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[Technisches Gebiet]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lagereinheit und eine Antriebswellenanordnung
für Antriebsräder eines Automobils (Vorderräder
eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb bzw. FF-Fahrzeugs, Hinterräder
eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb bzw. FR-Fahrzeugs, oder jegliche
Räder eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb).
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[Stand der Technik]
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Wie
in 45 dargestellt, verbindet eine Antriebswelle 1 zur
Kraftübertragung von einem Motor zu den Antriebsrädern
ein stationäres homokinetisches Kreuzgelenk J1 an einer
Außenbordseite (Karosserieoberflächenseite in
Bezug auf die Richtung der Fahrzeugbreite) und ein verschiebbares
homokinetisches Kreuzgelenk J2 auf einer Innenbordseite (Karosserieinnenseite
in Bezug auf die Richtung der Fahrzeugbreite) durch eine Zwischenwelle 2.
Das homokinetische Kreuzgelenk J1 auf der Außenbordseite
ist mit einer Nabe 4 verbunden, die von einem Radlager 3 drehbar
gestützt wird, und das homokinetische Kreuzgelenk J2 auf
der Innenbordseite ist mit einem Differentialgetriebe 5 verbunden.
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Das
Radlager 3 weist einen Lagerinnenring 3a auf,
der am Außenumfang der Nabe 4 befestigt ist, einen
Lageraußenring 3b, der an einem Achsschenkelelement 6 befestigt
ist, welches sich von einer Radaufhängung auf der Fahrzeugkarosserieseite
erstreckt, und mehrere Reihen von Wälzkörpern 3c,
die zwischen dem Lagerinnenring 3a und dem Lageraußenring 3b angeordnet
sind. Gewöhnlich wird der Lagerinnenring 3a durch
Presspassung auf dem Außenumfang der Nabe 4 angeordnet,
wodurch die beiden Bauteile aneinander befestigt werden. Der Lageraußenring 3b wird
gewöhnlich an dem Achsschenkelelement 6 befestigt,
indem ein Flansch 3b1 des Lageraußenrings 3b mittels
eines Bolzens an dem Achsschenkelelement 6 befestigt wird.
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Wenn
die herkömmliche Antriebswelle 1 in einem Zustand
an das Fahrzeug montiert wird, in dem die Nabe 4 und das
Radlager 3 bereits an dem Achsschenkelelement 6 befestigt sind,
wird das außenbordseitige Wellenende der Antriebswelle 1 (Schaftbereich 7a des äußeren
Gelenkelements 7) in den Innenumfang der Nabe 4 eingesetzt,
und eine Mutter 8 wird mit dem von der Nabe 4 hervorragenden
Wellenende verschraubt (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Durch die Befestigung der Mutter 8 gleitet die gesamte
Antriebswelle 1 zur Außenbordseite, und ein Schulterbereich 7b des äußeren Glenkelements 7 wird
mit einer Endfläche des Lagerinnenrings 3a in
Kontakt gebracht. Mit diesem Aufbau werden das äußere
Gelenkelement 7 und die Nabe 4 in einer axialen
Richtung positioniert, und eine vorbestimmte Vorlast wird auf das
Radlager 3 ausgeübt. Die äußere
Umfangsfläche des Schaftbereichs 7a des äußeren
Gelenkelements 7 und die innere Umfangsfläche
der Nabe 4 werden durch einen (nicht dargestellten) Keil
miteinander verbunden, und die Antriebskraft des Motors, die auf
das äußere Gelenkelement 7 übertragen
wird, wird über den Keil und im Weiteren über
die Nabe 4 auf das Rad übertragen.
- [Patentdokument
1] JP 2004-270855
A
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[Offenbarung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösendes
Problem]
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Bei
dem vorgenannten herkömmlichen Vorgang wird jedoch das
Achsschenkelelement 6 mit dem daran montierten Radlager 3 und
der Nabe 4 an einer Position in einem Wartezustand gehalten,
in die es vorher von einer neutralen Position um die Mitte eines
Achsschenkelbolzens herum gedreht wurde, und in diesem Zustand wird
das homokinetische Kreuzgelenk J1 auf der Außenbordseite
an der Nabe 4 befestigt. Im Weiteren wird das Achsschenkelelement 6 wieder
in die neutrale Position zurückgebracht, und dann wird
das homokinetische Kreuzgelenk J2 auf der Innenbordseite an dem
Differentialgetriebe 5 befestigt. Somit ist das herkömmliche
Vorgehen eher schwierig in der Durchführung. Darüber
hinaus ist es notwendig, eine Reihe von Befestigungsvorgängen
durchzuführen, wie z. B. die Fixierung des Lageraußenrings 3b an
dem Achsschenkelelement 6 durch einen Bolzen, und die Befestigung
der Mutter 8. Somit ist der Vorgang der Montage der Antriebswelle
relativ kompliziert, was zu hohen Kosten führt. Darüber
hinaus erfordert der herkömmliche Prozess viele Muttern
und Bolzen, d. h. es ist eine große Anzahl von Bauteilen
notwendig, was in Bezug auf die Kosten nachteilig ist. Da sich mit
der Drehung des Achsschenkelelements auch die Antriebswelle dreht, tritt
auch ein Problem dahingehend auf, dass viel Platz für die
Handhabung notwendig ist.
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Es
ist möglich, auf den Vorgang der Befestigung der Mutter
zu verzichten, indem das äußere Gelenkelement 7 des
homokinetischen Kreuzgelenks J1 auf der Außenbordseite
und die Nabe 4 vorab miteinander verbunden und ineinander
integriert werden. Wenn das Fahrzeug fährt, wirkt jedoch
eine große Last, einschließlich einer Momentbelastung
beim Fahren in der Kurve, auf den Verbindungsbereich zwischen diesen
Elementen, und somit besteht Bedarf an einer kostengünstigen
Verbindungsstruktur mit hoher Festigkeit, die es dem Verbindungsbereich ermöglicht,
einer derart großen Last standzuhalten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt hauptsächlich die Aufgabe
zu Grunde, eine Lagereinheit für Antriebsräder
mit einer Nabe, einem Lager und einem homokinetischen Kreuzgelenk
zu schaffen, und außerdem ein Verfahren zur Montage einer
Antriebswellenanordnung an einem Achsschenkelelement zu vereinfachen.
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Eine
weitere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Reduzierung der Anzahl der Bauteile zu erreichen, den Aufbau zu
vereinfachen und die Kosten zu senken.
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[Mittel zur Lösung des Problems]
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Um
die vorgenannten Aufgaben zu erfüllen, schafft die vorliegende
Erfindung eine Lagereinheit für Antriebsräder,
welche Folgendes aufweist: ein äußeres Element,
das mehrere äußere Laufbahnen in einem Innenumfang
desselben aufweist, ein inneres Element, das mehrere innere Laufbahnen
aufweist, welche den äußeren Laufbahnen gegenüberliegen; mehrere
Reihen von Wälzkörpern, die zwischen den einander
gegenüberliegenden äußeren Laufbahnen und
inneren Laufbahnen angeordnet sind; eine an einem Rad angebrachte
Nabe; und ein homokinetisches Kreuzgelenk auf der Außenbordseite,
wobei eine äußere Umfangsfläche des äußeren
Elements in einer inneren Umfangsfläche eines Achsschenkelelements
auf einer Karosserieseite durch Passsitz befestigt und aufgenommen
ist, und wobei eine maximale Durchmessergröße
des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
kleiner ist als eine minimale Innendurchmessergröße
des Achsschenkelelements. Die äußere Umfangsfläche
des äußeren Elements kann zylindrisch ausgebildet
sein. Hierbei deckt der Begriff des „homokinetischen Kreuzgelenks"
auch Zusatzvorrichtungen wie eine Schutzmanschette und ein Manschettenband
ab (was auf die nachfolgende Beschreibung zutrifft). Die maximale
Außendurchmessergröße des homokinetischen
Kreuz gelenks auf der Außenbordseite einschließlich
dieser Zusatzvorrichtungen ist kleiner angelegt als die minimale
Innendurchmessergröße des Achsschenkelelements.
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Mit
dieser Konstruktion wird das äußere Element durch
Presspassung von der Außenbordseite aus in einem Zustand
in das Achsschenkelement eingesetzt, in dem das äußere
Gelenkelement des homokinetischen Kreuzgelenks an der Außenbordseite und
die Nabe miteinander verbunden sind, wodurch es möglich
ist, die Lagereinheit an dem Achsschenkelelement zu befestigen.
Dieser Vorgang kann ausgeführt werden, indem nur die Lagereinheit
in einer Achsrichtung hineingedrückt wird. Außerdem
ist es im Wesentlichen nicht notwendig, das äußere
Element durch einen Bolzen an dem Achsschenkelelement zu befestigen.
Somit kann der Vorgang der Montage der Lagereinheit an das Kraftfahrzeug
vereinfacht werden. Die Verbindung des äußeren
Gelenkelements und der Nabe kann durch die Herstellung einer plastischen
Verbindung unter Anwendung des plastischen Fließens eines
Materials, Schweißen oder Ähnliches erfolgen,
und es ist auch möglich, die Verbindung durch Verwendung
einer Mutter herzustellen, wie es im Stand der Technik der Fall
ist.
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Wenn
das Einsetzen durch Presspassung erfolgt, wird die äußere
Umfangsfläche des äußeren Elements durch
Presspassung in die innere Umfangsfläche des Achsschenkelelements
eingesetzt, wodurch es möglich ist, das äußere
Element und das Achsschenkelelement gleichzeitig mit der Bildung der
Presspassung fest miteinander zu verbinden. Darüber hinaus
kann ein Lagerspiel als negatives Lagerspiel von geeigneter Größe
festgelegt werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Anzugsmoment
der Mutter zu kontrollieren, um den Vorgang des Ausübens
einer Vorlast durchzuführen, wie im Stand der Technik,
wodurch das Ausüben der Vorlast vereinfacht wird.
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Es
ist wünschenswert, dass die Nabe und das äußere
Gelenkelement des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
auf nicht trennbare Weise verbunden werden. Die nicht trennbare
Verbindung kann durch eine plastische Verbindung erreicht werden.
So wird beispielsweise ein Einsatzbereich, der entweder an der Nabe
oder an dem äußeren Gelenkelement vorgesehen ist,
durch Presspassung in einen Aufnahmebereich eingebracht, der an
dem anderen Element vorgesehen ist und sich in seiner Ausführung
von dem Einsatzbereich unterscheidet, wodurch die Nabe und das äußere
Gelenkelement plastisch miteinander verbunden werden. In diesem
Fall wird aufgrund des plastischen Fließens, das aus der
Presspassung resultiert, ein Teil eines Hohlraums oder der gesamte
Hohlraum, der an dem Verbindungsbereich zwischen dem Einsatzbereich und
dem Aufnahmebereich existiert, aufgefüllt, und somit sind
der Einsatzbereich und der Aufnahmebereich für die gegenseitige
Integration fest miteinander verbunden. Außerdem wird diese
Verbindung einzig durch das Hineinpressen eines der Einsatz- und
Aufnahmebereiche in den anderen erzielt, was eine zufriedenstellende
Herstellbarkeit bedeutet.
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In
diesem Fall ist ein Unterschied in der Härte zwischen dem
Einsatzbereich und dem Aufnahmebereich vorgesehen, so dass der Bereich
größerer Härte zuverlässig mit
dem Bereich geringerer Härte in Eingriff gebracht werden
kann und es somit möglich ist, eine Zunahme der Festigkeit
der Verbindung zu erreichen. Insbesondere wenn von dem Einsatzbereich
und dem Aufnahmebereich derjenige Bereich mit größerer
Härte so ausgebildet ist, dass er einen nicht kreisförmigen
Querschnitt hat, kann der Bereich mit größerer
Härte und mit nicht kreisförmigem Querschnitt
einfacher mit dem Bereich mit geringerer Härte in Eingriff
gebracht werden.
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Zu
weiteren Beispielen einer Struktur, in der das äußere
Gelenkelement und die Nabe in nicht trennbarer Weise miteinander
verbunden werden, zählt eines, bei dem die Nabe und das äußere
Gelenkelement durch Ausdehnungsverstemmen verbunden werden, eines,
bei dem die Nabe und das äußere Gelenkelement
durch Schweißen miteinander verbunden werden, und eines,
bei dem ein Keil zwischen der inneren Umfangsfläche der
Nabe und der äußeren Umfangsfläche des äußeren
Gelenkelements angeordnet ist, und bei dem ein Taumelformen erfolgt,
um die Nabe und das äußere Gelenkelement miteinander
zu verbinden.
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Dadurch,
dass der Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper
auf der Innenbordseite unterschiedlich zu dem der Wälzkörper
auf der Außenbordseite ausgebildet ist, ist es möglich,
eine Steigerung der Belastbarkeit einer der Wälzkörperreihen
zu erreichen. Somit ist selbst in einem Fall, bei dem es zwischen
der Innenbordseite und der Außenbordseite einen Unterschied
in der auf den Lagerbereich ausgeübten Last gibt, eine
angemessene Konstruktion möglich, ohne dass dies eine übermäßige
Zunahme der Größe der Lagereinheit mit sich bringt.
Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, indem die Durchmessergröße
der Wälzkörper auf der Innenbordseite unterschiedlich
zu der der Wälzkörper auf der Außenbordseite
festgelegt wird, oder indem die Anzahl der Wälzkörper
auf der Innenbordseite unter schiedlich zu der auf der Außenbordseite
festgelegt wird. Es ist auch möglich, zwei oder mehrere
dieser Konstruktionen (unterschiedlicher Wälzkreisdurchmesser,
unterschiedlicher Wälzkörperdurchmesser oder unterschiedliche
Anzahl von Wälzkörpern) zu kombinieren.
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Außerdem
kann dadurch, dass eine der Wälzkörperreihen als
vollrollige bzw. vollkugelige Lagerform ausgebildet wird, die Belastbarkeit
der Lagereinheit allgemein erhöht werden.
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Bei
der vorgenannten plastischen Verbindung, bei der der Einsatzbereich
durch Presspassung in den Aufnahmebereich eingebracht wird, ist es
wünschenswert, dass der Einsatzbereich in einer axialen
Mittellinie der Wälzkörper auf der Innenbordseite
und der Wälzkörper auf der Außenbordseite
in den Aufnahmebereich gepresst wird. Selbst wenn die Nabe als Folge
der Presspassung geringfügig verformt wird, ist es in diesem
Fall möglich, zu verhindern, dass die innere Laufbahn hierdurch
beeinträchtigt wird.
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Dadurch,
dass mittels eines Sprengrings verhindert wird, dass sich das äußere
Element von dem Achsschenkelelement löst, wird die Festigkeit
der Verbindung zwischen dem äußeren Element und dem
Achsschenkelelement noch weiter verbessert. Wenn in diesem Fall
ein außenbordseitiger Bereich einer Sprengringnut, die
in dem Achsschenkelement vorgesehen ist, als schräge Fläche
ausgebildet ist, wird der Sprengring durch die schräge
Fläche so geführt, dass er eine Verringerung des
Durchmessers erfährt, indem eine vorbestimmte Zugkraft
nach außen auf das äußere Element ausgeübt
wird, und somit ist es möglich, das Achsschenkelelement
und das äußere Element voneinander zu trennen.
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Wenn
außerdem der Sprengring auf der Außenbordseite
der axialen Mittellinie der Wälzkörper auf der
Innenbordseite und der Wälzkörper auf der Außenbordseite
angeordnet wird, ist es möglich, die Verschiebestrecke
des Sprengrings auf der inneren Umfangsfläche des Achsschenkelelements
zu reduzieren, wenn das äußere Element durch Presspassung
von der Außenbordseite in den Innenumfang des Achsschenkelelements
eingebracht wird, und somit ist es möglich, eine Beschädigung
der inneren Umfangsfläche des Achsschenkelements aufgrund des
Mitziehens des Sprengrings zu unterdrücken.
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Dadurch,
dass ein Entlastungsbereich in der äußeren Umfangsfläche
des äußeren Elements ausgebildet ist, ist es möglich,
den Ausübungsbereich einer Druckkraft zu kontrollieren,
die beim Einbringen in das Achsschenkelelement durch Presspassung
erzeugt wird.
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Wenn
beispielsweise ein Dichtungselement an der inneren Umfangsfläche
des äußeren Elements befestigt ist, kann der Entlastungsbereich
in einem äußeren Bereich des Dichtungselements
ausgebildet sein. Dadurch, dass der Entlastungsbereich in dem äußeren
Bereich zwischen einer innenbordseitigen äußeren
Laufbahn und einer außenbordseitigen äußeren
Laufbahn geschaffen wird, ist es außerdem möglich,
eine Vorlast durch Presspassung zuverlässig auf das Innere
des Lagers auszuüben, während die Presspassungsfläche
reduziert wird, um die Herstellbarkeit der Presspassung zu verbessern.
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Als
außenbordseitiges homokinetisches Kreuzgelenk wird ein
Gelenk verwendet, das das äußere Gelenkelement,
ein inneres Gelenkelement und Kugeln zur Drehmomentübertragung,
die zwischen dem äußeren Gelenkelement und dem
inneren Gelenkelement angeordnet sind, aufweist.
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Das äußere
Element kann aus einem Paar von Lageraußenringen, die jeweils
eine äußere Laufbahn aufweisen, und einem zwischen
den Lageraußenringen angeordneten Abstandshalter gebildet werden.
In diesem Fall werden die Wälzkörper eingesetzt,
ohne dass der Abstandshalter vorhanden ist, und dann wird der Abstandshalter
zwischen die Lageraußenringe eingesetzt, wodurch es möglich
ist, die Wälzkörper zwischen die innere Laufbahn
und die äußere Laufbahn einzusetzen. Folglich
ist es möglich, die inneren Laufbahn direkt auf der Nabe
auszubilden, wodurch wegen des Verzichts auf den Innenring eine
Reduzierung der Anzahl der Bauteile erreicht werden kann.
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Zu
den Beispielen für eine mögliche Form einer Lagereinheit
für Antriebsräder, die wie vorstehend beschrieben
konstruiert ist, zählt eine Form, bei der ein Innenring
mit einer darauf ausgebildeten inneren Laufbahn durch Bildung einer
Passung mit einem Außenumfang einer Nabe in Eingriff gebracht
wird, und bei der die verbleibende innere Laufbahn auf der äußeren
Umfangsfläche der Nabe ausgebildet ist, wobei die Nabe
und der Innenring ein inneres Element bilden, eine Form, bei der
ein Paar von Innenringen durch Bildung einer Passung mit dem Außenumfang
der Nabe in Eingriff gebracht wird, wobei beide Innenringe ein inneres
Element bilden, eine Form, bei der innere Laufbahnen jeweils eine
nach der anderen auf der Nabe und dem äußeren
Gelenkelement des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
ausgebildet sind, wobei die Nabe und das äußere
Gelenkelement ein inneres Element bilden, und eine Form, bei der
mehrere innere Laufbahnen direkt auf der äußeren
Umfangsfläche der Nabe ausgebildet sind.
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Die
axiale Positionierung des Innenrings und der Nabe kann je nach Gebrauch
durch Taumelformen oder durch einen Sprengring erfolgen.
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Gemäß dem
Stand der Technik ist ein Führungsbereich, der mit einem
Innenumfang eines Rads eine Passung bildet bzw. mit diesem in Eingriff steht,
einstückig mit der Nabe ausgebildet. Dadurch, dass dieser
Führungsbereich auf einem von der Nabe getrennten Element
geschaffen wird, wird die Ausführung der Nabe vereinfacht,
und somit kann die Nabe anstatt durch Drehen durch ein kostengünstiges
Bearbeitungsverfahren wie Schmieden erzeugt werden. In diesem Fall
kann der Führungsbereich auf einem Bremsrotor ausgebildet
sein. Insbesondere durch die Erzeugung des Bremsrotors mittels Gießen kann
der Führungsbereich kostengünstig geformt werden.
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Eine
Antriebswellenanordnung wird gebildet durch die Lagereinheit für
Antriebsräder, die Zwischenwelle und das homokinetische
Kreuzgelenk auf der Innenbordseite, das mit der Innenbordseite des außenbordseitigen
homokinetischen Kreuzgelenks über die Zwischenwelle verbunden
ist. Bei dieser Antriebswellenanordnung sind die maximalen Außendurchmessergrößen
der homokinetischen Kreuzgelenke auf der Außenbordseite
und auf der Innenbordseite kleiner angelegt als die minimale Innendurchmessergröße
des Achsschenkelelements.
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Aufgrund
der vorgenannten Konstruktion kann die Antriebswellenanordnung in
einem Zustand an die Fahrzeugkarosserie montiert werden, in dem die
Antriebswelle (einschließlich des homokinetischen Kreuzgelenks
auf der Außenbordseite, des homokinetischen Kreuzgelenks
auf der Innenbordseite und der Zwischenwelle), der Lagerbereich
(einschließlich des äußeren Elements,
der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn)
und die Nabe ineinander integriert sind. Bei der Durchführung
der Montage werden das homokinetische Kreuzgelenk auf der Innenbordseite,
die Zwischenwelle und das homokinetische Kreuzgelenk auf der Außenbordseite nacheinander
in den Innenumfang des Achsschenkelelements eingesetzt, und dann
wird die äußere Umfangsfläche des äußeren
Elements in der inneren Umfangsfläche des Achsschenkelelements
durch Passsitz befestigt und aufgenommen. Dieser Vorgang kann ausgeführt
werden, indem nur die Anordnung in Achsrichtung hineingedrückt
wird. Außerdem ist es nicht notwendig, das äußere
Element durch einen Bolzen an dem Achsschenkelelement zu befestigen.
Somit kann der Vorgang der Montage der Antriebswellenanordnung an
die Kraftfahrzeugkarosserie vereinfacht werden.
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Wenn
das Einsetzen durch Bildung einer Passung durchgeführt
wird, indem die äußere Umfangsfläche
des äußeren Elements derart in die innere Umfangsfläche
des Achsschenkelelements gedrückt wird, dass eine Presspassung
entsteht, ist es möglich, das äußere
Element und das Achsschenkelelement gleichzeitig mit der Bildung
der Presspassung fest miteinander zu verbinden. Darüber
hinaus kann das Lagerspiel als negatives Spiel festgelegt werden.
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Wenn
die Antriebswellenanordnung an das Achsschenkelelement montiert
wird, werden zuvor die Nabe und das äußere Gelenkelement
des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite miteinander
verbunden. Abgesehen von einer plastischen Verbindung unter Anwendung
des plastischen Fließens eines Materials, Schweißen
oder Ähnlichem kann die Verbindung der beiden Bauteile
auch unter Verwendung einer Mutter erfolgen, wie es im Stand der
Technik der Fall ist.
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Bei
einem Beispiel der plastischen Verbindung der Nabe und des äußeren
Gelenkelements wird ein Einsatzbereich, der entweder auf der Nabe oder
auf dem äußeren Gelenkelement vorgesehen ist,
durch Presspassung in einen Aufnahmebereich eingebracht, der an
dem jeweils anderen Element vorgesehen ist und sich in seiner Ausführung
von dem Einsatzbereich unterscheidet, wodurch eine plastische Verbindung
zwischen der Nabe und dem äußeren Gelenkelement
bewirkt wird. In diesem Fall wird als Folge des plastischen Fließens,
das aus der Presspassung resultiert, ein Teil des Hohlraums oder der
gesamte Hohlraum, der an dem Verbindungsbereich zwischen dem Einsatzbereich
und dem Aufnahmebereich existiert, aufgefüllt, und somit
ist es möglich, den Einsatzbereich und den Aufnahmebereich fest
miteinander zu verbinden und ineinander zu integrieren. Außerdem
wird diese Verbindung einzig durch das Hineinpressen eines der Einsatz-
und Aufnahmebereiche in den anderen erzielt, was zu einer zufriedenstellenden
Herstellbarkeit führt.
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In
diesem Fall kann dadurch, dass ein Unterschied in der Härte
zwischen dem Einsatzbereich und dem Aufnahmebereich vorgesehen ist,
der Bereich größerer Härte zuverlässig
mit dem Bereich geringerer Härte in Eingriff gebracht werden,
und es ist somit möglich, die Festigkeit der Verbindung
zu erhöhen. Insbesondere wenn von dem Einsatzbereich und dem
Aufnahmebereich derjenige Bereich mit größerer
Härte so ausgebildet ist, dass er einen nicht kreisförmigen
Querschnitt hat, kann der Bereich mit größerer
Härte und mit nicht kreisförmigem Querschnitt
einfacher mit dem Bereich mit geringerer Härte in Eingriff
gebracht werden.
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Die
Antriebswellenanordnung weist das homokinetische Kreuzgelenk auf
der Außenbordseite, die Zwischenwelle, das homokinetische
Kreuzgelenk auf der Innenbordseite, welches mit der Innenbordseite
des außenbordseitigen homokinetischen Kreuzgelenks über
die Zwischenwelle verbunden ist, das äußere Element,
mehrere äußere Laufbahnen, die in dem Innenumfang
des äußeren Elements ausgebildet sind, mehrere
innere Laufbahnen, die den äußeren Laufbahnen
gegenüberliegen, mehrere Reihen von Wälzkörpern,
die zwischen den einander gegenüberliegenden äußeren
und inneren Laufbahnen angeordnet sind, und die an dem Rad angebrachte Nabe
auf. In dem Zustand, in dem die Nabe und das äußere
Gelenkelement des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
miteinander verbunden sind, werden das homokinetische Kreuzgelenk auf
der Innenbordseite, die Zwischenwelle und das homokinetische Kreuzgelenk
auf der Außenbordseite nacheinander in den Innenumfang
des Achsschenkelelements auf der Fahrzeugkarosserieseite eingesetzt,
und dann wird die äußere Umfangsfläche
des äußeren Elements in der inneren Umfangsfläche
des Achsschenkelelements durch Passsitz befestigt und aufgenommen,
wodurch die Antriebswellenanordnung an der Kraftfahrzeugkarosserie
befestigt werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung deckt auch eine weitere Konstruktion ab, die
nachfolgend beschrieben wird.
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Die
vorliegende Erfindung schafft nämlich auch eine Lagereinheit
für Antriebsräder, die Folgendes aufweist: ein äußeres
Element, das mehrere äußere Laufbahnen in einem
Innenumfang desselben aufweist; ein inneres Element, das mehrere
innere Laufbahnen aufweist, welche den äußeren
Laufbahnen gegenüberliegen; mehrere Reihen von Wälzkörpern,
die zwischen den einander gegenüberliegenden äußeren
Laufbahnen und inneren Laufbahnen angeordnet sind; eine an einem
Rad angebrachte Nabe; und ein homokinetisches Kreuzgelenk auf der Außenbordseite,
bei dem ein Einsatzbereich, der entweder auf der Nabe oder auf dem äußeren
Gelenkelement vorgesehen ist, durch Presspassung in einen Aufnahmebereich
eingesetzt wird, welcher an dem jeweils anderen Element vorgese hen
ist und sich in seiner Ausführung von dem Einsatzbereich
unterscheidet, wodurch eine plastische Verbindung zwischen der Nabe
und dem äußeren Gelenkelement erzielt wird.
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Auch
bei dieser Konstruktion wird durch plastisches Fließen,
das aus der Presspassung resultiert, ein Teil eines Hohlraums oder
der gesamte Hohlraum, der an dem Verbindungsbereich zwischen dem Einsatzbereich
und dem Aufnahmebereich existiert, aufgefüllt, und somit
ist es möglich, den Einsatzbereich und den Aufnahmebereich
fest miteinander zu verbinden und ineinander zu integrieren. Außerdem wird
diese Verbindung einzig durch das Hineinpressen eines der Einsatz-
und Aufnahmebereiche in den anderen erzielt, was durch eine zufriedenstellende Herstellbarkeit
charakterisiert ist.
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Bei
der anderen Konstruktion, die oben beschrieben wird, ist es möglich,
auf der äußeren Umfangsfläche des äußeren
Elements einen Flansch zur Befestigung an dem Achsschenkelelement
auszubilden.
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Darüber
hinaus ist bei der anderen Konstruktion, die oben beschrieben wird,
ein Unterschied in der Härte zwischen dem Einsatzbereich
und dem Aufnahmebereich vorgesehen, so dass der Bereich größerer
Härte zuverlässig mit dem Bereich geringerer Härte
in Eingriff gebracht werden kann und es somit möglich ist,
eine Steigerung der Festigkeit der Verbindung zu erreichen. Insbesondere
wenn von dem Einsatzbereich und dem Aufnahmebereich derjenige Bereich
mit größerer Härte so ausgebildet ist, dass
er einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat, kann der
Bereich mit größerer Härte und mit nicht kreisförmigem
Querschnitt einfacher mit dem Bereich mit geringerer Härte
in Eingriff gebracht werden.
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Bei
der anderen Konstruktion, die oben beschrieben wird, ist es möglich,
die äußere Umfangsfläche des äußeren
Elements durch Bildung eines Passsitzes mit der inneren Umfangsfläche
des Achsschenkelelements auf der Seite der Fahrzeugkarosserie in
Eingriff zu bringen und dieses darin aufzunehmen, und die maximale
Außendurchmessergröße des homokinetischen
Kreuzgelenks auf der Außenbordseite kleiner zu machen als
die minimale Innendurchmessergröße des Achsschenkelelements. Die äußere
Umfangsfläche des äußeren Elements kann
als zylindrische Fläche ausgebildet sein. Hierbei deckt
der Begriff „homokinetisches Kreuzgelenk" auch Zusatzvorrichtungen
wie eine Schutzmanschette und ein Manschettenband ab (was auch auf
das nachfolgend beschriebene homokinetische Kreuzgelenk auf der
Innenbordseite zutrifft). Die maximale Außendurchmessergröße
des homo kinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
einschließlich dieser Zusatzvorrichtungen ist kleiner angelegt
als die minimale Innendurchmessergröße des Achsschenkelelements.
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Mit
dieser Konstruktion wird in einem Zustand, in dem das äußere
Gelenkelement des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite und
die Nabe miteinander verbunden sind, das äußere
Element von der Außenbordseite aus in das Achsschenkelement
eingesetzt und durch Bildung eines Passitzes mit diesem in Eingriff
gebracht, wodurch es möglich ist, die Lagereinheit an dem
Achsschenkelelement zu befestigen. Dieser Vorgang kann ausgeführt
werden, indem nur die Lagereinheit in der Achsrichtung hineingedrückt
wird. Außerdem ist es im Wesentlichen nicht notwendig,
das äußere Element durch einen Bolzen an dem Achsschenkelelement
zu befestigen. Somit kann der Vorgang der Montage der Lagereinheit
an das Kraftfahrzeug vereinfacht werden. Für den Fall,
dass keine spezielle Notwendigkeit für den vorgenannten
Effekt besteht, kann auf der äußeren Umfangsfläche
des äußeren Elements auch ein Flansch zur Befestigung
an dem Rad ausgebildet sein, wie beim Stand der Technik. Durch die
Befestigung dieses Flansches an dem Achsschenkelelement mittels
eines Bolzens ist es möglich, das äußere
Element zuverlässig an dem Achsschenkelelement zu befestigen.
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Erfolgt
das Einsetzen durch die Bildung einer Presspassung, so wird die äußere
Umfangsfläche des äußeren Elements in
die innere Umfangsfläche des Achsschenkelelements gepresst,
wodurch es möglich ist, gleichzeitig mit der Bildung der
Presspassung das äußere Element und das Achsschenkelelement
fest miteinander zu verbinden. Darüber hinaus kann ein
Lagerspiel als negatives Spiel von geeigneter Größe
festgelegt werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Anzugsmoment
der Mutter zu kontrollieren, um den Vorgang des Ausübens
einer Vorlast durchzuführen, wie im Stand der Technik,
wodurch das Ausüben der Vorlast vereinfacht wird.
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Außerdem
kann bei der anderen Konstruktion, die oben beschrieben wird, dadurch,
dass der Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper
auf der Innenbordseite unterschiedlich zu dem der Wälzkörper auf
der Außenbordseite ausgebildet wird, eine Steigerung der
Belastbarkeit einer der Wälzkörperreihen erreicht
werden. Somit ist selbst in einem Fall, bei dem es zwischen der
Innenbordseite und der Außenbordseite einen Unterschied
in der auf den Lagerbereich ausgeübten Last gibt, eine
angemessene Konstruktion möglich, ohne dass dies eine übermäßige Zunahme
der Größe der Lagereinheit mit sich bringt. Die
gleiche Wirkung kann erzielt werden, indem die Durchmessergröße
der Wälzkörper auf der Innenbordseite unterschiedlich
zu der der Wälzkörper auf der Außenbordseite
festgelegt wird, oder indem die Anzahl der Wälzkörper
auf der Innenbordseite unterschiedlich zu der auf der Außenbordseite
festgelegt wird. Es ist auch möglich, zwei oder mehrere
dieser Konstruktionen (unterschiedlicher Wälzkreisdurchmesser,
unterschiedlicher Wälzkörperdurchmesser oder unterschiedliche
Anzahl von Wälzkörpern) zu kombinieren.
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Außerdem
kann dadurch, dass eine der Wälzkörperreihen als
vollrollige bzw. vollkugelige Lagerform ausgebildet wird, die Belastbarkeit
der Lagereinheit allgemein erhöht werden.
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Bei
der anderen Konstruktion, die oben beschrieben wird, ist es wünschenswert,
dass der Einsatzbereich in der axialen Mittellinie der Wälzkörper auf
der Innenbordseite und der Wälzkörper auf der Außenbordseite
in den Aufnahmebereich gepresst wird. Selbst wenn die Nabe als Folge
der Presspassung geringfügig verformt wird, ist es in diesem
Fall möglich, zu verhindern, dass die innere Laufbahn hierdurch
beeinträchtigt wird.
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Dadurch,
dass bei der oben beschriebenen anderen Konstruktion außerdem
mittels eines Sprengrings verhindert wird, dass sich das äußere
Element von dem Achsschenkelelement löst, wird die Festigkeit
der Verbindung zwischen dem äußeren Element und
dem Achsschenkelelement noch weiter verbessert. Wenn in diesem Fall
der außenbordseitige Bereich der Sprengringnut, die in
dem Achsschenkelement vorgesehen ist, als schräge Fläche
ausgebildet ist, wird der Sprengring durch die schräge
Fläche so geführt, dass er eine Verringerung des
Durchmessers erfährt, indem eine vorbestimmte Zugkraft
nach außen auf das äußere Element ausgeübt
wird, und somit ist es möglich, das Achsschenkelelement
und das äußere Element voneinander zu trennen.
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Wenn
außerdem der Sprengring auf der Außenbordseite
der axialen Mittellinie der Wälzkörper auf der
Innenbordseite und der Wälzkörper auf der Außenbordseite
angeordnet wird, ist es möglich, die Verschiebestrecke
des Sprengrings auf der inneren Umfangsfläche des Achsschenkelelements
zu reduzieren, wenn das äußere Element durch Presspassung
von der Außenbordseite in den Innenumfang des Achsschenkelelements
eingebracht wird, und somit ist es möglich, eine Beschädigung
der inneren Umfangsfläche des Achsschenkelements aufgrund des
Mitziehens des Sprengrings zu unterdrücken.
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Bei
der anderen Konstruktion, wie sie oben beschrieben wird, ist es
dadurch, dass ein Entlastungsbereich in der äußeren
Umfangsfläche des äußeren Elements ausgebildet
ist, möglich, den Ausübungsbereich einer Druckkraft
zu kontrollieren, die beim Einbringen in das Achsschenkelelement
durch Presspassung erzeugt wird. Wenn beispielsweise ein Dichtungselement
an der inneren Umfangsfläche des äußeren
Elements befestigt ist, kann der Entlastungsbereich in dem äußeren
Bereich des Dichtungselements ausgebildet sein. Dadurch, dass der
Entlastungsbereich in dem äußeren Bereich zwischen der
innenbordseitigen äußeren Laufbahn und der außenbordseitigen äußeren
Laufbahn geschaffen wird, ist es außerdem möglich,
eine Vorlast durch Presspassung zuverlässig auf das Innere
des Lagers auszuüben, während die Presspassungsfläche
reduziert wird, um die Herstellbarkeit der Presspassung zu verbessern.
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Bei
der oben beschriebenen anderen Konstruktion wird als außenbordseitiges
homokinetisches Kreuzgelenk ein Gelenk verwendet, das das äußere
Gelenkelement, das innere Gelenkelement und Kugeln zur Drehmomentübertragung,
die zwischen dem äußeren Gelenkelement und dem
inneren Gelenkelement angeordnet sind, aufweist.
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Darüber
hinaus kann bei der oben beschriebenen anderen Konstruktion das äußere
Element aus einem Paar von Lageraußenringen, die jeweils eine äußere
Laufbahn aufweisen, und einem zwischen den Lageraußenringen
angeordneten Abstandshalter gebildet werden. In diesem Fall werden die
Wälzkörper eingesetzt, ohne dass der Abstandshalter
vorhanden ist, und dann wird der Abstandshalter zwischen die Lageraußenringe
eingesetzt, wodurch es möglich ist, die Wälzkörper
zwischen die innere Laufbahn und die äußere Laufbahn
einzusetzen. Folglich ist es möglich, die innere Laufbahn
direkt auf der Nabe auszubilden, wodurch wegen des Verzichts auf
den Innenring eine Reduzierung der Anzahl der Bauteile erreicht
werden kann.
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Bei
der oben beschriebenen anderen Konstruktion sind das homokinetische
Kreuzgelenk auf der Außenbordseite und das homokinetische
Kreuzgelenk auf der Innenbordseite über die Zwischenwelle
miteinander verbunden, und die maximalen Außendurchmessergrößen
der beiden homokinetischen Kreuzgelenke sind kleiner angelegt als
die minimale Innendurchmessergröße des Achsschenkelelements,
wodurch es möglich ist, die Lagereinheit für Antriebsräder
als eine Anordnung an die Fahrzeugkarosserie zu montieren, in der
die Antriebswelle mit den außenbordseitigen und innenbordseitigen
homokinetischen Kreuzgelen ken und die Nabe ineinander integriert
sind. Diese Montage kann erfolgen, indem nacheinander das homokinetische
Kreuzgelenk auf der Innenbordseite und das homokinetische Kreuzgelenk
auf der Außenbordseite in den Innenumfang des Achsschenkelelements
eingesetzt werden und dann das äußere Element
in den Innenumfang des Achsschenkelelements gepresst wird.
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Zu
den Beispielen einer möglichen Form einer Lagereinheit
für Antriebsräder bei der oben beschriebenen anderen
Konstruktion zählt eine Form, bei der ein Innenring mit
einer darauf ausgebildeten inneren Laufbahn durch Bildung einer
Passung mit einem Außenumfang einer Nabe in Eingriff gebracht wird,
und bei der die verbleibende innere Laufbahn auf einer äußeren
Umfangsfläche der Nabe ausgebildet ist, wobei die Nabe
und der Innenring ein inneres Element bilden, eine Form, bei der
ein Paar von Innenringen durch Bildung einer Passung mit dem Außenumfang
der Nabe in Eingriff gebracht wird, wobei beide Innenringe ein inneres
Element bilden, eine Form, bei der innere Laufbahnen jeweils eine
nach der anderen auf der Nabe und dem äußeren
Gelenkelement des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
ausgebildet sind, wobei die Nabe und das äußere
Gelenkelement ein inneres Element bilden, und eine Form, bei der
mehrere innere Laufbahnen direkt auf der äußeren
Umfangsfläche der Nabe ausgebildet sind.
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Bei
der oben beschriebenen anderen Konstruktion kann die axiale Positionierung
des Innenrings und der Nabe je nach Gebrauch durch Taumelformen
oder durch einen Sprengring erfolgen.
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Gemäß dem
Stand der Technik ist ein Führungsbereich, der mit einem
Innenumfang des Rads eine Passung bildet bzw. mit diesem in Eingriff
steht, einstückig mit der Nabe ausgebildet. Dadurch, dass bei
der oben beschriebenen anderen Konstruktion dieser Führungsbereich
auf einem von der Nabe getrennten Element geschaffen wird, wird
die Ausführung der Nabe vereinfacht, und somit kann die
Nabe anstatt durch Drehen durch ein kostengünstiges Bearbeitungsverfahren
wie Schmieden erzeugt werden. In diesem Fall kann der Führungsbereich
auf einem Bremsrotor ausgebildet sein. Insbesondere durch die Erzeugung
des Bremsrotors mittels Gießen kann der Führungsbereich
kostengünstig geformt werden.
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[Wirkung der Erfindung]
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die Lagereinheit für Antriebsräder
einschließlich der Nabe, des Lagers und des homokinetischen
Kreuzgelenks auf der Außenbordseite ebenso vereinfacht werden
wie das Verfahren zur Montage der Antriebswellenanordnung einschließlich
der Nabe, des Lagers, des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
und des homokinetischen Kreuzgelenks auf der Innenbordseite an das
Fahrzeug.
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[Beste Art der Ausführung der
Erfindung]
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Eine
Lagereinheit für Antriebsräder gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
eine Lagereinheit für Antriebsräder mit einer
Nabe 10, einem Lagerbereich 20 und einem homokinetischen
Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite.
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Die
Nabe 10 weist auf der äußeren Umfangsfläche
einen Radbefestigungsflansch 11 zur Befestigung eines Rads
(nicht dargestellt) auf. Mehrere Gewindebohrungen 12 sind
entlang dem Umfang in dem Radbefestigungsflansch 11 ausgebildet,
und (nicht dargestellte) Radbolzen, mit welchen ein Rad und eine
Scheibe in Position befestigt werden, werden mit den Gewindebohrungen 12 verschraubt.
Ein Innenring 28 wird mit dem angemessenen Übermaß auf
einen Stufenbereich 13 kleinen Durchmessers gepresst, der
auf der äußeren Umfangsfläche der Nabe 10 ausgebildet
ist. Ein Sprengring 29 ist zwischen der inneren Umfangsfläche
des Innenrings 28 und der äußeren Umfangsfläche
des Stufenbereichs 13 kleinen Durchmessers angeordnet,
und durch den Sprengring 29 erfolgt eine axiale Positionierung
bei dem Innenring 28 und der Nabe 10. Die Nabe 10 wird durch
Drehen oder Schmieden erzeugt.
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Der
Lagerbereich 20 ist als doppelreihiges Schrägkugellager
in „Rücken-an-Rücken"-Anordnung ausgebildet
und weist ein äußeres Element 26, doppelreihige
innere Laufbahnen 21 und äußere Laufbahnen 22,
Wälzkörper 23, die zwischen den einander
gegenüberliegenden inneren Laufbahnen 21 und äußeren
Laufbahnen 22 angeordnet sind, und einen Käfig 24 auf,
um eine Wälzkörperreihe auf einer Außenbordseite
(in der Zeichnung links) und eine Wälzkörperreihe
auf der Innenbordseite (in der Zeichnung rechts) gleichmäßig
beanstandet zu halten. Bei dem dargestellten Beispiel ist die innere Laufbahn 21 auf
der Außenbordseite auf der äußeren Umfangsfläche
der Nabe 10 ausgebildet, und die innere Laufbahn 21 auf
der Innenbordseite ist auf der äußeren Umfangsfläche
des Innenrings 28 ausgebildet. In diesem Fall stellen die
Nabe 10 und der Innenring 28 ein inneres Element 25 dar,
das die doppelreihigen inneren Laufbahnen aufweist.
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Die äußeren
Laufbahnen 22 sind auf der inneren Umfangsfläche
des äußeren Elements 26 ausgebildet,
das als ringartiges einstückiges Element ausgebildet ist.
Eine äußere Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 ist im Allgemeinen als zylindrische Fläche
mit gleichmäßigem Durchmesser ausgebildet, abgesehen
von einer Sprengringnut 26b. Anders als das herkömmliche äußere
Element ist es nicht mit einem Flansch zur Befestigung an einem Achsschenkelelement 6 versehen.
Dichtungen 27a und 27b werden in Bereiche der
inneren Umfangsfläche des äußeren Elements 26 an
beiden axialen Enden desselben gepresst und dort befestigt.
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Die
außenbordseitige Dichtung 27a weist mehrere (beispielsweise
drei) Dichtlippen auf, die auf der Innenseite ausgebildet werden,
indem Kernbereiche mit einem elastischen Material wie z. B. Gummi abgedeckt
werden. Dadurch, dass die Kernbereiche in die innere Umfangsfläche
des äußeren Elements 26 gepresst werden,
wird die Dichtung an dem äußeren Element 26 befestigt.
Die Dichtlippen stehen mit der äußeren Umfangsfläche
der Nabe 10 und der innenbordseitigen Endfläche
des Flanschbereichs 11 in Kontakt.
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Die
innenbordseitige Dichtung 27b ist eine als Kassettendichtung
bezeichnete Dichtung und weist mehrere (beispielsweise drei) Dichtlippen
auf, die auf der Innenseite von Kernbereichen ausgebildet sind und
mit einem Anschläger mit einem Querschnitt eines umgekehrten „L"
in Kontakt gehalten wird. Die Kernbereiche werden in die innere
Umfangsfläche des äußeren Elements 26 gepresst,
und der Anschläger wird in die äußere
Umfangsfläche des Innenrings 28 gepresst, wodurch
die Dichtung 27b an einer Öffnung befestigt wird.
Durch die Dichtungen 27a und 27b werden die Öffnungen
an beiden Enden des Lagerbereichs 20 abgedichtet, und das Austreten
des Schmierfetts, das das Innere füllt, sowie das Eindringen
von Wasser und Fremdkörpern von außen werden verhindert.
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Während
bei dem Lagerbereich 20 des dargestellten Beispiels Kugeln
als Wälzkörper 23 verwendet werden, ist
es auch möglich, konische Rollen als Wälzkörper 23 zu
verwenden, beispielsweise wenn das Fahrzeug ein hohes Gewicht hat.
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Das
homokinetische Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite
weist ein äußeres Gelenkelement 31 auf,
das an einem Ende auf der Außenbordseite der Zwischenwelle 2 vorgesehen
ist und in der inneren Umfangsfläche desselben eine gekrümmte
Laufrille aufweist, ein inneres Gelenkelement 32, das in
der äußeren Umfangsfläche desselben eine
gekrümmte Laufrille aufweist, die der Laufrille des äußeren
Gelenkelements 31 gegenüberliegt, Kugeln zur Drehmomentübertragung 33,
die zwischen der Laufrille des äußeren Gelenkelements 31 und
der Laufrille des inneren Gelenkelements 32 aufgenommen
sind, und einen Käfig 34, der zwischen dem äußeren
Gelenkelement 31 und dem inneren Gelenkelement 32 angeordnet
ist und die Kugeln zur Drehmomentübertragung 33 entlang
dem Umfang gleichmäßig beabstandet hält.
Das innere Gelenkelement 32 ist mit dem außenbordseitigen
Wellenende der Zwischenwelle 2 verbunden, das über
einen Kerbzahn 35 in den Innenumfang desselben eingesetzt
ist.
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Das äußere
Gelenkelement 31 wird beispielsweise durch Schmieden erzeugt
und weist einen Öffnungsbereich 31a zur Aufnahme
des inneren Gelenkelements 32, des Käfigs 34 und
der Kugeln zur Drehmomentübertragung 33 auf, sowie
einen soliden Schaftbereich 31b, der einstückig
mit dem Öffnungsbereich 31a ausgebildet ist und
sich axial von diesem erstreckt. Ein offenes Ende großen
Durchmessers und ein offenes Ende kleinen Durchmessers einer faltenbalgartigen
Schutzmanschette 37 sind jeweils an der äußeren
Umfangsfläche auf der Öffnungsseite des Öffnungsbereichs 31a und
an der äußeren Umfangsfläche der Zwischenwelle 2 über Manschettenbänder 36 befestigt.
Dadurch, dass somit der Raum zwischen dem außenseitigen
Gelenkelement 31 und der Zwischenwelle 2 mit der
Schutzmanschette 37 abgedeckt wird, wird das Austreten des
Schmierfetts nach außen und das Eindringen von Wasser,
Staub etc. in das Innere des Gelenks verhindert.
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Der
Schaftbereich 31b des äußeren Gelenkelements 31 wird
durch eine der verschiedenen Verbindungsstrukturen, die nachfolgend
beschrieben werden, mit der Nabe 10 verbunden. Obwohl es
möglich ist, eine reversible Verbindungsmethode unter Verwendung
einer Mutter anzuwenden, ist es wünschenswert, eine nicht
trennbare Verbindungsstruktur anzuwenden, bei der eine reversible
Trennung/Verbindung der Nabe 10 und des äußeren
Gelenkelements 31 nicht zugelassen wird.
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Wenn
die Nabe 10 und das äußere Gelenkelement 31 in
nicht trennbarer Weise miteinander verbunden werden, wird eine Schulterfläche 38 des äußeren
Gelenkelements 31 mit der innenbordseitigen Endfläche
des Innenrings 28 in Kontakt gebracht, und darüber
hinaus wird die außenbordseitige Endfläche des
Innenrings 28 in axialer Richtung mit der Nabe 10 in
Kontakt gebracht, wodurch der Abstand der zweireihigen inneren Laufbahnen 21 auf
einem vorher festgelegten Wert bleibt und eine Vorlast (vorbereitende
Last) ausgeübt wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die äußere Umfangsfläche
des äußeren Elements 26 durch Presspassung
in die innere Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements 6 auf
der Fahrzeugkarosserieseite eingebracht und dort aufgenommen.
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Hierbei
bedeutet der Ausdruck „Aufnahme durch Bildung einer Presspassung",
dass durch die Bildung der Presspassung zwischen dem äußeren Element 26 und
dem Achsschenkelelement 6 die Vereinigung der beiden Elemente
abgeschlossen ist. Diese Vereinigung kann beispielsweise durch Einpressen
der zylindrischen äußeren Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 in die zylindrische innere Umfangsfläche 6a des
Achsschenkelelements 6 von der Außenbordseite
aus erfolgen.
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An
dem innenbordseitigen Endbereich der inneren Umfangsfläche 6a des
Achsschenkelelements 6 ist je nach Erfordernis ein Vorsprung 6b vorgesehen,
der axial mit einer Endfläche des äußeren Elements 26 in
Eingriff steht. Oder der Sprengring 53 ist zwischen der äußeren
Umfangsfläche des äußeren Elements 26 und
der inneren Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements 6 angeordnet.
Durch die Verwendung des Vorsprungs 6b und des Sprengrings 53 wird
der Effekt der Vermeidung des Lösens für das äußere
Element 26 und das Achsschenkelelement 6 noch
weiter verbessert. Wie in 1 dargestellt,
stößt in dem Fall, dass sowohl der Sprengring 53 als
auch der Vorsprung 6b vorgesehen sind, die innenbordseitige
Endfläche des äußeren Elements 26,
das von der Außenbordseite aus eingepresst wurde, an dem
Vorsprung 6b an, und gleichzeitig liegen eine Sprengringnut 6c,
die in der inneren Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements 6 ausgebildet
ist, und eine Sprengringnut 26b, die in der äußeren
Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 ausgebildet ist, einander gegenüber.
Folglich dehnt sich der in der Sprengringnut 26b des äußeren
Gelenkelements 26 aufgenommene Sprengring 53 elastisch
aus, so dass er sowohl mit dem Achsschenkelelement 6 als
auch mit dem äußeren Element 26 axial
in Eingriff steht.
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In
dem Fall, bei dem eine ausreichende Befestigungskraft nur mittels
Presspassung erzielt werden soll, ist es möglich, entweder
auf den Vorsprung 6b oder auf den Sprengring 53 oder
auf beides zu verzichten. 35 zeigt
den Fall, bei dem der Vorsprung 6b entfällt, und 36 zeigt
den Fall, bei dem der Sprengring 53 entfällt (wie
in 36 dargestellt, ist es auch möglich,
auf den Sprengring 29 zwischen der Nabe 10 und
dem Innenring 28 zu verzichten).
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Wenn
der Sprengring 53 verwendet wird, ist es wünschenswert,
dass der Sprengring 53 so weit wie möglich auf
der Außenbordseite angeordnet wird. Wie in 1 dargestellt,
ist es insbesondere wünschenswert, den Sprengring 53 auf
der Außenbordseite einer axialen Mittellinie 0 zwischen
den Wälzkörpern 23 auf der Innenbordseite
und den Wälzkörpern 23 auf der Außenbordseite
anzuordnen. Dies hat zur Folge, dass es beim Einpressen des äußeren
Elements 26 in das Achsschenkelelement 6 möglich
ist, die Verschiebestrecke des Sprengrings 53 in Bezug
auf die innere Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements
zu verkürzen, und somit ist es möglich, eine Beschädigung
der inneren Umfangsfläche 6a des Achsschenkelements
aufgrund des Mitziehens des Sprengrings 53 zu vermeiden.
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Auf
diese Weise wird eine Presspassungsfläche auf der äußeren
Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 geschaffen, und das äußere
Element 26 wird zur Befestigung in den Innenumfang des
Achsschenkelelements 6 gepresst, wodurch es im Vergleich
zu der herkömmlichen Konstruktion, bei der das mit einem
Flansch versehene äußere Element an mehreren Bereichen
des Achsschenkelements mittels Bolzen befestigt ist, möglich
ist, auf den Befestigungsvorgang mittels Bolzen zu verzichten und
eine Kosteneinsparung zu erreichen, indem die Anzahl der Bauteile
reduziert wird und die Arbeitsstunden für diesen Vorgang
eingespart werden.
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Darüber
hinaus wird durch das Einpressen des äußeren Elements 26 in
das Achsschenkelelement 6 nach der Bildung der Presspassung
eine radiale Verformungskraft auf das äußere Element 26 ausgeübt,
und aufgrund dieser Verformungskraft wird das Lagerspiel verringert.
Dadurch, dass das Presspassungsübermaß unter Berücksichtigung
der vorgenannten Vorlast in geeigneter Weise festgelegt wird, ist
es somit möglich, nach der Bildung der Presspassung ein
negatives Spiel von geeigneter Größe (beispielsweise
0 bis 100 μm, vorzugsweise 0 bis 30 μm) zu erhalten.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Vorlast durch die Befestigung
der Mutter auszuüben, und somit kann die Einfachheit der
Bearbeitung bei dem Vorgang der Befestigung der Lagereinheit noch
weiter verbessert werden. Im Fall eines positiven Lagerspiels größer
0 ist die Lagersteifigkeit eher ungenügend, was zu einer
Verringerung der Haltbarkeit führt. Wenn im Gegensatz dazu
der Betrag des negativen Lagerspiels 100 μm überschreitet,
wird die Vorlast übermäßig groß,
was zu einer anormalen Erzeugung von Wärme führt.
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Bei
dieser Aufnahme durch Bildung einer Presspassung ist eine maximale
Außendurchmessergröße D1 des homokinetischen
Kreuzgelenks 30 auf der Außenbordseite kleiner
angelegt als eine minimale Innendurchmessergröße
Dn des Achsschenkelelements 6 (D1 < Dn). Dadurch, dass zuerst das homokinetische
Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite in den Innenumfang
des Achsschenkelelements 6 eingesetzt wird und dann das äußere
Element 26 des Lagerbereichs 20 in den Innenumfang des
Achsschenkelelements 6 gepresst wird, ist es folglich möglich,
die Nabe 10, den Lagerbereich 20 und das homokinetische
Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite in bereits
vormontiertem Zustand an dem Fahrzeug zu befestigen. Zum Zeitpunkt
dieser Befestigung wird die Anordnung in konstanter Richtung beaufschlagt,
und somit ist die Einfachheit der Bearbeitung zum Zeitpunkt der
Befestigung zufriedenstellend.
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Hierbei
steht „minimale Innendurchmessergröße
Dn" des Achsschenkelelements 6 für die Innendurchmessergröße
des Bereichs auf der innersten Seite des Achsschenkelelements 6.
Wenn der Vorsprung 6b auf der inneren Umfangsfläche
des Achsschenkelelements 6 vorgesehen ist, wie bei der in 1 dargestellten
Ausführungsform, ist die Innendurchmessergröße
des Vorsprungs 6b die „minimale Innendurchmessergröße".
Entfällt der Vorsprung 6b, wie in 35 dargestellt,
so ist die innere Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements 6 die „minimale
Innendurchmessergröße".
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Die „maximale
Außendurchmessergröße D1" des homokinetischen
Kreuzgelenks auf der Außenbordseite bezieht sich auf die
Außendurchmessergröße des äußersten
Bereichs einschließlich der Zusatzvorrichtungen, wie z.
B. die Schutzmanschette 37 und die Manschettenbänder 36.
Bei dem in 1 dargestellten homokinetischen
Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite ist beispielsweise
die Außendurchmessergröße eines maximalen
Durchmesserbereichs 37a einer Schutzmanschette die maximale Außendurchmessergröße
D1 des homokinetischen Kreuzgelenks 30 auf der Außenbordseite.
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4 zeigt
eine Antriebswellenanordnung. Wie in der Zeichnung dargestellt,
weist diese Anordnung eine Antriebswelle 1, die Nabe 10 und
den Lagerbereich 20 auf. Bei der Antriebswelle 1 sind
das homokinetische Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite
(stationäres homokinetisches Kreuzgelenk) und ein homokinetisches
Kreuzgelenk 40 auf der Innenbordseite (verschiebbares homokinetisches
Kreuzgelenk) über die Zwischenwelle 2 miteinander
verbunden.
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Wenn,
wie im Fall des außenbordseitigen homokinetischen Kreuzgelenks 30 der
Antriebswelle 1, die maximale Außendurchmessergröße
D2 des homokinetischen Kreuzgelenks 40 auf der Innenbordseite
kleiner angelegt ist als die minimale Innendurchmessergröße
Dn des Achsschenkelelements 6 (D2 < Dn), kann die Antriebswellenanordnung,
die man erhält, indem die Antriebswelle 1, die
Nabe 10 und der Lagerbereich 20 zu einer Anordnung
gemacht werden, an dem Fahrzeug befestigt werden. Das heißt,
die Antriebswellenanordnung wird in folgender Reihenfolge nacheinander
in den Innenumfang des Achsschenkelelements 6 eingesetzt:
homokinetisches Kreuzgelenk 40 auf der Innenbordseite, Zwischenwelle 2 und
homokinetisches Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite,
und dann wird die äußere Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 in die innere Umfangsfläche des Achsschenkelelements 6 gepresst,
wodurch die Befestigung der Antriebswellenanordnung an dem Fahrzeug
abgeschlossen ist. Folglich können die Arbeitsstunden an
der Stelle, an der die Befestigung erfolgt, verringert werden, wodurch
eine Verbesserung der Einfachheit der Bearbeitung erreicht wird.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Achsschenkelelement 6 zu
drehen, wie im Stand der Technik, und somit kann der erforderliche
Arbeitsraum minimiert werden. Wie bei dem homokinetischen Kreuzgelenk 30 auf
der Außenbordseite steht die maximale Außendurchmessergröße D2
des homokinetischen Kreuzgelenks 40 auf der Innenbordseite
für die maximale Außendurchmessergröße
des homokinetischen Kreuzgelenks 40 auf der Innenbordseite
einschließlich der Schutzmanschette 37 und der
Manschettenbänder 36.
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Das
homokinetische Kreuzgelenk 40 auf der Innenbordseite besteht
beispielsweise aus einem homokinetischen Tripod-Kreuzgelenk. Das
homokinetische Kreuzgelenk 40 auf der Innenbordseite weist hauptsächlich
ein äußeres Gelenkelement 41 auf, das
an einem Ende auf der Innenbordseite der Zwischenwelle 2 vorgesehen
ist und in seiner inneren Umfangsfläche eine lineare Laufrille
besitzt, eine Rolle 43, die in der Laufrille des äußeren
Gelenk elements 41 rollt, und ein inneres Gelenkelement 42, das
die Rolle 43 drehbar stützt. Wie bei dem homokinetischen
Kreuzgelenk 40 auf der Innenbordseite kann ein Gleichlauf-Verschiebegelenk
(„Double-Offset"-Gelenk) verwendet werden.
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Wie
in 5 dargestellt, ist es wünschenswert,
dass Lücken 55 zwischen den äußeren
Bereichen der äußeren Umfangsfläche 26a des äußeren Elements 26,
die den Dichtungen 27a und 27b entsprechen, und
der inneren Umfangsfläche 6a des gegenüberliegenden
Achsschenkelelements 6 ausgebildet werden. Wie in der Zeichnung
dargestellt, können die Lücken 55 gebildet
werden, indem Entlastungsbereiche 56 auf der äußeren
Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 gebildet werden. Stattdessen ist es aber auch
möglich, die Lücken 55 zu bilden, indem
(nicht dargestellte) Entlastungsbereiche auf der inneren Umfangsfläche 6a des
Achsschenkelelements 6 gebildet werden. Es ist nur notwendig,
dass das Presspassungsübermaß zwischen dem äußeren
Element 26 und dem Achsschenkelelement in dem äußeren
Bereich der äußeren Laufbahnen gesichert wird,
und somit ist es, wie durch gestrichelte Linien in der Zeichnung
dargestellt, auch möglich, außerdem einen Entlastungsbereich 57 in
dem äußeren Bereich zwischen den äußeren
Laufbahnen 22 auszubilden. Dies trägt dazu bei,
die Presspassungsfläche zu reduzieren, und somit ist es
möglich, die Einfachheit der Bearbeitung bei der Bildung
der Presspassung weiter zu verbessern. Darüber hinaus kann
zum Zeitpunkt der Bildung der Presspassung eine vorher festgelegte
Vorlast auf den Lagerbereich 20 ausgeübt werden.
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Was
die Presspassung des äußeren Elements 26 betrifft,
so kann die Größe der Vorlast, die auf den Lagerbereich 20 ausgeübt
wird, stabilisiert werden, wenn das Presspassungsübermaß an
der Außenseite jeder äußeren Laufbahn 22 gleichförmig festgelegt
wird.
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Wie
in 6 dargestellt, kann eine Außenbord-Wandfläche 6c1 der
Sprengringnut 6c, die in der inneren Umfangsfläche 6a des
Achsschenkelelements 6 ausgebildet ist, als schräge
Fläche ausgebildet sein. Wenn in diesem Fall das äußere
Element 26 zur Außenbordseite hin mit einer vorherbestimmten Kraft
herausgezogen wird, wie durch den Pfeil angedeutet, erfährt
der Sprengring 53 eine Verringerung seines Durchmessers,
während er durch die schräge Fläche 6c1 geführt
wird, und somit kann die Antriebswellenanordnung von dem Achsschenkelelement 6 getrennt
werden, was es ermöglicht, die Einfachheit der Bearbeitung
bei der Wartung und beim Austausch der Anordnung zu verbessern.
Unter dem Gesichtspunkt der Kompatibilität zwischen dem
Effekt, dass das Lösen der Verbindung zum Zeitpunkt der Aufnahme
durch Bildung der Presspassung verhindert wird, und der Einfachheit
der Bearbeitung zum Zeitpunkt des Austauschs der Anordnung, ist
es wünschenswert, dass der Winkel θ der schrägen
Fläche 6c1 auf einen Wert zwischen 15° und
30° festgelegt wird.
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Die
Nabe 10 und das äußere Gelenkelement 31 werden
durch plastische Verbindung miteinander verbunden. Diese plastische
Verbindung wird hergestellt, indem ein Einsatzbereich 51 entweder
auf der Nabe 10 oder auf dem äußeren
Gelenkelement 13 ausgebildet wird und indem ein Aufnahmebereich 52, der
unterschiedlich ausgeführt ist als der Einsatzbereich,
an dem jeweils anderen Element ausgebildet wird, und indem der Einsatzbereich 51 in
den Aufnahmebereich 52 gepresst wird. In 1 ist
der Einsatzbereich 51 an dem Schaftbereich 31b des äußeren Gelenkelements 31 ausgebildet,
und der Aufnahmebereich 52 ist an dem innenbordseitigen
Endbereich der Nabe 10 ausgebildet. Einer der Bereiche,
d. h. entweder der Einsatzbereich 51 oder der Aufnahmebereich 52,
ist im Querschnitt kreisförmig ausgebildet, und der jeweils
andere ist im Querschnitt nicht kreisförmig ausgebildet.
Die 7a und 7b zeigen
als Beispiel einen Fall, bei dem der Einsatzbereich 51 als
unebene Oberfläche ähnlich einem Zahnprofil und
der Aufnahmebereich 52 als zylindrische Fläche
ausgebildet ist. Der im Querschnitt nicht kreisförmig ausgebildete
Einsatzbereich 51 kann durch Schmieden oder Walzen effizient
und mit hoher Präzision geformt werden.
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Abgesehen
davon ist es betreffend die Ausführung des Einsatzbereichs 51 auch
möglich, eine prismenartige Ausführung zu wählen,
wie sie in 8 dargestellt ist. Unabhängig
davon, welche Ausführung verwendet wird, ist die Innendurchmessergröße
Df des Aufnahmebereichs 52 mit im Querschnitt kreisförmiger
Ausführung größer als der Durchmesser
eines Kreises A, der die Querschnitts-Umrisslinie des Einsatzbereichs 51 von
innen berührt, und kleiner als der Durchmesser eines Kreises
B, der diese von außen berührt.
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Durch
Einpressen des Einsatzbereichs 51 mit der oben beschriebenen
Ausführung in den Innenumfang des Aufnahmebereichs 52 wird
ein plastisches Fließen in dem Verbindungsbereich erzeugt, durch
das die gesamte Lücke oder ein Teil der Lücke zwischen
dem Einsatzbereich 51 und dem Aufnahmebereich 52 gefüllt
wird. Als Folge wird eine plastische Verbindung und Vereinigung
zwischen der Nabe 10 und dem äußeren
Gelenkelement 31 bewirkt.
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Wie
in 9 dargestellt, wird der Effekt der Vermeidung
des Lösens der Verbindung bei der Nabe 10 noch
weiter verbessert, wenn nach der Bildung der Presspassung der äußere
Umfangsbereich des soliden Wellenendbereichs des Schaftbereichs 31b (angedeutet
durch gestrichelte Linien) durch ein Stemmwerkzeug 59 verstemmt
wird, um einen Flanschbereich 58 zu bilden. Wenn allein
durch die Bildung der Presspassung eine ausreichende Verbindungsfestigkeit
erzielt werden soll, kann dieser Verstemmvorgang entfallen.
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Bei
dieser Verbindungsstruktur ist es wünschenswert, vorab
eine Wärmebehandlung bei dem Einsatzbereich 51 mit
im Querschnitt nicht kreisförmiger Ausführung
durchzuführen, um die Oberflächenschicht H desselben
härter zu machen als der Aufnahmebereich 52. Dies
trägt dazu bei, die Verformung des Einsatzbereichs 51 aufgrund
der Presspassung zu unterdrücken und ermöglicht
es, den Einsatzbereich 51 auf einfache Weise mit dem Aufnahmebereich 52 in
Eingriff zu bringen, und somit kann die Festigkeit der Verbindung
noch weiter verbessert werden. Wenn das Verstemmen durchgeführt
wird, wie in 9 dargestellt, wird der Wellenendbereich des
Schaftbereichs 31b, der der plastischen Verformung durch
Verstemmen unterzogen werden soll, nicht abgeschreckt, wodurch die
Bildung des Flanschbereichs 58 vereinfacht wird. Als Wärmebehandlungsverfahren
für den Einsatzbereich 51 ist es wünschenswert,
Induktionshärten anzuwenden, wobei der Härtebereich
und die Härtetiefe auf einfache Weise kontrolliert werden
können. Der Aufnahmebereich 52 wird im Wesentlichen
aus einem Rohmaterial geformt, das keiner Wärmebehandlung
unterzogen wurde. Solange seine Oberflächenhärte
jedoch nicht die des Einsatzbereichs 51 übertrifft,
kann auch hier eine Wärmebehandlung durchgeführt
werden.
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Während
bei dem oben beschriebenen Beispiel der Einsatzbereich 51 im
Querschnitt nicht kreisförmig ausgeführt ist und
der Aufnahmebereich 52 im Querschnitt kreisförmig
ausgeführt ist, ist es auch möglich, im umgekehrten
Sinne den Einsatzbereich 52 im Querschnitt kreisförmig
auszuführen und den Aufnahmebereich 52 im Querschnitt
nicht kreisförmig auszuführen, wenn hierdurch
keine speziellen Probleme bezüglich Kosten und Ähnlichem
auftreten. Der im Querschnitt nicht kreisförmig ausgeführte
Einsatzbereich 52 kann beispielsweise durch Räumen geformt
werden. In diesem Fall wird der Aufnahmebereich 52 mit
im Querschnitt nicht kreisförmiger Ausführung
so geformt, dass er eine höhere Härte hat als
der Einsatzbereich 51 mit im Querschnitt kreisförmiger
Ausführung.
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Wenn
der Einsatzbereich 51 in den Aufnahmebereich 52 gepresst
wird, wird die Nabe 10 geringfügig deformiert
und dehnt sich aus, was die inneren Laufbahnen 21 beeinträchtigen
kann. Um dies so weit wie möglich zu vermeiden, ist es
wünschenswert, dass die Presspassungsbereiche der beiden
in der axialen Mittellinie O der Wälzkörper 23 auf
der Innenbordseite und der Wälzkörper 23 auf
der Außenbordseite angeordnet werden, wie in 1 dargestellt.
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Wie
in den 11 bis 17 dargestellt,
ist es auch möglich, eine Lagereinheit für Antriebsräder des
Typs zu verwenden, bei dem die innere Laufbahn 21 auf der
Außenbordseite auf der äußeren Umfangsfläche
der Nabe 10 ausgebildet ist, und bei dem die innere Laufbahn 21 auf
der Innenbordseite auf der äußeren Umfangsfläche
des äußeren Gelenkelements 31 ausgebildet
ist. Bei der Lagereinheit der 11 bis 17 sind
die Nabe 10 Lind das äußere Gelenkelement 31 in
nicht trennbarer Weise miteinander verbunden, und die Schulterfläche 38 und
die Endfläche des äußeren Gelenkelements 31 stoßen
in axialer Richtung an der Nabe 10 an, wodurch der Abstand
zwischen den doppelreihigen inneren Laufbahnen 21 bestimmt
wird und eine Vorlast auf den Lagerbereich 20 ausgeübt
wird. In diesem Fall bilden die Nabe 10 und das äußere
Gelenkelement 31 das innere Element 25, das die
doppelreihigen inneren Laufbahnen 21 aufweist.
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Von
den 11 bis 17 zeigt 11 einen
Fall, bei dem eine plastische Verbindung zwischen der Nabe 10 und
dem äußeren Gelenkelement 31 durch Ausdehnungsverstemmen
hergestellt wird. Beim Ausdehnungsverstemmen wird der Schaftbereich 31b des äußeren
Gelenkelements 31 als hohler Bereich ausgebildet und weist
an seiner Außenbordseite einen Bereich 31b1 kleinen
Durchmessers auf, bei dem die Innendurchmessergröße
relativ klein ist. Nach dem Einsetzen des Schaftbereichs 31b in
den Innenumfang der Nabe 10 wird ein Dorn, der einen größeren
Durchmesser hat als die Innendurchmessergröße
des Bereichs 31b1 kleinen Durchmessers, in den Innenumfang
des Schaftbereichs 31b gedrückt, um den Bereich 31b1 kleinen
Durchmessers auszudehnen und den Bereich 31b1 kleinen Durchmessers
mit der inneren Umfangsfläche der Nabe 10 in Presskontakt
zu bringen, wodurch zwischen der Nabe 10 und dem äußeren
Gelenkelement 31 eine plastische Verbindung hergestellt
wird. Wenn ein Bereich 15 mit einer Oberflächenunebenheit
vorab durch Rändeln oder Ähnliches an der inneren
Umfangsfläche der Nabe 10 ausgebildet wird und
eine Wärmebehandlung an dem Bereich 15 mit der
Oberflächenunebenheit durchgeführt wird, kann
der Bereich 15 mit der Oberflächenunebenheit zuverlässig mit
der äußeren Umfangsfläche des Schaftbereichs 31b in
Eingriff gebracht werden, wenn sich der Bereich 31b1 kleinen
Durchmessers ausdehnt, wodurch es ermöglicht wird, eine
feste plastische Verbindung zwischen der Nabe 10 und dem äußeren Gelenkelement 31 herzustellen.
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Wenn,
wie im Fall des Ausdehnungsverstemmens, der Schaftbereich 31b des äußeren
Gelenkelements 31 als Anschlussabschnitt ausgebildet ist,
ist es wünschenswert, eine Kappe 39 an der inneren
Umfangsfläche des Schaftbereichs 31b anzubringen,
um das Eindringen von Fremdkörpern in den Öffnungsbereich 31a und
das Austreten von Schmierfett zu vermeiden.
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12 zeigt
eine Konstruktion, bei der die Nabe 10 und das äußere
Gelenkelement 31 durch ein Verfahren, das als Taumelformen
bezeichnet wird, in nicht trennbarer Weise miteinander verbunden
werden. Beim Taumelformen ist der außenbordseitige Wellenendbereich
des Schaftbereichs 31b zylindrisch geformt, und es wird
bewirkt, dass der zylindrische Bereich durch die Oszillation des
Formwerkzeugs eine nach außen gerichtete plastische Verformung
erfährt, so dass ein Flansch 31b2 gebildet wird. Dadurch,
dass der Flansch 31b2 mit der Endfläche der Nabe 10 in
Kontakt gehalten wird, wird verhindert, dass sich die Nabe 10 löst,
und durch die Bildung eines Keils 60 zwischen der inneren
Umfangsfläche der Nabe 10 und der äußeren
Umfangsfläche des Schaftbereichs 31b wird bei
der Nabe 10 und dem äußeren Gelenkelement 31 eine
Rotation verhindert.
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13 zeigt
eine Konstruktion, bei der die Nabe 10 und das äußere
Gelenkelement 31 durch Schweißen in nicht trennbarer
Weise miteinander verbunden sind (der Schweißbereich ist
durch die Ziffer 61 gekennzeichnet). Zu den Beispielen
für das Schweißverfahren zählen Laserstrahlschweißen, Plasmaschweißen,
Elektronenstrahlschweißen und Buckelschweißen
auf der Basis eines Hochgeschwindigkeitsimpulssystems. Der Schaftbereich 31b wird
in den Innenumfang der Nabe 10 gepresst und kann über
die Eingriffsflächen der Presspassung ein Drehmoment übertragen;
somit ist die Last, die auf den Schweißbereich 61 wirkt,
klein, und ein Schweißverfahren kann weitgehend unabhängig
von Wärmeauswirkungen angewendet werden, wie oben beschrieben.
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Während
bei den in 11 bis 13 dargestellten
Beispielen der Schaftbereich 31b durch Bildung einer Passung
mit dem Innenumfang der Nabe 10 in Eingriff gebracht wird,
ist es auch möglich, die Nabe 10 durch Bildung
einer Passung mit dem Innenumfang des hohlen Schaftbereichs 31b in
Eingriff zu bringen, um sie in nicht trennbarer Weise miteinander
zu verbinden (siehe 14 bis 17).
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Von
diesen Zeichnungen zeigt 14 eine Konstruktion,
bei der – wie bei der in 1 dargestellten
Ausführungsform – der Einsatzbereich 51 und
der Aufnahmebereich 52 unterschiedlich ausgeführt
sind und bei der der Einsatzbereich 51 durch Bildung einer
Presspassung in den Aufnahmebereich 52 eingebracht wird,
wodurch eine plastische Verbindung zwischen der Nabe 10 und
dem äußeren Gelenkelement 31 hergestellt
wird. In diesem Fall ist der Einsatzbereich 51 auf der äußeren
Umfangsfläche des innenbordseitigen soliden Endbereichs 16 der Nabe 10 ausgebildet,
und der Aufnahmebereich 52 ist auf der gegenüberliegenden
inneren Umfangsfläche des Schaftbereichs 31b ausgebildet.
Wie bei der in 1 dargestellten Ausführungsform
wird nach dem Hineinpressen des Einsatzbereichs 51 der äußere
Umfangsbereich des soliden Wellenendbereichs 16 der Nabe 10 durch
das in 9 dargestellte Verfahren verstemmt, um einen Flanschbereich 58 zu
bilden, wodurch die Festigkeit der Verbindung noch weiter verbessert
wird.
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15 zeigt
eine Konstruktion, bei der eine plastische Verbindung zwischen der
Nabe 10 und dem äußeren Gelenkelement 31 durch
das vorstehend beschriebene Ausdehnungsverstemmen hergestellt wird.
Das heißt, es wird bewirkt, dass der Bereich 31b1 kleinen
Durchmessers der hohlen Nabe 10 durch einen Dorn eine divergierende
Verformung erfährt, und der Bereich 15 mit der
Oberflächenunebenheit, der in der inneren Umfangsfläche
des Schaftbereichs 31b ausgebildet ist, wird damit in Eingriff
gebracht, wodurch zwischen der Nabe 10 und dem äußeren
Gelenkelement 31 eine plastische Verbindung hergestellt
wird. 16 zeigt eine Konstruktion,
bei der eine plastische Verbindung zwischen der Nabe 10 und
dem äußeren Gelenkelement 31 durch das
oben beschriebene Taumelformen hergestellt wird. Hierbei wird bewirkt,
dass ein zylindrischer Bereich, der am innenbordseitigen soliden
Wellenende 16 der Nabe 10 ausgebildet ist, mittels
Taumelformen eine plastische Verformung erfährt, so dass
ein Flansch 17 gebildet wird, der in engem Kontakt mit
einem Öffnungsbereich 31a gehalten wird. 17 zeigt
eine Konstruktion, bei der der Flansch 17 und der Öffnungsbereich 31a durch
das oben erwähnte Schweißverfahren (Ziffer 61 bezeichnet
den Schweißbereich) in nicht trennbarer Weise miteinander
verbunden werden.
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2 und 3 zeigen
andere Konstruktionen einer Lagereinheit für Antriebsräder.
Von diesen sind bei der in 2 dargestellten
Lagereinheit beide der zweireihigen inneren Laufbahnen 21 des
Lagerbereichs 20 auf der äußeren Umfangsfläche
des Innenrings 28 einer einstöckigen Struktur
ausgebildet, die auf den Außenumfang der Nabe 10 gepresst
wird. In diesem Fall stellt der Innenring 28 das innere
Element 25 mit den zweireihigen inneren Laufbahnen 21 dar. 3 zeigt
ein Beispiel, bei dem der Innenring 28 der in 2 dargestellten
einstückigen Struktur axial in zwei Teile aufgeteilt ist,
die jeweils auf die äußere Umfangsfläche
der Nabe 10 gepresst werden, wobei die innere Laufbahn 21 auf
der äußeren Umfangsfläche jedes der beiden
Innenringe 28a und 28b ausgebildet ist. Bei dieser
Konstruktion stellen die beiden Innenringe 28a und 28b das
innere Element 25 dar, das die zweireihigen inneren Laufbahnen 21 aufweist.
Bei beiden Lagereinheiten, wie sie in 2 und 3 dargestellt
sind, werden die Öffnungen an beiden Enden des Lagerbereichs 20 durch
Kassettendichtungen 27a und 27b abgedichtet.
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Abgesehen
von den oben beschriebenen Punkten haben die in 2 und 3 dargestellten Lagereinheiten
den gleichen Aufbau wie die in 1 dargestellte
Lagereinheit; somit werden gleiche Teile und Elemente durch die
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf eine überflüssige
Beschreibung derselben wird verzichtet.
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18 zeigt
ein Beispiel, bei dem bei den in 1 bis 3 dargestellten
Lagereinheiten die Nabe 10 und das äußere
Gelenkelement 31 am außenbordseitigen Ende durch
die verschiedenen Verbindungsstrukturen, wie sie oben beschrieben
wurden, miteinander verbunden werden. Die Teile der 18 in
der linken Spalte (gekennzeichnet durch die Ziffern 1, 4 und 7)
entsprechen der in Fig. dargestellten Lagereinheit, die Teile in
der mittleren Spalte (gekennzeichnet durch die Ziffern 2, 5 und 8)
entsprechen der in 2 dargestellten Lagereinheit, und
die Teile in der rechten Spalte (gekennzeichnet durch die Ziffern 3, 6 und 9)
entsprechen der in 3 dargestellten Lagereinheit.
Die Teile der Zeichnung in der oberen Reihe (gekennzeichnet durch
die Ziffern 1 bis 3) zeigen ein Beispiel, bei
dem Ausdehnungsverstemmen angewendet wird, die Teile in der mittleren Reihe
(gekennzeichnet durch die Ziffern 4 bis 6) zeigen
ein Beispiel, bei dem Taumelformen angewendet wird, und die Teile
in der unteren Reihe (gekennzeichnet durch die Ziffern 7 bis 9)
zeigen ein Beispiel, bei dem Schweißen angewendet wird.
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Bei
den in 1 bis 3 dargestellten Konstruktionen
erfolgt die Positionierung der Nabe 10 und des Innenrings 28, 28a, 28b durch
den Sprengring 29. Stattdessen ist es jedoch auch möglich,
die Positionierung bei den beiden Elementen durch Taumelformen zu
bewirken.
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10 zeigt
ein Beispiel hierfür, bei dem der zylindrische Wellenendbereich
des Stufenbereichs 13 kleinen Durchmessers der Nabe 10 sich über
die innenbordseitige Endfläche des Innenrings 28 hinaus erstreckt,
und ein Formwerkzeug oszilliert auf der Innenseite des hervortretenden
Bereichs derselben, wodurch bewirkt wird, dass der hervortretende
Bereich eine nach außen gerichtete plastische Verformung
erfährt, so dass der Flansch 17 gebildet wird. Der
Flansch 17 steht in engem Kontakt mit der innenbordseitigen
Endfläche des Innenrings 28. Auch bei den in 2 und 3 dargestellten
Lagereinheiten ist es möglich, eine axiale Positionierung
bei der Nabe 10 und dem Innenring 28, 28a, 28b zu
bewirken, indem das Taumelformen durchgeführt und somit
der Flansch 17 gebildet wird.
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Während
bei dem Lagerbereich 20 jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen
die Wälzkörper 23 durch den Käfig 24 gehalten
werden, ist es auch möglich, eine vollrollige bzw. vollkugelige
Lagerform anzuwenden, bei der kein Käfig verwendet wird,
wie in 19 dargestellt. Im Vergleich
zu dem Fall, bei dem ein Käfig verwendet wird, steigt bei
der vollrolligen bzw. vollkugeligen Lagerform die Anzahl der Wälzkörper,
die aufgenommen werden dürfen, und somit kann die Last
auf jeden Wälzkörper reduziert werden. Daher ist
es selbst unter hohen Lastbedingungen möglich, eine Verbesserung
in Bezug auf die Lebensdauer der Lagereinheit zu erreichen. In einem
Fall, bei dem zwischen der Wälzkörperreihe auf der
Innenbordseite und der Wälzkörperreihe auf der Außenbordseite
ein Unterschied in der Last besteht, kann die vollrollige bzw. vollkugelige
Lagerform nur auf der Seite mit höherer Last angewendet
werden. Wenn beide Seiten der Wälzkörperreihen
im Wesentlichen den gleichen Lastbedingungen ausgesetzt sind, kann
die vollrollige bzw. vollkugelige Lagerform selbstverständlich
auf beiden Seiten angewendet werden. Üblicherweise ist
die Momentlast auf der Innenbordseite größer,
und somit findet bei der Wälzkörperreihe auf der
Innenbordseite die vollrollige bzw. vollkugelige Lagerform Anwendung.
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Wenn
im Fall der vollrolligen bzw. vollkugeligen Lagerform entlang dem
Umfang die Lücke zwischen den Wälzkörpern
zu groß ist, können die Wälzkörper
heftig miteinander kollidieren, was Lärm und Wärme
erzeugt; daher ist es wünschenswert, die Gesamtlücke
S zwischen den Wälzkörpern kleiner zu machen als
die Durchmessergröße Db der Wälzkörper 23 (insbesondere
im Fall der Verwendung von Kugeln als Wälzkörper
wird die Gesamtlücke S auf etwa 40% oder weniger des Kugeldurchmessers festgelegt).
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Wie
in 20 dargestellt, ist auch bei dem Lagertyp, bei
dem der Käfig 24 verwendet wird, eine Verbesserung
der Steifigkeit und der Lebensdauer zu erwarten, indem ein Unterschied
zwischen dem Wälzkreisdurchmesser (P1) der Wälzkörperreihe
auf der Außenbordseite und dem Wälzkreisdurchmesser (P2)
der Wälzkörperreihe auf der Innenbordseite geschaffen
wird. Dies ist beispielsweise auf die Tatsache zurückzuführen,
dass eine Vergrößerung eines Wälzkreisdurchmessers
eine Vergrößerung des Lagerspanne (Abstand zwischen
den Schnittpunkten der Achse und der Wirkungslinien in Anwendungsrichtung
einer Kraft, die auf die Laufrillen ausgeübt wird) erlaubt,
ohne dass dies eine Vergrößerung der axialen Abmessung
der Lagereinheit mit sich bringt, und dass die Anzahl der Wälzkörper,
die eingesetzt werden dürfen, zunimmt. Obwohl das in 20 dargestellte
Beispiel den Fall veranschaulicht, bei dem der Wälzkreisdurchmesser
(P2) der Wälzkörperreihe auf der Innenbordseite
vergrößert ist, ist es auch möglich,
den Wälzkreisdurchmesser (P1) der Wälzkörperreihe
auf der Außenbordseite zu vergrößern, wie
in 21 dargestellt. Außerdem kann, wenn sich die
Konstruktion des Käfigs 24 auf der Innenbordseite
von der des Käfigs 24 auf der Außenbordseite
unterscheidet, derselbe Effekt selbst dann erzielt werden, wenn
in einen Käfig 24 eine größere
Anzahl von Wälzkörpern eingesetzt wird als in
den anderen Käfig. Darüber hinaus kann, wie in 22a und 22b dargestellt,
derselbe Effekt erzielt werden, indem dafür gesorgt wird,
dass der Durchmesser der Wälzkörper 23 auf
der Innenbordseite sich von dem der Wälzkörper 23 auf
der Außenbordseite unterscheidet.
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23 zeigt
eine Antriebswellenanordnung gemäß einer anderen
Ausführungsform.
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Wie
in 24 dargestellt, weist bei der Lagereinheit dieser
Antriebswellenanordnung das äußere Element 26 ein
Paar Lageraußenringe 261 und 262 und
einen ringartigen Abstandshalter 263 auf, der zwischen
den Lageraußenringen 261 und 262 angeordnet
ist. Die äußeren Laufbahnen 22 sind jeweils auf
den inneren Umfangsflächen beider Lageraußenringe 261 und 262 ausgebildet.
Die zweireihigen inneren Laufbahnen 21 sind direkt auf
der äußeren Umfangsfläche der Nabe 10 ausgebildet,
wobei die Nabe 10 das innere Element 25 darstellt.
Obwohl bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel die innenbordseitige
Endfläche der Nabe 10 mit der Schulterfläche 38 des äußeren
Gelenkelements 31 in Kontakt gehalten wird, ist es auch
möglich, eine Lücke dazwischen freizulassen.
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Von
den Dichtungen 27 zum Abdichten der Öffnungen
an beiden Enden des Lagerbereichs 20 weist die Dichtung 27a auf
der Außenbordseite einen Kernbereich 271 auf,
dessen äu ßere Enden mit einem elastischen Material,
wie z. B. Gummi, bedeckt sind, um mehrere (beispielsweise zwei)
Dichtlippen zu bilden, und einen mit den Dichtlippen in Kontakt stehenden
Anschläger 272. Der Kernbereich 271 wird
in die äußere Umfangsfläche der Nabe 10 gepresst
und dort befestigt, und der Anschläger 272 wird
in die innere Umfangsfläche des Lageraußenrings 262 auf
der Außenbordseite gepresst und dort befestigt. Der außenbordseitige
Endbereich des Anschlägers 272 befindet sich in
unmittelbarer Nähe der innenbordseitigen Endfläche
des Flansches 11, so dass eine Labyrinthdichtung gebildet
wird.
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Die äußeren
Umfangflächen der Lageraußenringe 261 und 262 und
der Abstandshalter 263 sind allesamt zylindrische Flächen.
Die zylindrischen äußeren Umfangsflächen
der Lageraußenringe 261 und 262 werden
in die innere Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements 6 gepresst,
während die Außendurchmessergröße
des Abstandshalters 263 etwas kleiner ist als die der Lageraußenringe 261 und 262 und
eine kleine Lücke zwischen dem Abstandshalter und der inneren
Umfangsfläche des Achsschenkelelements 6 existiert.
Wie in 26 dargestellt, ist der Abstandshalter 263 in
zwei Umfangsbereiche aufgeteilt.
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Die
Positionierung des Lageraußenrings 262 auf der
Außenbordseite erfolgt durch den Sprengring 53.
Wie in 25 dargestellt, kann als Sprengring 53 ein
C-förmiger Sprengring verwendet werden, der an beiden Enden
seines Umfangs Arbeitsbereiche 53a aufweist, die sich nach
außen erstrecken. Der Sprengring 53 wird in die
Sprengringnut 6c eingebracht, die in der inneren Umfangsfläche
des Achsschenkelelements 6 ausgebildet ist, und die Arbeitsbereiche 53a werden
in einem axialen Ausschnitt 6d aufgenommen, der in dem
Achsschenkelelement 6 ausgebildet ist, wodurch der Sprengring 53 so
mit der außenbordseitigen Endfläche des Lageraußenrings 262 in
Eingriff gebracht wird, dass eine Positionierung bei dem äußeren
Element bewirkt wird.
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Die
Montage dieser Lagereinheit erfolgt durch die nachfolgend erläuterten
Vorgänge.
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Zunächst
wird, wie in 27 dargestellt, der Kernbereich 271 der
Dichtung 27a auf der Außenbordseite in den Außenumfang
der Nabe 10 gepresst und dort befestigt.
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Dann
werden, wie in 28 dargestellt, die Wälzkörper 23 in
den Außenumfang der Nabe 10 eingesetzt und in
der inneren Laufbahn 21 aufgenommen. Bei diesem Prozess
werden die Wälzkörper 23 vorab in der
Tasche des Käfigs 24 aufgenommen, und in diesem
Zu stand werden die Wälzkörper 23 in den
Außenumfang der Nabe 10 eingesetzt. Dann wird
der außenbordseitige Lageraußenring 262 in den
Außenumfang der Nabe 10 eingesetzt. Bei diesem
Prozess wird der Anschläger 272 vorab in die innere
Umfangsfläche des Lageraußenrings 262 gepresst.
Wenn der Lageraußenring 262 zur Außenbordseite
gedrückt wird, wird die an dem Kernbereich 271 ausgebildete
Dichtlippe mit der inneren Umfangsfläche des Anschlägers 272 in
Kontakt gebracht, wodurch die Dichtung 27a gebildet wird.
Außerdem werden die Wälzkörper 23 in
der äußeren Laufbahn 22 des Lageraußenrings 262 aufgenommen.
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Dann
wird, wie in 29 dargestellt, der innenbordseitige
Lageraußenring 261 in den Außenumfang
der Nabe 10 eingesetzt. Bei diesem Prozess wird der Lageraußenring 261 auf
der Außenbordseite an einer vorherbestimmten Position angeordnet,
indem er beispielsweise mit dem außenbordseitigen Lageraußenring 262 in
Kontakt gebracht wird, wodurch ein Spalt 6, der größer
ist als der Kugeldurchmesser D, zwischen dem innenbordseitigen Endbereich
des Lageraußenrings 261 und der Nabe 10 gebildet
wird, und somit werden die Wälzkörper 23 durch
den Spalt 6 in den Raum zwischen dem Lageraußenring 261 und
der Nabe 10 eingesetzt. Wenn eine vorherbestimmte Anzahl
von Wälzkörpern 23 darin eingesetzt wurde,
wird der Käfig 24 durch die innenbordseitige Öffnung
hineingedrückt, und die Wälzkörper 23 werden
in seiner Tasche aufgenommen, so dass die Wälzkörper 23 entlang
dem Umfang gleichmäßig beabstandet gehalten werden.
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Dann
wird, wie in 30 dargestellt, ein Spalt zwischen
den Lageraußenringen 261 und 262 gebildet,
und der trennende Abstandshalter 263 wird so in den Spalt
eingesetzt, dass er die Nabe 10 umgibt. Als Folge wird
der innenbordseitige Lageraußenring 261 an der
vorherbestimmten Position angeordnet, und die Wälzkörper 23 auf
der Innenbordseite werden in einem vorherbestimmten Kontaktwinkel
in den inneren Laufbahnen 21 und den äußeren
Laufbahnen 22 aufgenommen.
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Danach
wird, wie in 31 dargestellt, die Kassettendichtung
in die Öffnung zwischen dem innenbordseitigen Lageraußenring 261 und
der Nabe 10 gepresst, um hierdurch die Dichtung 27b zu
bilden.
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Wenn
die vorgenannte Montage abgeschlossen ist, wird die Nabe 10 in
nicht trennbarer Weise mit dem äußeren Gelenkelement 31 des
homokinetischen Kreuzgelenks 30 auf der Außenbordseite
verbunden. In dieser Hinsicht kann eine beliebige Verbindungsmethode
angewendet werden. Wie im Fall der in 1 bis 3 dargestellten
Lagereinheiten kann die Verbindung mittels einer plastischen Verbindung
durch Hineinpressen des Einsatzbereichs 51 in den Aufnahmebereich 52 erfolgen,
sowie durch Ausdehnungsverstemmen, Taumelformen, Schweißen, etc.
Danach werden das homokinetische Kreuzgelenk 40 auf der
Innenbordseite, die Zwischenwelle 2 und das homokinetische
Kreuzgelenk 30 auf der Außenbordseite in dieser
Reihenfolge in den Innenumfang des Achsschenkelements 6 eingesetzt,
und schließlich wird das äußere Element 26 durch
Bildung einer Presspassung befestigt, während gleichzeitig
der Sprengring 53 ausgedehnt wird, um den innenbordseitigen
Lageraußenring 261 mit dem Vorsprung 6b in
Kontakt zu bringen. Danach wird der Sprengring 53 in seinem
Durchmesser elastisch reduziert und mit der außenbordseitigen
Endfläche des Lageraußenrings 262 in
Eingriff gebracht, wodurch die Montage der Antriebswellenanordnung
abgeschlossen ist.
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Bei
der vorgenannten Konstruktion ist der Abstandshalter 263,
der das spätere Einsetzen erlaubt, zwischen den beiden
Lageraußenringen 261 und 262 angeordnet,
und somit können selbst dann, wenn die inneren Laufbahnen 21 direkt
auf der Nabe 10 ausgebildet sind, Wälzkörper 23 für
zwei Reihen in den Raum zwischen dem äußeren Element 26 und der
Nabe 10 eingesetzt werden. Somit ist es nicht notwendig,
jeden Innenring 28, 28a und 28b zu schaffen,
wie in 1 bis 3 dargestellt, was es ermöglicht,
aufgrund einer Verringerung der Anzahl der Bauteile eine Kostenreduzierung
zu erreichen.
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Wie
in 24 dargestellt, wird bei dieser Ausführungsform
der Sprengring 53 so verwendet, dass er mit der außenbordseitigen
Endfläche des Lageraußenrings 262 in
Eingriff steht. Abgesehen davon ist es – wie in 1 bis 3 dargestellt – auch möglich,
den Sprengring 53 so zu verwenden, dass er zwischen der äußeren
Umfangsfläche des außenbordseitigen Lageraußenrings 262 und
der inneren Umfangsfläche 6a des Achsschenkelelements 6 angeordnet
ist. Wenn keine speziellen Probleme in Bezug auf die Aufnahmeeigenschaft
bestehen, ist es außerdem möglich, als außenbordseitige
Dichtung 27a die Art von Dichtung zu verwenden, bei der – wie im
Fall der in 1 dargestellten Dichtung 27a – eine Dichtlippe
am inneren Ende des Kernbereichs vorgesehen ist, und bei der die äußere
Umfangsfläche des Kernbereichs in die innere Umfangsfläche
des äußeren Elements 26 gepresst wird.
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32 zeigt
eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Lagereinheit für Antriebsräder ist
ein zylindrischer Führungsbereich 72, der durch
Presssitz im Innenumfang eines Rads 80 befestigt ist, an
einem von der Nabe 10 getrennten Element, beispielsweise
einem Bremsrotor 70, vorgesehen. Der Bremsrotor 70 ist
zwischen der außenbordseitigen Endfläche des Flansches 11 der Nabe 10 und
dem Rad 80 angeordnet und weist an mehreren Positionen
entlang dem Umfang Löcher 71 auf, durch die Radbolzen
zu führen sind.
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Wie
in 1 bis 3 dargestellt, ist der Führungsbereich 72 gewöhnlich
einstückig am außenbordseitigen Ende der Nabe 10 ausgebildet,
was zu einer relativ komplexen Ausführung der Nabe 10 führt.
Daher ist es tatsächlich relativ schwierig, die Nabe 10 allein
durch Schmieden zu formen, und oftmals erfolgt noch zusätzliches
Drehen. Außerdem ist am Führungsbereich 72 zum
Teil eine Rostschutzbeschichtung erforderlich. Daher sind die Produktionskosten
der Nabe 10 tendenziell eher hoch.
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Wenn
der Führungsbereich 72 der Nabe 10 entfällt
und stattdessen beispielsweise mit dem inneren Endbereich des Bremsrotors
einstückig ausgebildet ist, wie in 32 dargestellt,
wird im Gegensatz dazu die Ausführung des außenbordseitigen
Bereichs der Nabe 10 vereinfacht, und somit kann die Nabe 10 durch
Schmieden geformt werden. Außerdem ist es nicht notwendig,
die Nabe 10 mit einer Rostschutzbeschichtung zu versehen.
Also kann eine Reduzierung der Kosten für die Nabe 10 erreicht werden,
und die Nabe 10 kann mit geringerem Gewicht konstruiert
werden. Üblicherweise wird der Bremsrotor 70 durch
Gießen geformt, so dass der Bremsrotor 70 einschließlich
des Pilotbereichs 72 kostengünstig produziert
werden kann.
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32,
die der 1 entspricht, zeigt eine Lagereinheit,
bei der das innere Element 25 aus der hohlen Nabe 10 und
dem Innenring 28 gebildet wird. Eine ähnliche
Konstruktion kann auch bei der Lagereinheit gemäß 2 angewendet
werden, bei der das innere Element 25 durch den einstückigen
Innenring 28 gebildet wird (siehe 33), sowie
bei der Lagereinheit gemäß 3, bei der
das innere Element 25 durch die getrennten Innenringe 28a und 28b gebildet
wird (siehe 34). Obwohl bei den in 32 bis 34 dargestellten
Lagereinheiten die Positionierung der Nabe 10 und jedes
Innenrings 28, 28a, 28b durch den Flansch 17 erfolgt,
der mittels Taumelformen gebildet wird, ist es auch möglich,
diese Positionierung durch den Sprengring 29 zu bewirken,
wie in 1 dargestellt.
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Während
bei dem oben beschriebenen Beispiel die gesamte äußere
Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 als zylindrische Fläche ausgebildet
ist und diese äußere Umfangsfläche durch
Presssitz in der inneren Umfangsfläche 6a des
Achsschenkelelements 6 befestigt und darin aufgenommen wird,
ist es auch möglich – wie in 37 dargestellt – einen
Flansch 26c auf der äußeren Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 auszubilden und den Flansch 26c durch
einen Bolzen an dem Achsschenkelelement 6 zu befestigen.
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In
diesem Fall wird durch das vorgenannte Verfahren eine plastische
Verbindung zwischen dem Schaftbereich 31b des äußeren
Gelenkelements 31 und der Nabe 10 hergestellt.
Diese plastische Verbindung wird hergestellt, indem der Einsatzbereich 51 entweder
auf dem äußeren Gelenkelement 31 oder auf
der Nabe 10 ausgebildet wird, indem der Aufnahmebereich 52,
der sich in seiner Ausführung von dem Einsatzbereich 51 unterscheidet,
auf dem jeweils anderen Element ausgebildet wird, und indem der
Einsatzbereich 51 und der Aufnahmebereich 52 durch Bildung
einer Presspassung miteinander verbunden werden. Folglich ist es
möglich, den Einsatzbereich 51 und den Aufnahmebereich 52 fest
miteinander zu verbinden und ineinander zu integrieren, und bei
diesem Prozess ist es nicht notwendig, eine Mutter zu verwenden.
Darüber hinaus kann diese Verbindung einzig dadurch hergestellt
werden, dass der Einsatzbereich 51 und der Aufnahmebereich 52 ineinander gepresst
werden. Also können die Nabe 10 und das äußere
Gelenkelement 31 mit großer Verbindungsfestigkeit
und mit zufriedenstellender Herstellbarkeit verbunden werden. Da
es möglich ist, auf die Mutter zu verzichten, kann außerdem
eine Reduzierung der Größe, des Gewichts und der
Kosten der Lagereinheit erreicht werden.
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Bei
der in 37 dargestellten Konstruktion erfolgt
die Bildung der Presspassung zwischen der äußeren
Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 und der inneren Umfangsfläche 6a des
Achsschenkelelements 6 durch eine Spielpassung. 37 zeigt
ein Beispiel, das der 1 entspricht, wobei das innere
Element 25 durch die Nabe 10 und den Innenring 28 gebildet
wird. Eine ähnliche Konstruktion ist auch bei einem Beispiel
anwendbar, das der 2 entspricht und bei dem das
innere Element 25 durch den einstückigen Innenring 28 gebildet
wird, wie in 38 dargestellt, sowie bei einem
Beispiel, das der 3 entspricht und bei dem das
innere Element 25 durch getrennte Innenringe 28a und 28b gebildet
wird, wie in 39 dargestellt.
-
40 zeigt
einen plastischen Verbindungsprozess bei der Lagereinheit gemäß 38.
Wie in der Zeichnung dargestellt, wird eine plastische Verbindung
zwischen der Nabe 10 und dem äußeren Gelenkelement 31 hergestellt,
und dann wird der äußere Umfangsbereich (angedeutet
durch gestrichelte Linien) des soliden Wellenendbereichs des Schaftbereichs 31b durch
das Stemmwerkzeug 59 verstemmt, um den Flanschbereich 58 zu
bilden, wodurch der Effekt der Vermeidung des Lösens der
Verbindung bei der Nabe 10 weiter verbessert wird. Wenn
allein durch die Bildung der Presspassung zwischen dem Einsatzbereich 51 und
dem Aufnahmebereich 52 eine ausreichende Verbindungsfestigkeit
erzielt werden soll, kann dieser Verstemmvorgang entfallen.
-
41 zeigt
eine Lagereinheit für Antriebsräder, bei der die
außenbordseitige innere Laufbahn 21 auf der äußeren
Umfangsfläche der Nabe 10 ausgebildet ist, und
bei der die innenbordseitige innere Laufbahn 21 auf der äußeren
Umfangsfläche des äußeren Gelenkelements 31 ausgebildet
ist. Auch bei dieser Lagereinheit ist der Flansch 26c auf
der äußeren Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 ausgebildet, und der Flansch 26c ist
durch einen Bolzen an dem Achsschenkelelement 6 befestigt.
Zwischen der Nabe 10 und dem äußeren
Gelenkelement 31 wird eine plastische Verbindung hergestellt,
indem der Einsatzbereich 51 in den Aufnahmebereich 52 gepresst
wird, und darüber hinaus durch das Verstemmen, wie in 40 dargestellt.
Die Schulterfläche 38 des äußeren
Gelenkelements 31 wird mit der Endfläche der Nabe 10 axial
in Kontakt gehalten, wodurch der Abstand zwischen den zweireihigen
inneren Laufbahnen 21 bestimmt wird, und eine vorherbestimmte
Vorlast wird auf den Lagerbereich 20 ausgeübt.
In diesem Fall stellen die Nabe 10 und das äußere
Gelenkelement 31 das innere Element 25 einschließlich
der zweireihigen inneren Laufbahnen 21 dar.
-
Bei
der in 41 dargestellten Ausführungsform
ist die Nabe 10 als hohles Element ausgebildet, und der
solide Schaftbereich 31b ist durch Presssitz im Innenumfang
desselben befestigt, wodurch eine plastische Verbindung zwischen
diesen Elementen hergestellt wird. Umgekehrt kann – wie
im Fall der in 42 dargestellten Ausführungsform – auch
der Schaftbereich 31b als hohles Element ausgebildet sein,
und der innenbordseitige solide Wellenendbereich 16 der
Nabe 10 kann in den Innenumfang des Schaftbereichs 31b gepresst
werden, wodurch eine plastische Verbindung zwischen diesen Elementen hergestellt
wird. Eine Endfläche 39 des äußeren
Gelenkelements 31 wird mit der Nabe 10 axial in Kontakt gehalten,
wodurch der Abstand zwischen den zweireihigen inneren Laufbahnen 21 bestimmt
wird, und eine vorherbestimmte Vorlast wird auf den Lagerbereich 20 ausgeübt.
In diesem Fall kann beispielsweise der Einsatzbereich 51 auf
der äußeren Umfangsfläche des soliden
Wellenendbereichs 16 der Nabe 10 ausgebildet werden,
und der Aufnahmebereich 52 kann auf der inneren Umfangsfläche
des gegenüberliegenden Schaftbereichs 31b ausgebildet
werden.
-
Bei
jedem der in 43 und 44 dargestellten
Beispiele ist der Flansch 26c auf der äußeren Umfangsfläche 26a des äußeren
Elements 26 ausgebildet, und der Flansch 26c ist
durch einen Bolzen an dem Achsschenkelelement 6 befestigt.
Die in 43 dargestellte Konstruktion
entspricht der in 20 dargestellten Konstruktion,
und die in 44 dargestellte Konstruktion
entspricht der in 33 dargestellten Konstruktion.
-
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
-
In
der Zeichnung zeigen:
-
1 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
2 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
3 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
4 eine
Schnittansicht einer Antriebswelle;
-
5 eine
vergrößerte Schnittansicht eines Presspassungsbereichs
eines äußeren Elements und eines Achsschenkelelements;
-
6 eine
vergrößerte Schnittansicht eines Presspassungsbereichs
eines äußeren Elements und eines Achsschenkelelements;
-
7a eine
Schnittansicht eines Einsatzbereichs in einem Verbindungsbereich
zwischen einer Nabe und einem äußeren Gelenkelement;
-
7b eine
Schnittansicht eines Aufnahmebereichs in einem Verbindungsbereich
zwischen einer Nabe und einem äußeren Gelenkelement;
-
8 eine
Schnittansicht eines weiteren Konstruktionsbeispiels des Einsatzbereichs;
-
9 eine
Schnittansicht, die einen plastischen Verbindungsprozesses bei einer
Nabe und einem äußeren Verbindungselement veranschaulicht;
-
10 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
11 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
12 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
13 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
14 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
15 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
16 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
17 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
18 ein
Diagramm, das zeigt, wie Ausdehnungsverstemmen, Taumelformen und
Schweißen bei den Lagereinheiten gemäß 1 bis 3 angewendet
werden;
-
19 eine
Vorderansicht einer vollrolligen bzw. vollkugeligen Lagerstruktur;
-
20 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder,
die mit einem unterschiedlichen Wälzkreisdurchmesser der
Wälzkörper ausgestattet ist;
-
21 eine
schematische Seitenansicht von Wälzkörpern, die
sich in ihrem Wälzkreisdurchmesser unterscheiden;
-
22a eine schematische Seitenansicht von Wälzkörpern,
die sich in ihrem Durchmesser unterscheiden;
-
22b eine schematische Seitenansicht von Wälzkörpern,
die sich in ihrem Durchmesser unterscheiden;
-
23 eine
Schnittansicht einer Antriebswellenanordnung;
-
24 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
25 eine
Schnittansicht eines Sprengrings;
-
26 eine
Schnittansicht eines Abstandshalters;
-
27 eine
Schnittansicht, die einen Montagevorgang einer Lagereinheit für
Antriebsräder veranschaulicht;
-
28 eine
Schnittansicht, die einen Montagevorgang einer Lagereinheit für
Antriebsräder veranschaulicht;
-
29 eine
Schnittansicht, die einen Montagevorgang einer Lagereinheit für
Antriebsräder veranschaulicht;
-
30 eine
Schnittansicht, die einen Montagevorgang einer Lagereinheit für
Antriebsräder veranschaulicht;
-
31 eine
Schnittansicht, die einen Montagevorgang einer Lagereinheit für
Antriebsräder veranschaulicht;
-
32 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
33 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
34 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
35 eine
vergrößerte Schnittansicht eines Hauptbereichs
einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
36 eine
vergrößerte Schnittansicht eines Hauptbereichs
einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
37 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
38 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
39 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
40 eine
Schnittansicht, die einen plastischen Verbindungsprozess bei einer
Nabe und einem äußeren Gelenkelement veranschaulicht;
-
41 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
42 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
-
43 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder,
die mit einem Unterschied im Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper
versehen ist;
-
44 eine
Schnittansicht einer Lagereinheit für Antriebsräder;
und
-
45 eine
schematische Schnittansicht einer Fahrzeug-Radaufhängung
und deren Umgebung.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Verfahren zur Montage einer Lagereinheit für Antriebsräder,
welche eine Nabe, ein Lager und ein homokinetisches Kreuzgelenk
aufweist, an einem Achsschenkelelement wird vereinfacht. Um dies
zu erreichen, werden eine Nabe 10 und ein äußeres
Gelenkelement 31 eines homokinetischen Kreuzgelenks 30 auf
der Außenbordseite plastisch miteinander verbunden. Eine äußere
Umfangsfläche (26a) eines äußeren
Elements (26) wird durch Presspassung in eine innere Umfangsfläche
des Achsschenkelelements eingebracht, und eine maximale Durchmessergröße
D1 des homokinetischen Kreuzgelenks 30 auf der Außenbordseite
ist kleiner angelegt als eine minimale Durchmessergröße
Dn des Achsschenkelelements 6. Auch eine maximale Durchmessergröße
D2 eines homokinetischen Kreuzgelenks 40 auf der Innenbordseite
ist kleiner angelegt als die minimale Durchmessergröße
Dn des Achsschenkelelements 6.
-
- 1
- Antriebswelle
- 2
- Zwischenwelle
- 6
- Achsschenkelelement
- 6a
- innere
Umfangsfläche
- 6b
- Vorsprung
- 6c
- Sprengringnut
- 6c1
- schräge
Fläche
- 10
- Nabe
- 11
- Flansch
- 20
- Lagerbereich
- 21
- innere
Laufbahn
- 22
- äußere
Laufbahn
- 23
- Wälzkörper
- 24
- Käfig
- 25
- inneres
Element
- 26
- äußeres
Element
- 26a
- äußere
Umfangsfläche
- 27a
- Dichtung
- 27b
- Dichtung
- 28
- Innenring
- 28a
- Innenring
- 28b
- Innenring
- 29
- Sprengring
- 30
- homokinetisches
Kreuzgelenk auf der Außenbordseite
- 31
- äußeres
Gelenkelement
- 31a
- Öffnungsbereich
- 31b
- Schaftbereich
- 32
- inneres
Gelenkelement
- 33
- Kugel
zur Drehmomentübertragung
- 34
- Käfig
- 36
- Manschettenband
- 37
- Schutzmanschette
- 38
- Schulterfläche
- 39
- Kappe
- 40
- homokinetisches
Kreuzgelenk auf der Innenbordseite
- 51
- Einsatzbereich
- 52
- Aufnahmebereich
- 53
- Sprengring
- 56
- Entlastungsbereich
- 57
- Entlastungsbereich
- 70
- Bremsrotor
- 72
- Führungsbereich
- 80
- Rad
- Dn
- minimale
Innendurchmessergröße des Achsschenkelelements
- D1
- maximale
Außendurchmessergröße des homokinetischen
Kreuzgelenks auf der Innenbordseite
- D2
- maximale
Außendurchmessergröße des homokinetischen
Kreuzgelenks auf der Außenbordseite
- O
- axiale
Mittellinie
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-270855
A [0004]