DE102009059844A1

DE102009059844A1 - Radnabe mit getriebeseitigem Schraubenanschlag

Info

Publication number: DE102009059844A1
Application number: DE102009059844A
Authority: DE
Inventors: Roland Langer; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radnabe bzw. eine Radlagereinheit zur Verspannung gegenüber einer Gelenkglocke mittels einer zentrisch zur Rotationsachse der Radnabe anordenbaren Schraube, wobei die Radnabe einen axialen Schraubenanschlag für die Schraube, einen Radflansch und eine zum Eingriff in einer Gegenverzahnung der Gelenkglocke vorgesehene Axialverzahnung aufweist. Es wird eine Gewichtsreduzierung und eine höhere Steifigkeit der Radlagereinheit angestrebt. Dazu wird die Schraube verkürzt, indem der axiale Schraubenanschlag in Bezug zu einer radseitig orientierten, axialen Flanschfläche des Radflansches getriebeseitig angeordnet wird. Damit muss im Vergleich zu bekannten Radlagereinheiten an der Vorspannung der Radnabe gegenüber der Gelenkglocke nur ein kleiner Teil der Radnabe verspannt werden. Schraube und Radnabe können mit deutlich weniger Material ausgebildet werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radnabe zur Verspannung gegenüber einer Gelenkglocke mittels einer zentrisch zur Rotationsachse der Radnabe anordenbaren Schraube, wobei die Radnabe einen axialen Schraubenanschlag für die Schraube, einen Radflansch und einer zum Eingriff in einer Gegenverzahnung der Gelenkglocke vorgesehene Axialverzahnung aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Radlagereinheit mit einer derartigen Radnabe.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Radnabe kommt in Radlagereinheiten, wie man sie aus der Automobiltechnik kennt, zum Einsatz. Radlagereinheiten werden wegen ihrer im Vergleich zu üblichen Radlagern verbesserten Installationseigenschaften heute vielfach vorgezogen, um eine verkürzte Produktionszeit bei der Automobilherstellung zu erzielen.
Aus der DE 36 36 243 C2 ist eine Radlagereinheit mit einer antreibbaren Radnabe mit stirnseitigen Zähnen bekannt, die der sogenannten zweiten Generation angehört, d. h. einen Radflansch aufweist und deren Außenring in den Radträger eingepresst werden muss. An diesem zweireihigen Schrägkugellager wird ein Wälznietbund geformt, der sowohl den Innenring des Radlagers vorspannt, als auch die Axialverzahnung – auch Stirnverzahnung genannt – ausbildet. Die Schraube ragt durch den gesamten Lagerinnenraum, wobei deren Schraubenkopf vom Radflansch radial umfasst wird.
Daran ist nachteilig, dass die Vorspannungskraft durch die gesamte Länge der Schraube, durch die Radnabe und durch die Axialverzahnung in die Gelenkglocke geleitet wird, womit der Kreis zur Schraube geschlossen wird. Somit wird die Vorspannung zweifach über eine beachtliche axiale Strecke geleitet, womit aufgrund er aufgenommenen Torsionsmomente eine optimale Steifigkeit nicht für jede Anwendung gewährleistet ist.
Ferner entsteht in der Radnabe ein großer Freiraum, der nicht genutzt werden kann und nachteiliger weise auch noch ggf. abgedichtet werden muss. Nichtsdestoweniger wird, z. B. in Form der Schraube viel Material aufgewendet.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine gewichtsreduzierte und steifere Radlagereinheit mit Axialverzahnung anzugeben, die kosteneffizient herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch eine Radnabe bzw. Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der axiale Schraubenanschlag in Bezug zu einer getriebeseitig orientierten, axialen Flanschfläche des Radflansches getriebeseitig angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen den Schraubenkopf axial innerhalb der Radnabe anzuordnen, indem der Schraubenanschlag der Radnabe getriebeseitig in Bezug zum Radflansch angeordnet wird. Damit wird die Schraube in Axialrichtung verkürzt und ein kleinerer Anteil der Radnabe nimmt an der Befestigungsvorspannung teil. Der Schraubenanschlag weist im Wesentlichen eine Scheibenform auf, die zur Anlage an die Unterseite des Schraubenkopfes vorgesehen ist. Je näher der Schraubenanschlag an die Axialverzahnung – und damit zur Gelenkglocke hin – verlagert werden kann, umso kleiner kann die Schraube ausgelegt werden und auch die Radnabe kann im Bereich des Schraubenkopfes einen größeren Innenradius aufweisen, womit ebenfalls Material eingespart wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der axiale Schraubenanschlag in Bezug zu einer radseitigen Außenlaufbahn einer radseitigen Wälzkörperreihe getriebeseitig angeordnet oder zu einem radseitigen Innenring getriebeseitig angeordnet, wobei der radseitige Innenring die Außenlaufbahn der radseitigen Wälzkörperreihe ausbildet. Damit wird der Schraubenkopf derart weit axial in die Radnabe verlegt, dass dieser von außen sehr gut gegen Verrostung geschützt ist. Gleichzeitig kann der den Schraubenanschlag ausbildende Teil der Radnabe noch zur radialen Kraftübertragung vom oben befindlichen Teil eines Innenrings zum untenbefindlichen Teil des Innenrings übertragen und trägt damit zur Lastaufnahme bei. Damit ist es möglich auf sogenannte Dehnungsschrauben zu verzichten, die typischerweise ein Verhältnis Durchmesser zu Länge von ca. 1/5 aufweisen und Dehnungsbelastungen abfangen sollen. Die Schrauben für eine erfindungsgemäße Radnabe können ein größeres Verhältnis aufweisen, da sie deutlich kürzer ausgelegt sind. Dehnungsschrauben sind folglich nicht mehr notwendig.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird der axiale Schraubenanschlag zumindest von einem getriebeseitigen oder radseitigen Laufbahn ausbildenden Innenring radial umfasst. Wenn die Last von einem oder beiden Innenringen getragen wird, so entsteht mehr Gestaltungsspielraum innerhalb der Radnabe, womit z. B. Material nochmals eingespart werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der axiale Vorspannungsabstand vom axialen Schraubenanschlag der Radnabe zur axialen Mitte der Axialverzahnung mindestens so groß, wie die axiale Flanschdicke und maximal so groß, wie die fünffache axiale Flanschdicke. Der Vorspannungsabstand gibt an, über welche axiale Länge innerhalb der Radnabe die Vorspannung zur Befestigung der Radnabe an der Gelenkglocke verläuft. Je kleiner dieser Vorspannungsabstand ist, desto steifer ist die Radlagereinheit ausgelegt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet die Radnabe einen Innenkonus aus, der vom Radflansch, von der radseitigen Laufbahn oder von einem Innenring zumindest teilweise radial umfasst wird. Ein Innenkonus mit einem radseitig orientieren Öffnungswinkel trägt zur radialen Steifigkeit bei und spart dennoch insbesondere in der Nähe des Radflansches Material ein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Radnabe mehrteilig ausgebildet und die Axialverzahnung wird von einem ersten Nabenteil und der axiale Schraubenanschlag von einem zweiten Nabenteil gebildet. Die Nabenteile sind miteinander verbunden und drehen sich gemeinsam, wobei beide Nabenteil zueinander vorgespannt sind. Das zweite Nabenteil bildet beispielsweise auch den Radflansch aus und das erste Nabenteil kann ein Innenring oder ein anderer Lagerring, wie z. B. ein Kraftübertragungsring sein, wie man ihn von zuschaltbaren Radnaben für Allrad-Anwendungen kennt. Dabei besteht wegen der Drehmomentübertragung zwischen den Nabenteilen eine formschlüssige Verbindung.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Figur dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 eine Radlagereinheit dritter Generation im Längsschnitt mit verkürzter Schraube.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Radlagereinheit dritter Generation im Längsschnitt mit verkürzter Schraube 12.
Es handelt sich um eine zweireihige Radlagereinheit mit einem einteiligen Außenring 2. Die Radnabe der Radlagereinheit bildet einen Radflansch 1 mit einer radseitig orientieren, axialen Flanschfläche 16 und einer getriebeseitig orientierten, axialen Flanschfläche 17. Der Radflansch 1 umfasst einen Innenkonus 18 radial und wird in radialer Richtung durch diesen, trotz des geringen Materialaufwandes gestützt.
Am getriebeseitigen Ende des Innenkonus 18 ist der Kopf 13 der Schraube 12 angeordnet, wobei die Auflagefläche 14 des Kopfes 13 gegenüber des Axialanschlages 15 der Radnabe 1 zum Anliegen kommt und die Kraft der Vorspannung zur Befestigung der Radnabe an der Gelenkglocke 9 in axialer Richtung aufnimmt. Zur Erhöhung der Vorspannung kann die Schraube um die Rotationsachse R der Radnabe gedreht werden.
Die radseitige Außenlaufbahn der Radnabe 1 wird von der Wälzkörperreihe 3 beansprucht, wobei der Schraubenkopf 13 von der Wälzkörperreihe 3 radial umfasst wird. Folglich ist der Axialanschlag 15 von der genannten Außenlaufbahn axial getriebeseitig angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Vorspannungsabstand V etwa die dreifache Flanschdicke F, d. h. V = 3·F.
Erfindungsgemäße Vorteile stellen sich in Abhängigkeit der Position jedoch auch in einem Intervall von F < V < 5Fein. Dabei ist der Vorspannungsabstand V als der axiale Abstand definiert, der vom axialen Schraubenanschlag der Radnabe bis zur axialen Mitte der Axialverzahnung reicht. Axial liegt die Mitte der Axialverzahnung innerhalb eines Intervalls, welches zwischen einer Zahnspitze und einem in Umfangsrichtung zwischen den Zähnen liegendem Tal angeordnet ist.
Vorteilhafterweise sind die Zähne der Axialverzahnung 11 am Wälznietbund 10 ausgebildet, womit die axiale Breite der Radlagereinheit reduziert wird.
Vorteilhafterweise kann der Axialanschlag auch innerhalb des getriebeseitigen Innenrings 7 oder der Dichtungsanordnung 5 angeordnet sein, womit mehr Material einzusparen ist, jedoch die Lastaufnahme ggf. reduziert ist. Ein Kompromiss könnte die Anordnung des Axialanschlages 15 innerhalb der radseitigen Dichtungsanordnung 6 sein.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Radnabe bzw. eine Radlagereinheit zur Verspannung gegenüber einer Gelenkglocke mittels einer zentrisch zur Rotationsachse der Radnabe anordenbaren Schraube, wobei die Radnabe einen axialen Schraubenanschlag für die Schraube, einen Radflansch und einer zum Eingriff in einer Gegenverzahnung der Gelenkglocke vorgesehene Axialverzahnung aufweist. Es wird eine Gewichtsreduzierung und eine höhere Steifigkeit der Radlagereinheit angestrebt. Dazu wird die Schraube verkürzt, indem der axiale Schraubenanschlag in Bezug zu einer radseitig orientierten, axialen Flanschfläche des Radflansches getriebeseitig angeordnet wird. Damit muss im Vergleich zu bekannten Radlagereinheiten an der Vorspannung der Radnabe gegenüber der Gelenkglocke nur ein kleiner Teil der Radnabe verspannt werden. Schraube und Radnabe können mit deutlich weniger Material ausgebildet werden.

1: Radnabe
2: Außenring
3: getriebeseitige Wälzkörperreihe
4: getriebeseitige Wälzkörperreihe
5: radseitige Dichtungsanordnung
6: radseitige Dichtungsanordnung
7: getriebeseitiger Innenring
8: Radflansch
9: Gelenkglocke
10: Wälznietbund
11: Stirnverzahnung
12: Schraube
13: Schraubenkopf
14: Axialanschlag
15: Auflagefläche
16: radseitige, axiale Flanschfläche
17: getriebeseitige, axiale Flanschfläche
18: Innenkonus
R: Rotationsachse der Radnabe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3636243 C2 [0003]

Claims

Radnabe (1) zur Verspannung gegenüber einer Gelenkglocke (9) mittels einer zentrisch zur Rotationsachse (R) der Radnabe (1) anordenbaren Schraube (12), wobei die Radnabe (1) einen axialen Schraubenanschlag (14) für die Schraube (12), einen Radflansch (8) und einer zum Eingriff in einer Gegenverzahnung der Gelenkglocke (9) vorgesehene Axialverzahnung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Schraubenanschlag (14) in Bezug zu einer getriebeseitig orientierten, axialen Flanschfläche (17) des Radflansches (8) getriebeseitig angeordnet ist.
Radnabe (1) nach Anspruch 1, wobei der axiale Schraubenanschlag (14) in Bezug zu einer radseitigen Außenlaufbahn einer radseitigen Wälzkörperreihe (3) getriebeseitig angeordnet ist oder zu einem radseitigen Innenring getriebeseitig angeordnet ist, wobei der radseitige Innenring die Außenlaufbahn der radseitigen Wälzkörperreihe (3) ausbildet.
Radnabe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der axiale Schraubenanschlag (14) zumindest von einem getriebeseitigen oder radseitigen (7) Laufbahn ausbildenden Innenring radial umfasst wird.
Radnabe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der axiale Vorspannungsabstand (V) vom axialen Schraubenanschlag (14) der Rad nabe (1) zur axialen Mitte der Axialverzahnung (11) mindestens so groß ist, wie die axiale Flanschdicke (F) und maximal so groß ist, wie die fünffache axiale Flanschdicke (F).
Radnabe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radnabe (1) einen Innenkonus (18) ausbildet, der vom Radflansch (8), von der radseitigen Laufbahn oder von einem Innenring zumindest teilweise radial umfasst wird.
Radlagereinheit mit einer Radnabe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Radlagereinheit nach Anspruch 6, wobei die Radnabe (1) mehrteilig ausgebildet ist und die Axialverzahnung (11) von einem ersten Nabenteil und der axiale Schraubenanschlag von einem zweiten Nabenteil gebildet wird.
Radlagereinheit nach Anspruch 7, wobei das erste Nabenteil ein Innenring oder ein anderer Lagerring ist.