DE102008004924A1 - Collar for frontal teeth for a drivable hub - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bund einer Nabe eines Radlagers, mit dem wenigstens ein Innenring eines Wälzlagers des Radlagers auf der Nabe axial festgehalten ist und in den stirnseitig Zähne für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt sind, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bundes sowie eine unverformte Nabe eines Radlagers mit einem hohlen Endstück zur Verformung zu einem solchen Bund. Der Bund wird gebildet aus einem einstückig mit der Nabe ausgebildeten Endstück, welches in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes in axiale Richtung weist und axial über die Kante des Innenringes hinaussteht, wobei sich bezüglich eines Wälzkörpermittelpunktes der Wälzkörper der Wälzkörperreihe des Wälzlagers ein (axialer) Überstand L ausbildet. Das Verhältnis (Innen-)Durchmesser D des Innenrings zu Überstand L ist dabei größer als ungefähr 1,25 und kleiner als ungefähr 3, d. h. 1,25 < D/L < 3.The invention relates to a collar of a hub of a wheel bearing, with which at least one inner ring of a roller bearing of the wheel bearing is held axially on the hub and formed in the frontal teeth for engagement in a counter-toothing, a method for producing such a federal government and an undeformed hub a wheel bearing with a hollow end piece for deformation to such a collar. The collar is formed from an integrally formed with the hub tail, which has in its initial state before forming the collar in the axial direction and axially beyond the edge of the inner ring protrudes, with respect to a Wälzkörpermittelpunktes the rolling elements of the rolling element of the bearing (axial) Projection L trains. The ratio (inner) diameter D of the inner ring to supernatant L is greater than about 1.25 and less than about 3, d. H. 1.25 <D / L <3.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Bund aus kalt plastisch verformten Material einer Nabe eines Radlagers, mit dem wenigstens ein Innenring eines Wälzlagers des Radlagers auf der Nabe axial fest gehalten ist und in den stirnseitig Zähne für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bundes.The The invention relates to a collar made of cold plastically deformed material a hub of a wheel bearing, with the at least one inner ring of a Rolling of the wheel bearing on the hub held axially fixed is and in the frontal teeth for the procedure formed in a counter-toothing, and a method for producing of such a covenant.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine unverformte Nabe eines Radlagers mit einem hohlen Endstück zur Verformung zu einem solchen Bund.Farther The invention relates to an undeformed hub of a wheel bearing with a hollow end piece for deformation to such a collar.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Mit
einem derartigen Bund bzw. mit einer derartigen Nabe befasst sich
Mittels des Bundes ist die Radlagereinheit, in der Regel eine Schrägkugellager- oder Schrägrollenanordnung, spielfrei vorgespannt in sich gehalten.through the federal government is the wheel bearing unit, usually an angular contact ball bearing or oblique roller assembly, backlash biased in itself held.
Der
fertige Bund
Wenn
der Bund
Der
Bund
Problematisch
ist das Ausformen der Zähne
Ein
Anteil des Materials weicht unter Umständen auch unkontrolliert
nach innen aus, so dass sich zwischen dem Innenring
Dieses
Problem versuchte die Fachwelt, wie in
Bei der Montage eines Antriebselementes, beispielsweise eines Gelenkteils, in die Radnabenanordnung zentrieren sich das Antriebselement und die Radnabe bezüglich der Rotationsachse aufgrund der Geometrie der Verzahnung zueinander. Eine hohe Rundlaufgenauigkeit an der Verbindung im Fahrbetrieb ist somit abgesichert. Die Montage des Gelenkteils zur Nabe gestaltet sich einerseits aufgrund der Selbstzentrierung einfach, bedarf andererseits jedoch einer sehr hohen axialen Vorspannkraft.at the mounting of a drive element, for example a joint part, in the wheel hub assembly center the drive element and the Wheel hub with respect to the axis of rotation due to the geometry the interlocking with each other. A high concentricity at the Connection while driving is thus secured. The assembly of the joint part to the hub is on the one hand due to the self-centering simple, on the other hand, however, requires a very high axial preload force.
Die Flanken aller Zähne der Stirnverzahnung stehen mit beiden Flanken aller Zähne der Gegenverzahnung im drehfesten Eingriff. Die Verzahnungen sind mittels eines oder mehrerer Schraubelemente axial verspannt. Drehmomente werden durch den aus Flächenpressung erzeugten Kraft – Formschluss auf die Radnabe übertragen.The Flanks of all teeth of the spur toothing stand with both Flanks of all teeth of the counter toothing in the rotationally fixed engagement. The teeth are axial by means of one or more screw elements braced. Torques are determined by the surface pressure generated force - transferred form fit to the wheel hub.
Die Verbindung des Gelenkteils mit einer Radnabe ist insbesondere dann von Vorteil, wenn hohe Momente vom Antrieb zum Rad oder u. U. auch im umgekehrten Momentenfluss übertragen werden sollen.The Connection of the joint part with a hub is in particular then advantageous when high torque from the drive to the wheel or u. U. also in reversed torque flow to be transmitted.
Oft sind die üblicherweise eingesetzten Paarungen aus Innen- und Außenverzahnungen bauraumtechnisch und somit hinsichtlich der Festigkeit ausgereizt, so dass die Stirnverzahnung, wie beschrieben, eine sichere und Bauraum sparende Alternative zu diesen ist.Often are the commonly used pairings of indoor and external teeth space-technical and thus terms the strength is exhausted, so that the spur toothing, as described, a safe and space-saving alternative to these is.
Die starre Auslegung zur Übertragung von hohen Drehmomenten zum Rad kann sich dann nachteilig auswirken, wenn im Falle von Überlast ein Bruch der Radnabe im ungünstigsten Fall zum Verlust des Fahrzeugrades führt.The rigid design for the transmission of high torques To the wheel can then adversely affect, if in case of overload a breakage of the wheel hub in the worst case to the loss of the vehicle wheel leads.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bund zu schaffen, mit dessen Gestaltung die zuvor genannten Nachteile vermieden werden.The object of the invention is therefore, ei to create a covenant, the design of which avoids the aforementioned disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch den Bund aus plastisch verformten Material einer Nabe eines Radlagers, durch das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bundes sowie durch eine unverformte Nabe eines Radlagers mit einem hohlen Endstück zur Verformung zu einem solchen Bund mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.These Task is by the federation of plastically deformed material a Hub of a wheel bearing, by the method for producing such Federal as well as by an undeformed hub of a wheel bearing with a hollow tail to deform to such a covenant with the features according to the respective independent claim solved.
Der Bund ist aus plastisch verformten Material eines hohlen Endstückes einer Nabe eines Radlagers gebildet bzw. wird aus einem plastisch zu verformenden Material des hohlen Endstücks gebildet.Of the Bunch is made of plastically deformed material of a hollow tail a hub of a wheel bearing is formed or made of a plastic formed material to be deformed hollow end piece.
Das Material des hohlen Endstückes ist bzw. wird vorzugsweise kalt durch das so genannte Wälznieten, ein Prozess aus Aufweiten, Biegen und Prägen, radial nach außen über eine radial innen und axial außen liegende Kante eines Innenringes eines Wälzlagers des Radlagers, welches Wälzlager zumindest den Innenring sowie Wälzkörper einer Wälzkörperreihe aufweist, geformt.The Material of the hollow tail is or is preferably cold through the so-called rolling riveting, a process off Expansion, bending and embossing, radially outward over a radially inner and axially outer edge of a Inner ring of a rolling bearing of the wheel bearing, which rolling bearings at least the inner ring and rolling elements of a Rolling element series, shaped.
Das einstückig mit der Nabe ausgebildete Endstück weist in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes in axiale Richtung und steht axial über die Kante des Innenringes hinaus, wobei sich bezüglich eines Wälzkörpermittelpunktes der Wälzkörper der Wälzkörperreihe des Wälzlagers ein (axialer) Überstand L ausbildet.The integral with the hub formed tail has in its initial state before forming the federal in axial Direction and is axially over the edge of the inner ring in addition, with respect to a Wälzkörpermittelpunktes the rolling elements of the rolling element row of the rolling bearing an (axial) protrusion L forms.
Es hat sich gezeigt, dass oben diskutierte Nachteile sich insbesondere dann überwinden lassen, wenn erfindungsgemäß das Verhältnis (Innen-)Durchmesser D des Innenrings zu Überstand L größer als ungefähr 1,25 und kleiner als ungefähr 3 ist, d. h. 1,25 < D/L < 3.It it has been shown that the disadvantages discussed above are particular then overcome, if the invention Ratio (inside) diameter D of the inner ring to overhang L greater than about 1.25 and smaller than about 3, d. H. 1.25 <D / L <3.
Das Endstück ist nach der Erfindung nicht im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, sondern weist an dem Überstand L, insbesondere in einem Bereich, an dem es in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes axial über die Kante des Innenrings hinaus steht, eine Anhäufung des Materials in Form einer radialen Verdickung auf.The End piece is not substantially hollow cylindrical according to the invention formed, but has at the supernatant L, in particular in an area where it is in its initial state before molding the collar is axially beyond the edge of the inner ring, an accumulation of the material in the form of a radial thickening on.
Aufgrund der Rotationssymmetrie des Endstückes ist die um die Rotationsachse umlaufende Materialanhäufung in der Regel eine in Umfangsrichtung geschlossene oder unterbrochene wulstförmige Verdickung.by virtue of the rotational symmetry of the tail is that about the axis of rotation circumferential material accumulation usually one in the circumferential direction closed or interrupted bulbous thickening.
Durch die Materialanhäufung an dem Endstück steht beim Formen der Verzahnung genug Material zum Füllen der Kavitäten für die Zähne im Formwerkzeug zur Verfügung. Der Zahn ist in seiner Kontur deutlich besser ausgefüllt und der tragenden Anteil ist somit deutlich erhöht. Gesonderte Maßnahmen zur Eingrenzung des radialen Materialflusses sind nicht notwendig.By the accumulation of material at the tail is at Forms of toothing enough material to fill the cavities for the teeth in the mold available. The tooth is filled significantly better in its contour and the supporting share is thus significantly increased. separate Measures to limit the radial flow of material are unnecessary.
Die Gestaltung des einzelnen Zahnes kann durch die Form und Querschnitt der Verdickung bzw. der Materialanhäufung beeinflusst und optimiert werden.The Design of the individual tooth may be due to the shape and cross section the thickening or the accumulation of material influenced and be optimized.
Verdickungsgestaltungen/-geometrienThickening designs / geometries
Die Verdickung ist beliebig gestaltet und kann in beide radiale Richtungen, also radial nach außen von der Rotationsachse weg und/oder radial innen zur Rotationsachse hin, hervorstehen. Vorzugsweise steht die Verdickung vor dem Formen des Bundes radial nach innen in Richtung der Rotationsachse der Nabe aus dem Endstück hervor.The Thickening is arbitrarily designed and can be used in both radial directions, so radially outward away from the axis of rotation and / or radially inward towards the axis of rotation, projecting. Preferably the thickening is radially inward before forming the collar in the direction of the axis of rotation of the hub from the tail out.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verdickung an einem freien und in axiale Richtung weisenden Ende des Endstückes ausgebildet ist.A preferred embodiment of the invention provides that the thickening at a free and in the axial direction facing end of the tail is trained.
So kann vorgesehen werden, dass die Außenkontur der Verdickung vor dem Formen des Bundes zu der Stirnseite des Endstückes hin in Richtung der Rotationsachse abfällt. Entsprechendes kann für die Innenkontur vorgesehen sein.So can be provided that the outer contour of the thickening before forming the collar to the front of the tail towards the axis of rotation drops. The same can be provided for the inner contour.
Bevorzugt kann der Abfall der Außenkontur um einen vorgebaren Winkel α, insbesondere um einen Winkel α aus einem Bereich [5°, 60°], gegenüber der Rotationsachse geneigt sein; bevorzugt kann auch der Abfall der Innenkontur um einen vorgebaren Winkel β, insbesondere um einen Winkel β aus einem Bereich [2°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt sein.Prefers can the drop of the outer contour by a predetermined angle α, in particular by an angle α from a range [5 °, 60 °], be inclined to the axis of rotation; the drop in the inner contour may also be preferred by a predeterminable angle β, in particular by an angle β from a range [2 °, 40 °], be inclined relative to the axis of rotation.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die, insbesondere geneigte, Außen- und/oder die, insbesondere geneigte, Innenkontur vor dem Formen des Bundes gerundet oder geradflächig ineinander übergehen.Farther provision may be made for the, in particular inclined, external and / or the, in particular inclined, inner contour before molding Rounded the Federal or over straight into one another.
Im Falle eines gerundeten Übergangs kann dieser runde Übergang durch einen Krümmungsradius R ausgebildet sein. Alternativ möglich ist auch, dass der gerundete Übergang durch mehrere gerundete Übergangsbereiche mit mehreren, unterschiedlichen Krümmungsradien Ri gebildet wird.in the Case of a rounded transition, this round transition be formed by a radius of curvature R. alternative it is also possible that the rounded transition through several rounded transition areas with several, different radii of curvature Ri is formed.
Auch kann vorgesehen sein, dass eine Innenkontur der Verdickung vor dem Formen des Bundes zu einem freien und in axiale Richtung weisenden Ende des Endstückes hin von der Rotationsachse weg ansteigt.Also can be provided that an inner contour of the thickening in front of the Forms of the federal government to a free and pointing in the axial direction End of the tail increases away from the axis of rotation away.
Bevorzugt kann der Anstieg der Innenkontur um einen vorgebaren Winkel μ, insbesondere um einen Winkel μ aus einem Bereich [10°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt sein.Preferably, the increase of the inner contour by a predetermined angle μ, in particular by ei NEN angle μ from a range [10 °, 40 °], be inclined relative to the axis of rotation.
Verhältnisgeometrienratio geometries
Ferner kann nach einer Ausgestaltung der Bund derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper des Wälzlagers der Radlagereinheit zu dem Überstand L größer als ungefähr 1,25 und kleiner als ungefähr 3 gewählt ist.Further According to one embodiment, the collar can be designed in such a way that that a ratio of rolling element diameter Dm the rolling elements of the rolling bearing of Wheel bearing unit to the supernatant L larger chosen to be about 1.25 and less than about 3 is.
Auch kann der Bund derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Überstand L zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 3 und kleiner als ungefähr 7 ist.Also The federal government may be designed such that a ratio supernatant L to smallest end piece cross-section Qmin before molding Federal greater than about 3 and is less than about 7.
Bevorzugt kann auch vorgesehen sein, dass bei dem Bund ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 1,25 und kleiner als ungefähr 4 realisiert ist.Prefers can also be provided that at the federal government a ratio Rolling element diameter Dm of the rolling elements to smallest end piece cross-section Qmin before forming the Federal greater than about 1.25 and less is realized as about 4.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Bund derart ausgebildet, dass ein Verhältnis von kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes zu größtem Endstückquerschnitt Qmax vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 0,5 und kleiner als ungefähr 0,95 gewählt ist.at In another embodiment, the collar is designed such that a ratio of smallest end piece cross section Qmin before forming the collar to the largest tail section Qmax before forming the coven greater than approximately 0.5 and less than about 0.95 is selected.
Besonders bevorzugt ist der Bund derart ausgebildet, dass der Überstand L größer als ungefähr 17,5 mm ist.Especially Preferably, the collar is designed such that the supernatant L is greater than about 17.5 mm.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Bund derart ausgestaltet, dass eine Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 5 mm ist.at another preferred embodiment, the federal government is designed in such a way that a head width KB of the covenant with the frontal teeth greater than about 5 mm.
Auch kann vorgesehen sein, dass bei dem Bund ein Verhältnis Überstand L zu Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 2 und kleiner als ungefähr 6 gewählt ist.Also can be provided that at the federal government a ratio supernatant L to head width KB of the collar with the frontal teeth greater than about 2 and less than about 6 is selected.
Ferner kann der Bund derart ausgebildet werden, dass ein Verhältnis Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen zu Verzahnungstiefe ZT der stirnseitigen Zähne größer als ungefähr 1,6 und kleiner als ungefähr 3,5 ist.Further The federation can be formed in such a way that a relationship Head width KB of the collar with the frontal teeth too Gearing depth ZT of the frontal teeth larger as about 1.6 and less than about 3.5 is.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Bundes wird das Material des hohlen Endstückes der Nabe kalt radial nach außen über die radial innen und axial außen liegende Kante des Innenringes, insbesondere durch ein Wälznieten, umgelegt und geformt.at The process of making the covenant is the material of the hollow End of the hub cold radially outward over the radially inner and axially outer edge of the inner ring, in particular by a Wälznieten, folded and shaped.
Weiterhin können dann in den Bund stirnseitig Zähne für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt werden.Farther can then put teeth in the collar at the front the engagement in a counter-toothing be formed.
Den Abmessungen und Änderungen der Abmessungen von Stirnverzahnungen sind an Radlagerungen aus Bauraumgründen Grenzen gesetzt. Der Teilkreisdurchmesser (mittlerer Umfang der Stirnverzahnung um die Rotationsachse) der Verzahnung ist demnach in der Regel innerhalb sehr enger Grenzen festgeschrieben. Demnach kann das Verhalten der Verzahnung, beispielsweise gegen Belastungen aus den Antriebsdrehmomenten kaum oder nicht durch Änderungen des Teilkreises der Verzahnung beeinflusst werden.The Dimensions and dimensions of serrations are limited to wheel bearings for reasons of space limitations. The pitch circle diameter (mean circumference of the spur toothing to the axis of rotation) of the gearing is therefore usually within very tight limits. Thus, the behavior of the gearing, For example, hardly against loads from the drive torques or not by changes in the pitch circle of the teeth to be influenced.
Mit der Erfindung aber kann die Geometrie der einzelnen Zähne der Verzahnung über den Flankenwinkel so beeinflusst, dass hinsichtlich Montage und hinsichtlich der Belastungen aus Drehmomenten eine optimale Anzahl von Zähnen auf vorgegebenem Umfang festgelegt werden kann.With However, the invention can the geometry of the individual teeth the teeth on the flank angle so influenced that with regard to assembly and with regard to the loads from torques optimal number of teeth set to a predetermined extent can be.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Die
Die
In
den Darstellungen nach den
Der
Innenring
Die
hohlen Endstücke
Ausführungsgemäß ist das Verhältnis Innenringdurchmesser D zu Überstand L größer als ungefähr 1,25 und kleiner als ungefähr 3, d. h. 1,25 < D/L < 3.Execution is the ratio of inner ring diameter D to supernatant L greater than about 1.25 and smaller as about 3, d. H. 1.25 <D / L <3.
Die
Endstücke
Ausgestaltung GeometrieDesign geometry
Verschiedene
Ausgestaltungen von Geometrieverhältnissen an der erfindungsgemäßen
Radlageranordnung
Nach
Bemassung gemäß
Weiter
kann nach
Überdies
kann, wie auch
Weiterhin
kann nach
Weiterhin
zeigt
Nach
Weiter
kann wie
Ferner
kann nach
Ausgestaltung Verdickung
Ausgestaltungen
der Verdickung
Die
in
Beim
Formen der Stirnverzahnung
Die
in
Die
in den
Die Innenkontur ist insbesondere um einen Winkel β aus einem Bereich [2°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt.The Inner contour is in particular by an angle β from a Range [2 °, 40 °], opposite to the axis of rotation inclined.
Weiterhin
ist wie die
Im
Falle eines gerundeten Übergangs ist dieser runde Übergang
durch einen Krümmungsradius R ausgebildet. Alternativ möglich
ist wie
Der Anstieg der Innenkontur ist dabei um einen vorgebaren Winkel μ, insbesondere aus einem Bereich [10°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt.Of the Increase of the inner contour is thereby by a vorgebaren angle μ, especially from a range [10 °, 40 °], opposite the axis of rotation inclined.
- 11
- Nabehub
- 1a1a
- Rotationsachseaxis of rotation
- 22
- Endstücktail
- 33
- BundFederation
- 44
- Kanteedge
- 55
- Innenringinner ring
- 66
- Stirnverzahnungspur gearing
- 77
- Zahntooth
- 88th
- Überstand LGot over L
- 99
- RadlageranordnungThe wheel bearing assembly
- 1010
- Wälzkörperrolling elements
- 1111
- Fahrzeugflanschvehicle flange
- 1212
- Flanschflange
- 1313
- Stirnverzahnungspur gearing
- 1414
- Endstücktail
- 1515
- Endstücktail
- 1616
- BundFederation
- 1717
- Endstücktail
- 1818
- Verdickungthickening
- 1919
- Verdickungthickening
- 2020
- Verdickungthickening
- 2121
- geometrische Liniegeometric line
- 2222
- geometrische Liniegeometric line
- 2323
- geometrische Liniegeometric line
- 2424
- Streckeroute
- 2525
- Zahnkopfaddendum
- 2626
- Einlaufkonturinlet contour
- 2727
- Zahnfußtooth root
- 2828
- Auslaufkonturdischarge contour
- 2929
- Außenkonturouter contour
- 3030
- Flankeflank
- 3131
- Ringspaltannular gap
- 3232
- freies axiales Ende, Stirnseitefree axial end, front side
- 3333
- Innenkonturinner contour
- DD
- InnenringdurchmesserInner ring diameter
- αα
-
Neigungswinkel,
Abfall Außenkontur
29 Inclination angle, waste outer contour29 - μμ
-
Neigungswinkel,
Anstieg Innenkontur
33 Inclination angle, increase inside contour33 - RR
- Radiusradius
- ββ
-
Neigungswinkel,
Abfall Innenkontur
33 Inclination angle, waste inner contour33 - MM
- WälzkörpermittelpunktWälzkörpermittelpunkt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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