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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung eines Fahrzeugs,
wie etwa eines Pkw, zum drehbaren Lagern eines Rades im Verhältnis
zu einer Radaufhängungsvorrichtung und insbesondere eine
Lagervorrichtung eines Fahrzeugs mit einer selbstsichernden Struktur,
bei der Innenringe durch Schwenkverstemmen einer Nabenscheibe gesichert werden
und die die Verformung der Innenringe infolge des Verstemmungsvorgangs
gering halten und die Festigkeit und Haltbarkeit eines Innenrings
verbessern kann.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Die
Lagervorrichtung eines Fahrzeugs, wie etwa eines Pkw, dient zum
drehbaren Lagern des Rades im Verhältnis zur Radaufhängung
mittels doppelreihiger Wälzlager, und es gibt zwei Typen:
für ein Antriebsrad und für ein angetriebenes
Rad. Als ein repräsentatives Beispiel einer Struktur nach
dem Stand der Technik ist eine Lagervorrichtung eines Fahrzeugs
für ein in 3 dargestelltes Antriebsrad bekannt.
In der weiteren Beschreibung bezeichnet der Begriff „Außenseite"
der Vorrichtung (links in den Zeichnungen) eine Seite, die außen
an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und der Begriff „Innenseite” der
Vorrichtung (rechts in den Zeichnungen) bezeichnet eine Seite, die
innerhalb der Karosserie angeordnet ist, wenn die Lagervorrichtung
an der Fahrzeugkarosserie montiert ist.
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Die
Lagervorrichtung ist von der Art, die als zweite Generation bezeichnet
wird, und weist eine Nabenscheibe 60 und ein Radlager 61 auf.
Die Nabenscheibe 60 weist an einem Ende einen einstückig gebildeten
Radmontierflansch 62 auf und einen zylindrischen Abschnitt 60a,
der axial vom Radmontierflansch 62 aus verläuft.
Das Radlager 61 wird über eine festgelegte Anschlussfläche
auf den zylindrischen Abschnitt 60a gepresst.
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Das
Radlager 61 umfasst ein äußeres Element 63,
das an seiner umlaufenden Außenfläche einen Karosseriemontierflansch 63b aufweist
und an seiner umlaufenden Innenfläche eine Doppelreihe abgeschrägter äußerer
Laufflächen 63a, 63a, ein Paar Innenringe 64, 64,
die dafür eingerichtet sind, in das äußere
Element 63 eingesetzt zu werden und die an ihren umlaufenden
Außenflächen abgeschrägte innere Laufflächen 64a aufweisen,
die gegenüber der Doppelreihe abgeschrägter äußerer
Laufflächen 63a, 63a angeordnet sind,
sowie eine Doppelreihe abgeschrägter Walzen 65, 65,
die zwischen den inneren und den äußeren Laufflächen 64a, 63a enthalten sind,
und Käfige 66 zum rollbaren Halten der Doppelreihe
abgeschrägter Walzen 65, 65.
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Eine
Radlagervorrichtung der zweiten Generation weist den Vorteil auf,
dass sie die Standardisierung des Radlagers 61 und die
Verringerung der Herstellungskosten infolge der Massenproduktion
ermöglicht. Im Weiteren bestand jedoch der Wunsch, nicht
nur die Herstellungskosten der Radlagervorrichtung zu verringern,
sondern auch ihr Gewicht und ihre Größe zu vermindern,
weshalb eine Radlagervorrichtung der dritten Generation vorgeschlagen wird,
wie in 4 dargestellt, bei der eine Nabenscheibe und ein
Radlager mit einer Doppelreihe Wälzlager als Einheit gebildet
sind.
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Diese
Radlagervorrichtung der dritten Generation umfasst eine Nabenscheibe 51,
einen Innenring 52, einen Außenring 53 und
eine Doppelreihe Kugeln 54, 54. Die Nabenscheibe 51 weist
an ihrem einen Ende einen einstückig an ihr gebildeten
Radmontierflansch 55 und an ihrer umlaufenden Außenfläche
eine innere Lauffläche 51a der Außenseite
sowie einen zylindrischen Abschnitt 51b auf, der sich axial
von dieser erstreckt. Radschrauben 56 zum Sichern eines
Rades (nicht dargestellt) am Flansch 55 sind abstandsgleich
am Umfang des Flansches 55 angeordnet.
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Der
Innenring 52, der mit einer inneren Lauffläche 52a an
der Innenseite seiner umlaufenden Außenfläche
gebildet ist, ist auf den zylindrischen Abschnitt 51b der
Nabenscheibe 51 gepresst. Der Innenring 52 ist
axial unbeweglich befestigt, um mit Hilfe eines verstemmten Abschnitts 51c,
der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts 51b radial nach außen gebildet ist, zu
verhindern, dass er vom zylindrischen Abschnitt 51b herunterrutscht.
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Der
Außenring 53 ist an seiner umlaufenden Außenfläche
mit einem einstückig daran gebildeten Karosseriemontierflansch 53b gebildet
und weist außerdem an seiner umlaufenden Innenfläche
eine Doppelreihe äußerer Laufflächen 53a, 53a auf.
Eine Doppelreihe von Rollelementen 54, 54 ist
frei rollbar zwischen den äußeren Laufflächen 53a, 53a und
den ihnen gegenüberliegenden inneren Laufflächen 51a, 52a enthalten.
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Die
Nabenscheibe 51 besteht aus Kohlenstoffstahl, der 0,40
bis 0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, und ist in einem Bereich
von der Basis des Radmontierflansches 55 bis zum zylindrischen
Abschnitt 51b über die innere Lauffläche 51a mit
einer Schicht (durch Kreuzschraffur dargestellt) gebildet, die mittels
Hochfrequenz-Induktionshärtung gehärtet wurde.
Der verstemmte Abschnitt 51c behält nach dem Schmieden
seine ursprüngliche Oberflächenhärte bei.
Der Innenring 52 hingegen besteht aus Hartchromstahl für
Wälzlager, wie etwa SUJ2, und ist durch Abschrecken bis
in seinen Kern durchgehärtet.
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Somit
ist es möglich, eine Lagervorrichtung für ein
Rad eines Fahrzeugs mit geringen Kosten und einer ausreichenden
Strapazierfähigkeit zu realisieren, um das Entstehen von
Schäden, wie etwa Rissen am abgedichteten Abschnitt
51c,
zu vermeiden, und um außerdem das Entstehen großer
Veränderungen im Durchmesser des Innenrings
52 zu
verhindern, der mit Hilfe des verstemmten Abschnitts
51c auf
der Nabenscheibe
51 befestigt ist. Auch ist es möglich,
die Gefahr der Beschädigung des Innenrings
52 durch
Befestigungsarbeiten zu vermindern, die Vorlast auf einem angemessenen
Wert zu halten und außerdem die Anzahl der Teile und Schritte
bei der maschinellen Verarbeitung und bei der Montage zu verringern
(siehe
Japanische Patentauslegeschrift Nr.
129703/1999 ).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende
Probleme
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Es
ist möglich, die so genannte selbstsichernde Struktur (d.
h. eine Struktur, bei der die Innenringe durch den verstemmten Abschnitt
gesichert werden, der am Endabschnitt der Nabenscheibe gebildet
ist) auf die Radlagervorrichtung der zweiten Generation, die in 3 dargestellt
ist, anzuwenden. Jedoch entstehen verschiedene Probleme, wenn das Paar
Innenringe 64, 64 durch Bilden des verstemmten
Abschnitts am Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 60a der
Nabenscheibe 60 befestigt wird. Da nämlich auf
der Innen- und auf der Außenseite die gleichen Innenringe 64 verwendet
werden, ist es unvermeidbar, einen großen Hohlkehlenabschnitt 64b an
der umlaufenden Innenfläche jedes Innenrings 64 zu
bilden. Dementsprechend wird der Innenring 64 der Innenseite
tendenziell radial auswärts ausgeweitet, wenn der Endabschnitt
des zylindrischen Abschnitts 60a schwenkverstemmt wird.
Dadurch wird nicht nur der Innenring 64 verformt, was bewirkt,
dass der Lagerspalt größer ist als ein vorbestimmter
Wert, sondern es wird auch eine überhöhte Umfangsspannung
auf der umlaufenden Außenfläche verursacht und
somit wird die Lebensdauer der Lagervorrichtung verringert.
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Wird
der Hohlkehlenabschnitt 64b klein gewählt, so
muss der Ansatzabschnitt 60b, an welchen der Innenring 64 der
Außenseite anstößt, selbst ebenfalls
klein sein, um Überschneiden zu vermeiden. Dadurch wird
die mechanische Festigkeit der Nabenscheibe 60 vermindert
und am Ansatzabschnitt 60b der Nabenscheibe werden übermäßige wiederholte
Spannungen verursacht, wodurch die Lebensdauer der Nabenscheibe 60 reduziert
wird.
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Deshalb
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung
der ersten oder zweiten Generation für ein Rad eines Fahrzeugs
bereitzustellen, die eine Verformung des Innenrings während
des Verstemmungsvorgangs gering hält, um die mechanische
Festigkeit der Nabenscheibe zu verbessern und somit die Lebensdauer
der Radlagervorrichtung.
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Mittel zum Lösen
der Probleme
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird gemäß Anspruch
1 Folgendes bereitgestellt: eine Lagervorrichtung für ein
Rad eines Fahrzeugs, gebildet als eine Einheit aus einer Nabenscheibe,
die an ihrem einen Ende einen Radmontierflansch aufweist und einen
zylindrischen Abschnitt, der vom Radmontierflansch aus über
einen Ansatzabschnitt verläuft, und aus einem Radlager, das
aus einer Doppelreihe Wälzlager gebildet ist und auf den
zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst ist, wobei
das Radlager ein äußeres Element umfasst, das
mit einer Doppelreihe äußerer Laufflächen
an seiner umlaufenden Innenfläche gebildet ist, und ein
Paar Innenringe mit inneren Laufflächen, die gegenüber
der Doppelreihe äußerer Laufflächen anzuordnen
und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke
auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind,
wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie eine
Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen frei
rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren
Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial
unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der
durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts radial auswärts gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings
mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und dass der
Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist als
der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Außenseite.
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Bei
der Radlagervorrichtung mit selbstsichernder Struktur, bei der ein
Paar Innenringe auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe
aufgepresst ist und die Innenringe im Verhältnis zur Nabenscheibe
durch einen verstemmten Abschnitt, der durch plastisches Verformen
des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts gebildet ist, axial
befestigt sind, ist es möglich, die Verformung des Innenrings der
Innenseite infolge des Verstemmungsvorgangs gering zu halten und
die Lebensdauer der Radlagervorrichtung zu verbessern, da gemäß der
vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 die umlaufenden Innenflächen
eines Endes des Innenrings mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt
gebildet sind und der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite
kleiner ist als der des Innenrings der Außenseite. Somit
ist es möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen,
die die Erzeugung von Spannungen am Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt
und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe gering halten kann
und die Lebensdauer der Lagervorrichtung bei vergrößerter
Festigkeit der Nabenscheibe verbessern kann.
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Es
ist, wie in Anspruch 2 definiert, bevorzugt, dass ein Eckabschnitt
zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt der
Nabenscheibe durch eine Zusammensetzung R gebildet ist, die mehrere
Krümmungsradien umfasst. Dies ermöglicht die Bereitstellung
einer Radlagervorrichtung, die die Berührungsfläche
zwischen dem Ansatzabschnitt der Nabenscheibe und der größeren
Endfläche des Innenrings der Außenseite gewährleisten
kann und die im Eckabschnitt erzeugte Spannung gering halten kann,
um die Lebensdauer der Nabenscheibe zu verbessern.
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Es
ist, wie in Anspruch 3 definiert, bevorzugt, dass die Zusammensetzung
R zwei Krümmungsradien a und b umfasst und dass ein Krümmungsradius a
kleiner ist als ein maximaler Krümmungsradius c (welcher
ein angenommener Krümmungsradius ist, der entstünde,
wenn die Ecke von einem eingliedrigen R gebildet würde)
und der andere Krümmungsradius b größer
als der Krümmungsradius c ist. Dies ermöglicht
es, die Überschneidung zwischen dem Hohlkehlenabschnitt
des Innenrings der Außenseite und dem Eckabschnitt zu verhindern,
ohne die dimensionale Streuung übermäßig
gering zu halten, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.
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Es
ist, wie in Anspruch 4 definiert, auch bevorzugt, dass der Hohlkehlenabschnitt
des Innenrings der Innenseite einen Kreisbogen mit einem Krümmungsradius
von 1,0 bis 2,5 mm aufweist. Somit ist es möglich, die
elastische Verformung der umlaufenden Außenfläche
des Innenrings der Innenseite gering zu halten und somit die Umfangsspannung zu
reduzieren, die in der umlaufenden Außenfläche des
Innenrings erzeugt wird, und das Entstehen von Schäden,
wie Mikrorissen im verstemmten Abschnitt, gering zu halten.
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Es
ist, wie in Anspruch 5 definiert, bevorzugt, dass eine Ringnut,
die einen Kreisbogenquerschnitt aufweist und die zum Hohlkehlenabschnitt
des Innenrings der Innenseite verläuft, an der umlaufenden Außenfläche
des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts der Nabenscheibe
gebildet ist und dass vor dem Verstemmen die Dicke des Endabschnitts des
zylindrischen Abschnitts zu seinem Endspitzenabschnitt hin allmählich
zunimmt. Dies ermöglicht es, die elastische Verformung
der umlaufenden Außenfläche des Innenrings der
Innenseite gering zu halten, die durch die Verstemmungslast verursacht
wird, und somit die Umfangsspannung zu reduzieren, die in der umlaufenden
Außenfläche des Innenrings erzeugt wird, und das
Entstehen von Schäden, wie Mikrorissen im verstemmten Abschnitt,
gering zu halten. Da die Dicke des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts der Nabenscheibe, der durch das Verstemmungswerkzeug
radial auswärts erweitert wird, zu Beginn des Verstemmungsvorgangs
erhöht wird, füllt außerdem der Endabschnitt
des zylindrischen Abschnitts tendenziell den Raum des Verstemmungswerkzeugs
schnell aus und somit kann der Innenring starr befestigt werden.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der
Lagervorrichtung der vorliegenden Erfindung für ein Rad
eines Fahrzeugs, die als eine Einheit einer Nabenscheibe gebildet
ist, ist es möglich, die Verformung des Innenrings der
Innenseite infolge des Verstemmungsvorgangs gering zu halten und
die Lebensdauer der Radlagervorrichtung zu verbessern, da sie an
ihrem einen Ende einen Radmontierflansch und einen zylindrischen
Abschnitt aufweist, der vom Radmontierflansch aus über
einen Ansatzabschnitt verläuft, und ein Radlager, das aus einer
Doppelreihe Wälzlager gebildet ist und auf den zylindrischen
Abschnitts der Nabenscheibe aufgepresst ist, wobei das Radlager
ein äußeres Element mit einer Doppelreihe äußerer
Laufflächen auf seiner umlaufenden Innenfläche
umfasst, ein Paar Innenringe mit inneren Laufflächen, die
gegenüber der Doppelreihe äußerer Laufflächen
anzuordnen und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke
auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind,
wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie
eine Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen
frei rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren
Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial
unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der
durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts radial auswärts gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings
mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und dass
der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist
als der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Außenseite.
Somit ist es möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, die
die Erzeugung von Spannungen am Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt
und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe gering halten kann
und die Lebensdauer der Lagervorrichtung bei vergrößerter
Festigkeit der Nabenscheibe verbessern kann.
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Beste Ausführungsart
der Erfindung
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Die
beste Ausführungsart der Erfindung ist eine Lagervorrichtung
für ein Rad eines Fahrzeugs, gebildet als eine Einheit
aus einer Nabenscheibe, die an ihrem einen Ende einen Radmontierflansch
aufweist und einen zylindrischen Abschnitt, der vom Radmontierflansch
aus über einen Ansatzabschnitt verläuft, und aus
einem Radlager, das aus einer Doppelreihe Wälzlager gebildet
ist und auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst
ist, wobei das Radlager ein äußeres Element umfasst, das
mit einer Doppelreihe äußerer Laufflächen
an seiner umlaufenden Innenfläche gebildet ist, und ein Paar
Innenringe mit inneren Laufflächen, die gegenüber
der Doppelreihe äußerer Laufflächen anzuordnen
und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke
auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind,
wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie
eine Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen
frei rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren
Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial
unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der
durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts radial auswärts gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen
Abschnitt der Nabenscheibe durch eine Zusammensetzung „R"
gebildet ist, die mehrere Krümmungsradien umfasst, dass
die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings
mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und der
Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist als
der des Innenrings der Außenseite.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich, die
in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen zu lesen sind.
Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt, der eine Ausführungsform der Lagervorrichtung
der vorliegenden Erfindung für ein Rad eines Fahrzeugs
zeigt,
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2(a) eine vergrößerte
Teilansicht von 1 und 2(b) eine
vergrößerte Teilansicht von 1,
die eine Nabenscheibe und einen Innenring vor dem Verstemmen zeigt,
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3 einen
Längsschnitt der Lagervorrichtung nach dem Stand der Technik
für ein Rad eines Fahrzeugs und
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4 einen
Längsschnitt einer weiteren Lagervorrichtung nach dem Stand
der Technik für ein Rad eines Fahrzeugs.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
anhand der dazugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Längsschnitt, der eine Ausführungsform der
Lagervorrichtung der vorliegenden Erfindung für ein Rad
eines Fahrzeugs zeigt, 2(a) ist eine
vergrößerte Teilansicht von 1 und 2(b) ist eine vergrößerte
Teilansicht von 1, die eine Nabenscheibe und
einen Innenring vor dem Verstemmen zeigt.
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Die
Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs weist die
Struktur eines Antriebsrads der zweiten Generation auf und umfasst
eine Nabenscheibe 1, und ein Radlager 2, das auf
die Nabenscheibe 1 aufgesetzt ist. Die Nabenscheibe 1 weist
an ihrem einen Ende der Außenseite einen Radmontierflansch 3 zum
Montieren eines Rades (nicht dargestellt) auf, einen zylindrischen
Abschnitt 1b, der vom Radmontierflansch 3 aus über
einen Ansatzabschnitt 1a verläuft, und eine Rippe
(oder einen Keil) 1c zur Drehmomentübertragung,
die an der umlaufenden Innenfläche der Nabenscheibe 1 gebildet
ist. Des Weiteren sind daran am Umfang abstandsgleich Radschrauben 3a zum
Befestigen eines Rades am Flansch 3 angeordnet.
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Die
Nabenscheibe 1 besteht aus Kohlenstoffstahl, der 0,40 bis
0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wie S53C, und über
einen Bereich vom Ansatzabschnitt 1a an der Basis des Radmontierflansches 3 bis
zum zylindrischen Abschnitt 1b durch Hochfrequenz-Induktionshärtung
eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweist.
Der Abdichtabschnitt 8 bleibt nach dem Schmieden ein unabgeschreckter
Abschnitt mit einer Oberflächenhärte von unter
25 HRC. Dies ermöglicht es, die Festigkeit der Nabenscheibe 1 zu
erhöhen und einen Verschleiß durch Reibkorrosion
an den Passoberflächen der Innenringe 5, 5' gering
zu halten. Außerdem ist es so möglich, die Verarbeitbarkeit
des Verstemmungsabschnitts 8 zu verbessern und das Entstehen
von Rissen infolge plastischer Verformungen zu verhindern.
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Das
Radlager 2 umfasst ein äußeres Element 4,
das an seiner umlaufenden Außenfläche einstückig
mit einem Karosseriemontierflansch 4b gebildet ist, der
an eine Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) zu montieren ist,
ein Paar Innenringe 5, 5', wobei jeder Ring mit
einer abgeschrägten inneren Lauffläche 5a gebildet,
die gegenüber der Doppelreihe äußerer
Laufflächen 4a, 4a anzuordnen sind, sowie eine
Doppelreihe Rollelemente (abgeschrägte Walzen) 7, 7,
die mittels Käfigen 6 frei rollbar zwischen den
gegenüberliegenden inneren und äußeren
Laufflächen enthalten sind. Eine Seite der inneren Lauffläche 5a jedes
Innenrings 5, 5' mit größerem
Durchmesser ist mit einem langen Flansch 5b zum Führen der
Rollelemente 7 gebildet und eine Seite der inneren Lauffläche 5a mit
kleinerem Durchmesser ist mit einem kleinen Flansch 5c gebildet,
um das Herausrutschen der Rollelemente 7 zu verhindern.
Die Innenringe 5, 5' sind so eingesetzt, dass
ihre vorderen Endflächen anstoßen und eine Rücken
an Rücken liegende Doppelreihe Kegelrollenlager bilden.
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Das äußere
Element 4 und die Innenringe 5, 5' bestehen
aus Hartchromstahl für Wälzlager, wie SUJ2, und
sind bis in ihren Kern durch Tauchabschrecken durchgehärtet,
so dass sie eine Oberflächenhärte von 58 bis 64
HRC aufweisen. Das äußere Element 4 und
die Innenringe 5, 5' sind nicht auf Hartchromstahl
für Wälzlager beschränkt, sondern können
auch aus einem Kohlenstoffstahl bestehen, der 0,40 bis 0,80 Gew.-%
Kohlenstoff enthält, wie etwa S53C (JIS-Kohlenstoffstahl
der SC-Gruppe für Maschinenbauanwendungen) oder aus einsatzgehärtetem
Stahl (Zementstahl), wie etwa SCr430 usw., und mindestens die Oberflächen
der Doppelreihe äußerer Laufflächen 4a, 4a können
durch Hochfrequenz- Induktionsabschrecken gehärtet sein,
so dass sie eine Härte von 58 bis 64 HRC aufweisen.
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Das
Radlager 2 ist über eine festgelegte Überschneidungsstrecke
auf den zylindrischen Abschnitt 1b aufgepresst, so dass
die größere Endfläche 5d des
Innenrings 5 der Außenseite am Ansatz 1a der
Nabenscheibe 1 anstößt und daran mit
einem Vordruck befestigt ist, der vom verstemmten Abschnitt 8 ausgeübt
wird, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts 1b radial auswärts gebildet wird. So
kann die selbstsichernde Struktur erzielt werden, die für
lange Zeit einen stabilen Vordruck beibehalten kann, ohne den Vordruck
durch Einstellen des Anzugsmoments einer Mutter (nicht dargestellt)
zu steuern.
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In
die ringförmigen Öffnungen, die zwischen dem äußeren
Element 4 und den Innenringen 5, 5' gebildet
sind, sind Dichtungen 9, 9 eingesetzt. Jede der
Dichtungen 9, 9 umfasst eine ringförmige
Dichtplatte 10 und einen Ölschleuderring 11,
die mit einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt gebildet
und einander gegenüber angeordnet sind, um ein so genanntes
Verschlusssiegel zu bilden. Die Dichtungen 9, 9 verhindern
das Auslaufen des im Lager enthaltenen Schmiermittels und das Eindringen
von Regenwasser oder Schmutz von außen in das Lager. Obwohl
in der dargestellten Ausführungsform eine Doppelreihe Kegelrollenlager
mit abgeschrägten Walzen 7, 7 gezeigt
ist, kann auch eine Doppelreihe Schrägkugellager zu verwenden,
die Kugeln verwenden.
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In
der vorliegenden Erfindung umfasst der Eckabschnitt A zwischen dem
Ansatzabschnitt 1a und dem zylindrischen Abschnitt 1b der
Nabenscheibe 1 eine Zusammensetzung „R", die aus
nahtlos verbundenen Kreisbögen aus mehreren (im dargestellten
Beispiel zwei) Krümmungsradien „a", „b"
gebildet ist. Die Zusammensetzung „R" wird zusammen mit
dem Ansatzabschnitt 1a und dem zylindrischen Abschnitt 1b der
Nabenscheibe 1 mit einem Formschleifrad endbehandelt, nachdem
der Eckabschnitt „A" durch Hochfrequenz-Induktionserhitzen
gehärtet wurde (2(a)).
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Ein
Krümmungsradius „a" der Zusammensetzung „R"
ist kleiner als ein maximaler Krümmungsradius „c"
(welcher ein angenommener Krümmungsradius ist, der entstünde,
wenn die Ecke von einem eingliedrigen „R" gebildet würde)
und der andere Krümmungsradius „b" ist größer
als der Krümmungsradius „c" (a < c < b). Des Weiteren
ist der Krümmungsradius „c" kleiner gewählt
als ein Krümmungsradius „f" des Hohlkehlenabschnitts 5e des
Innenrings 5 (c < f).
Dies ermöglicht die Erhöhung der Steifigkeit des
Innenrings 5 bei gleichzeitiger Gewährleistung
einer Anstoßlänge „X" zwischen der Nabenscheibe 1 und
der größeren Endfläche 5d des
Innenrings 5 in einem begrenzten Raum. Somit ist es möglich,
eine im Endabschnitt „A" erzeugte Spannung gering zu halten
und die Festigkeit der Nabenscheibe 1 zu erhöhen.
Ferner ist es möglich, die Überschneidung des
Eckabschnitts „A" durch den Hohlkehlenabschnitt 5e zu
verhindern, ohne die dimensionale Streuung geringer als nötig
zu halten und somit die Herstellungskosten der Radlagervorrichtung
zu reduzieren.
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Durch
Analysen wurde festgestellt, dass die Spannung, die im Eckabschnitt „A"
verursacht wird, um mehr als 20% reduziert werden kann, wenn der Endabschnitt „A"
durch die Zusammensetzung „R" gebildet wird, die einen
Krümmungsradius „a” von 2,0 bis 2,5 mm
und einen Krümmungsradius „b" von 7,5 bis 8,0
mm umfasst, verglichen mit einem Fall, in dem der Eckabschnitt „A"
als eingliedriger Radius „R" mit einem maximalen Krümmungsradius „c"
von 3,5 mm gebildet ist.
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Der
Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 1b der Nabenscheibe 1 ist
als Hohlzylinderabschnitt 12 mit einer festgelegten Länge
d1 vor dem Verstemmen gebildet, wie in 2(b) dargestellt.
Je größer die Länge d1, desto kleiner
ist der Umfang der radial auswärts verlaufenden Verformung
durch Verstemmen des Innenrings 5' und desto mehr ist die Festigkeit
der Verstemmung (Befestigen des Innenrings) vermindert.
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Die
Dicke des zylindrischen Abschnitts 12 ist solcherart gebildet,
dass sie zur Endspitze hin von einer Dicke „D1" an der
Basis des zylindrischen Abschnitts 12 zu einer Dicke „D2"
an ihrer Endspitze allmählich zunimmt (D1 < D2). Durch solch
eine Anordnung ist es möglich, die axiale Länge
des plastisch zu verformenden zylindrischen Abschnitts 12 zu
verkürzen, da die Dicke des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts 12 der Nabenscheibe 1, der durch das
Verstemmungswerkzeug radial auswärts ausgeweitet wird,
am Anfang des Verstemmungsvorganges erhöht wird. Des Weiteren
ist es möglich, den Innenring 5 starr zu befestigen,
da der Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 12 tendenziell
den Zwischenraum des Verstemmungswerkzeugs schnell füllt.
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Ein
Hohlkehlenabschnitt 5f des innen umlaufenden Endabschnitts
des Innenrings 5' der Innenseite ist kleiner gewählt
als der Hohlkehlenabschnitt 5e des Innenrings 5 der
Außenseite und weist einen Kreisbogenquerschnitt mit einem Krümmungsradius r1
(= 1,0 bis 2,5 mm) auf. Des Weiteren ist an der umlaufenden Außenfläche
des zylindrischen Abschnitts 12 eine Ringnut 13 mit
einem Kreisbogenquerschnitt mit einem Krümmungsradius r2
(= 5 bis 10 mm) und einer Tiefe n (etwa 0,5 mm) gebildet. Die Ringnut 13 ist
solcherart gebildet, dass sie zum Hohlkehlenabschnitt 5f des
Innenrings 5' der Innenseite verläuft. Somit ist
es möglich, die elastische Verformung des äußeren
Umfangs des Innenrings 5', die durch die Verstemmungslast
verursacht wird, gering zu halten und das Entstehen von Schäden,
wie z. B. Mikrorissen, am verstemmten Abschnitt 8 zu verhindern.
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Wenn
der Krümmungsradius r1 des Hohlkehlenabschnitts 5f des
Innenringes 5 kleiner als 1,0 mm gewählt wird
und während der Fahrt des Fahrzeugs eine Biegemomentlast
auf die Radlagervorrichtung ausgeübt wird, steht zu befürchten,
dass eine Spannungskonzentration im Basisabschnitt des verstemmten
Abschnitts 8 verursacht wird und dadurch Schäden,
wie z. B. Mikrorisse, darin entstehen. Dagegen wird, wenn der Krümmungsradius
r1 2,5 mm übersteigt, der Innenring 5' während
der plastischen Verformung des zylindrischen Abschnitts 12 radial
auswärts ausgeweitet, wodurch der äußere Umfang
des Innenrings 5' verformt wird und eine übermäßige
Umfangsspannung im äußeren Umfang verursacht wird.
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Wie
oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen,
die die Verformung des Innenrings 5' der Innenseite (Verstemmungsseite)
infolge des Verstemmungsvorgangs gering halten kann, um ihre Lebensdauer
zu verbessern, die Steifigkeit des Innenrings 5 der Außenseite
zu erhöhen, die Spannung gering zu halten, die am Eckabschnitt „A"
zwischen dem Ansatzabschnitt 1a und dem zylindrischen Abschnitt 1b erzeugt
wird, und um die Lebensdauer des Lagers bei erhöhter Festigkeit
der Nabenscheibe 1 zu verbessern, da die Radlageranordnung 2 auf
den zylindrischen Abschnitt 1b der Nabenscheibe 1 aufgepresst
ist und ein Paar Innenringe 5, 5' im Verhältnis
zur Nabenscheibe 1 mit dem verstemmten Abschnitt 8 befestigt
sind, der durch Schwenkverstemmen und durch plastisches Verformen
des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 1b radial auswärts
gebildet wird, wobei der Innenring 5 der Außenseite
an den Ansatzabschnitt 1a der Nabenscheibe 1 anstößt,
und da der Hohlkehlenabschnitt 5f des Innenrings 5' der
Innenseite kleiner gewählt ist als der Hohlkehlenabschnitt 5e des
Innenrings 5 der Außenseite.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf eine Radlagervorrichtung
mit selbstsichernder Struktur der ersten und zweiten Generation
angewandt werden, bei der ein Paar Innenringe auf den zylindrischen
Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst und durch einen Verstemmungsabschnitt
befestigt sind, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts
des zylindrischen Abschnitts gebildet wurde.
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Die
vorliegende Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsform
beschrieben. Natürlich werden sich dem Durchschnittsfachmann
nach dem Studium und dem Verständnis der vorangegangenen
ausführlichen Beschreibung Modifikationen und Alternativen
erschließen. Die vorliegende Erfindung ist in dem Sinne
auszulegen, dass sie all diese Alternativen und Modifikationen enthält,
insofern sie im Schutzumfang der angefügten Ansprüche
oder deren Äquivalente liegen.
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Zusammenfassung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lagervorrichtung
für ein Rad eines Fahrzeugs der ersten oder zweiten Generation
bereitzustellen, die eine Verformung des Innenrings während des
Verstemmungsvorgangs gering halten kann, um die mechanische Festigkeit
der Nabenscheibe und somit die Lebensdauer der Radlagervorrichtung
zu verbessern. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs bereitgestellt,
die gebildet ist als eine Einheit aus einer Nabenscheibe, die an
ihrem einen Ende einen Radmontierflansch aufweist und einen zylindrischen Abschnitt,
der vom Radmontierflansch aus über einen Ansatzabschnitt
verläuft, und aus einem Radlager, das aus einer Doppelreihe
Wälzlager gebildet ist und auf den zylindrischen Abschnitt
der Nabenscheibe aufgepresst ist, wobei das Radlager ein äußeres Element
umfasst, das mit einer Doppelreihe äußerer Laufflächen
an seiner umlaufenden Innenfläche gebildet ist, und ein
Paar Innenringe mit inneren Laufflächen, die gegenüber
der Doppelreihe äußerer Laufflächen anzuordnen
und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke
auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind,
wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie eine
Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen frei
rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren
Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial
unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der
durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen
Abschnitts radial auswärts gebildet ist, gekennzeichnet
dadurch, dass die umlaufenden Innenflächen eines Endes
des Innenrings mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet
sind und dass der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite
kleiner ist als der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Außenseite.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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