DE102013012482A1

DE102013012482A1 - Achseinrichtung, Verfahren zur Herstellung derselben und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013012482A1
Application number: DE102013012482.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Siebeneick; Hermann Rothmund
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achseinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer mindestens ein Rotationsmittel (10), wie Welle oder Achse, umfassenden Rotationseinheit (4), an der mindestens eine Radeinheit festlegbar oder festgelegt ist, mit mindestens einem Tragkörper (8), mit dem die Rotationseinheit (4) um eine Drehachse (30) drehbar festlegbar oder festgelegt ist und mit mindestens einer zwischen dem Tragkörper (8) und der Rotationseinheit (4) angeordneten Lagereinheit (6), die mindestens eine innere Lagerschale (24), welche durch einen äußeren Lagerring (22) der Rotationseinheit (4) gebildet ist, die mindestens eine äußere Lagerschale (28), welche durch einen inneren Lagerring (26) des Tragkörpers (8), der mit dem Tragkörper (8) ein gemeinsames Bauteil umfasst, gebildet ist, und die eine Mehrzahl an zwischen der inneren Lagerschale (24) und der äußeren Lagerschale (28) angeordnete Wälzkörper (32) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Achseinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Achseinrichtung.
Bekannte Achseinrichtungen für Kraftfahrzeuge umfassen eine Rotationseinheit sowie mindestens einen Tragkörper, der durch einen sogenannten Achsschenkel gebildet ist. Die Rotationseinheit umfasst eine Antriebswelle mit Glocke sowie Radträger, Radnabe, Lager und einen äußeren Stummel der Antriebswelle. Die einzelnen Komponenten sind bei den bekannten Achseinrichtungen aus separaten oder voneinander separierbaren Teilen gebildet, die mittels Schraub-/Press-/Fließpressoperationen zusammengefügt sind.
Aufgrund der zahlreichen Pass- und Fügeflächen sind die einzelnen Teile mit sehr geringen Fertigungstoleranzen herzustellen, was die Kosten erhöht und das Fügen der einzelnen Komponenten umständlich und zeitintensiv gestaltet.
Darüber hinaus ist ein kompaktes Ausgestalten der einzelnen Komponenten im Bereich der Kraftübertragungsabschnitte nicht möglich, was eine materialsparende und kompakte Ausgestaltung der Achseinrichtung erschwert.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Achseinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Achseinrichtung bereitzustellen, die kompakt baut und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Achseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer mindestens ein Rotationsmittel, wie Welle oder Achse, umfassenden Rotationseinheit, an der mindestens eine Radeinheit festlegbar oder festgelegt ist, mit mindestens einem Tragkörper, mit dem die Rotationseinheit um eine Drehachse drehbar festlegbar oder festgelegt ist und mit mindestens einer zwischen dem Tragkörper und der Rotationseinheit angeordneten Lagereinheit, die mindestens eine innere Lagerschale, welche durch einen äußeren Lagerring der Rotationseinheit gebildet ist, die mindestens eine äußere Lagerschale, welche durch einen inneren Lagerring des Tragkörpers, der mit dem Tragkörper ein gemeinsames Bauteil umfasst, gebildet ist, und die eine Mehrzahl an zwischen der inneren Lagerschale und der äußeren Lagerschale angeordnete Wälzkörper umfasst.
Der Tragkörper kann einen Achsschenkel des Kraftfahrzeugs umfassen. Darüber hinaus kann der Tragkörper an einer Fahrwerkkomponente, bspw. einem Federbein oder einem Achslenker festgelegt werden. Das Rotationsmittel kann eine angetriebene oder eine nicht angetriebene Fahrzeugachse umfassen.
Die Wälzkörper können Kugeln, Zylinder, Nadeln, Tonnen oder Kegel umfassen.
Dadurch, dass der innere Lagerring des Tragkörpers, der gleichzeitig die äußere Lagerschale der Lagereinheit bildet, mit dem Tragkörper ein gemeinsames Bauteil bildet, ist die Achseinrichtung bauteilreduziert.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Rotationseinheit ausschließlich das Rotationsmittel umfasst, um die Achseinrichtung kostengünstig herzustellen. Um diese auf einfache Weise montieren zu können erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Rotationseinheit mindestens einen das Rotationsmittel in Richtung der Drehachse fortsetzenden Rotationskopf aufweist und/oder wenn der Rotationskopf der Rotationseinheit und der äußere Lagerring der Rotationseinheit ein gemeinsames Bauteil umfassen.
Um die Achseinrichtung bauteilreduziert herzustellen erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Rotationskopf einen Radtrageabschnitt, an dem die Radeinheit festlegbar oder festgelegt ist, und einen Nabenabschnitt, an dem der äußere Lagerring ausgebildet ist, umfasst und/oder wenn Rotationskopf, Radtrageabschnitt und Nabenabschnitt ein gemeinsames Bauteil umfassen.
Dadurch, dass die Rotationseinheit den Rotationskopf, den Nabenabschnitt sowie den äußeren Lagerring umfasst, ist die Achseinrichtung bauteilreduziert ausbildbar. Darüber hinaus wird hierdurch ein Fügen der einzelnen Komponenten erleichtert, wodurch der Montageaufwand verkürzt ist.
In Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Radtrageabschnitt den Tragkörper, insbesondere die äußere Lagerschale, quer zur Drehachse betrachtet, zumindest abschnittsweise überlappt. Hierdurch ist eine stabile Anordnung eines Rades an der Achseinrichtung ermöglicht.
Die Lagereinheit kann grundsätzlich ein beliebiges Lager umfassen, soweit hierdurch eine Rotation der Rotationseinheit um die Drehachse ermöglicht ist. Bei einer Ausführungsform der Achseinrichtung ist vorgesehen, dass die Lagereinheit ein einreihiges, doppelreihiges oder n-reihiges Lager umfasst und/oder dass mindestens zwei Reihen einen gleichen oder einen voneinander abweichenden Durchmesser bezüglich der Drehachse aufweisen.
Unter n-reihig wird ein Lager mit n Reihen verstanden. N kann hierbei eine Zahl zwischen 1 und unendlich sein.
Wenn die Achseinrichtung eine nicht angetriebene Fahrzeugachse umfasst kann die Lagereinheit bspw. ein doppelreihiges Lager umfassen, bei dem die beiden Reihen bzgl. der Drehachse den gleichen Abstand, also den gleichen Durchmesser, umfassen.
Wenn die Achseinrichtung bei einer angetriebenen Fahrzeugachse vorgesehen ist, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Lagereinheit ein doppelreihiges Lager umfasst, bei dem die Durchmesser der beiden Reihen voneinander abweichen. Solchenfalls die dem Rotationsmittel zugewandte Reihe bzgl. der Drehachse einen geringeren Abstand, also einen geringeren Durchmesser umfassen, als die dem Radträger zugewandte Reihe.
Um einem Eindringen von Feuchtigkeit oder von Schmutz vorzubeugen ist bei einer Ausführungsform der Achseinrichtung mindestens ein Dichtmittel vorgesehen, das zwischen dem Tragkörper und der Rotationseinheit, insbesondere die Lagereinheit axial dichtend, anordenbar oder angeordnet ist.
Um eine Verbindung des Rotationskopfes mit dem Rotationsmittel auf einfache Weise herzustellen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Rotationskopf eine, insbesondere in Drehachsenrichtung erstreckte Aussparung aufweisende, Aufnahme umfasst, durch die der Rotationskopf drehfest am Rotationsmittel festlegbar oder festgelegt ist.
Um eine drehfeste Verbindung des Rotationsmittels mit dem Rotationskopf zu gewährleisten, erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Rotationskopf, insbesondere die Aufnahme, einen Umformabschnitt umfasst, der den Tragkörper, insbesondere die äußere Lagerschale, quer zur Drehachse betrachtet, zumindest abschnittsweise überlappt.
Es ist denkbar, dass der Rotationskopf ausschließlich die innere Lagerschale, bzw. den äußeren Lagerring der Lagereinheit bildet. Allerdings ist bei einer Ausführungsform der Achseinrichtung mindestens ein, insbesondere ringartiger, Lagereinsatz vorgesehen, der die innere Lagerschale in Richtung auf das Rotationsmittel fortsetzt. Solchenfalls ist die Verwendbarbarkeit der Achseinrichtung erweitert. Durch das Vorsehen eines, insbesondere ringartigen Lagereinsatzes ist bspw. der Abstand zur Drehachse einer Reihe einstellbar, wenn die Lagereinheit ein doppelreihiges oder n-reihiges Lager umfasst. Hierdurch kann der Rotationskopf sowohl für angetriebene als auch für nicht angetriebene Achsen Verwendung finden.
Um den Lagereinsatz festzulegen erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Achseinrichtung ein Haltemittel umfasst, das den Lagereinsatz festlegt und/oder das mit dem Rotationskopf ein gemeinsames Bauteil umfasst.
Hierdurch ist zum Einen das Festlegen des Lagereinsatzes gewährleistet sowie durch das Ausgestalten des Haltemittels und des Rotationskopfes als gemeinsames Bauteil die Lagereinheit bauteilreduziert ausgebildet. Das Anordnen des Lagereinsatzes in der Lagereinheit gestaltet sich insbesondere dann als einfach, wenn das Haltemittel einen Umformbereich des Rotationskopfes umfasst. Solchenfalls wird das Haltemittel nach dem Fügen durch Umformen eines Bereichs des Rotationskopfes gebildet.
Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Achseinrichtung, insbesondere mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale, eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten:

a. Festlegen mindestens eines einen äußeren Lagerring für eine Lagereinheit umfassenden Tragkörpers an einer Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs;
b. Anordnen mindestens einer einen inneren Lagerring für die Lagereinheit umfassenden Rotationseinheit an dem Tragkörper, insbesondere derart, dass der innere Lagerring und der äußeren Lagerring, quer zur Drehachse gesehen, einander überdeckend angeordnet sind;
c. Anordnen der Wälzkörper zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring;
d. Aufweiten oder Umformen eines Umformabschnitts der Rotationseinheit.

Zum Herstellen der Achseinrichtung wird somit der Tragkörper, der bspw. einen Achsschenkel eines Kraftfahrzeugs umfassen kann in einer Fahrzeugkomponente, bspw. der Karosserie des Kraftfahrzeugs festgelegt. Dieses kann bspw. lösbar oder unlösbar erfolgen. Wenn der Tragkörper unlösbar an der Fahrwerkkomponente, bspw. einem Federbein, festgelegt wird, kann er bspw. angeschweißt, angelötet, angeklebt und dergleichen werden. Wenn er lösbar an der Fahrwerkkomponente festgelegt wird, kann er beispielsweise durch eine Schrauben-, Bolzen- oder Nietverbindung daran festgelegt werden.
Das Anordnen der Rotationseinheit an den Tragkörper erfolgt bspw. durch das Hindurchstecken der Rotationseinheit durch die durch den äußeren Lagerring des Tragkörpers gebildete Öffnung.
Durch das Anordnen der Wälzkörper zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring wird das Lager aufgebaut. Dieses erfolgt vorzugsweise durch das Einfüllen der Wälzkörper in Käfige, die eine, zwei oder n Reihen bilden.
Um die Vorkehrung für die drehfeste Verbindung des Rotationsmittels mit dem Rotationskopf zu gewährleisten, wird der Umformabschnitt der Rotationseinheit umgeformt. Diese erfolgt vorzugsweise derart, dass nach dem Aufweiten oder Umformen der Umformabschnitt und der äußere Lagerring des Tragkörpers überlappen und der Bauraum für die drehfeste Verbindung des Rotationsmittels mit dem Rotationskopf gegeben ist.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Aufweiten oder Umformen ein Kaltfließpressen umfasst.
Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass ein Umformbereich des Rotationskopfes umgeformt wird. Es erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die Achseinrichtung einen ringartigen Lagereinsatz umfasst, der derart in die Lagereinheit eingebaut wird, dass er die innere Lagerschale in Richtung auf das Rotationsmittel fortsetzt.
Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Achseinrichtung, insbesondere mit mindestens einem der zuvor genannten Merkmale.
Die Achseinrichtung, das Verfahren zum Herstellen einer Achseinrichtung sowie das Kraftfahrzeug mit einer derartigen Achseinrichtung erweisen sich in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft:
Dadurch, dass der Tragkörper durch einen inneren Lagerring eine äußere Lagerschale für die Lagereinheit bildet, kann von dem zur Verfügung stellen eines separaten Bauteils, das den inneren Lagerring für die Lagereinheit bildet, abgesehen werden. Hierdurch ist die Achseinrichtung bauteilreduziert herstellbar. Dadurch, dass die Rotationseinheit durch einen äußeren Lagerring die innere Lagerschale der Lagereinheit bildet ist die Anzahl der zu verbauenden Komponenten für die Achseinrichtung weiter reduziert.
Dadurch, dass die Rotationseinheit einen Umformabschnitt umfasst, der den Tragkörper, insbesondere die äußere Lagerschale, quer zur Drehachse betrachtet, zumindest abschnittsweise überlappt, ist der erforderliche Bauraum zur drehfesten Verbindung des Rotationskopfes mit dem Rotationsmittel darstellbar.
Weitere Merkmale, Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus den zeichnerischen Darstellungen und nachfolgender Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Achseinrichtung.
In der Zeichnung zeigt:
1 eine geschnittene Seitenansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Achseinrichtung vor dem Umformen des Umformabschnitts;
2 eine geschnittene Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 1 nach dem Umformen des Umformabschnitts;
3 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Achseinrichtung.
Die Figuren zeigen eine insgesamt in den Bezugszeichen 2 versehene Achseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Achseinrichtung 2 umfasst bei den beiden gezeigten Ausführungsformen jeweils eine Rotationseinheit 4, eine Lagereinheit 6 sowie einen Tragkörper 8. Bei dem in den Figuren ersichtlichen Ausführungsformen der Achseinrichtung 2 umfasst die Rotationseinheit ein Rotationsmittel 10, wie Welle oder Achse, und einen Rotationskopf 12. Das Rotationsmittel 10 ist mit dem Rotationskopf 12 mittels einer eine Aussparung 14 umfassenden Aufnahme 16 verbunden. Darüber hinaus umfasst der Rotationskopf 12 einen Radtrageabschnitt 18 und einen Nabenabschnitt 20. Radtrageabschnitt 18, Nabenabschnitt 20 sowie Rotationskopf 12 umfassen ein gemeinsames Bauteil. Darüber hinaus ist in dem Rotationskopf 12 ein äußerer Lagerring 22 gebildet, der eine innere Lagerschale 24 für die Lagereinheit 6 bildet.
Der Tragkörper 8 umfasst einen inneren Lagerring 26, der eine äußere Lagerschale 28 der Lagereinheit 6 bildet. Hierbei ist der innere Lagerring 26 und der Tragkörper 8 als gemeinsames Bauteil ausgebildet. Um eine Drehung der Rotationseinheit um eine Drehachse 30 zu ermöglichen, sind zwischen der inneren Lagerschale 24 und der äußeren Lagerschale 28 der Lagereinheit 6 Wälzkörper 32 angeordnet.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der Achseinrichtung 2, bei der die Lagereinheit 6 ein 2-reihiges Lager umfasst. Der Abstand der Reihen zur Drehachse 30 ist hierbei unterschiedlich.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst der Rotationskopf 12 einen Umformabschnitt 34 vor einem Umformprozess. Um die Wälzkörper 32 gegen das Einbringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen sind Dichtmittel 36 vorgesehen, die zwischen Tragkörper 8 und Rotationseinheit 4 erstreckt sind.
2 zeigt die Ausführungsform gemäß 1, nach dem Umformen des Umformabschnitts 34. Solchenfalls überlappen der Umformabschnitt 34 und der Tragkörper 8 insbesondere im Bereich der äußeren Lagerschale 28 der Lagereinheit 6.
In 1 und 2 gezeigte Ausführungsform zeigt eine Lagereinheit 6 für eine angetriebene Achseneinrichtung 2.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Achseneinrichtung 2, bei der die Achseinrichtung 2 für nicht angetriebene Achseinrichtungen 2 ausgelegt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfassen die beiden Reihen der Lagereinheit 6 bzgl. der Drehachse 30 den gleichen Abstand.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen, sowie in den Zeichnungen gezeigten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung und ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

2: Achseinrichtung
4: Rotationseinheit
6: Lagereinheit
8: Tragkörper
10: Rotationsmittel
12: Rotationskopf
14: Aussparung
16: Aufnahme
18: Radtrageabschnitt
20: Nabenabschnitt
22: äußerer Lagerring
24: innere Lagerschale
26: innerer Lagerring
28: äußere Lagerschale
30: Drehachse
32: Wälzkörper
34: Umformabschnitt
36: Dichtmittel

Claims

Achseinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer mindestens ein Rotationsmittel (10), wie Welle oder Achse, umfassenden Rotationseinheit (4), an der mindestens eine Radeinheit festlegbar oder festgelegt ist, mit mindestens einem Tragkörper (8), mit dem die Rotationseinheit (4) um eine Drehachse (30) drehbar festlegbar oder festgelegt ist und mit mindestens einer zwischen dem Tragkörper (8) und der Rotationseinheit (4) angeordneten Lagereinheit (6), die mindestens eine innere Lagerschale (24), welche durch einen äußeren Lagerring (22) der Rotationseinheit (4) gebildet ist, die mindestens eine äußere Lagerschale (28), welche durch einen inneren Lagerring (26) des Tragkörpers (8), der mit dem Tragkörper (8) ein gemeinsames Bauteil umfasst, gebildet ist, und die eine Mehrzahl an zwischen der inneren Lagerschale (24) und der äußeren Lagerschale (28) angeordnete Wälzkörper (32) umfasst.
Achseinrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Rotationseinheit (4) mindestens einen das Rotationsmittel (10) in Richtung der Drehachse (30) fortsetzenden Rotationskopf (12) aufweist und/oder wobei der Rotationskopf (12) der Rotationseinheit (4) und der äußere Lagerring (22) der Rotationseinheit (4) ein gemeinsames Bauteil umfassen.
Achseinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotationskopf (12) einen Radtrageabschnitt (18), an dem die Radeinheit festlegbar oder festgelegt ist, und einen Nabenabschnitt (20), an dem der äußere Lagerring (22) ausgebildet ist, umfasst und/oder wobei Rotationskopf (12), Radtrageabschnitt (18) und Nabenabschnitt ein gemeinsames Bauteil umfassen.
Achseinrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei der Radtrageabschnitt (18) den Tragkörper (8), insbesondere die äußere Lagerschale (28), quer zur Drehachse (30) betrachtet, zumindest abschnittsweise überlappt.
Achseinrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagereinheit (6) ein einreihiges, doppelreihiges oder n-reihiges Lager umfasst und/oder wobei mindestens zwei Reihen einen gleichen oder einen voneinander abweichenden Durchmesser bezüglich der Drehachse (30) aufweisen.
Achseinrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem Dichtmittel (36), das zwischen dem Tragkörper (8) und der Rotationseinheit (4), insbesondere die Lagereinheit (6) axial dichtend, anordenbar oder angeordnet ist.
Achseinrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotationskopf (12) eine, insbesondere eine in Drehachsenrichtung erstreckte Aussparung (14) aufweisende, Aufnahme (16) umfasst, durch die der Rotationskopf (12) drehfest am Rotationsmittel (10) festlegbar oder festgelegt ist.
Achseinrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei der Rotationskopf (12), insbesondere die Aufnahme (16), einen Umformabschnitt (34) umfasst, der den Tragkörper (8), insbesondere die äußere Lagerschale (28), quer zur Drehachse (30) betrachtet, zumindest abschnittsweise überlappt.
Achseinrichtung (2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem, insbesondere ringartigen, Lagereinsatz, der die innere Lagerschale (24) in Richtung auf das Rotationsmittel (10) fortsetzt.
Achseinrichtung (2) nach Anspruch 9, mit mindestens einem Haltemittel, das den Lagereinsatz festlegt und/oder das mit dem Rotationskopf (12) ein gemeinsames Bauteil umfasst.
Achseinrichtung (2) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Haltemittel einen Umformbereich des Rotationskopf (12) umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Achseinrichtung (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten: a. Festlegen mindestens eines einen äußeren Lagerring (22) für eine Lagereinheit (6) umfassenden Tragkörpers (8) an einer Fahrwerkkomponente des Kraftfahrzeugs; b. Anordnen mindestens einer einen inneren Lagerring (26) für die Lagereinheit (6) umfassenden Rotationseinheit (4) an dem Tragkörper (8), insbesondere derart, dass der innere Lagerring (26) und der äußere Lagerring, quer zur Drehachse (30) gesehen, einander überdeckend angeordnet sind; c. Anordnen der Wälzkörper (32) zwischen dem inneren Lagerring (26) und dem äußeren Lagerring; d. Aufweiten oder Umformen eines Umformabschnitts (34) der Rotationseinheit (4).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Aufweiten oder Umformen ein Kaltfließpressen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein Umformbereich des Rotationskopfes (12) umgeformt wird.
Kraftfahrzeug mit mindestens einer Achseinrichtung (2), insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11.