DE102014224619A1

DE102014224619A1 - Radlagereinheit mit einem funktionskombinierten Trägerelement

Info

Publication number: DE102014224619A1
Application number: DE102014224619.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaiser; Frank EICHELMANN; Christian Mock
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit (1) eines Fahrzeugs, bestehend aus einer Radnabe (2), deren Achszapfen (6) einen Radflansch (5) umfasst, an dem eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad befestigt sind. Zumindest ein dem Achszapfen (6) zugeordnetes Radlager (7) ist mittelbar mit einem Radträger verbunden, wobei ein endseitiger Wälznietbund (14) des Achszapfens (6) einen Innenring (9) des Radlagers (7) lagefixiert. Dem Innenring (9) ist ein funktionskombiniertes Trägerelement (15) zugeordnet, das mit einem zylindrischen oder rohrförmigen Ansatz (18) den Innenring (9) umschließt. Ein endseitiger, radial nach innen gerichteter Bord (16) des Trägerelementes (15) ist als profilierte Antriebsfläche (17) ausgebildet, die einen Antrieb der Radlagereinheit (1) zur Bearbeitung der Anlagefläche (4) vom Radflansch (5) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit eines Fahrzeugs, bestehend aus einer Radnabe, deren Achszapfen einen Radflansch umfasst, an dem eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad befestigt sind und zumindest ein dem Achszapfen zugeordnetes Radlager mittelbar mit einem Radträger verbunden ist, gemäß den oberbegriffsbildenden Merkmalen von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Radlagereinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 5.
Bei Radlagereinheiten erfolgt die Sicherung des Radlagers oder des von der Radnabe getrennt ausgebildeten Innenrings üblicherweise durch eine radiale Umformung des axialen Endes von dem Achszapfen zu einem Wälznietbund. In den Bund kann eine Stirnverzahnung eingebracht werden, die mit einer Verzahnung eines Antriebsgelenks verbunden werden kann. Ein derartiges Radlager ist beispielsweise aus der DE 41 34 434 A1 bekannt. Der Wälznietbund ermöglicht, dass die komplettierte Radlagereinheit vom Hersteller angeboten vorgespannt wird und beim Kunden beispielsweise direkt an einem Radträger angeschraubt werden kann. Damit wird einerseits eine fehlerträchtige Montage vermieden und andererseits sichergestellt, dass die Radlagereinheit optimal eingestellt eingebaut werden kann. Die Radlagereinheit gemäß der DE 10 2004 005 800 A1 zeigt eine Radnabe, deren Radflansch einen Zentrierbund für eine Bremsscheibe bildet, die an einer Seite des Radflansches mittels Verschraubung befestigt ist. Aus dem Dokument US 5,756,894 ist ein Radlager bekannt, das eine Einrichtung zur Drehzahlmessung einschließt, die insbesondere für ein Antiblockiersystem (ABS) vorgesehen ist, das bei einem harten Bremsmanöver selbsttätig ein Blockieren der Räder verhindert, um die Richtungsstabilität und Richtungskontrolle des Fahrzeugs zu gewährleisten. An dem sich drehenden Innenring ist dazu ein Encoder drehfixiert, der mit einem drehstarr, beispielsweise dem Außenring zugeordneten Sensor in Wirkverbindung steht. Eine derartige Drehzahlmessung kann weiterhin eingesetzt werden, um Eingangssignale an ein Traktions-Regelsystem zu übertragen, die während des Beschleunigens den Radschlupf reduzieren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die Radlagereinheit eine einfach realisierbare Antriebsfläche bereitzustellen, über die zuverlässig ein Antrieb zur Bearbeitung der Radlagereinrichtung erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Radlagereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen oder Ausführungsformen der Erfindung können den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung entnommen werden.
Gemäß Anspruch 1 ist ein funktionskombiniertes Trägerelement vorgesehen, das mit einem zylindrischen oder rohrförmigen Ansatz den Innenring umschließt und dabei bevorzugt kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig fixiert ist. Endseitig bildet das Trägerelement einen beispielsweise axial aus der Radlagereinrichtung vorstehenden, radial nach innen gerichteten Bord, der eine umlaufende profilierte Antriebsfläche an der Innenseite bildet.
Diese Antriebsfläche ist zur Einführung eines Werkzeugs oder einer Einrichtung bestimmt, über die ein Antrieb der Radlagereinheit zur Bearbeitung der Anlagefläche von dem Radflansch erfolgen kann. Dieses erfindungsgemäße Konzept vereinfacht eine prozesssichere Bearbeitung vom Radflansch der Radnabe, wobei sichergestellt ist, dass die Anlagefläche für die Bremsscheibe des Radflansches unter Einhaltung aller qualitätsrelevanten Maße sowie aller geforderten Form- und Lagetoleranzen exakt herstellbar ist. Weiterhin gewährleistet die Antriebsfläche eine optimierte Aufspannung der Radlagereinheit, um beispielsweise eine vereinfachte, allgemeine Finishbearbeitung der Radnabe durchzuführen. Durch das erfindungsgemäße Konzept kann außerdem ein Verschleiß des Schmiedewerkzeugs entscheidend verringert werden, mit dem bislang zur Schaffung einer Antriebsfläche ein Innenprofil in den Achszapfen eingebracht wurde. Bevorzugt bildet die unrund profilierte, am Bord des Trägerelements vorgesehene, zum Antrieb der Radlagereinheit bestimmte Antriebsfläche eine kostengünstig realisierbare Mitnahmeverbindung zwischen dem Trägerelement bzw. der Radnabe und einem zur Bearbeitung der Radnabe bestimmten Antriebselement. Das erfindungsgemäße Konzept kann sowohl für eine getriebene als auch für eine ungetriebene Radlagereinheit vorgesehen werden. Das Trägerelement kann stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig bzw. in einer Kombination dieser Befestigungsmöglichkeiten an dem Innenring fixiert werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass sich für die Endbearbeitung der Anlagefläche von dem Radflansch bevorzugt ein Axialschlagdrehen eignet. Mit diesem auch als Schlagdrehen bezeichneten Verfahren kann ein geringer Axialschlag des Radflansches realisiert werden, um eine nachteilige Schwingungsanregung der am Radflansch fixierten Bremsscheibe zu unterbinden. Gleichzeitig können mit dem Axialschlagdrehen alle qualitätsrelevanten Maßvorgaben erreicht bzw. eingehalten werden. Vorteilhaft ist mit diesem Verfahren, dem Axialschlagdrehen, ein Axialschlag der Anlagefläche von ≤ 20 µm erreichbar.
Ferner eignet sich das erfindungsgemäß als ein funktionskombiniertes Bauteil ausgelegte Trägerelement zur Aufnahme eines Encoders bzw. Multipolencoders, einer Einrichtung zur Drehzahlmessung. Der im Betriebszustand der Radlagereinrichtung rotierende Encoder ist bevorzugt stoffschlüssig so am radialen Bord des Trägerelements befestigt, dass sich eine Lageübereinstimmung zu einem ortsfest positionierten, die Drehbewegung eines Fahrzeugrades sensierenden Sensor einstellt. Vorteilhaft kann ein standardisiertes, den Encoder einschließendes Trägerelement eingesetzt werden, das mit unterschiedlichen Größen oder Ausführungen von Radlagern und/oder inneren Lagerringen kombiniert werden kann.
Ferner kann in die Stirnseite des endseitig des Achszapfens der Radnabe vorgesehenen Wälznietbundes einer getriebenen Radlagereinheit eine Stirnverzahnung eingebracht werden. Im Einbauzustand der Radlagereinheit greift die Stirnverzahnung in eine korrespondierende Stirnverzahnung von einer Antriebsglocke eines Gleichlaufgelenks.
Gemäß Anspruch 5 sind zur allgemeinen Herstellung der Radnabe bzw. der Radlagereinheit folgende Schritte vorgesehen. Zunächst wird durch ein Schmiedeverfahren oder ein Fließpressverfahren ein Radnabenrohling hergestellt. Anschließend erfolgt eine spanende Bearbeitung des weichen oder gehärteten Achszapfens zur Herstellung eines Lagersitzes bzw. zur Darstellung von Laufbahnen für die Wälzkörper des Radlagers. Danach schließt sich die Montage des Radlagers an, bevor zur Fixierung des Radlagers eine Endzone des Achszapfens zu einem Wälznietbund umgeformt wird. Der nächste Schritt betrifft die Montage des Trägerelements, das über einen rohrförmigen Ansatz am Innenring fixiert wird und das einen radial nach innen gerichteten Bord aufweist, der eine umlaufende profilierte Antriebsfläche einschließt. Abschließend erfolgt die Bearbeitung der Anlagefläche vom Radflansch, in dem ein Antrieb der Radlagereinheit über die Antriebsfläche erfolgt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert wird, wobei die Erfindung jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Gleiche Elemente bzw. Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wobei nicht alle Bauteile beschrieben sind. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Radlagereinheit in einer Perspektive, wobei einem Innenring des Radlagers ein erfindungsgemäßes Trägerelement zugeordnet ist;
2 das Trägerelement gemäß 1 in einem Halbschnitt; und
3 das Trägerelement gemäß 1 in einer Vorderansicht.
Die in 1 gezeigte Radlagereinheit 1 ist Teil eines Radträgers bzw. Fahrwerks eines nicht dargestellten Fahrzeugs. Eine Radnabe 2 weist an einem axialen Ende einen Zentriersitz 3 auf zur Aufnahme einer Felge oder Radscheibe eines Fahrzeugrades (nicht gezeigt). Die Felge ist gemeinsam mit einer Bremsscheibe (nicht gezeigt) axial an einer Anlagefläche 4 eines Radflansches 5 der Radnabe 2 abgestützt und über Verschraubungen lösbar befestigt. Ein Achszapfen 6 der Radnabe 2 ist zur Aufnahme eines als zweireihiges Wälzlager aufgebauten Radlagers 7 bestimmt, das einen Außenring 8 sowie einen Innenring 9 aufweist. Eine erste Reihe von Wälzkörpern 10 ist zwischen dem Außenring 8 und einer unmittelbar auf dem Achszapfen 6 angebrachten Laufbahn 11 geführt. Die Wälzkörper 12 der zweiten Reihe sind innenseitig auf dem Innenring 9 und außenseitig am Außenring 8 geführt. Der Innenring 9 ist auf einer zur Laufbahn 11 radial versetzten Stufe 13 positioniert. Zur Fixierung des Innenrings 9 ist ein endseitiger Abschnitt des Achszapfens 6 vorgesehen, der zu einem radial nach außen weisenden Wälznietbund 14 umgeformt ist. Der Innenring 9 wird bereichsweise von einem zylindrischen Ansatz 18 eines Trägerelements 15 umschlossen, der beispielsweise über eine Presspassung am Innenring 9 dreh- und lagefixiert ist. Alternativ dazu kann das Trägerelement 15 auch formschlüssig, beispielsweise über eine Längsnut im Innenring 9 erfolgen, in die ein Nocken oder Zapfen des zylindrischen Ansatzes 18 vom Trägerelement 15 eingreift. Stirnseitig bildet das Trägerelement 15 einen radial nach innen gerichteten Bord 16, der innenseitig eine umlaufend profilierte Antriebsfläche 17 aufweist. Über die Antriebsfläche 18 kann die Radlagereinheit 1 in Verbindung mit einem Werkzeug oder einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) in Rotation gebracht werden, um die Anlagefläche 4 des Radflansches 5 insbesondere mittels eines Schlagdrehverfahrens bzw. eines Axialschlagdrehens gezielt und exakt zu bearbeiten.
Die 2 und 3 zeigen in Einzelteilzeichnungen das weitestgehend topfartig gestaltete Trägerelement 15, an dessen Bord 16 außenseitig ein Encoder 19 angeordnet ist, der mit einem Sensor einer Einrichtung zur Drehzahlmessung (nicht gezeigt) zusammenwirkt. Die sich innenseitig an den Bord 16 anschließende Antriebsfläche 17 bildet, wie in 3 gezeigt, ein umlaufendes Zahnprofil, wobei als Antriebsfläche 17 auch eine alternative Profilierung gewählt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Radlagereinheit
2: Radnabe
3: Zentrieransatz
4: Anlagefläche
5: Radflansch
6: Achszapfen
7: Radlager
8: Außenring
9: Innenring
10: Wälzkörper
11: Laufbahn
12: Wälzkörper
13: Stufe
14: Wälznietbund
15: Trägerelement
16: Bord
17: Antriebsfläche
18: Ansatz
19: Encoder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4134434 A1 [0002]
DE 102004005800 A1 [0002]
US 5756894 [0002]

Claims

Radlagereinheit (1) eines Fahrzeugs, bestehend aus einer Radnabe (2), deren Achszapfen (6) einen Radflansch (5) umfasst, an dem eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad befestigt sind und zumindest ein dem Achszapfen (6) zugeordnetes Radlager (7) mittelbar mit einem Radträger verbunden ist, wobei ein endseitiger Wälznietbund (14) einen Innenring (9) des Radlagers (7) lagefixiert und dem Innenring (9) ein Trägerelement (15) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein funktionskombiniertes Trägerelement (15) mit einem zylindrischen oder rohrförmigen Ansatz (18) den Innenring (9) umschließt und ein endseitiger, radial nach innen gerichteter Bord (16) des Trägerelementes (15) als profilierte Antriebsfläche (17) ausgebildet ist, die einen Antrieb der Radlagereinheit (1) zur Bearbeitung der Anlagefläche (4) vom Radflansch (5) ermöglicht.
Radlagereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bearbeitung der Anlagefläche (4) von dem Radflansch (5) ein Schlagdrehverfahren eingesetzt ist.
Radlagereinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fertig bearbeitete Anlagefläche (4) von dem Radflansch (5) einen Axialschlag ≤ 20 µm aufweist.
Radlagereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägerelement (15) als funktionskombiniertes Bauteil zusätzlich ein Encoder (19) einer Einrichtung zur Drehzahlmessung zugeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Radlagereinheit (1) eines Fahrzeugs, bestehend aus einer Radnabe (2), deren Achszapfen (6) einen Radflansch (5) umfasst, an dem eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad befestigt sind und zumindest ein dem Achszapfen (6) zugeordnetes Radlager (7) mittelbar mit einem Radträger verbunden ist, und ein endseitiger Wälznietbund (14) des Achszapfens (6) einen Innenring (9) des Radlagers (7) lagefixiert, wobei der Innenring (9) teilweise von einem Trägerelement (15) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Radnabe (2) allgemein und die Bearbeitung des Radflansches (5) im Besonderen in folgenden Schritten erfolgt: – Herstellung eines Radnabenrohlings mittels eines Schmiede- oder Fließpressverfahrens; – spanende Bearbeitung des Achszapfens (6) zur Herstellung eines Lagersitzes für das Radlager (7); – Montage des Radlagers (7); – Umformen einer Endzone des Achszapfens (6) zu einem das Radlager (7) fixierenden Wälznietbund (14); – Montage des Trägerelements (15) über einen rohrförmigen Ansatz (18) am Innenring (9), wobei ein radial nach innen gerichteter Bord (16) des Trägerelementes (15) als profilierte Antriebsfläche (17) ausgebildet ist; – Bearbeitung der Anlagefläche (4) vom Radflansch (5) über einen mit der Antriebsfläche (17) zusammenwirkenden Antrieb.