoch, womit das Radlager teuer wird und sich außerdem ein Transportproblem einstellt. Nachteiliger Weise muss auch jedes Mal bei einem Wechsel des Radlagers die Radnabe ausgetauscht werden.

Deshalb hat man in der Vergangenheit so genannte Insert- Radlagereinheiten, insbesondere Insert-Kegelrollenlagereinheiten, entwickelt, die in einem vorinstallierten Zustand ausgeliefert und transportiert wer- den können ohne den Wälzraum unnötigerweise bei der Installation oder anderweitig offen zu legen. Die Insert-Radlagereinheiten werden im vormontierten Zustand seitlich in den Radträger, beziehungsweise in oder auf die Radnabe gepresst. Eine derartige Insert-Radlagereinheit ist aus WO 2007/1 15 539 A1 bekannt. Zwei dieser Insert-Kegelrollenlagereinheiten bilden zusammen ein zweireihiges Radlager für ein Nutzfahrzeug.

Die Außenringe der Insert-Radlagereinheiten weisen im Gegensatz zu den Außenringen der üblichen Radlagereinheiten eine relativ große axiale Breite auf, damit eine Dichtungsanordnung zwischen Außen- und Innenring auch während des Transportes den Wälzraum abdichtet. Zusätzlich ist auf der axial gegenüberliegenden Seite zumindest ein Haltering vorgesehen, der Innen- und Außenring der einreihigen Radlagereinheit zueinander in Positi- on hält. Dadurch wird gleichzeitig gewährleistet, dass die Dichtungsanordnung aufgrund der optimalen Position der beiden Lagerringe zueinander auch optimal dichtend abschließt.

Herkömmliche Radlagereinheiten werden meist ohne eingesetzte Dich- tungsanordnung ausgeliefert und benötigen deshalb auch keinen axial verbreiterten Außenring. Da diese Radlagereinheiten normalerweise in einer Werkstatt mit optimalen Installationsbedingungen montiert werden, reicht es für den Transport völlig aus eine entsprechende Verpackung, beispielsweise mit einer Plastikverschweißung, zu verwenden.

Nun ergibt sich für den Wälzlagerhersteller die Problematik, dass dieser sowohl normale Radlagereinheiten, als auch die erwähnten Insert- Radlagereinheiten für seine Kunden vorhalten muss. Dazu müssen mindestens zwei verschiedene Außenringe produziert und gelagert werden, was insbesondere im Hinblick auf die Präzisionsanforderungen dieses Bauteils, zu hohen Kosten führt. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lehre anzugeben, wie man auf der Basis von Bauteilen herkömmlicher Wälzlagereinheiten so genannte Insert-Wälzlagereinheiten in möglichst Kosten sparender Weise bilden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Wälzlagereinheit der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass im vormontierten Zustand der Wälzlagereinheit zwei axial endseitig an der Wälzlagereinheit gegenüberliegende Ringelemente jeweils sowohl mit dem Außenring, als auch mit dem Innenring in Kontakt sind und beim Erstbetrieb der Wälzlagereinheit sich je Ringelement ein Kontakt freiläuft.

Unter einer vormontiert einpressbaren Wälzlagereinheit wird eine ein oder mehrreihige Wälzlagereinheit verstanden, deren Komponenten selbsthal- tend derart zueinander angeordnet sind, wie es im Betrieb der Fall ist. Somit kann die Wälzlagereinheit als Ganzes gehandhabt, transportiert und installiert werden. Der vorgeschmierte (z.B. vorbefettete) Wälzraum, der die Wälzkörper enthält, muss zu keinem Zeitpunkt geöffnet werden. Mit einem Außenring und einem Innenring sind die Lagerringe gemeint, die die Lauf- bahnen für die Wälzkörper aufweisen oder mit selbige aufweisenden Komponenten mittelbar verbunden sind. Zwischen dem Außenring und dem Innenring rollen Wälzkörper lasttragend ab. Erfindungsgemäß sind im vormontierten Zustand der Wälzlagereinheit zwei axial endseitig an der Wälzlagereinheit gegenüberliegende Ringelemente jeweils sowohl mit dem Außenring, als auch mit dem Innenring in Kontakt. Somit wird eine Abgeschlossenheit der Wälzlagereinheit gewährleistet, die deren Inneres vor Verschmutzung beim Transport sichern kann. Auf Dichtungsanordnungen, beispielsweise Kassettendichtungen mit diversen Dichtlippen, kann vorteilhafterweise verzichtet werden.

Beim Erstbetrieb der Wälzlagereinheit läuft sich je Ringelement ein Kontakt frei, wenn der Außenring relativ zum Innenring gedreht wird. Der sich freilaufende Kontakt gewährleistet eine Dichtung nur während des Transportes. Da sich aber erst beim Erstbetrieb zwei Kontakte freilaufen, kann nunmehr die Installationsumgebung, ein Achszapfen, ein Radträger eine Radnabe oder dergleichen, den Verlust an Dichtheit, beziehungsweise Verlust zweier dich- tender Kontakte kompensieren. Insbesondere sind keine Dichtlippen mehr notwendig.

Das Freilaufen kann als geringfügiger Materialabrieb an den Ringelementen, welche vorteilhafterweise aus Kunststoff gefertigt sind, umgesetzt werden, wobei dies auch zu einem äußerst dünnen Dichtungsspalt führt. Das abgeriebene Material ist so verschwindend wenig, dass das Schmiermittel dieses ohne weiteres aufnehmen kann, falls es nicht ohnehin nach außen transportiert wird. Mit anderen Worten, das Freilaufen überführt den freilaufenden Kontakt zwischen Ringelement und Innen- beziehungsweise Außenring in einen Dichtspalt oder ein Dichtungslabyrinth.

Vorteilhafterweise werden beide sich freilaufende Kontakte von zwei anliegenden Axialflächen, konischen Flächen oder zylindrischen Ringflächen gebildet. Dadurch kann ein Dichtspalt vorteilhaft gestaltet oder positioniert werden, oder eine gewisse strukturelle Einfachheit der Wälzlageranordnung erreicht werden.

Die Ringelemente können ein radial inneres und ein radial äußeres Ringelement sein. Damit eignet sich die Wälzlagereinheit sehr gut für ment sein. Damit eignet sich die Wälzlagereinheit sehr gut für Kegelrollenlager, deren Laufbahnen in axialer Richtung ansteigen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst eines der beiden oder bei- de Ringelemente ein Ende des Wälzlagerkäfigs radial außen. Damit ist es möglich eine axial schmale Wälzlagereinheit zu konstruieren, die den Wälzlagerstahl fast ausschließlich für die Laufbahnbreite nutzen kann und somit einen Kostenvorteil erzielt. Entsprechend kann eines der beiden oder beide Ringelemente von einem Ende des Wälzlagerkäfigs radial außen umfasst werden, womit auch zugunsten des Bauraumes ausreichend Raum für eine Befestigung trotz eines kurzen Lagerringes bewerkstelligt werden kann.

Eine weitere Bauraumersparnis stellt sich ein, wenn ein radial innen liegendes Käfigende des Wälzlagerkäfigs oder ein radial außen liegendes Käfi- gende des Wälzlagerkäfigs mit dem jeweiligen Ringelement, insbesondere einer am jeweiligen Ringelement angeformten Rippe, einen Spalt bildet. Somit kann der Raum, der bei herkömmlichen Lagern für Kassettendichtungen verwendet wird, für Fetttaschen verwendet werden, womit zudem die Lebensdauer der Wälzlagereinheit steigt.

Beide Ringelemente weisen jeweils ein Befestigungsstück zur Befestigung des jeweiligen Ringelements am Innenring, beziehungsweise Außenring auf. Damit wird festgelegt mit welchem Ring sich das jeweilige Ringelement mitbewegt beziehungsweise zusammen mit diesem feststeht.

Bevorzugt ist das radial innere Ringelement mittels eines Form- oder Reibschlusses zwischen dessen Befestigungsstück und dem Innenring befestigt. Damit kann das innere Ringelement einfach aufgesteckt werden, wobei ein Presssitz oder ein Formschluss durch Einschnappen realisiert wird. Dabei kann der Schnappmechanismus sich in Umfangsrichtung fortsetzten, oder an einer oder mehreren Umfangsstellen wirken. Entsprechend vorteilhaft kann das radial äußere Ringelement mittels eines Form- oder Reibschlusses zwischen dessen Befestigungsstück und dem Innenring befestigt sein. Es kann ein erster sich freilaufender Kontakt zwischen dem Außenring und einem Kontaktstück des radial äußeren Ringelements vorgesehen sein. Dieser kann vorteilhafterweise in der der Öffnung oder Bohrung, insbesondere Radnabe eines Nutzkraftwagens, liegen, womit die dort entstehende Spaltöffnung radial außen umfasst und nochmals vor Schmutzeintrag geschützt ist. Es kann ein zweiter sich freilaufender Kontakt zwischen dem Außenring und dem Kontaktstück des radial inneren Ringelements vorgesehen sein. Somit wäre auch dieser Kontakt gleichermaßen in der Aufnahme des Außen- ringes platzierbar und bräuchte nicht in axialer Richtung offen zu sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet eines der Ringelemente oder bilden beide Ringelemente in ihrem Inneren wenigstens eine Fetttasche, insbesondere mittels der angeformten Rippe, aus. Der Bauraum, der übli- cherweise für Dichtungsanordnungen verwendet wird, ist nun für die Schmiermittelaufnahme frei, wobei eine oder mehrere Rippen die gewünschte Anzahl von Taschen entlang des Umfanges bereitstellen kann.

Auch das Einpressverfahren der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit läßt sich erleichtern, indem das Befestigungsstück des radial äußeren Ringelements dazu vorgesehen wird beim Einpressvorgang der Wälzlagereinheit in deren Betriebsposition axiale Einpresskräfte auf den Außenring zu übertragen. Somit muss dessen Material einerseits weich genug für einen sich freilaufenden Kontakt sein, aber auch die Einpresskraft aushalten und in axialer Richtung übertragen können.

Vorteilhafterweise werden zwei einreihige, erfindungsgemäße Wälzlagereinheiten zu einem Austauschset zusammengefasst, die es erlauben zweireihige Schräglageranordnungen zu bilden, beziehungsweise auf die bekannte Methode auszutauschen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.

Figurenbeschreibung In der Figur ist eine entlang der Rotationsachse geschnittene Wälzlagereinheit in Kegelrollenlagerausführung gezeigt.

Das Ringelement 5 ist ein Halteelement, weil es über den Formschluss, der Haltenase 7 in der Nut 12 des Innenringes 2 axial festgehalten wird und so auch über das Kontaktstück 9 den Außenring 9 in seiner Position halten und insbesondere zwischen selbigem und dem Ringelement 6 festklemmen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Außenring 1 mittels des Kontaktstücks 9 auch gegenüber den Wälzkörpern 3 verspannt werden. Der Scheibenring 10 bildet eine gute axiale Auflagefläche, um die Radlagereinheit axial auf eine Ebene, wie zum Beispiel in einer Transportschachtel, auflegen zu können. Am Scheibenring 10 sind sowohl das Befestigungsstück 1 1 mit der Haltenase 7, als auch das Kontaktstück 9 angeordnet, die zusammen das Ringelement 5 bilden, eine axiale Seite der Radlagereinheit abdecken und vor dem Erstbetrieb auch statisch abdichten.

Bei komplizierten Strukturen können die Ringelemente 5,6 jeweils auch aus mehreren Teilen bestehen, die dann nicht zusammen hergestellt, z.B. gespritzt, werden, sondern getrennt voneinander und erst bei der Installation dann zusammengesetzt werden.

Die Rippe 8 weist eine Ringform auf und bildet zwei radial angeordnete Fettaschen 19 aus. Das Ringelement 5 weist im Längsschnitt im Wesentlichen eine C-Form auf, wobei dieser das Käfigende 20 umgreift. Damit wird das Käfigende 20 geschützt ohne, dass dieses von den Lagerringen 1 ,2 vollständig umfasst werden müsste. Die axiale Stirnseite 19 des Außenringes 1 bildet mit einer Gegenseite des Kontaktstückes 9 einen sich freilaufenden Kontakt. Sollte es sich um ein Radlager eines Lastkraftwagens handeln, so würde sich der Außenring 1 drehen und der Innenring 2 feststehen. Mit diesem stehen auch beide Ringelemente 5,6 fest. Das Ringelement 6 weist einen geringfügig kleineren Außenradius als der Außenring 1 auf, womit er mit der (nicht abgebildeten) Aufnahme der Radnabe einen zylindrischen Spalt bilden kann, der als Dichtungslabyrinth dient und eine Dichtlippe entbehrlich macht.

Der andere sich freilaufende Kontakt wird durch die axiale Stirnseite 20 des Außenrings 1 und ihrem Gegenstück am Ringelement 6 gebildet. Das Ringelement 6 weist im Längsschnitt eine E-Form auf, die sich wegen des für Kegelrollenlager typischen Bords anbietet einen zylindrischen Presssitz zu realisieren. Auch hier können statt einer Kassettendichtung zwei ringförmige Fetttaschen 18 umgesetzt werden, die durch die Rippe 14 voneinander separiert sind.

Das Befestigungsstück 13 weist die gleiche radiale Dicke auf, wie auch der Außenring 1 an der Stirnseite 20. Somit wird die maximal mögliche Einpressfläche axial weiter an das (nicht abgebildete) Einpresswerkzeug herangetragen, womit das Material des Ringelements 6 so weich wie möglich gewählt werden kann, um einen leichten Abrieb beim Freilauf zu erzielen ohne den strukturellen Zusammenhalt des Ringelementes 6 zu gefährden.

Vorteilhafterweise kann das Ringelement 6 die Funktion des Einpresswerkzeuges übernehmen, womit dieses als separates Teil nicht mehr mitgeliefert werden muss. Damit kann Ringelement 6 unmittelbar mit der Kraftquelle verbunden werden ohne noch ein Hilfsmittel im Kraftweg anzuordnen. Bei- spielsweise könnte Ringelement 6 strukturelle Verstärkungsrippen aufweisen, die weder in radialer Richtung noch in Umfangsrichtung verlaufen.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine vormontiert einpressbare Wälzlagereinheit, insbesondere Kegelrollenlagereinheit, mit einem Außenring 1 , einem Innenring 2 und zwischen den Ringen lasttragend abrollbaren Wälzkörpern 3. Ziel ist es, die bekannten Insert-Wälzlagereinheiten weiterzubilden, um eine weitere Kostenersparnis und Herstellungsvorteile zu er- zielen. Dazu wird vorgeschlagen im vormontierten Zustand der Wälzlagereinheit zwei axial endseitig an der Wälzlagereinheit gegenüberliegende Ringelemente 5,6 jeweils sowohl mit dem Außenring 1 , als auch mit dem Innenring 2 in Kontakt sind und beim Erstbetrieb der Wälzlagereinheit sich je Ringelement 5,6 ein Kontakt freiläuft. Die entstehenden Spaltdichtungen weisen eine derart gute Dichtwirkung auf, sodass sogar alle Dichtlippen entfallen können.

Bezugszeichenliste

1 Außenring

2 Innenring

3 Kegelrolle

4 Wälzlagerkäfig

5 radial inneres Ringelement

6 radial äußeres Ringelement

7 Haltenase

8 Rippe

9 Kontaktstück

10 Scheibenring

1 1 zylindrisches Befestigungsstück

12 Nut

13 Kontaktstück

14 Rippe

15 Scheibenring

16 zylindrisches Befestigungsteil

17 Phase

18 Fetttaschen

19 Fetttaschen

20 radial inneres Käfigende

21 radial äußeres Käfigende

22 axiale Stirnseite

23 axiale Stirnseite