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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 eines Fahrzeugs, wie etwa eines Pkw, zum drehbaren Lagern eines Rades im Verhältnis zu einer Radaufhängungsvorrichtung und insbesondere eine Lagervorrichtung eines Fahrzeugs mit einer selbstsichernden Struktur, bei der Innenringe durch Schwenkverstemmen einer Nabenscheibe gesichert werden und die die Verformung der Innenringe infolge des Verstemmungsvorgangs gering halten und die Festigkeit und Haltbarkeit eines Innenrings verbessern kann.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die Lagervorrichtung eines Fahrzeugs, wie etwa eines Pkw, dient zum drehbaren Lagern des Rades im Verhältnis zur Radaufhängung mittels doppelreihiger Wälzlager, und es gibt zwei Typen: für ein Antriebsrad und für ein angetriebenes Rad. Als ein repräsentatives Beispiel einer Struktur nach dem Stand der Technik ist eine Lagervorrichtung eines Fahrzeugs für ein in 3 dargestelltes Antriebsrad bekannt. In der weiteren Beschreibung bezeichnet der Begriff „Außenseite” der Vorrichtung (links in den Zeichnungen) eine Seite, die außen an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und der Begriff „Innenseite” der Vorrichtung (rechts in den Zeichnungen) bezeichnet eine Seite, die innerhalb der Karosserie angeordnet ist, wenn die Lagervorrichtung an der Fahrzeugkarosserie montiert ist.
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Die Lagervorrichtung ist von der Art, die als zweite Generation bezeichnet wird, und weist eine Nabenscheibe 60 und ein Radlager 61 auf. Die Nabenscheibe 60 weist an einem Ende einen einstückig gebildeten Radmontierflansch 62 auf und einen zylindrischen Abschnitt 60a, der axial vom Radmontierflansch 62 aus verläuft. Das Radlager 61 wird über eine festgelegte Anschlussfläche auf den zylindrischen Abschnitt 60a gepresst.
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Das Radlager 61 umfasst ein äußeres Element 63, das an seiner umlaufenden Außenfläche einen Karosseriemontierflansch 63b aufweist und an seiner umlaufenden Innenfläche eine Doppelreihe abgeschrägter äußerer Laufflächen 63a, 63a, ein Paar Innenringe 64, 64, die dafür eingerichtet sind, in das äußere Element 63 eingesetzt zu werden und die an ihren umlaufenden Außenflächen abgeschrägte innere Laufflächen 64a aufweisen, die gegenüber der Doppelreihe abgeschrägter äußerer Laufflächen 63a, 63a angeordnet sind, sowie eine Doppelreihe abgeschrägter Walzen 65, 65, die zwischen den inneren und den äußeren Laufflächen 64a, 63a enthalten sind, und Käfige 66 zum rollbaren Halten der Doppelreihe abgeschrägter Walzen 65, 65.
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Eine Radlagervorrichtung der zweiten Generation weist den Vorteil auf, dass sie die Standardisierung des Radlagers 61 und die Verringerung der Herstellungskosten infolge der Massenproduktion ermöglicht. Im Weiteren bestand jedoch der Wunsch, nicht nur die Herstellungskosten der Radlagervorrichtung zu verringern, sondern auch ihr Gewicht und ihre Größe zu vermindern, weshalb eine Radlagervorrichtung der dritten Generation vorgeschlagen wird, wie in 4 dargestellt, bei der eine Nabenscheibe und ein Radlager mit einer Doppelreihe Wälzlager als Einheit gebildet sind.
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Diese Radlagervorrichtung der dritten Generation umfasst eine Nabenscheibe 51, einen Innenring 52, einen Außenring 53 und eine Doppelreihe Kugeln 54, 54. Die Nabenscheibe 51 weist an ihrem einen Ende einen einstückig an ihr gebildeten Radmontierflansch 55 und an ihrer umlaufenden Außenfläche eine innere Lauffläche 51a der Außenseite sowie einen zylindrischen Abschnitt 51b auf, der sich axial von dieser erstreckt. Radschrauben 56 zum Sichern eines Rades (nicht dargestellt) am Flansch 55 sind abstandsgleich am Umfang des Flansches 55 angeordnet.
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Der Innenring 52, der mit einer inneren Lauffläche 52a an der Innenseite seiner umlaufenden Außenfläche gebildet ist, ist auf den zylindrischen Abschnitt 51b der Nabenscheibe 51 gepresst. Der Innenring 52 ist axial unbeweglich befestigt, um mit Hilfe eines verstemmten Abschnitts 51c, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 51b radial nach außen gebildet ist, zu verhindern, dass er vom zylindrischen Abschnitt 51b herunterrutscht.
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Der Außenring 53 ist an seiner umlaufenden Außenfläche mit einem einstückig daran gebildeten Karosseriemontierflansch 53b gebildet und weist außerdem an seiner umlaufenden Innenfläche eine Doppelreihe äußerer Laufflächen 53a, 53a auf. Eine Doppelreihe von Rollelementen 54, 54 ist frei rollbar zwischen den äußeren Laufflächen 53a, 53a und den ihnen gegenüberliegenden inneren Laufflächen 51a, 52a enthalten.
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Die Nabenscheibe 51 besteht aus Kohlenstoffstahl, der 0,40 bis 0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, und ist in einem Bereich von der Basis des Radmontierflansches 55 bis zum zylindrischen Abschnitt 51b über die innere Lauffläche 51a mit einer Schicht (durch Kreuzschraffur dargestellt) gebildet, die mittels Hochfrequenz-Induktionshärtung gehärtet wurde. Der verstemmte Abschnitt 51c behält nach dem Schmieden seine ursprüngliche Oberflächenhärte bei. Der Innenring 52 hingegen besteht aus Hartchromstahl für Wälzlager, wie etwa SUJ2, und ist durch Abschrecken bis in seinen Kern durchgehärtet.
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Somit ist es möglich, eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs mit geringen Kosten und einer ausreichenden Strapazierfähigkeit zu realisieren, um das Entstehen von Schäden, wie etwa Rissen am abgedichteten Abschnitt
51c, zu vermeiden, und um außerdem das Entstehen großer Veränderungen im Durchmesser des Innenrings
52 zu verhindern, der mit Hilfe des verstemmten Abschnitts
51c auf der Nabenscheibe
51 befestigt ist. Auch ist es möglich, die Gefahr der Beschädigung des Innenrings
52 durch Befestigungsarbeiten zu vermindern, die Vorlast auf einem angemessenen Wert zu halten und außerdem die Anzahl der Teile und Schritte bei der maschinellen Verarbeitung und bei der Montage zu verringern (siehe
JP H11-129703 A ).
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Aus der
DE 103 05 084 A1 ist eine gattungsgemäße Lagervorrichtung bekannt, wobei eine umlaufende Innenfläche des Endes eines außenseitigen Innenrings mit einem Hohlkehlenabschnitt ausgebildet ist. In der DE 103 05 084 A1 ist ein Hohlkehlenabschnitt eines Innenrings der Innenseite jedoch nicht beschrieben.
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Ferner ist aus der
WO 2005/056 309 A1 ist eine gattungsgemäße Lagervorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
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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 möglich, die so genannte selbstsichernde Struktur (d. h. eine Struktur, bei der die Innenringe durch den verstemmten Abschnitt gesichert werden, der am Endabschnitt der Nabenscheibe gebildet ist) auf die Radlagervorrichtung der zweiten Generation, die in 3 dargestellt ist, anzuwenden. Jedoch entstehen verschiedene Probleme, wenn das Paar Innenringe 64, 64 durch Bilden des verstemmten Abschnitts am Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 60a der Nabenscheibe 60 befestigt wird. Da nämlich auf der Innen- und auf der Außenseite die gleichen Innenringe 64 verwendet werden, ist es unvermeidbar, einen großen Hohlkehlenabschnitt 64b an der umlaufenden Innenfläche jedes Innenrings 64 zu bilden. Dementsprechend wird der Innenring 64 der Innenseite tendenziell radial auswärts ausgeweitet, wenn der Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 60a schwenkverstemmt wird. Dadurch wird nicht nur der Innenring 64 verformt, was bewirkt, dass der Lagerspalt größer ist als ein vorbestimmter Wert, sondern es wird auch eine überhöhte Umfangsspannung auf der umlaufenden Außenfläche verursacht und somit wird die Lebensdauer der Lagervorrichtung verringert.
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Wird der Hohlkehlenabschnitt 64b klein gewählt, so muss der Ansatzabschnitt 60b, an welchen der Innenring 64 der Außenseite anstößt, selbst ebenfalls klein sein, um Überschneiden zu vermeiden. Dadurch wird die mechanische Festigkeit der Nabenscheibe 60 vermindert und am Ansatzabschnitt 60b der Nabenscheibe werden übermäßige wiederholte Spannungen verursacht, wodurch die Lebensdauer der Nabenscheibe 60 reduziert wird.
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Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung der ersten oder zweiten Generation für ein Rad eines Fahrzeugs bereitzustellen, die eine Verformung des Innenrings während des Verstemmungsvorgangs gering hält, um die mechanische Festigkeit der Nabenscheibe zu verbessern und somit die Lebensdauer der Radlagervorrichtung.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird gemäß Anspruch 1 Folgendes bereitgestellt: eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs, gebildet als eine Einheit aus einer Nabenscheibe, die an ihrem einen Ende einen Radmontierflansch aufweist und einen zylindrischen Abschnitt, der vom Radmontierflansch aus über einen Ansatzabschnitt verläuft, und aus einem Radlager, das aus einer Doppelreihe Wälzlager gebildet ist und auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst ist, wobei das Radlager ein äußeres Element umfasst, das mit einer Doppelreihe äußerer Laufflächen an seiner umlaufenden Innenfläche gebildet ist, und ein Paar Innenringe mit inneren Laufflächen, die gegenüber der Doppelreihe äußerer Laufflächen anzuordnen und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind, wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie eine Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen frei rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet ist, wobei die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und wobei der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist als der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Außenseite, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe durch eine Zusammensetzung R aus nahtlos verbundenen Kreisbögen mit mehreren unterschiedlich großen Krümmungsradien gebildet ist.
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Bei der Radlagervorrichtung mit selbstsichernder Struktur, bei der ein Paar Innenringe auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst ist und die Innenringe im Verhältnis zur Nabenscheibe durch einen verstemmten Abschnitt, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts gebildet ist, axial befestigt sind, ist es möglich, die Verformung des Innenrings der Innenseite infolge des Verstemmungsvorgangs gering zu halten und die Lebensdauer der Radlagervorrichtung zu verbessern, da gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist als der des Innenrings der Außenseite. Somit ist es möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, die die Erzeugung von Spannungen am Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe gering halten kann und die Lebensdauer der Lagervorrichtung bei vergrößerter Festigkeit der Nabenscheibe verbessern kann.
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Ferner ist ein Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe durch eine Zusammensetzung R aus nahtlos verbundenen Kreisbögen mit mehreren unterschiedlich großen Krümmungsradien gebildet. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer Radlagervorrichtung, die die Berührungsfläche zwischen dem Ansatzabschnitt der Nabenscheibe und der größeren Endfläche des Innenrings der Außenseite gewährleisten kann und die im Eckabschnitt erzeugte Spannung gering halten kann, um die Lebensdauer der Nabenscheibe zu verbessern.
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Es ist, wie in Anspruch 2 definiert, bevorzugt, dass die Zusammensetzung R zwei Krümmungsradien a und b umfasst und dass ein Krümmungsradius a kleiner ist als ein maximaler Krümmungsradius c (welcher ein angenommener Krümmungsradius ist, der entstünde, wenn die Ecke von einem eingliedrigen R gebildet würde) und der andere Krümmungsradius b größer als der Krümmungsradius c ist. Dies ermöglicht es, die Überschneidung zwischen dem Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Außenseite und dem Eckabschnitt zu verhindern, ohne die dimensionale Streuung übermäßig gering zu halten, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.
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Es ist, wie in Anspruch 3 definiert, auch bevorzugt, dass der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite einen Kreisbogen mit einem Krümmungsradius von 1,0 bis 2,5 mm aufweist. Somit ist es möglich, die elastische Verformung der umlaufenden Außenfläche des Innenrings der Innenseite gering zu halten und somit die Umfangsspannung zu reduzieren, die in der umlaufenden Außenfläche des Innenrings erzeugt wird, und das Entstehen von Schäden, wie Mikrorissen im verstemmten Abschnitt, gering zu halten.
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Es ist, wie in Anspruch 4 definiert, bevorzugt, dass eine Ringnut, die einen Kreisbogenquerschnitt aufweist und die zum Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite verläuft, an der umlaufenden Außenfläche des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts der Nabenscheibe gebildet ist und dass vor dem Verstemmen die Dicke des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts zu seinem Endspitzenabschnitt hin allmählich zunimmt. Dies ermöglicht es, die elastische Verformung der umlaufenden Außenfläche des Innenrings der Innenseite gering zu halten, die durch die Verstemmungslast verursacht wird, und somit die Umfangsspannung zu reduzieren, die in der umlaufenden Außenfläche des Innenrings erzeugt wird, und das Entstehen von Schäden, wie Mikrorissen im verstemmten Abschnitt, gering zu halten. Da die Dicke des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts der Nabenscheibe, der durch das Verstemmungswerkzeug radial auswärts erweitert wird, zu Beginn des Verstemmungsvorgangs erhöht wird, füllt außerdem der Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts tendenziell den Raum des Verstemmungswerkzeugs schnell aus und somit kann der Innenring starr befestigt werden.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der Lagervorrichtung der vorliegenden Erfindung für ein Rad eines Fahrzeugs, die als eine Einheit einer Nabenscheibe gebildet ist, ist es möglich, die Verformung des Innenrings der Innenseite infolge des Verstemmungsvorgangs gering zu halten und die Lebensdauer der Radlagervorrichtung zu verbessern, da sie an ihrem einen Ende einen Radmontierflansch und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der vom Radmontierflansch aus über einen Ansatzabschnitt verläuft, und ein Radlager, das aus einer Doppelreihe Wälzlager gebildet ist und auf den zylindrischen Abschnitts der Nabenscheibe aufgepresst ist, wobei das Radlager ein äußeres Element mit einer Doppelreihe äußerer Laufflächen auf seiner umlaufenden Innenfläche umfasst, ein Paar Innenringe mit inneren Laufflächen, die gegenüber der Doppelreihe äußerer Laufflächen anzuordnen und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind, wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie eine Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen frei rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und dass der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist als der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Außenseite. Somit ist es möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, die die Erzeugung von Spannungen am Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe gering halten kann und die Lebensdauer der Lagervorrichtung bei vergrößerter Festigkeit der Nabenscheibe verbessern kann.
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Beste Ausführungsart der Erfindung
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Die beste Ausführungsart der Erfindung ist eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs, gebildet als eine Einheit aus einer Nabenscheibe, die an ihrem einen Ende einen Radmontierflansch aufweist und einen zylindrischen Abschnitt, der vom Radmontierflansch aus über einen Ansatzabschnitt verläuft, und aus einem Radlager, das aus einer Doppelreihe Wälzlager gebildet ist und auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst ist, wobei das Radlager ein äußeres Element umfasst, das mit einer Doppelreihe äußerer Laufflächen an seiner umlaufenden Innenfläche gebildet ist, und ein Paar Innenringe mit inneren Laufflächen, die gegenüber der Doppelreihe äußerer Laufflächen anzuordnen und über eine festgelegte Überschneidungsstrecke auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufzupressen sind, wobei die Innenringe an den Ansatzabschnitt anstoßen, sowie eine Doppelreihe von Rollelementen, die mittels Käfigen frei rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren Laufflächen enthalten sind, wobei die Innenringe axial unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt befestigt sind, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eckabschnitt zwischen dem Ansatzabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe durch eine Zusammensetzung „R” aus nahtlos verbundenen Kreisbögen mit mehreren unterschiedlich großen Krümmungsradien gebildet ist, dass die umlaufenden Innenflächen eines Endes des Innenrings mit einem festgelegten Hohlkehlenabschnitt gebildet sind und der Hohlkehlenabschnitt des Innenrings der Innenseite kleiner ist als der des Innenrings der Außenseite.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich, die in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen zu lesen sind. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt, der eine Ausführungsform der Lagervorrichtung der vorliegenden Erfindung für ein Rad eines Fahrzeugs zeigt,
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2(a) eine vergrößerte Teilansicht von 1 und 2(b) eine vergrößerte Teilansicht von 1, die eine Nabenscheibe und einen Innenring vor dem Verstemmen zeigt,
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3 einen Längsschnitt der Lagervorrichtung nach dem Stand der Technik für ein Rad eines Fahrzeugs und
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4 einen Längsschnitt einer weiteren Lagervorrichtung nach dem Stand der Technik für ein Rad eines Fahrzeugs.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der dazugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Längsschnitt, der eine Ausführungsform der Lagervorrichtung der vorliegenden Erfindung für ein Rad eines Fahrzeugs zeigt, 2(a) ist eine vergrößerte Teilansicht von 1 und 2(b) ist eine vergrößerte Teilansicht von 1, die eine Nabenscheibe und einen Innenring vor dem Verstemmen zeigt.
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Die Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs weist die Struktur eines Antriebsrads der zweiten Generation auf und umfasst eine Nabenscheibe 1, und ein Radlager 2, das auf die Nabenscheibe 1 aufgesetzt ist. Die Nabenscheibe 1 weist an ihrem einen Ende der Außenseite einen Radmontierflansch 3 zum Montieren eines Rades (nicht dargestellt) auf, einen zylindrischen Abschnitt 1b, der vom Radmontierflansch 3 aus über einen Ansatzabschnitt 1a verläuft, und eine Rippe (oder einen Keil) 1c zur Drehmomentübertragung, die an der umlaufenden Innenfläche der Nabenscheibe 1 gebildet ist. Des Weiteren sind daran am Umfang abstandsgleich Radschrauben 3a zum Befestigen eines Rades am Flansch 3 angeordnet.
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Die Nabenscheibe 1 besteht aus Kohlenstoffstahl, der 0,40 bis 0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wie S53C, und über einen Bereich vom Ansatzabschnitt 1a an der Basis des Radmontierflansches 3 bis zum zylindrischen Abschnitt 1b durch Hochfrequenz-Induktionshärtung eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweist. Der Abdichtabschnitt 8 bleibt nach dem Schmieden ein unabgeschreckter Abschnitt mit einer Oberflächenhärte von unter 25 HRC. Dies ermöglicht es, die Festigkeit der Nabenscheibe 1 zu erhöhen und einen Verschleiß durch Reibkorrosion an den Passoberflächen der Innenringe 5, 5' gering zu halten. Außerdem ist es so möglich, die Verarbeitbarkeit des Verstemmungsabschnitts 8 zu verbessern und das Entstehen von Rissen infolge plastischer Verformungen zu verhindern.
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Das Radlager 2 umfasst ein äußeres Element 4, das an seiner umlaufenden Außenfläche einstückig mit einem Karosseriemontierflansch 4b gebildet ist, der an eine Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) zu montieren ist, ein Paar Innenringe 5, 5', wobei jeder Ring mit einer abgeschrägten inneren Lauffläche 5a gebildet, die gegenüber der Doppelreihe äußerer Laufflächen 4a, 4a anzuordnen sind, sowie eine Doppelreihe Rollelemente (abgeschrägte Walzen) 7, 7, die mittels Käfigen 6 frei rollbar zwischen den gegenüberliegenden inneren und äußeren Laufflächen enthalten sind. Eine Seite der inneren Lauffläche 5a jedes Innenrings 5, 5' mit größerem Durchmesser ist mit einem langen Flansch 5b zum Führen der Rollelemente 7 gebildet und eine Seite der inneren Lauffläche 5a mit kleinerem Durchmesser ist mit einem kleinen Flansch 5c gebildet, um das Herausrutschen der Rollelemente 7 zu verhindern. Die Innenringe 5, 5' sind so eingesetzt, dass ihre vorderen Endflächen anstoßen und eine Rücken an Rücken liegende Doppelreihe Kegelrollenlager bilden.
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Das äußere Element 4 und die Innenringe 5, 5' bestehen aus Hartchromstahl für Wälzlager, wie SUJ2, und sind bis in ihren Kern durch Tauchabschrecken durchgehärtet, so dass sie eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweisen. Das äußere Element 4 und die Innenringe 5, 5' sind nicht auf Hartchromstahl für Wälzlager beschränkt, sondern können auch aus einem Kohlenstoffstahl bestehen, der 0,40 bis 0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wie etwa S53C (JIS-Kohlenstoffstahl der SC-Gruppe für Maschinenbauanwendungen) oder aus einsatzgehärtetem Stahl (Zementstahl), wie etwa SCr430 usw., und mindestens die Oberflächen der Doppelreihe äußerer Laufflächen 4a, 4a können durch Hochfrequenz-Induktionsabschrecken gehärtet sein, so dass sie eine Härte von 58 bis 64 HRC aufweisen.
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Das Radlager 2 ist über eine festgelegte Überschneidungsstrecke auf den zylindrischen Abschnitt 1b aufgepresst, so dass die größere Endfläche 5d des Innenrings 5 der Außenseite am Ansatz 1a der Nabenscheibe 1 anstößt und daran mit einem Vordruck befestigt ist, der vom verstemmten Abschnitt 8 ausgeübt wird, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 1b radial auswärts gebildet wird. So kann die selbstsichernde Struktur erzielt werden, die für lange Zeit einen stabilen Vordruck beibehalten kann, ohne den Vordruck durch Einstellen des Anzugsmoments einer Mutter (nicht dargestellt) zu steuern.
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In die ringförmigen Öffnungen, die zwischen dem äußeren Element 4 und den Innenringen 5, 5' gebildet sind, sind Dichtungen 9, 9 eingesetzt. Jede der Dichtungen 9, 9 umfasst eine ringförmige Dichtplatte 10 und einen Ölschleuderring 11, die mit einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt gebildet und einander gegenüber angeordnet sind, um ein so genanntes Verschlusssiegel zu bilden. Die Dichtungen 9, 9 verhindern das Auslaufen des im Lager enthaltenen Schmiermittels und das Eindringen von Regenwasser oder Schmutz von außen in das Lager. Obwohl in der dargestellten Ausführungsform eine Doppelreihe Kegelrollenlager mit abgeschrägten Walzen 7, 7 gezeigt ist, kann auch eine Doppelreihe Schrägkugellager zu verwenden, die Kugeln verwenden.
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In der vorliegenden Erfindung umfasst der Eckabschnitt A zwischen dem Ansatzabschnitt 1a und dem zylindrischen Abschnitt 1b der Nabenscheibe 1 eine Zusammensetzung „R”, die aus nahtlos verbundenen Kreisbögen aus mehreren (im dargestellten Beispiel zwei) Krümmungsradien „a”, „b” gebildet ist. Die Zusammensetzung „R” wird zusammen mit dem Ansatzabschnitt 1a und dem zylindrischen Abschnitt 1b der Nabenscheibe 1 mit einem Formschleifrad endbehandelt, nachdem der Eckabschnitt „A” durch Hochfrequenz-Induktionserhitzen gehärtet wurde (2(a)).
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Ein Krümmungsradius „a” der Zusammensetzung „R” ist kleiner als ein maximaler Krümmungsradius „c” (welcher ein angenommener Krümmungsradius ist, der entstünde, wenn die Ecke von einem eingliedrigen „R” gebildet würde) und der andere Krümmungsradius „b” ist größer als der Krümmungsradius „c” (a < c < b). Des Weiteren ist der Krümmungsradius „c” kleiner gewählt als ein Krümmungsradius „f” des Hohlkehlenabschnitts 5e des Innenrings 5 (c < f). Dies ermöglicht die Erhöhung der Steifigkeit des Innenrings 5 bei gleichzeitiger Gewährleistung einer Anstoßlänge „X” zwischen der Nabenscheibe 1 und der größeren Endfläche 5d des Innenrings 5 in einem begrenzten Raum. Somit ist es möglich, eine im Endabschnitt „A” erzeugte Spannung gering zu halten und die Festigkeit der Nabenscheibe 1 zu erhöhen. Ferner ist es möglich, die Überschneidung des Eckabschnitts „A” durch den Hohlkehlenabschnitt 5e zu verhindern, ohne die dimensionale Streuung geringer als nötig zu halten und somit die Herstellungskosten der Radlagervorrichtung zu reduzieren.
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Durch Analysen wurde festgestellt, dass die Spannung, die im Eckabschnitt „A” verursacht wird, um mehr als 20 reduziert werden kann, wenn der Endabschnitt „A” durch die Zusammensetzung „R” gebildet wird, die einen Krümmungsradius „a” von 2,0 bis 2,5 mm und einen Krümmungsradius „b” von 7,5 bis 8,0 mm umfasst, verglichen mit einem Fall, in dem der Eckabschnitt „A” als eingliedriger Radius „R” mit einem maximalen Krümmungsradius „c” von 3,5 mm gebildet ist.
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Der Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 1b der Nabenscheibe 1 ist als Hohlzylinderabschnitt 12 mit einer festgelegten Länge d1 vor dem Verstemmen gebildet, wie in 2(b) dargestellt. Je größer die Länge d1, desto kleiner ist der Umfang der radial auswärts verlaufenden Verformung durch Verstemmen des Innenrings 5' und desto mehr ist die Festigkeit der Verstemmung (Befestigen des Innenrings) vermindert.
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Die Dicke des zylindrischen Abschnitts 12 ist solcherart gebildet, dass sie zur Endspitze hin von einer Dicke „D1” an der Basis des zylindrischen Abschnitts 12 zu einer Dicke „D2” an ihrer Endspitze allmählich zunimmt (D1 < D2). Durch solch eine Anordnung ist es möglich, die axiale Länge des plastisch zu verformenden zylindrischen Abschnitts 12 zu verkürzen, da die Dicke des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 12 der Nabenscheibe 1, der durch das Verstemmungswerkzeug radial auswärts ausgeweitet wird, am Anfang des Verstemmungsvorganges erhöht wird. Des Weiteren ist es möglich, den Innenring 5 starr zu befestigen, da der Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 12 tendenziell den Zwischenraum des Verstemmungswerkzeugs schnell füllt.
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Ein Hohlkehlenabschnitt 5f des innen umlaufenden Endabschnitts des Innenrings 5' der Innenseite ist kleiner gewählt als der Hohlkehlenabschnitt 5e des Innenrings 5 der Außenseite und weist einen Kreisbogenquerschnitt mit einem Krümmungsradius rl (= 1,0 bis 2,5 mm) auf. Des Weiteren ist an der umlaufenden Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 12 eine Ringnut 13 mit einem Kreisbogenquerschnitt mit einem Krümmungsradius r2 (= 5 bis 10 mm) und einer Tiefe n (etwa 0,5 mm) gebildet. Die Ringnut 13 ist solcherart gebildet, dass sie zum Hohlkehlenabschnitt 5f des Innenrings 5' der Innenseite verläuft. Somit ist es möglich, die elastische Verformung des äußeren Umfangs des Innenrings 5', die durch die Verstemmungslast verursacht wird, gering zu halten und das Entstehen von Schäden, wie z. B. Mikrorissen, am verstemmten Abschnitt 8 zu verhindern.
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Wenn der Krümmungsradius r1 des Hohlkehlenabschnitts 5f des Innenringes 5 kleiner als 1,0 mm gewählt wird und während der Fahrt des Fahrzeugs eine Biegemomentlast auf die Radlagervorrichtung ausgeübt wird, steht zu befürchten, dass eine Spannungskonzentration im Basisabschnitt des verstemmten Abschnitts 8 verursacht wird und dadurch Schäden, wie z. B. Mikrorisse, darin entstehen. Dagegen wird, wenn der Krümmungsradius rl 2,5 mm übersteigt, der Innenring 5' während der plastischen Verformung des zylindrischen Abschnitts 12 radial auswärts ausgeweitet, wodurch der äußere Umfang des Innenrings 5' verformt wird und eine übermäßige Umfangsspannung im äußeren Umfang verursacht wird.
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Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, die die Verformung des Innenrings 5' der Innenseite (Verstemmungsseite) infolge des Verstemmungsvorgangs gering halten kann, um ihre Lebensdauer zu verbessern, die Steifigkeit des Innenrings 5 der Außenseite zu erhöhen, die Spannung gering zu halten, die am Eckabschnitt „A” zwischen dem Ansatzabschnitt 1a und dem zylindrischen Abschnitt 1b erzeugt wird, und um die Lebensdauer des Lagers bei erhöhter Festigkeit der Nabenscheibe 1 zu verbessern, da die Radlageranordnung 2 auf den zylindrischen Abschnitt 1b der Nabenscheibe 1 aufgepresst ist und ein Paar Innenringe 5, 5' im Verhältnis zur Nabenscheibe 1 mit dem verstemmten Abschnitt 8 befestigt sind, der durch Schwenkverstemmen und durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 1b radial auswärts gebildet wird, wobei der Innenring 5 der Außenseite an den Ansatzabschnitt 1a der Nabenscheibe 1 anstößt, und da der Hohlkehlenabschnitt 5f des Innenrings 5' der Innenseite kleiner gewählt ist als der Hohlkehlenabschnitt 5e des Innenrings 5 der Außenseite.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf eine Radlagervorrichtung mit selbstsichernder Struktur der ersten und zweiten Generation angewandt werden, bei der ein Paar Innenringe auf den zylindrischen Abschnitt der Nabenscheibe aufgepresst und durch einen Verstemmungsabschnitt befestigt sind, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts gebildet wurde.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Natürlich werden sich dem Durchschnittsfachmann nach dem Studium und dem Verständnis der vorangegangenen ausführlichen Beschreibung Modifikationen und Alternativen erschließen. Die vorliegende Erfindung ist in dem Sinne auszulegen, dass sie all diese Alternativen und Modifikationen enthält, insofern sie im Schutzumfang der angefügten Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.
