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Die Erfindung betrifft einen Radträger nach Anspruch 1, vorzugsweise für die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.
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Bei Kraftfahrzeugen ist jedes Rad an einem Radträger gelagert, der üblicherweise über mehrere Lenker, bspw. Längs- und Querlenker, mit dem Fahrzeugaufbau, gegebenenfalls über einen Hilfsrahmen verbunden ist. Der Radträger weist üblicherweise einen Lagersitz bzw. eine Nabe zur Aufnahme eines Radlagers auf. Je nach Ausführungsform kann der Radträger auch als Schwenklager bezeichnet werden.
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Bekannt sind Radträger aus Stahl mit einem eingepressten, vorwiegend aus Stahl bestehenden Radlager der so genannten ersten Generation. Ein solches Radlager ist kostengünstig, einfach im Radträger einbaubar und weist eine geringe Masse auf. Auch die Komponenten, insbesondere die Sicherungsringe, zur Unterstützung der Anbindung des Radlagers im Radträger haben vorteilhaft eine geringe Masse. Die Anbindung selbst zeichnet sich durch eine vorteilhaft hohe Steifigkeit aus. Nachteilig an solchen Radträgern aus Stahl ist allerdings die hohe Masse des Radträgers als solchen.
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Bekannt sind weiterhin Radträger aus einer Aluminiumlegierung mit einem angeschraubten, vorwiegend aus Stahl bestehenden Radlager der so genannten dritten Generation. Vorteilhaft ist hier die geringe Masse des Radträgers als solchen und die einfache Montage des Radlagers am Radträger. Nachteilig sind allerdings die hohen Kosten für das anzuschraubende Radlager, die geringe Steifigkeit der erforderlichen Schraubverbindung sowie die hohe Masse des Radlagers und der Komponenten, insbesondere Schrauben, zur Anbindung des Radlagers am Radträger.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Radträger mit einem Radlager bereitzustellen, der insgesamt eine relativ geringe Masse aufweist und einfach fertigbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem Radträger, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können sich aus den Unteransprüchen ergeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Radträger aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, mit einem Radlager, das in einen Lagersitz des Radträgers eingepresst ist, vorgesehen, wobei der Lagersitz des Radträgers gegenüber einem herkömmlichen Lagersitz eines entsprechenden Radträgers aus Stahl zum Erreichen der gleichen oder einer besseren Pressverbindung in seinem radial außen liegenden Bereich in vorgegebener Weise vollumfänglich aufgedickt ist.
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Ein erfindungsgemäßer Radträger weist als solcher und insgesamt in Verbindung mit dem eingepressten Radlager vorteilhaft eine geringe Masse auf. Das einzupressende Radlager ist als solches kostengünstig sowie einfach im Radträger einbaubar. Die Anbindung weist eine hohe Steifigkeit auf. Durch die erfindungsgemäße Aufdickung wird erreicht, dass – insbesondere wenn das Radlager aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl, als der Radträger besteht – die Pressverbindung zwischen Radlager und Lagersitz gegenüber einem herkömmlichen Lagersitz eines entsprechenden Radträgers aus Stahl nach dem Stand der Technik, gleich oder sogar verbessert ist. Trotz Aufdickung ist die Masse des erfindungsgemäßen Radträgers mit Radlager geringer als bei einem entsprechenden Radträger mit Radlager aus Stahl. Die Aufdickung macht also die aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe für den Radträger und das Radlager eigentlich zu erwartende schlechtere Anbindung wett.
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Es kann für einige Anwendungsfälle vorteilhaft sein, wenn die Aufdickung in axialer Richtung derart ist, dass der Außendurchmesser des Lagersitzes konstant ist.
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Für die überwiegende Zahl von Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, wenn die Aufdickung in axialer Richtung derart ist, dass der Außendurchmesser des Lagersitzes zumindest abschnittsweise verschieden ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Aufdickung in axialer Richtung derart ist, dass sich der Außendurchmesser des Lagersitzes in Richtung der im Einbauzustand des Radträgers zum Fahrzeugrad weisenden Seite des Radträgers in wenigstens einem Abschnitt verringert.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager vorwiegend aus Stahl besteht.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Pressverbindung zylindrisch ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager einen Außendurchmesser von 70 bis 100 mm aufweist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager ein Höhe-Breite-Verhältnis von 1,5 bis 2,5, vorzugsweise von 2 aufweist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn sich der konstante Außendurchmesser DA des Lagersitzes nach der Formel DA = x·DF bestimmt, wobei DF der Fugendurchmesser des Lagersitzes ist und x einen Wert von 1,2 bis 1,8, vorzugsweise von 1,43, aufweist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn sich bei konstantem Außendurchmesser des Lagersitzes das minimale Übermaß UK nach der Formel UK = y·10–3·DF bestimmt, wobei y einen Wert von 1 bis 3, vorzugsweise von 2, aufweist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn sich der variable Außendurchmesser des Lagersitzes
für einen ersten Außendurchmesser DA1 des Lagersitzes nach der Formel DA1 = x1·DF bestimmt, wobei DF der Fugendurchmesser des Lagersitzes ist, x1 einen Wert von 1,4 bis 1,8, vorzugsweise von 1,57, aufweist und der erste Außendurchmesser DA1 des Lagersitzes vorzugsweise in einem Bereich s liegt, der in axialer Richtung ausgehend von einem für das Radlager beim Einbringen des Radlagers in den Radträger vorgesehenen Anschlag durch folgende Formel 0 ≤ s ≤ 0,82·b bestimmt ist,
und dass sich der variable Außendurchmesser des Lagersitzes
für einen zweiten Außendurchmesser DA2 des Lagersitzes nach der Formel DA2 = x2·DF bestimmt, wobei DF der Fugendurchmesser des Lagersitzes ist, x2 einen Wert von 1,2 bis 1,4, vorzugsweise von 1,29, aufweist und der zweite Außendurchmesser DA2 des Lagersitzes vorzugsweise in einem Bereich s liegt, der in axialer Richtung ausgehend von einem für das Radlager beim Einbringen des Radlagers in den Radträger vorgesehenen Anschlag durch folgende Formel 0,82·b ≤ s ≤ 1·b bestimmt ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn sich bei variablem Außendurchmesser des Lagersitzes das minimale Übermaß UK nach der Formel UK = y·10–3·DF bestimmt, wobei y einen Wert von 1 bis 3, vorzugsweise von 2, aufweist und das minimale Übermaß UK vorzugsweise über einen Bereich s, der in axialer Richtung ausgehend von einem für das Radlager beim Einbringen des Radlagers in den Radträger vorgesehenen Anschlag verläuft, konstant ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Kraftübertragung vom Radlager auf den Radträger zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, durch die Presspassung erfolgt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager in Lagersitz des Radträgers axial gesichert ist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Sicherungsmittel als eine sich radial nach innen erstreckende Schulter des Radträgers ausgebildet ist.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn ein Sicherungsmittel als ein in den Radträger eingesetzter Sicherungsring ausgebildet ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager im Lagersitz des Radträgers zwischen einer sich radial nach innen erstreckenden Schulter des Radträgers und einem in den Radträger eingesetzten Sicherungsring gesichert ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager im Lagersitz des Radträgers zwischen zwei in den Radträger eingesetzten Sicherungsringen gesichert ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager im Lagersitz des Radträgers zwischen einer sich radial nach innen erstreckenden Schulter des Radträgers und einer weiteren sich radial nach innen erstreckenden Schulter des Radträgers, die vorzugsweise durch Bördeln eines den Lagersitz umlaufenden Randes nach Einbringen des Radlagers in den Lagersitz hergestellt ist, gesichert ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Radlager zwischen einem im Radträger eingesetzten Sicherungsring und einer sich radial nach innen erstreckenden Schulter des Radträgers, die durch Bördeln eines den Lagersitz umlaufenden Randes nach Einbringen des Radlagers in den Lagersitz hergestellt ist, gesichert ist. Die sich radial nach innen erstreckenden Schulter kann auch als eine Art eines sich nach innen erstrecken Flansches betrachtet werden. Der Sicherungsring, auch als Nutenring oder Seegerring bezeichnet, greift hierbei in eine tangential umlaufende Nut des Radträgers ein und beschränkt bzw. verhindert somit eine axiale Bewegung des Radlagers.
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Für einige Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der Radträger im Druckguss-Verfahren hergestellt ist. Für andere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der Radträger im Schwerkraft-Kokillenguss-Verfahren hergestellt ist. Für gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der Radträger im Squeeze-Casting-Verfahren hergestellt ist. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der Radträger im Gegendruck-Kokillenguss-Verfahren (CPC). Durch das Gegendruck-Kokillenguss-Verfahren (CPC) werden Radträger erhalten, die sich durch schmiedeähnliche Festigkeiten bei gleichzeitig hoher Dehnung auszeichnen.
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Es kann von Vorteil sein, wenn als Radlager ein Radlager der so genannten ersten Generation (GEN1) in den Lagersitz des Radträgers eingebracht ist.
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Bei einem Radlager der so genannten ersten Generation (GEN1) sind üblicherweise zwei Reihen Wälzkörper zwischen zwei Innenringen sowie einem Außenring angeordnet. Die Struktur der Ringe ist hierbei grob zylindermantelförmig, wobei die den Wälzkörpern zugewandte Seite jeweils zur Aufnahme derselben ausgestaltet ist. Das Radlager bildet hierbei in sich eine integrierte Baugruppe, die in die für diesen Zweck vorgesehene Aufnahme bzw. Bohrung des Radträgers eingesteckt wird. Der Außenring des in die Aufnahme eingebrachten Radlagers ist dem Radträger zugeordnet. Radlagereinheiten der ersten Generation stellen eine einfache und kompakte Radlagerung dar, die sowohl für angetriebene als auch nicht angetriebene Räder eingesetzt werden können.
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Bei Radlagern der so genannten zweiten Generation (GEN2) ist die Radnabe dagegen gewissermaßen mit einem Innenring integriert ausgebildet, d. h. der Innenring weist einen Flansch auf, an dem die Bremsscheibe sowie die Felge montiert werden. Bei der so genannten dritten Generation (GEN3) weist zusätzlich der Außenring einen weiteren Flansch auf, der mittels Schraubverbindungen am Radträger gesichert wird.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigt
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1 schematisch in a), b) und c) eine obere Hälfte eines Lagersitzes 14 mit eingepresstem Radlager 12 sowie in d) ein Säulendiagramm zur Erläuterung der Darstellungen unter a), b) und c),
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2 schematisch einen Lagersitzes 14 mit eingepresstem Radlager 12 sowie einen Außendurchmesser DA und einen Fugendurchmesser DF des Lagersitzes 14 und
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3 das Ausführungsbeispiel gemäß 1c) mit Darstellung der axialen Länge bzw. Breite b des Radlagers 12 sowie des Bereichs s.
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Um Wiederholungen zu vermeiden, werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet, sofern diese gleiche Bauteile bezeichnen.
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1 zeigt in a), b) und c) jeweils schematisch im Längsschnitt einen Ausschnitt eines Radträgers 10 mit eingepresstem Radlager 12, wobei jeweils die obere Hälfte des Lagersitzes 14 mit eingepresstem Radlager 12 dargestellt ist, sowie in d) ein Säulendiagramm zur Erläuterung der Darstellungen unter a), b und c).
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In a) ist der Stand der Technik dargestellt, nämlich ein Radträger 10 bzw. ein Lagersitz 14 aus Stahl mit eingepresstem Radlager 12, das ebenfalls vorwiegend aus Stahl besteht. In dem Säulendiagramm gemäß c) stellt die Säule i die Übertagungsfähigkeit der Anbindung des Radlagers 12 an den Radträger 10 bzw. Lagersitz 14 bezogen auf die Ausführung nach dem Stand der Technik gemäß a) dar.
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In b) ist ein Radträger aus einer Aluminiumlegierung ohne Aufdickung ii, aber auch mit unterschiedlichen Aufdickungen iii, iv und v dargestellt. Wie dem Säulendiagramm in d) entnommen werden kann, erreicht ein Lagersitz 14 mit einer Geometrie gemäß a), allerdings aus einer Aluminiumlegierung, ohne Aufdickung ii, mit einer ersten Aufdickung iii und mit einer zusätzlichen zweiten Aufdickung iv nicht die Übertragungsfähigkeit der in a) dargestellten Ausführungsform aus Stahl, bei einer weiteren dritten Aufdickung v allerdings schon.
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Der Lagersitz 14 des erfindungsgemäßen Radträgers 10 ist also gegenüber einem Lagersitz 14 eines entsprechenden Radträgers 10 aus Stahl zum Erreichen der gleichen oder einer besseren Pressverbindung in vorgegebener Weise in seinem radial außen liegenden Bereich vollumfänglich aufzudicken.
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Wie in b) gezeigt kann die Aufdickung v in axialer Richtung derart sein, dass der Außendurchmesser des Lagersitzes 14 über die axiale Länge gleichbleibend bzw. konstant ist.
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Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn die Aufdickung vi in axialer Richtung derart ist, dass der Außendurchmesser des Lagersitzes 14 zumindest abschnittsweise verschieden ist, vorzugsweise sich in Richtung der im Einbauzustand des Radträgers 10 zum Fahrzeugrad weisenden Seite des Radträgers 12 in wenigstens einem Abschnitt verringert.
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Wie in 1 gezeigt ist die Pressverbindung zylindrisch ausgebildet.
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Vorteilhaft ist, wenn sich der konstante Außendurchmesser DA des Lagersitzes nach der Formel DA = x·DF bestimmt, wobei DF der Fugendurchmesser des Lagersitzes 14 ist und x einen Wert von 1,2 bis 1,8, vorzugsweise von 1,43, aufweist.
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2 zeigt schematisch einen Lagersitze 14 mit eingepresstem Radlager sowie den Außendurchmesser DA und den Fugendurchmesser DF des Lagersitzes 14.
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Bei dem in 1c) gezeigten Ausführungsbeispiel, kann es vorteilhaft sein, wenn sich der variable Außendurchmesser DA des Lagersitzes 14
für einen ersten Außendurchmesser DA1 des Lagersitzes nach der Formel DA1 = x1·DF bestimmt, wobei DF der Fugendurchmesser des Lagersitzes ist, x1 einen Wert von 1,4 bis 1,8, vorzugsweise von 1,57, aufweist und der erste Außendurchmesser DA1 des Lagersitzes vorzugsweise in einem Bereich s liegt, der in axialer Richtung ausgehend von einem für das Radlager beim Einbringen des Radlagers in den Radträger vorgesehenen Anschlag durch folgende Formel 0 ≤ s ≤ 0,82·b bestimmt ist, wobei b die axiale Länge des Radlagers ist,
und wenn sich der variable Außendurchmesser des Lagersitzes
für einen zweiten Außendurchmesser DA2 des Lagersitzes nach der Formel DA2 = x2·DF bestimmt, wobei DF der Fugendurchmesser des Lagersitzes ist, x2 einen Wert von 1,2 bis 1,4, vorzugsweise von 1,29, aufweist und der zweite Außendurchmesser DA2 des Lagersitzes vorzugsweise in einem Bereich s liegt, der in axialer Richtung ausgehend von einem für das Radlager beim Einbringen des Radlagers in den Radträger vorgesehenen Anschlag durch folgende Formel 0,82·b ≤ s ≤ 1·b bestimmt ist, wobei b die axiale Länge des Radlagers ist.
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3 zeigt hierzu das Ausführungsbeispiel gemäß 1c) mit Darstellung der axialen Länge bzw. Breite b des Radlagers 12 sowie des Bereichs s, der in axialer Richtung verläuft und von einem für das Radlager 12 beim Einbringen des Radlagers 12 in den Radträger 10 bzw. den Lagersitz 14 vorgesehenen Anschlag 16 ausgeht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Radträger
- 12
- Radlager
- 14
- Lagersitz bzw. Nabe
- 16
- Anschlag
- i
- Lagersitz aus Stahl ohne Aufdickung
- ii
- Lagersitz aus Aluminiumlegierung ohne Aufdickung
- iii
- Lagersitz wie i mit erster Aufdickung und konstantem Außendurchmesser
- iv
- Lagersitz wie ii mit zweiter Aufdickung und konstantem Außendurchmesser
- v
- Lagersitz wie iii mit dritter Aufdickung und konstantem Außendurchmesser
- vi
- Lagersitz mit Aufdickung und unterschiedlichem Außendurchmesser