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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung zum drehbaren
Stützen eines Rads eines Fahrzeugs, wie etwa eines Kraftfahrzeugs,
und insbesondere eine Radlagervorrichtung, die zum Verbessern der
Beständigkeit eines Nabenrads und eines inneren Rings,
der auf dem Nabenrad verstemmt ist, mit dem Verbessern der Wanderschutzeigenschaften
einer Innenringmontagefläche des Nabenrads beabsichtigt
ist.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Die
Radlagervorrichtung zum Stützen eines Fahrzeugrads ist
eine Vorrichtung zum drehbaren Stützen eines Nabenrads über
ein zweireihige Wälzlager und beinhaltet jene für
ein Antriebsrad und ein angetriebenes Rad. Aus strukturbezogenen
Gründen ist im Allgemeinen ein Lager der Innenringdrehart
für ein Antriebsrad benutzt und sind sowohl die Innenringdrehart
als auch die Außenringdrehart für das angetriebene
Rad benutzt. Im Allgemeinen ist die Radlagervorrichtung in eine
so genannte erste Generation, bei der das Radlager zweireihige Schrägkugellager
umfasst, die zwischen ein Kniestück und ein Nabenrad eingepasst
sind, eine zweite Generation, bei der der Körperanbringungsflansch
oder der Radanbringungsflansch direkt am Außenumfang des äußeren
Glieds ausgebildet ist, eine dritte Generation, bei der eine der
inneren Laufringflächen direkt am Außenumfang
des Nabenrads ausgebildet ist, und eine vierte Generation aufgeteilt,
bei der eine innere Laufringfläche direkt am Außenumfang
des äußeren Gelenkglieds bzw. des Nabenrads und
am Gleichlaufgelenk ausgebildet ist.
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Ein
Rad ist drehbar bezüglich einer Aufhängungsvorrichtung
durch ein zweireihiges Wälzlager gestützt, und
ein Radlager, das ein zweireihiges Kegelrollenlager umfasst, ist
für schwere Fahrzeuge, wie etwa Geländewagen oder
Lastwagen, in Benutzung. Bei diesem Radlager ist eine gehärtete
Schicht durch Hochfrequenzinduktionserhitzen in einem Bereich von
einem Innenseitenende eines Oberflächenschichtabschnitts
des Nabenrads zu einem Fußabschnitt eines Radanbringungsflanschs
davon ausgebildet (siehe japanische Patent-Auslegeschrift Nr.
51064/1999 ).
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Bei
den Radlagern von schweren Fahrzeugen ist es erforderlich, die Starrheit
des Radanbringungsflanschs des Nabenrads zu erhöhen, und
damit wird die gehärtete Schicht ausgebildet, um einer derartigen
Anforderung zu genügen. Zudem ist eine Innenringmontagefläche
in der gehärteten Schicht des Nabenrads zum Verbessern
der Wanderschutzeigenschaften davon erforderlich.
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Bei
dem Radlager der dritten Generation der Innenringdrehart ist der
auf das Nabenrad montierte innere Ring axial durch Verstemmen des
Innenseitenendes des Nabenrads befestigt, und diese Art hat sich
bei dem Radlager für ein angetriebenes Rad etabliert. 6 zeigt
ein repräsentatives Beispiel dieses Radlagers. Das Radlager
ist für die dritte Generation und umfasst ein inneres Glied 51,
ein äußeres Glied 60 und zweireihige
Kugeln 55, 55, die zwischen dem inneren und äußeren
Glied 51, 60 enthalten sind. Das innere Glied 51 beinhaltet
ein Nabenrad 52 und einen inneren Ring 53, der über
einen vorgegebenen Unterschnitt auf das Nabenrad 52 aufgepresst
ist. In nachstehenden Beschreibungen definiert ein Begriff „Außenseite"
eine Seite, die außerhalb eines Fahrzeugkörpers
(links in den Zeichnungen) positioniert ist, und ein Begriff „Innenseite"
definiert eine Seite, die innerhalb eines Fahrzeugkörpers
(rechts in den Zeichnungen) positioniert ist, wenn die Lagervorrichtung
am Fahrzeugkörper angebracht ist.
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Das
Nabenrad 52 ist einstückig mit einem Radanbringungsflansch 54 an
einem Ende davon und einer inneren Laufringfläche 52a und
einem zylindrischen Abschnitt 52b ausgebildet, der axial
von der inneren Laufringfläche 52a verläuft.
Der innere Ring 53, der an seinem Außenumfang
mit einer inneren Laufringfläche 53a ausgebildet
ist, ist auf den zylindrischen Abschnitt 52a aufgepresst
und axial bezüglich des Nabenrads 52 durch einen
verstemmten Abschnitt 52a befestigt, der durch plastisches
Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 52b radial
nach außen ausgebildet ist.
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Das äußere
Glied 60 ist an seinem Außenumfang einstückig
mit einem Körperanbringungsflansch 60b, der dazu
geeignet ist, an einem Fahrzeugkörper angebracht zu sein,
und an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren
Laufringflächen 60a, 60a ausgebildet.
Mehrere Kugeln 55, 55 sind zwischen den äußeren
und inneren Laufringflächen 60a, 52a; 60a, 53a von
Käfigen 56, 56 frei rollbar gehalten.
Zudem sind Dichtungen 57, 58 an beiden Enden des äußeren
Glieds 60 angebracht, um ein Ausdringen von Schmierfett,
das innerhalb des Lagers enthalten ist, und ein Eindringen von Regenwasser
oder Staub von außen in das Radlager zu verhindern.
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Eine
wärmebehandelte Schicht
59 ist in einem Oberflächenschichtabschnitt über
einen Bereich von dem zylindrischen Abschnitt
52b des Nabenrads
52 zu
einem Fußabschnitt
54a des Radanbringungsflanschs
54 ausgebildet.
Wie in
7 gezeigt, ist die Position „A" des Innenseitenendes
der wärmebehandelten Schicht
59 innerhalb eines
Bereichs in einem Abstand von 8 mm oder weniger von der Innenseitenseitenfläche
53b (größeren
Endseitenfläche) des inneren Rings
53 und von
einer Außenseite von einer Kante „B" eines abgeschrägten
Abschnitts
53c des Innenumfangs des inneren Rings
53 eingerichtet. Dies
macht es möglich, den inneren Ring
53 durch Verstemmen
mit dem Verbessern der Starrheit des Radanbringungsflanschs
54 und
der Wanderschutzeigenschaften des zylindrischen Abschnitts
52b des Nabenrads
52 axial
zu befestigen und eine Lebensdauerbeeinträchtigung des
Radlagers aufgrund von Verformungen des inneren Rings
53 und
der inneren Laufringfläche
53a, die durch das
Verstemmen bewirkt ist, zu verhindern (siehe japanische Patent-Auslegeschrift
Nr.
76346/2006 ).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende
Aufgaben
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Bei
der Radlagervorrichtung, die das zweireihige Schrägkugellager
umfasst, des Stands der Technik, sind Belastungen, wie etwa Momentbelastung
usw., von Laufringflächen 52a, 53a, 60a und
Kugeln 55 getragen. Demgegenüber ist bei der Radlagervorrichtung,
die das zweireihige Kegelrollenlager umfasst, die Belastung nicht
nur von den Laufringflächen und Kegelrollen, sondern von
dem (den) größeren Flansch(en) des (der) inneren
Rings (Ringe) zum Führen der Kegelrollen getragen. Dementsprechend können,
wenn der innere Ring durch den Verstemmungsvorgang verformt würde,
die Kegelrollen aufgrund einer Wirkung eines so genannten „Flanschabfallens"
nicht sachgemäß geführt werden, das eine Verformung
des größeren Flanschs zu den Laufringflächen
hin ist, und dadurch ist das Drehmoment des Lagers erhöht
und dementsprechend wäre der Fahrzeugkraftstoffverbrauch
verschlechtert. Zudem wäre die Lebensdauer des Lagers durch übermäßigen Temperaturanstieg,
der durch das Erhöhen des Kontaktdrucks zwischen der Laufringfläche
und den Kegelrollen verursacht ist, ebenfalls beeinträchtigt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagervorrichtung
bereitzustellen, die zum Verbessern der Beständigkeit eines
Nabenrads und eines inneren Rings, der auf dem Nabenrad verstemmt
ist, mit dem Verbessern der Wanderschutzeigenschaften einer Innenringmontagefläche
des Nabenrads beabsichtigt ist.
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Mittel zur Problemlösung
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Zur
Lösung der zuvor genannten Aufgabe ist gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Radlagervorrichtung bereitgestellt,
die als eine Einheit aus einem Nabenrad und einem zweireihigen Kegelrollenlager
ausgebildet ist, umfassend ein äußeres Glied, das
an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren
Laufringflächen ausgebildet ist, die jede axial nach außen
geöffnet ist; ein inneres Glied, das ein Nabenrad beinhaltet,
welches einen Radanbringungsflansch, der an einem Ende davon einstückig damit
ausgebildet ist, und einen zylindrischen Abschnitt, der axial von
dem Radanbringungsflansch verläuft, aufweist und zumindest
einen inneren Ring beinhaltet, der auf den zylindrischen Abschnitt
des Nabenrads über einen vorgegebenen Unterschnitt montiert
ist, wobei jeder innere Ring an seinem Außenumfang mit
einem von kegeligen, zweireihigen inneren Laufringflächen,
die gegenüber einer der zweireihigen äußeren
Laufringflächen angeordnet ist, und auf seiner Seite mit
größerem Außendurchmesser mit einem größeren
Flanschabschnitt zum Führen der Kegelrollen ausgebildet
ist; zweireihige Kegelrollen, die rollbar zwischen den äußeren
und inneren Laufringflächen über Käfige
angeordnet sind; und den inneren Ring oder die inneren Ringe, der/die durch
einen verstemmten Abschnitt, der durch plastisches Verformen des
Endes des zylindrischen Abschnitts radial nach außen ausgebildet
ist, an dem Nabenrad befestigt ist/sind, dadurch gekennzeichnet,
dass eine vorgegebene gehärtete Schicht durch Hochfrequenzinduktionshärten über
einen Bereich von der Basis des Radanbringungsflanschs zu dem zylindrischen
Abschnitt ausgebildet ist und eine Position des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht innerhalb eines Bereichs von einer
Kante eines abgeschrägten Abschnitts an der verstemmten
Seite des inneren Rings zu einer Position eingerichtet ist, die einem
Fuß des größeren Flanschabschnitts entspricht
(Anspruch 1).
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Wie
in Anspruch 1 definiert ist es gemäß der Radlagervorrichtung
der ersten bis dritten Generation, die ein Nabenrad, welches einen
Radanbringungsflansch, der an einem Ende davon einstückig damit
ausgebildet ist, und einen zylindrischen Abschnitt, der axial von
dem Radanbringungsflansch verläuft, und zumindest einen
inneren Ring umfasst, der auf den zylindrischen Abschnitt des Nabenrads über
einen vorgegebenen Unterschnitt montiert ist, wobei jeder innere
Ring an seinem Außenumfang mit einem von kegeligen, zweireihigen
inneren Laufringflächen, die gegenüber einer der
zweireihigen äußeren Laufringflächen
angeordnet ist, und auf seiner Seite mit größerem
Außendurchmesser mit einem größeren Flanschabschnitt
zum Führen der Kegelrollen ausgebildet ist, da eine vorgegebene
gehärtete Schicht durch Hochfrequenzinduktionshärten über einen
Bereich von der Basis des Radanbringungsflanschs zu dem zylindrischen
Abschnitt ausgebildet ist und eine Position des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht innerhalb eines Bereichs von einer Kante
eines abgeschrägten Abschnitts an der verstemmten Seite
des inneren Rings zu einer Position eingerichtet ist, die einem
Fuß des größeren Flanschabschnitts entspricht,
möglich, die Beständigkeit des Nabenrads unter
Unterdrückung des Schwingverschleißes an der Montagefläche
des inneren Rings zu verbessern und die radiale Ausdehnung des Endes
des zylindrischen Abschnitts des Nabenrads zu minimieren und dadurch
eine Verformung der inneren Laufringfläche und des größeren
Flanschabschnitts des inneren Rings während des Verstemmungsvorgangs
zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich,
eine gleichmäßige Führung der Kegelrollen
unter Unterdrückung des Kontaktdrucks zwischen den Rollen
und dem inneren Ring zu erzielen und dadurch die Beständigkeit
des inneren Rings zu verbessern.
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Es
ist bevorzugt, dass die Position des Innenseitenendes der gehärteten
Schicht innerhalb eines Bereichs zwischen der Innenseite eines Kreuzungspunkts
einer Linie, die von einer Innenfläche des größeren
Flanschabschnitts des inneren Rings und der Außenfläche
des zylindrischen Abschnitts verläuft, und der Außenseite
der Kante eines abgeschrägten Abschnitts an der verstemmten
Seite des inneren Rings eingerichtet ist (Anspruch 2). Dies ermöglicht
es, die Starrheit und Festigkeit des zylindrischen Abschnitts bezüglich
der Kraft, die aufgrund des Biegemoments, mit dem die Lagervorrichtung belastet
ist, ausgeübt ist, zu erhöhen. Dadurch ist die plastische
Verformung nicht in dem zylindrischen Abschnitt selbst bewirkt,
auch wenn eine Belastung oder ein Biegemoment, die bzw. das groß genug
ist, eine plastische Verformung des zylindrischen Abschnitts zu
bewirken, wenn der zylindrische Abschnitt keiner Wärmebehandlung
unterzogen ist, auf den zylindrischen Abschnitt ausgeübt
wäre.
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Es
ist außerdem bevorzugt, dass die Position des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht in einem Abstand von 8 mm oder weniger
von einer größeren Endseitenfläche des
inneren Rings eingerichtet ist (Anspruch 3). Dies macht es möglich,
eine radiale Ausdehnung der Montagefläche des inneren Rings
während des Verstemmungsvorgangs zu verringern und den
Ausgangspunkt der radialen Ausdehnung in die Nähe der Verstemmungsposition
zu verschieben. Dadurch ist es außerdem möglich,
Verformungen des inneren Rings und der inneren Laufringfläche
während des Verstemmungsvorgangs zu unterdrücken
und die Lebensdauer der Radlagervorrichtung zu verlängern.
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Es
ist bevorzugt, dass eine ringförmige Aussparung am Ende
des zylindrischen Abschnitts ausgebildet ist und die Tiefe der ringförmigen
Aussparung auf eine Länge von 5 mm oder weniger von der größeren
Endseitenfläche des inneren Rings an seiner verstemmten
Seite eingerichtet ist (Anspruch 4). Dies ermöglicht es,
eine vorgegebene Befestigungskraft für den inneren Ring
unter Beibehalten der Starrheit und Festigkeit des Nabenrads und
damit eine leichte Verformung zu erzielen und die Ringspannung zu
unterdrücken, die in dem inneren Ring erzeugt ist.
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Es
ist außerdem bevorzugt, dass der Krümmungsradius
(r) des abgeschrägten Abschnitts innerhalb eines Bereichs
von 1,0 bis 2,5 mm eingerichtet ist (Anspruch 5). Dies macht es
möglich, die Erzeugung einer Belastungskonzentration am
Fußabschnitt des verstemmten Abschnitts und die Erzeugung
von übermäßiger Ringspannung im Außenumfang
des inneren Rings aufgrund des Erhöhens der radialen Ausdehnung
des zylindrischen Abschnitts während des Verstemmungsvorgangs
zu verhindern.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der
Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es, da die Radlagervorrichtung als
eine Einheit aus einem Nabenrad und einem zweireihigen Kegelrollenlager
ausgebildet ist, ein äußeres Glied, das an seinem
Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufringflächen
ausgebildet ist, die jede axial nach außen geöffnet
ist; ein inneres Glied, das ein Nabenrad beinhaltet, welches einen
Radanbringungsflansch, der an einem Ende davon einstückig
damit ausgebildet ist, und einen zylindrischen Abschnitt, der axial
von dem Radanbringungsflansch verläuft, aufweist und zumindest
einen inneren Ring beinhaltet, der auf den zylindrischen Abschnitt
des Nabenrads über einen vorgegebenen Unterschnitt montiert
ist, wobei jeder innere Ring an seinem Außenumfang mit
einem von kegeligen, zweireihigen inneren Laufringflächen,
die gegenüber einer der zweireihigen äußeren
Laufringflächen angeordnet ist, und auf seiner Seite mit
größerem Außendurchmesser mit einem größeren
Flanschabschnitt zum Führen der Kegelrollen ausgebildet
ist; zweireihige Kegelrollen, die rollbar zwischen den äußeren
und inneren Laufringflächen über Käfige
angeordnet sind; und den inneren Ring oder die inneren Ringe umfasst, der/die
durch einen verstemmten Abschnitt, der durch plastisches Verformen
des Endes des zylindrischen Abschnitts radial nach außen
ausgebildet ist, an dem Nabenrad befestigt ist/sind, und dadurch
gekennzeichnet ist, dass eine vorgegebene gehärtete Schicht
durch Hochfrequenzinduktionshärten über einen
Bereich von der Basis des Radanbringungsflanschs zu dem zylindrischen
Abschnitt ausgebildet ist und eine Position des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht innerhalb eines Bereichs von einer Kante
eines abgeschrägten Abschnitts an der verstemmten Seite
des inneren Rings zu einer Position eingerichtet ist, die einem
Fuß des größeren Flanschabschnitts entspricht,
möglich, die Beständigkeit des Nabenrads unter
Unterdrückung des Schwingverschleißes an der Montagefläche
des inneren Rings zu verbessern und die radiale Ausdehnung des Endes
des zylindrischen Abschnitts des Nabenrads zu minimieren und dadurch
eine Verformung der inneren Laufringfläche und des größeren
Flanschabschnitts des inneren Rings während des Verstemmungsvorgangs
zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich,
eine gleichmäßige Führung der Kegelrollen
unter Unterdrückung des Kontaktdrucks zwischen den Rollen
und dem inneren Ring zu erzielen und dadurch die Beständigkeit
des inneren Rings zu verbessern.
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Beste Art und Weise zur Ausführung
der Erfindung
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Eine
beste Art und Weise zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
ist eine Lagervorrichtung, die als eine Einheit aus einem Nabenrad
und einem zweireihigen Kegelrollenlager ausgebildet ist, umfassend
ein äußeres Glied, das an seinem Innenumfang mit
zweireihigen äußeren Laufringflächen
ausgebildet ist, die jede axial nach außen geöffnet
ist; ein inneres Glied, das ein Nabenrad beinhaltet, welches einen
Radanbringungsflansch, der an einem Ende davon einstückig
damit ausgebildet ist, und einen zylindrischen Abschnitt, der axial
von dem Radanbringungsflansch verläuft, aufweist und zumindest
einen inneren Ring beinhaltet, der auf den zylindrischen Abschnitt
des Nabenrads über einen vorgegebenen Unterschnitt montiert
ist, wobei jeder innere Ring an seinem Außenumfang mit
einem von kegeligen, zweireihigen inneren Laufringflächen,
die gegenüber einer der zweireihigen äußeren
Laufringflächen angeordnet ist, und auf seiner Seite mit
größerem Außendurchmesser mit einem größeren
Flanschabschnitt zum Führen der Kegelrollen ausgebildet
ist; zweireihige Kegelrollen, die rollbar zwischen den äußeren
und inneren Laufringflächen über Käfige
angeordnet sind; und den inneren Ring oder die inneren Ringe, der/die
durch einen verstemmten Abschnitt, der durch plastisches Verformen
des Endes des zylindrischen Abschnitts radial nach außen ausgebildet ist,
an dem Nabenrad befestigt ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass
eine ringförmige Aussparung am Ende des zylindrischen Abschnitts
ausgebildet ist und die Tiefe der ringförmigen Aussparung
auf eine Länge von 5 mm oder weniger von der größeren
Endseitenfläche des inneren Rings an seiner verstemmten
Seite eingerichtet ist, dass eine vorgegebene gehärtete
Schicht durch Hochfrequenzinduktionshärten über
einen Bereich von der Basis des Radanbringungsflanschs zu dem zylindrischen
Abschnitt ausgebildet ist und eine Position des Innenseitenendes der
gehärteten Schicht innerhalb eines Bereichs von einer Kante
eines abgeschrägten Abschnitts an der verstemmten Seite
des inneren Rings zu einer Position eingerichtet ist, die einem
Fuß des größeren Flanschabschnitts entspricht.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform
einer Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung, 2 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von 1, 3 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer
modifizierten Ausführungsform von 2, und 4 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von 2 und 3,
die eine Bedingung vor dem Verstemmungsvorgang zeigt. In der nachstehenden
Beschreibung bezeichnet ein Begriff „Außenseite” der
Radlagervorrichtung eine Seite, die außerhalb des Fahrzeugkörpers
positioniert ist, und ein Begriff „Innenseite" der Radlagervorrichtung
bezeichnet eine Seite, die innerhalb des Fahrzeugkörpers
positioniert ist, wenn die Lagervorrichtung am Fahrzeugkörper
angebracht ist.
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Die
Radlagervorrichtung von 1 weist eine Struktur der zweiten
Generation für ein Antriebsrad auf und umfasst ein Nabenrad 1 und
ein Radlager 2, das auf dem Nabenrad 1 montiert
ist. Das Nabenrad 1 ist einstückig mit einem Radanbringungsflansch 3 am
Außenseitenendabschnitt ausgebildet und weist einen zylindrischen
Abschnitt 1b auf, der axial von dem Radanbringungsflansch 3 über
einen Schulterabschnitt 1a verläuft. Der zylindrische
Abschnitt 1b ist an seinem Innenumfang mit einer Verzahnung
(oder Kerbverzahnung) 1c ausgebildet. Nabenbolzen 3a sind
abstandsgetreu den Umfang des Radanbringungsflanschs 3 entlang
angebracht.
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Das
Radanbringungslager 2 umfasst an seinem Außenumfang
ein äußeres Glied 4, das einen Körperanbringungsflansch 4b,
der einstückig damit ausgebildet ist, und kegelige und
nach außen geöffnete, zweireihige äußere
Laufringflächen 4a, 4a aufweist, die
an seiner Innenumfangsfläche ausgebildet sind; ein Paar
innere Ringe 5, 5, die jeder an seinem Außenumfang
mit einer kegeligen inneren Laufringfläche 5a ausgebildet
sind, welche gegenüberliegend jeder der zweireihigen äußeren
Laufringflächen 4a, 4a entsprechen; und
zweireihige Kegelrollen 7, 7, die rollbar zwischen
den äußeren und inneren Laufringflächen über
Käfige 6 enthalten sind. Ein größerer Flansch 5b ist
an einem Ende mit größerem Durchmesser von jedem
inneren Ring 5 zum Führen der Kegelrollen 7 ausgebildet,
und ein kleinerer Flanschabschnitt 5c ist an seinem Ende
mit kleinerem Durchmesser ausgebildet, um zu verhindern, dass die
Kegelrollen 7 von der inneren Laufringfläche 5a abfallen.
Das Paar innere Ringe 5, 5 ist derart an dem zylindrischen
Abschnitt 1b angeordnet, dass ihre kleineren Endseitenflächen
der kleineren Flanschabschnitte 5c zum Ausbilden eines
zweireihigen Kegelrollenlagers eines so genannten Rücken-an-Rücken-Duplexlagers
aneinander anstoßen.
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Das äußere
Glied 4 und der innere Ring 5, 5 sind
aus Chromlagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie etwa SUJ2,
hergestellt und derart bis zum Kern durch Tauchhärten gehärtet,
dass sie 58 bis 64 HRC aufweisen. Das äußere Glied 4 kann
außerdem aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, wie
etwa S53C (JIS SC Kohlenstoffstahl für Maschinenstrukturgebrauch),
der 0,40 bis 0,80 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält,
hergestellt sein, und zumindest zweireihige äußere
Laufringflächen 4a, 4a sind derart durch
Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet, dass sie
eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweisen.
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Das
Radlager 2 ist derart über einen vorgegebenen
Unterschnitt auf den zylindrischen Abschnitt 1b des Nabenrads 1 aufgepresst,
dass die größere Außenseitenendfläche 5d des
inneren Rings 5 an die Schulter 1a des Nabenrads 1 anstößt,
und in axialer Richtung mit einer vorgegebenen Vorspannung befestigt.
Vor der Verstemmungsverformung war der verstemmte Abschnitt 8 mit
einem zylindrischen Abschnitt 8a verblieben, der vom Innenseitenende
des Nabenrads 1 vorsteht, und der verstemmte Abschnitt 8 ist
durch plastisches Verformen des zylindrischen Abschnitts 8a radial
nach außen ausgebildet (siehe 4). Das
Verstemmen des zylindrischen Abschnitts 1b ermöglicht
es, die selbsthaltende Struktur bereitzustellen, die eine stabile
Vorspannung über einen langen Zeitraum beibehalten kann,
ohne die Vorspannung durch Anpassen des Anzugsmoments einer Befestigungsmutter
zu regeln.
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Dichtungen 9, 9 sind
an beiden Öffnungen eines ringförmigen Raums angeordnet,
der zwischen dem äußeren Glied 4 und
den inneren Ringen 5, 5 ausgebildet ist. Jede
Dichtung 9 umfasst eine ringförmige Abdichtungsplatte 10 und
einen Schleuderring 11 mit einem im Wesentlichen „L"-förmigen
Querschnitt einander gegenüberliegend zum Ausbilden einer
so genannten Packungsabdichtung. Diese Dichtungen 9, 9 verhindern
ein Ausdringen von Schmierfett, das innerhalb des Lagers enthalten
ist, und ein Eindringen von Regenwasser oder Staub in das Lager.
Obwohl hierin die Art der zweiten Generation für ein Antriebsrad
dargestellt ist, sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung
auf jene für ein angetriebenes Rad und die Art der ersten
oder dritten Generation anwendbar ist, wobei die innere Außenseitenlaufringfläche
direkt auf dem Nabenrad ausgebildet ist.
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Das
Nabenrad 1 ist aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt,
wie etwa S53C, der 0,40 bis 0,80 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält,
hergestellt und mit einer gehärteten Schicht 12 (in
den Zeichnungen durch Kreuzschraffur gezeigt) mit einer Oberflächenhärte
von 50 bis 64 HRC durch Hochfrequenzinduktionshärten vom
Schulterabschnitt 1a gehärtet, der eine Basis
des Radanbringungsflanschs 3 ausbildet. Der verstemmte
Abschnitt 8a verbleibt mit einer Oberflächenhärte
unter 25 HRC nach dem Schmieden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist eine Position „P" des
Innenseitenendes der gehärteten Schicht 12 innerhalb
eines Bereichs von einer Kante „P0" eines abgeschrägten
Abschnitts 5e an der verstemmten Seite des inneren Rings 5 bis
zu einer Position „P1" entsprechend einer Höhe „a"
eingerichtet (d. h. dem Fuß des größeren
Flanschabschnitts 5b). Dadurch ist es möglich,
die Beständigkeit des Nabenrads 1 unter Unterdrückung
des Schwingverschleißes an den Montageflächen
der inneren Ringe 5, 5 zu verbessern und die radiale
Ausdehnung des Endes des zylindrischen Abschnitts 1b des
Nabenrads 1 zu minimieren und dadurch eine Verformung der
inneren Laufringfläche 5a und des größeren
Flanschabschnitts 5b des inneren Rings 5 während
des Verstemmungsvorgangs zu unterdrücken. Dementsprechend
ist es möglich, eine gleichmäßige Führung
der Kegelrollen unter Unterdrückung des Kontaktdrucks zwischen
den Rollen 7 und dem inneren Ring 5 zu erzielen
und dadurch die Beständigkeit des inneren Rings 5 zu
verbessern.
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In
dieser Ausführungsform ist der Krümmungsradius „r"
des abgeschrägten Abschnitts innerhalb eines Bereichs von
1,0 bis 2,5 mm eingerichtet. Wenn der Krümmungsradius „r"
auf unter 1,0 mm eingerichtet ist, wäre die Belastungskonzentration
am Fußabschnitt des verstemmten Abschnitts 8 bewirkt, und
es wären Schäden, wie etwa Mikrorisse, hervorgerufen,
wenn das Biegemoment während des Fahrens des Fahrzeugs
auf die Lagervorrichtung ausgeübt ist. Demgegenüber
ist, wenn der Krümmungsradius „r" größer
als 2,5 mm eingerichtet ist, eine übermäßige
Ringspannung im Außenumfang des inneren Rings 5 aufgrund
der Zunahme der radialen Ausdehnung des zylindrischen Abschnitts 1b während
des Verstemmungsvorgangs erzeugt.
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Zudem
ist eine ringförmige Aussparung 13 am Ende des
zylindrischen Abschnitts 1b des Nabenrads 1 ausgebildet,
und die Tiefe „b" der ringförmigen Aussparung 13 ist
auf weniger als eine vorgegebene Länge von der größeren
Endseitenfläche 5d des inneren Rings 5 eingerichtet.
Gemäß einem Verstemmungstest, der vom Anmelder
der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurde, stellte
sich heraus, dass, je größer die Tiefe „b"
der Aussparung 13 ist, desto leichter das Verstemmen ist,
wodurch die Ringspannung reduziert ist, die in dem Außenumfang
des inneren Rings 5 erzeugt ist. Es kann jedoch keine erhebliche
Spannungsreduzierung erwartet werden, auch wenn die Tiefe „b"
der Aussparung 13 größer als 5 mm (b > 5 mm) eingerichtet
ist, und eine vorgegebene Innenringbefestigungskraft kann aufgrund
eines fehlenden geschobenen Betrags des inneren Rings 5 nicht
erzielt werden, wodurch die Festigkeit und Starrheit des Nabenrads 1 reduziert
sind.
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3 zeigt
eine Modifikation der vorherigen Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist. Diese Modifikation weicht von der ersten Ausführungsform
von 1 und 2 nur im Bereich der gehärteten Schicht
ab, und daher sind dieselben Bezugszeichen benutzt wie jene, die
in der ersten Ausführungsform benutzt sind, und Wiederholungen
ihrer Beschreibungen sind vermieden.
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Bei
dieser Modifikation ist die Position „P" des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht 14 innerhalb eines Bereichs
zwischen der Innenseite eines Kreuzungspunkts „P2" einer
Linie, die von einer Innenfläche 15 des größeren
Flanschabschnitts 5b des inneren Rings 5 und der
Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 1b verläuft,
und der Außenseite der Kante „P0" eines abgeschrägten
Abschnitts 5e an der verstemmten Seite des inneren Rings 5 eingerichtet
(Bedingung (i)). Zudem ist die Position „P" des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht 14 in einem Abstand von
8 mm oder weniger von einer größeren Endseitenfläche 5d des
inneren Rings 5 eingerichtet (Bedingung (ii)). Die Position „P"
des Innenseitenendes der gehärteten Schicht 14 ist
innerhalb eines Bereichs eingerichtet, der die beiden Bedingungen
(i) und (ii) erfüllt.
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Da
die Position „P" des Innenseitenendes der gehärteten
Schicht 14 an der Innenseite eines Kreuzungspunkts „P2"
auf einer Linie, die von einer Innenfläche 15 des
größeren Flanschabschnitts 5b des inneren
Rings verläuft, eingerichtet ist, ist es möglich,
die Starrheit und Festigkeit des zylindrischen Abschnitts 1b bezüglich
der Kraft, die aufgrund des Biegemoments, mit dem die Lagervorrichtung belastet
ist, auf den größeren Flanschabschnitt 5b des
inneren Innenseitenrings 5 ausgeübt ist, zu erhöhen.
Daher ist die plastische Verformung nicht in dem zylindrischen Abschnitt
selbst bewirkt, auch wenn eine Belastung oder ein Biegemoment, die
bzw. das groß genug ist, eine plastische Verformung des
zylindrischen Abschnitts zu bewirken, wenn der zylindrische Abschnitt 1b keiner
Wärmebehandlung unterzogen ist, auf den zylindrischen Abschnitt 1b ausgeübt
wäre.
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Zudem
kann, da die Position „P" des Innenseitenendes der gehärteten
Schicht 14 an der Außenfläche des zylindrischen
Abschnitts 1b und der Außenseite der Kante „P0"
eines abgeschrägten Abschnitts 5e eingerichtet
ist, die plastische Verformung zum Ausbilden des verstemmten Abschnitts 8 leicht ausgeführt
werden, und daher ist es möglich, die Erzeugung von Rissen
in der gehärteten Schicht 14 während
des Verstemmungsvorgangs zu verhindern.
-
Zudem
ist es, da die Position „P" des Innenseitenendes der gehärteten
Schicht 14 in einem Abstand von 8 mm oder weniger von einer
größeren Endseitenfläche 5d des
inneren Rings 5 eingerichtet ist und die gehärtete
Schicht 14 dadurch zu einem Bereich in der Nähe
der größeren Endseitenfläche 5d verläuft,
möglich, eine radiale Ausdehnung der Montagefläche 5f des
inneren Rings 5 während des Verstemmungsvorgangs
zu reduzieren und den Ausgangspunkt der radialen Ausdehnung in die
Nähe der Verstemmungsposition 8 zu verschieben.
Dadurch ist es außerdem möglich, Verformungen
des inneren Rings 5 und der inneren Laufringfläche 5a während des
Verstemmungsvorgangs zu unterdrücken und die Lebensdauer
der Radlagervorrichtung zu verlängern.
-
Zweite Ausführungsform
-
5 ist
eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform
einer Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform weicht
von der ersten Ausführungsform (1) nur in der
Struktur des Nabenrads ab, und daher sind dieselben Bezugszeichen
benutzt wie jene, die in der ersten Ausführungsform benutzt
sind, und Wiederholungen ihrer Beschreibungen sind vermieden.
-
Die
Radlagervorrichtung dieser Ausführungsform weist eine Struktur
der dritten Generation auf, die für ein Antriebsrad in
Benutzung ist, bei der ein Nabenrad 16 und ein zweireihiges
Kegelrollenlager 17 als Einheit ausgebildet sind. Das zweireihige Kegelrollenlager 17 umfasst
ein inneres Glied 18, das das Nabenrad 16 und
einen inneren Ring 5 beinhaltet, der an dem Nabenrad 16 befestigt
ist, und ein äußeres Glied 4, das über
Kegelrollen 7, 7 um das innere Glied 18 angebracht
ist.
-
Das
Nabenrad 16 ist einstückig mit einem Radanbringungsflansch 3 am
Außenseitenendabschnitt ausgebildet und weist eine kegelige,
innere Laufringfläche 16a (Außenseite),
die am Außenumfang ausgebildet ist, einen zylindrischen
Abschnitt 16c, der axial von der inneren Laufringfläche 16a über
einen Schulterabschnitt 16b verläuft, und eine Verzahnung
(oder Kerbverzahnung) 1c auf, die am Innenumfang ausgebildet
ist. Der zylindrische Abschnitt 16c ist axial auf der Innenseite
von der längs verlaufenden Mitte des Nabenrads 16 ausgebildet. Ein
größerer Flanschabschnitt 5b zum Führen
der Kegelrollen 7 ist am inneren Ring 5 auf der
Seite mit größerem Durchmesser der inneren Laufringfläche 16a ausgebildet.
-
Der
innere Ring 5 ist auf den zylindrischen Abschnitt 16c über
einen vorgegebenen Unterschnitt aufgepresst, wobei eine Endseitenfläche
eines kleineren Flanschabschnitts 5c des inneren Rings 5 an den
Schulterabschnitt 16b des Nabenrads 16 anstößt.
Der innere Ring 5 ist außerdem axial durch einen
verstemmten Abschnitt 8 an dem Nabenrad 16 befestigt,
der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 16c radial
nach außen unter Ausübung einer vorgegebenen Vorspannung
ausgebildet ist.
-
Dichtungen 19, 9 sind
an beiden Öffnungen eines ringförmigen Raums angeordnet,
der zwischen dem äußeren Glied 4 und
dem inneren Glied 18 ausgebildet ist. Die Außenseitendichtung 19 umfasst mehrere
Dichtungslippen, die gleitbar mit dem Basisabschnitt 3b des
Radanbringungsflanschs 3 in Kontakt stehen. Diese Dichtungen 19, 9 verhindern
ein Ausdringen von Schmierfett, das innerhalb des Lagers enthalten
ist, und ein Eindringen von Regenwasser oder Staub in das Lager.
-
Das
Nabenrad 16 ist aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt,
wie etwa S53C, der 0,40 bis 0,80 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält,
hergestellt und mit einer gehärteten Schicht 12 (in 5 durch Kreuzschraffur
gezeigt) mit einer Oberflächenhärte von 50 bis
64 HRC durch Hochfrequenzinduktionshärten über
einen Bereich vom Basisabschnitt 3b des Radanbringungsflanschs 3 zu
dem zylindrischen Abschnitt 16c ausgebildet. Ähnlich
der ersten Ausführungsform ist eine Position „P"
des Innenseitenendes der gehärteten Schicht 12 innerhalb
eines Bereichs von einer Kante „P0" eines abgeschrägten
Abschnitts 5e an der verstemmten Seite des inneren Rings 5 bis zu
einer Position „P1" entsprechend einer Höhe „a" eingerichtet.
-
Vorzugsweise
ist die Position „P" des Innenseitenendes der gehärteten
Schicht 12 innerhalb eines Bereichs zwischen der Innenseite
eines Kreuzungspunkts „P2" einer Linie, die von einer Innenfläche 15 des
größeren Flanschabschnitts 5b des inneren
Innenseitenrings 5 und der Außenfläche
des zylindrischen Abschnitts 16c verläuft, und
der Außenseite der Kante „P0" eines abgeschrägten
Abschnitts 5e an der verstemmten Seite des inneren Rings 5 eingerichtet
(Bedingung (i)). Zudem ist die Position „P" des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht 12 in einem Abstand von
8 mm oder weniger von einer größeren Endseitenfläche 5d des
inneren Rings 5 eingerichtet (Bedingung (ii)). Ähnlich
der ersten Ausführungsform macht es dies möglich,
die Starrheit des Nabenrads 16 zum Aufweisen einer leichtgewichtigen
und kompakten Radlagervorrichtung zu erhöhen.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten
Ausführungsformen beschrieben. Offensichtlich werden dem
Durchschnittsfachmann nach dem Lesen und Verstehen der vorstehenden
detaillierten Beschreibung Modifikationen und Veränderungen
in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung
insofern als alle derartigen Veränderungen und Modifikationen
beinhaltend ausgelegt wird, als sie unter den Schutzumfang der beiliegenden
Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die
Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist auf die Radlagervorrichtung
der ersten, zweiten oder dritten Generation, die das Nabenrad und
ein zweireihiges Kegelrollenlager einer so genannten Rücken-an-Rücken-Duplexart
umfasst, welche auf dem Nabenrad montiert ist und bei der der innere
Ring durch das Schwingbewegungsverstemmen auf dem Nabenrad befestigt
ist, anwendbar.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform
einer Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von 1;
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3 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer
modifizierten Ausführungsform von 2;
-
4 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von 2 und 3,
die eine Bedingung vor dem Verstemmungsvorgang zeigt;
-
5 ist
eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform
einer Radlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
-
6 ist
eine Längsschnittansicht einer Radlagervorrichtung des
Stands der Technik; und
-
7 ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von 6.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagervorrichtung
bereitzustellen, die zum Verbessern der Beständigkeit eines
Nabenrads und eines inneren Rings, der auf dem Nabenrad verstemmt
ist, mit dem Verbessern der Wanderschutzeigenschaften einer Innenringmontagefläche
des Nabenrads beabsichtigt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Radlagervorrichtung bereitgestellt, die als eine Einheit
aus einem Nabenrad und einem zweireihigen Kegelrollenlager ausgebildet
ist, umfassend ein äußeres Glied, das an seinem
Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufringflächen
ausgebildet ist, die jede axial nach außen geöffnet
ist; ein inneres Glied, das ein Nabenrad beinhaltet, welches einen
Radanbringungsflansch, der an einem Ende davon einstückig
damit ausgebildet ist, und einen zylindrischen Abschnitt, der axial
von dem Radanbringungsflansch verläuft, aufweist und zumindest
einen inneren Ring beinhaltet, der auf den zylindrischen Abschnitt
des Nabenrads über einen vorgegebenen Unterschnitt montiert
ist, wobei jeder innere Ring an seinem Außenumfang mit
einem von kegeligen, zweireihigen inneren Laufringflächen,
die gegenüber einer der zweireihigen äußeren
Laufringflächen angeordnet ist, und auf seiner Seite mit
größerem Außendurchmesser mit einem größeren
Flanschabschnitt zum Führen der Kegelrollen ausgebildet
ist; zweireihige Kegelrollen, die rollbar zwischen den äußeren
und inneren Laufringflächen über Käfige
angeordnet sind; und den inneren Ring oder die inneren Ringe, der/die
durch einen verstemmten Abschnitt, der durch plastisches Verformen
des Endes des zylindrischen Abschnitts radial nach außen
ausgebildet ist, an dem Nabenrad befestigt ist/sind, dadurch gekennzeichnet,
dass eine vorgegebene gehärtete Schicht durch Hochfrequenzinduktionshärten über einen
Bereich von der Basis des Radanbringungsflanschs zu dem zylindrischen
Abschnitt ausgebildet ist und eine Position des Innenseitenendes
der gehärteten Schicht innerhalb eines Bereichs von einer Kante
eines abgeschrägten Abschnitts an der verstemmten Seite
des inneren Rings zu einer Position eingerichtet ist, die einem
Fuß des größeren Flanschabschnitts entspricht.
-
- 1,
16
- Nabenrad
- 1a,
16b
- Schulterabschnitt
- 1b,
16c
- zylindrischer
Abschnitt
- 1c
- Verzahnung
- 2
- Radlager
- 3
- Radanbringungsflansch
- 3a
- Nabenbolzen
- 3b
- Basisabschnitt
- 4
- äußeres
Glied
- 4a
- äußere
Laufringfläche
- 4b
- Körperanbringungsflansch
- 5
- innerer
Ring
- 5a,
16a
- innere
Laufringfläche
- 5b
- größerer
Flansch
- 5c
- kleinerer
Flanschabschnitt
- 5d
- größere
Endseitenfläche
- 5e
- abgeschrägter
Abschnitt
- 5f
- Montagefläche
- 6
- Käfige
- 7
- Kegelrollen
- 8
- verstemmter
Abschnitt
- 8a
- zylindrischer
Abschnitt
- 9,
19
- Dichtungen
- 10
- Abdichtungsplatte
- 11
- Schleuderring
- 12,
14
- gehärtete
Schicht
- 13
- Aussparung
- 15
- Innenfläche
des größeren Flanschabschnitts
- 17
- zweireihiges
Kegelrollenlager
- 18
- inneres
Glied
- 51
- inneres
Glied
- 52
- Nabenrad
- 52a,
53a
- innere
Laufringfläche
- 52b
- zylindrischer
Abschnitt
- 52c
- verstemmter
Abschnitt
- 53
- innerer
Ring
- 53b
- Innenseitenseitenfläche
- 53c
- abgeschrägter
Abschnitt
- 54
- Radanbringungsflansch
- 54a
- Fußabschnitt
- 55
- Kugeln
- 56
- Käfige
- 57,
58
- Dichtungen
- 59
- wärmebehandelte
Schicht
- 60
- äußeres
Glied
- 60a
- äußere
Laufringflächen
- 60b
- Körperanbringungsflansch
- a
- Höhe
des größeren Flanschabschnitts
- b
- Tiefe
der ringförmigen Aussparung
- P
- Position
des Innenseitenendes der gehärteten Schicht
- P0
- Kante
eines abgeschrägten Abschnitts auf der verstemmten Seite
des inneren Rings
- P1
- einer
Höhe des größeren Flanschabschnitts entsprechende
Position
- P2
- Kreuzungspunkts
einer Linie, die von einer Innenfläche des größeren
Flanschabschnitts des inneren Rings und der Außenfläche
des zylindrischen Abschnitts verläuft
- R
- Krümmungsradius
des abgeschrägten Abschnitts
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 51064/1999 [0003]
- - JP 76346/2006 [0008]