DE10219018A1

DE10219018A1 - Radnabeneinheit

Info

Publication number: DE10219018A1
Application number: DE10219018A
Authority: DE
Inventors: Werner Krude; Ludger Wenning
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2002-04-27
Filing date: 2002-04-27
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-04-28
Also published as: DE10219018B8; JP2003322171A; DE10219018B4; US6821208B2; US20030202843A1

Abstract

Radnabeneinheit mit einer Radnabe 11, einer Radlagerung 19 und einem Gelenkaußenteil 15 eines Gleichlaufdrehgelenks, das einen nabenseitigen Wellenzapfen 16 mit einer Wellenverzahnung 17 aufweist, der in eine mit einer Innenverzahnung 14 versehene Durchgangsöffnung 13 der Radnabe eingesteckt ist, wobei eine Axialsicherung zwischen Radnabe 11 und Gelenkaußenteil 15 aus einem im Querschnitt rechteckigen Sicherungsring 18 gebildet wird, der in korrespondierende rechteckige Umfangsnuten in der Innenverzahnung 14 und der Wellenverzahnung 17 eingreift und nahe dem Ende des Wellenzapfens angeordnet ist, und am Wellenzapfen 16 nahe seiner Basis ein Zentrierbund vorgesehen ist, der radial spielfrei in die Durchgangsöffnung 13 der Radnabe 11 eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnabeneinheit mit einer Radnabe, einer Radlagerung und einem Gelenkaußenteil eines Gleichlaufdrehgelenks, das einen nabenseitigen Wellenzapfen mit einer Wellenverzahnung aufweist, der in eine mit einer Innenverzahnung versehene Durchgangsöffnung einer Radnabe eingesteckt ist.
Eine Radnabeneinheit mit den vorgenannten Merkmalen ist beispielsweise aus der EP 0 936 086 A2 bekannt. Hierbei ist die Axialsicherung zwischen Radnabe und Gelenkaußenteil durch einen im Querschnitt runden Sicherungsring verwirklicht, der in korrespondierende Nuten in der Innenverzahnung und der Wellenverzahnung nahe dem freien Ende des Wellenzapfens am Gelenkaußenteil eingesetzt ist. Darüber hinaus ist nahe der Basis des Wellenzapfens ein Dichtungsring auf den Wellenzapfen aufgezogen, der in eine Ausdrehung in der Durchgangsöffnung der Radnabe abdichtend eingreift. Diese Art der Axialsicherung erfordert zur Demontage ein axiales Auspressen des Gelenkaußenteils bzw. des Zapfens aus der Radnabe. Hierbei wird der Sicherungsring und eventuell auch die Nuten beschädigt. Aufgrund der eher geringen Haltekräfte dieser Axialsicherung besteht zumindest nach einer Neumontage keine ausreichende Sicherheit mehr gegen eine selbständige axiale Demontage der Verbindung bei axialer Ruckbelastung.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radnabeneinheit der obenbezeichneten Art mit einer verbesserten Axialsicherung bereitzustellen. Die Lösung hierfür besteht darin, daß eine Axialsicherung aus einem im Querschnitt rechteckigen Sicherungsring gebildet wird, der in korrespondierende rechteckige Umfangsnuten an der Wellenverzahnung und in der Innenverzahnung eingreift und daß am Wellenzapfen nahe seiner Basis ein Zentrierbund vorgesehen ist, der radial spielfrei in die Durchgangsöffnung der Radnabe eingreift. Eine solche Axialsicherung, bei der weder am Sicherungsring noch an den Nuten Radien oder Fasen vorgesehen sind, die eine selbständige Demontage durch axiales Auspressen ermöglichen, bietet die notwendige Sicherheit gegen unbeabsichtigte axiale Demontage. Sie erfordert die Möglichkeit, auf den Sicherungsring so beschädigungsfrei einzuwirken, daß er aus einer der Nuten austreten und in die andere Nut völlig eintreten kann, so daß die Teile, Nabe und Wellenzapfen, ungehindert gegeneinander verschoben und montiert werden können. Durch den genannten rechteckigen Sicherungsring, der in rechteckige Umfangsnuten eingreift, werden Axialverschiebungen vermieden. Dies wird ergänzt durch den in relativ großem axialen Abstand dazu angebrachten Zentrierbund, der Radialkräfte der unter Drehmoment entstehenden Biegemomente (Sekundärmomente) aufnimmt. Die Verbindung ist damit geräuschfrei. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß am Wellenzapfen nahe seiner Basis ein Dichtring aufgezogen ist, der abdichtend zwischen der Durchgangsöffnung der Radnabe und dem Wellenzapfen einsitzt. Hiermit kann Passungskorrosion in den ineinandergreifenden Verzahnungen vermieden werden. Hierfür wird in günstiger Ausführung vorgeschlagen, daß der Wellenzapfen stirnseitig eine axial von seinem freien Ende bis über die Umfangsnut hinausreichende Ansenkung und eine axial von seinem freien Ende bis zur Umfangsnut reichende radiale Ausklinkung bis in die Ansenkung hinein aufweist, und daß nach innen gebogene freie Enden des Sicherungsrings durch die Ausklinkung in die Ansenkung hineinreichen. Hiermit kann vom äußeren Ende der Radnabe her der Sicherungsring radial so zusammengezogen werden, daß er in die vertieft ausgebildete Umfangsnut auf dem Wellenzapfen vollkommen eintreten kann, so daß er zugleich aus der Innennut in der Radnabe austritt und beide Teile gegeneinander zur Demontage verschoben werden können.
Durch die erfindungsgemäße Axialsicherung kann ein definierter Ringspalt zwischen Bördelung und Gelenkaußenteil festgelegt werden. Dadurch können Geräusche vermieden werden. Dieser Ringspalt muß axial breiter sein, als das gesamte Axialspiel des Sicherungsrings in seinen Umfangsnuten.
Nach einer ersten günstigen Bauform ist vorgesehen, daß die Radlagerung ein zweireihiges Wälzlager umfaßt, das einen von der Gelenkseite auf die Radnabe aufgeschobenen Lagerinnenring umfaßt, der axial auf der Radnabe mittels einer radial nach außen weisenden gelenkseitigen Bördelung der Radnabe gehalten ist. Die Radnabe trägt hierbei den Radflansch in einstückiger Ausführung.
Gemäß einer anderen Bauform wird vorgeschlagen, daß die Radlagerung ein zweireihiges Wälzlager umfaßt, das einen von der Radseite auf die Radnabe aufgeschobenen Lagerinnenring umfaßt, der axial auf der Radnabe mittels einer radial nach außen weisenden radseitigen Bördelung der Radnabe gehalten wird.
Radlagerungen dieser Art sind bei einem hohen Füllungsgrad der Radlager mit einer dauerhaften Lagervorspannung herstellbar. Die Lager können Kugellager oder Kegelrollenlager sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, die nachstehend beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Radnabeneinheit im Längsschnitt in einer ersten Ausführung;
Fig. 2 zeigt die Einheit nach Fig. 1 im Querschnitt;
Fig. 3 zeigt die vergrößerte Einzelheit Y aus Fig. 1;
Fig. 4 zeigt die vergrößerte Einzelheit X aus Fig. 2;
Fig. 5 zeigt die vergrößerte Einzelheit Z aus Fig. 1;
Fig. 6 zeigt die Einzelheit nach Fig. 5 in Abwandlung;
Fig. 7 zeigt die Einzelheit nach Fig. 6 in Abwandlung;
Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Radnabeneinheit im Längsschnitt in einer zweiten Ausführung.
Die Fig. 1 und 2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Die erfindungsgemäße Radnabeneinheit umfaßt eine Radnabe 11, an der ein Radflansch 12 angeformt ist. Sie weist darüber hinaus eine axiale Durchgangsöffnung 13 auf, von der ein Teilabschnitt mit einer Innenverzahnung 14 versehen ist. Die Radnabe ist mit einem Gelenkaußenteil 15 eines Gleichlaufdrehgelenks verbunden, dessen weitere Teile hier nicht dargestellt sind. An das Gelenkaußenteil 15 ist ein Wellenzapfen 16 angeformt, der mit einer Wellenverzahnung 17 versehen ist. Der Wellenzapfen 16 ist mit seiner Wellenverzahnung 17 in den mit der Innenverzahnung 14 versehenen Teil der Durchgangsöffnung 13 der Radnabe 11 eingesteckt. Radnabe 11 und Gelenkaußenteil 15 sind axial mittels eines Sicherungsringes 18 gegeneinander gesichert. Die Radnabe 11 und damit auch das mit ihr verbundene Gelenkaußenteil 15 sind in einem zweireihigen Radlager 19 mit einem Lageraußenring 20, zwei Kugelreihen 21, 22 und einem auf die Radnabe aufgeschobenen Lagerinnenring 23 für die zweite Kugelreihe 22 gelagert. Der Lagerinnenring 23 ist durch eine Umbördelung 24 der Radnabe 11 axial auf dieser gesichert. Das Radlager 19 ist durch Dichtringe 25, 26 nach außen abgedichtet. Zwischen Gelenkaußenteil 15 und Umbördelung 24 befindet sich ein Ringspalt 37, um einen definierten positiven Abstand zwischen der umgebördelten Schulter 39 der Radnabe 11 und der Stirnfläche 40 des Gelenkaußenteils 15 und damit Kontaktfreiheit zwischen beiden zu schaffen.
Die Fig. 3 und 4, die die Axialsicherung von Radnabe und Gelenkaußenteil darstellen, werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist erkennbar, daß der Wellenzapfen 16 am freien Ende eine Eindrehung 28 hat und daß ausgehend von dieser Eindrehung 28 eine radiale Ausklinkung 29 in der Radnabe vorgesehen ist. Die Ausklinkung 29 reicht axial bis zur Position einer Innennut 31 in der Radnabe 11 und einer zugehörigen Umfangsnut 32 auf dem Wellenzapfen 16. In die beiden Nuten greift axial sichernd der im Querschnitt rechteckige Sicherungsring 18 ein. Dieser sitzt mit Vorspannung in der Innennut 31 ein und weist zwei nach innen gebogene freie Enden 35, 36 auf, die durch die Ausklinkung 29 nach innen in die Eindrehung 28 hineinreichen. Durch Zusammenziehen dieser freien Enden zieht sich zugleich der gesamte Sicherungsring 18 radial derart zusammen, daß er aus der Innennut 31 in der Radnabe 11 austritt und der Wellenzapfen 16 mit in die Umfangsnut 32 eingetretenem Sicherungsring 18 zerstörungsfrei axial aus der Radnabe 11 gelöst werden kann.
In Fig. 5 ist zum einen gezeigt, wie der separate Lagerinnenring 23 der Radlagerung durch die Umbördelung 24 an der Radnabe 11 axial auf dieser gesichert ist. Die Umbördelung 24 war zunächst als zylindrische Verlängerung ausgeführt, so daß der Lagerinnenring 23 mit Spiel auf die Radnabe 11 aufgezogen werden konnte. Anschließend ist die Umbördelung 24 nach außen aufgebördelt worden. Weiterhin ist zu erkennen, daß am Ende der Wellenverzahnung 17 auf dem Wellenzapfen 16 ein Bund 34 ausgebildet ist, der in eine Inneneindrehung 33 am Ende der Innenverzahnung 14 radial spielfrei eingreift. Die Verzahnungseingriffe 14, 17 sind durch eine Spezialpaste gegeneinander abgedichtet und somit weitgehend gegen Korrosion geschützt, als auch derart radial abgestützt, daß es bei Einfluß von Biegebeanspruchungen auf die erfindungsgemäße Einheit nicht zu Radialbewegungen kommen kann, so daß keine Passungskorrosion in der Wellenverzahnung zustande kommen kann. Die Spezialpaste erleichtert auch das Ineinanderschieben der Teile bei der Montage.
In Fig. 6 ist - bei im übrigen gleicher Darstellung und Bezifferung wie in Fig. 5 - der Bund 34 einseitig bis zum Übergang in die Stirnfläche 40 des Gelenkaußenteils 15 verdickt fortgesetzt.
In Fig. 7 ist - bei im übrigen gleicher Darstellung und Bezifferung wie in Fig. 6 - ein Dichtring 38 in eine Nut im Bund 34 eingesetzt, die gegenüber der Radnabe 11 abdichtet.
In Fig. 8 ist eine Radnabe 11 dargestellt, auf die ein Lagerinnenring 23' eines Radlagers 19 mit einem Lageraußenring 20 und zwei Kugelreihen 21, 22 aufgeschoben ist, an dem ein Radflansch 12 angeformt ist. Der Lagerinnenring 23' ist durch eine Umbördelung 24' in der Radnabe 11 axial gesichert, die auf der Außenseite ausgebildet ist. Das Radlager 19 ist durch Dichtringe 25, 26 nach außen abgedichtet. Die Radnabe 11 bildet eine axiale Durchgangsöffnung 13, von der ein Teilabschnitt mit einer Innenverzahnung 14 versehen ist. Die Radnabe 11 und der Lagerinnenring 23' sind über ineinandergreifene Innenverzahnungen 41 und Außenverzahnung 42 gegeneinander verdrehfest verbunden. Über die Innenverzahnung 14 ist die Radnabe 11 mit einem Gelenkaußenteil 15 eines Gleichlaufdrehgelenkes verbunden, dessen weitere Teile hier nicht dargestellt sind. An das Gelenkaußenteil 15 ist ein Wellenzapfen 16 angeformt, der mit einer Wellenverzahnung 17 versehen ist. Der Wellenzapfen 16 ist mit seiner Wellenverzahnung 17 in den mit der Innenverzahnung 14 versehenen Teil der Durchgangsöffnung 13 der Radnabe 11 eingesteckt. Radnabe 11 und Gelenkaußenteil 15 sind axial mittels eines Sicherungsrings 18 gegeneinander gesichert. Zwischen Gelenkaußenteil 15 und der Schulter 39 der Radnabe 11 befindet sich ein Ringspalt 37, um einen definierten positiven Abstand zwischen der Schulter 39 der Radnabe 11 und der Stirnfläche 40 des Gelenkaußenteils 15 und damit Kontaktfreiheit zwischen beiden zu schaffen. Zwischen der Schulter 39 und der Stirnfläche 40 ist ein Dichtring 38 eingesetzt. Bezugszeichenliste 11 Radnabe
12 Radflansch
13 Durchgangsöffnung
14 Innenverzahnung
15 Gelenkaußenteil
16 Wellenzapfen
17 Wellenverzahnung
18 Sicherungsring
19 Radlager
20 Lageraußenring
21 Kugelreihe
22 Kugelreihe
23 Lagerinnenring
24 Bördelung
25 Dichtung
26 Dichtung
27 -
28 Eindrehung
29 Ausklinkung
30 -
31 Innennut
32 Umfangsnut
33 Eindrehung
34 Bund
35 Ringende
36 Ringende
37 Ringspalt
38 Dichtring
39 Schulterfläche
40 Stirnfläche
41 Innenverzahnung
42 Außenverzahnung

Claims

1. Radnabeneinheit mit einer Radnabe (11), einer Radlagerung (19) und einem Gelenkaußenteil (15) eines Gleichlaufdrehgelenks, das einen nabenseitigen Wellenzapfen (16) mit einer Wellenverzahnung (17) aufweist, der in eine mit einer Innenverzahnung (14) versehene Durchgangsöffnung (13) der Radnabe eingesteckt ist, wobei eine Axialsicherung zwischen Radnabe (11) und Gelenkaußenteil (15) aus einem im Querschnitt rechteckigen Sicherungsring (18) gebildet wird, der in korrespondierende rechteckige Umfangsnuten (31, 32) in der Innenverzahnung (14) und der Wellenverzahnung (17) eingreift und nahe dem Ende des Wellenzapfens angeordnet ist, und am Wellenzapfen (16) nahe seiner Basis ein Zentrierbund (34) vorgesehen ist, der radial spielfrei in die Durchgangsöffnung (13) der Radnabe (11) eingreift.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer gelenkseitigen Schulterfläche (39) der Radnabe (11) und der nabenseitigen Stirnfläche (40) des Gelenkaußenteils (15) ein offener Ringspalt (37) liegt.

3. Einheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Wellenzapfen (16) nahe seiner Basis ein Dichtring (38) aufgezogen ist, der abdichtend zwischen der Durchgangsöffnung (13) der Radnabe (11) und dem Wellenzapfen (16) des Gelenkaußenteils (15) einsitzt.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen (16) stirnseitig eine axial vom freien Ende bis über die Umfangsnut (32) hinausreichende Ansenkung (28) und eine axial vom freien Ende bis zur Umfangsnut (32) reichende radiale Ausklinkung (29) bis in die Ansenkung (28) hinein aufweist, und daß nach innen gebogene freie Enden (35, 36) des Sicherungsrings (18) durch die Ausklinkung (29) in die Ansenkung (28) hineinreichen.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlagerung (19) ein zweireihiges Wälzlager umfaßt, das einen von der Gelenkseite auf die Radnabe (11) aufgeschobenen Lagerinnenring (23) umfaßt, der axial auf der Radnabe mittels einer gelenkseitigen nach außen weisenden Bördelung (24) der Radnabe (11) gehalten ist.

6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabe (11) einstückig mit dem Radflansch (12) ausgebildet ist. (Fig. 1)

7. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlagerung (19) ein zweireihiges Wälzlager umfaßt, das einen von der Radseite auf die Radnabe (11) aufgeschobenen Lagerinnenring (23') umfaßt, der axial auf der Radnabe (11) mittels einer radseitigen nach außen weisenden Bördelung (24') der Radnabe gehalten wird.

8. Einheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerinnenring (23') einstückig mit dem Radflansch (12) ausgebildet ist. (Fig. 6)

9. Einheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (37) axial breiter ist als das addierte Axialspiel zwischen dem Sicherungsring (18) und den Umfangsnuten (31, 32).