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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 10.
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Beim Rangieren und/oder Lenken treten häufig Knister- oder Knackgeräusche auf, die von Fahrzeugeigentümern beim fälligen Kundendienst oftmals als Mangel beanstandet werden. Die unerwünschten Geräusche entstehen an der Anlagefläche zwischen Radlagerflansch (Stahl) und Radträger (Aluminiumlegierung). Da diese Materialien verschiedene Materialeigenschaften haben, entstehen unter Verspannungen Mikrorelativbewegungen, die sich als Geräusche äußern können.
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Eine Möglichkeit zur Reduzierung der unerwünschten Geräusche ist, den Reibwert an dieser Stelle zu reduzieren, indem die Anlagefläche gefettet oder lackiert wird.
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Eine alternative Lösung zur Geräuschreduzierung sieht vor, die Reibung zu erhöhen, um das Auftreten von Mikrorelativbewegungen möglichst zu verhindern. Dies kann z.B. durch Unterlage eines Diamantfließes erreicht werden.
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Anstelle der Unterlage eines zusätzlichen Bauteils zur Reibungserhöhung, schlägt die gattungsgemäße
DE 10 2014 001 179 A1 vor, das Radlagergehäuse auf seiner den Radträger kontaktierenden Lagerkontaktfläche und/oder den Radträger auf seiner das Lagergehäuse kontaktierenden Trägerkontaktfläche zumindest bereichsweise mit einer Oberflächenstrukturierung bzw. Oberflächenrauigkeit zu versehen. Nach der Lehre der
DE 10 2014 001 179 A1 sind hierfür gleichmäßig über die jeweilige Kontaktfläche verteilte Strukturelemente mit Tiefen bzw. Höhen im einstelligen oder zweistelligen Mikrometerbereich vorgesehen. D.h. die die Strukturelemente aufweisende Kontaktfläche(n) bilden eine homogene Fläche mit sich wiederholenden Strukturelemente, die sich gleichmäßig über die jeweilige gesamte Kontaktfläche verteilen. Die vorgesehenen, im einstelligen oder zweistelligen Mikrometerbereich liegenden Strukturelemente haben den Effekt, dass beim Zusammenbau von Radlagergehäuse und Radträger sich diese verkrallen, wodurch unerwünschte Relativbewegungen zwischen Radträger und Radlagergehäuse reduziert werden. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass mittels des vorgeschlagenen Aufrauens der Oberfläche, eine vollständige Elimination der Geräusche in der Regel nicht zu erzielen ist. Nachteilig ist außerdem, dass die tragende Fläche durch die aufgeraute Struktur verringert wird, und es durch Betriebs- und Sonderlasten zu Setzeffekten kommen kann, wodurch wiederum der Verschraubungsfestsitz beeinträchtigt werden kann.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2019 124 784 A1 offenbart eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung für eine Fahrzeugachse, bei der eine Radnabe und ein Drehgelenk über eine Radialverzahnung drehfest verbunden sind und eine Stirnfläche der Radnabe in Reibkontakt mit einer Stirnfläche eines äußeren Gelenkkörpers des Drehgelenks steht. Zur Vermeidung Knackgeräuschen ist vorgesehen, dass im Bereich des Reibkontakts die Stirnfläche der Radnabe und/oder die Stirnfläche des äußeren Gelenkkörpers des Drehgelenks mit einem die Reibung im Reibkontakt reduzierenden oder mit einem die Reibung im Reibkontakt erhöhenden Material beschichtet ist.
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Aus der
DE 10 2007 016 427 A1 ist eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung bekannt, gemäß der die Radnabe und ein äußerer Gelenkkörper des Drehgelenks axial- bzw. stirnverzahnt sind. Die Axial- bzw. Stirnverzahnung soll im Unterschied zur Radialverzahnung eine spielfreie Montage ermöglichen, sodass kein Flankenspiel im Bereich der Verzahnung verbleibt, das bei einem Lastwechsel aufgrund einer alternierenden Anlage der Flanken zu unerwünschten Knackgeräuschen führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass eine verbesserte Reduktion der unerwünschten Knister- oder Knackgeräusche ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche 2 bis 9 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung vor.
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In bekannter Art und Weise umfasst die Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs einen Radträger sowie ein am Radträger befestigbares Radlagergehäuse, wobei das Radlagergehäuse eine den Radträger kontaktierende gehäuseseitige Kontaktflächen und der Radträger eine das Radlagergehäuse kontaktierende radträgerseitige Kontaktfläche aufweist, wobei die gehäuse- oder radträgerseitige Kontaktfläche zumindest ein Strukturelement aufweist.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass das Strukturelement derart dimensioniert ist, dass bei der Montage von Radlagergehäuse und Radträger sich das Strukturelement in die gegenüberliegende, plan ausgebildete radträger- oder gehäuseseitige Kontaktfläche eingräbt und dadurch einen Formschluss erzeugt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erweist sich als besonders vorteilhaft, da nunmehr über das Strukturelement ein Formschluss zwischen Radträger und Radlagergehäuse realisiert wird, wodurch Relativbewegungen zwischen den Bauteilen Radträger und Radlagergehäuse zuverlässig verhindert und damit das Auftreten unerwünschter Knister- oder Knackgeräusche erfolgreich vermieden werden.
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Vorzugsweise ist dabei das Strukturelement zahnförmig ausgebildet ist. Die Formulierung „zahnförmig“ ist dabei so zu verstehen, dass das Strukturelement spitzzulaufend ausgebildet ist. Die spitzzulaufende Ausgestaltung des Strukturelements hat den Effekt, dass ein vereinfachtes Eingraben bzw. Eindringen des Strukturelements in die gegenüberliegende Kontaktfläche ermöglicht ist.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in bekannter Art und Weise das Radlagergehäuse einen mehrere Bohrungen sowie die gehäuseseitige Kontaktfläche aufweisenden Flansch aufweist, während der Radträger einen korrespondierenden, mehrere fluchtend angeordneten Bohrungen sowie die radträgerseitige Kontaktfläche aufweisenden Flanschabschnitt umfasst, sodass das Radlagergehäuse und der Radträger mittels mehreren, in die Bohrungen einschraubbare Schraubbolzen miteinander verbindbar sind, wobei erfindungsgemäß nunmehr vorgesehen ist, dass das Strukturelement in radialer Richtung r betrachtet lediglich in einem radial außerhalb der Bohrungen liegenden Teilbereich der radträger- oder gehäuseseitigen Kontaktfläche angeordnet ist. D.h., die Strukturelemente sind nicht - wie nach der Lehre der
DE 10 2014 001 179 A1 vorgesehen - über die gesamte Kontaktfläche gleichmäßig verteilt angeordnet, sondern vielmehr ist die Anordnung der Strukturelemente auf einen kleinen Teilbereich der radträger- oder gehäuseseitigen Kontaktfläche beschränkt.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung, nämlich die Beschränkung des Strukturelements auf einen Teilbereich der radträger- oder gehäuseseitigen Kontaktfläche, und der damit verbundenen inhomogenen, d.h. über die jeweilige Kontaktfläche betrachtet ungleichmäßige Verteilung der Strukturelemente hat den Effekt, dass - im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß der
DE 10 2014 001 179 A1 - eine größere tragende Fläche zur Verfügung steht, sodass die Gefahr von Setzeffekten und eventuell daraus resultierende Beeinträchtigungen des Verschraubungsfestsitzes verringert werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht dabei vor, dass der das Strukturelement aufweisende Teilbereich der gehäuse- oder radträgerseitigen Kontaktfläche in radialer Richtung r eine Länge (L) aufweist, und dass das Strukturelement in radialer Richtung r in einen Abstand (s) beabstandet zum jeweiligen Bohrungsrand angeordnet ist, wobei für den Abstand (s) bezogen auf die Länge (L) des Teilbereiches gilt:
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Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass das Strukturelement möglichst nah an der Bohrung bzw. unmittelbar benachbart zur Bohrung positioniert ist, mit dem Effekt, dass eine optimale Nutzung der Hebelwirkung der Schraubenvorspannkraft sichergestellt, da - je näher das Strukturelement zur Bohrung positioniert ist - desto größer die auf das Strukturelement wirkende Eindrückkraft ist.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Strukturelement in axialer Richtung a betrachtet eine Höhe (h) und die Bohrungen im Radträger oder die Bohrungen im Radlagergehäuse ein Innengewinde mit einer Gewindetiefe (T) aufweisen, wobei das Strukturelement bevorzugt so dimensioniert ist, dass für die Höhe (h) des Strukturelements gilt:
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Die Dimensionierung des Strukturelements gemäß der obigen Vorschrift erweist sich als besonders vorteilhaft, da durch die Vorgabe größer als 100 µm einerseits eine ausreichende Höhe zum Eingraben und damit Herstellung des gewünschten formschlüssig sichergestellt ist und andererseits durch die Begrenzung auf kleiner als 2x Gewindetiefe (T) gewährleistet ist, dass ein Klaffen bzw. Aufwerfen des Radträgermaterials vermieden wird.
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Bevorzugt sind dabei die Bohrungen im Radlagergehäuse mit dem Innengewinde versehen; entsprechend sind die Bohrungen im Radträger als Durchgangsloch ausgebildet.
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Vorzugsweise sind die Bauteile Radträger und Radlagergehäuse aus Materialien unterschiedlicher Härte ausgebildet. Um bei der der Montage ein einfaches und vollständiges Eindringen des Strukturelements in die gegenüber liegende Kontaktfläche zu gewährleisten, ist das das Strukturelement aufweisende Bauteil aus dem härteren Material ausgebildet.
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Bevorzugt ist dabei der Radträger aus dem weicheren Material, insbesondere einer Aluminiumlegierung, und das Radlagergehäuse aus dem härteren Material, insbesondere Stahl, ausgebildet. D.h. das Radlagergehäuse weist in seiner Kontaktfläche das Strukturelement auf.
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Bevorzugt ist dabei der Radträger so ausgebildet, dass sich die radträgerseitige Kontaktfläche in radialer Richtung (r) und in Umfangsrichtung (u) über den das Strukturelement aufweisenden Teilbereich des Flansches des Radlagergehäuse hinaus erstreckt. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass das Strukturelement nach dem Eingraben vom Radträgermaterial vollständig umgeben ist, d.h. dass ein kompletter Formschluss sichergestellt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Strukturelement segmentiert, in Umfangsrichtung (u) betrachtet mehrere Strukturelementsegmente aufweisend ausgebildet ist. Die in Umfangsrichtung betrachtet segmentierte Ausgestaltung des Strukturelements hat den Effekt, dass insbesondere auch eine Mikrorelativdrehbewegung zwischen den Bauteilen Radlagergehäuse und Radträger verhindert wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktfläche maximal drei, in radialer Richtung (r) in Reihe angeordnete Strukturelemente aufweist. Die Beschränkung auf bis zu drei Strukturelemente erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch beim Fügen eine hohe Flächenpressung im Bereich der Strukturelemente sichergestellt ist, sodass das Material der gegenüberliegenden Kontaktfläche leicht verformt werden kann, mit dem Effekt, dass nach dem Fügen auch die Planfläche wieder tragen und Kräfte übertragen kann.
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Die Gesamtzahl der Strukturelemente, d.h. Anzahl der Strukturelemente in Umfangsrichtung und radialer Richtung betrachtet, ist bevorzugt ≤ 20.
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Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zu Grunde ein Kraftfahrzeug, welches eine Radlageranordnung umfasst, derart weiterzubilden, dass beim Rangieren und/oder Lenken das Auftreten von unerwünschten Knister- oder Knackgeräuschen verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Radlageranordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
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Sämtliche Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Radlageranordnung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, sodass mit diesem auch die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine einen Radträger und ein Radlagergehäuse umfassende Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs;
- 2 der Radträger aus 1 in einer Seitenansicht;
- 3 das Radlagergehäuse aus 1 in einer Teilansicht schräg von hinten, und
- 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Kontaktbereichs zwischen Radträger und Radlagergehäuse.
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1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs. Die Radlageranordnung 10 umfasst einen Radträger 12 sowie ein am Radträger 12 befestigtes Radlagergehäuse 14.
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Vorliegend ist der Radträger 12 aus Aluminiumlegierung und das Radlagergehäuse aus Stahl ausgebildet.
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Wie aus 2 ersichtlich, weist dabei der Radträger 12 einen dem Radlager 14 zugewandten, eine radträgerseitige Kontaktfläche 12-1, sowie mehrere Bohrungen 12-2 aufweisenden Flanschabschnitt 12-3 auf. Die radträgerseitige Kontaktfläche 12-1 ist dabei als eine plane Fläche ausgebildet.
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Entsprechend umfasst - wie 3 zeigt - das Radlagergehäuse 14 einen die gehäuseseitigen Kontaktfläche 14-1 sowie die gehäuseseitigen Bohrungen 14-2 aufweisenden Flansch 14-3.
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Vorliegend sind dabei die Bohrungen 12-2 im Flanschabschnitt 12-3 des Radträgers 12 als gewindelose Durchgangslöcher ausgebildet, während die Bohrungen 14-2 im Flansch 14-3 des Radlagergehäuses mit einem eine Gewindetiefe T aufweisenden Innengewinde versehen sind. Somit kann über - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte - durch die Bohrungen 12-2 durchsteckbare, in die Bohrungen 14-2 im Radlagergehäuse 14 einschraubbare Schraubbolzen, das Radlagergehäuse 14 an den Radträger 12 befestigt werden.
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Während - wie bereits ausgeführt - die radträgerseitige Kontaktfläche 12-1 als plane Fläche ausgebildet ist, weist die Kontaktfläche 14-1 des Radlagergehäuses 14 ein Strukturelement 16 auf, vgl.
3. Das Strukturelement 16 ist vorliegend zahnförmig, d.h. spitzzulaufend ausgebildet und so dimensioniert, dass in axialer Richtung a betrachtet, vgl.
4, das Strukturelement 16 eine Höhe h aufweist, für die gilt:
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Wie aus 4 ersichtlich, hat das erfindungsgemäß vorgesehene und ausgebildete Strukturelement 16 den Effekt, dass bei der Montage von Radlagergehäuse 14 und Radträger 12, sich das Strukturelement 16 in die gegenüberliegende, plan ausgebildete radträgerseitige Kontaktfläche 12-1 eingräbt und dadurch einen Formschluss erzeugt.
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Aufgrund des während des Fügevorgangs von Radlagergehäuse 14 und Radträger 12 sich nunmehr ausbildenden Formschlusses, werden Relativbewegungen zwischen den Bauteilen Radträger 12 und Radlagergehäuse 14 zuverlässig verhindert, mit dem Effekt, dass auch Knister- oder Knackgeräusche beim Lenken und/oder Rangieren erfolgreich vermieden werden.
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Wie aus
3 und aus
4 ersichtlich, ist dabei vorliegend das Strukturelement 16 ausschließlich in einem - in radialer Richtung r betrachtet - radial außerhalb der Bohrungen 14-2 liegenden, in radialer Richtung r eine Länge L aufweisenden, hier mit dem Bezugszeichen 14-1' bezeichneten Teilbereich der gehäuseseitigen Kontaktfläche 14-1 angeordnet. Zudem ist dabei das Strukturelement 16 in einem Abstand s derart beabstandet zur Bohrung 14-2 positioniert, vgl.
4, dass für den Abstand s bezogen auf die Länge L des Teilbereiches 14-1' gilt:
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D.h., das Strukturelement 16 ist in unmittelbare Nähe zur Bohrung 14-2 angeordnet bzw. positioniert, um beim Verschrauben eine optimale Nutzung der Hebelwirkung der Schraubvorspannung zu gewährleisten (=> je näher zur Bohrung, desto größer die Eindrückkraft) Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass bei der Montage und gegebener Kraft die Flächenpressung erhöht wird, wodurch eine definierte Anlage der tragenden Fläche und damit ein verbessertes Eingraben in die gegenüber liegende Kontaktfläche 12-1 des Radträgers 12 sichergestellt ist.
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Um insbesondere Mikrorelativdrehbewegungen zu verhindern, ist wie insbesondere 3 zeigt, das Strukturelement 16 in Umfangsrichtung u betrachtet segmentiert ausgebildet.
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Zudem ist, vgl. 3 und 4, in radialer Richtung r betrachtet, vorliegend nur ein Strukturelement 16 vorgesehen. Wie Versuche gezeigt haben, ist in radialer Richtung r betrachtet die Anzahl der Strukturelement 16 auf maximal 3 zu begrenzen, da nur dann sicher gewährleistet ist, dass beim Fügen eine ausreichend große Flächenpressung im Bereich der Strukturelemente 16 vorhanden ist, sodass Material der gegenüberliegenden Kontaktfläche 12-1 leicht verformt werden kann, mit dem Effekt, dass nach dem Fügen auch die Planfläche wieder tragen und Kräfte übertragen kann.
