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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung für ein Rad
eines Fahrzeuges zum drehbaren Lagern des Rades relativ zu einer
Aufhängungsvorrichtung
des Fahrzeuges und insbesondere eine Verbesserung einer Montagekonstruktion
der Lagervorrichtung für
ein Rad eines Fahrzeuges.
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Es
sind bereits verschiedene Arten von Lagervorrichtung für ein Rad
eines Fahrzeuges bekannt, bei denen äußere und innere Ringe drehbar über dazwischen
angeordnete Rollelemente miteinander kombiniert sind, um das Rad
des Fahrzeuges in Bezug auf die Aufhängungsvorrichtung drehbar zu lagern.
Ebenfalls ist eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeuges
bekannt, wie sie in 4 dargestellt
ist. Dabei ist ein äußerer Ring,
der das Lager für
ein Rad bildet, an einem Gelenk, das eine Einzelaufhängung bildet,
angebracht.
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Die
in 4 dargestellte Lagervorrichtung für ein Rad
eines Fahrzeuges umfasst einen äußeren Ring 101,
der in ein Gelenk 104 eingepasst ist, ein Paar innerer
Ringe 102, die auf ein Nabenrad (nicht dargestellt) pressgepasst
sind, und eine Doppelreihe von Rollelementen 103, die in
einem Käfig 105 zwischen
dem äußeren Ring 101 und
den inneren Ringen 102 gehalten werden. Um einen axialen
Spalt zwischen dem äußeren Ring 101 und
dem Gelenk 104 zu eliminieren und um den äußeren Ring 101 relativ
zu dem Gelenk 104 unbeweglich zu sichern, ist ein Anschlagring 106,
der eine Mehrzahl von Klauen 107 aufweist, unter elastischer
Verformung der Klauen 107 radial einwärts in einen Raum zwischen
den äußeren Ring 101 und
dem Gelenk 104 eingepasst. Wenn die Klauen 107 zu
einer sich verjüngenden
Anschlagringnut 108, die in dem Gelenk 104 ausgebildet
ist, gelangen, federn die Klauen 107 in die Nut 108 zurück, und
die Spitzen der Klauen 107 liegen an einer Oberfläche der
Nut 108 (siehe z.B. US-Patent 5,927,867)
an.
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Allerdings
ist es bei der Lagervorrichtung des Standes der Technik schwierig,
beim Service eines Fahrzeugs das Lager von dem Gelenk 104 zu
demontieren, da die Demontage niemals ohne Zerstören des Anschlagringes 106 unter
Aufbringung einer übermäßig schweren
Last auf das Lager erreicht werden kann. Demzufolge werden das Gelenk 104 und der äußere Ring 101 durch
die Demontage beschädigt,
so dass es weder möglich
ist, das Gelenk 104 noch das gesamte Lager wiederzuverwenden.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung
für ein
Rad eines Fahrzeuges bereitzustellen, die einfach zu montieren und
zu demontieren ist, wodurch die Mannstunden bei der Fertigung und
ihre Fertigungskosten als solche reduziert werden können.
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Die
genannte Aufgabe wird bei einer Lagervorrichtung der eingangs genannten
und zuvor näher beschriebenen
Art dadurch gelöst,
dass an der äußeren Umfangsfläche des äußeren Gliedes
eine ringförmige
Anschlagringnut und an der inneren Umfangsfläche des Gelenks N eine weitere
ringförmige
Anschlagringnut vorgesehen ist, dass ein Anschlagring in die Anschlagringnuten
eingepasst ist und dass der Anschlagring eine vorgegebene Scherfestigkeit
aufweist, die kleiner als jene von Stahl ist.
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Die
Tatsache, dass ringförmige
Anschlagringnuten jeweils an der äußeren Umfangsfläche des äußeren Gliedes
und der inneren Umfangsfläche
des Gelenks ausgebildet sind, und dass ein Anschlagring mit einer
vorgegebenen Scherfestigkeit, die kleiner als jene von Stahl ist,
in die Anschlagringnuten eingepasst ist, ermöglichen es ohne weiteres, bei
der Demontage lediglich den Anschlagring durch Beaufschlagen des äußeren Gliedes
mit einer axialen, die Bruchfestigkeit des Anschlagrings, die durch
seine Scherfestigkeit bestimmt wird, übersteigenden Last zu zerstören. Demzufolge
ist es möglich,
das Gelenk und das äußere Glied
ohne eine Beschädigung
zu verursachen wiederzuverwenden und eine Lagervorrichtung für ein Rad
eines Fahrzeuges bereitzustellen, die einfach zu montieren und zu
demontieren ist, wodurch die Mannstunden bei der Fertigung und die Fertigungskosten
an sich reduziert werden können.
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Gemäß Unteranspruch
2 ist die Scherfestigkeit des Anschlagrings innerhalb eines Bereichs
von 20 bis 200 MPa eingestellt. Dies ermöglicht es, die axiale Bewegung
des Lagers relativ zu dem Gelenk bei der normalen Verwendung eines
Fahrzeugs verhindern und gleichzeitig den Anschlagring bei der Demontage
des Lagers während
des Service des Fahrzeugs ohne Aufbringen einer übermäßigen Last zerstören zu können.
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Gemäß Unteranspruch
3 ist es so, dass der Anschlagring aus thermoplastischem Kunststoff
gebildet ist, so dass eine gewünschte
Scherfestigkeit des Anschlagringes durch geeignetes Auswählen eines
geeigneten Materials und eines mit diesem zu vermischenden Verstärkungsmaterials
erhalten werden kann und die Fertigungskosten für den Anschlagring reduziert
werden können.
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Vorzugsweise
ist gemäß Unteranspruch
4 definiert, der Anschlagring mit Abschrägungen an den Ecken der äußeren Umfangsfläche ausgebildet. Dies
ermöglicht
es, dass der Anschlagring ohne weiteres in die Anschlagringnut in
dem Gelenk zurückfedert
und demnach der Montagekomfort verbessert wird.
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Ebenfalls
ist vorzugsweise, wie in Unteranspruch 5 definiert, das Gelenk mit
einer Abschrägung an
der Ecke der inneren Umfangsfläche,
die der außenliegenden
Seite zugewandt ist, ausgebildet. Dies ermöglicht, dass der Durchmesser
des Anschlagringes einfach reduziert und demnach der Montagekomfort
weiter verbessert werden kann.
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Gemäß Unteranspruch
6 sind die inneren Ringe durch einen verstemmten Abschnitt, der
durch plastisches Verformen des Endes des sich axial erstreckenden
zylindrischen Abschnitts radial nach außen gebildet wird, axial unbeweglich
gesichert. Dies ermöglicht,
sowohl Gewicht und Größe der Lagervorrichtung
als auch die Anzahl der benötigten
Teile und folglich die Fertigungskosten zu reduzieren.
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Durch
die vorliegende Erfindung erzielte Wirkungen lassen sich wie folgt
zusammenfassen. Es ist ohne weiteres möglich, bei der Demontage nur
den Anschlagring zu zerstören,
und zwar durch Beaufschlagen des äußeren Gliedes mit einer axialen
die Bruchfestigkeit des Anschlagringes übersteigenden Last. Dabei wird
die Bruchfestigkeit durch die Scherfestigkeit bestimmt.
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Demzufolge
ist es auch möglich,
das Gelenk und das äußere Glied
einerseits nicht zu beschädigen
und andererseits wiederzuverwenden. Somit wird eine Lagervorrichtung
für ein
Rad eines Fahrzeuges bereitgezustellt, die einfach zu montieren
und zu demontieren ist, wodurch die Mannstunden bei der Fertigung
und die Fertigungskosten an sich reduziert werden können.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeuges
bereitgestellt, mit einem ein Nabenrad aufweisenden inneren Glied,
inneren Ringen, einem äußeren Glied und
einer zwischen dem inneren und dem äußeren Glied angeordneten Doppelreihe
von Rollelementen, wobei das äußere Glied
in ein Gelenk N eingepasst ist, wobei das Gelenk N ein Teil einer
Aufhängungsvorrichtung
ist, wobei das Nabenrad einstückig
mit einem Radmontageflansch an einem Ende des Nabenrads und mit
sich axial von dem Radmontageflansch weg erstreckenden, zylindrischen
Abschnitten ausgebildet ist, wobei das Nabenrad durch das Gelenk
N drehbar gelagert ist und wobei an die sich axial erstreckenden
zylindrischen Abschnitten die inneren Ringe eingepasst sind, dadurch
gekennzeichnet, dass an der äußeren Umfangsfläche des äußeren Gliedes
eine ringförmige
Anschlagringnut und an der inneren Umfangsfläche des Gelenks N eine weitere ringförmige Anschlagringnut
vorgesehen ist, dass ein Anschlagring in die Anschlagringnuten eingepasst
ist und dass der Anschlagring eine vorgegebene Scherfestigkeit von
20 bis 200 MPa aufweist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung und den Unteransprüchen
in Zusammenschau mit der Zeichnung hervor. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
in einem Längsschnitt,
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2 einen
Anschlagring der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
in Vorderansicht,
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3 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
in einem Längsschnitt
und
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4 eine
aus dem Stand der Technik bekannte Lagervorrichtung für ein Rad
eines Fahrzeuges in einem Längsschnitt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mit Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung,
während
in 2 eine Vorderansicht eines Anschlagringes der
erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
dargestellt ist. Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung
wird eine von einem Fahrzeug nach außen weisende Seite eines Lagers,
wenn dieses an einem Fahrzeug angebracht ist, als "außenliegende" Seite (die linke
Seite in den 1, 3 und 4)
und eine von einem Fahrzeug einwärts
weisende Seite als "innenliegende" Seite (die rechte
Seite in 1, 3 und 4)
bezeichnet.
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Die
erfindungsgemäße Lagervorrichtung umfasst
ein inneres Glied 1, ein äußeres Glied 10 und
eine Doppelreihe von Rollelementen 6, die zwischen dem
inneren Glied 1 und dem äußeren Glied 10 angeordnet
sind. Das innere Glied 1 umfasst ein Nabenrad 2 und
innere Ringe 3, 4, die an das Nabenrad 2 angepasst
sind. Das Nabenrad 2 ist einstückig mit einem Radmontageflansch 5 an
einem Ende davon und sich von dem Radmontageflansch 5 axial wegerstreckenden
zylindrischen Abschnitten 2a, 2b, ausgebildet.
Die inneren Ringe 3, 4 sind aus Lager-Chromhartstahl,
beispielsweise SUJ2, hergestellt und mit inneren Laufringoberflächen 3a, 4a an deren äußerer Umfangsfläche ausgebildet,
welche durch Tauchabschrecken bis zu ihrem Kern gehärtet sind,
um die Oberflächenhärte 54 bis 64 HRC
aufzuweisen.
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Die
inneren Ringe 3, 4 werden auf die zylindrischen
Abschnitte 2a, 2b, die sich von dem Nabenrad 2 axial
wegerstrecken, pressgepasst und durch einen verstemmten Abschnitt 2c,
der durch plastische Verformung des Endes des zylindrischen Abschnitts 2b radial
nach außen
gebildet wird, daran gehindert, axial von den zylindrischen Abschnitten 2a, 2b herabgeschoben
zu werden. Da diese Ausführungsform
eine selbsthaltende Konstruktion darstellt, ist es nicht erforderlich,
ein Maß an
Vordruck, welcher durch die Befestigungskraft einer im Stand der
Technik verwendeten Mutter verursacht wird, zu prüfen. Darüber hinaus
ist es möglich,
die Herbeiführung
einer Verformung des inneren Ringes 4 während der Verstemmarbeiten
zu verhindern, da die Dicke des inneren Ringes 4 auf der
innenliegenden Seite größer ist
als jene des inneren Ringes 3 auf der außenliegenden
Seite.
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Das
Nabenrad 2 ist hergestellt aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt,
beispielsweise S53C, mit 0,40 bis 0,80 Gew.% Kohlenstoff, der durch
Hochfrequenz-Induktionsabschrecken
gehärtet
ist, so dass die Basis des Radmontageflansches 5 auf dessen
innenliegender Seite und die zylindrischen Abschnitte 2a, 2b die
Oberflächenhärte von
54 – 64 HRC
aufweisen. Der verstemmte Abschnitt 2c bleibt ein nicht
abgeschreckter Abschnitt mit einer Oberflächenhärte von kleiner als 24 HRC.
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Das äußere Glied 10 ist
an seiner inneren Umfangsfläche
mit einer Doppelreihe äußerer Laufringoberflächen 10a ausgebildet,
die der doppelten Reihe innerer Laufringoberflächen 3a, 4a gegenüberliegend
angeordnet sind. Die Doppelreihe von Rollelementen 6 (bei
dieser Ausführungsform
Kugeln) ist zwischen den inneren und den äußeren Laufringoberflächen 3a, 4a und 10a, 10a angeordnet
und wird durch Käfige 7 darin
gehalten. Abdichtmittel 8, 9 sind an jedem der
beiden Enden des äußeren Gliedes 10 angeordnet,
um das Eindringen von sowohl Regenwasser als auch Staub von der äußeren Umgebung in
die Lagervorrichtung zu verhindern. Das äußere Glied 10 ist
aus Lager-Chromhartstahl, beispielsweise aus SUJ2, hergestellt und
durch Tauchabschrecken bis zu seinem Kern gehärtet, um die Oberflächenhärte von
54 bis 64 HRC aufzuweisen. Wenngleich das dargestellte Doppelreihen-Kugellager
Kugeln 6 aufweist, kann ebenfalls ein Doppelreihen-Rollenlager mit Rollenelementen
eingesetzt werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist eine ringförmige
Anschlagringnut 11 an der äußeren Umfangsfläche des äußeren Gliedes 10 und eine
ringförmige
Anschlagringnut 12 an der inneren Umfangsfläche des
Gelenks N ausgebildet. Die Anschlagringnut 12 korrespondiert
mit der Anschlagringnut 11 und das Gelenk N stellt einen
Teil der Aufhängungsvorrichtung
dar. Ein Anschlagring 13, der offene Enden aufweist, ist
ausgebildet, um in diese Anschlagringnuten 11, 12 eingepasst
zu werden.
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Der
Anschlagring 13 wird durch Spritzgießen mit thermoplastischem Harz,
beispielsweise Polyamid (PA) hergestellt, das mit Verstärkungsfasern,
beispielsweise Glasfasern (GF), vermischt wird. Wie in 2 dargestellt
ist, weist der Anschlagring 13 einen im Wesentlichen rechteckigen
Querschnitt und Abschrägungen 13a an
den Ecken seiner äußeren Umfangsflächen auf.
Das Material des Anschlagrings 13 ist nicht auf jene beschränkt, welche
oben genannt wurden, sondern kann auch jedes andere Material sein,
welches eine Scherfestigkeit von 20 bis 200 MPa aufweist. Durch
das Einstellen der Scherfestigkeit des Anschlagringes 13 innerhalb
eines Bereichs von 20 bis 200 MPa ist es möglich, einerseits die axiale
Bewegung des Lagers relativ zu dem Gelenk bei der normalen Verwendung
eines Fahrzeugs zu verhindern und andererseits den Anschlagring 13 bei der
Demontage des Lagers während
einer Reparatur oder dergleichen zu zerstören, ohne eine übermäßig große Last
aufbringen zu müssen.
Darüber
hinaus ermöglicht
es das beim Formen des Anschlagringes 13 durch Spritzgießen, Kunststoffmaterialien,
mit einer gewünschten
Scherfestigkeit, wie auch geeignete Arten von Verstärkungsfasern,
die mit dem Kunststoff vermischt werden, auszuwählen. An der Stelle von Kunststoffmaterialien
ist es möglich,
jedwedes Metallmaterial, beispielsweise eine leichte Legierung aus
Aluminium, mit einer Scherfestigkeit, die unter jener von Stahl
liegt, zu verwenden.
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Die
Reihenfolge zum Montieren der Lagervorrichtung an dem Gelenk N wird
in der Folge beschrieben. Zunächst
wird der Anschlagring 13 in der Anschlagringnut 11 des äußeren Gliedes 10 vormontiert.
Dann wird die Lagervorrichtung, an welcher das äußere Glied 10 mit
dem Anschlagring 13 versehen ist, in das Gelenk N eingesetzt.
Dabei stößt der Anschlagring 13 zunächst an
dem abgeschrägten
Abschnitt 14 an, der an dem Ende der außenliegenden Seite des Gelenks
N ausgebildet ist, und wird dann in das Gelenk N entlang dessen
inneren Umfangsfläche
gedrückt,
wobei der Durchmesser des Anschlagringes 13 durch Kompression
reduziert wird. Wenn der Anschlagring 13 zu der Position
der Anschlagringnut 12 des Gelenks N gelangt, federt der
Anschlagring in die Nut 12 zurück. Demnach wird der Anschlagring 13 sowohl
in der Nut 11 des äußeren Gliedes
der Lagervorrichtung als auch in der Nut 12 des Gelenks
N gehalten, um die axiale Bewegung zwischen der Lagervorrichtung
und dem Gelenk N zu verhindern.
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Im
Gegensatz dazu kann, wenn die Demontage der Lagervorrichtung beim
Service eines Fahrzeuges gewünscht
wird, die Lagervorrichtung durch Aufbringen einer axialen Last auf
das äußere Glied 10,
welche die Bruch-Scherfestigkeit des Anschlagrings 13 übersteigt,
einfach von dem Gelenk N getrennt werden, ohne weder das Gelenk
N noch das äußere Glied 10 zu
beschädigen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist weder kein spezieller Anschlagring noch eine spezielle
Bearbeitung der Nut erforderlich, so dass es möglich ist, eine Lagervorrichtung
für ein
Rad eines Fahrzeuges mit niedrigen Fertigungskosten bereitzustellen,
die auch einfach zu montieren und zu demontieren ist. Wenn der Anschlagring
aus Kunststoff mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt
ist, der größer ist
als jener des Leichtmetalls, beispielsweise der Aluminiumlegierung,
welche häufig
zum Bilden des Gelenks verwendet wird, um das Gewicht des Fahrzeuges
zu reduzieren, ist es möglich,
das Entstehen eines Spalts zwischen dem Anschlagring und den Anschlagringnuten
sowie demzufolge eine Beeinträchtigung
der Lenkstabilität
und der Haltbarkeit des Lagers zu verhindern.
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In 3 ist
eine Längsschnittansicht
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Lagervorrichtung dargestellt, welche für die Verwendung mit einem
Antriebsrad eines Fahrzeuges ausgebildet ist. Bei dieser zweiten
Ausführungsform
dieselben Bezugszahlen verwendet wie jene, die bei der ersten Ausführungsform
zum Bezeichnen derselben Konstruktionselemente verwendet werden.
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Ein
Nabenrad 15 ist einstückig
mit einem Radmontageflansch 5 an seinem außenliegenden Ende
und einem zylindrischen Abschnitt 15a, der sich von dem
Radmontageflansch 5 axial wegerstreckt, ausgebildet. Eine
Kerbverzahnung (Keilverzahnung) 16 ist an der inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Abschnitts 15a ausgebildet.
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Ein
Paar von inneren Ringen 3, die eine Presspassung mit dem
Nabenrad 15 aufweisen, sind in einem eingeklemmten Zustand
zwischen einer Schulter 18 eines äußeren Gelenkglieds 17 zum
Bilden eines Gleichlaufgelenks (nicht dargestellt) und dem Nabenrad 15 gesichert.
Das äußere Gelenkglied 17 ist
einstückig
mit einem Wellenabschnitt 19 ausgebildet, der sich von
der Schulter 18 axial wegerstreckt. Die äußere Umfangsfläche des
Wellenabschnitts 19 ist mit einer Kerbverzahnung (Keilverzahnung) 20 ausgebildet,
welche in die Kerbverzahnung 16 des Nabenrades 15 eingreift,
um über
eine Antriebswelle (nicht dargestellt) und das Gleichlaufgelenk
ein Drehmoment von einem Motor (nicht dargestellt) auf das Nabenrad 15 zu übertragen.
Ein erwünschter
Vordruck auf das Lager kann durch Anziehen einer Mutter 22 an
einem Gewinde 21 erhalten werden, das an einem Ende des
Wellenabschnitts 19 ausgebildet ist. Das heißt, dass
das äußere Glied 10 derart
ausgebildet ist, dass es einen extrem festen Presssitz an dem Gelenk
N aufweisen kann. Im Gegensatz dazu werden die inneren Ringe 3 durch
eine vorgegebene Presswirkung gegen das Nabenrad 15 pressgepasst,
um einen erwünschten
Vordruck auf zubauen, so dass das Kriechen des Lagers verhindert
wird.
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Ähnlich der
ersten Ausführungsform
federt der Anschlagring 13 in die Anschlagringnut 12 des Gelenks
N zurück,
wenn er an der Position der Nut 12 anlangt. Demzufolge
kann die Lagervorrichtung durch Aufbringen einer axialen Last auf
das äußere Glied 10,
welche die Bruch-Scherfestigkeit des Anschlagringes 13 übersteigt,
einfach von dem Gelenk N getrennt werden, ohne weder das Gelenk
N noch das äußere Glied 10 zu
beschädigen.
Demnach ist es möglich,
die Lagervorrichtung für
ein Rad eines Fahrzeuges bereitzustellen, welche einfach zu montieren und
zu demontieren ist, wodurch die Mannstunden bei der Fertigung und
ihre Fertigungskosten reduziert werden können.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben. Natürlich
sind für
einschlägig
versierte Fachleute nach der Lektüre und dem Verstehen der vorangehenden
ausführlichen
Beschreibung Modifikationen und Abänderungen klar ersichtlich.
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Die
Lagervorrichtung für
ein Rad eines Fahrzeuges der vorliegenden Erfindung kann auf jedwede Lagervorrichtung
zum Lagern von sowohl einem Antriebsrad als auch einem angetriebenen
Rad angewandt werden, ohne jedwede Einschränkung hinsichtlich der Lagerkonstruktion,
sofern das Lager von einer Art ist, die in das Gelenk, das einen
Teil der Aufhängung
des Fahrzeuges bildet, eingesetzt wird.