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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung zum frei drehbaren Stützen eines Rads eines Fahrzeugs, wie etwa eines Kraftwagens, und insbesondere eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, die dazu ausgelegt ist, simultan eine Reduzierung ihres Gewichts und ihrer Größe zu erzielen und ihre Festigkeit und Starrheit zum Verbessern ihrer Beständigkeit zu erhöhen.
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Gewöhnlich ist die Radlagervorrichtung zum frei drehbaren Stützen einer Radnabe zum Anbringen des Rads über ein Wälzlager für ein Antriebsrad und ein angetriebenes Rad in Benutzung. Aus strukturellen Gründen ist im Allgemeinen eine Innenringdrehart für ein Antriebsrad und sowohl eine Innenringdrehart als auch eine Außenringdrehart für ein angetriebenes Rad angewendet. Zweireihige Schrägkugellager sind deswegen bei einer derartigen Lagervorrichtung weit verbreitet, weil sie eine wünschenswerte Lagerstarrheit, hohe Beständigkeit gegen Versetzung und ein geringes Drehmoment aufweisen, was den Kraftstoffverbrauch verbessert. Das zweireihige Schrägkugellager weist eine Struktur auf, bei der mehrere Kugeln zwischen einem ortsfesten Ring und einem Drehring angeordnet sind und ein vorgegebener Kontaktwinkel bezüglich des ortsfesten und Drehrings angewendet ist.
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Die Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad ist grob in eine Struktur einer ersten Generation, bei der ein Radlager aus einem zweireihigen Schrägkugellager zwischen einem Kniestück, das ein Teil einer Aufhängung ausbildet, und einer Radnabe eingepasst ist, eine Struktur einer zweiten Generation, bei der ein Körperanbringungsflansch oder ein Radanbringungsflansch direkt am Außenumfang eines äußeren Glieds ausgebildet ist, eine Struktur einer dritten Generation, bei der eine der inneren Laufringflächen direkt am Außenumfang der Radnabe ausgebildet ist, und eine Struktur einer vierten Generation eingeteilt, bei der die inneren Laufringflächen direkt am Außenumfang der Radnabe und dem Gleichlaufgelenk ausgebildet ist.
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Bei einer derartigen Radlagervorrichtung, die durch das zweireihige Kugellager des Stands der Technik ausgebildet ist, kann, da die beiden Lagerreihenanordnungen im zweireihigen Lager dieselben sind, obgleich es eine genügende Starrheit beim Geradeauslauf aufweist, eine optimale Starrheit beim Kurvenlauf nicht immer erzielt werden. D. h., die Positionsbeziehung zwischen Rädern und der Lagervorrichtung ist gewöhnlich derart ausgelegt, dass das Gewichts eines Fahrzeugs beim Geradeauslauf im Wesentlichen auf die Mitte zwischen den Kugellagerreihen einwirkt, jedoch eine größere radiale Belastung und eine größere axiale Belastung auf die Fahrzeugachsen der Seite ausgeübt ist, die einer Kurvenrichtung gegenüberliegt (d. h. Achsen auf der linken Fahrzeugseite bei Rechtskurve). Dementsprechend ist es effektiv, eine größere Starrheit der Lagerreihe der Außenseite als jene der Lagerreihe auf der Innenseite aufzuweisen, um die Beständigkeit und Festigkeit der Lagervorrichtung zu verbessern. Demzufolge ist eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad, in 3 gezeigt, bekannt, die eine hohe Starrheit ohne Vergrößerung der Lagervorrichtung aufweisen kann. In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck „Außenseite” (links in den Zeichnungen) der Vorrichtung eine Seite, die sich außerhalb des Fahrzeugkörpers befindet, und der Ausdruck „Innenseite” (rechts in den Zeichnungen) eine Seite, die sich innerhalb des Körpers befindet, wenn die Lagervorrichtung an dem Fahrzeugkörper angebracht ist.
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Die Lagervorrichtung 50 für ein Fahrzeugrad ist durch ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet, umfassend ein äußeres Glied 51, das einstückig an seinem Außenumfang mit einem Körperanbringungsflansch 51c zur Anbringung an einem Kniestück (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs und an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufringflächen 51a, 51b ausgebildet ist; ein inneres Glied 55, das eine Radnabe 52 mit einem Radanbringungsflansch 53, der einstückig an einem Ende davon zum Anbringen eines Rads (nicht gezeigt) ausgebildet ist, eine innere Laufringfläche 52a, die am Außenumfang davon gegenüber einer 51a der zweireihigen äußeren Laufringflächen 51a, 51b ausgebildet ist, und einen zylindrischen Abschnitt 52b beinhaltet, der axial von der inneren Laufringfläche 52a verläuft, und ferner einen Innenring 54 beinhaltet, der an dem zylindrischen Abschnitt 52b angepasst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche 54a gegenüber der anderen Laufringfläche 51b der zweireihigen äußeren Laufringflächen 51a, 51b ausgebildet ist; zweireihige Kugeln 56, 57, die frei rollbar zwischen den äußeren Laufringflächen 51a, 51b und inneren Laufringflächen 52a, 54b des inneren Glieds 55 enthalten sind, und Käfige 58, 59 zum rollbaren Halten der Kugeln 56, 57.
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Der Innenring 54 ist axial unbeweglich durch einen verstemmten Abschnitt 52c befestigt, der durch plastisches Verformen des zylindrischen Abschnitts 52b der Radnabe 52 radial nach außen ausgebildet ist. Dichtungen 60, 61 sind in ringförmigen Öffnungen angebracht, welche zwischen dem äußeren Glied 51 und dem inneren Glied 55 ausgebildet sind, um den Austritt von Schmiermittel, das in der Lagervorrichtung enthalten ist, und den Eintritt von Regenwasser oder Staub von außen in die Lagervorrichtung zu verhindern.
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Ein Teilkreisdurchmesser D1 der Außenseitenkugelgruppe
56 ist größer als ein Teilkreisdurchmesser D2 der Innenseitenkugelgruppe
57 eingerichtet. Dementsprechend ist der Durchmesser der inneren Laufringfläche
52a der Radnabe
52 größer als jener der inneren Laufringfläche
54a des Innenrings
54, wie auch der der äußeren Laufringfläche
51a der Außenseite des äußeren Glieds
51 größer als jener der äußeren Laufringfläche
51b der Innenseite des äußeren Glieds
51 ist. Außerdem ist die Anzahl der Außenseitenkugeln
56 größer als jene der Innenseitenkugeln
57. Durch derartiges Einrichten, dass der Teilkreisdurchmesser D1 der Außenseite größer als der Teilkreisdurchmesser D2 der Innenseite (D1 > D2) ist, ist es möglich, eine größere Starrheit der Lagervorrichtung
50 erzielen und damit ihre Lebensdauer zu verlängern.
Bezugspatentschrift 1:
Japanische Patentauslegeschrift Nr. 108449/2004 .
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Sei der Radlagervorrichtung 50 des Stands der Technik ist ein Teilkreisdurchmesser D1 der Außenseitenkugelgruppe 56 größer als ein Teilkreisdurchmesser D2 der Innenseitenkugelgruppe 57 eingerichtet. Dementsprechend ist der Durchmesser der äußeren Außenseiten-Laufringfläche 51a des äußeren Glieds 51 derart ausgebildet, dass er größer als jener der äußeren Innenseiten-Laufringfläche 51b des äußeren Glieds 51 ist und zudem die Anzahl der Außenseitenkugeln 56 größer als jener der Innenseitenkugeln 57 ist. Dies ermöglicht, die Starrheit der Außenseitenlagerreihe zu verbessern und dadurch die Lebensdauer der Radlagervorrichtung 50 zu verlängern. Es war im Gegensatz dazu jedoch erwünscht, da die Lagerlebensdauer der Innenseitenkugelgruppe 57 im Vergleich zur Außenseitenkugelgruppe 56 im Nachteil ist, dieses Problem zu lösen und eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, simultan eine Reduzierung ihres Gewichts und ihrer Größe zu erzielen und ihre Festigkeit und Starrheit zum Verbessern ihrer Beständigkeit zu erhöhen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die simultan eine Reduzierung ihres Gewichts und ihrer Größe erzielen und ihre Festigkeit und Starrheit zum Verbessern ihrer Beständigkeit erhöhen kann.
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Mittel zur Problemlösung
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Zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend ein äußeres Glied, das an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufringflächen ausgebildet ist; ein inneres Glied, das an seiner Außenumfangsfläche mit zweireihigen inneren Laufringflächen ausgebildet ist, welche den zweireihigen äußeren Laufringflächen gegenüberliegend angeordnet sind; zweireihige Kugelgruppen, die frei rollbar zwischen den äußeren Laufringflächen und inneren Laufringflächen des äußeren Glieds bzw. des inneren Glieds enthalten sind; und das als zweireihiges Schrägkugellager der Rücken-an-Rücken-Duplexart ausgebildet ist, bei dem ein vorgegebener Kontaktwinkel auf jede Kugel angewendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilkreisdurchmesser der Außenseitenkugelgruppe größer als ein Teilkreisdurchmesser der Innenseitenkugelgruppe ist; und dass Außenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse kleiner als Innenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse sind.
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Bei der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der Art der ersten bis vierten Generation, die durch ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet ist, welches zweireihige Kugelgruppen umfasst, gemäß der vorliegenden Erfindung von Anspruch 1 ist es, da es dahingehen gekennzeichnet Merkmale aufweist, dass Teilkreisdurchmesser der Außenseitenkugelgruppe größer als ein Teilkreisdurchmesser der Innenseitenkugelgruppe ist, und dass Außenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse kleiner als Innenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse sind, möglich, den Kontaktlagerdruck (d. h. Kontaktflächendruck) in den Außenseitenlaufringflächen, der durch Kontakt mit den Außenseitenkugeln bewirkt ist, zu reduzieren und dadurch die Festigkeit und Starrheit der Außenseitenlagerreihe zu erhöhen, wie es außerdem möglich ist, den elliptischen Kontaktweg auf den Innenseitenlaufringflächen, der durch Kontakt mit den Innenseitenkugeln bewirkt ist, zu reduzieren und dadurch eine Erscheinung des „Umgehens-auf-der-Schulter” (d. h. eine Erscheinung, dass der elliptische Kontaktweg von Kugeln die Laufringfläche umgeht und daraus herausläuft) zu verhindern, sodass die Lagerlebensdauer der Innenseitenlagerreihe ebenfalls verbessert ist.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 2 definiert, dass der Durchmesser jeder Außenseitenkugel kleiner als jener jeder Innenseitenkugel ist. Dies ermöglicht, eine praktische Nutzung des Lagerraums zum Reduzieren des Gewichts und der Größe der Lagervorrichtung und zur Erhöhung ihrer Festigkeit und Starrheit zum Verbessern ihrer Beständigkeit zu erzielen.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 3 definiert, dass die Anzahl der Außenseitenkugeln größer als jene der Innenseitenkugeln ist. Dies macht es möglich, die Lagerlebensdauer mit dem Erhöhen der Lagerstarrheit der Außenseitenlagerreihe weiter zu verlängern.
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Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 4 definiert, dass das innere Glied die Radnabe umfasst, das an einem seiner Enden einen Radanbringungsflansch aufweist und an seiner Außenumfangsfläche mit einer inneren Laufringfläche ausgebildet ist, die einer der zweireihigen äußeren Laufringflächen gegenüberliegend angeordnet ist und der zylindrische Abschnitt axial von der inneren Laufringfläche über einen kegeligen, schaftförmigen Abschnitt verläuft und ein Innenring über einen vorgegebenen Unterschnitt auf den zylindrischen Abschnitt aufgepresst ist und an seiner Außenumfangsfläche mit der anderen inneren Laufringfläche ausgebildet ist, die gegenüber der anderen der zweireihigen äußeren Laufringflächen angeordnet ist; wobei eine im Wesentlichen konische Aussparung am Außenseitenende der Radnabe ausgebildet ist; wobei die Tiefe der Aussparung zumindest zu einer Position nahe der Unterseite der inneren Laufringfläche der Radnabe verläuft; und wobei die Aussparung derart ausgebildet ist, dass die Wandstärke der Radnabe an ihrem Außenseitenendabschnitt im Wesentlichen konstant ist. Dies ermöglicht, das Gewicht und die Größe des inneren Glieds zu reduzieren.
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Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 5 definiert, dass eine vorgegebene gehärtete Schicht auf dem Außenumfang der Radnabe in einem Bereich, der die innere Laufringfläche der Radnabe von einem Basisabschnitt des Radanbringungsflanschs zu dem zylindrischen Abschnitt beinhaltet, durch Hochfrequenzinduktionshärten ausgebildet ist. Dies ermöglicht, die Festigkeit und Starrheit der Radnabe zu erhöhen und dadurch seine Beständigkeit zu verbessern.
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Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung ist es, da es ein äußeres Glied, das an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufringflächen ausgebildet ist; ein inneres Glied, das an seiner Außenumfangsfläche mit zweireihigen inneren Laufringflächen ausgebildet ist, welche den zweireihigen äußeren Laufringflächen gegenüberliegend angeordnet sind; zweireihige Kugelgruppen, die frei rollbar zwischen den äußeren Laufringflächen und inneren Laufringflächen des äußeren Glieds bzw. des inneren Glieds enthalten sind, umfasst; und es als zweireihiges Schrägkugellager der Rücken-an-Rücken-Duplexart ausgebildet ist, bei dem ein vorgegebener Kontaktwinkel auf jede Kugel angewendet ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Teilkreisdurchmesser der Außenseitenkugelgruppe größer als ein Teilkreisdurchmesser der Innenseitenkugelgruppe ist, und dass Aussenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse kleiner als Innenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse sind, möglich, den Kontaktlagerdruck (d. h. Kontaktflächendruck) in den Außenseitenlaufringflächen, der durch Kontakt mit den Außenseitenkugeln bewirkt ist, zu reduzieren und dadurch die Festigkeit und Starrheit der Außenseitenlagerreihe zu erhöhen, wie es außerdem möglich ist, den elliptischen Kontaktweg auf den Innenseitenlaufringflächen, der durch Kontakt mit den Innenseitenkugeln bewirkt ist, zu reduzieren und dadurch eine Erscheinung des „Umgehens-auf-der-Schulter” zu verhindern, sodass die Lagerlebensdauer der Innenseitenlagerreihe ebenfalls verbessert ist. Dementsprechend ist es möglich, eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die simultan eine Reduzierung ihres Gewichts und ihrer Größe erzielen und ihre Festigkeit und Starrheit zum Verbessern ihrer Beständigkeit erhöhen kann.
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Beste Ausführungsweise der Erfindung
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Die beste Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung ist eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad, umfassend ein äußeres Glied, das an seinem Außenumfang mit einem Körperanbringungsflansch zur Anbringung an einem Kniestück und an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufringflächen ausgebildet ist; ein inneres Glied, das eine Radnabe und einen Innenring beinhaltet, wobei die Radnabe an einem Ende davon einen einstückig ausgebildeten Radanbringungsflansch aufweist und an seinem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche ausgebildet ist, die einer der zweireihigen äußeren Laufringflächen gegenüberliegend angeordnet ist, und ein zylindrischer Abschnitt axial von der inneren Laufringfläche verläuft, wobei der Innenring dazu geeignet ist, auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe aufgepresst zu sein und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche ausgebildet ist, die der anderen der zweireihigen äußeren Laufringflächen gegenüberliegend angeordnet ist; zweireihige Rollelemente, die frei rollbar zwischen den äußeren Laufringflächen und inneren Laufringflächen des äußeren Glieds bzw. des inneren Glieds enthalten sind; und ausgebildet als zweireihiges Schrägkugellager der Rücken-an-Rücken-Duplexart, bei dem ein vorgegebener Kontaktwinkel auf jede Kugel angewendet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilkreisdurchmesser der Außenseitenkugelgruppe größer als ein Teilkreisdurchmesser der Innenseitenkugelgruppe ist; dass der Durchmesser jeder Außenseitenkugel kleiner als der jeder Innenseitenkugel ist und dass Außenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse kleiner als Innenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse sind.
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Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Längsschnittansicht, die die Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine veranschaulichende Darstellung des Lagerabschnitts von 1.
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Die Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt ist, ist von der Art der dritten Generation für ein angetriebenes Rad und umfasst ein inneres Glied 1, ein äußeres Glied 2 und zweireihige Kugelgruppen 3, 4, die rollbar zwischen dem inneren und äußeren Glied 1, 2 enthalten sind. Das innere Glied 1 umfasst die Radnabe 5 und einen Innenring 6, der über einen vorgegebenen Unterschnitt auf die Radnabe 5 aufgepresst ist.
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Die Radnabe 5 ist einstückig an ihrem Außenseitenende mit einem Radanbringungsflansch 7, einer inneren (Außenseiten-)Laufringfläche 5a mit Kreisbogenquerschnitt an seinem Außenumfang und einem zylindrischen Abschnitt 5b ausgebildet, der von der inneren Laufringfläche 5a durch einen schaftförmigen Abschnitt 8 verläuft. Nabenbolzen 7a sind abstandsgetreu die Peripherie des Radanbringungsflanschs 7 entlang an dem Radanbringungsflansch 7 angeordnet, und kreisförmige Öffnungen 7b sind zwischen den Nabenbolzen 7a ausgebildet. Diese kreisförmigen Öffnungen 7b tragen nicht nur zur Gewichtsreduzierung der Lagervorrichtung bei, sondern zum Durchgang jeglichen Befestigungswerkzeugs, das zum Zusammenbau und Abbau der Lagervorrichtung benutzt ist.
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Der Innenring 6 ist an seinem Außenumfang mit der anderen inneren (Innenseiten-)Laufringfläche 6a mit Kreisbogenquerschnitt ausgebildet und dazu geeignet, auf den zylindrischen Abschnitt 5b der Radnabe 5 zum Ausbilden eines zweireihigen Schrägkugellagers der Rücken-an-Rücken-Duplexart aufgepresst zu sein und axial durch einen verstemmten Abschnitt 5c befestigt zu sein, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 5b ausgebildet ist. Der Innenring 6 und die Kugeln 3, 4 sind aus Chromstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie etwa SUJ2, hergestellt und bis zu ihrem Kern derart durch Tauchabschrecken gehärtet, dass sie eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweisen.
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Die Radnabe 5 ist aus Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt, der 0,40 bis 0,80 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält, wie etwa S53C, hergestellt und derart durch Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet, dass ein Bereich, der die innere Laufringfläche 5a von der Innenseitenbasis 7c des Radanbringungsflanschs 7 bis zu dem zylindrischen Abschnitt 5b beinhaltet, mit einer gehärteten Schicht 9 (in einer oberen Hälfte von 1 durch Kreuzschraffur gezeigt) mit einer Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC ausgebildet ist. Der verstemmte Abschnitt 5c verbleibt nach dem Schmieden mit seiner Oberflächenhärte. Dementsprechend weist der Radanbringungsflansch 7 eine genügende mechanische Festigkeit gegen die Drehbiegebelastung auf, die darauf ausgeübt ist, und die Reibverschleißwiderstandskraft des zylindrischen Abschnitts 5b in einem Bereich, in dem der Innenring 6 aufgepresst ist, kann verbessert und die plastische Verformungsarbeit des verstemmten Abschnitts 5c außerdem ohne jeglichen Mikroriss während des Verstemmungsvorgangs ausgeführt sein.
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Das äußere Glied 2 ist einstückig an seinem Außenumfang mit einem Körperanbringungsflansch 2c zur Anbringung an einem Kniestück (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs und an seinem Innenumfang mit einer äußeren Außenseitenlaufringfläche 2a mit Kreisbogenquerschnitt gegenüber der inneren Laufringfläche 5a der Radnabe 5 und einer äußeren Innenseitenlaufringfläche 2b mit Kreisbogenquerschnitt gegenüber der inneren Laufringfläche 6a des Innenrings 6 ausgebildet. Zweireihige Kugelgruppen 3, 4 sind zwischen diesen äußeren und inneren Laufringflächen enthalten und durch Käfige 10, 11 rollbar gehalten. Dichtungen 12, 13 sind innerhalb von Öffnungen mit kreisförmigen Räumen, die zwischen dem äußeren Glied 2 und dem inneren Glied 1 ausgebildet sind, angebracht und verhindern den Austritt von Schmiermittel, das in dem Lager enthalten ist, und den Eintritt von Regenwasser oder Staub von außen in das Lager.
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Das äußere Glied 2 ist aus Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt, der 0,40 bis 0,80 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält, wie etwa S53C, hergestellt, und die zweireihigen äußeren Laufringflächen 2a, 2b sind mit einer gehärteten Schicht 14 (in einer oberen Hälfte von 1 durch Kreuzschraffur gezeigt) ausgebildet, die derart durch Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet ist, dass sie eine Oberflächenhärte von 58 bis 64 HRC aufweist. Obgleich die hierin gezeigte Struktur eine Lagervorrichtung der Art der dritten Generation für ein angetriebenes Rad ist, ist es möglich, die vorliegende Erfindung auf jegliche Art der ersten bis vierten Generation, unabhängig davon, ob für das angetriebene Rad oder ein Antriebsrad, angewendet sein kann.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist ein Teilkreisdurchmesser PCDo der Außenseitenkugelgruppe 3 größer als ein Teilkreisdurchmesser PCDi der Innenseitenkugelgruppe 4 eingerichtet. Zudem ist der Durchmesser „do” jeder Außenseitenkugel 3 kleiner als jener („di”) jeder Innenseitenkugel 4 eingerichtet (do < di), und die Anzahl der Außenseitenkugeln 3 ist größer als die der Innenseitenkugeln 4. Dies ermöglicht, wirksam eine praktische Nutzung des Lagerraums zum Reduzieren des Gewichts und der Größe der Lagervorrichtung zu erzielen und ihre Festigkeit und Starrheit zum Verbessern ihrer Beständigkeit zu erhöhen.
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Die Radnabe 5 weist eine Umrissgestaltung, die von einer Nutunterseite der inneren Laufringfläche 5a über einen Gegenabschnitt 15 zu dem zylindrischen Abschnitt 5b fortgesetzt ist, einen kegeligen schaftförmigen Abschnitt 8, der axial von dem Gegenabschnitt 15 verläuft, und eine Schulter 8a auf, an die der Innenring 6 angrenzt. Eine im Wesentlichen axial verlaufende Aussparung 16 ist an einem Außenseitenendabschnitt der Radnabe 5 zum Reduzieren des Gewichts der Lagervorrichtung ausgebildet. Die Aussparung 16 ist durch Schmieden ausgebildet, und die Tiefe der Aussparung 16 verläuft derart zumindest in die Nähe der Unterseite der inneren Außenseitenlaufringfläche 5a der Radnabe 5, dass der Außenseitenendabschnitt der Radnabe 5 eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist.
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Demgegenüber ist in dem äußeren Glied 2 die äußere Außenseitenlaufringfläche 2a aufgrund der Differenz der Teilkreisdurchmesser PCDo und PCDi mit einem größeren Durchmesser als dem der äußeren Innenseitenlaufringfläche 2b ausgebildet. Ein kegeliger Schulterabschnitt 17 und ein zylindrischer Schulterabschnitt 18 sind zwischen der äußeren Außenseitenlaufringfläche 2a und der äußeren Innenseitenlaufringfläche 2b ausgebildet.
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Zudem ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Gestaltung derart, dass ein Krümmungsdurchmesser einer Nut (im Folgenden einfach als „Nutkrümmungsdurchmesser” bezeichnet) jeder Laufringfläche entsprechend dem Durchmesser „do” der Außenseitenkugel 3 und dem Durchmesser „di” der Innenseitenkugel 4 in den inneren und äußeren Außenseitenlaufringflächen 5a, 2a bzw. inneren und äußeren Innenseitenlaufringflächen 6a, 2b unterschiedlich ist. Dies wird unter Bezugnahme auf 2 detaillierter beschrieben, in der der Nutkrümmungsradius der äußeren Außenseitenlaufringfläche 2a und der inneren Außenseitenlaufringfläche 5a als Ro1 bzw. Ro2 bezeichnet sind und der Nutkrümmungsradius der äußeren Innenseitenlaufringfläche 2b und der inneren Innenseitenlaufringfläche 6a gleicherweise als Ri1 bzw. Ri2 bezeichnet ist. Zudem ist ein Verhältnis des Nutkrümmungsdurchmessers (2 × Ro1) bezüglich des Kugeldurchmessers (do) in der äußeren Laufringfläche 2a der Außenseitenreihe (d. h. 2 × Ro1/do) als A1 bezeichnet (im Folgenden wird „ein Verhältnis des Nutkrümmungsdurchmessers bezüglich des Kugeldurchmessers” einfach als ein „Nutkrümmungsdurchmesserverhältnis” bezeichnet). Gleicherweise ist ein Nutkrümmungsdurchmesser in der inneren Laufringfläche 5a der Außenseitenreihe (d. h. 2 × Ro2/do) als A2 bezeichnet. Ferner ist ein Nutkrümmungsdurchmesserverhältnis in der äußeren Laufringfläche 2b der Innenseitenreihe (d. h. 2 × Ri1/di) als B1 bezeichnet, gleicherweise ist ein Nutkrümmungsdurchmesserverhältnis in der inneren Laufringfläche 6a der Innenseitenreihe (d. h. 2·Ri2/di) als B2 bezeichnet. Unter den Umständen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eingerichtet, dass die Außenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse (A1, A2) kleiner als die Innenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse (B1, B2) sind, d. h. A1 < B1 und A2 < B2.
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Da die Außenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse (A1, A2) kleiner als die Innenseiten-Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse (B1, B2) eingerichtet sind, d. h. A1 < B1 und A2 < B2, kann der Kontaktlagerdruck (Kontaktflächendruck), der auf die äußere Außenseitenlaufringfläche 2a des äußeren Glieds 2 und auf die innere Laufringfläche 5a der Radnabe 5 durch den Kontakt der Außenseitenkugelgruppe 3 mit der äußeren Laufringfläche 2a und der inneren Laufringfläche 5a ausgeübt ist, reduziert und dadurch die Festigkeit und Starrheit der Außenseitenlagerreihe erhöht sein. Zudem kann der elliptische Kontaktweg, der auf den äußeren Innenseitenlaufringflächen 2b des äußeren Glieds 2 auf der inneren Laufringfläche 6a des Innenrings 6 durch den Kontakt der Innenseitenkugeln 4 mit der äußeren Laufringfläche 2b und inneren Laufringfläche 6a bewirkt ist, minimiert sein, und dadurch ist es möglich, eine Erscheinung des „Umgehens-auf-der-Schulter”, d. h. eine Erscheinung, dass der elliptische Kontaktweg der Kugelgruppe 4 die Schultern der äußeren und inneren Laufringflächen 2b, 6a umgeht und daraus herausläuft, zu verhindern. Dementsprechend kann, obgleich die Innenseitenlagerreihe hinsichtlich der Momentbelastung nachteilig ist, da der Teilkreisdurchmesser PCDi der Innenseitenkugelgruppe 4 kleiner als jener (PCDo) der Außenseitenkugelgruppe 3 ist, eine „Kantenbelastungserscheinung”, die durch die Erscheinung des „Umgehens-auf-der-Schulter” bewirkt wäre, außerdem verhindert sein, und dadurch ist es möglich, die Lebensdauer der Lagervorrichtung zu verlängern. Die „Kantenbelastungserscheinung” bedeutet eine übermäßige Beanspruchungskonzentration, die an der Ecke usw. eines Glieds bewirkt ist und einen Faktor bildet, der bisweilen das vorzeitige Abschälen eines Glieds bewirkt.
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Unter Anwendung der oben beschriebenen Gestaltung kann ein Anfangskontaktwinkel αo der Außenseitenkugel 3 in der Außenseitenlagerreihe als αo = cos–1(1 – e/2 × Fo) erhalten sein, und ein Anfangskontaktwinkel αi der Innenseitenkugel 4 in der Innenseitenlagerreihe kann als αi = cos–1(1 – e/2 × Fi) erhalten sein, wobei Fo = Ro1 + Ro2 – do, Fi = R11 + R12 – di ist und „e” eine Hälfte eines radialen Spalts bezeichnet. Dementsprechend wird der Wert Fi in der Innenseitenlagerreihe groß (Fi > Fo), in der die Nutkrümmungsdurchmesserverhältnisse B1, B2 größer als jene der Außenseitenlagerreihe sind, und infolgedessen wird der Anfangskontaktwinkel αi in der Innenseitenlagerreihe größer als der Anfangskontaktwinkel αo in der Außenseitenlagerreihe (αi > αo). Dementsprechend kann eine zulässige Axialbelastung, wenn eine Axialbelastung auf den Innenring 6 ausgeübt ist, erhöht sein, und dadurch ist es möglich, die Lebensdauer der Innenseitenlagerreihe zu verlängern.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Offensichtlich werden dem Durchschnittsfachmann nach dem Lesen und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Veränderungen in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung insofern als alle derartigen Veränderungen und Modifikationen beinhaltend ausgelegt wird, als sie unter den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ist auf jegliche Lagervorrichtung der ersten bis vierten Generation, gleichwohl für das Antriebsrad wie für das angetriebenes Rad, anwendbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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[1 Eine Längsschnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung zeigt.
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[2] Eine veranschaulichende Querschnittansicht eines Lagerabschnitts in 1; und
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[3] Eine Längsschnittansicht, die eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug des Stands der Technik zeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- inneres Glied
- 2
- äußeres Glied
- 3, 4
- Kugel
- 5
- Radnabe
- 5a, 6a
- innere Laufringfläche
- 5b
- zylindrischer Abschnitt
- 5c
- verstemmter Abschnitt
- 6
- Innenring
- 7
- Radanbringungsflansch
- 7a
- Nabenbolzen
- 7b
- kreisförmige Öffnung
- 7c
- Basisabschnitt
- 8
- schaftförmiger Abschnitt
- 8a, 17, 18
- abgestufter Abschnitt
- 9, 14
- gehärtete Schicht
- 10, 11
- Käfig
- 12, 13
- Dichtung
- 15
- Gegenabschnitt
- 16
- ausgesparter Abschnitt
- 50
- Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug
- 51
- äußeres Glied
- 51a
- äußere Außenseitenlaufringfläche
- 51b
- äußere Innenseitenlaufringfläche
- 51c
- Körperanbringungsflansch
- 52
- Radnabe
- 52a, 54a
- innere Laufringfläche
- 52b
- zylindrischer Abschnitt
- 52c
- verstemmter Abschnitt
- 53
- Radanbringungsflansch
- 54
- Innenring
- 55
- inneres Glied
- 56, 57
- Kugel
- 58, 59
- Käfig
- 60, 61
- Dichtung
- di
- Innenseitenkugeldurchmesser
- do
- Außenseitenkugeldurchmesser
- D1
- Teilkreisdurchmesser der Außenseitenkugelgruppe
- D2
- Teilkreisdurchmesser der Innenseitenkugelgruppe
- PCDo
- Teilkreisdurchmesser der Außenseitenkugelgruppe
- PCDi
- Teilkreisdurchmesser der Innenseitenkugelgruppe
- Ri1
- Krümmungsradius der äußeren Innenseitenlaufringfläche
- Ri2
- Krümmungsradius der inneren Laufringfläche des Innenrings
- Ro1
- Krümmungsradius der äußeren Außenseitenlaufringfläche
- Ro2
- Krümmungsradius der inneren Laufringfläche der Radnabe
- α1
- Anfangskontaktwinkel der Innenseitenkugel
- αo
- Anfangskontaktwinkel der Außenseitenkugel
