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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung zum freien
drehbaren Lagern eines Fahrzeugrades und insbesondere eine Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad, die dafür vorgesehen ist, das Gewicht
und die Größe der Radlagervorrichtung vom Typ
der vierten Generation zu verringern und die Steifigkeit und Langlebigkeit
der Radlagervorrichtung vom Typ der vierten Generation zu erhöhen,
sowie ein Achsmodul, das mit einer solchen Radlagervorrichtung ausgestattet
ist.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Gewöhnlich
ist die Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad dafür
geeignet, ein Nabenrad zum Montieren des Rades über ein
Wälzlager frei drehbar zu lagern, und zweireihige Schrägkugellager
werden weithin in einer solchen Lagervorrichtung verwendet, weil
sie eine wünschenswerte Lagersteifigkeit, eine hohe Beständigkeit
gegen Fehlausrichtung und ein kleines Drehmoment im Hinblick auf
einen bevorzugten Kraftstoffverbrauch aufweisen.
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Die
Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad wird allgemein klassifiziert
in: eine Struktur der ersten Generation, bei der ein Radlager aus
zweireihigen Schrägkugellagern zwischen einem Achsschenkel, der
einen Abschnitt einer Aufhängung bildet, und einem Nabenrad
montiert ist, eine Struktur der zweiten Generation, bei der ein
Karosseriemontageflansch oder ein Radmontageflansch direkt an der
Außenumfangsfläche eines äußeren
Elements ausgebildet ist, eine Struktur der dritten Generation,
bei der eine der inneren Laufringflächen direkt an der
Außenumfangsfläche des Nabenrades ausgebildet
ist, und diese Lagervorrichtungen vom Typ der ersten, der zweiten
und der dritten Generation sind massenproduziert worden. Außerdem
ist eine Struktur der vierten Generation, bei der die inneren Laufringflächen
direkt an den Außenumfangsflächen des Nabenrades
und des Gleichlaufgelenk ausgebildet sind, um sein Gewicht und seine
Größe zu verringern, entwickelt worden und teilweise
für einige Arten von Fahrzeugen angewendet worden.
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Ein
Beispiel der Radlagervorrichtung des Typs der vierten Generation
ist in 3 gezeigt. Die Radlagervorrichtung wird aus einer
vereinigten Kombination eines Nabenrades 50, eines zweireihigen Wälzlagers 51 und
eines Gleichlaufgelenks 52 gebildet. Das zweireihige Wälzlager 51 wird
aus einem zweireihigen Schrägkugellager gebildet, das Folgendes
umfasst: ein äußeres Element 53, an dessen
Außenumfangsfläche ein Karosseriemontageflansch 53b ausgebildet
ist, der dafür geeignet ist, an einem (nicht gezeigten)
Achsschenkel montiert zu werden, und an dessen Innenumfangsfläche
zweireihige äußere Laufringflächen 53a, 53a ausgebildet
sind; ein inneres Element 56, welches das Nabenrad 50 und ein äußeres
Gelenkelement 55 enthält, wobei das Nabenrad 50 einen
Radmontageflansch 54 aufweist, der an einem Ende integral
mit ihm ausgebildet ist, wobei eine innere Laufringfläche 50a an
seiner Außenumfangsfläche gegenüber einer äußeren
Laufringfläche 53a der zweireihigen äußeren
Laufringflächen 53a, 53a ausgebildet
ist und sich ein zylindrischer Abschnitt 50b axial von
der einen inneren Laufringfläche 50a erstreckt,
und wobei das äußere Gelenkelement 55 in
den zylindrischen Abschnitt 50b des Nabenrades 50 eingesetzt
ist und auf seiner Außenumfangsfläche gegenüber
der anderen Laufringfläche 53a der zweireihigen äußeren
Laufringflächen 53a, 53a die andere innere
Laufringfläche 55a ausgebildet ist; und zweireihige
Kugeln 57, 57, die frei rollfähig zwischen
den äußeren und inneren Laufringflächen
enthalten sind und durch Käfige 58, 58 gehalten
werden.
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Das
Gleichlaufgelenk 52 umfasst ein äußeres
Gelenkelement 55, einen inneren Gelenkring 59, einen
Käfig 60 und Drehmomentübertragungskugeln 61.
Das äußere Gelenkelement 55 hat die integralen Teile
eines napfförmigen Mündungsabschnitts 62,
einer Schulter 63, die einen Boden des Mündungsabschnitts 62 bildet,
und eines Schaftabschnitts 64, der sich axial von dem Schulterabschnitt 63 erstreckt. Das
Drehmoment kann über eine Kerbverzahnung 64a,
die an der Außenumfangsfläche des Schaftabschnitts 64 ausgebildet
ist, und eine Kerbverzahnung 50c, die an der Innenumfangsfläche
des Nabenrades 50 ausgebildet ist, übertragen
werden.
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Des
Weiteren sind Dichtungen 65, 65 in ringförmigen Öffnungen
montiert, die zwischen dem äußeren Element 53 und
dem inneren Element 56 ausgebildet sind, um ein Austreten
von Fett, das in der Lagervorrichtung enthalten ist, und das Eindringen von
Regenwasser oder Staub in die Lagervorrichtung von außen
zu verhindern.
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Außerdem
erfolgt die Steuerung des Vorbelastungsbetrages des Lagers durch
plastisches Verformen und Verstemmen des Endes des Schaftes 64 des äußeren
Gelenkelements 55 auf eine Endfläche 67,
die innerhalb eines Führungsabschnitts 66 des Nabenrades 50 angeordnet
ist (Schwingverstemmung), da das äußere Gelenkelement 55 axial
an dem Nabenrad 50 befestigt ist und die Schulter 63 des äußeren
Gelenkelements 55 an der Endfläche des zylindrischen
Abschnitts 50b anliegt.
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Die
Kontaktfläche des verstemmten Abschnitts
68 wird
vergrößert, um die Festigkeit des verstemmten
Abschnitts zu erhöhen, indem mindestens ein Abschnitt der
Endfläche
67 des Nabenrades
50, an dem
der verstemmte Abschnitt
68 anliegt, radial auswärts
in Richtung der Außenseite angeschrägt wird (siehe
japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 356101/2002 ).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende
Probleme
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Es
ist jedoch in der Vergangenheit der Wunsch entstanden, das Gewicht
der Lagervorrichtung zu verringern, um eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs
und der Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs infolge
der Verringerung der ungefederten Massen zu erreichen. Außerdem
ist der Wunsch entstanden, die Steifigkeit der Lagervorrichtung
zu erhöhen, um ihre Langlebigkeit und einen stabilen Fahrzeuglauf
aufrecht zu erhalten, auch wenn eine große Momentlast auf
die Lagervorrichtung wirkt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung
für ein Fahrzeugrad bereitzustellen, die das Gewicht und
die Größe der Lagervorrichtung vom Typ der vierten
Generation verringern und die Steifigkeit und Langlebigkeit der Lagervorrichtung
vom Typ der vierten Generation erhöhen kann.
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Mittel zum Lösen
der Probleme
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Zum
Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine
Lagervorrichtung. für ein Fahrzeugrad aus der vereinigten
Kombination eines Nabenrades, eines zweireihigen Wälzlagers
und eines Gleichlaufgelenks bereitgestellt, wobei das zweireihige
Wälzlager Folgendes umfasst: ein äußeres
Element, auf dessen Innenumfangsfläche zweireihige äußere
Laufringflächen ausgebildet sind, auf dessen Außenumfangsfläche
ein Karosseriemontageflansch ausgebildet ist und auf dessen Außenumfangsfläche auf
der Innenseite eine Bezugsfläche ausgebildet ist, an die
ein Passelement angesetzt werden kann; ein inneres Element, welches
das Nabenrad und ein äußeres Gelenkelement des
Gleichlaufgelenks enthält, wobei das Nabenrad einen Radmontageflansch
aufweist, der integral mit ihm an einem Ende ausgebildet ist, wobei
eine innere Laufringfläche an seiner Außenumfangsfläche
gegenüber einer äußeren Laufringfläche
der zweireihigen äußeren Laufringflächen ausgebildet
ist und wobei sich ein zylindrischer Abschnitt axial von der einen
inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei das äußere
Gelenkelement über einen Kerbverzahnungseingriff in das
Nabenrad eingesetzt ist und wobei die andere innere Laufringfläche
an seiner Außenumfangsfläche gegenüber
der anderen Laufringfläche der zweireihigen äußeren Laufringflächen
ausgebildet ist; und einen Schaftabschnitt, der integral damit ausgebildet
ist und sich axial von der anderen inneren Laufringfläche
erstreckt; und Kugeln aus zweireihigen Kugelgruppen, die frei rollfähig
zwischen den äußeren Laufringflächen
und den inneren Laufringflächen des äußeren
Elements bzw. der inneren Elemente enthalten sind; wobei das äußere
Gelenkelement axial relativ zu dem Nabenrad durch einen verstemmten
Abschnitt befestigt ist, der gebildet wird, indem der Endabschnitt
des Schaftes des äußeren Gelenkelements plastisch
radial auswärts auf die Endfläche des Nabenrades
verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rollkreisdurchmesser
der Kugelgruppe der Innenseite größer als ein
Rollkreisdurchmesser der Kugelgruppe der Außenseite ist,
und dass die Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe der Innenseite größer
eingestellt ist als die Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe auf der
Außenseite.
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In
der Lagervorrichtung des Typs der vierten Generation der vorliegenden
Erfindung von Anspruch 1, bei der das Nabenrad und das äußere
Gelenkelement das Gleichlaufgelenk bilden, durch den verstemmten
Abschnitt vereinigt sind, der durch plastisches Verformen wie zum
Beispiel Schwingverstemmen gebildet, ist es, da der Rollkreisdurchmesser
der Kugelgruppe der Innenseite größer ist als
der Rollkreisdurchmesser der Kugelgruppe der Außenseite,
möglich, eine Lagerspannweite (die Distanz zwischen Kreuzungspunkten
der Wirklinien der Kräfte, die sowohl auf die Laufringflächen
als auch auf die Drehachse einwirken) zu vergrößern,
ohne die axiale Abmessung der Lagervorrichtung zu vergrößern. Des
Weiteren ist es, da die Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe der Innenseite
größer eingestellt ist als die Anzahl der Kugeln
der Kugelgruppe auf der Außenseite, möglich, das
Gewicht und die Größe zu verringern und die Lagersteifigkeit
der Lagervorrichtung zu erhöhen. Des Weiteren macht es
die größere Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe
der Innenseite möglich, die Tragfähigkeit der
Lagervorrichtung zu erhöhen und somit die Grenznutzungsdauer
der Lagervorrichtung zu verlängern. Dementsprechend ist
es möglich, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad
des Typs der vierten Generation bereitzustellen, deren Steifigkeit
und Langlebigkeit verbessert werden kann.
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Es
ist bevorzugt, wie in Anspruch 2 definiert, dass die Größe
aller Kugeln gleich ist. Dadurch wird es möglich, eine
fehlerhafte Montage der Lagervorrichtung zu vermeiden und somit
die Fertigungskosten zu senken und die Qualität der Lagervorrichtung zu
erhöhen.
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Es
ist bevorzugt, wie in Anspruch 3 definiert, dass die Endfläche
des Nabenrades in einem zuvor festgelegten Winkel radial auswärts
in Richtung der Außenseite geneigt ist. Dadurch wird es
möglich, eine Kontaktfläche des verstemmten Abschnitts
zu vergrößern und somit die Festigkeit des verstemmten Abschnitts
zu erhöhen.
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Entsprechend
dem Achsmodul, das eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, eine Antriebswelle, die
an einem Ende mit einem Gleichlaufgelenk der Außenseite verbunden
ist, und ein Gleichlaufgelenk, das mit dem anderen Ende der Antriebswelle
verbunden ist, ist es möglich, die ungefederten Massen
zu verringern und die Montage der Lagervorrichtung an einem Radkörper
und ihre Demontage von einem Radkörper zu vereinfachen.
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Ist
es ebenfalls bevorzugt, wie in Anspruch 5 definiert, dass der Außendurchmesser
einer Bezugsfläche eines äußeren Elements
größer eingestellt wird als der maximale Außendurchmesser
des Gleichlaufgelenks. Dadurch wird es möglich, das Achsmodul
problemlos in einen Achsschenkel einzusetzen, der die Aufhängungsvorrichtung
bildet, und somit auf einfache Weise die Montage des Achsmoduls
auszuführen, ohne dass die Manschetten und der Achsschenkel
sich gegenseitig behindern.
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Wirkungen der Erfindung
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Weil
entsprechend der Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad der
vorliegenden Erfindung, das aus der vereinigten Kombination eines
Nabenrades, eines zweireihigen Wälzlagers und eines Gleichlaufgelenks
gebildet wird, das zweireihige Wälzlager Folgendes umfasst:
ein äußeres Element, aus dessen Innenumfangsfläche
zweireihige äußere Laufringflächen ausgebildet
sind, auf dessen Außenumfangsfläche ein Karosseriemontageflansch
ausgebildet ist und auf dessen Außenumfangsfläche
auf der Innenseite eine Bezugsfläche ausgebildet ist, an
die ein Passelement angesetzt werden kann; ein inneres Element,
welches das Nabenrad und ein äußeres Gelenkelement
des Gleichlaufgelenks enthält, wobei das Nabenrad einen
Radmontageflansch aufweist, der integral mit ihm an einem Ende ausgebildet
ist, wobei eine innere Laufringfläche an seiner Außenumfangsfläche
gegenüber einer äußeren Laufringfläche
der zweireihigen äußeren Laufringflächen
ausgebildet ist und wobei sich ein zylindrischer Abschnitt axial
von der einen inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei
das äußere Gelenkelement über einen Kerbverzahnungseingriff
in das Nabenrad eingesetzt ist und wobei die andere innere Laufringfläche
an seiner Außenumfangsfläche gegenüber
der anderen Laufringfläche der zweireihigen äußeren
Laufringflächen ausgebildet ist; und einen Schaftabschnitt,
der integral damit ausgebildet ist und sich axial von der anderen
inneren Laufringfläche erstreckt; und Kugeln aus zweireihigen
Kugelgruppen, die frei rollfähig zwischen den äußeren
Laufringflächen und den inneren Laufringflächen
des äußeren Elements bzw. der inneren Elemente
enthalten sind; wobei das äußere Gelenkelement
axial relativ zu dem Nabenrad durch einen verstemmten Abschnitt
befestigt ist, der gebildet wird, indem der Endabschnitt des Schaftes
des äußeren Gelenkelements plastisch radial auswärts auf
die Endfläche des Nabenrades verformt wird, und dadurch
gekennzeichnet ist, dass ein Rollkreisdurchmesser der Kugelgruppe
der Innenseite größer als ein Rollkreisdurchmesser
der Kugelgruppe der Außenseite ist, ist es möglich,
eine Lagerspannweite (die Distanz zwischen Kreuzungspunkten der
Wirklinien der Kräfte, die sowohl auf die Laufringflächen
als auch auf die Drehachse einwirken), ohne die axiale Abmessung
der Lagervorrichtung zu erhöhen. Da außerdem die
Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe der Innenseite größer
eingestellt ist als die Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe auf der
Außenseite, ist es möglich, das Gewicht und die
Größe der Lagervorrichtung zu verringern und die
Lagersteifigkeit der Lagervorrichtung zu erhöhen. Des Weiteren
macht es die größere Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe
der Innenseite möglich, die Tragfähigkeit der
Lagervorrichtung zu erhöhen und somit die Grenznutzungsdauer
der Lagervorrichtung zu verlängern.
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Beste Art der Ausführung
der Erfindung
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Die
beste Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist
eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad aus der vereinigten
Kombination eines Nabenrades, eines zweireihigen Wälzlagers
und eines Gleichlaufgelenks, wobei das zweireihige Wälzlager Folgendes
umfasst: ein äußeres Element, auf dessen Innenumfangsfläche
zweireihige äußere Laufringflächen ausgebildet
sind, auf dessen Außenumfangsfläche ein Karosseriemontageflansch
ausgebildet ist und auf dessen Außenumfangsfläche
auf der Innenseite eine Bezugsfläche ausgebildet ist, an
die ein Passelement angesetzt werden kann; ein inneres Element,
welches das Nabenrad und ein äußeres Gelenkelement
des Gleichlaufgelenks enthält, wobei das Nabenrad einen
Radmontageflansch aufweist, der integral mit ihm an einem Ende ausgebildet
ist, wobei eine innere Laufringfläche an seiner Außenumfangsfläche
gegenüber einer äußeren Laufringfläche
der zweireihigen äußeren Laufringflächen
ausgebildet ist und wobei sich ein zylindrischer Abschnitt axial
von der einen inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei
das äußere Gelenkelement über einen Kerbverzahnungseingriff
in das Nabenrad eingesetzt ist und wobei die andere innere Laufringfläche
an seiner Außenumfangsfläche gegenüber
der anderen Laufringfläche der zweireihigen äußeren
Laufringflächen ausgebildet ist; und einen Schaftabschnitt,
der integral damit ausgebildet ist und sich axial von der anderen
inneren Laufringfläche erstreckt; und Kugeln aus zweireihigen
Kugelgruppen, die frei rollfähig zwischen den äußeren
Laufringflächen und den inneren Laufringflächen
des äußeren Elements bzw. der inneren Elemente
enthalten sind; wobei das äußere Gelenkelement
axial relativ zu dem Nabenrad durch einen verstemmten Abschnitt
befestigt ist, der gebildet wird, indem der Endabschnitt des Schaftes
des äußeren Gelenkelements plastisch radial auswärts auf
die Endfläche des Nabenrades verformt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Rollkreisdurchmesser der Kugelgruppe der Innenseite größer
als ein Rollkreisdurchmesser der Kugelgruppe der Außenseite
ist, und dass die Anzahl der Kugeln der Kugelgruppe der Innenseite
größer eingestellt wird als die Anzahl der Kugeln
der Kugelgruppe der Außenseite.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Ausführungsform
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht, die eine Ausführungsform
der Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad der vorliegenden
Erfindung zeigt, und 2 ist eine Längsschnittansicht,
die ein Achsmodul zeigt, auf das die Lagervorrichtung von 1 Anwendung findet.
In der folgenden Beschreibung bezeichnet ein Begriff "Außenseite"
(linke Seite in den Zeichnungen) der Vorrichtung eine Seite, die
sich außerhalb der Fahrzeugkarosserie befindet, und ein
Begriff "Innenseite" (rechte Seite in den Zeichnungen) der Vorrichtung
bezeichnet eine Seite, die sich auf der Innenseite der Karosserie
befindet, wenn die Lagervorrichtung an der Fahrzeugkarosserie montiert
ist.
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Die
in 1 gezeigte Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad
der vorliegenden Erfindung ist ein Typ der vierten Generation, die
eine vereinigte Kombination eines Nabenrades 1, eines zweireihigen Wälzlagers 2 und
eines Gleichlaufgelenks 3 umfasst. Das zweireihige Wälzlager 2 enthält
ein äußeres Element, 4, ein inneres Element 5 und
zweireihige Kugeln 6a, 6b. Das innere Element 5 enthält
das Nabenrad 1 und ein äußeres Gelenkelement 14,
das später noch ausführlicher beschrieben wird
und das so in das Nabenrad 1 eingesetzt ist, dass dazwischen ein
Drehmoment übertragen werden kann.
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Das äußere
Element 4 besteht aus halbweichem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt
im Bereich von 0,40 bis 0,80 Gew.-%, wie zum Beispiel S53C, und
auf seiner Außenumfangsfläche ist integral ein Karosseriemontageflansch 4c ausgebildet,
der an einem (nicht gezeigten) Achsschenkel eines Fahrzeugs zu montieren
ist, und auf seiner Innenumfangsfläche sind zweireihige äußere
Laufringflächen 4a, 4b ausgebildet, die
jeweils einen kreisbogenförmigen Querschnitt haben. Die
zweireihigen äußeren Laufringflächen 4a, 4b sind
durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung auf eine Oberflächenhärte von
58 bis 64 HRC gehärtet.
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Andererseits
besteht das Nabenrad 1 aus halbweichem Stahl mit einem
Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,40 bis 0,80 Gew.-%, wie zum Beispiel S530,
und auf seinem außenseitigen Endabschnitt befindet sich
ein Radmontageflansch 7. Mehrere Nabenbolzen 8 sind
an dem Radmontageflansch in gleichen Abständen entlang
seines Umfangs montiert. Das Nabenrad 1 ist auf seiner
Außenumfangsfläche mit einer kreisbogenförmigen
inneren Laufringfläche 1a gegenüber einer
entsprechenden außenseitigen (4a) der äußeren
Laufringflächen 4a, 4b versehen und hat
einen zylindrischen Abschnitt 1b, der sich axial von der
inneren Laufringfläche 1a erstreckt, und eine
Kerbverzahnung (oder Keilprofilierung) 1c zur Drehmomentübertragung
auf seiner Innenumfangsfläche. Eine Region von einem Dichtungsabsatzabschnitt 7a,
auf dem eine außenseitige Dichtung 10 gleitet,
zu der inneren Laufringfläche 1a und dem zylindrischen
Abschnitt 1b ist durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung
auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet.
Dadurch wird es möglich, nicht nur die Verschleißfestigkeit
des Dichtungsabsatzabschnitts 7a an der Basis des Radmontageflansches 7 zu
erhöhen, sondern auch die mechanische Festigkeit gegen
die Drehbiegebelastung, die auf den Radmontageflansch 7 einwirkt,
und somit die Langlebigkeit des Nabenrades 1.
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Das
Gleichlaufgelenk 3 umfasst das äußere Gelenkelement 14,
einen inneren Gelenkring 15, einen Käfig 16 und
Drehmomentübertragungskugeln 17. Das äußere
Gelenkelement 14 besteht aus halbweichem Stahl mit einem
Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,40 bis 0,80 Gew.-%, wie zum Beispiel S53C,
und wird integral durch einen napfförmigen Mündungsabschnitt 18,
eine Schulter 19, die einen Boden des Mündungsabschnitts 18 bildet,
und einen Schaftabschnitt 20, der sich axial von dem Schulterabschnitt 19 erstreckt,
gebildet. Der Schaftabschnitt 20 ist mit einem zylindrischen
Zapfenabschnitt 20a ausgebildet, der in den zylindrischen
Abschnitt 1b des Nabenrades 1 über einen
zuvor festgelegten radialen Spalt und eine Kerbverzahnung (oder
Keilprofilierung) 20b, die mit der Kerbverzahnung 1c des Nabenrades
in Eingriff steht, eingesetzt ist.
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Der
Mündungsabschnitt 18 ist auf seiner Außenumfangsfläche
mit gekrümmten Führungsnuten 18a ausgebildet,
und der innere Gelenkring 15 ist auf seiner Außenumfangsfläche
mit Führungsnuten 15a entsprechend den Führungsnuten 18a ausgebildet. Die
Drehmomentübertragungskugeln 17 sind zwischen
den Führungsnuten 18a, 15a enthalten
und werden darin durch den Käfig 16 gehalten.
Eine innenseitige innere Laufringfläche 14a mit
einem kreisbogenförmigen Querschnitt ist an der Außenumfangsfläche
des Schulterabschnitts 19 gegenüber der entsprechenden äußeren
Laufringfläche 4 ausgebildet. Die Führungsnuten 18a und
eine Region von einer Umfangsfläche, auf der die innenseitige Dichtung 10 montiert
ist, zu der inneren Laufringfläche 14a und dem
Schaftabschnitt 20 ist durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung
auf eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC gehärtet.
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Zweireihige
Kugeln 6a, 6b sind zwischen den äußeren
Laufringflächen 4a, 4b des äußeren
Elements 4 und den gegenüberliegenden zweireihigen inneren
Laufringflächen 1a, 14a enthalten und
werden darin frei rollfähig durch Käfige 9a, 9b gehalten. Dichtungen 10, 10 sind
an gegenüberliegenden Enden des äußeren
Elements 4 angeordnet, um das Auslaufen von Schmieröl,
das in dem Lager enthalten ist, und das Eindringen von Regenwasser
oder Staub in das Lager von außen zu verhindern. Das zweireihige
Wälzlager 2 ist ein zweireihiges Schrägkugellager
vom sogenannten Back-to-Back-Duplexlagertyp.
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Es
wird nun ein Verfahren zum Vereinigen des Nabenrades 1,
des zweireihigen Wälzlagers 2 und des Gleichlaufgelenks 3 ausführlicher
beschrieben.
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Zuerst
werden die zweireihigen Kugeln 6a, 6b vorübergehend
in die zweireihigen äußeren Laufringflächen 4a, 4b des äußeren
Elements 4 über die Käfige 9a, 9b eingesetzt,
und die Dichtungen 10, 10 werden an gegenüberliegenden
Enden des äußeren Elements 4 montiert.
Dann werden das Nabenrad 1 und das äußere
Gelenkelement 14 in das äußere Element 4 von
beiden Seiten her eingesetzt, und der Schaftabschnitt 20 des äußeren
Gelenkelements 14 wird in das Nabenrad 1 über
die Kerbverzahnungen 1c, 20b eingesetzt, bis der
Schulterabschnitt 19 des äußeren Gelenkelements 14 an
der Endfläche des zylindrischen Abschnitts 1b des
Nabenrades 1 anliegt. Dann wird der Endabschnitt des Schaftabschnitts 20 plastisch
radial auswärts verformt und an der Endfläche 12,
die innerhalb eines Führungsabschnitts 11 des
Nabenrades 1 angeordnet ist, verstemmt. Dementsprechend
ist das äußere Gelenkelement 14 axial
an dem Nabenrad 1 durch einen verstemmten Abschnitt 13 befestigt,
und die Vorbelastung des Lagers kann auf einem zuvor festgelegten Wert
eingestellt werden. Dementsprechend kann die Steuerung der Vorbelastung,
die im Stand der Technik durch ein festes Anziehen einer Mutter
vorgenommen wird, beseitigt werden, und somit ist es möglich, das
Gewicht und die Größe der Lagervorrichtung zu verringern,
die Festigkeit und Langlebigkeit des Nabenrades 1 zu verbessern
und den Vorbelastungswert über eine lange Zeit beizubehalten.
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Eine
(nicht gezeigte) Endkappe kann an einer Öffnung des Nabenrades 1 montiert
werden, um das Eindringen von Regenwasser und Staub usw. und somit
das Entstehen von Rost in dem plastisch verformten verstemmten Abschnitt 13 zu
verhindern. Um die Festigkeit des verstemmten Abschnitts 13 zu erhöhen,
kann mindestens ein Abschnitt der Endfläche 12 des
Nabenrades 1, den der verstemmte Abschnitt 13 berührt,
in einem zuvor festgelegten Winkel radial auswärts in Richtung
der Außenseite geneigt werden, um die Kontaktfläche
zwischen dem verstemmten Abschnitt 13 und der Endfläche 12 zu vergrößern.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist ein Rollkreisdurchmesser PCDi der Kugelgruppe 6b der
Innenseite größer als ein Rollkreisdurchmesser
PCDo der Kugelgruppe 6a der Außenseite. Da der
Außendurchmesser jeder Kugel 6a der gleiche ist
wie der Außendurchmesser der Kugel 6b, wird die
Anzahl der Kugeln 6b der Kugelgruppe der Innenseite größer
eingestellt als die Anzahl der Kugeln 6a der Kugelgruppe
auf der Außenseite. Dadurch wird es möglich, eine fehlerhafte
Montage der Lagervorrichtung zu vermeiden und somit die Fertigungskosten
zu verringern und die Qualität der Lagervorrichtung zu
verbessern.
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Aufgrund
des Unterschiedes im Rollkreisdurchmesser PCDi der Kugeln 6b und
des Rollkreisdurchmessers PCDo der Kugelgruppe 6a ist der Durchmesser
des Bodens der inneren Laufringfläche 14a des äußeren
Gelenkelements 14 größer ausgebildet
als der Durchmesser der inneren Laufringfläche 1a des
Nabenrades 1. Gleichermaßen ist in dem äußeren
Element 4 der Durchmesser des Bodens der äußeren
Laufringfläche 4b der Innenseite größer ausgebildet
als der Durchmesser der äußeren Laufringfläche 4a der
Außenseite.
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2 ist
eine Längsschnittansicht, die ein Achsmodul zeigt, auf
das die Lagervorrichtung von 1 Anwendung
findet. Das Achsmodul umfasst ein Paar Gleichlaufgelenke 3, 21 und
eine Antriebswelle 22, die mit den Gleichlaufgelenken 3, 21 verbunden
ist. Ein Ende der Antriebswelle 22 ist in den inneren Gelenkring 15 des
außenseitigen Gleichlaufgelenks 3 über
einen Kerbverzahnungseingriff eingesetzt, und das andere Ende der
Antriebswelle 22 ist mit dem innenseitigen Gleichlaufgelenk 21 verbunden,
das dafür geeignet ist, mit einer (nicht gezeigten) Differenzialeinrichtung
verbunden zu werden.
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Das
innenseitige Gleichlaufgelenk 21 umfasst ein äußeres
Gelenkelement 23, ein Tripodelement 24, an dessen
Außenumfangsfläche drei Stumpfwellen 24a in
gleichem Abstand angeordnet sind, und Rollen 26, die drehbar
an der Stumpfwelle 24a über Lagernadeln 25 montiert
sind. Das äußere Gelenkelement 23 ist
ein einstückiger Körper aus halbweichem Stahl
mit einem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,40 bis 0,80 Gew.-%,
wie zum Beispiel S53C, und umfasst einen hohlen zylindrischen Abschnitt 27 und
einen Schaftabschnitt 28, der sich vom Boden des zylindrischen
Abschnitts 27 erstreckt. Der Schaftabschnitt 28 ist
auf seiner Außenumfangsfläche mit einer Kerbverzahnung
(oder Keilprofilierung) 28a versehen, um mit einer Differenzialeinrichtung versehen
zu werden.
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Drei
axial verlaufende gerade Führungsnuten 27a sind
in der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 27 ausgebildet,
und Rollen 26 rollen in der Führungsnut 27a.
Die Oberflächen der Führungsnuten 27a sind
durch Hochfrequenzinduktionsabschreckung so gehärtet, dass
sie eine zuvor festgelegte gehärtete Schicht bilden. Eine Öffnung
des zylindrischen Abschnitts 27 ist durch eine Manschette 29 aus
synthetischem Gummi bedeckt, um das Austreten von Fett, das in dem
zylindrischen Abschnitt 27 enthalten ist, und das Eindringen
von Regenwasser und Staub von außen zu verhindern.
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Die
Konfiguration des zylindrischen Abschnitts 27 kann – abgesehen
von einem Kreis – auch von einem blütenblattförmigen
Querschnitt entsprechend den Führungsnuten 27a sein.
Der Schaftabschnitt 28 kann integral mit einem Montageflansch ausgebildet
sein, der mit der Differenzialeinrichtung zu verbinden ist. Obgleich
ein Beispiel des innenseitigen Gleichlaufgelenks 21 eines
Tripodtyps gezeigt ist, kann jedes Gleichlaufgelenk vom Gleittyp
verwendet werden, zum Beispiel ein anderer Tripodtyp mit einer anderen
Struktur und ein Gleichlaufgelenk vom Doppelversatztyp (DOJ).
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In
der veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Außendurchmesser Da einer Bezugsfläche 4d des äußeren
Elements 4, das in einen Achsschenkel eines Fahrzeugs einzusetzen
ist, größer als der maximale Außendurchmesser
Db, Dc des Gleichlaufgelenks 3 bzw. 21 (in dieser Ausführungsform
der maximale Außendurchmesser der Manschetten 30, 29)
(Da > Db ≥ Dc).
Dies ermöglicht nicht nur eine Verringerung der ungefederten Massen
und dementsprechend das Erreichen einer einfachen Montage und Demontage
an bzw. von der Karosserie des Fahrzeugs, sondern auch das Erreichen
eines einfachen Einführens des Achsmoduls in den Achsschenkel
und einer einfachen Montage der Manschetten 30, 29 ohne
Beschädigung durch einen im Weg befindlichen Achsschenkel.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden. Natürlich fallen dem Fachmann beim
Lesen und Verstehen der vorangegangenen detaillierten Beschreibung
Modifikationen und Änderungen ein. Es ist beabsichtigt,
dass die vorliegende Erfindung so zu verstehen ist, dass sie alle
derartigen Änderungen und Modifikationen beinhaltet, sofern
sie in den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche
und ihrer Äquivalente fallen.
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Die
Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung
kann auf jede Lagervorrichtung des Typs der vierten Generation angewendet
werden, bei der das Nabenrad, das zweireihige Wälzlager
und das Gleichlaufgelenk miteinander vereinigt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittansicht, die eine
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Ausführungsform
der Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Längsschnittansicht, die ein Achsmodul zeigt, auf
das die Lagervorrichtung von 1 Anwendung
findet; und
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3 ist
eine Längsschnittansicht, die eine Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad des Standes der Technik zeigt.
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Zusammenfassung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Achsmoduls, das mit einer Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad
ausgestattet ist, die das Gewicht und die Größe
der Lagervorrichtung des Typs der vierten Generation verringern
kann und die Steifigkeit und die Langlebigkeit der Lagervorrichtung
des Typs der vierten Generation verbessern kann. Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Achsmodul bereitgestellt, bei dem
ein äußeres Gelenkelement (14) axial
relativ zu einem Nabenrad (1) durch einen verstemmten Abschnitt
(13) befestigt ist, der gebildet wird, indem der Endabschnitt
eines Schaftabschnitts (20) des äußeren
Gelenkelements (14) auf die Endfläche (12)
des Nabenrades (1) verformt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Rollkreisdurchmesser (PCDi) der Kugelgruppe der Innenseite
größer ist als ein Rollkreisdurchmesser (PCDo)
der Kugelgruppe der Außenseite, dass die Größe aller
Kugeln (6a, 6b) gleich ist und dass die Anzahl der
Kugeln (6b) der Kugelgruppe der Innenseite größer
eingestellt ist als die Anzahl der Kugeln (6a) der Kugelgruppe
auf der Außenseite.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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