DE4023020C2

DE4023020C2 - Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit

Info

Publication number: DE4023020C2
Application number: DE4023020A
Authority: DE
Inventors: Peter Harz; Werner Dipl Ing Krude
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2010-07-20
Also published as: DE4023020A1; JPH0650350A

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit mit doppelreihigem Radlager, bei dem die Lagerinnenbahnen unmittelbar an einer einstückig hergestellten Baugruppe aus Radflansch und Gelenkbauteil hergestellt sind, wobei die Lageraußenbahnen an einem einstückigen Lageraußenring ausgebildet sind und daß zwischen den Lagerinnenbahnen an der Radnabe eine umlaufende Fuge verläuft und Radnabe und Gelenkbauteil mittels axialer Spannmittel miteinander verbunden sind.

Integrierte Lösungen für Radnaben, an denen insbesondere der Radflansch und Gleichlaufgelenkbauteile, hier insbesondere Gelenkaußenteile, einstückig angesetzt sind, sind zur Reduzierung der Teilezahl von besonderem Vorteil. Sofern nicht hierbei ein übergroßes Lager verwendet werden soll, entstehen Montageprobleme bei der Lagermontage; um einen wünschenswerten Füllungsgrad zu erreichen, sind notwendigerweise die Lageraußenringe zu teilen. Diese sind dann über den Umfang gleichmäßig miteinander axial zu verspannen. Die Teilezahl erhöht sich dabei wieder wesentlich.

Aus der DE-OS 19 15 932 ist eine Einheit der obengenannten Art bekannt, die für Radflansch und Gelenkbauteil zur Verbessserung der Lagermontage getrennte Bauteile vorsieht und eine Trennfuge zwischen den Lagerinnenbahnen an den zwei unterschiedlichen Bauteilen bildet. Es sind somit alle Fertigungsvorgänge zur Herstellung der Lagerinnenbahnen doppelt, nämlich jeweils an den beiden Bauteilen durchzuführen. Dies hat den wesentlichen Nachteil, daß die Lagerinnenbahnen anders als die an einem einheitlichen Teil ausgebildeten Lageraußenbahnen an verschiedenen Teilen hergestellt werden, wobei Abweichungen zwischen den Lagerinnenbahnen zu Verspannungen im Lager führen können.

Aus der DE 36 08 728 A1 ist eine Radlager-Tripodengelenk-Einheit bekannt, bei der die getrennten Lagerinnenringe eines zweireihigen Lagers unmittelbar am Gelenkaußenteil ausgeführt sind. Hierbei werden die Lagerinnenbahnen an diesem zunächst einstückigen Bauteil fertiggestellt, das anschließend zwischen den Lagerinnenbahnen gesprengt wird. Die beiden Teile sind über eine Mehrzahl von umfangsverteilten axialen Spannmitteln miteinander verspannt. Die Drehmomenteinleitung erfolgt formschlüssig über die radialen Tripodezapfen im Zusammenwirken mit radialen Bohrungen im Gelenkaußenteil, so daß die Sprengfuge drehmomentfrei gehalten wird.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit bereitzustellen, bei der die Lagergröße nicht über das Mindestmaß hinaus erhöht werden muß, bei der die Lagerfertigung vereinfacht und verbessert ist, und die mit einer geringstmöglichen Zahl von Teilen auskommt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Radnabe und Gelenkbauteil einstückig hergestellt sind und die Fuge durch Sprengen erzeugt ist.

Die Bruchflächen der Sprengfuge übertragen hierbei die Drehmomente zwischen Rad und Gelenkantrieb in vollem Umfang. Die Bruchflächen der Sprengfuge können darüber hinaus Querkräfte aufnehmen, so daß die Verspannmittel nur axial belastet werden.

Wesentlicher Vorteil ist, daß keine besonderen Zentriermittel an den beiden gesprengten Teilen vorgesehen werden müssen. Im Gegensatz zu einer Anordnung mit geteiltem Lageraußenteil ist die zentrale Verspannung möglich, die die Teilezahl wesentlich reduziert. Die jeweils gemeinsam am Innen- und Außenring des Lagers zu fertigenden Kugellaufbahnen führen zu einem doppelreihigen Lager hoher Genauigkeit. Der Lagerdurchmesser kann gegenüber dem ausreichend dimensionierten Flansch und dem entsprechenden Gelenkbauteil stark reduziert werden.

Für die Ausführung der Sprengfuge sind verschiedene Mög lichkeiten gegeben, die sich durch die Anordnung der vor her gewählten Kerbungen bestimmen lassen. Besonders hohe Verdrehkräfte, d. h. Drehkräfte können Sprengfugen aufnehmen, die über den Umfang zick-zack-förmig verlaufen. Die Kerbungen können hierbei durch zick-zack-förmig gegeneinander versetzte Bohrungen oder Durchbrüche erzeugt werden.

Eine besonders gegen Radialkräfte, d. h. Querkräfte belastbare Sprengfuge kann nach Art einer Konusfläche verlaufen, hierfür sind zwei Umfangskerbungen innen und außen erforderlich, die axial gegeneinander versetzt sind.

Die durch bei der durch Druck bewirkten Sprengung entstehenden Oberflächen bilden mit ihren unregelmäßigen Bruchflächen eine paßgenaue Verbindung.

Die Kugelbahnen sind im integrierten Radnabe-Gelenkbauteil und im Lageraußenring so zueinander angeordnet, daß die Belastungslinien der Kugeln beider Rillen jeweils einen sich zur Drehachse öffnenden Winkel bilden.

Weitere Einzelheiten, insbesondere zur Form der Verspannungsmittel und zum Verlauf der Sprengfuge, sind den Zeichnungen zu entnehmen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Einheit mit einem Hohlkopfniet als Verbindungsmittel,

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Einheit mit einer Dehnschraube als Verbindungsmittel,

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Einheit mit einem angeschweißten Stehbolzen als Verbindungsmittel,

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Einheit mit einem reibgeschweißten Bolzen als Verbindungsmittel,

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Einheit mit einem vorgespannten lasergeschweißten Hohlniet als Ver bindungsmittel,

Fig. 6 zeigt eine Sprengfuge von unten nach oben in axia ler Ansicht in radialer Aufsicht und im Längs schnitt,

Fig. 7 zeigt von oben nach unten drei Formen von Spreng fugen im Längsschnitt,

Fig. 8 zeigt von oben nach unten drei verschiedene Ver läufe von Sprengfugen,

Fig. 9 zeigt von oben nach unten drei weitere Formen von Sprengfugen.

In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Endziffern bezeichnet.

In Fig. 1 ist die Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit, be stehend aus Radnabe 1, Lagerung 2 und Drehgelenk 3, ge zeigt, wobei die Radnabe aus einem ersten Teil 1a und einem zweiten Teil 1b besteht, die durch eine umlaufende Sprengfuge 4 voneinander getrennt sind. An dem Nabenteil 1a ist ein Radflansch 5 einstückig angeformt, in dem Be festigungsbohrungen 6 erkennbar sind. Das Nabenteil 1b geht einstückig in ein Gelenkbauteil 7 (Gelenkboden) über, an dem ein Gelenkaußenteil 8 angeschweißt ist. Das Gelenk läßt da rüberhinaus eine auf einem Wellenzapfen 9 befestigte Ku gelnabe 10 sowie eine drehmomentübertragende Kugel 11 und ein schalenförmiges Kugelführungsteil 12 erkennen, das sich am Gelenkbauteil 7 winkelverschiebbar abstützt. Die Radlagerung umfaßt einen einstückigen Lageraußenring 13 mit Befestigungsbohrungen 14 für den Radträger. Äußere Kugelbahnen 15, 16 für Lagerkugeln 17, 18 sind unmittelbar im Lageraußenring 13 ausgeführt, während innere Lager bahnen 19, 20 unmittelbar in den Nabenteilen 1a und 1b ausgeführt sind. Es sind weiterhin Kugelkäfige 21, 22 und Abdichtmittel 23, 24 zu erkennen. Die Verspannung der beiden Nabenteile 1a und 1b erfolgt über einen Niet 25, dessen Setzkopf ein Flachkopf 26 und dessen Schließkopf ein Hohlkopf 27 ist.

In Fig. 2 sind wiederum Radnabe 1, Lagerung 2 und Gleich laufgelenk 3 dargestellt, wobei die Radnabe wiederum die durch die Sprengfuge 4 getrennten Teile 1a und 1b auf weist. Radflanschlagerung und Gelenk entsprechen in allen wesentlichen Einzelheiten denen der Ausführung nach Fig. 1. Zur Verbindung der Nabenteile 1a und 1b ist eine Dehn schraube 28 vorgesehen, die in ein Innengewinde 29 des Nabenteils 1b eingeschraubt ist und deren Schraubenkopf 30 sich an einer napfförmigen Scheibe 31 abstützt, die am Radflansch 5 anliegt.

In Fig. 3 ist ebenfalls Radnabe 1, Lagerung 2 und Gleich laufgelenk 3 dargestellt, wobei die Radnabe wiederum die durch die Sprengfuge 4 getrennten Teile 1a und 1b auf weist. Die Einzelheiten der Lagerung 2 sind bei gering fügig abweichender Form des Lageraußenrings 13 im wesent lichen gleich. Das Nabenteil 1a trägt unmittelbar den Radflansch 5 mit Durchgangslöchern für die Radscheibe 6. Am Nabenteil 1b ist ein Gelenkbauteil 32 (Gelenkaußenteil) einstückig angebracht, das mit einem achsnormal verlaufenden Boden 33 zum Nabenteil 1b abgeschlossen ist. An diesem Boden 33 ist ein Stehbolzen 34 mit Dehnschaft angeschweißt, dessen Befestigungsmutter 35 sich über eine Scheibe 36 am Naben teil 1a abstützt. Am Gelenk sind keine weiteren Einzel heiten dargestellt.

In Fig. 4 entsprechen Radnabe 1, Radlagerung 2 und Ge lenkausführung 3 in allen Einzelheiten denen der Dar stellung nach Fig. 3. Am Boden 33 des Gelenkbauteils 32 ist hierbei ein einfacher Bolzen 37 mittels einer Reib schweißung 38 am Gelenkboden befestigt. Der Bolzen 37 hat einen einfachen Scheibenkopf 39, der sich am Nabenteil 1a abstützt.

In Fig. 5 ist die Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit in geringfügig abweichender Form dargestellt, wobei die Rad nabe 1 die Radlagerung 2 in identischer Ausführung mit den Fig. 1 und 2 und eine Gelenkausführung 3 in der Aus führung nach den Fig. 1 und 2 jedoch ohne Darstellung der über das Gelenkaußenteil 8 hinausgehenden Teile darge stellt ist. Die Verbindung der Nabenteile 1a, 1b wird über eine Hülse 40 bewerkstelligt, die einen Bund 41 aufweist, der sich am Nabenteil 1b abstützt und deren entgegenge setztes Ende mit einem Hülsenansatz 42 über radiale Schweißungen 44, 45, die von Umfangsnuten 46, 47 ausgehen, unter Vorspannung verschweißt sind. Eine Hülse 48 deckt die Nuten nach außen ab. Im Bereich des Bundes 41 ist ein elastisches Element 49 als Dichtelement gegen den Gelenk innenraum eingesetzt.

In Fig. 6a ist ein Ausbruch durch die Teile 1a, 1b im Längsschnitt dargestellt, an denen erkennbar ist, daß die Sprengnut 4, die im Bereich von einer Außennut 50 und einer Innennut 51 liegt, eine im wesentlichen achsnormale Trenn- oder Bruchfläche hat.

In Fig. 6b ist der gleiche Ausbruch in radialer Ansicht dargestellt, wobei erkennbar wird, daß die Sprengnut 4 durch winkelförmige radiale Durchbrüche 52, 53 von entge gengesetzter Orientierung auf zwei verschiedenen Umfängen zu einer zick-zack-Linie veranlaßt wird.

In Fig. 6c sind in axialer Ansicht auf das Teil 1b die zwischen den Nuten 50 und 51 verlaufenden gegensinnigen Ausnehmungen 52, 53 zu erkennen.

In Fig. 7a ist dargestellt, daß eine im wesentlichen radial verlaufende Sprengnut 4a durch eine einfache Keilnut 54 vorgegeben werden kann, die von der außenliegenden Umfangsnut 50 ausgeht; in Fig. 7b ist dargestellt, wie eine im wesentlichen konische Trennfuge 4b durch zwei Keilnuten 55, 56 vorgegeben werden, kann die axial gegen einander versetzt sind und jeweils von den Umfangsnuten 50, 51 ausgehen; in Fig. 7c ist dargestellt, daß anstelle der Keilnut nach Fig. 7a auch eine Rechtecknut 57 treten kann die von Außenlinienumfangsnut 50 ausgeht.

In Fig. 8a ist eine Trennfuge 4d systematisch darge stellt, die geeignet ist, die Nabenteile 1a, 1b großförmig formschlüssig zu verbinden.

In Fig. 8b ist die Darstellung der ringförmig angeordneten Durchbrüche 52, 53 gemäß Fig. 6b nochmals in Abwicklung dargestellt.

In Fig. 8c sind in einer Abwandlung hierzu bogenförmige Durchbrüche 58, 59 gezeigt, die die Form der Trennfuge 4 geringfügig ändern.

In Fig. 9a ist eine zick-zack-förmige Trennfuge 4d darge stellt, die durch axial versetzte Reihen von rein radialen Bohrungen 60, 61 gebildet wird.

In Fig. 9b ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Trenn fuge 4 gezeigt, die durch eine keil- oder rechteckförmige Nut 57 erzeugt wird.

In Fig. 9c ist die Trennfuge 4 bogenförmig dargestellt, um einen Formschluß der Teile herzustellen, wobei eine ent sprechend vorgegebene bogenförmige Nut 62 zu dieser Form der Trennfuge führt.

Bezugszeichenliste

1 Radnabe
2 Radlagerung
3 Gleichlaufgelenkteile
4 Trennfuge
5 Radflansch
6 Gewindeloch
7 Gelenkbauteil (Gelenkboden)
8 Gelenkaußenteil
9 Wellenzapfen
10 Kugelnabe
11 Gelenkkugel
12 Abstützschale
13 Lageraußenring
14 Durchgangsloch
15 Lagerbahn außen
16 Lagerbahn außen
17 Lagerkugel
18 Lagerkugel
19 Lagerbahn innen
20 Lagerbahn innen
21 Kugelkäfig
22 Kugelkäfig
23 Abdichtmittel
24 Abdichtmittel
25 Niet
26 Scheibenkopf
27 Hohlkopf
28 Dehnschraube
29 Gewindeloch
30 Schraubenkopf
31 Scheibe
32 Gelenkbauteil (Gelenkaußenteil)
33 Boden
34 Dehnschraube
35 Mutter
36 Scheibe
37 Bolzen
38 Reibschweißnaht
39 Scheibenkopf
40 Hülse
41 Bund
42 Hülse
43
44 Schweißung
45 Schweißung
46 Umfangsnut
47 Umfangsnut
48 Schutzhülse
50 Außennut
51 Innennut
52 Durchbruch
53 Durchbruch
54 V-Nut
55 V-Nut
56 V-Nut
57 Rechtecknut
58 Durchbruch
59 Durchbruch
60 Bohrung
61 Bohrung
62 Rechtecknut

Claims

1. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit mit doppelreihigem Radlager (2), bei dem die Lagerinnenbahnen (19, 20) unmittelbar an einer Baugruppe (1) aus Radnabe (1) und einem Gelenkbauteil (7, 32) hergestellt sind, wobei die Lageraußenbahnen (15, 16) an einem einstückigen Lageraußenring (13) ausgebildet sind und daß zwischen den Lagerinnenbahnen (19, 20) an der Radnabe (1) eine umlaufende Fuge (4) verläuft und Radnabe (1) und Gelenkbauteil (7, 32) mittels axialer Spannmittel (25, 28, 34, 37, 40) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß Radnabe (1) und Gelenkbauteil (7, 32) einstückig hergestellt sind und die Fuge (4) durch Sprengen erzeugt ist.

2. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Radnabe (1) und Gelenkbauteil (7, 32) zentrale Verspannmittel aufweisen.

3. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Radnabe (1) und Gelenkbauteil (7, 32) ein zentrales Durchgangsloch aufweisen und als Verbindungsmittel ein Bolzen (25) mit Hohlkopf (27) vorgesehen ist.

4. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (1) eine zentrale Durchgangsöffnung hat und das Gelenkbauteil (7, 32) durch einen Boden (33) verschlossen ist.

5. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel eine in ein Gewindeloch (29) des Bodens (33) eingeschraubte Dehnschraube (28) vorgesehen ist.

6. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel ein am Boden (33) ange schweißter Gewindebolzen (34) mit einer Spannmutter (35) vorgesehen ist.

7. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel ein durch Reibschweißung (38) mit dem Boden (33) verbundener Bolzen (37) vorgesehen ist.

8. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel eine vorgespannte Hülse (40) vorgesehen ist, die sich an einem Ende mit einem Bund (41) abstützt und am anderen Ende verschweißt ist.

9. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach einem der An sprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (4a, 4c) im wesentlichen radial umlaufend verläuft.

10. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach einem der An sprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (4a-c) entlang einer inneren und/oder äußeren Umfangskerbe verläuft.

11. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (4b) im wesentlichen konisch umlau fend verläuft.

12. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach einem der An sprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (4b) von einer inneren und einer äußeren axial gegeneinander versetzten Umlaufnut (55, 56) ausgehend verläuft.

13. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach einem der An sprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (4d) umlaufend zick-zack-förmig verläuft.

14. Radnabe-Gleichlaufgelenk-Einheit nach einem der An sprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengfuge (4d) von zick-zack-förmig gesetzten Bohrungen (60, 61) oder Durchbrüchen (52, 53; 58, 59) ausgehend verläuft.

15. Verfahren zur Herstellung einer Radnabe-Gleichlaufge lenk-Einheit nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einstückige Einheit aus Radnabe (1) und Ge lenkbauteil (7, 32) hergestellt wird, daß zwei innere Kugellagerbahnen (19, 20) fertig bearbeitet und zu mindest eine Kerbung zwischen den beiden Kugellager bahnen (19, 20) hergestellt wird, daß das Rad nabe-Gleichlaufgelenk-Bauteil entlang der Kerbungen gesprengt wird, daß die Montage eines zweireihigen Lagers (2) unter höchstmöglicher Füllung erfolgt und daß die beiden Teile, Radnabe (1) und Gelenkbauteil (7, 32) mittels axialer Spannmittel mitein ander verbunden werden.