DE10305084A1 - Lager-Naben-Einheit für das Rad eines Motorfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Zwei Serien von Wälzkörpern (16, 17) sind zwischen einen festen äußeren Lagerring (18) und einen ersten und einen zweiten Lagerring (19, 20) eingefügt, die radial innen gelegen und nebeneinander auf der zylindrischen äußeren Oberfläche (12a) eines rohrförmigen Bereichs (12) einer Nabe (11) angeordnet sind. An einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs (12) weist die Nabe eine radiale Schulteroberfläche (13) auf, die eine axial außenliegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) erfaßt. Ein zweites Ende des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe ist plastisch so verformt, daß ein radial nach außen gegen eine axial innenliegende Seite (20a) des zweiten Innenrings (20) vorstehender Rand (22) entsteht. Die radiale Schulteroberfläche (30) ist mit der zylindrischen Oberfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) über eine Verbindungsoberfläche (32) verbunden, die gegenüber einer radialen Ebene (P), in der die Schulteroberfläche (13) liegt, einen Rücksprung oder eine Unterschneidung aufweist. Die axial außenliegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) erfaßt die ganze radiale Schulteroberfläche (13) der Nabe.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lager-Naben-Einheit für das Rad eines Motorfahrzeugs, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Nabe für das Rad eines Kraftfahrzeugs, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 3 erfaßt ist.
• Eine Lager-Naben-Einheit der oben erwähnten Art ist beispielsweise aus US-6.007.253 bekannt.
• Zum besseren Verständnis des Standes der Technik und der mit ihr zusammenhängenden Probleme wird zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen eine Lager-Naben-Einheit der bekannten Art beschrieben.
• In Fig. 1 hat eine Nabe 11 einen rohrförmigen zylindrischen Mittelbereich 12. Um den rohrförmigen Bereich 12 herum ist eine Lagereinheit mit zwei Serien von Kugeln 16, 17 angebracht, die radial zwischen einen festen äußeren Lagerring 18, auf dem die äußeren Laufbahnen ausgebildet sind, und zwei radial innenliegende, in axialer Richtung benachbarte Lagerringe 19, 20 eingefügt sind, auf denen sich die inneren Laufbahnen befinden. Die Ringe 19, 20 sind auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des rohrförmigen Bereichs 12 der Nabe angebracht; der auf der axial außenliegenden Seite (oder outboard-Seite) angeordnete Innenring 19 liegt auf einer radialen Schulteroberfläche 30 der Nabe 11 an. Das axial innenliegende Ende des rohrförmigen Bereichs 12 der Nabe ist so plastisch verformt, üblicherweise durch orbitales Rollbiegen, daß ein radial nach außen vorstehender Rand 22 entsteht, der die Innenringe 19, 20 auf der Nabe in axialer Richtung festlegt, wobei der Innenring 19 im Anschlag gegen die Schulteroberfläche 30 gedrückt wird.
• Aufgrund des Umstands, daß der Stahl der Nabe nachgiebiger ist als der gehärtete Stahl, aus dem der Innenring 19 besteht, verformen die während des Rollbiegens erzeugten Axialkräfte (in der Größenordnung von 100.000 bis 120.000 N) die Schulteroberfläche 30 der Nabe und erzeugen in ihr einen in Fig. 2 schematisch mit A bezeichneten Abdruck (wo der Deutlichkeit halber die Ausmaße des Abdrucks übertrieben dargestellt sind).
• Die gekrümmte Anschlußzone 31 zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche 12a des rohrförmigen Bereichs 12 und der radialen Schulteroberfläche 30 hat einen Krümmungsradius r, der kleiner ist als der Krümmungsradius R der gegenüberliegenden Oberfläche 19b, die die Seitenfläche 19a mit der inneren zylindrischen Oberfläche 19c des Rings 19 verbindet.
• Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der Bereich der radialen Berührungs- oder Anlagefläche zwischen der Nabe und dem Innenring 19 ziemlich begrenzt; der Berührungsdruck ist folglich hoch, und der von der Verformung durch Stauchung erzeugte Abdruck erreicht Werte in der Größenordnung von 60 bis 70 µ. Es entsteht daher eine Stufe B zwischen der durch das Rollbiegen mittelbar verformten Zone und der freien, nicht verformten Zone der Schulteroberfläche 30. Ist das Rollbiegen des Randes 22 beendet, so entspannt sich dieser, und die Innenringe 19, 20 gewinnen ein geringfügiges Spiel gegenüber der Nabe, auf der sie angebracht sind. In der Praxis erzeugen wegen der zwischen den Bestandteilen der Lager-Naben-Einheit bestehenden Spiele die durch das orbitale Rollbiegen übertragenen Kräfte eine gegenüber der Drehachse x asymmetrische Verformung A, weshalb der Abdruck A und die Stufe B eine axiale Tiefe und eine radiale Höhe aufweisen, die längs des sich um die Drehachse x herum erstreckenden Umfangs veränderlich sind.
• Die sich im Betrieb ergebenden Spannungen sind bestrebt, die Innenringe 19, 20 gegenüber der Nabe längs des Umfangs zu verschieben, weshalb die (ebene und nicht verformte) seitliche Anliegefläche 19a des Innenrings 19, sobald sie einmal verschoben ist, sich gegen die Stufe B stellt, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, und dadurch in der Nabe Spannungen entstehen läßt, die manchmal entscheidend dazu beitragen, ihren Bruch zu verursachen.
• Ziel der Erfindung ist es, die Probleme des oben erwähnten Standes der Technik zu lösen und insbesondere den Berührungsdruck zwischen dem Innenring und der Schulteroberfläche der Nabe zu verringern und dadurch die Bildung der oben erwähnten Stufe und die sich daraus ergebenden Nachteile zu vermeiden.
• Dieses und weitere Ziele und Vorteile, die nachfolgend noch verständlicher werden, werden nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung von einer Lager-Naben-Einheit erreicht, die die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale hat.
• Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird die Schaffung einer Nabe vorgeschlagen, die die in Anspruch 3 erfaßten Merkmale hat.
• In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erfaßt.
• Es werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen die strukturellen und funktionellen Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Lager-Naben-Einheit nach dem Stand der Technik;
• Fig. 2 und 3 schematische vergrößerte axiale Schnittansichten einer Einzelheit der Lager-Naben-Einheit der Fig. 1 in zwei verschiedenen Stellungen;
• Fig. 4 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lager-Naben-Einheit und Fig. 5 eine vergrößerte schematische Ansicht, ähnlich der von Fig. 2, einer Einzelheit der Lager-Naben-Einheit der Fig. 4.
• Bezugnehmend auf Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Lager-Naben-Einheit für das Rad eines Motorfahrzeugs insgesamt mit 10 bezeichnet.
• Der allgemeine Aufbau einer derartigen Lager-Naben-Einheit ist insgesamt als bekannt zu betrachten. Im weiteren Verlauf der Beschreibung werden daher im einzelnen nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmale beschrieben. Hinsichtlich der Ausführung aller nicht im einzelnen beschriebenen Teile und Elemente kann daher auf eine beliebige Lager-Naben-Einheit der bekannten Art Bezug genommen werden.
• Zusammenfassend enthält die Lager-Naben-Einheit 10 eine Nabe 11 mit einem zylindrischen rohrförmigen Mittelbereich 12, von dessen einem Ende (dem im Gebrauch der Außenseite des Fahrzeugs zugewandten Ende) sich nach außen ein Bereich in Form eines radialen Flansches 13 mit axialen Bohrungen 14 für Bolzenschrauben 15 zur Anbringung des Rades erstreckt. Die Lager-Naben-Einheit enthält außerdem ein Lager mit zwei Serien von Wälzkörpern 16, 17 (in diesem Beispiel Kugeln), die radial zwischen einen festen äußeren Lagerring 18 und zwei axial benachbarte, radial innenliegende Lagerringe 19, 20 eingefügt sind. Die Innenringe 19, 20 sind auf der äußeren zylindrischen Oberfläche 12a des rohrförmigen Mittelbereichs 12 der Nabe angebracht.
• Die Innenringe 19, 20 werden in axialer Richtung auf der Nabe zwischen einer (im folgenden im einzelnen beschriebenen) radialen Schulteroberfläche 30 und einem Rand 22 festgehalten, der durch Verformung (mittels Rollbiegen) des axial innenliegenden Endes des rohrförmigen Bereichs 12 der Nabe gegen die axial innenliegende Seite 20a des Rings 20 gewonnen wurde. Mit 22' ist in Fig. 4 gestrichelt das axial innenliegende Ende des rohrförmigen Bereichs 12 der Nabe in seinem nicht verformten und anfänglich geraden Zustand vor dem Rollbiegen dargestellt.
• Wie in Fig. 5 noch deutlicher dargestellt, weist die Oberfläche 32, die die radiale Schulteroberfläche 30 mit der zylindrischen Oberfläche 12a des rohrförmigen Bereichs 12 der Nabe verbindet, erfindungsgemäß einen Rücksprung oder eine Unterschneidung in Bezug auf die radiale Ebene p auf, in der die Schulteroberfläche 30 liegt. Verwendet man einen inneren Lagerring 19 mit einer seitlichen Oberfläche 19a, die gleich oder vorzugsweise größer als die Schulteroberfläche 30 ist und diese voll erfaßt, so vermeidet man die in der Beschreibungseinleitung erörterte Stufenbildung und das Auftreten der sich daraus ergebenden Nachteile.
• Vorteilhafterweise kann eine im Vergleich zum Stand der Technik größere Berührungsfläche erhalten werden, was einen geringeren auf die Nabe ausgeübten Druck zur Folge hat. Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen und vorteilhaft, einen inneren Lagerring 19 zu verwenden, dessen seitliche Oberfläche 19a größer als die der bis jetzt verwendeten Ringe. Dies kann einfach dadurch erzielt werden, daß der Krümmungsradius R der Oberfläche 19b, die die radiale seitliche Oberfläche 19a mit der zylindrischen inneren Oberfläche 19c des Rings 19 verbindet, verkleinert wird.
• Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die hier beschriebene und dargestellte Ausführungsform, die als Beispiel für die Verwirklichung der Lager-Naben-Einheit zu betrachten ist, beschränkt ist; die Erfindung kann stattdessen Änderungen hinsichtlich der Form und Anordnung der Teile sowie der konstruktiven und funktionellen Einzelheiten unterworfen werden.
• Zwei Serien von Wälzkörpern sind zwischen einen festen äußeren Lagerring und einen ersten und einen zweiten Lagerring eingefügt, die radial innen gelegen und nebeneinander auf der zylindrischen äußeren Oberfläche eines rohrförmigen Bereichs einer Nabe angeordnet sind. An einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs weist die Nabe eine radiale Schulteroberfläche auf, die eine axial außenliegende Seite des ersten Innenrings erfaßt. Ein zweites Ende des rohrförmigen Bereichs der Nabe ist plastisch so verformt, daß ein radial nach außen gegen eine axial innenliegende Seite des zweiten Innenrings vorstehender Rand entsteht. Die radiale Schulteroberfläche ist mit der zylindrischen Oberfläche des rohrförmigen Bereichs über eine Verbindungsoberfläche verbunden, die gegenüber einer radialen Ebene, in der die Schulteroberfläche liegt, einen Rücksprung oder eine Unterschneidung aufweist. Die axial außenliegende Seite des ersten Innenrings erfaßt die ganze radiale Schulteroberfläche der Nabe.

Claims (4)

1. Lager-Naben-Einheit (10) für das Rad eines Motorfahrzeugs, enthaltend:
eine Nabe (11) mit einem rohrförmigen Mittelbereich (12), der eine zylindrische äußere Oberfläche (12a) aufweist,
zwei Serien von Wälzkörpern (16, 17), die radial zwischen einen festen äußeren Lagerring (18) und einen ersten und einen zweiten Lagerring (19, 20) eingefügt sind, die radial innenliegend und nebeneinander auf der zylindrischen äußeren Oberfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe angeordnet sind, eine radiale Schulteroberfläche (30), gebildet von der Nabe an einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs (12), wobei die erwähnte Schulteroberfläche eine axial außenliegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) erfaßt,
einen radial nach außen vorstehenden Rand (22), der durch plastische Verformung eines zweiten Endes des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe gegen eine axial innenliegende Seite (20a) des zweiten Innenrings (20) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Schulteroberfläche (30) mit der zylindrischen Oberfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) durch eine Verbindungsoberfläche (32) verbunden ist, die gegenüber einer radialen Fläche (P), in der die Schulteroberfläche (30) liegt, einen Rücksprung oder eine Unterschneidung aufweist, und daß die axial außenliegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) die gesamte radiale Schulteroberfläche (30) der Nabe erfaßt.

2. Lager-Naben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial außenliegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) eine größere Oberfläche hat als die radiale Schulteroberfläche (30) der Nabe.

3. Nabe (11) für das Rad eines Motorfahrzeugs, enthaltend:
einen rohrförmigen Mittelbereich (12) mit einer zylindrischen Außenfläche (12a), eine radiale Schulteroberfläche (30), die an einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs (12) ausgebildet ist und eine Schulter für einen auf den rohrförmigen Bereich (12) aufzubringenden Lagerring (19) zu bilden vermag,
dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Schulteroberfläche (30) mit der zylindrischen Oberfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) durch eine Verbindungsoberfläche (32) verbunden ist, die gegenüber einer radialen Ebene (P), in der die Schulteroberfläche (30) liegt, einen Rücksprung oder eine Unterschneidung aufweist.

4. Nabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein zweites Ende (22') des rohrförmigen Bereichs (12) enthält, das plastisch so verformt werden kann, daß ein radial nach außen vorstehender Rand (22) entsteht, der dazu dient, einen Lagerring (20) auf der Nabe (11) festzulegen.