DE102005043436A1

DE102005043436A1 - Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102005043436A1
Application number: DE102005043436A
Authority: DE
Inventors: Rainer Breitenbach; Roland Langer; Florian KÖNIGER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: DE102005043436B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, mit einer Radnabe (1) und einem mehrreihigen Wälzlager, wobei ein Lagerinnenring des Wälzlagers gegen eine Schulter der Radnabe (1) oder zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe (3, 4) gegeneinander mittels eines kalt angeformten Bundes (9) der Radnabe (1) verspannt sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Radlagereinheit. DOLLAR A Um einen nachteiligen Spannungsaufbau in Form von Zugspannungen im zum angeformten Bund (9) benachbarten Lagerinnenring (4) infolge des verwendeten Umformverfahrens zu vermeiden, ist zumindest der dem Bund (9) benachbarte Lagerinnenring (4) festigkeitsrolliert ausgebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, mit einer Radnabe und einem mehrreihigen Wälzlager, wobei ein Lagerinnenring des Wälzlagers gegen eine Schulter der Radnabe oder zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe gegeneinander mittels eines kalt angeformten Bundes der Radnabe verspannt sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Radlagereinheit.

Hintergrund der Erfindung

Mehrreihige Radlager an Kraftfahrzeugen müssen zur Gewährleistung ihrer Funktionssicherheit mit einer bestimmten Lagervorspannung montiert werden. Diese Vorspannung hat den Zweck, alle im Radlager befindlichen Wälzkörper so unter Last zu bringen, dass bei auftretenden Kräften diese von sämtlichen Wälzkörpern aufgenommen und nicht einzelne Wälzkörper überbeansprucht werden. Diese Vorspannung muss beständig aufrechterhalten werden und wird überwiegend mittels einer Verschraubung realisiert.

Die Lagerlebensdauer ist direkt abhängig von der genannten Vorspannung, die ihrerseits wiederum von der Verspannung, also vom Anzugsmoment der Verschraubung einer diesbezüglichen Schraube oder Mutter abhängig ist.

In der Praxis hat es sich jedoch als problematisch herausgestellt, die erforderliche Lagervorspannung über den gesamten Betrieb eines solchen Lagers aufrechtzuerhalten, da es durch unterschiedlichste Gründe zum Lockern der Verschraubung führen können, woraus in der Folge sich ein vergrößertes Axialspiel des Lagers ergeben kann, welches dann mit Funktionsstörungen oder sogar mit dem Ausfall desselben einhergehen kann.

Um diesem Problem wirkungsvoll zu begegnen, ist es bekannt, die Vorspannung des Wälzlagers respektive des Radlagers beziehungsweise das Verspannen der Innenringe desselben derart zu bewerkstelligen, dass ein Endabschnitt der Radnabe zu einem Bund kalt umgeformt und derselbe an den benachbarten Lagerinnenring angeformt wird.

So ist aus der DE 196 13 441 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren Einzelteilen bestehenden Wälzlagerbaueinheit für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei ein Lagerinnenring gegen eine Wellenschulter oder zwei nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe gegeneinander verspannt und durch einen kalt umgeformten Bund zusammengehalten werden. Die Wälzlagerbaueinheit ist somit autark dauerhaft vorgespannt und weitestgehend unabhängig von äußeren Einflüssen.

Weiter ist aus der DE 43 39 847 C1 eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge mit einer Nabe und einem Schrägwälzlager bekannt, bei der zumindest einer der Lagerinnenringe des Wälzlagers durch einen am Nabenende angeformten Bund, hier als Wulst bezeichnet, axial fixiert und vorgespannt ist. Als Umformverfahren wird ein kalt umformendes Wälznietverfahren vorgeschlagen.

Bei solchen Wälzlagern hat sich jedoch gezeigt, dass bei deren Montage derjenige Lagerinnenring, um den der Bund umgelegt wird, sich während des Wälznietens radial aufweitet und in denselben in Abhängigkeit von der Wälznietkraft ein hohes Maß an zusätzlichen Zugspannungen eingebracht wird. Diese Zugspannungen können je nach Ausführung derart hohe Werte annehmen, dass es zu einem Platzen des Lagerinnenrings kommen kann.

Zur Verhinderung des Effektes der hohen Spannungsspitzen sind aufwendige Maßnahmen, wie Hartverrunden, Wachsen, bainitisches Härten, die Verwendung asymmetrischer Lagerinnenringe und dergleichen mehr bekannt.

Ferner ist es aus der EP 0 736 398 B1 bekannt, zwischen dem Lagerinnenring und dem angeformten Bund eine im wesentlichen flache Unterlegscheibe anzuordnen, die ihrerseits aus weniger hartem Material besteht als der benachbarte Lagerinnenring, um denselben vor Schubkräften und Verformung zu schützen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Radlagereinheit der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die im Hinblick auf den Stand der Technik bei Verzicht auf zusätzliche Bauteile einen nachteiligen Spannungsaufbau in Form von Zugspannungen im zum angeformten Bund benachbarten Lagerinnenring infolge des verwendeten Umformverfahrens vermeidet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Radlagereinheit anzugeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass infolge Kaltumformung des Bundes in den benachbarten Lagerinnenring Zugspannungen eingebracht werden, die sich nachteilig auf die Betriebssicherheit beziehungsweise Lebensdauer der Radlagereinheit auswirken können. Ein vorheriges Einbringen von Druckspannungen in den Lagerinnenring kann diese Zugspannungen neutralisieren.

Hiervon ausgehend betrifft die Erfindung eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, mit einer Radnabe und einem mehrreihigen Wälzlager, wobei ein Lagerinnenring des Wälzlagers gegen eine Schulter der Radnabe oder zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe gegeneinander mittels eines kalt angeformten Bundes der Radnabe verspannt sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei dieser Radlagereinheit zusätzlich vorgesehen, dass zumindest der dem Bund benachbarte Lagerinnenring festigkeitsrolliert ausgebildet ist.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der besagte Bund nach einem Wälznietverfahren kalt an den benachbarten Lagerinnenring angeformt.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, mit einer Radnabe und einem mehrreihigen Wälzlager, wobei ein Lagerinnenring des Wälzlagers gegen eine Schulter der Radnabe oder zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe gegeneinander mittels eines kalt angeformten Bundes der Radnabe verspannt werden, wobei zumindest der dem Bund benachbarte Lagerinnenring vorab eine Oberflächenbehandlung durch Festigkeitsrollieren erfährt, derart, dass in denselben Druckeigenspannungen eingebracht werden, die nachfolgend durch das sich anschließende kalte Anformen des Bundes an den Lagerinnenring und daraus zwangsläufig resultierende Zugspannungen im La gerinnenring weitestgehend abgebaut werden.

Der Bund wird dabei vorzugsweise nach einem Wälznietverfahren kalt an den benachbarten Lagerinnenring angeformt.

Der entscheidende Vorteil der Erfindung ist im Wesentlichen darin zu sehen, dass durch den Fertigungsschritt des Festigkeitsrollierens Druckeigenspannungen in den zumindest einen Lagerinnenring eingebracht werden, die dann beim Aufpressen desselben auf die Radnabe und beim kalten Anformen des Bundes durch die zwangsläufig eingebrachten Zugspannungen wieder abgebaut werden. Der wenigstens eine Lagerinnenring wirkt sozusagen wie ein Druckspannungsspeicher, dessen Druckspannungen beim kalten Anformen des Bundes weitestgehend, idealer Weise vollständig, aufgebraucht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigen
1 die Schnittansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Radlagereinheit,
und
2 die Einzelheit „Z" gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß 1 besteht die Radlagereinheit aus einer Radnabe 1 mit einem Befestigungsflansch 2 für eine nicht näher gezeigte Felgenschüssel eines Fahrzeugrades. Vorliegend sind auf der Radnabe 1 zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe 3 und 4 aufgeschoben, die ihrerseits je eine Wälzkörperreihe 5 und 6 tragen sowie in Verbindung mit einem einteiligen Lageraußenring 7, der seinerseits ebenfalls einen Befestigungsflansch 8 aufweist, die Radlagereinheit an sich ausbilden. Beide Lagerinnenringe 3, 4 sind mittels eines kalt angeformten Bundes 9 der Radnabe 1 gegeneinander verspannt und dadurch auch axial gesichert.
Denkbar ist es jedoch auch und wird durch die Erfindung mit erfasst, dass in Anlehnung an die DE 196 13 441 A1 lediglich ein Lagerinnenring vorgesehen ist, der seinerseits gegen eine Schulter der Radnabe 1 mittels des Bundes 9 verspannt ist (nicht näher gezeigt).
Wie bereits oben erwähnt, werden infolge der Kaltumformung des Bundes 9, welche beispielsweise nach einem an sich bekannten Wälznietverfahren erfolgen kann, Zugspannungen im zum angeformten Bund 9 benachbarten Lagerinnenring 4 eingebracht, die sich nachteilig auf die Lebensdauer desselben und demgemäß der gesamten Radlagereinheit auswirken können.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass zumindest der dem Bund 9 benachbarte Lagerinnenring 4 vorab, also vor seiner Montage, eine Oberflächenbehandlung durch Festigkeitsrollieren erfährt. Durch diese Maßnahme wird die Randschicht des Lagerinnenrings 4 unter Druck kaltverformt, wodurch im Ergebnis Druckeigenspannungen in denselben eingebracht werden.
Als Vorteile des Festigkeitsrollierens sind neben der Verfestigung der Werkstückoberfläche, einer verbesserten Oberflächengüte und einer erhöhten Maßhaltigkeit insbesondere auch kurze Bearbeitungszeiten, eine hohe Wirtschaftlichkeit sowie eine einfache Handhabung zu verzeichnen.
Die vorab in den Lagerinnenring 4 eingebrachten Druckeigenspannungen werden dann während der Montage, insbesondere während des kalt Anformens des Bundes 9 an den Lagerinnenring 4 durch die zwangsläufig in den Lagerinnenring 4 eingebrachten Zugspannungen wieder abgebaut.
Im Ergebnis ist der zumindest eine Lagerinnenring 4 derart am Befestigungsflansch 2 angeordnet und befestigt, dass die Wälzkörper die auf die Radnabe 1 wirkende Last gleichverteilt tragen und unerwünschte Spannungsbelastungen des Lagerinnenringes 4 vermieden sind.

1: Radnabe
2: Befestigungsflansch
3: Lagerinnenring
4: Lagerinnenring
5: Wälzkörperreihe
6: Wälzkörperreihe
7: Lageraußenring
8: Befestigungsflansch
9: Bund

Claims

Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, mit einer Radnabe (1) und einem mehrreihigen Wälzlager, wobei ein Lagerinnenring des Wälzlagers gegen eine Schulter der Radnabe (1) oder zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe (3, 4) gegeneinander mittels eines kalt angeformten Bundes (9) der Radnabe (1) verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der dem Bund (9) benachbarte Lagerinnenring (4) festigkeitsrolliert ausgebildet ist.
Radlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (9) nach einem Wälznietverfahren kalt angeformt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, mit einer Radnabe (1) und einem mehrreihigen Wälzlager, wobei ein Lagerinnenring des Wälzlagers gegen eine Schulter der Radnabe (1) oder zwei axial nebeneinander angeordnete Lagerinnenringe (3, 4) gegeneinander mittels eines kalt angeformten Bundes (9) der Radnabe (1) verspannt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der dem Bund (9) benachbarte Lagerinnenring (4) vorab eine Oberflächenbehandlung durch Festigkeitsrollieren erfährt, derart, dass in denselben Druckeigenspannungen eingebracht werden, die nachfolgend durch das sich anschließende kalte Anformen des Bundes (9) an den Lagerinnenring (4) und daraus zwangsläufig resultierende Zugspannungen im Lagerinnenring (4) weitestgehend abgebaut werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (9) nach einem Wälznietverfahren kalt angeformt wird.