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Die
Erfindung betrifft eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung, umfassend
eine drehbar gelagerte Radnabe mit einem Radflansch zur Anschraubung eines
Fahrzeugrades, die eine zentrale Durchgangsöffnung mit einer inneren Wellenverzahnung
aufweist, und ein Drehgelenk mit einem Gelenkaußenteil, an dem ein Antriebszapfen
mit einer äußeren Wellenverzahnung
angeformt ist, wobei der Antriebszapfen in die Durchgangsöffnung eingesteckt
ist, und die Radnabe und das Gelenkaußenteil mittels der ineinandergreifenden
inneren und äußeren Wellenverzahnungen
drehfest miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem gelenkseitigen
Ende der Radnabe und einer radseitigen Stirnfläche des Gelenkaußenteils
ein axialer Freiraum vorgesehen ist, wobei die Verspannungsmittel
zwischen der Radnabe und dem Antriebszapfen ein zentrales Zugmittel
und einen in eine Innennut in der Durchgangsöffnung eingesetzten Sicherungsring
umfassen, und das zentrale Zugmittel den Antriebszapfen gegen einen
Anschlag in Richtung zum Sicherungsring zieht
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Eine
Anordnung der vorstehend genannten Art ist aus der
EP 1 308 316 A1 bekannt.
Hierbei ist zwischen dem gelenkseitigen Ende der Radnabe und der
radseitigen Stirnfläche
des Gelenkaußenteils
ein axialer nach außen
offener Ringspalt vorgesehen, so daß bei relativen Torsionsbewegungen
zwischen Radnabe und Gelenkaußenteil
unter Drehmomentbelastung eine Geräuschentwicklung infolge Anlageversatzes
zwischen den Stirnflächen
ausgeschlossen ist. Allerdings ist eine zylindrische Flächenpaarung
zwischen dem Endabschnitt der Radnabe und einem Fußbereich
des Antriebszapfens vorhanden, in der ein solcher Anlageversatz
auftreten kann. Zur relativen Axialsicherung zwischen Radnabe und
Antriebszapfen dient ein Axialsicherungsring, der in eine Innennut
in der Radnabe eingereift und mittels einer zentralen Schraube gegen
das Zapfenende des Antriebszapfens verspannt ist.
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Eine
Anordnung ähnlich
der vorstehend genannten Art ist aus der
DE 102 19 018 A1 bekannt. Hierbei
ist zwischen dem gelenkseitigen Ende der Radnabe und der radseitigen
Stirnfläche
des Gelenkaußenteils
ebenfalls ein axialer nach außen
offener Ringspalt vorgesehen, so daß bei relativen Torsionsbewegungen
zwischen Radnabe und Gelenkaußenteil
unter Drehmomentbelastung keine unerwünschten Geräusche infolge Anlagever-satzes
entstehen können.
Eine Zentrierung zwischen dem freien Ende der Radnabe und dem Zapfenfuß des Antriebszapfens
wird durch einen Zentrierbund im Bereich des Zapfenfußes hergestellt.
Zur relativen Axialsicherung zwischen Radnabe und Antriebszapfen
ist ein Axialsicherungsring vorgesehen, der in eine Innennut in der
Radnabe und in eine Außennut
am Zapfenende des Antriebszapfens eingreift und eine relative Axialsicherung
in beiden Richtungen sicherstellt.
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Um
die notwendige Demontage des Drehgelenks und damit der mit diesem
verbundenen Antriebswelle von der Radnabe zu ermöglichen, ist die Außennut im
Antriebszapfen vertieft ausgebildet und das Zapfenende in komplizierter
Weise mit einer Zentralöffnung
und einem Längsschlitz
im Zapfen vom Zapfenende her ausgebildet, während die freien Enden des
am Umfang geteilten Sicherungsringes nach innen abgebogen sind,
um mit einem Werkzeug handhabbar zu sein.
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Aus
der
DE 103 38 172
B3 ist eine Anordnung ähnlich
der genannten Art bekannt, bei der die Radnabe mittels einer in
den Antriebszapfen eingedrehten Schraube, deren Schraubenkopf sich
an der Radnabe abstützt,
axial gegenüber
dem Gelenkaußenteil
verspannt ist. Hierbei ist unmittelbar zwischen dem radseitigen
Ende der Radnabe und einer radseitigen Stirnfläche des Gelenkaußenteils
ein axialer Freiraum vorhanden, die Radnabe stützt sich jedoch über Lagerinnenringe
einer Radlagerung axial spielfrei am Gelenkaußenteil ab. Hierdurch wird
die axiale Verspannung der Radlagerung durch Einflüsse aus der
Axialspannung von Radnabe und Gelenkaußenteil gestört.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen,
bei der die Axialsicherungsmittel spielfrei und vereinfacht dargestellt
sind.
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Die
Lösung
hierfür
besteht darin, daß die Verspannmittel
neben dem zentralen Zugmittel und dem Sicherungsring eine Ringscheibe
umfassen, die sich an den Sicherungsring anlegt und auf der sich das
zentrale Zugmittel abstützt,
wobei der Anschlag für
den Antriebszapfen vom Sicherungsring gebildet wird.
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Mit
den hiermit bezeichneten Lösungsmitteln wird
eine Anordnung bereitgestellt, bei der die axiale Verspannung zwischen
Radnabe und Gelenkaußenteil
mit einfachen in nur einer Richtung wirksamen Verspannungsmitteln,
z. B. gängigen
Verschraubungsmitteln erfolgen kann, insbesondere mittels einer
in eine Zentralbohrung im Antriebszapfen eingedrehten Schraube,
deren Schraubenkopf sich auf einer radseitigen Stirnfläche einer
massiven Ringscheibe auflegt, wobei die Gegenkraft durch die Anlage
des freien Endes des Antriebszapfens an einem Anschlag in der Radnabe
gebildet wird. Dieser Anschlag wird erfindungsgemäß durch
den Sicherungsring selber gebildet. Dieser wird dadurch fest in
die Ringnut gedrückt
und sitzt dort spielfrei ein. Dabei wird in vorteilhafter Weise
eine unmittelbare Abstützung
zwischen gelenkseitigem Ende der Radnabe und Stirnfläche des
Gelenkaußenteils
vermieden. Durch das Vermeiden einer unmittelbaren axialen Abstützung zwischen
Radnabe und Stirnfläche
des Gelenkaußenteils
auf einem großen
Durchmesser werden in vorteilhafter Weise auch Geräuschentwicklungen
bei relativen Verdrehungsbewegungen unter Torsionsbelastung vermieden.
Stattdessen findet die axiale Verspannung in einem Bereich der Radnabe statt,
in dem prinzipiell mit den kleinsten Relativbewegungen zwischen
Radnabe und Antriebszapfen zu rechnen ist und in dem bei Spielfreiheit
der Wellenverzahnungen eine Relativverdrehung gänzlich ausgeschlossen ist.
Die Radnabe ist hier besonders steif. Bei Herstellung der Schraubverbindung
ist alleine das eingeleitete Drehmoment in ausreichender Weise zu
kontrollieren.
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In
einer alternativen Ausführung
für die
Verspannungsmittel kann anstelle der Schraube ein Spreizniet verwendet
werden, der aus einer in eine sich konisch erweiternde zentrale Öffnung im
Antriebszapfen eingesetzten Spreizmuffe und einem in diesen eingetriebenen
Spreizdorn besteht. Der Kopf des Spreizdornes kann auf einer massiven
Ringscheibe aufliegen; alternativ ist auch möglich, daß ein Ringkragen an der Spreizmuffe
selber als elastische Ringscheibe ausgebildet ist, die sich am Sicherungsring
abstützt.
Durch Eintreiben des Spreizdorns in die Spreizmuffe, die sich konisch
erweitert, und in der zentralen Öffnung
abstützt,
werden bei vollständiger Spielfreiheit
die erforderlichen Zugkräfte
zur Verspannung von Radnabe und Antriebszapfen erzeugt. Mittels
einer Aufbördelung
am Außenrand
kann die Ringscheibe und damit die Spreizmuffe unmittelbar in der
Durchgangsöffnung
der Randnabe anliegen und damit eine Abdichtung der inneren und äußeren Wellenverzahnungen
nach außen
bilden. Die Vorteile und Wirkungsweisen sind nach diesen Ausführungen im
wesentlichen die gleichen wie zuvor im Zusammenhang mit der zentral
eingedrehten Schraube beschrieben. Auf die vorhergehenden Ausführungen wird
verwiesen.
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Zur
Erzeugung einer zusätzlichen
radialen Zentrierung zwischen Radnabe und Antriebszapfen in Ergänzung zum
Eingriffsbereich von inneren und äußeren Wellenverzahnungen wird
vorgeschlagen, daß zur
Zentrierung der Radnabe am Gelenkaußenteil eine radiale Verpressung
zwischen Radnabe und Antriebszapfen zumindest auf Teilumfangsbereichen am
Zapfenfuß des
Antriebszapfens vorgesehen ist. Hierbei kann entweder vorgesehen
werden, daß eine Verpressung
an zumindest drei umfangsverteilten Materialerhebungen im Bereich
des Zapfenfußes
des Antriebszapfens gebildet wird, die in die Durchgangsöffnung der
Radnabe eingepreßt
werden, oder daß eine
Verpressung an zumindest drei umfangsverteilten Materialerhebungen
in der Durchgangsöffnung der
Radnabe gebildet werden, in die der Zapfenfuß des Antriebszapfens eingepreßt ist.
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Weiterhin
ist bevorzugt vorgesehen, daß das gelenkseitige
Ende der Radnabe von einer Aufbördelung
gebildet wird, die sich gegen zumindest einen separaten aufgeschobenen
Lagerinnenring eines auf der Radnabe angeordneten Wälzlagers
anlegt und die Radlagerung damit verspannt. Hieraus ergibt sich der
Vorteil, daß die
Axialverspannung des zumindest einen auf die Radnabe aufgeschobenen
separaten Lagerinnenrings der Radlagerung ausschließlich bei der
Herstellung der Aufbördelung
erfolgt und somit hinsichtlich ihrer Vorspannung nicht durch die
anschließend
hergestellte Verspannung zwischen Radnabe und Drehgelenk beeinflußt wird.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend
beschrieben.
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Hierin
zeigen
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1 eine
erfindungsgemäße Radnaben-Drehgelenk-Anordnung
in einer ersten Ausführung
im Längsschnitt;
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2 eine
erfindungsgemäße Radnaben-Drehgelenk-Anordnung
in einer zweiten Ausführung
im Längsschnitt;
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3 eine
erfindungsgemäße Radnaben-Drehgelenk-Anordnung
in einer dritten Ausführung
im Längsschnitt;
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4 eine
erfindungsgemäße Radnaben-Drehgelenk-Anordnung
in einer vierten Ausführung
im Längsschnitt;
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In
den 1 bis 4 ist jeweils übereinstimmend
eine erfindungsgemäße Radnaben-Drehgelenk-Anordnung 11 im
Längsschnitt
erkennbar, die als wesentliche Komponenten eine Radnabe 21 mit einem
daran angeformten Radflansch 22, ein drehmomentübertragendes
Drehgelenk 41 mit einem Gelenkaußenteil 42, an dem
ein Antriebszapfen 43 angeformt ist, und eine auf der Radnabe 21 aufgezogene
Radlagerung 61 aufweist. Die gemeinsame Längsachse
von Radnabe 21, Gelenkaußenteil 42 und Radlagerung 61 ist
mit A bezeichnet. Die dargestellten Bauteile sind mit Ausnahme von
drehmomentübertragenden
Kugeln 49 und einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen 44 im
Gelenkaußenteil 42 und
inneren Kugelbahnen 45 im Gelenkinnenteil 46 sowie
einem Kugelkäfig 47 mit
umfangsverteilten Käfigfenstern 48 im
wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich dieser Längsachse
A. Hierbei versteht es sich, daß bezüglich der
Radlagerung 61 die Anordnung der Lagerkugeln und die Ausführung der Lagerkäfige, die
noch näher
benannt werden, im strengen Sinne nicht rotationssymmetrisch sind.
Die Radlagerung 61 umfaßt einen Lageraußenring 62,
an dem ein Lagerflansch 63 zur Anschraubung an einen Radträger angeformt
ist. Der Lageraußenring 62 bildet
zwei äußere Kugelrillen 65, 66 aus,
in denen Kränze
von Lagerkugeln 67, 68 laufen.
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Die
Radlagerung 61 wird vervollständigt durch einen integral
mit der Radnabe 21 ausgebildeten Lagerinnenring 71 und
durch einen getrennt von dieser ausgeführten Lagerinnenring 72,
der auf die Radnabe 21 von der Seite des Drehgelenks 41 her axial
aufgeschoben ist. Die Lagerinnenringe 71, 72 bilden
innere Kugelrillen 73, 74 aus. An dem dem Radflansch 22 der
Radnabe 21 axial gegenüberliegenden
Ende der Radnabe 21 ist eine Aufbördelung 24 ausgebildet,
die erst nach dem axialen Aufschieben des Lagerinnenrings 71,
der Lagerkugeln 67, 68 und des Lageraußenrings 62 durch
einen Bördelvorgang
erzeugt worden ist und der den Lagerinnenring 72 und damit
die Radlagerung 61 axial verspannt. Einer Endfläche 28 der
Aufbördelung 24 liegt
mit axialem Abstand eine Stirnfläche 50 des
Gelenkaußenteils 42 gegenüber, wodurch
zwischen beiden ein Umfangsspalt 81 entsteht.
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Das
durch den Radflansch 22 gekennzeichnete Ende der Anordnung 11 wird
radseitiges Ende und das durch das Drehgelenk 41 gekennzeichnete Ende
der Anordnung 11 wird gelenkseitiges Ende genannt.
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Der
Antriebszapfen 43 hat einen ersten Bereich im Anschluß an die
Stirnfläche 50,
der im weiteren Zapfenfuß 51 genannt
wird. Daran schließt
sich ein weiterer Bereich an, der durch eine äußere Wellenverzahnung 53 gekennzeichnet
ist, die bis zum Ende des Antriebszapfen 43 reicht. Die
Radnabe 21 hat eine Durchgangsöffnung 29, die eine
innere Wellenverzahnung 30 trägt. An die innere Wellenverzahnung 30 schließt sich
am radseitigen Ende eine Erweiterung 31 von innenzylindrischer
Form und am gelenkseitigen Ende eine Erweiterung 32 von
innenzylindrischer Form an.
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Mit
der hier gezeigten Anordnung, die mit dem Lagerflansch 63 an
einem Radträger
eines Kraftfahrzeuges angeschraubt werden kann, sind Antriebsdrehmomente
von einer Seitenwelle, die in das Gelenkinnenteil 44 verdrehfest
eingesteckt und axial in diesem gesichert werden kann, auf ein Fahrzeugrad
zu übertragen,
dessen Felge am Radflansch 22 anzuschrauben ist. Das Drehgelenk 41 läßt veränderliche
Winkelstellungen zwischen einer Seitenwelle und dem Radträger zu,
die durch Einfederungen und Lenkbewegungen des Radträgers zustandekommen
können.
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Im
folgenden wird auf die voneinander abweichenden Merkmale der verschiedenen
erfindungsgemäßen Ausführungen
eingegangen.
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In 1 ist
an dem radseitigen Ende des Antriebszapfens 43, das in
die Radnabe 21 eingeschoben ist, eine Schraube 82 in
einer zentralen Gewindebohrung 55 des Antriebszapfens 43 eingedreht. Der
Schraubenkopf 83 der Schraube 82 liegt auf einer
massiven Ringscheibe 52 auf, die sich an einem Sicherungsring 84 abstützt, der
in einer Ringnut 85 in der Durchgangsöffnung 29 im Bereich
der inneren Wellenverzahnung 30 einsitzt. Von der Gegenseite stützt sich
das freie Ende des Antriebszapfens 43 am Sicherungsring 84 ab,
der dadurch fest in die Ringnut 85 eingepreßt wird.
Die Verspannungsmittel umfassen wenige Teile. Die Verspannung übt keine
zusätzlichen
Kräfte
auf die Radlagerung 61 oder das Gelenkaußenteil 42 aus.
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In 2 ist
an dem radseitigen Ende des Antriebszapfens 43, das in
die Radnabe 21 eingeschoben ist, ein Spreizniet 86,
besteht aus einer Spreizmuffe 87 und einem Spreizdorn 88 in
einer zentralen Konusöffnung 90 des
Antriebszapfens 43 eingesetzt. Der Nietkopf 91 des
Spreizdorns 88 liegt auf einer federnden Ringscheibe 52' auf, die sich
an einem Sicherungsring 84 abstützt, der in einer Ringnut 85 in der
Durchgangsöffnung 29 im
Bereich der inneren Wellenverzahnung 30 einsitzt. Die federnde
Ringscheibe 52' ist
als Ringkragen der Spreizmuffe 87 ausgebildet. Von der
Gegenseite stützt
sich das freie Ende des Antriebszapfens 43 am Sicherungsring 84 ab,
der dadurch fest in die Ringnut 85 eingepreßt wird.
Die Verspannungsmittel umfassen wenige Teile. Die Verspannung übt keine
zusätzlichen
Kräfte
auf die Radlagerung oder das Gelenkaußenteil aus.
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In 3 ist
an dem radseitigen Ende des Antriebszapfens 43, das in
die Radnabe 21 eingeschoben ist, ein Spreizniet 86,
besteht aus einer Spreizmuffe 87 und einem Spreizdorn 88 in
einer zentralen Konusöffnung 90 des
Antriebszapfens 43 eingesetzt. Der Nietkopf 91 des
Spreizdorns 88 liegt auf einer federnden Ringscheibe 52' auf, die sich
an einem Sicherungsring 84 abstützt, der in einer Ringnut 85 in der
Durchgangsöffnung 29 im
Bereich der inneren Wellenverzahnung 30 einsitzt. Die federnde
Ringscheibe 52' ist
als Ringkragen der Spreizmuffe 87 ausgebildet. Von der
Gegenseite stützt
sich das freie Ende des Antriebszapfens 43 am Sicherungsring 84 ab,
der dadurch fest in die Ringnut 85 eingepreßt wird.
Die Verspannungsmittel umfassen wenige Teile. Die Verspannung übt keine
zusätzlichen
Kräfte
auf die Radlagerung oder das Gelenkaußenteil aus. Eine zusätzliche
Zentrierung der Radnabe 21 auf dem Antriebszapfen 43 wird
erzeugt durch eine radiale Verpressung zwischen umfangsverteilten
Materialerhebungen 54 am Zapfenfuß 51 und der innenzylindrischen
Erweiterung 32 der Radnabe 21, die beim Aufschieben
der Radnabe 21 auf den Antriebszapfen 43 entsteht.
Hierbei werden die umfangsverteilten Materialerhebungen 54 elastisch
oder plastisch umgeformt.
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In 4 ist
an dem radseitigen Ende des Antriebszapfens 43, das in
die Radnabe 21 eingeschoben ist, ein Spreizniet 86,
besteht aus einer Spreizmuffe 87 und einem Spreizdorn 88 in
einer zentralen Konusöffnung 90 des
Antriebszapfens 43 eingesetzt. Der Nietkopf 91 des
Spreizdorns 88 liegt auf einer federnden Ringscheibe 52' auf, die sich
an einem Sicherungsring 84 abstützt, der in einer Ringnut 85 in der
Durchgangsöffnung 29 im
Bereich der inneren Wellenverzahnung 30 einsitzt. Die federnde
Ringscheibe 52' ist
als Ringkragen der Spreizmuffe 87 ausgebildet. Von der
Gegenseite stützt
sich das freie Ende des Antriebszapfens 43 am Sicherungsring 84 ab,
der dadurch fest in die Ringnut 85 eingepreßt wird.
Die Verspannungsmittel umfassen wenige Teile. Die Verspannung übt keine
zusätzlichen
Kräfte
auf die Radlagerung oder das Gelenkaußenteil aus. Am äußeren Rand
des Ringkragens ist eine Aufbördelung 89 ausgebildet,
die in der Durchgangsöffnung 29 anliegt
und die Wellenverzahnung nach außen abdichtet. Eine zusätzliche
Zentrierung der Radnabe 21 auf dem Antriebszapfen 43 wird
erzeugt durch eine radiale Verpressung zwischen umfangsverteilten
Materialerhebungen 54 am Zapfenfuß 51 und der innenzylindrischen
Erweiterung 32 der Radnabe 21, die beim Aufschieben
der Radnabe 21 auf den Antriebszapfen 43 entsteht.
Hierbei werden die umfangsverteilten Materialerhebungen 54 elastisch
oder plastisch umgeformt.
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- 11
- Radnabe-Drehgelenk-Anordnung
- 21
- Radnabe
- 22
- Radflansch
- 23
- Gewindeloch
- 24
- Aufbördelung
- 28
- Endfläche (24)
- 29
- Durchgangsöffnung
- 30
- innere
Wellenverzahnung
- 31
- innenzylindrische
Erweiterung
- 32
- innenzylindrische
Erweiterung
- 41
- Drehgelenk
- 42
- Gelenkaußenteil
- 43
- Antriebszapfen
- 44
- äußere Kugelbahnen
- 45
- innere
Kugelbahnen
- 46
- Gelenkinnenteil
- 47
- Kugelkäfig
- 48
- Käfigfenster
- 49
- Kugel
- 50
- Stirnfläche
- 51
- Zapfenfuß
- 52
- Ringscheibe
- 53
- äußere Wellenverzahnung
- 54
- Materialerhebung
- 55
- Gewindebohrung
- 61
- Radlagerung
- 62
- Lageraußenring
- 63
- Lagerflansch
- 65
- Kugelrille
(äußere)
- 66
- Kugelrille
(äußere)
- 67
- Lagerkugel
- 68
- Lagerkugel
- 71
- Lagerinnenring
- 72
- Lagerinnenring
- 73
- Kugelrille
(innere)
- 74
- Kugelrille
(innere)
- 81
- Umfangsspalt
- 82
- Schraube
- 83
- Schraubenkopf
- 84
- Sicherungsring
- 85
- Ringnut
- 86
- Spreizniet
- 87
- Spreizmuffe
- 88
- Spreizdorn
- 89
- Bördelrand
- 90
- Konusöffnung
- 91
- Nietkopf