DE60031305T2

DE60031305T2 - Lagervorrichtung

Info

Publication number: DE60031305T2
Application number: DE2000631305
Authority: DE
Inventors: c/o JTEKT Corporation Kazutoshi Chuo-ku Toda; c/o JTEKT Corporation Tomohiro Chuo-ku Ishii; Tadashi c/o JTEKT Corporation Chuo-ku Mitarai
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2020-08-05
Also published as: DE60002796T2; US6363799B1; EP1267089A2; EP1079125A3; DE60019467D1; EP1264998B1; EP1267089B1; EP1079125A2; EP1079125B1; DE60031305D1; EP1264998A2; EP1264998A3; EP1267089A3; DE60019467T2; DE60002796D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung wie etwa eine Nabeneinheit, die an einem Fahrzeug wie etwa einem Automobil oder dergleichen befestigt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Lagervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird durch die EP 927 651 A offenbart.
Ähnliche Lager sind aus EP 854 303 A und GB 2 323 823 A bekannt. Es wird ferner auf EP 751 331 A verwiesen.
Beschreibung des Standes der Technik
In einer herkömmlichen Nabeneinheit eines Fahrzeugs ist ein Wälzlager vom Schräglager-Typ am äußeren Umfang eines Nabenrads angebracht, und ein zylindrisches Wellenende des Nabenrads ist in Durchmesserrichtung durch Rotationsschmieden gebogen und auf eine Stirnfläche eines Innenrings des Wälzlagers aufgestemmt, so daß eine Vorlast auf das Wälzlager ausgeübt wird und verhindert, daß das Wälzlager sich von der Nabeneinheit löst.
Wenn der Stemmvorgang ausgeführt wird, wird eine ringförmige Stützvorrichtung verwendet, um zu verhindern, daß eine Stemmkraft auf den inneren Ring des Wälzlagers ausgeübt wird und verhindert, daß eine Lauffläche des inneren Rings verformt wird.
Wenn das Wellenende des Nabenrades diametral nach außen gebogen und verstemmt wird, hält diese Stützvorrichtung den äußeren Umfang eines Schulterbereichs des inneren Rings, um zu verhindern, daß der innere Ring deformiert wird.
Diese Lagervorrichtung ist zur Verbesserung der Funktion der Nabeneinheit erforderlich, doch es ist mühsam, die Stützvorrichtung zwischen dem gegen überliegenden inneren Ring und dem Außenring des Wälzlagers einzusetzen, so daß die Stützvorrichtung in Anschlag mit dem äußeren Umfang des Schulterbereichs des inneren Rings gerät.
Selbst wenn darüber hinaus der Schulterbereich des inneren Rings durch die Stützvorrichtung gehalten wird, ist es aufgrund der Tatsache, daß der innere Ring durch das Rotationsschmieden in dieser Konstruktion verformt werden kann, erforderlich, den Rotationsschmiedevorgang selbst mit hoher Genauigkeit durchzuführen, so daß der Beschleunigung dieses Vorgangs eine Grenze gesetzt ist. Aus diesem Grund ist die herkömmliche Konstruktion der Nabeneinheit schlecht zur Massenproduktion geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung zu schaffen, die zur Massenproduktion geeignet ist und bei welcher die Anzahl der Montageschritte und die Montagezeit reduziert sind, indem der innere Ring so gestaltet wird, daß er in geringerem Umfang für Verformungen anfällig ist, so daß die Genauigkeit des Lagers selbst dann nicht beeinträchtigt wird, wenn keine Stützvorrichtung verwendet wird.
Zur Erreichung dieser Ziele ist die Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Da erfindungsgemäß das Volumen der der Senkbohrung gegenüberliegenden Endfläche vergrößert ist und das Widerstandsmoment vergrößert ist, wird die Steifigkeit der der Senkbohrung gegenüberliegenden Endfläche vergrößert.
Wenn das Schmiedewerkzeug gerollt wird, um den Stemmbereich diametral nach außen zu biegen und zu verformen, und wenn der Stemmbereich auf die Stirnfläche der der Senkbohrung gegenüberliegenden Seitenfläche verstemmt wird, wird die Stemmkraft auf die der Senkbohrung gegenüberliegende Seitenfläche des inneren Rings ausgeübt. Da in diesem Fall die der Senkbohrung gegenüberliegende Endfläche eine größere Steifigkeit aufweist, wird sie durch das Verstemmen nicht verformt. Daher wird die Lauffläche des inneren Rings nicht durch das Verstemmen verformt, und die Kreisform der Lauffläche bleibt erhalten, und die Genauigkeit des Lagers bleibt erhalten.
Ferner wird die der Senkbohrung gegenüberliegende Endfläche durch das Verstemmen nicht verformt, es wird keine Zugspannung in der Umfangsrichtung auf die Lauffläche des inneren Rings durch das Verstemmen ausgeübt, und infolge dessen wird die Ermüdung des Lagers reduziert und die Lebensdauer durch das Verstemmen nicht verkürzt.
Da ferner die Dicke des gesamten inneren Rings nicht dick bemessen ist, ist es unnötig, den Innendurchmesser des inneren Rings zu reduzieren. Daher kann der innere Ring ohne Verformung verstemmt werden, während die Stärke des Wellenbereichs erhalten bleibt.
Aus dem oben genannten Grund ist gemäß der Erfindung die Stützvorrichtung nicht erforderlich, somit wird die Anzahl der Montageschritte und die Montagezeit reduziert, und die Konstruktion der Nabeneinheit ist zur Massenproduktion geeignet.
Vorzugsweise ist erfindungsgemäß der Wellenkörper ein Nabenrad, in welchem ein Rad montiert ist, welches Nabenrad einen Wellenbereich mit einer äußeren Umfangsfläche kleinen Durchmessers und einer äußeren Umfangsfläche großen Durchmessers aufweist, wobei ein Wellenende des Wellenbereichs der Stemmbereich ist, das Wälzlager ein doppelreihiges Schrägkugellager ist, wobei ein innerer Ring einer einzigen Lauffläche auf die äußere Umfangsfläche kleinen Durchmessers des Wellenbereichs des Nabenrads aufgepaßt ist, ein einziger äußerer Ring zwei Laufflächen-Nuten aufweist, eine Anzahl von in zwei Reihen angeordneter Kugeln, und zwei kronenartige Käfige, und die äußere Umfangsfläche großen Durchmessers des Wellenbereichs des Nabenrades ein innerer Ring ist, wobei die axial äußere Kante des inneren Rings des Wälzlagers teilweise mit einem vorbestimmten Krümmungsradius abgerundet ist und der Bereich kleinen Durchmessers des Stemmbereichs diametral nach außen gebogen und auf eine Endfläche des inneren Rings des Wälzlagers aufgestemmt ist, um zu verhindern, daß das Wälzlager von der Lagervorrichtung anfällt, und um eine Vorlast auf das Wälzlager auszuüben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Ziele sowie die Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden beigefügten Zeichnungen verdeutlicht:
1 ist ein Längsschnitt durch eine Nabeneinheit eines Fahrzeugs, der vor ein Wellenende gemäß einer ersten erläuternden Ausführungsform verstemmt ist;
2 ist eine Seitenansicht eines Längsschnitts der Nabeneinheit eines Fahrzeugs, nachdem das Wellenende in 1 verstemmt wurde;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bereichs aus 1 zur Erläuterung des Verstemmens;
4 ist eine Ansicht entsprechend 3 zur Erläuterung des Verstemmens;
5 ist eine Ansicht entsprechend 3 zur Erläuterung des Verstemmens;
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bereichs aus 2 zur Erläuterung des Verstemmens;
7 ist eine Ansicht, die Schritte zur Erläuterung einer Verstemmform zeigt;
8 ist eine Seitenansicht eines Längsschnitts der Nabeneinheit des Fahrzeugs, bevor das Wellenende mit einer zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verstemmt wurde;
9 ist eine Seitenansicht eines Längsschnitts der Nabeneinheit des Fahrzeugs nach dem Verstemmen in 8;
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bereichs aus 8;
11 ist eine Seitenansicht im Längsschnitt der Nabeneinheit gemäß einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Teil-Explosionsdarstellung einer Rotationsmeßvorrichtung, die in der Nabeneinheit des Fahrzeugs in 11 enthalten ist;
13 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bereichs von 11;
14 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bereichs einer herkömmlichen Vorrichtung entsprechend 11; und
15 ist ein Diagramm zur Darstellung von Korrelationsdaten zwischen einer Axialkraft und eines axialen Größenabweichungsbetrags der Nabeneinheit eines Maßverfahrens der Axialkraft.
In allen Figuren sind gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
DEAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Anhand der 1 bis 7 wird eine Nabeneinheit für ein Fahrzeug erläutert, die ein Beispiel einer Lagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zur Erläuterung ist.
Eine Nabeneinheit A umfaßt ein Nabenrad 1, an welchem ein Rad als ein Wellenkörper montiert ist, und ein doppelreihiges Schrägkugellager 2 (nachfolgend als Lager bezeichnet), welches ein Beispiel für ein Schräglager ist.
Das Nabenrad 1 umfaßt einen Wellenbereich 12. Ein Wellenende 3a des Wellenbereichs 12 ist zylindrisch ausgebildet und ist aus einem in 1 dargestellten Zustand diametral nach außen gebogen, so daß es den in 2 dargestellten Zustand annimmt.
Zur Erleichterung der Erläuterung ist ein Wellenende in dem in 1 dargestellten Zustand als ein Stemmbereich 3a bezeichnet, und ein Wellenende in dem in 2 dargestellten Zustand ist als ein verstemmter Bereich 3 bezeichnet.
Das Lager, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf ein Schräglager beschränkt, und es schließt Wälzlager wir etwa ein Schulterbohrungs-Kugellager, ein einreihiges Schrägkugellager, ein doppelreihiges Kegelrollenlager ein.
Das Nabenrad 1 umfaßt einen ringförmigen Flansch 11 und einen Wellenbereich 12, der mit einer äußeren Umfangsfläche kleinen Durchmessers und einer äußeren Umfangsfläche großen Durchmessers in axialer Richtung versehen ist.
Ein Lager 2 ist auf die äußere Umfangsfläche kleinen Durchmessers des Wellenbereichs 12 aufgepaßt.
Das Lager 2 umfaßt einen inneren Ring 21 mit einer einzigen Lauffläche, die auf die äußere Umfangsfläche kleinen Durchmessers des Wellenbereichs 12 aufgepaßt ist, einen einzigen äußeren Ring 22 mit Laufflächen-Nuten in zwei Reihen, eine Anzahl von Kugeln 23 als Rollelemente, die in zwei Reihen angeordnet sind, und kronenartige Käfige 24.
In dem Lager 2 ist die äußere Umfangsfläche großen Durchmessers des Wellenbereichs 12 des Nabenrades 1 als ein innerer Ring ausgeformt.
Als der innere Ring 21 kann einfach ein innerer Ring eines üblichen einreihigen Schrägkugellagers verwendet werden.
Ein diametral nach außen weisender Flansch 25 ist an einem äußeren Umfang des äußeren Rings 22 angebracht. Der Flansch 25 ist nicht drehbar an einem Achsgehäuse (nicht dargestellt) montiert.
Bei der ersten Ausführungsform ist eine herkömmliche Lagervorrichtung unnötig, die im folgenden anhand der 3 bis 7 erläutert wird.
Gemäß 3 ist ein abgewinkelter Bereich 21d einer axial äußeren Kante des Innenrings 21 abgerundet. Beispielsweise ist der abgewinkelte Bereich 21d in einem Bereich von einem Abschrägungs-Anfangspunkt 21e bis zu einem Abschrägungs-Endpunkt 21f zu 1/4 eines Umfangs eines Krümmungsradius r bezüglich der Mitte 0 oder kleiner abgeschrägt (ein gerader Bereich kann vorhanden sein).
Der Abschrägungs-Anfangspunkt 21e ist ein Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie, die von der Mitte 0 in Durchmesserrichtung nach innen weist, und dem Abwinklungsbereich 21d.
Der Stemmbereich 3a ist zylindrisch geformt und umfaßt einen Bereich 3b großen Durchmessers mit einem äußeren Durchmesser, der im wesentlichen mit einem inneren Durchmesser des inneren Rings 21 entlang eines inneren Umfangs desselben zusammenfällt und einen Bereich 3c kleinen Durchmessers mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des inneren Rings und sich über einen erforderlichen Abstand in einer der axialen Richtungen von dem Bereich großen Durchmessers 3b aus erstreckt.
Da der Bereich großen Durchmessers 3b auf den inneren Umfang des inneren Rings 21 aufgepaßt ist, ist vorzugsweise der Bereich großen Durchmessers 3b gekörnt geschliffen.
Der Bereich kleinen Durchmessers 3c wird einem Drehprozeß unterzogen, so daß er einen kleinen Durchmesser aufweist.
Der Bereich kleinen Durchmessers 3c umfaßt ferner eine Verbindung 3c1 mit einer abgeschrägten Fläche. die in einer axialen Richtung abgeschrägt ist, sowie ein Wellenende 3c2, das sich axial in einer Richtung erstreckt.
Ein Anfangspunkt 3d des Bereichs kleinen Durchmessers 3c, d. h., ein Anfangspunkt 3d der Verbindung 3c1 ist näher an dem axialen Zentralbereich des inneren Rings 21 gelegen als der Abschrägungs-Anfangspunkt 21e.
Eine Differenz der äußeren Durchmesser (Stufe) zwischen dem Bereich großen Durchmessers 3b und dem Bereich kleinen Durchmessers 3c, eine Stufe zwischen dem inneren Durchmesser des inneren Rings 21 und dem Wellenende 3c2 des Bereichs kleinen Durchmessers 3c wird auf 0,1 mm oder kleiner festgelegt.
Falls die Stufe 0,1 mm oder weniger beträgt, wird kein Zwischenraum zwischen dem inneren Ring 21 und dem verstemmten Bereich 3 erzeugt. Falls die Stufe 0,1 mm überschreitet, wird die Wahrscheinlichkeit vergrößert, daß der Zwischenraum erzeugt wird.
Im folgenden wird ein Biegevorgang des Stemmbereichs 3a in Durchmesserrichtung nach außen erläutert.
Kurz gesagt, ein Schmiedewerkzeug 90 in einer Rotationsschmiedevorrichtung C, wie in 7 dargestellt ist, wird um einen erforderlichen Winkel β bezüglich des Stemmbereichs 3a geneigt und gegen den Stemmbereich 3a gestoßen und gerollt.
Aus Gründen der Klarheit der Darstellung ist das Schmiedewerkzeug 90 in den 3 bis 6 nicht dargestellt.
Die Verbindung 3c1 des Bereichs kleinen Durchmessers 3c wird durch das Walzen erweitert, wie in 4 dargestellt ist.
Wenn weitergewalzt wird, wird die Verbindung 3c1 des Bereichs kleinen Durchmessers 3c und des Wellenendes 3c2 entlang des abgewinkelten Bereichs 21a gebogen, wie in 5 dargestellt ist.
Schließlich wird gemäß 6 der Bereich kleinen Durchmessers 3c elastisch in Durchmesserrichtung nach außen gebogen und gegen eine innere Endfläche des inneren Rings 21 als verstemmter Bereich 3 gedrückt.
Im folgenden wird der Grund erläutert, warum ein Stützlager nicht erforderlich ist.
Eine Stemmkraft beim Walzen des Schmiedewerkzeugs 90 sei durch eine Kraftkomponente ausgedrückt, welche Stemmkraft eine Summe einer in Durchmesserrichtung nach außen weisenden Kraftkomponente und einer Kraftkomponente in einer axialen Zentralrichtung ist. Eine Stemmkraft (Ver formungsaufwand) zur Verformung einer Lauffläche des inneren Rings 21 ist eine diametral nach außen weisende Kraftkomponente.
Beim Walzen des Schmiedewerkzeugs 90 in dem in 3 gezeigten Zustand wird die diametral nach außen weisende Komponente der Kraft maximal. In dem Zustand in 3 ist der Anfangspunkt 3d des Bereichs kleinen Durchmessers 3c näher an dem axialen Zentralbereich angeordnet als der Abschrägungs-Anfangspunkt 21b.
Aus diesem Grund ist, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, das Wellenende 3c2 derart in Durchmesserrichtung nach außen verformt, daß die Verbindung 3c1 des Bereichs kleinen Durchmessers 3c erweitert wird.
In diesem Fall wirkt die diametral nach außen weisende Kraftkomponente nicht auf den inneren Ring 21, da der Bereich kleinen Durchmessers 3c nicht in Berührung mit dem inneren Ring 21 steht, und somit wird der innere Ring 21 nicht verformt.
In 5 steht die gesamte Verbindung 3c1 des Bereichs kleinen Durchmessers 3c und eines Bereichs des Wellenendes 3c2 in Berührung mit dem abgewinkelten Bereich 21d des inneren Rings 21. Zu diesem Zeitpunkt ist die in Durchmesserrichtung nach außen gerichtete Kraftkomponente klein, und die Kraftkomponente an der axialen Zentralseite wird groß.
Diese axial zentralseitige Kraftkomponente wirkt nicht auf den inneren Ring 21 als Verformungsarbeit, was bewirkt, daß die Kreisförmigkeit des inneren Rings 21 erhalten bleibt. Somit wird der innere Ring 21 nicht durch dieses Verstemmen verformt, und der Stemmbereich 3a wird auf die Endfläche des inneren Rings 21 als verstemmter Bereich 3 aufgestemmt, wie in 6 dargestellt ist.
Wie zuvor beschrieben, ist bei der Nabeneinheit gemäß der ersten Ausführungsform die Wahrscheinlichkeit des Nachteils stark reduziert, daß der innere Ring 21 deformiert wird, die Anzahl der Montageschritte und die Montagezeit werden reduziert, und die Konstruktion der Nabeneinheit ist zur Massenproduktion geeignet.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine allgemeine Lagervorrichtung angewendet werden, in welcher die Nabenrad-Klasse als Wellenkörper verwendet wird und das Schräglager auf dem äußeren Umfang des Wellenbereichs dieses Wellenkörpers angeordnet ist.
Anhand der 8 bis 10 wird eine Nabeneinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. In 9 bezeichnet Bezugsziffer 30 einen Deckel.
In der Nabeneinheit A eines Fahrzeugs wird ein Stemmbereich 3a in Durchmesserrichtung nach außen gebogen und auf die Endfläche eines der Senkbohrung gegenüberliegenden Seitenendes 21a des inneren Rings 21 des Lagers 21 aufgestemmt, so daß eine Vorlast auf das Wälzlager ausgeübt wird und das Wälzlager am Herunterfallen von dem Nabenrad 1 gehindert wird.
Ein der Senkbohrung gegenüberliegender Schulterbereich 21b des inneren Rings 21 wölbt sich von der Kugel 23 in einen berührungslosen Zustand gegenüber einem spezifizierten Standardprodukt vor, und eine Dicke des Endes 21a des inneren Rings 21 ist in der Durchmesserrichtung durch den Wölbungsbereich 21c vergrößert.
Da die Dicke vergrößert ist, ist ein äußerer Durchmesser D0 des Endes 21a des inneren Rings 21 vorzugsweise größer als ein Wälzkreisdurchmesser (Pitch Circle Diameter, P. C. D.) D1 der Kugel 23 und ist kleiner als ein innerer Durchmesser D2 der Senkbohrung 22a des äußeren Rings 22.
Ein Produkt mit einer minimalen Höhe eines Schulterbereichs des inneren Rings 21, die erforderlich ist, um ein Auflaufen der Kugel 23 zu verhindern, und mit einem Wälzkreisdurchmesser der Kugel 23 gleich oder kleiner als D1 wird als spezifiziertes Standardprodukt definiert.
Bei der vorstehend genannten Konstruktion wird die Steifigkeit des Endes 21a des inneren Rings 21 durch den Wölbungsbereich 22a vergrößert.
Selbst wenn daher das Schmiedewerkzeug gewälzt wird, um den Stemmbereich 3a in 8 zu biegen und diametral nach außen zu verformen, um den Stemmbereich 3a auf die Stirnfläche des Endes 21a des inneren Ringes 21 zu verstemmen, und die Stemmkraft auf das Ende 21a des inneren Rings 21 wirkt, wird das Ende 21a durch das Verstemmen nicht verformt, da die Steifigkeit des Endes 21a vergrößert ist.
Wenn der äußere Durchmesser des Endes 21a des inneren Rings 21 als D0 definiert wird, der Wälzkreisdurchmesser (T. C. D.) der Kugel 23 als D1 definiert wird, und der Innendurchmesser der Senkbohrung 22a des äußeren Rings 22 als D2 definiert wird, ist die Beziehung zwischen diesen Elementen D1 ≤ D0 ≤ D2. Weiter vorzugsweise ist der Bereich zur Vergrößerung der Steifigkeit des Endes 21a des inneren Rings 21 0,15 ≤ (D0 – D1)/(D2 – D1) ≤ 0,75.
Als ein Material für den inneren Ring 21 dient Hochkohlenstoffstahl-Chromlagerstahl nach JIS-Standard, doch das Material ist nicht darauf beschränkt.
Daher wird der Laufflächen-Teil des inneren Rings 21 nicht durch das Verstemmen beeinträchtigt, und die Lauffläche wird nicht durch das Verstemmen verformt. Daher bleibt die Kreisform der Lauffläche erhalten, und die Lagergenauigkeit bleibt erhalten.
Da ferner das Ende 21a des inneren Rings 21 nicht durch das Verstemmen verformt wird, wird durch das Verstemmen keine Zugspannung in Umfangsrichtung auf die Lauffläche des inneren Rings 21 ausgeübt. Dies führt dazu, daß die Ermüdung des Lagers reduziert wird, und die Lebensdauer wird durch das Verstemmen nicht verkürzt.
Da ferner die Dicke des gesamten inneren Rings 21 nicht sehr dick bemessen ist, ist es unnötig, den inneren Durchmesser des inneren Rings zu reduzieren, d. h., den Wellendurchmesser des Nabenrads 1 zu reduzieren. Daher kann der Stemmbereich 3a verstemmt werden, ohne daß der innere Ring 21 deformiert wird, während die Stärke des Nabenrads 1 erhalten bleibt.
Wie zuvor beschrieben, wird bei der Nabeneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform die Wahrscheinlichkeit des Nachteils, daß der innere Ring 21 deformiert wird, stark reduziert, und die Anzahl von Montageschritten und die Montagezeit wird reduziert, und die Konstruktion der Nabeneinheit ist zur Massenproduktion geeignet.
Eine Nabeneinheit gemäß einer dritten Ausführungsform, die der vorliegenden Erfindung entspricht, wird im folgenden anhand der 11 bis 13 erläutert.
Diese Nabeneinheit A umfaßt eine Rotationsmeßvorrichtung 40 zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit des Rades. Die Rotationsmeßvorrichtung 40 wird verwendet, wenn Daten bezüglich einer Eingangseinrichtung in einem Antiblockiersystem (kurz ABS) eines Automobils und der Rotationsgeschwindigkeit des Rades notwendig sind.
Die Rotationsmeßvorrichtung 40 umfaßt einen Impulsgeberring 41, einen elektromagnetischen Sensor 42 und eine Steuereinheit 43.
Der Impulsgeberring 41 ist als eine Einrichtung zur Variation einer magnetischen Kraft ausgebildet und an einem ringförmigen Wölbungsbereich 21c montiert, der am Ende 21a des inneren Rings 21 des Lagers 2 vorgesehen ist, der einen Rotationsbereich der Nabeneinheit A darstellt.
Der elektromagnetische Sensor 42 ist als eine Einrichtung zur Messung der Variation einer magnetischen Kraft ausgebildet und an einem Deckel 30 montiert, der einen nicht-rotierendem Bereich der Lagervorrichtung A darstellt.
Die Steuereinheit 43 ist durch eine Verdrahtung (nicht dargestellt) an einem elektromagnetischen Sensor 42 montiert und umfaßt einen Mikrocomputer oder dergleichen zur Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit des Rades oder dergleichen aus einem Ausgangssignal des elektromagnetischen Sensors 42 und zur Steuerung verschiedener Elemente.
Das Rad (nicht dargestellt) ist an einer äußeren Fläche des Flansches 11 des Nabenrades 1 montiert. Hierdurch entspricht eine Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugs einer Rotationsgeschwindigkeit des Impulsgeberrings 41, und die magnetische Variation des Impulsgeberrings 41 entspricht der Rotationsgeschwindigkeit des Rades.
Der Impulsgeberring 41 umfaßt einen Ringkörper, in welchem die Nordpole und die Südpole wechselweise in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Der elektromagnetische Sensor 42 liegt dem Impulsgeberring 41 in axialer Richtung gegenüber, und der Sensor 42 kann ein elektromagnetisches Signal mit einer Frequenz ausgeben, die den Wechsel der Näherungsperiode der Nordpole und der Südpole des Impulsgeberrings 41 entspricht.
In der Steuereinheit 43 werden Daten wie etwa die Rotationsgeschwindigkeit des Rades aus der Frequenz dieses elektromagnetischen Signals berechnet.
Die Rotationsmeßvorrichtung 40 der dritten Ausführungsform und die herkömmliche Rotationsmeßvorrichtung 40a werden anhand der 13 und 14 verglichen und erläutert.
Da bei der Rotationsmeßvorrichtung 40 in 13 das Ende 21a des inneren Rings 21 des Lagers 2 in der Durchmesserrichtung durch den Wölbungsbereich 21c gewölbt ist, bietet die axial äußere Endfläche des Wölbungsbereichs 21c einen großen Installationsraum für den Impulsgeberring 41.
Aus diesem Grund kann der Impulsgeberring 41 an der axial äußeren Endfläche dieses Wölbungsbereichs 21c angeordnet werden, und der elektromagnetische Sensor 42 kann so angeordnet werden, daß er dem Impulsgeberring 41 in der axialen Richtung gegenüberliegt.
Bei einer Rotationsmeßvorrichtung 40 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau tritt selbst dann, wenn eine Zentrifugalkraft, die durch eine Rotation des inneren Rings 21 verursacht wird, auf den Impulsgeberring 41 ausgeübt wird, keine Auslenkung in der Axialrichtung auf, und ein Abstand zwischen dem Impulsgeberring 41 und dem elektromagnetischen Sensor 42 wird in der axialen Richtung nicht verändert.
Daher entspricht der Ausgang des elektromagnetischen Sensors 42, der den Wechsel der Närungsperiode der Pole des Impulsgeberrings 41 mißt, exakt der Rotationsgeschwindigkeit des Rades, und die Rotationspräzisionsmessung kann verbessert werden.
Hingegen ist bei der Rotationsmeßvorrichtung 40a in 14 kein Wölbungsbereich 21c vorgesehen, der Impulsgeberring 41 ist axial erweitert, der elektromagnetische Sensor 42 ist auf der axial äußeren Endfläche des äuße ren Rings 22 angeordnet, und der Impulsgeberring 41 und der elektromagnetische Sensor 42 liegen sich in der Durchmesserrichtung gegenüber.
Wenn daher die durch die Rotation des inneren Rings 21 verursachte Zentrifugalkraft auf den Impulsgeberring 41 ausgeübt wird, wird der Impulsgeberring 41 zu den diametral inneren und äußeren Seiten gebogen, wie durch Phantomlinien dargestellt ist, und es wird schwierig, den Abstand zwischen dem Impulsgeberring 41 und dem elektromagnetischen Sensor 42 konstant zu halten. Wenn ein solcher Abstand auf diese Weise verändert wird, kann die Rotation nicht mit großer Genauigkeit gemessen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Rotationsmeßvorrichtung 40 der dritten Ausführungsform nicht auf die Kombination des Impulsgeberrings 41 und des elektromagnetischen Sensors 42 zur Messung der magnetischen Abweichung beschränkt.
Die Nordpole und die Südpole sind in dem Impulsgeberring 41 des dritten konkreten Beispiels exelweise angeordnet, doch die Meßeinrichtung für die Variation der magnetischen Kraft kann einen Metallring umfassen, in welchem eine Anzahl von Fenstern (aus einem isolierenden Material) in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander oder in einer vorgegebenen Regelmäßigkeit angeordnet sind, der elektromagnetische Sensor 42 kann so ausgebildet sein, daß er die magnetische Kraft eines Permanentmagneten immer dann mißt, wenn Metallbereiche sich den Fenstern nähern und diese passieren, verursacht durch die Rotation des Impulsgeberrings 41 als Meßeinrichtung für die Variation der magnetischen Kraft, und der elektromagnetische Sensor 42 kann ein Signal erzeugen und ausgeben, das der gemessenen magnetischen Kraft entspricht, es kann ein Signal zur Veränderung einer Frequenz des Meßsignals der magnetischen Kraft entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Impulsgeberrings 41 ausgegeben werden, das Signal kann in die Steuereinheit 43 eingegeben werden, und die Steuereinheit 43 kann die Rotationsgeschwindigkeit aus diesem Signal bestimmen.
Wie bei der Nabeneinheit jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es in einem Zustand, in welchem der äußere Umfang des Schulterbereichs des inneren Rings 21 des Lagers 2 nicht durch das Stützlager zurückgehalten wird, und in einem Zustand, in welchem das Wellenende der Welle 12 des Nabenrads 1 diametral nach außen verformt wird, um den inneren Ring 21 des Lagers 2 am Abfallen zu hindern, erforderlich, in einigen Fällen die axiale Kraft zu erfassen.
Diese Axialkraft ist ein Zug gegen die Bewegung des Herausfallens des Lagers 2, d. h., eine Stärke des Stemmbereichs 3, und eine axiale Last, die zur Auslenkung des Lagers 2 in der axialen Richtung erforderlich ist.
Ein Verfahren zur Vereinfachung des Meßvorgangs dieser axialen Kraft und zur Verbesserung der Meßgenauigkeit wird anhand der 1, 2 und 15 erläutert. Dieses Axialkraft-Meßverfahren ist zur Erläuterung in einem Vorbereitungsvorgang und in einem tatsächlichen Arbeitsvorgang aufgeteilt.
In dem Vorbereitungsvorgang wird in einem Zustand, in welchem der Stemmbereich 3 des Wellenbereichs 12 des Nabenrades 1 nicht in Durchmesserrichtung nach außen gestemmt ist, eine axiale Größe von der Außenfläche des Flansches 11 des Nabenrades 1 bis zu einer äußeren Endfläche des inneren Rings 21 des Lagers 2 gemessen (erster Vorbereitungsschritt).
Die axiale Größe zu diesem Zeitpunkt wird definiert als anfängliche axiale Größe W0.
Dann wird in einem Zustand, in welchem das Wellenende nicht verstemmt ist, die axiale Last, d. h., die Axialkraft verändert und auf das Lager 2 ausgeübt, und es wird dessen axiale Größe zu diesem Zeitpunkt gemessen (zweiter Vorbereitungsschritt).
Man erhält eine Abweichung zwischen der gemessenen axialen Größe und der anfänglichen axialen Größe, d. h., den Betrag ΔW der Axialgrößenabweichung, hier durch Herstellung von Korrelationsdaten zwischen der Axialkraft und dem Betrag der Axialgrößenabweichung, wie in 15 dargestellt (dritter Vorbereitungsschritt).
In der folgenden Tabelle 1 wurde eine große Anzahl von Proben gemessen, wobei die Abweichung bei den Stemmbedingungen (wie etwa Druck und Umdrehungszahl) in Betracht gezogen wurden. Wenn eine Kurve aufgrund dieser Korrelationsdaten angefertigt wird, wie in 15 dargestellt, ist festzustellen, daß die Korrelation im wesentlichen proportional ist.
Tabelle 1

Die Proben Nr. 8–35 sind weggelassen.

Es ist nicht notwendig, den Vorbereitungsvorgang jedes Mal dann durchzuführen, wenn die Axialkraft gemessen wird, und der Vorbereitungsvorgang kann ein Mal durchgeführt werden. Wenn die Art des Wälzlagers geändert wird, ist es notwendig, den Vorbereitungsvorgang erneut durchzuführen.
In dem tatsächlichen Bearbeitungsvorgang wird das Wellenende tatsächlich verstemmt.
Das heißt, in einem Zustand, in welchem das Wellenende 3 des Wellenbereichs 12 auf eine Endfläche des inneren Rings 21 des Lagers 2 verstemmt wird, wird die Axialgröße W1 von der Außenfläche des Flansches 11 des Nabenrades 1 bis zur äußeren Ursprungsfläche des inneren Rings 21 des Lagers 2 gemessen (erster tatsächlicher Bearbeitungsschritt). Obwohl der Meßvorgang hier nicht dargestellt ist, wird eine bekannte Meßlehre oder ein Laser-Längenmeßapparat im allgemeinen verwendet.
Man erhält eine Abweichung zwischen der auf diese Weise gemessenen Axialgröße W1 und der ursprünglichen Axialgröße W0, die in dem Vorbereitungsvorgang gemessen wurde, d. h., den Betrag der Axialgrößenabweichung ΔW' (zweiter tatsächlicher Bearbeitungsschritt).
Anschließend werden der Betrag der Axialgrößenabweichung ΔW' und der Betrag der Axialgrößenabweichung ΔW, welche Korrelationsdaten aus Tabelle 1 sind, die durch den Vorbereitungsvorgang in 15 erhalten wurden, miteinander korreliert, so daß die Axiallast ermittelt wird, d. h., die Axialkraft, die auf den inneren Ring 21 des Lagers 2 durch den Stemmbereich 3' wirkt (dritter tatsächlicher Bearbeitungsschritt).
Dieser Zuordnungsvorgang kann durch einen Mikrocomputer oder dergleichen durchgeführt werden.
Da bei dem zuvor erläuterten Meßverfahren für die Axialkraft der Meßvorgang für die Axialgröße in dem tatsächlichen Bearbeitungsvorgang keinen Sensor erfordert, der bei dem herkömmlichen Spannungsmeßvorgang benötigt wird, ist es nicht erforderlich, den Sensor an dem inneren Ring des Lagers zu montieren, ein Verdrahtungsvorgang ist nicht erforderlich, und hierdurch kann der Vorgang selbst leicht und schnell durchgeführt werden. Hierdurch wird die Effizienz der gesamten Axialkraftmessung hervorragen. Da ferner eine Meßlehre oder ein Laser-Längenmeßapparat bei der Messung der Axialgröße verwendet wird, ist die Messung nicht durch Störungen wie etwa beim herkömmlichen Spannungsmeßvorgang beeinträchtigt, und hierdurch wird die Meßgenauigkeit verbessert. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit der Messung der Axialkraft verbessert.
Dieses Axialkraft-Meßverfahren kann in hervorragender Weise zur Fehlerinspektion zur Überprüfung des fertigen Zustands des verstemmten Bereichs der Nabeneinheit verwendet werden. Das heißt, es kann beurteilt werden, ob eine Axialkraft, die auf die oben beschriebene Weise gemessen wurde, eine erforderliche Axialkraft überschreitet. Eine solche Messung ist von den Fähigkeiten einer inspizierenden Person unabhängig, gegenüber dem Fall, bei welchem der fertige Zustand des verstemmten Bereichs visuell inspiziert wird, und die Zuverlässigkeit wird verbessert.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Führungsrolle einer Schiebetür eines Automobils und allgemein auf eine Lagervorrichtung angewendet werden.
Während zuvor beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, versteht es sich, daß hierin verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden können, und es ist beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle derartigen Abwandlungen zu berücksichtigen, sofern sie in den Bereich der Ansprüche fallen.

Claims

Lagervorrichtung (A), umfassend einen Wellenkörper, dessen Wellenende zylindrisch als Stemmbereich (3a) ausgebildet ist; und ein Schräglager (2) mit einem inneren Ring (21) mit einer Rollelement-Lauffläche, die auf einen äußeren Umfang des Wellenkörpers aufgepaßt ist; wobei ein einer Senkbohrung gegenüberliegender Schulterbereich (21b) des inneren Rings (21) des Schräglagers (2) mit einem Wölbungsbereich (21) versehen ist, der in Durchmesserrichtung nach außen gewölbt ist, wobei eine Dicke des der Senkbohrung gegenüberliegenden Schulterbereichs (21b) in der Durchmesserrichtung durch den Wölbungsbereich (21c) vergrößert ist, welcher der Senkbohrung gegenüberliegende Schulterbereich einen zylindrischen Teil mit einem äußeren Durchmesser umfaßt, der kleiner ist als der Wälzkreisdurchmesser (D1) der Rollelemente (23), wobei ein Stemmbereich (3a) des Wellenkörpers in Durchmesserrichtung nach außen gebogen und mit einer der Senkbohrung gegenüberliegenden Endfläche (21a) des inneren Rings (21) des Schräglagers (2) verstemmt ist, derart, daß das Schräglager (2) vom Abfallen von der Lagervorrichtung (A) gehindert wird und eine Vorlast auf das Schräglager (2) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil der Laufflächen-Nut des inneren Rings (21) benachbart angeordnet ist, derart, daß der Wölbungsbereich (21c) sich nicht im Berührungszustand mit den Rollelementen (23) des Schräglagers (2) befindet.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher der Wölbungsbereich (21c) in Durchmesserrichtung senkrecht in Bezug auf den Wellenkörper nach außen gewölbt ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welcher es sich bei den Rollelementen um eine Anzahl von Kugeln (23) handelt, die zwischen dem inneren Ring (21) und einem äußeren Ring (22) des Schräglagers (2) angeordnet sind.
Lagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher unter Definition eines Außendurchmessers eines einer Senkbohrung gegenüberliegenden Endbereichs (21a) des inneren Rings (21) als D0 und eines Wälzkreis durchmessers der Kugeln (23) als D1 und eines Innendurchmessers einer Senkbohrung (22a) des äußeren Rings (22) als D2 die Beziehung zwischen D0, D1 und D2 repräsentiert wird durch D1 ≤ D0 ≤ D2.
Lagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher unter Definition eines Außendurchmessers eines einer Senkbohrung gegenüberliegenden Seitenendes (21a) in dem inneren Ring (21) als D0, eines Wälzkreisdurchmessers der Kugeln (23) als D1 und des Innendurchmessers einer Senkbohrung (22a) des äußeren Rings (22) als D2 eine Beziehung zwischen diesen Elementen bestimmt wird durch 0,15 ≤ (D0 – D1)/(D2 – D1) ≤ 0,75.
Lagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Rotationsmeßvorrichtung (40) zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit eines Rades, mit einem Impulsgeberring (41), der auf dem Wölbungsbereich (21c) angebracht ist, und einem elektromagnetischen Sensor (42), der auf einem nicht-rotierenden Bereich (30) der Lagervorrichtung (A) dem Impulsgeberring (41) in axialer Richtung gegenüberliegend angebracht ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 6, bei welcher der Impulsgeberring (41) ein Ringkörper ist, in welchem die Nordpole und die Südpole in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 7, bei welcher der elektromagnetische Sensor (42) an eine Steuereinrichtung (43) ein elektromagnetisches Signal mit einer Frequenz entsprechend dem Wechsel der Näherungsperiode der Nordpole und der Südpole des Impulsgeberrings (41) abgibt.