DE102022100133B3

DE102022100133B3 - Radlagereinheit für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022100133B3
Application number: DE102022100133.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaiser; Frank EICHELMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-01-04
Filing date: 2022-01-04
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2042-01-05
Also published as: WO2023131370A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit (1) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: eine Radlagernabe (5) mit einer ersten Stirnverzahnung (6), eine Gelenkglocke (3) eines Antriebsgelenks mit einer zweiten Stirnverzahnung (7), ein radial vorspannbares Element (10), das derart in einer Vertiefung (9) aufgenommen ist, dass es in einem elastisch unbeanspruchten Zustand zumindest teilweise in radialer Richtung (R) aus der Vertiefung (9) vorsteht, und eine konische Umfangsfläche (15), die in einem zumindest teilweise montierten Zustand der Radlagereinheit (1) dem radial vorspannbaren Element (10) in radialer Richtung (R) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das radial vorspannbare Element (10) und die konische Umfangsfläche (15) beim Zusammenbau der Radlagereinheit (1) derart zusammenwirken, dass eine axial wirkende Kraft (18, 27) erzeugt wird, die die Radlagernabe (5) und die Gelenkglocke (3) gegeneinander verspannt. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Zusammenbauen einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagereinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie in Verfahren zum Zusammenbauen einer solchen Radlagereinheit.
Stand der Technik
Radlagereinheiten für Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Dabei ist es bekannt, eine Kraftübertragung zwischen einer Antriebswelle und einer Radlagernabe über eine Radial- oder eine Stirnverzahnung bereitzustellen. Eine Stirnverzahnung kann beispielsweise an einer Gelenkglocke bzw. einer Gelenkwelle vorgesehen sein, die mit einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugs im Eingriff steht. Die Stirnverzahnung der Gelenkglocke kann wiederum mit einer korrespondierend ausgebildeten Stirnverzahnung der Radlagernabe in Eingriff stehen, sodass ein entsprechendes Drehmoment der Antriebswelle auf die Radlagernabe übertragen werden kann.
Die Montage der Radlagereinheit ist hierbei vergleichsweise komplex, da in der Regel die Radlagernabe zunächst an einem Radträger befestigt wird, und anschließend die Gelenkglocke in den Radträger eingesetzt wird, wobei die Verbindung über die Stirnverzahnungen zwischen der Radlagernabe und der Gelenkglocke blind erfolgt. So kann es bei der Montage der Gelenkglocke und der Radlagernabe vorkommen, dass die Zähne der Stirnverzahnung der Gelenkglocke und die Zähne der Stirnverzahnung der Radlagernabe aufeinandertreffen statt ineinandergreifen. Das heißt, dass die Zähne der Stirnverzahnung der Gelenkglocke nicht in die Zahnlücken der Stirnverzahnung der Radlagernabe eingreifen. Beim Verspannen der Gelenkglocke und der Radlagernabe in dieser sogenannten Zahn-auf-Zahn-Stellung der beiden Stirnverzahnungen werden die Zahnköpfe der beiden Stirnverzahnungen aufeinander gepresst und können erst zu einem späteren Zeitpunkt und mithilfe eines vergleichsweise großen Kraftaufwands in die sogenannte Zahn-in-Zahn-Stellung gebracht werden, in denen die beiden Stirnverzahnungen ineinandergreifen. Dadurch kann es zu einem Vorspannkraftverlust der Gelenkglocken-Radlagernaben-Verbindung und/oder einer Beschädigung an den Stirnverzahnungen kommen. Insbesondere um eine Reduzierung der Vorspannkraft zu verhindern, sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt. so offenbart z.B. die DE 10 2007 057 047 A1 ein Verfahren zum Zusammenbau eines Radnaben-Bauteils mit einem hiermit drehfest verbundenen Wellengelenk-Bauteil und eine entsprechende Verbindungsanordnung. Die Druckschrift DE 10 2018 110 459 A1 offenbart eine Radlagereinheit mit einer Stirnverzahnung an Radnabe und Gelenkglocke auf, wobei die Gelenkglocke mittels einer Zentralschraube 7 an der Radlagereinheit fixierbar ist. Die Druckschrift DE 10 2009 052 311 A1 offenbart eine Radlagereinheit eines Fahrzeugs, mit einem Außenring, der einen Befestigungsflansch zur Befestigung an einem nicht dargestellten Radträger aufweist. Auch die Druckschrift DE 39 02 141 C2 zeigt eine Radlagereinheit, wobei ein separater Innenring vorgesehen ist, der axial verspannt an einem Achszapfen anliegt.
Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, eine bekannte Radlagereinheit für ein Fahrzeug zu verbessern, insbesondere eine stirnverzahnte Radlagereinheit bereitzustellen, die einfacher montiert werden kann.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Radlagereinheit für ein Fahrzeug bereitzustellen, die insbesondere einfacher montiert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werde n können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Radlagereinheit für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, weist eine Radlagernabe mit einer ersten Stirnverzahnung, eine Gelenkglocke eines Antriebsgelenks mit einer zweiten Stirnverzahnung, ein umlaufendes, radial vorspannbares Element und eine im Wesentlichen konische Umfangsfläche auf. Das radial vorspannbare Element ist derart in einer umlaufenden Vertiefung aufgenommen, dass es in einem elastisch unbeanspruchten Zustand in radialer Richtung zumindest teilweise aus der Vertiefung vorsteht. Die konische Umfangsfläche ist in einem zumindest teilweise montierten Zustand der Radlagereinheit dem radial vorspannbaren Element in radialer Richtung gegenüberliegend angeordnet. Dabei wirken das radial vorspannbare Element und die konische Umfangsfläche beim Zusammenbau der Radlagereinheit derart zusammen, dass eine axial wirkende Kraft erzeugt wird, die die Radlagernabe und die Gelenkglocke gegeneinander verspannt bzw. vorspannt.
Das radial vorspannbare, umlaufende Element kann insbesondere geschlossen ringförmig, sternförmig oder geschlitzt, also offen, ringförmig oder sternförmig ausgebildet sein. Ferner kann das radial vorspannbare, umlaufende Element auch unrund, bspw. oval, tropfenförmig etc., ausgebildet sind, wobei das radial vorspannbare Element auch bei diesen Formen geschlossen oder geschlitzt, also offen, ausgebildet sein kann. Insbesondere ein sternförmiges und/oder offenes radial vorspannbares, umlaufendes Element ermöglicht eine verbesserte Führung in der Vertiefung und/oder ermöglicht größere radiale Spreizungen. Zum Beispiel kann das radial vorspannbare Element als ein Gummiring, wie bspw. ein O-Ring ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das radial vorspannbare, umlaufende Element bspw. als ein Sprengring ausgebildet sein, der aus einem Kunststoff oder Kunststoffgemisch, oder einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sein kann. Die axial wirkende Kraft kann auch als axiale Vorspannkraft bezeichnet werden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch den Kontakt des radial vorspannbaren Elements mit der konischen Umfangsfläche durch den elastisch beanspruchten Zustand des radial vorspannbaren Elements eine Radialkraft erzeugt wird, die in Verbindung mit der konischen Umfangsfläche eine axial wirkende Kraft in Montagerichtung erzeugt, und so die Radlagernabe und die Gelenkglocke gegeneinander verspannt. Dadurch können die Radlagernabe und die Gelenkglocke beim Zusammenbau der Radlagereinheit auch bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der ersten und der zweiten Stirnverzahnung nicht einfach auseinanderfallen. In diesem Zustand durch eine kleine rotative Relativbewegung zwischen der Radlagernabe und der Gelenkglocke eine Zahn-in-Zahn-Stellung der ersten und der zweiten Stirnverzahnung erreicht werden. Aufgrund der axial wirkenden Kraft werden die Radlagernabe und die Gelenkglocke dann in der Zahn-in-Zahn-Stellung gehalten, in der sie dann mittels eines Verspannelements, bspw. einer Spannschraube, fest miteinander verspannt werden können.
Das Einschnappen des elastisch vorspannbaren Elements in die konische Umfangsfläche kann ferner ein Lösen der Verbindung erschweren, da das elastische vorspannbare Element in einer der Montagerichtung entgegengesetzten Richtung entgegen der Radialkraft elastisch verformt werden muss, was jedoch nur durch ein Aufbringen einer externen Kraft erreicht werden kann.
Mit anderen Worten wird eine Radlagereinheit mit einer vorgespannten Einschnappvorrichtung vorgeschlagen, um eine Zahn-in-Zahn-Montage zwischen der ersten Stirnverzahnung der Radlagernabe und der zweiten Stirnverzahnung der Gelenkglocke herzustellen. Ferner erfordert eine solche Einschnappvorrichtung kaum zusätzlichen Bauraum, weshalb ein Bauraumbedarf der Radlagereinheit im Wesentlichen unverändert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vertiefung an einem Außendurchmesser der Gelenkglocke vorgesehen und die konische Umfangsfläche ist an einem Innendurchmesser der Radlagernabe vorgesehen, wobei der Innendurchmesser der Radlagernabe größer ist als der Außendurchmesser der Gelenkglocke. Durch die Vertiefung am Außendurchmesser der Gelenkglocke ist das radial vorspannbare Element leicht montierbar, und kann insbesondere als ein Sprengring ausgebildet sein. Alternativ, gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vertiefung an einem Innendurchmesser der Radlagernabe vorgesehen und die konische Umfangsfläche ist an einem Außendurchmesser der Gelenkglocke vorgesehen, wobei der Innendurchmesser der Radlagernabe größer ist als der Außendurchmesser der Gelenkglocke. Die Vertiefung am Innendurchmesser der Radlagernabe ermöglicht ferner auch die Verwendung eines kostengünstigen O-Rings als das radial vorspannbare Element.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Radlagereinheit ferner einen Verengungsdurchmesser auf, der dazu eingerichtet ist, das radial vorspannbare Element beim Zusammenbau der Radlagereinheit derart elastisch zu verformen, dass das radial vorspannbare Element nach dem Durchführen durch den Verengungsdurchmesser in die konische Umfangsfläche einschnappt. Man kann also sagen, dass der Verengungsdurchmesser in der Montagerichtung gesehen der konischen Umfangsfläche vorgelagert angeordnet ist. Ferner ist der Verengungsdurchmesser derart gewählt, dass das radial vorspannbare Element nach dem Passieren des Verengungsdurchmessers eine zumindest geringe Reduzierung der radialen Vorspannung erfährt, und so in die konische Umfangsfläche einschnappt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Radlagereinheit ferner eine zulaufende, insbesondere schräge oder konische Führungsfläche auf, die in axialer Richtung in einer Montagerichtung betrachtet der konischen Umfangsfläche vorgelagert angeordnet ist. Insbesondere ist die konische Führungsfläche derart ausgebildet, dass das radial vorspannbare Element zum Verengungsdurchmesser hin entlang der konische Führungsfläche geführt wird. Die konische Führungsfläche ermöglicht es, das radial vorspannbare Element beim Einschieben der Gelenkglocke in die Radlagernabe nach und nach stärker elastisch zu verformen, und vereinfacht somit die Montage, insbesondere das korrekte in-Kontakt-bringen des radial vorspannbaren Elements und der konischen Umfangsfläche.
Gemäß einer Ausführungsform ist der konischen Umlauffläche in der Montagerichtung betrachtet nachgelagert eine Nachlauffläche angeordnet. Die Nachlauffläche dient dazu, das radial vorspannbare Element nach dem Zusammenbau der Radlagereinheit, insbesondere nach dem Zusammenbau der Radlagernabe und der Gelenkglocke, aufzunehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nachlauffläche im Wesentlichen zylindrisch oder im Wesentlichen entgegengesetzt konisch zur konischen Umfangsfläche ausgebildet. Die zylindrische Nachlauffläche kann das radial vorspannbare Element in einem elastisch unbeanspruchten Zustand, insbesondere lose, aufnehmen und verhindert, dass das radial vorspannbare Element nach der Montage der Radlagereinheit aus dem Bereich zwischen dem Innendurchmesser der Radlagernabe und dem Außendurchmesser der Gelenkglocke herausrutschen kann. Die entgegengesetzt konisch ausgebildete Nachlauffläche kann das zunächst in einem elastisch unbeanspruchten Zustand befindliche radial vorspannbare Element wieder in einen elastisch beanspruchten Zustand versetzen, und so das elastisch vorspannbare Element beim finalen Verspannen der Radlagernabe und der Gelenkglocke in seiner Position fixieren und so insbesondere im Betriebszustand ein „Klappern“ verursacht durch ein loses radial vorspannbares Element verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Neigung der konischen Umfangsfläche derart ausgebildet, dass eine selbsthemmende Wirkung beim Zusammenbau der Radlagereinheit verhindert wird. Dadurch ist gewährleistet, dass sich das elastisch vorspannbare Element entlang der konischen Umfangsfläche bewegen, insbesondere gleiten, kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vertiefung als eine integrale Nut oder Rille ausgebildet. Das bedeutet, die Nut oder die Rille ist entweder an dem Innendurchmesser der Radlagernabe oder an dem Außendurchmesser der Gelenkglocke ausgebildet. Eine Nut bzw. eine Rille ist einfach und kostengünstig fertigbar und erfordert keine zusätzlichen Bauteile.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vertiefung zumindest teilweise, oder vollständig, durch ein separates Element ausgebildet, das an dem Inndurchmesser der Radlagernabe oder an dem Außendurchmesser der Gelenkglocke angeordnet, insbesondere befestigt, ist. So kann beispielsweise die gesamte Vertiefung als ein separater U-profilförmiger Ring ausgebildet sein, der in den Innendurchmesser der Radlagernabe eingepresst oder auf den Außendurchmesser der Gelenkglocke aufgepresst ist. Ferner kann die Vertiefung auch einen L-profilförmigen Ring aufweisen, der zusammen mit einem Absatz an dem Innendurchmesser der Radlagernabe oder an dem Außendurchmesser der Gelenkglocke die Vertiefung ausbildet. Der L-profilförmige Ring kann in den Innendurchmesser der Radlagernabe eingepresst oder auf den Außendurchmesser der Gelenkglocke aufgepresst sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbauen einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:

Einschieben des Außendurchmessers der Gelenkglocke in den Innendurchmesser die Radlagernabe,
in Kontakt bringen des radial vorspannbaren Elements mit der konischen Umfangsfläche,
Erzeugen einer axialen Kraft, die die Radlagernabe und die Gelenkglocke gegeneinander vorspannt,
Erzeugen einer formschlüssigen Verbindung (Zahn-in-Zahn) zwischen der ersten und der zweiten Stirnverzahnung, und
Verbinden/Befestigen der Radlagernabe und/an die/der Gelenkglocke mit einem Verbindungselement/Befestigungselement/Verspannelement.

Das Erzeugen der axialen Vorspannung wird insbesondere durch ein Einschnappen des radial vorspannbaren Elements in die konische Umfangsfläche realisiert.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1A eine schematische Teildarstellung einer Radlageranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
1B eine perspektivische Darstellung eines radial vorspannbaren Elements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2A eine schematische Teildarstellung einer Radlagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2B eine schematische Teildarstellung einer Radlagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 eine schematische Teildarstellung einer Radlagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
4 eine schematische Teildarstellung einer Radlagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
5 eine schematische Teildarstellung einer Radlagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Zusammenbauen einer Radlagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
1A sowie 2A bis 5 zeigen jeweils eine beispielhafte, schematische Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit 1 für ein Fahrzeug, mit einem Radlager 2 und einer Gelenkglocke 3 in einem Längsschnitt. Das Radlager 2 weist ein Wälzlager 4 und eine Radlagernabe 5 auf, an der das Wälzlager 4 axialfest angeordnet ist. Die Radlagernabe 5 weist ferner eine erste Stirnverzahnung 6 auf, die mit einer zweiten Stirnverzahnung 7 an der Gelenkglocke 3 in einem montierten Zustand der Radlagereinheit 1 drehmomentübertragend in Eingriff ist.
In 1A sowie in den 2a bis 4 weist die Gelenkglocke 3 an einem Außendurchmesser 8 ferner eine Vertiefung 9 auf, in der ein radial vorspannbares Element 10 derart angeordnet ist, dass es in einem elastisch unbeanspruchten Zustand in radialer Richtung R nach außen zumindest teilweise aus der Vertiefung 9 vorsteht. Die Vertiefung 9 ist dabei derart ausgebildet, dass es ein Volumen des radial vorspannbaren Elements 10 in einem elastisch beanspruchten Zustand im Wesentlichen vollständig aufnehmen kann.
Das radial vorspannbare Element 10 ist hier beispielhaft als ein Sprengring 11 ausgebildet (siehe 1B), der insbesondere aus einem Kunststoff, einem Kunststoffgemisch, einem Metall oder eine Metalllegierung hergestellt sein kann. Die Radlagernabe 5 weist an einem Innendurchmesser 12 eine Führungsfläche 13, einen Verengungsdurchmesser 14 und eine konische Umfangsfläche 15 auf, wobei der Verengungsdurchmesser 14 kleiner ist als der Innendurchmesser 12 der Radlagernabe 5, aber größer als der Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3.
Die Führungsfläche 13 ist derart schräg, insbesondere konisch, ausgebildet, dass das radial vorspannbare Element beim Einschieben der Gelenkglocke 3 in die Radlagernabe 5 an der Führungsfläche 13 entlang gleitet und so nach und nach elastisch gestaucht wird. Durch das schrittweise elastische Stauchen des radial vorspannbaren Elements 10 kann dieses einfacher durch den Verengungsdurchmesser 14 geführt werden. Nach dem Passieren des Verengungsdurchmessers 14 dehnt sich das radial vorspannbare Element 10 wieder in radialer Richtung nach außen auf, bis es so mit der konischen Umfangsfläche 15 in Kontakt kommt. Die konische Umfangsfläche 15 ist dabei so ausgebildet, dass der Konus in axialer Richtung A zum Verengungsdurchmesser 14 hin zuläuft. Das bedeutet, dass sich das radial vorspannbare Element 10 nach dem Passieren des Verengungsdurchmessers 14 nicht in einen elastisch unbeanspruchten Zustand übergehen kann, wodurch in einem Kontaktbereich 16 zwischen dem radial vorspannbaren Element 10 und der konischen Umfangsfläche 15 eine Radialkraft 17 erzeugt wird, die auf die konische Umfangsfläche 15 wirkt. Durch den konischen, als im Längsschnitt schrägen, Verlauf der konischen Umfangsfläche 15 resultiert aus der senkrecht auf die konische Umfangsfläche 15 wirkende Radialkraft 17, eine in axialer Richtung A wirkende axiale Kraft 18, die die Radlagernabe 5 und die Gelenkglocke 3 in einer Montagerichtung M gering bzw. leicht gegeneinander verspannt. Die axiale Kraft 18 kann auch als axiale Vorspannkraft 18 bezeichnet werden.
Dabei ist der Verengungsdurchmesser 14 und die konische Umfangsfläche 15 in axialer Richtung A derart angeordnet, dass das radial vorspannbare Element 10 bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung der Stirnverzahnungen 6, 7 bereits hinter dem Verengungsdurchmesser 14 sozusagen „eingeschnappt“ ist, und so die axiale Kraft 18 bereits erzeugt ist. Die axiale Kraft 18 bewirkt, dass die Radlagernabe 5 und die Gelenkglocke 3 beim Zusammenbau der Radlagereinheit 1 bei der Zahn-auf-Zahn-Stellung derart gegeneinander verspannt sind, dass die Gelenkglocke 3 nicht wieder aus der Radlagernabe 5 herausfällt. Durch eine rotative Relativbewegung zwischen der Radlagernabe 5 und der Gelenkglocke 3 kann eine Zahn-in-Zahn-Stellung, die auch als Zahn-in-Lücke-Stellung bezeichnet werden kann, hergestellt werden, wobei die axiale Kraft 18 dazu eingerichtet ist, die Radlagernabe 5 und die Gelenkglocke 3 auch in der Zahn-in-Zahn-Stellung axial gegeneinander vorzuspannen, und so auch in der Zahn-in-Zahn-Stellung ein Herausfallen der Gelenkglocke 3 aus der Radlagernabe 5 verhindert.
Ferner weist die Radlagernabe 5 eine Nachlauffläche 19 auf, die in der Montagerichtung M betrachtet der konischen Umfangsfläche 15 nachgelagert angeordnet ist. Die Nachlauffläche 19 kann entweder zur konische Umfangsfläche 15 entgegengesetzt konisch (siehe 1A, 3 und 4) oder im Wesentlichen zylindrisch (siehe 2A und 2B) ausgebildet sein. Die Nachlauffläche 19 dient dazu, das radial vorspannbare Element 10 nach dem Zusammenbau der Radlagereinheit 1, insbesondere nach dem Verspannen der Radlagernabe 5 und der Gelenkglocke 3 durch ein Verspannelement 20, wie bspw. eine Spannschraube, aufzunehmen und so ein Herausrutschen des radial vorspannbaren Elements 10 aus der Vertiefung 9 zu verhindern. Insbesondere die entgegengesetzt konisch ausgebildete Nachlauffläche 19 kann das radial vorspannbare Element 10 derart elastisch beanspruchen, in den 1A, 3 und 4, elastisch stauchen, dass das radial vorspannbare Element 10 derart in der Vertiefung verspannt ist, dass es sich im Betriebszustand der Radlagereinheit 1 im Wesentlichen nicht bewegen kann. Die im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Nachlauffläche 19 (2A, 2B) verhindert ein Herausrutschen des radial vorspannbaren Elements 10 aus der Vertiefung 9, jedoch kann sich das radial vorspannbare Element 10 zwischen der zylindrischen Nachlauffläche 19 und der Vertiefung 9 bewegen, und so im Betriebszustand der Radlagereinheit 1 ein Klappern verursachen.
In 1A, 2A und 2B ist die Vertiefung 9 beispielhaft integral einstückig an dem Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3 ausgebildet, wobei die Vertiefung in 1A als eine Nut 21 und in 2A und 2B als eine Rille 22 ausgebildet ist. Nuten und Rillen sind einfach und kostengünstig zu fertigen.
In 3 ist die Vertiefung 9 als ein separates U-profilförmiges Bauteil 23 ausgebildet, welches auf dem Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3 angeordnet ist. Insbesondere kann das Bauteil 23 auf den Außendurchmesser 8 aufgepresst sein. Das U-profilförmige Bauteil 23 wird separat von der Gelenkglocke 3 gefertigt und kann somit aus verschiedenen Materialien gefertigt werden. So ist es möglich, das Material der Vertiefung 9 individuell anzupassen.
In 4 ist die Vertiefung 9 als eine Kombination aus einem radialen Absatz 24 der integral einstückig an dem Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3 ausgebildet ist und einem L-profilförmigen Bauteil 25 ausgebildet. Das L-profilförmige Bauteil 25 ist auf dem Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3 angeordnet, und insbesondere auf den Außendurchmesser 8 aufgepresst.
Die in 5 dargestellte beispielhafte Ausführungsform der Radlagereinheit 1 unterscheidet sich im Wesentlichen von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen darin, dass die Vertiefung 9 an dem Inndurchmesser 12 der Radlagernabe 5, und die konische Umfangsfläche 15 an dem Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3 angeordnet ist. Das Zusammenwirken des radial vorspannbaren Elements 10 mit der konischen Umlauffläche 15 entspricht im Wesentlichen dem in Bezug auf die 1A, und 2A bis 4 beschriebenen Zusammenwirken. Das bedeutet, dass in dem Kontaktbereich 16 zwischen dem radial vorspannbaren Element 10 und der konischen Führungsfläche 15 eine Radialkraft 26 senkrecht auf die konische Umlauffläche 15 wirkt, aus der in axialer Richtung A eine axiale Kraft 27 erzeugt wird, die die Radlagernabe 5 und die Gelenkglocke 3 gegeneinander verspannt, sodass ein Herausfallen der Gelenkglocke 3 aus der Radlagernabe 5 verhindert werden kann.
In 5 weist die Gelenkglocke ferner eine Führungsfläche 28, einen Verengungsdurchmesser 29 und eine Nachlauffläche 30 auf, wobei der Verengungsdurchmesser 29 von dem Außendurchmesser 8 nach radial innen vorsteht. Das bedeutet, dass der Verengungsdurchmesser 29 größer ist als der Außendurchmesser 8 der Gelenkglocke 3, aber kleiner ist als der Innendurchmesser der Radlagernabe 5. In 5 ist die Nachlauffläche 30 im Wesentlich zylindrisch ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Nachlauffläche 30 zur konischen Umfangsfläche 15 entgegengesetzt konisch ausgebildet ist. Ferner ist die Vertiefung 9 beispielhaft als ein U-profilförmiges Bauteil 23 ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar die Vertiefung 9 integral einstückig als Nut oder als Rille an dem Innendurchmesser 12 der Radlagernabe 5 auszubilden, oder als ein L-profilförmiges Bauteil 25 in Kombination mit einem radial nach innen vorstehenden Absatz, der integral einstückig an dem Innendurchmesser 12 der Radlagernabe 5 ausgebildet ist.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Zusammenbauen der Radlagereinheit 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In einem ersten Schritt S1 wird die Gelenkglocke 3 in axialer Richtung A in die Radlagernabe 5 eingeschoben. In einem Schritt S2 wird das radial vorspannbare Element 10 mit der konischen Umfangsfläche 15 in Kontakt gebracht. In einem Schritt S3 wird eine axiale Kraft 18, 27 erzeugt, die die Radlagernabe 5 und die Gelenkglocke 3, insbesondere in einer Montagerichtung M gegeneinander vorspannt. In einem Schritt S4 wird eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine Zahn-in-Zahn-Stellung, zwischen der ersten und der zweiten Stirnverzahnung 6, 7 erzeugt, und in einem Schritt S5 werden die Radlagernabe 5 und die Gelenkglocke 3 mit einem Verspannelement 20 miteinander, insbesondere gegeneinander verspannt, verbunden.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Radlagereinheit
2: Radlager
3: Gelenkglocke
4: Wälzlager
5: Radlagernabe
6: erste Stirnverzahnung
7: zweite Stirnverzahnung
8: Außendurchmesser
9: Vertiefung
10: radial vorspannbares Element
11: Sprengring
12: Innendurchmesser
13: Führungsfläche
14: Verengungsdurchmesser
15: konische Umfangsfläche
16: Kontaktbereich
17: Radialkraft
18: axiale Kraft
19: Nachlauffläche
20: Verspannelement
21: Nut
22: Rille
23: U-profilförmiges Bauteil
24: radialer Absatz
25: L-profilförmiges Bauteil
26: Radialkraft
27: axiale Kraft
28: Führungsfläche
29: Verengungsdurchmesser
30: Nachlauffläche
R: radiale Richtung
A: axiale Richtung
M: Montagerichtung

Claims

Radlagereinheit (1) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs aufweisend eine Radlagernabe (5) mit einer ersten Stirnverzahnung (6), eine Gelenkglocke (3) eines Antriebsgelenks mit einer zweiten Stirnverzahnung (7), ein radial vorspannbares Element (10), das derart in einer Vertiefung (9) aufgenommen ist, dass es in einem elastisch unbeanspruchten Zustand zumindest teilweise in radialer Richtung (R) aus der Vertiefung (9) vorsteht, und eine konische Umfangsfläche (15), die in einem zumindest teilweise montierten Zustand der Radlagereinheit (1) dem radial vorspannbaren Element (10) in radialer Richtung (R) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das radial vorspannbare Element (10) und die konische Umfangsfläche (15) beim Zusammenbau der Radlagereinheit (1) derart zusammenwirken, dass eine axial wirkende Kraft (18, 27) erzeugt wird, die die Radlagernabe (5) und die Gelenkglocke (3) gegeneinander verspannt.
Radlagereinheit (1) nach Anspruch 1, wobei die Vertiefung (9) an einem Außendurchmesser (8) der Gelenkglocke (3) vorgesehen ist und die konische Umfangsfläche (15) an einem Innendurchmesser (12) der Radlagernabe (5) vorgesehen ist, wobei der Innendurchmesser (12) der Radlagernabe (5) größer ist als der Außendurchmesser (8) der Gelenkglocke (3) oder wobei die Vertiefung (9) an einem Innendurchmesser (12) der Radlagernabe (5) vorgesehen ist und die konische Umfangsfläche (15) an einem Außendurchmesser (8) der Gelenkglocke (3) vorgesehen ist.
Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner aufweisend einen Verengungsdurchmesser (14, 29), der dazu eingerichtet ist, das radial vorspannbare Element (10) beim Zusammenbau der Radlagereinheit (1) derart elastisch zu verformen, dass das radial vorspannbare Element (10) nach dem Durchführen durch den Verengungsdurchmesser (14, 29) in die konische Umfangsfläche (15) einschnappt.
Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine zulaufende Führungsfläche (13, 28), die in axialer Richtung (A) in einer Montagerichtung (M) betrachtet der konischen Umfangsfläche (15) vorgelagert angeordnet ist.
Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der konischen Umlauffläche (15) in der Montagerichtung (M) betrachtet nachgelagert eine Nachlauffläche (19, 30) ausgebildet ist.
Radlagereinheit (1) nach Anspruch 5, wobei die Nachlauffläche (19, 30) zylindrisch oder zur konischen Umfangsfläche (15) entgegengesetzt konisch ausgebildet ist.
Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Neigung der konischen Umfangsfläche (15) derart ausgebildet ist, dass eine selbsthemmende Wirkung beim Zusammenbau der Radlagereinheit (1) verhindert wird.
Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vertiefung (9) als eine integrale Nut (21) oder Rille (22) an dem Innendurchmesser (12) der Radlagernabe (5) oder an dem Außendurchmesser (8) der Gelenkglocke (3) ausgebildet ist.
Radlagereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vertiefung (9) zumindest teilweise durch ein separates Element (23, 25) ausgebildet ist, das an dem Inndurchmesser (12) der Radlagernabe (5) oder an dem Außendurchmesser (8) der Gelenkglocke (3) angeordnet ist.
Verfahren zum Zusammenbauen einer Radlagereinheit (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die nachfolgenden Schritte: Einschieben der Gelenkglocke (3) in die Radlagernabe (5), in Kontakt bringen des radial vorspannbaren Elements (10) mit der konischen Umfangsfläche (15), Erzeugen einer axialen Kraft (18, 27), die die Radlagernabe (5) und die Gelenkglocke (3) gegeneinander verspannt, Erzeugen einer formschlüssigen Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Stirnverzahnung (6, 7), und Verbinden/der Radlagernabe (5) und der Gelenkglocke (3) mit einem Verspannelement (20).