DE102019210700A1

DE102019210700A1 - Radnabe und Verfahren zum Herstellen einer Radnabe

Info

Publication number: DE102019210700A1
Application number: DE102019210700.1A
Authority: DE
Inventors: Padelis Katsaros; Volker Wendt
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-01-21
Also published as: US20210016602A1; CN112240348A; US11633981B2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Radnabe (10) mit einem ersten axialen Endbereich (12), welcher zur Befestigung eines Radadapters und/oder eines Rads ausgelegt ist, und mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper (14), welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben.Es wird vorgeschlagen, dass die Radnabe wenigstens ein den Nabengrundkörper umgebendes Bauelement (16) aufweist, welches an einem zweiten axialen Endbereich (18) der Radnabe (10) angeordnet ist, welcher dem ersten axialen Endbereich gegenüberliegt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist eine einstückig ausgebildete Radnabe bekannt, welche zwei Außenringlaufbahnen für Kegelrollen aufweist. Die Radnabe weist Ausnehmungen zur Befestigung eines Radadapters auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Radnabe mit einer hohen Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Radnabe mit einem ersten axialen Endbereich, welcher zur Befestigung eines Radadapters und/oder eines Rads ausgelegt ist, und mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper, welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben.
Es wird vorgeschlagen, dass die Radnabe wenigstens ein den Nabengrundkörper umgebendes Bauelement aufweist, welches an einem zweiten axialen Endbereich der Radnabe angeordnet ist, welcher dem ersten axialen Endbereich gegenüberliegt. Unter „einstückig“ soll insbesondere aus einem Guss und/oder nur unter Zerstörung trennbar verstanden werden. Erfindungsgemäß kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann eine Erhöhung der Gebrauchsdauer der Radnabe erreicht werden, da plastische Deformationen an einer Inboard-Seite, also einer Seite, die im endmontierten Zustand einem Fahrzeugmittelpunkt zugewandt ist, der Radnabe bei starken Seitenbeschleunigungen, welche insbesondere bei scharfen Kurvenfahrten auftreten, aufgrund einer Verstärkung durch das Bauelement vermieden werden können. Ferner kann insbesondere erreicht werden, dass vorhandene Nabengrundkörper, die bereits in Radnaben eingesetzt werden, zur Stabilisierung mit dem Bauelement nachgerüstet werden können, was besonders kostengünstig ist. Außerdem kann erreicht werden, dass Radnaben, die das Bauelement nicht aufweisen und für einen bestimmten Achslastbereich ausgelegt sind, durch ein Hinzufügen des Bauelements den nächsthöheren Achslastbereich eingesetzt werden können, was kostengünstig ist und deswegen besonders bei geringen Stückzahlen in dem nächsthöheren Achslastbereich sehr vorteilhaft ist, da eine neue Auslegung einer Radnabe nicht notwendig ist.
Ferner wird eine Radnabe mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper vorgeschlagen, welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben, wobei die Radnabe wenigstens ein den Nabengrundkörper umgebendes Bauelement aufweist, welches sich von einem Flansch unterscheidet. Erfindungsgemäß kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann eine Erhöhung der Gebrauchsdauer der Radnabe erreicht werden, da plastische Deformationen an der Inboard-Seite der Radnabe bei starken Seitenbeschleunigungen aufgrund einer Verstärkung durch das Bauelement vermieden werden können.
Vorzugsweise umfasst das Bauelement wenigstens einen ABS-Ringbereich. Hierdurch können Bauteile eingespart und eine kostengünstige Bauweise erzielt werden.
Mit Vorteil ist der Nabengrundkörper in einem Oberflächenbereich, in welchem er an dem Bauelement anliegt, zylindermantelförmig oder konusmantelförmig. Dadurch kann eine einfache Herstellbarkeit erreicht werden. Insbesondere kann ein einfaches Befestigen des Bauelements durch Löten oder Reibschweißen erreicht werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Bauelement durch eine Presspassung und/oder durch Hartlöten und/oder durch Reibschweißen an dem Nabengrundkörper befestigt ist. Auf diese Weise kann eine einfache Montage erreicht werden.
Vorzugsweise weist das Bauelement im Wesentlichen die Form eines Kreiszylinders auf. Hierdurch kann eine kostengünstige Bauweise erreicht werden.
Mit Vorteil ist das Bauelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wodurch Materialeinsparungen erzielt werden können.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Bauelement einstückig ausgebildet ist. Hierdurch kann eine konstruktiv einfache Bauweise bei einer hohen Stabilität erreicht werden.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer Radnabe vorgeschlagen, wobei auf einen einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper der Radnabe, welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben, ein Bauelement derart aufgebracht wird, dass es den Nabengrundkörper umgibt und dass es an einem zweiten axialen Endbereich der Radnabe angeordnet ist, welcher einem ersten axialen Endbereich der Radnabe gegenüberliegt, welcher zur Befestigung eines Radadapters und/oder eines Rads ausgelegt ist. Erfindungsgemäß kann eine hohe Effizienz erreicht werden.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen durch Aufschrumpfen und/oder Hartlöten und/oder Reibschweißen. Auf diese Weise kann eine einfache und kostengünstige Montage erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Radnabe,
2 zeigt einen Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radnabe, wobei die Radnabe einen ABS- Ringbereich aufweist,
3 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radnabe, wobei ein Bauelement der Radnabe im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist,
4 zeigt einen axialen Schnitt durch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radnabe, wobei ein Nabengrundkörper eine konusmantelförmige Fläche aufweist.

1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Radnabe, welche einen ersten axialen Endbereich 12 und einen zweiten axialen Endbereich 18 aufweist, welche einander gegenüber liegen. Der axiale Endbereich 12 ist zur Befestigung eines Radadapters ausgelegt. Hierzu ist der Endbereich 12 als Flansch mit Durchgangslöchern 24 ausgebildet, an welchen der Radadapter durch Bolzen montierbar. Des Weiteren weist die Radnabe einen einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper 14 auf, der dazu ausgelegt ist, ein Teil eines Wälzlagers, genauer gesagt ein erstes Kegelrollenlager und ein zweites Kegelrollenlager zu umgeben. In einem vollständig endmontierten Zustand bildet ein Durchgangsloch 26 der Radnabe einen entsprechenden Aufnahmebereich für die beiden Kegelrollenlager. Der Nabengrundkörper ist ein Außenring sowohl für das erste Kegelrollenlager als auch für das zweite Kegelrollenlager. Folglich weist der Nabengrundkörper 14 eine erste Laufbahn 28 für das erste Kegelrollenlager und eine zweite Laufbahn 30 für das zweite Kegelrollenlager auf. Ferner weist die Radnabe ein Bauelement 16 auf, das den Nabengrundkörper umgibt und das an dem zweiten axialen Endbereich 18 der Radnabe angeordnet ist. Das Bauelement unterscheidet sich von einem Flansch und weist bis auf bearbeitete Kanten eine Form eines hohlen Kreiszylinders auf und ist damit auch ein Hohlzylinder. Folgerichtig ist auch der Nabengrundkörper in einem Oberflächenbereich 22, in dem er an dem Bauelement anliegt, zylindermantelförmig ausgebildet. Vor einem Befestigen des Bauelements 16 an dem Nabengrundkörper wird der Oberflächenbereich 22 durch Drehen hergestellt.
Das Bauelement 16 ist einstückig ausgebildet. Ferner ist es durch eine Presspassung an dem Nabengrundkörper 14 befestigt. Die Presspassung weist eine starke Überdeckung auf. Bei einer Montage wird das Bauelement damit entweder auf den Nabengrundkörper 14 einfach ohne weiteres aufgepresst oder aufgeschrumpft, also zunächst erhitzt und nachfolgend auf den Nabengrundkörper aufgepresst. Eine Befestigung des Bauelements an dem Nabengrundkörper 14 durch Reibschweißen oder Hartlöten ist alternativ ebenfalls denkbar. Wird eine Befestigung durch Hartlöten hergestellt, so wird zunächst zwischen dem Bauelement und dem Nabengrundkörper an dem Oberflächenbereich 22 ein Spalt vorgesehen, der zur Aufnahme des Lötmittels durch Kapillarwirkung dient.
Das Bauelement 16 besteht aus Baustahl. Grundsätzlich ist für das Bauelement 16 ein weites Materialspektrum verwendbar, bis hin zu wärmebehandelten hochfesten Stellen. Auch andere Metalle sowie Verbundwerkstoffe können als Material für das Bauelement 16 verwendet werden.
Das Bauelement 16 weist in seiner endmontierten Form eine für die Radnabe formstabilisierende Wirkung auf, welche plastischen Deformationen vorbeugt.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist an dem Endbereich 12 in einem vollständig montierten Zustand anstatt eines Radadapter ein Rad montiert.
In alternativen Ausführungsbeispielen kann jedes der Kegelrollenlager auch durch ein anderes Wälzlager ersetzt sein, wie insbesondere ein Schrägkugellager.
Die erfindungsgemäße Radnabe verhindert insbesondere in LKW-Radlagereinheiten unter hohen Seitenbeschleunigungen (z.B. bei einer scharfen Straßenkurve) zu hohe radiale Laufbahndeformationen. Die Deformationen sind besonders auf der Inboard-Seite der Radlagerung, wo konventionelle Naben sehr materialoptimiert ausgeführt sind, so extrem, dass die auftretenden Spannungen ohne das Bauelement und auch bei manchen auf dem Markt befindlichen Radnaben im kritischen Raumbereich den elastischen Materialbereich verlassen bzw. übersteigen und plastische und damit bleibende Deformationen hervorrufen.
Eine signifikant plastisch verformte Kegelrollenlager-Laufbahn, führt zu einer erheblichen Störung der Lagerkinematik. Die sogenannte APEX-Punkt-Bedingung welche besagt, dass für reines Rollen (Idealzustand) im Kegelrollenlager die Verlängerungsgeraden von Außenring-Laufbahn, Innenring-Laufbahn und Rotationsachse sich in einem Punkt schneiden müssen, wird verletzt. Die Folge ist, dass die Wälzkörper nicht mehr sauber rollen, sondern auch erheblich gleiten. Dieses Gleiten erzeugt Reibung, Temperatur und schließlich Verschleiß an den Laufbahnen. Die erwartete/berechnete Lagerlebensdauer wird im Betrieb bzw. am Prüfstand ohne das Bauelement bzw. bei manchen konventionellen, am Markt befindlichen Radnaben nicht mehr erreicht und/oder die Reibungsverluste sind inakzeptabel zu hoch.
In den 2 bis 4 sind alternative Ausführungsbeispiele dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den 2 bis 4 die Buchstaben „a“, „b“ usw. hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 1 verwiesen werden kann.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radnabe, wobei ein Bauelement 16a an einem axialen Ende, welches unmittelbar an einem axialen Ende der Radnabe angeordnet ist, einen ABS-Ringbereich aufweist. Der ABS-Ringbereich ist durch sich in Axialrichtung erstreckende Erhebungen gegeben, welche in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beanstandet angeordnet sind. Damit der ABS-Ringbereich funktionsfähig ist, ist er exakt auf dem Nabengrundkörper positioniert. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel ist außerdem das Bauelement 16a länger ausgebildet.
3 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radnabe. Ein Bauelement 16b der Radnabe ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, und zwar ist es durch einen Ring gebildet, der abgerundete Kanten aufweist.
4 zeigt eine obere Hälfte eines Axialschnitts durch eine weitere erfindungsgemäße Radnabe 10c. Ein Bauelement 16c ist durch Reibschweißen an einem Nabengrundkörper 14c der Radnabe 10c befestigt. Zur Durchführung des erforderlichen Schweißvorgangs ist ein Oberflächenbereich zwei 20c des Nabengrundkörper 14c konusmantelförmig ausgebildet. Dem entsprechend ist eine radiale Innenfläche des Bauelements 16c ebenfalls konusmantelförmig ausgebildet. Bei dem Befestigen des Bauelements 16c an dem Nabengrundkörper 14c werden das Bauelement 16c und der Nabengrundkörper 14c relativ zueinander in Rotation versetzt und das Bauelement 16c wird in Richtung eines Massenmittelpunkts des Nabengrundkörpers 14c bewegt.
Bezugszeichenliste

10: Radnabe
12: Endbereich
14: Nabengrundkörper
16: Bauelement
18: Endbereich
20: ABS-Ringbereich
22: Oberflächenbereich
24: Durchgangsloch
26: Durchgangsloch
28: Laufbahn
30: Laufbahn

Claims

Radnabe (10) mit einem ersten axialen Endbereich (12), welcher zur Befestigung eines Radadapters und/oder eines Rads ausgelegt ist, und mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper (14), welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben, gekennzeichnet durch wenigstens ein den Nabengrundkörper umgebendes Bauelement (16), welches an einem zweiten axialen Endbereich (18) der Radnabe (10) angeordnet ist, welcher dem ersten axialen Endbereich gegenüberliegt.
Radnabe, insbesondere nach Anspruch 1, mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper, welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben, gekennzeichnet durch wenigstens ein den Nabengrundkörper umgebendes Bauelement, welches sich von einem Flansch unterscheidet.
Radnabe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Bauelement wenigstens einen ABS-Ringbereich (20) umfasst.
Radnabe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Nabengrundkörper in einem Oberflächenbereich (22), in welchem er an dem Bauelement anliegt, zylindermantelförmig oder konusmantelförmig ist.
Radnabe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bauelement durch eine Presspassung und/oder durch Hartlöten und/oder durch Reibschweißen an dem Nabengrundkörper befestigt ist.
Radnabe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bauelement im Wesentlichen die Form eines hohlen Kreiszylinders aufweist.
Radnabe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bauelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.
Radnabe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bauelement einstückig ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Radnabe (10), insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf einen einstückig ausgebildeten Nabengrundkörper (14) der Radnabe, welcher dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines Wälzlagers zu umgeben, ein Bauelement (16) derart aufgebracht wird, dass es den Nabengrundkörper umgibt und dass es an einem zweiten axialen Endbereich (18) der Radnabe angeordnet ist, welcher einem ersten axialen Endbereich der Radnabe gegenüberliegt, welcher zur Befestigung eines Radadapters und/oder eines Rads ausgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Aufbringen durch Aufschrumpfen und/oder Hartlöten und/oder Reibschweißen erfolgt.