DE10305084B4

DE10305084B4 - Lagereinheit und Nabe für das Rad eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10305084B4
Application number: DE10305084A
Authority: DE
Inventors: Angelo Vignotto; Fulvio Nicastri
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2023-02-08
Also published as: ITTO20020114A0; DE10305084A1; ITTO20020114A1

Abstract

Lagereinheit für das Rad eines Kraftfahrzeugs, enthaltend:
eine Nabe (11) mit einem rohrförmigen Bereich (12), der eine zylindrische Außenfläche (12a) aufweist,
zwei Reihen von Wälzkörpern (16; 17) zwischen einem festen Außenring (18) und einem ersten und zweiten Innenring (19; 20), die auf der zylindrischen Außenfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe (11) angeordnet sind,
eine radiale Schulterfläche (30), die von der Nabe (11) an einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs (12) gebildet ist und die an einer außen liegenden Seite (19a) des ersten Innenrings (19) anliegt, einen radial nach außen vorstehenden Rand (22), der durch plastische Verformung eines zweiten Endes des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe (11) gegen eine innen liegende Seite (20a) des zweiten Innenrings (20) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die radiale Schulterfläche (30) mit der zylindrischen Außenfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) durch eine Verbindungsfläche (32) verbunden ist, die gegenüber der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit für das Rad eines Kraftfahrzeugs, 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 definiert ist.
Eine Lagereinheit sowie eine Nabe der oben erwähnten Art sind beispielsweise aus US 6.007.253 A bekannt.
Bei einer derartigen Lagereinheit weist eine Nabe einen rohrförmigen Bereich mit einer zylindrischen Außenoberfläche auf. Auf dieser Fläche sind zwei Innenringe angeordnet, wobei einer dieser Innenringe mit seiner außen liegenden Seite an einer radialen Schulterfläche der Nabe anliegt. Ein nach radial außen vorstehender Rand der Nabe, welcher durch Umformen des rohrförmigen Bereichs der Nabe gebildet ist, hält die beiden Innenringe auf der zylindrischen Außenfläche. Bei dem durchzuführenden Umformungsvorgang besteht die Gefahr, dass im Bereich der Schulterfläche der Nabe eine Stufe gebildet wird, die bei dem daran anliegendem Innenring zu Spannungen in der Nabe führen kann.
Die Aufgabe 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.
Diese wird durch die im Anspruch 1 definierte Lagereinheit sowie die im Anspruch 3 definierte Nabe gelöst.
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:
1 einen axialen Schnitt durch eine Lager-Naben-Einheit nach dem Stand der Technik;
2 und 3 schematische vergrößerte axiale Schnittansichten einer Einzelheit der Lager-Naben-Einheit der 1 in zwei verschiedenen Stellungen;
4 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lager-Naben-Einheit und
5 eine vergrößerte schematische Ansicht, ähnlich der von 2, einer Einzel-heit der Lager-Naben-Einheit der 4.
Zum besseren Verständnis der der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Probleme wird zunächst unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen eine Lagereinheit der bekannten Art beschrieben.
In 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 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 3 schematisch dargestellt, und dadurch in der Nabe Spannungen entstehen läßt, die manchmal entscheidend dazu beitragen, ihren Bruch zu verursachen.
Bezugnehmend auf 4 ist eine erfindungsgemäße Lagereinheit, im Folgenden Lager-Naben-Einheit genannt, für das Rad eines Kraftfahrzeugs 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 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 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.

Claims

Lagereinheit für das Rad eines Kraftfahrzeugs, enthaltend: eine Nabe (11) mit einem rohrförmigen Bereich (12), der eine zylindrische Außenfläche (12a) aufweist, zwei Reihen von Wälzkörpern (16; 17) zwischen einem festen Außenring (18) und einem ersten und zweiten Innenring (19; 20), die auf der zylindrischen Außenfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe (11) angeordnet sind, eine radiale Schulterfläche (30), die von der Nabe (11) an einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs (12) gebildet ist und die an einer außen liegenden Seite (19a) des ersten Innenrings (19) anliegt, einen radial nach außen vorstehenden Rand (22), der durch plastische Verformung eines zweiten Endes des rohrförmigen Bereichs (12) der Nabe (11) gegen eine innen liegende Seite (20a) des zweiten Innenrings (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Schulterfläche (30) mit der zylindrischen Außenfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) durch eine Verbindungsfläche (32) verbunden ist, die gegenüber der radialen Schulterfläche (30) eine Einbuchtung oder eine Hinterschneidung aufweist, und dass die außen liegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) an der gesamten radialen Schulterfläche (30) anliegt.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die außen liegende Seite (19a) des ersten Innenrings (19) eine größere Oberfläche aufweist als die radiale Schulterfläche (30) der Nabe (11).
Nabe (11) für das Radlager eines Kraftfahrzeugs, enthaltend: einen rohrförmigen Bereich (12) mit einer zylindrischen Außenfläche (12a) und einer radialen Schulterfläche (30), die von einem ersten Ende des rohrförmigen Bereichs (12) gebildet ist und an der eine außen liegende Seite (19a) eines auf den rohrförmigen Bereich (12) aufbringbaren Innenrings (19) zur Anlage bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Schulterfläche (30) mit der zylindrischen Außenfläche (12a) des rohrförmigen Bereichs (12) durch eine Verbindungsfläche (32) verbunden ist, die gegenüber der radialen Schulterfläche (30) eine Einbuchtung oder eine Hinterschneidung aufweist.
Nabe (11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Bereich (12) ein zweites Ende aufweist, das durch plastische Verformung einen radial nach außen vorstehenden Rand (22) bildet, der den Innenring (19) auf der Nabe (11) festlegt.