DE10137127A1 - Naben-Lager-Einheit für Kraftfahrzeugrad - Google Patents

Abstract

Eine Naben-Lager-Einheit für ein Kraftfahrzeugrad umfasst ein Lager (16), das in einem zentralen axialen, zylindrischen Sitz (15) einer radial äußeren ringförmigen Nabe (10) aufgenommen ist, die zur Verbindung mit dem Rad eines Fahrzeugs ausgelegt ist. Das Lager besitzt einen drehenden Ring (18), dessen axiale Breite größer ist als die des zylindrischen Sitzes (15). Der Außenring umfasst zumindest einen rohrförmigen Vorsprung (25, 26), der von einer Seite des Außenrings (18) axial absteht. Der rohrförmige Vorsprung (25, 26) besitzt einen Endabschnitt (25a, 26a), der über eine Seitenfläche (21, 22) der Nabe hinaus vorsteht und in Richtung nach radial außen zu der Seitenfläche (21, 22) hin kalt verformt ist, um den Außenring (18) an der Nabe (10) zu arretieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Naben-Lager-Einheit für ein Rad eines Kraftfahr­ zeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, des im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Typs.

Eine Naben-Lager-Einheit der oben angegebenen Art ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 bezeichnet die Zahl 10 eine radial äußere, ringförmige Stahlnabe, die einen radial äußeren Flansch 11 mit axialen Löchern 12 bildet, um die Nabe mit einem Rad 14 eines Kraftfahrzeugs mittels Bolzen 13 zu verbinden. Die Nabe besitzt einen zentralen, axialen, zylindrischen Sitz 15, in dem ein Lager der sogenannten ersten Generation angebracht ist, allgemein mit 16 bezeichnet. Das Lager 16 umfasst einen stationären radial inneren Ring 17, einen drehenden radial äußeren Ring 18 sowie Wälzkörper 19, in diesem Fall Kegelrollen, die radial zwischen dem Innen­ ring 17 und dem Außenring 18 angeordnet sind. Der stationäre Innenring 17 ist an einer Mittelachse 20 zum Halten des Rads befestigt; der drehende Außenring ist in dem zylindrischen Sitz 15 der Nabe angebracht, um sich integral mit diesem zu drehen.

Bei dem Stand der Technik ist das Lager 14 axial in dem zylindrischen Sitz 15 der ringförmigen Nabe mittels einer Schulter 10a arretiert, die an der Außenseite der Nabe ausgebildet ist, und an der gegenüberliegenden Innen­ seite durch ein anderes Sperr- oder Arretierungsmittel, gewöhnlich aus einer Ringmutter oder einem Seeger-Ring, zusammenwirkend mit einer in der Nabe gebildeten Umfansgnut, oder, wie im Beispiel von Fig. 1, in einem Flansch des Bremsrotors. Der Außenring 18 des Lagers ist in dem zylind­ rischen Sitz 15 der Nabe durch kraftschlüssigen radialen Presssitz drehfest arretiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Naben-Lager-Einheit des oben angegebe­ nen Typs anzugeben, die einen verbesserten Zusammenbau, eine höhere Zuverlässigkeit und geringere Kosten ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Naben-Lager-Einheit an­ zugeben, deren Gewicht, im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen, insgesamt geringer ist und die axial weniger voluminös ist.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Naben-Lager-Einheit mit den im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definierten Merkmalen erreicht.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü­ chen definiert.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung einiger Ausführungen davon anhand der beigefügten Zeich­ nungen durch das nicht einschränkende Beispiel ersichtlich, worin:

Fig. 1 ist eine axiale Querschnittsansicht einer Naben-Lager-Einheit für ein Fahrzeugrad, das nach dem Stand der Technik zusam­ mengebaut ist;

Fig. 2 ist eine teilweise axiale Querschnittsansicht einer Naben-La­ ger-Einheit nach einer ersten Ausführung der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Schritt der Montage des Lagers auf die Nabe; und

Fig. 4 ist eine teilweise axiale Querschnittsansicht einer Naben-La­ ger-Einheit nach einer zweiten Ausführung der Erfindung.

In Fig. 2, die die gleichen Bezugszahlen wie für Fig. 1 verwendet, umfasst eine erfindungsgemäße Naben-Lager-Einheit eine ringförmige Nabe 10 mit einem axialen, zylindrischen Sitz 15, in dem ein Lager der ersten Genera­ tion angebracht ist, allgemein mit 16 bezeichnet.

Der zylindrische, axiale Sitz 15 erstreckt sich zwischen einer angenähert radialen Fläche 21, die zur Innenseite des Fahrzeugs weist, und einer angenähert radialen Fläche 22, die zur Außenseite des Fahrzeugs weist.

Das Lager 16 umfasst einen radial äußeren drehenden Ring 18, der im Detail später beschrieben wird, ein Paar radial innerer Ringe oder Halbringe 17a und 17b sowie zwei Sätze von Wälzkörpern 19a, 19b, in diesem Fall Kegelrollen, die radial zwischen dem Außenring 18 und den inneren Halb­ ringen 17a und 17b angeordnet sind.

Die allgemeine Auslegung der in Fig. 2 gezeigten Einheit kann als allgemein bekannt bezeichnet werden. Daher werden nur jene Elemente besonderer Wichtigkeit und Interesse für die Zwecke der Ausführung der Erfindung in der folgenden Beschreibung im Detail beschrieben. Für die Konstruktion der im Detail nicht gezeigten Teile und Elemente kann daher auf jede Naben- Lager-Einheit bekannter Bauart Bezug genommen werden.

Der Außenring 18 des Lagers umfasst einen Haupt- und zentralen Ring­ abschnitt 23, in dem die Laufbahnen der Wälzkörper 19a, 19b ausgebildet sind. Der Außenring 18 besitzt eine zylindrische Außenfläche 24, die in den zylindrischen Sitz 15 der Nabe 10 einsetzbar ist. Bevorzugt sind der zylind­ rische Sitz 15 und die zylindrische Fläche 24 derart dimensioniert, dass sie einen gewissen radialen Presssitz aufweisen, der eine Kraft zum Einsetzen des Lagers in die Nabe erfordert, um eine bessere axiale und umfangs­ mäßige Arretierung des äußeren Lagerrings in der Nabe zu erhalten.

Die äußere, zylindrische Fläche 24 erstreckt sich quer über die gesamte axiale Abmessung des Außenrings 18 und ist axial länger als der Sitz 15.

Die zwei entgegengesetzten axialen Enden der zylindrischen Fläche 24 sind mit jeweiligen axialen Rohrvorsprüngen 25 und 26 versehen, die von dem zylindrischen Hauptabschnitt 23 abstehen. Die rohrförmigen Vorsprünge 25 und 26 sind so ausgebildet und dimensioniert, dass sie in Richtung nach radial außen jeweils zur inneren Seitenfläche 21 und äußeren Seitenfläche 25 der ringförmigen Nabe 10 hin plastisch kalt verformt, bevorzugt gewalzt werden können, so dass die Endabschnitte 25a und 26a der rohrförmigen Vorsprünge 25 und 26, indem sie über die Seitenflächen 21 und 22 der ringförmigen Nabe vorstehen und gegen diese entgegengesetzten Seiten­ flächen hin geknickt sind, den äußeren Lagerring 18 an der Nabe axial arretieren.

Die Aufeinanderfolge der Montageschritte des Lagers sorgt dafür, dass eine komplette Lagereinheit mit Außenring, Innenringen und Wälzelementen, Dichtvorrichtungen 27 und Haltekäfigen 28 in den zylindrischen Sitz 15 der Nabe eingesetzt wird.

In der bevorzugten Ausführung, in der ein gewisser radialer Presssitz zwi­ schen der zylindrischen Fläche 24 des Außenrings 18 und dem zylindri­ schen Sitz 15 der Nabe vorhanden ist, erfolgt das Einsetzen des Rings 18 unter Druck. Das Einsetzen kann beispielsweise mittels eines Werkzeugs 31 erfolgen, wie es schematisch in Fig. 3 gezeigt ist, wobei der Einfachheit wegen nur der Außenring 18 des Lagers gezeigt ist und nicht das gesamte Lager.

Das Werkzeug 31 besitzt eine erste axiale Stützfläche 32, und, mit einem axialen vorbestimmten Abstand d davon, eine zweite axiale Stützfläche 33. Die erste Stützfläche 32 drückt die nicht deformierte Außenseite 34 des axial äußeren Vorsprungs 25 in die mit Pfeil A angegebenen axialen Rich­ tung, bis die zweite axiale Stützfläche 33 an einer mit der ringförmigen Nabe integralen Referenzfläche anliegt, in diesem Fall der Außenseite 21 der Nabe selbst. Der Abstand d ist derart festgelegt, dass, in der in Fig. 3 gezeigten Stützanordnung, vor dem Walzen die Enden der rohrförmigen Vorsprünge 25 und 26 im nicht verformten Zustand um jeweilige Abstände d' und d" über die Seitenflächen 21 und 22 der Nabe hinaus vorstehen. Die Abstände d' und d" können nach Bedarf gleich sein oder ein wenig unterschiedlich, um das Arretieren des Lagers an der Nabe in mehreren unterschiedlichen axialen Stellungen zu erlauben. In jedem Fall sollen die Abstände, um die die nicht deformierten Enden über die Seitenflächen 21 und 22 der Nabe vorstehen, derart sein, dass sie eine Formung entspre­ chend gewalzter Endabschnitte 25a und 26a (Fig. 2) erlauben, welche das Lager an der Nabe axial wirkungsvoll arretieren.

Die Walzvorgänge können ohne Unterschied gleichzeitig an den zwei Vor­ sprüngen durchgeführt werden, oder alternativ in zwei aufeinander folgen­ den Schritten, wobei axialen Bewegungen des Außenrings 18 mittels desselben Werkzeugs 31 entgegengewirkt wird, das zum Setzen der ge­ wünschten Axialposition des Außenrings in Bezug auf die Nabe verwendet wird. Um das Arretieren des Lagers an der Nabe zu verbessern, ist es vorteilhaft, an der Nabe, an den Verbindungszonen zwischen den Seiten­ flächen 21 und 22 und dem zylindrischen Sitz 15 gekrümmte Umfangs­ kegel oder Radien 36 auszubilden.

In Fig. 4 besitzt, nach einer alternativen Ausführung der Erfindung, der Außenring 18 des Lagers nur einen rohrförmigen Vorsprung 26, der axial von der Innenseite des Rings absteht, während die Außenseite des Rings 18 eine axiale Schulter 37 bildet, die sich gegen die Seitenfläche 21 der Nabe abstützt. Wenn der Außenring in den zylindrischen Sitz 15 der Nabe, bevorzugt unter Druck, eingesetzt worden ist, und beim Erreichen der Anlage der Schulter 37 gegen die Seitenfläche 21 wird der Abschnitt 26a des über die Seitenfläche 22 der Nabe vorstehenden rohrförmigen Vor­ sprungs 26 in Richtung radial außen gegen die Oberfläche 22 kalt verformt, um hierdurch das Lager in der Nabe zu arretieren.

Wie in Bezug auf die herkömmliche Ausführung ersichtlich, ermöglicht es die Erfindung, die gesamte axiale Abmessung der Naben-Lager-Einheit zu reduzieren; insbesondere kann die Nabe axial dünner gemacht werden und erfordert keine spanende Bearbeitung zur Bildung der herkömmlichen axia­ len Schulter, die in Fig. 1 mit 10a bezeichnet ist. Die Reduktion der axialen Abmessung führt daher zu einer konsequenten Gewichtsminderung.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft die Herstellung der Nabe aus einem anderen Material als herkömmlich benutztem Stahl. In der bevorzugten Ausführung ist die ringförmige Nabe 10 vollständig aus Aluminium herge­ stellt. Dieses Material ist bekanntermaßen leichter als Stahl, jedoch auch weicher, und wäre nicht geeignet, hohen lokalen Spannungen in den Zonen herkömmlicher Stützflächen und Nuten oder Gewinden zum axialen Arretie­ ren des Lagers zu widerstehen. Die Verwendung einer Aluminiumnabe erlaubt daher eine weitere Gewichtsminderung.

Natürlich können die Details der Konstruktion in Bezug auf die oben disku­ tierten Beispiele geändert werden, während das Prinzip der Erfindung das Gleiche bleibt. Insbesondere ist es möglich, eine Mehrzahl radialer Ver­ tiefungen (oder Vorsprünge) in einem oder beiden Endabschnitten des zylindrischen Sitzes 15 auszubilden. Diese radialen Vertiefungen oder Vorsprünge erzeugen einen Formschluss der axial gewalzten Endabschnitte 25a und 26a, um die Dreharretierung des Außenrings 18 in Bezug auf die ringförmige Nabe 10 zu verbessern.

Eine erfindungsgemäße Naben-Lager-Einheit für ein Kraftfahrzeugrad um­ fasst ein Lager 16, das in einem zentralen axialen, zylindrischen Sitz 15 einer radial äußeren ringförmigen Nabe 10 aufgenommen ist, die zur Ver­ bindung mit dem Rad eines Fahrzeugs ausgelegt ist. Das Lager besitzt einen drehenden Ring 18, dessen axiale Breite größer ist als die des zylind­ rischen Sitzes 15. Der Außenring umfasst zumindest einen rohrförmigen Vorsprung 25, 26, der von einer Seite des Außenrings 18 axial absteht. Der rohrförmige Vorsprung 25, 26 besitzt einen Endabschnitt 25a, 26a, der über eine Seitenfläche 21, 22 der Nabe hinaus vorsteht und in Richtung nach radial außen zu der Seitenfläche 21, 22 hin kalt verformt ist, um den Außenring 18 an der Nabe 10 zu arretieren.

Claims (5)

1. Naben-Lager-Einheit für ein Kraftfahrzeugrad, wobei die Einheit umfasst:
eine radial äußere, ringförmige Nabe (10), die zur Verbindung mit dem Rad eines Fahrzeugs ausgelegt ist und einen zentralen axialen, zylindrischen Sitz (15) für ein Lager aufweist;
ein Lager (16) mit einem radial äußeren drehenden Ring (18), der in dem zylindrischen, axialen Sitz (15) zur festen Drehung mit der ringförmigen Nabe (10) angebracht ist;
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (18) eine axiale Breite aufweist, die größer ist als die axiale Breite des zylindrischen Sitzes (15), dass der Außenring (18) zumindest einen rohrförmigen Vorsprung (25, 26) aufweist, der von einer Seite des Außenrings (18) axial absteht; und dass der rohrförmige Vorsprung (25, 26) einen Endabschnitt (25a, 26a) aufweist, der über eine Seitenfläche (21, 22) der Nabe hinweg vorsteht und in Richtung nach radial außen zu der Seitenfläche (21, 22) hin kalt verformt ist, um den Außenring (18) an der Nabe (10) zu arretieren.

2. Naben-Lager-Einheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei rohrförmige Vorsprünge (25, 26), die axial von beiden Seiten des Außenrings (18) des Lagers abstehen, wobei beide rohrförmigen Vorsprünge (25, 26) jeweils einen Endabschnitt (25a, 26a) aufwei­ sen, der über eine entsprechende Seitenfläche (21, 22) der Nabe hinaus vorsteht und in Richtung nach radial außen zu den jeweiligen entgegengesetzten Seitenflächen hin kalt verformt ist, um den Au­ ßenring (18) an der Nabe (10) zu arretieren.

3. Naben-Lager-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (18) einen rohrförmigen Vorsprung (26) aufweist, der von einer ersten Seite des Außenrings (18) axial absteht und einen Endab­ schnitt (26a) aufweist, der über eine erste Seitenfläche (22) der ringförmigen Nabe hinaus vorsteht und in Richtung nach radial au­ ßen zu der ersten Seitenfläche (22) hin kalt verformt ist, um den Außenring (18) an einer ersten Seite der Nabe zu arretieren, sowie eine axiale Schulter (37), die sich gegen eine zweite Seiten­ fläche (21) der Nabe abstützt.

4. Naben-Lager-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (18) des Lagers eine zylindrische Außenfläche (24) aufweist, die mit radialem Presssitz in dem zylindrischen Sitz (15) der Nabe (10) arretiert ist.

5. Naben-Lager-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Nabe (10) aus Aluminium gefertigt ist.