DE10341473B4

DE10341473B4 - Radaufhängung mit Sicherungsverbindung

Info

Publication number: DE10341473B4
Application number: DE10341473A
Authority: DE
Inventors: Hui Ann Arbor Wang; Richard L. Macomb Seidel; James A. Plymouth Levitte
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Neapco Europe GmbH
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2023-09-06
Also published as: GB0317153D0; GB2393228B; US20040047708A1; DE10341473A1; GB2393228A; US6857835B2

Abstract

Sicherungsscheibe (60) mit:
– einem Flansch (75),
– einer Hülse (78), die in axialer Richtung von dem Flansch (75) absteht, wobei die Hülse (78) einen geformten Rücksprung (82) mit einschließt, der eine nicht zylindrische Verbindungsoberfläche (84) für eine Rotationskopplung der Sicherungsscheibe (60) an einer Achswelle aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungsverbindung, die das Lösen einer Schraubverbindung in einem Verbindungsgelenk verhindert.
Aus der DE 602 06 116 T2 ist eine Sicherungsscheibe mit einem Flansch und einer Hülse, die in axialer Richtung vom Flansch absteht, bekannt. Die Rotationskupplung an der Achswelle geschieht durch einen Vorsprung, der in einen Schlitz des Zapfens eingreift, dies zeigen insbesondere die 2 und 3.
Sicherungsscheiben werden üblicherweise bei Befestigungsbaugruppen benutzt, um Relativbewegungen zwischen dem Schaft und den befestigten Teilen zu verhindern. Solche Bewegungen könnten eine Mutter vom Schaft lösen und so zum Verlust des befestigten Teils führen.
Die Radbaugruppen an Fahrzeugen haben im Allgemeinen eine Achswelle, die drehbar durch ein Gelenk und ein Radlager, das sich zwischen der Welle und dem Gelenk befindet, gelagert ist. Die Verbindung ist im Allgemeinen durch einen Sicherungsring gesichert. Es wird weiterhin eine Scheibe an der Achse befestigt, die eine Montage eines Rades an der Achswelle derart ermöglicht, dass sich das Rad mit der Achswelle dreht. Diese Scheibe kann eine Bremsscheibe und Nabenflansche einteilig verbinden. Eine Sicherungsscheibe wird gegen die Scheibe geschoben, und eine Mutter drückt wiederum die Sicherungsscheibe fest gegen die Scheibe, um Relativbewegungen zwischen der Achswelle und der Scheibe zu verhindern, welche die Mutter von der Achswelle lösen könnten.
Eine Vielzahl an bekannten Sicherungsscheiben ist bekannt und wird bei Radverbindungen gegen das Lösen der Mutter verwendet, einschließlich Schlitzscheiben und Sternunterlegscheiben. Ein Problem bei der Verwendung von Schlitz- und Sternunterlegscheiben bei Radverbindungen besteht darin, dass diese Unterlegscheiben während des Betriebs des Fahrzeugs immer noch beweglich sein können. Jede relative Bewegung kann die Mutter lösen, was wiederum dazu führen kann, dass sich das Rad während des Betriebes ablöst.
Um diese und andere Mängel bei konventionell gestalteten Sicherungsscheiben, inklusive der Stern- und Schlitzunterlegscheiben, zu beheben, stellen Hersteller den Gewindeabschnitt der Achswelle so her, dass sich eine lineare Fuge entlang des Gewindes erstreckt. Die Unterlegscheibe ist mit einem Keilzapfen versehen, der sich bis in die Fuge erstreckt, um so zu verhindern, dass sich die Unterlegscheibe relativ zur gewindegefurchten Welle dreht. Eine ähnliche Sicherungsscheibe weist einen flachen Abschnitt auf dem inneren Umfang auf, der fest in eine flach bearbeitete Ebene auf dem Außengewinde einrastet. Diese Konstruktionen verhindert, dass sich die Mutter löst, da sich die Unterlegscheibe bei Erschütterungen, Verdrehungen, Expansionen, Kontraktionen und anderen möglichen Bewegungen nicht um die Achswelle drehen kann. Wie auch immer, diese Konstruktionen erfordert eine zusätzliche Bearbeitung des Gewindeabschnitts auf der Achswelle. Jede zusätzliche Bearbeitung erhöht die Herstellungskosten und den Aufwand. Darüber hinaus ist bei der Bearbeitung des Gewindeabschnitts an der Achswelle sorgfältig vorzugehen, um eine Beschädigung der Gewinde zu verhindern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugradaufhängung zu schaffen, die eine Anordnung einer Sicherungsscheibe und einer Achswelle aufweist, die eine Drehbewegung der Unterlegscheibe relativ zur Achswelle verhindert, wobei eine Bearbeitung des Gewindeabschnitts der Welle nicht erforderlich sein soll. Die oben genannten Nachteile sollen vermieden werden. Weiterhin soll eine entsprechende Sicherungsscheibe vorgeschlagen werden.
Die Sicherungsscheibe bzw. der Sicherungsring weist eine im Allgemeinen flache außen liegende Fläche auf, gegen die sich die Mutter fest zieht. Die innere Fläche der Unterlegscheibe schließt einen eingedrückten Abschnitt ein, welcher Elemente aufweist, die mit Drehmoment übertragenden Elementen der Achswelle ineinander greifen. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Sicherungsscheibe, die einen gestuften Abschnitt aufweist. Dieser erlaubt es den Scheibenelementen, in die Drehmoment übertragenden Elemente der Achswelle einzurasten, während sie die Unterlegscheibe sicher auf der Achswelle fixieren.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der vorliegenden folgenden detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung ersichtlich werden. Dennoch sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeigen, nur zu erläuternden Zwecken aufgeführt sind, da verschiedene Veränderungen und Änderungen innerhalb des Sinns und des Anwendungsbereiches der Erfindung, der für den Fachmann ersichtlich ist, möglich sind.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche, und der beiliegenden Zeichnung deutlich werden. Es zeigen:
1: eine Schnittdarstellung einer Radaufhängung nach der vorliegenden Erfindung;
2: eine Explosionsdarstellung der Radaufhängung, welche in 1 gezeigt ist,
3: eine Teilschnittansicht entlang der Linie 3-3 aus 1,
4: einen Aufriss einer Sicherungsscheibe, betrachtet aus axialer Richtung vom Inneren der Unterlegscheibe aus,
5: eine Seitenteilansicht der Sicherungsscheibe entlang der Linie 5-5 aus 4,
6: einen Aufriss ähnlich dem in 4 einer alternativen Ausführung der Sicherungsscheibe und
7: eine teilweise geschnittene Explosionsdarstellung der Radaufhängung aus 1.
Eine Radaufhängung 10, die in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform konstruiert ist, ist in 1 dargestellt. Üblicherweise befestigen Radaufhängungen ein Rad an einer Fahrzeugachse 20, und übertragen das Drehmoment des Motors auf das Rad. Zu diesem Zweck schließt die Radaufhängung 10 eine Achslagerbaugruppe 30, eine Scheibe 50, die am Rad fixiert ist, eine Sicherungsscheibe 60, und eine Mutter 90 mit ein. Die Achse 20 ist über den Antriebsstrang an den Fahrzeugmotor gekoppelt, verläuft von der Fahrzeugmitte nach außen, und ist drehbar durch die Achslagerbaugruppe 30 gelagert. Die Achslagerbaugruppe 30 beinhaltet ein Gehäuse oder ein Gelenk 32, das einen Rücksprung für die Aufnahme der Radlagereinheit 40 bildet, welche Umdrehungen der Achse 20 relativ zum Gelenk 32 ermöglicht. Die Achslagerbaugruppe 30, die Radlagereinheit 40, und die Scheibe 50 sind an der Achse 20 durch die Sicherungsscheibe 60 und die Mutter 90 befestigt, wie in 1 gezeigt ist.
Im Allgemeinen drehen sich innere Lagerringe 44 der Radlagereinheit 40 und die Scheibe 50 mit der Achse 20, um das Fahrzeugrad anzutreiben. Während eine Vielzahl von Achs-, Lagereinheits-, und Scheiben-Konfigurationen benutzt werden könnten, um die gewünschte Rotationskopplung zur Verfügung zu stellen, schließt die dargestellte Ausführungsform der Achse 20 einen geformten Abschnitt 22 (2) mit ein, der innerhalb der Radlagereinheit 40 und der Scheibe 50 anbringbar ist und die Rotationskopplung zwischen der Scheibe 50 und der Achse 20 bedingt. Trotz der unterschiedlichen Konfigurationen, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden könnten, sei darauf hingewiesen, dass der geformte Abschnitt 22 und ein damit zusammenwirkender mittlerer Durchgang 52 der Scheibe 50 einen Reibungsschluss bilden können, einschließlich zusammenwirkender Vorsprünge oder Rücksprünge (engl. splines), typischerweise 28 bis 36 davon, oder mehreckige Nocken, um den geformten Abschnitt 22 mit der Scheibe 50 drehstarr zu verbinden. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl hier ein einzelner geformter Abschnitt 22 beschrieben wird, separate Abschnitte mit abweichender Konfiguration benutzt werden können, ohne vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen, der durch die angehängten Ansprüche definiert wird. Die Achse 20 und die inneren Radlagerringe 44 sind so beschrieben, dass sie durch Reibung kraftschlüssig verbunden sind, aber eine Vielzahl von anderen Methoden kann ebenfalls benutzt werden. Die Achse 20 schließt einen Gewindeabschnitt, der axial außerhalb vom geformten Abschnitt 22 positioniert ist und ein Gewinde hat, das so konfiguriert ist, dass es zu dem inneren Gewinde der Mutter 90 passt.
Wie am besten in den 4 und 5 gezeigt wird, weist die Sicherungsscheibe 60 in axialer Richtung eine Außenseite bzw. Außenfläche 72, eine Innenseite bzw. Innenfläche 76, eine Hülse 78, eine zentrale Öffnung oder Bohrung 74, die so dimensioniert ist, dass sie die Achse 20 aufnehmen kann, und einen geformten Rücksprung 82 auf, der in axialer Richtung von der Innenseite 76 her so vertieft ist, dass er eine Verbindung mit der zentra les Loch 74 eingeht, um einen Durchgang zu definieren, der sich durch die besagte Unterlegscheibe (Sicherungsscheibe 60) erstreckt. Die zylindrische und nach innen vorstehende Unterlegscheibenhülse 78 ist in die in der Scheibe 50 geformten Hülsenfurche 62 einführbar (7). Der geformte Rücksprung 82 ist teilweise durch eine nicht zylindrische äußere Oberfläche 84 mit Vorsprüngen 83 definiert, die so konstruiert sind, dass sie zum Querschnitt des geformten Abschnittes 22 der Achse 20 passen. Durch diese Anordnung ist die Sicherungsscheibe 60 drehstarr mit der Achswelle 20 koppelbar. Dadurch wird jede Drehbewegung der Sicherungsscheibe 60 relativ zur Achse 20 verhindert. Die Außenfläche 72 kann riefig oder nach dem Stand der Technik andersartig so gestaltet sein, dass die Mutter 90 an einer Rotation relativ zu der Sicherungsscheibe 60 gehindert wird.
Obwohl die Querschnittsflächen des geformten Rücksprungs 82 und des geformten Abschnittes 22 variieren können, werden Beispiele in den 4 bis 6 dargestellt. Die 4 und 5 beispielsweise stellen die Hülse 78 mit radial einwärts verlaufenden Vorsprüngen 83 in Form polygonaler Nocken 85 dar, wobei diese Vorsprünge 83 mit ähnlich angeordneten polygonalen Nocken 26 auf der Achse 20 interagieren. Ein anderes Beispiel ist in 6 dargestellt, wo die radial einwärts verlaufenden Vorsprünge 88 mit ähnlich konfigurierten Rücksprüngen 88 auf der Achse 20 interagieren. Die Verwendung von polygonalen Nocken 85 ermöglicht eine einfachere Herstellung der Achse 20 und der Sicherungsscheibe 60, eine lange Lebensdauer der Nocken 85 während des Betriebs, und ein einfaches Zusammensetzen der Achse 20, des Achslagerbaugruppe 30, der Scheibe 50, und der Sicherungsscheibe 60. Selbstverständlich wird vom Fachmann leicht erkannt werden, dass die Konfiguration, die Form, und das Design des inneren geformten Rücksprungs 82, des Vorsprungs 83, und der äußeren Oberfläche 84 so gewählt werden können, dass sie mit jeder anderen nicht-zylindrischen Form oder Konstruktion des geformten Abschnitts 22 auf der Achse 20 verbunden werden können. Zum Beispiel verbindet sich der innere geformte Rücksprung 82 der Ausführungsformen, die in den 4 bis 6 dargestellt sind, völlig und ohne Lücken mit dem geformten Abschnitt 22 auf der Achse 20. Allerdings muss der innere geformte Rücksprung 82 den geformten Abschnitt 22 nicht völlig entsprechen, er kann auch nur einen Bereich aufweisen, der mit dem geformten Abschnitt 22 auf der Achse 20 übereinstimmt, um so jede Rotationsbewegung der Sicherungsscheibe 60 relativ zur Achse 20 zu verhindern.
Ferner werden Fachleute erkennen, dass mehrfache Vorsprünge nicht in allen Ausführungsformen der Erfindung unbedingt erforderlich sind. So kann zum Beispiel der innere geformte Rücksprung 82 nur einen äußeren Zacken definieren, der mit einem entsprechend geformten Abschnitt 22 auf der Achse 20 zusammenpasst. Bei vielen Ausführungsformen ist nicht mehr als ein Zacken nötig, um Drehbewegungen der Sicherungsscheibe 60 relativ zur Achswelle 20 zu verhindern.
Die Sicherungsscheibe 60 kann aus jedem geeignetem Material hergestellt werden. In der gezeigten Ausführungsform besteht die Sicherungsscheibe aus einem hoch vergüteten Stahl mit einer für die Korrosionsbeständigkeit aufgebrachten GEOMET Beschichtung. Eine GEOMET Beschichtung ist ein chromfreier Anstrich auf Wasserbasis, der in vielen Bereichen der Automobilindustrie verwendet wird, um Korrosionsbeständigkeit zu schaffen. Es ist selbstverständlich, dass andere Materialien wie unlegierter Stahl oder Aluminium verwendet werden können, um die Sicherungsscheibe herzustellen. Es ist ebenfalls selbstverständlich, dass die Beschichtung aus Zink, schwarzem Oxid, oder einem anderen korrosionsbeständigen Material bestehen kann, und dass die Sicherungsscheibe 60 auch ohne jede Beschichtung hergestellt werden kann.
Der Herstellungsprozess für die Achse 20, die Achslagerbaugruppe 30, die Radlagereinheit 40, die Scheibe 50, und die Mutter 90 sind dem Fachmann gut bekannt. Weist die Achse 20 einen polygonal geformten Abschnitt 22 auf, können herkömmliche Herstellungsverfahren wie das Gegenlaufverfahren angewandt werden.
Die Sicherungsscheibe 60 kann durch verschiedene Fertigungstechniken hergestellt werden, die dem Fachmann aus dem Bereich bekannt sind. In der bevorzugten Ausführungsform kann die Sicherungsscheibe 60 maschinelle hergestellt werden, aber auch andere Verfahren können eingesetzt werden. Bei der maschinellen Bearbeitung der Sicherungsscheibe 60 kann ein Rohling, der die Größe und die Form der Sicherungsscheibe hat, geformt werden. Daraufhin kann der Rohling so bearbeitet werden, dass er eine äußere Rille, den inneren geformten Rücksprung 82, und die Bohrung 74 bildet. Sicherlich erkennt ein Fachmann, dass es kein vorgeschriebenes Verfahren gibt, um die Sicherungsscheibe 60 herzustellen. Andere Techniken, die dem Fachmann für Verbindungen gut bekannt und für Fertigung der Sicherungsscheibe 60 geeignet sind, schließen das Stanzen, die Pudermetallurgie, und die Kaltverformung mit ein.
Die Radaufhängung 10 kann in einer den Fachleuten bereits bekannten Weise zusammengesetzt werden. Zum Beispiel können das Gelenk 32 und die Radlagereinheit 40, sobald die Achse 20 mit dem Fahrzeugantriebsstrang (nicht dargestellt) zusammengesetzt und die Radlagereinheit 40 innerhalb des Gelenkes 32 platziert ist, auf die Achse 20 geschoben werden. Das Gelenk 32 kann dann mit dem Fahrzeugaufhängungssystem (nicht dargestellt) oder dem Fahrzeugrahmen (nicht dargestellt) verbunden werden. Danach wird die Scheibe 50 auf den geformten Abschnitt 22 geschoben und durch das Einrasten der Nocken 26 oder Vor- bzw. Rücksprüngen drehstarr mit diesem verbunden. Die Sicherungsscheibe 60 wird dann auf der Achse 20 so platziert, dass die Vorsprünge 83 (z.B. die Nocken 85) in den geformten Abschnitt 22 einrasten und somit eine Bewegung der Sicherungsscheibe 60 relativ zur Achse 20 verhindern. Die Hülse 78 der Sicherungsscheibe 60 passt in die Hülsenfurche 62 der Scheibe 50. In der abgebildeten Ausführungsform berührt die Hülse 78 nicht die Scheibe 50, aber die Sicherungsscheibe 60 berührt die Scheibe 50 an einer Scheibenberührungsfläche 86. Die Mutter 90 wird dann auf die Achse 20 geschraubt und so angezogen, dass der Achslagerbaugruppe 30, die Scheibe 50, und die Sicherungsscheibe 60 fest auf der Achse 20 gehalten werden. Weil die Sicherungsscheibe 60 auf dem geformten Abschnitt 22 auf der Achse 20 eingerastet ist, kann sie keine Vibrationsbewegungen von der Scheibe 50 auf die Mutter 90 übertragen, wodurch verhindert wird, dass sich die Mutter 90 löst.
Die vorangegangene Beschreibung offenbart und beschreibt eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird anhand der Beschreibung sowie den beigefügten Figuren und Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Entwicklungen, Änderungen und Variationen möglich sind, ohne dass vom wahren Sinn und dem Schutzbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert wird, abgewichen würde.
Die Sicherungsscheibe wird direkt auf dem angepassten Abschnitt der Welle befestigt und nicht auf dem Abschnitt der Welle, der ein Gewinde hat. Dadurch wird die separate Fertigung des Gewindeabschnitts umgangen, wodurch Herstellungskosten und -schritte eingespart werden. Die Sicherungsscheibe, die auf dem angepassten Abschnitt befestigt ist, verhindert jegliche relative Bewegung zwischen der Welle und der Sicherungsscheibe, die von Störungen wie Vibrationen, Stößen und Drehungen herrühren könnten.

Claims

Sicherungsscheibe (60) mit: – einem Flansch (75), – einer Hülse (78), die in axialer Richtung von dem Flansch (75) absteht, wobei die Hülse (78) einen geformten Rücksprung (82) mit einschließt, der eine nicht zylindrische Verbindungsoberfläche (84) für eine Rotationskopplung der Sicherungsscheibe (60) an einer Achswelle aufweist.
Sicherungsscheibe (60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht zylindrische Verbindungsoberfläche (84) in radialer Richtung nach innen abstehende Vorsprünge (83) mit einschließt.
Sicherungsscheibe (60) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen abstehenden Vorsprünge (83) eine polygonale Nocke (85) einschließen.
Sicherungsscheibe (60) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen abstehenden Vorsprünge (83) mindestens einen Vor- bzw. Rücksprung (88) einschließen.
Sicherungsscheibe (60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe (60) eine zentrale Bohrung (74) definiert, die sich axial durch die Sicherungsscheibe (60) erstreckt, wobei die zentrale Bohrung einen geformten Rücksprung (82) und ein zentrales Loch einschließt, wobei das zentrale Loch hinsichtlich seines Durchmessers kleiner als der geformte Rücksprung (82) ist.
Sicherungsscheibe (60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Flansch radial über den äußeren Umfang der Hülse (78) hinaus erstreckt.
Radaufhängung (10) mit: – einer Achse (20), die einen Gewindeabschnitt (24) und einen geformten Abschnitt (22) aufweist und – einer Sicherungsscheibe (60), einschließlich einer Hülse (78), die einen nicht zylindrisch geformten Rücksprung (82) definiert, wobei der geformte Rücksprung (82) so in den geformten Abschnitt (22) der Achse (20) eingreift, dass die Sicherungsscheibe (60) mit der Achse (20) drehstarr verbunden wird.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe (60) eine zentrale Bohrung (74) definiert, die sich axial durch die Sicherungsscheibe (60) erstreckt, wobei die zentrale Bohrung (74) einen geformten Rücksprung (82) und ein zentrales Loch einschließt, wobei das zentrale Loch hinsichtlich seines Durchmessers kleiner als der geformte Rücksprung (82) ist.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Flansch (75) radial über den äußeren Umfang der Hülse (78) erstreckt.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (78) einen in radialer Richtung nach innen abstehenden Vorsprung (83) einschließt.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in radialer Richtung nach innen abstehende Vorsprung (83) einen polygonalen Nocken (26) einschließt.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der geformte Abschnitt (22) einen polygonalen Nocken (26) einschließt, wobei der polygonale Nocken (26) des geformten Abschnitts (22) in den polygonalen Nocken (85) der Sicherungsscheibe (60) eingreifen kann.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der geformte Abschnitt (22) und die Hülse (78) je mindestens einen Vor- bzw. Rücksprung (88) einschließen, wobei der Vor- bzw. Rücksprung (88) der Hülse (78) so in dem Rück- bzw. Vorsprung (88) des geformten Abschnitts (22) eingreifen kann, dass die Sicherungsscheibe (60) mit der Achse (20) drehstarr verbindbar ist.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie des weiteren eine Scheibe (50) einschließt, die mit dem geformten Abschnitt (22) verbindbar ist, wobei die Scheibe (50) eine Hülsenfurche (62) hat, und wobei die Hülse (78) der Sicherungsscheibe (60) in die Hülsenfurche (62) eingeführt wird.
Radaufhängung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gewindeabschnitt (24) der Achse (20) in axialer Richtung außerhalb des geformten Abschnitts (22) befindet und hinsichtlich seines Durchmessers kleiner als der geformte Abschnitt (22) ist, und wobei der Gewindeabschnitt (24) in der zentralen Bohrung (74) der Sicherungsscheibe (60) angeordnet ist.