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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, wie etwa einen Kraftwagen, zum drehbaren Stützen eines Rades eines Fahrzeugs, und insbesondere eine Radlagervorrichtung, welche das Gewicht und die Größe reduzieren und die Genauigkeit des Oberflächen-Rundlaufs eines Radbefestigungsflansches verbessern kann, um die Erzeugung eines Bremsratterns zu begrenzen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In den vergangenen Jahren wurde infolge der zunehmenden Verbreitung der Scheibenbremse die Bremskraft erhöht, und andererseits wird manchmal ein unangenehmes niederfrequentes Geräusch verursacht, insbesondere während der Fahrt, das auf die Schwingung einer Bremsscheibe zurückzuführen ist, die zwischen Bremsbelägen eingezwängt ist. Es wurde festgestellt, dass eine solche Erscheinung, die als „Bremsrattern“ bezeichnet wird, mit der Tendenz zur Entwicklung von Fahrzeugen einhergeht, die eine hohe Leistungsfähigkeit aufweisen und geräuscharmer sind, und somit bestand eine neue technische Aufgabe darin, das Problem des Bremsratterns zu analysieren und zu mildern.
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Obwohl der Mechanismus des Bremsratterns nicht vollständig geklärt ist, wird angenommen, dass die Genauigkeit des Oberflächen-Rundlaufs der mit den Bremsbelägen in Kontakt befindlichen Bremsscheibe eine Ursache des Bremsratterns ist. Die Genauigkeit des Oberflächen-Rundlaufs der Bremsscheibe wird nicht nur von der Rundlaufgenauigkeit der Bremsscheibe selbst beeinflusst, sondern auch von der Genauigkeit des Oberflächen-Rundlaufs eines Radbefestigungsflansches, dem Planlauf eines Wälzlagers, der Genauigkeit von Rollbahnflächen und der Montagegenauigkeit eines Wälzlagers usw.
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In letzter Zeit wird gewünscht, einerseits das Gewicht und die Größe einer Radlagervorrichtung zu reduzieren, um ihre Herstellungskosten und den Kraftstoffverbrauch in Anbetracht von Materialeinsparung zu senken, und andererseits ihre Steifigkeit zu erhöhen, um die Spurhaltigkeit zu verbessern. Insbesondere im Bereich von leichten Fahrzeugen wie etwa leichten Vierradfahrzeugen oder Fahrzeugen geringer Größe hat sich der Wunsch nach Gewichtsreduzierung verstärkt.
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13 zeigt ein Beispiel einer Radlagervorrichtung nach dem Stand der Technik für ein Fahrzeug, die zur Gewichtsreduzierung bestimmt ist. Diese Radlagervorrichtung 50 ist eine repräsentative Konstruktion, die für eine Antriebsradseite verwendet wird und als eine Einheit ausgebildet ist, die eine Radnabe 51 und ein zweireihiges Wälzlager 52 umfasst.
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Die Radnabe 51 der Radlagervorrichtung 50 wird durch Schmieden hergestellt und weist eine hohle Konstruktion auf. Die Radnabe 51 ist einstückig ausgebildet mit einem Radbefestigungsflansch 53, auf welchem ein Rad (nicht dargestellt) angebracht ist, einer inneren Laufbahnfläche 51a, die einer 57a der zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 57a, 57a gegenüberliegend angeordnet ist, und einem zylindrischen Abschnitt 51b, der sich von der inneren Laufbahnfläche 51a aus axial erstreckt und dessen Innenumfang mit einer Keilnut 54 zur Drehmomentübertragung ausgebildet ist.
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Ein Innenring 55 ist auf den zylindrischen Abschnitt 51b die Radnabe 51 aufgepresst. Der Innenring 55 ist an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufbahnfläche 55a von den inneren Laufbahnflächen 51a, 55a ausgebildet. Ein Ende des zylindrischen Abschnitts 51b ist plastisch radial nach außen verformt, um einen Verstemmungsabschnitt 56 zu bilden, um den Innenring 55 bezüglich die Radnabe 51 axial zu sichern.
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Anderseits ist ein äußeres Element eines zweireihigen Wälzlagers 52 einstückig mit einem Karosseriebefestigungsflansch 57b ausgebildet, der einen Teil einer Aufhängungsvorrichtung bildet und dessen Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 57a, 57a ausgebildet ist, die den zweireihigen inneren Laufbahnflächen 51a, 55a gegenüberliegend angeordnet sind. Wie ersichtlich, umfasst das zweireihige Wälzlager 52 die Radnabe 51, den Innenring 55 und zweireihig angeordnete Kugeln 59, 59, die rollbar zwischen den inneren und äußeren Laufbahnflächen 51a, 55a und 57a, 57a enthalten sind.
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Nabenbolzen 53a sind an dem Radbefestigungsflansch 53 die Radnabe 51 an vier Positionen befestigt, die entlang des Umfangs des Radbefestigungsflansches 53 äquidistant angeordnet sind. Eine Bremsscheibe 60 und ein Rad sind durch Festdrehen von Muttern auf den Nabenbolzen 53a an dem Radbefestigungsflansch befestigt. Wie in 14 dargestellt, ist der Radbefestigungsflansch 53 die Radnabe 51 mit Bolzenöffnungen 61 ausgebildet, durch welche hindurch die Nabenbolzen 53a befestigt sind. Aussparungsabschnitte 62, die jeweils eine kreisbogenförmige Gestalt haben, sind am Außenumfang des Radbefestigungsflansches 53 zwischen den Bolzenöffnungen 61 ausgebildet, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung 61 von ihnen ausgenommen bleibt.
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Die Aussparungsabschnitte 62 sind so geformt, dass ein tiefster Abschnitt 62a jedes Aussparungsabschnitts 62 radial innerhalb eines Lochkreisdurchmessers A der Bolzenöffnungen 61 und nahe einer Linie B, welche die Mittelpunkte benachbarter Bolzenöffnungen 61 verbindet, positioniert ist. Außerdem ist der Radbefestigungsflansch 53 so ausgebildet, dass er eine geringe Dicke in einem radial außen befindlichen Bereich 63, der die Bolzenöffnungen 61 enthält, aufweist, und dagegen eine normale Dicke in einem radial innen befindlichen Bereich 64, der die Bolzenöffnungen 61 enthält, aufweist, so dass er eine ausreichende Biegesteifigkeit aufweist. Dies ermöglicht, eine Verringerung der Biegesteifigkeit des Radbefestigungsflansches 53 zu verhindern, wenn die Reduzierung seines Gewichts beabsichtigt ist (siehe z.B. unten genanntes Patentdokument 1) .
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Gemäß der Radlagervorrichtung 50 nach dem Stand der Technik können sowohl die Verhinderung der Verringerung der Biegesteifigkeit des Radbefestigungsflansches 53 als auch die Erzielung einer Reduzierung ihres Gewichts bewirkt werden, indem Abschnitte zwischen den Nabenbolzen 53a ausgeschnitten werden, so dass der Radbefestigungsflansch 53 eine einer Blumenblüte ähnliche Gestalt hat und dabei die Dicke des radial innen befindlichen Bereiches des Radbefestigungsflansches 53 normal beibehalten wird. Außerdem ist eine Radlagervorrichtung 70 bekannt, die in 15 und 16 dargestellt ist und dazu bestimmt ist, ihr Gewicht weiter zu reduzieren. Diese Radlagervorrichtung 70 wird für verschiedene leichte Fahrzeugen wie etwa leichte Vierradfahrzeuge oder Autos geringer Größe verwendet und umfasst ein inneres Element 73, das die Radnabe 71 und einen Innenring 72 enthält, ein äußeres Element 74 und zweireihig angeordnete Kugeln 75, 75, die rollbar zwischen dem inneren und äußeren Element 73, 74 enthalten sind.
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Die Radnabe 71 weist an seinem einen Ende einen angeformten Radbefestigungsflansch 76 auf und ist an seinem Außenumfang mit einer inneren Laufbahnfläche 71a und einem zylindrischen Abschnitt 71b, der sich von der inneren Laufbahnfläche 71a aus axial erstreckt, ausgebildet. Ein an seinem Außenumfang ausgebildeter Innenring 72 mit einer weiteren inneren Laufbahnfläche 72a ist auf den zylindrischen Abschnitt 71b aufgepresst und durch einen verstemmten Abschnitt 71c axial an ihm befestigt, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 71b radial nach außen gebildet ist.
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Bolzenöffnungen 76a sind entlang des Außenumfangs des Radbefestigungsflansches 76 äquidistant ausgebildet, und Nabenbolzen 76b sind in sie eingepresst, um eine Bremsscheibe R und ein Rad W an ihm zu befestigen.
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Das äußere Element 74 ist an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 74a, 74a ausgebildet, die den zweireihigen inneren Laufbahnflächen 71a, 72a gegenüberliegend angeordnet sind, und zweireihig angeordnete Kugeln 75, 75 sind über Käfige 77 rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufbahnflächen 74a, 74a und 71a, 72a enthalten. Dichtungen 78, 79 sind an beiden Enden des äußeren Elements 74 angebracht, um ringförmige Öffnungen abzudichten, die zwischen dem äußeren und dem inneren Element 74 und 73 ausgebildet sind.
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Wie in 16 dargestellt, umfasst der Radbefestigungsflansch 76 die Radnabe 71 mehrere sich radial erstreckende Teilflansche 80, die jeweils eine Bolzenöffnung 76a an ihrem Spitzenende aufweisen. Mehrere leistenförmige Verstärkungsrippen 80a sind an der Innenfläche des Radbefestigungsflansches 76 ausgebildet, welche sich gegenüber der Seite eines angebrachten Rades befindet.
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Gemäß dieser Radlagervorrichtung 70 ist es möglich, da der Radbefestigungsflansch 76 von mehreren sich radial erstreckenden Teilflanschen 80 gebildet wird, die jeweils eine Bolzenöffnung 76 an ihrem Spitzenende aufweisen, und mehrere leistenförmige Verstärkungsrippen 80a an den Teilflanschen 80 ausgebildet sind, das Gewicht die Radnabe 71 zu reduzieren und aufgrund einer Verringerung der in dem Radbefestigungsflansch verursachten Spannungen die Lebensdauer die Radnabe 71 zu erhöhen, verglichen mit einer Radnabe, die mit einem in Umfangsrichtung durchgehenden Radbefestigungsflansch versehen ist (siehe z.B. unten erwähntes Patentdokument 2).
- Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift JP 2003 - 94 905 A
- Patentdokument 2: Japanische Offenlegungsschrift JP 2005 - 119 505 A
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Aus dem Stand der Technik ist zudem das Dokument
WO 2007/052 805 A1 bekannt, welches eine Lagervorrichtung für ein Rad offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende Probleme
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Wie oben beschrieben, sind die Radlagervorrichtungen 50, 70 dazu bestimmt, in kleinen Personenkraftwagen, darunter leichten Vierradfahrzeugen oder Kleinwagen, verwendet zu werden, und der Rundlauffehler des Radbefestigungsflansches 53, 76 beträgt höchstens 100 µm oder weniger, wenn er bei Kleinwagen verwendet wird, obwohl die Radbefestigungsflansche 53, 76 der Radnabe 51, 71 so geformt sind, dass sie eine einer Blumenblüte ähnliche Gestalt oder Teilflansche 80 aufweisen. Dementsprechend werden keine besonderen Probleme verursacht, wenn die Radnabe 51, 71 in Kleinwagen verwendet werden. Wenn sie in Personenkraftwagen der Mittel- und Oberklasse verwendet werden, sind die Anforderungen an die Reduzierung von NVH (Noise Vibration Harshness, d.h. Geräusch, Vibration, Rauheit) eines Fahrzeugs jedoch höher. Insbesondere wenn sie für eine Radlagervorrichtung für ein Vorderrad verwendet werden, ist manchmal eine hohe Rundlaufgenauigkeit der Radbefestigungsflansche 53, 76 von 30 µm oder weniger erforderlich.
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Dementsprechend war es erforderlich, über eine Flanschkonfiguration zu verfügen, welche den Unrundlauf der Radbefestigungsflansche 53, 76 unterdrücken und ihr Gewicht reduzieren kann, ohne Einfluss einer Wärmebehandlung, die auf die Radnabe 51, 71 angewendet wird. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Radbefestigungsflansche 53, 76 herabfallen, wenn ein Biegemoment auf sie angewendet wird, und daher würden die Bremsscheiben 60, R ebenfalls herabfallen. Obwohl es notwendig ist, das Herabfallen des Radbefestigungsflansches zu verhindern, wäre die Häufigkeit des Herabfallens der Radbefestigungsflansche 53, 76 und dementsprechend der Bremsscheiben 60, R größer als diejenige von Radbefestigungsflanschen mit einer normalen scheibenförmigen Gestalt, da Bereiche zwischen den Nabenbolzen 53a, 76b ausgeschnitten sind und somit kein Material vorhanden ist, das den Radbefestigungsflansch bildet.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches unterdrücken kann und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Mittel zur Problemlösung
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Zum Lösen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch 1 eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend ein äußeres Element, das an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufbahnflächen ausgebildet ist; ein inneres Element, das an seinem Außenumfang mit zweireihigen inneren Laufbahnflächen ausgebildet ist, die den zweireihigen äußeren Laufbahnflächen gegenüberliegend angeordnet sind; und zweireihige Rollelemente, die frei rollbar zwischen den äußeren Laufbahnflächen und inneren Laufbahnflächen des äußeren Elements bzw. des inneren Elements enthalten sind; wobei entweder das äußere Element oder das innere Element an seinem Außenseitenende einstückig mit einem Radbefestigungsflansch zum Befestigen eines Rades ausgebildet ist, wobei mehrere Bolzenöffnungen in dem Radbefestigungsflansch äquidistant entlang seines Umfangs ausgebildet sind und das Rad an dem Radbefestigungsflansch durch mehrere Bolzen befestigt ist, die in den Bolzenöffnungen befestigt sind, wobei Aussparungsabschnitte zwischen den Bolzenöffnungen ausgebildet sind, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung von ihnen ausgenommen bleibt, und wobei jeder Aussparungsabschnitt mit einer kreisbogenförmigen Gestalt ausgebildet ist, so dass sein tiefster Abschnitt nahe bei einem Lochkreisdurchmesser der Bolzenöffnungen positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der tiefste Abschnitt jedes Aussparungsabschnitts radial außerhalb des Lochkreisdurchmessers der Bolzenöffnungen positioniert ist, dass jeder Aussparungsabschnitt nahtlos in den Außenumfang des Radbefestigungsflansches übergeht, dass der Mittelpunkt des Krümmungsradius jedes Aussparungsabschnitts auf einer Verlängerung einer Linie positioniert ist, die durch den Mittelpunkt des Radbefestigungsflansches und den Mittelpunkt von zueinander benachbarten Bolzenöffnungen verläuft, und dass eine Beziehung R1 = 0,7-1,5 PCDb zwischen dem Krümmungsradius des Aussparungsabschnitts und dem Lochkreisdurchmesser PCDb gilt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung von Anspruch 1, da sie so konstruiert ist, dass entweder das äußere Element oder das innere Element an seinem Außenseitenende einstückig mit einem Radbefestigungsflansch zum Befestigen eines Rades ausgebildet ist, wobei mehrere Bolzenöffnungen in dem Radbefestigungsflansch äquidistant entlang seines Umfangs ausgebildet sind und das Rad an dem Radbefestigungsflansch durch mehrere Bolzen befestigt ist, die in den Bolzenöffnungen befestigt sind, wobei Aussparungsabschnitte zwischen den Bolzenöffnungen ausgebildet sind, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung von ihnen ausgenommen bleibt, und wobei jeder Aussparungsabschnitt mit einer kreisbogenförmigen Gestalt ausgebildet ist, so dass sein tiefster Abschnitt nahe bei einem Lochkreisdurchmesser der Bolzenöffnungen positioniert ist, ist es möglich, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Es ist zudem definiert, dass der tiefste Abschnitt jedes Aussparungsabschnitts radial außerhalb des Lochkreisdurchmessers der Bolzenöffnungen positioniert ist, dass jeder Aussparungsabschnitt nahtlos in den Außenumfang des Radbefestigungsflansches übergeht, dass der Mittelpunkt des Krümmungsradius jedes Aussparungsabschnitts auf einer Verlängerung einer Linie positioniert ist, die durch den Mittelpunkt des Radbefestigungsflansches und den Mittelpunkt von zueinander benachbarten Bolzenöffnungen verläuft, und dass eine Beziehung R1 = 0,7-1,5 PCDb zwischen dem Krümmungsradius R1 des Aussparungsabschnitts und dem Lochkreisdurchmesser PCDb gilt. Dies ermöglicht es, die gewichtsreduzierende Wirkung aufgrund der Ausbildung von Aussparungsabschnitten in dem Radbefestigungsflansch zu verbessern und die Erzeugung von Einfallstellen zu verhindern, die durch eine Behinderung des plastischen Flusses des geschmiedeten Materials, das den Radbefestigungsflansch bildet, verursacht werden, und somit eine Verringerung der Fertigungsgenauigkeit zu verhindern.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 2 definiert, dass mehrere leistenförmige Verstärkungsrippen an der Innenseitenfläche des Radbefestigungsflansches ausgebildet sind, und dass jede Verstärkungsrippe sich von einer ringförmigen Basis des Radbefestigungsflansches aus radial erstreckt und dabei im Wesentlichen dieselbe Breite aufweist wie ein Abschnitt, in welchem jede Bolzenöffnung ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, die Festigkeit und Steifigkeit des Radbefestigungsflansches sicherzustellen und die Gewichtsreduzierung weiter zu verbessern.
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Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 3 definiert, dass das Element des Radbefestigungsflansches durch geschlossenes Warmschmieden (Closed Hot Forging) geformt wird. Dies ermöglicht es, den Schmiedevorgang effizient mit einer hohen Genauigkeit ohne Behinderung des plastischen Materialflusses durchzuführen, da die Aussparungsabschnitte radial außerhalb des Lochkreisdurchmessers der Bolzenöffnungen positioniert sind und Material zwischen den Bolzenöffnungen vorhanden ist. Dementsprechend können Ecken, abgestufte Abschnitte oder angefaste Abschnitte durch das geschlossene Warmschmieden reibungslos geformt werden. Dies ermöglicht es, das Entgraten auf ein Minimum zu begrenzen und somit die Anzahl der Fertigungsschritte und dementsprechend die Herstellungskosten zu verringern.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 4 definiert, dass das innere Element eine Radnabe umfasst, die den Radbefestigungsflansch und einen sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt aufweist, und wenigstens einen Innenring, der auf den zylindrischen Abschnitt des Nabenrades aufgepresst ist.
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Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 5 definiert, dass das äußere Element den Radbefestigungsflansch aufweist und das innere Element ein Paar Innenringe aufweist.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 6 definiert, dass das innere Element umfasst: die Radnabe mit einem an einem Ende derselben einstückig mit ihr ausgebildeten Radbefestigungsflansch, einer von zweireihigen inneren Laufbahnflächen, die einer der zweireihigen äußeren Laufbahnflächen gegenüberliegend angeordnet ist, dem zylindrischen Abschnitt, der sich von der inneren Laufbahnfläche aus axial erstreckt, und einem gehärteten unregelmäßigen Abschnitt, der an einem Innenumfang der Radnabe ausgebildet ist; und das äußere Gelenkelement des Gleichlaufgelenks, das in den zylindrischen Abschnitt der Radnabe eingepasst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufbahnfläche, die der anderen der zweireihigen äußeren Laufbahnflächen gegenüberliegend angeordnet ist, und mit einem hohlen Schaftabschnitt, der sich von der inneren Laufbahnfläche aus axial erstreckt, ausgebildet ist; und dass die Radnabe und das äußere Gelenkelement durch radiales Aufweiten des Anschlussabschnitts des Schaftabschnitts des äußeren Gelenkelements und durch Erzwingen, dass der Anschlussabschnitt in den am Innenumfang der Radnabe ausgebildeten gehärteten unregelmäßigen Abschnitt einschneidet, einstückig miteinander verbunden sind.
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Auswirkungen der Offenbarung
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Gemäß der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Offenbarung ist es, da sie ein äußeres Element, das an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufbahnflächen ausgebildet ist; ein inneres Element, das an seinem Außenumfang mit zweireihigen inneren Laufbahnflächen ausgebildet ist, die den zweireihigen äußeren Laufbahnflächen gegenüberliegend angeordnet sind; und zweireihige Rollelemente, die frei rollbar zwischen den äußeren Laufbahnflächen und inneren Laufbahnflächen des äußeren Elements bzw. des inneren Elements enthalten sind; wobei entweder das äußere Element oder das innere Element an seinem Außenseitenende einstückig mit einem Radbefestigungsflansch zum Befestigen eines Rades ausgebildet ist, wobei mehrere Bolzenöffnungen in dem Radbefestigungsflansch äquidistant entlang seines Umfangs ausgebildet sind und das Rad an dem Radbefestigungsflansch durch mehrere Bolzen befestigt ist, die in den Bolzenöffnungen befestigt sind, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass Aussparungsabschnitte zwischen den Bolzenöffnungen ausgebildet sind, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung von ihnen ausgenommen bleibt, und dass jeder Aussparungsabschnitt mit einer kreisbogenförmigen Gestalt ausgebildet ist, so dass sein tiefster Abschnitt nahe bei einem Lochkreisdurchmesser der Bolzenöffnungen positioniert ist, möglich, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Beste Ausführungsweise der Offenbarung
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Die beste Ausführungsweise der vorliegenden Offenbarung ist eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend ein äußeres Element, das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriebefestigungsflansch und an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufbahnflächen ausgebildet ist; ein inneres Element, das eine Radnabe und einen Innenring umfasst, wobei die Radnabe an ihrer Außenseitenende einstückig mit einem Radbefestigungsflansch ausgebildet ist und an seinem Außenumfang mit einer inneren Laufbahnfläche, die einer der zweireihigen äußeren Laufbahnflächen gegenüberliegend angeordnet ist, und mit einem zylindrischen Abschnitt, der sich von der inneren Laufbahnfläche aus axial erstreckt, ausgebildet ist, und wobei der Innenring an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufbahnfläche ausgebildet ist, die der anderen der zweireihigen äußeren Laufbahnflächen gegenüberliegend angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe aufgepresst zu werden; und zweireihige Rollelemente, die rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufbahnflächen enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungsabschnitte zwischen den Bolzenöffnungen ausgebildet sind, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung von ihnen ausgenommen bleibt, dass der tiefste Abschnitt jedes Aussparungsabschnitts radial außerhalb des Lochkreisdurchmessers der Bolzenöffnungen positioniert ist, dass jeder Aussparungsabschnitt mit einer kreisbogenförmigen Gestalt ausgebildet ist, so dass sein tiefster Abschnitt nahe bei einem Lochkreisdurchmesser der Bolzenöffnungen positioniert ist, und jeder Aussparungsabschnitt nahtlos in den Außenumfang des Radbefestigungsflansches übergeht, dass der Mittelpunkt des Krümmungsradius jedes Aussparungsabschnitts auf einer Verlängerung einer Linie positioniert ist, die durch den Mittelpunkt des Radbefestigungsflansches und den Mittelpunkt von zueinander benachbarten Bolzenöffnungen verläuft, und dass eine Beziehung R1 = 0,7-1,5 PCDb zwischen dem Krümmungsradius R1 des Aussparungsabschnitts und dem Lochkreisdurchmesser PCDb gilt.
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Im Folgenden werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine Vorderansicht von 1, 3 ist eine Vorderansicht einer Radnabe der Radlagervorrichtung von 1, und 4 ist eine der Erläuterung dienende Ansicht, die ein Verfahren zum Messen des Oberflächen-Rundlauffehlers des Radbefestigungsflansches zeigt. In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck „Außenseite“ (linke Seite in den Zeichnungen) der Radlagervorrichtung eine äußere Seite einer Fahrzeugkarosserie, und der Begriff „Innenseite“ (rechte Seite in den Zeichnungen) der Radlagervorrichtung bezeichnet eine innere Seite einer Fahrzeugkarosserie, wenn die Radlagervorrichtung an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist.
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Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ist von einer Art der dritten Generation, die zum drehbaren Stützen eines angetriebenen Rades verwendet wird, und umfasst ein inneres Element 1, ein äußeres Element 2 und zweireihige Rollelemente (Kugeln) 3, 3, die rollbar zwischen dem inneren und dem äußeren Element 1, 2 enthalten sind. Das innere Element 1 umfasst eine Radnabe 4 und einen Innenring 5, der auf die Radnabe 4 aufgepresst ist.
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Wie in 1 und 2 dargestellt, ist die Radnabe 1 einstückig mit einem Radbefestigungsflansch 6 an ihrem Außenseitenende zum Anbringen eines Rads (nicht dargestellt) an ihr, einer (auf der Außenseite befindlichen) inneren Laufbahnfläche 4a an seinem Außenumfang und einem zylindrischen Abschnitt 4b, der sich von der inneren Laufbahnfläche 4a aus axial erstreckt, ausgebildet. Der Radbefestigungsflansch 6 ist mit Bolzenöffnungen 6a ausgebildet, die äquidistant entlang seines Umfangs angeordnet sind und in welche Nabenbolzen 6b zum Befestigen eines Rades eingepresst sind. Der Innenring 5 ist auf den zylindrischen Abschnitt 4b der Radnabe 4 mit einem vorgegebenen Presspassungsmaß aufgepresst, und die andere (auf der Innenseite befindliche) innere Laufbahnfläche 5a ist am Außenumfang des Innenrings 5 ausgebildet. Der Innenring 5 ist an der Radnabe 4 durch einen verstemmten Abschnitt 4c axial befestigt, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 4b radial nach außen gebildet ist. Somit ist der Innenring 5 an der Radnabe 4 unter einer Bedingung einer sogenannten „selbsthaltenden Struktur“ befestigt, welche eine Vorspannung auf das Lager ausüben kann. Dies ermöglicht, das Gewicht und die Größe zu reduzieren und zugleich die Festigkeit und Steifigkeit der Radnabe 4 sicherzustellen.
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Das äußere Element 2 ist an seinem Außenumfang mit einem Karosseriebefestigungsflansch 2b einstückig ausgebildet, der zur Anbringung an einem Achsschenkel bestimmt ist, der einen Teil einer Aufhängungsvorrichtung eines Fahrzeugs bildet, und an seinem Innenumfang mit zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 2a, 2a, die den zweireihigen inneren Laufbahnflächen 4a, 5a des inneren Elements 1 gegenüberliegend angeordnet sind. Die zweireihigen Rollelemente (Kugeln) 3, 3 sind zwischen diesen äußeren Laufbahnflächen 2a, 2a und den inneren Laufbahnflächen 4a, 5a enthalten und werden von Käfigen 7, 7 rollbar gehalten. Dichtungen 8, 9 sind innerhalb ringförmiger Öffnungen angebracht, die zwischen dem äußeren Element 2 und dem inneren Element 1 ausgebildet sind. Diese Dichtungen 8, 9 verhindern das Austreten von in dem Lager enthaltenen Schmierfett und das Eindringen von Regenwasser und Schmutz von außen in das Lager.
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Die Radnabe 4 ist aus Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt, der 0,40-0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wie etwa S53C, und derart durch Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet, dass ein Bereich von einer Innenseitenbasis 6c des Radbefestigungsflansches 6 bis zu dem zylindrischen Abschnitt 4b so gehärtet ist, dass er eine Oberflächenhärte von 58-64 HRC aufweist. Der verstemmte Abschnitt 4c ist nicht abgeschreckt und verbleibt mit seiner Oberflächenhärte von 25 HRC oder weniger nach dem Schmieden. Dementsprechend werden die Festigkeit und Steifigkeit der Radnabe 4 verbessert, und der Schwingungsverschleiß zwischen der Radnabe 4 und dem Innenring 5 kann verhindert werden, und somit kann die Lebensdauer der Radnabe 4 erhöht werden. Außerdem kann die Verformbarkeit bei der plastischen Verformung des verstemmten Abschnitts 4c verbessert werden, und die Erzeugung von Mikrorissen in dem verstemmten Abschnitt 4c während des Verstemmungsvorgangs kann verhindert werden.
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Ähnlich wie die Radnabe 4 ist das äußere Element 2 aus Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt, der 0,40-0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, wie etwa S53C, und die zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 2a, 2a sind derart durch Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet, dass sie eine Oberflächenhärte von 58-64 HRC aufweisen. Andererseits sind der Innenring 5 und die Kugeln 3 aus Chromstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wie etwa SUJ2 hergestellt und derart bis zu ihrem Kern durch Tauchabschrecken gehärtet, dass sie eine Oberflächenhärte von 58-64 HRC aufweisen. Obwohl hier ein zweireihiges Winkelkontakt-Kugellager dargestellt ist, in dem Kugeln 3 als Rollelemente verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein solches Lager beschränkt und kann auf ein zweireihiges Kegelrollenlager angewendet werden, in dem Kegelrollen als Rollelemente verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere leistenförmige Verstärkungsrippen 10 an der Innenseitenfläche des Radbefestigungsflansches 6 der Radnabe 4 ausgebildet, wie in 3 dargestellt. Jede Verstärkungsrippe 10 erstreckt sich radial von einer ringförmigen Basis 6c des Radbefestigungsflansches 6 aus und weist dabei im Wesentlichen dieselbe Breite auf wie ein Abschnitt, in welchem jede Bolzenöffnung 6a ausgebildet ist. Außerdem ist um jede Bolzenöffnung 6a herum eine Senkung 10a ausgebildet.
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Aussparungsabschnitte 11 von gekrümmter Gestalt sind zwischen benachbarten Bolzenöffnungen 6a am Umfang des Radbefestigungsflansches 6 ausgebildet, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung 6a von ihnen ausgenommen bleibt. Jeder Aussparungsabschnitt 11 ist mit einer kreisbogenförmigen Gestalt ausgebildet, so dass sein tiefster Abschnitt 11a nahe bei einem Lochkreisdurchmesser PCDb der Bolzenöffnungen 6a positioniert ist. Das heißt, der tiefste Abschnitt 11a jedes Aussparungsabschnitts 11 ist radial außerhalb des Lochkreisdurchmessers PCDb der Bolzenöffnungen 6a positioniert und geht nahtlos in den Außenumfang des Radbefestigungsflansches 6 über. Der Mittelpunkt des Krümmungsradius jedes Aussparungsabschnitts ist auf einer Verlängerung einer Linie positioniert, die durch den Mittelpunkt des Radbefestigungsflansches 6, d.h. der Radnabe 4, und den Mittelpunkt von zueinander benachbarten Bolzenöffnungen 6a, 6a verläuft, und es gilt eine Beziehung R1 = 0,7-1,5 PCDb zwischen dem Krümmungsradius R1 des Aussparungsabschnitts 11 und dem Lochkreisdurchmesser PCDb. Dies ermöglicht es, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches 6 unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Falls zwischen dem Krümmungsradius R1 des Aussparungsabschnitts 11 und dem Lochkreisdurchmesser PCDb eine Beziehung R1 < 0,7 PCDb gilt, wird der plastische Fluss des geschmiedeten Materials, das den Radbefestigungsflansch bildet, behindert, und somit wird die Fertigungsgenauigkeit infolge der Erzeugung von Einfallstellen verringert. Falls dagegen eine Beziehung R1 > 1,5 PCDb gilt, kann die Wirkung der Gewichtsreduzierung nicht erwartet werden.
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Gewöhnlich wird eine solche Radnabe durch Warmschmieden hergestellt. Wenn eine Radnabe nach dem Stand der Technik, das eine Blumenblüten-Gestalt hat und bei dem somit kein Material zwischen den Bolzenöffnungen vorhanden ist, durch ein sogenanntes geschlossenes Warmschmieden (Closed Hot Forging) geformt wird, bei welchem Material, das mittels eines Stempels und/oder eines Gesenks gestaucht wird, eingeschlossen ist, ist es erforderlich, überflüssiges Material zwischen Stempeln oder Gesenken hinauszudrücken. Bei der Radnabe 4 der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, da die Aussparungsabschnitte 11 radial außerhalb des Lochkreisdurchmessers PCDb der Bolzenöffnungen 6a positioniert sind und Material zwischen den Bolzenöffnungen 6a vorhanden ist, den Schmiedevorgang effizient und genau durchzuführen, ohne den plastischen Fluss des geschmiedeten Materials zu behindern. Dementsprechend können Ecken, abgestufte Abschnitte oder angefaste Abschnitte durch das geschlossene Warmschmieden reibungslos geformt werden. Dies ermöglicht es, das Entgraten auf ein Minimum zu begrenzen und somit die Anzahl der Fertigungsschritte und dementsprechend die Herstellungskosten zu verringern.
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Die Messung des Oberflächen-Rundlauffehlers des Radbefestigungsflansches 6 wird unter Verwendung einer Richtplatte (Lehre) 12 für die Messung durchgeführt. Dies geschieht aufgrund des Vorhandenseins der Aussparungsabschnitte 11 in einem radial außen befindlichen Bereich des Lochkreisdurchmessers PCDb der Bolzenöffnungen 6a, weshalb die kontinuierliche Messung nicht ohne Verwendung der Richtplatte 12 durchgeführt werden kann. Die Messung wird durchgeführt, indem der Karosseriebefestigungsflansch 2b des äußeren Elements 2 auf einen Untersatz 13 gelegt wird, danach die Richtplatte 12 auf die Außenseitenfläche 6d des Radbefestigungsflansches 6 gelegt wird und schließlich ein Messinstrument 14 an die Richtplatte 12 angelegt wird.
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Zweite Ausführungsform
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5 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Vorderansicht von 5. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in der Konstruktion der Radnabe, und daher werden dieselben Bezugszeichen auch bei dieser Ausführungsform für dieselben Bauteile und ähnliche Bauteile verwendet, welche dieselben Funktionen wie diejenigen der ersten Ausführungsform haben.
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Die Radnabe 15 ist einstückig mit einem Radbefestigungsflansch 16 an seinem Außenseitenende ausgebildet, und Bolzenöffnungen 16a, die jeweils mit einem Innengewinde versehen sind, sind in dem Radbefestigungsflansch 16 äquidistant entlang seines Umfangs ausgebildet. Ein Rad und eine Bremsscheibe (nicht dargestellt) sind an dem Radbefestigungsflansch 16 in einer überlagerten Position mit Nabenbolzen befestigt, die in die Bolzenöffnungen 16a eingeschraubt sind. Mehrere leistenförmige Verstärkungsrippen 10 sind an der Innenseitenfläche des Radbefestigungsflansches 16 die Radnabe 15 ausgebildet, wie in 6 dargestellt. Jede Verstärkungsrippe 10 erstreckt sich radial und weist im Wesentlichen dieselbe Breite auf wie ein Abschnitt, in welchem jede Bolzenöffnung 16a ausgebildet ist.
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Aussparungsabschnitte 11 von kreisbogenförmiger Gestalt sind zwischen benachbarten Bolzenöffnungen 16a am Umfang des Radbefestigungsflansches 16 ausgebildet, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung 16a von ihnen ausgenommen bleibt. Jeder Aussparungsabschnitt 11 ist so geformt, dass sein tiefster Abschnitt 11a nahe bei einem Lochkreisdurchmesser PCDb der Bolzenöffnungen 16a positioniert ist. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ermöglicht dies, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches 16 unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Dritte Ausführungsform
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7 ist ein Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, und 8 ist eine Vorderansicht von 7. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in der Konstruktion der Radnabe, und daher werden dieselben Bezugszeichen auch bei dieser Ausführungsform für dieselben Bauteile und ähnliche Bauteile verwendet, welche dieselben Funktionen wie diejenigen der vorhergehenden Ausführungsformen haben.
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Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform ist von einer Art der dritten Generation, die zum drehbaren Stützen eines Antriebsrades verwendet wird, und umfasst ein inneres Element 17, ein äußeres Element 2 und zweireihige Rollelemente 3, 3, die rollbar zwischen dem inneren und dem äußeren Element 17, 2 enthalten sind. Das innere Element 17 umfasst eine Radnabe 18 und einen Innenring 5, der auf eine Radnabe 18 aufgepresst ist.
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Wie in 7 und 8 dargestellt, ist eine Radnabe 18 einstückig mit einem Radbefestigungsflansch 6 an ihrem Außenseitenende, einer inneren Laufbahnfläche 4a an ihrem Außenumfang, einem zylindrischen Abschnitt 4b, der sich von der inneren Laufbahnfläche 4a aus axial erstreckt, und einer Kerbverzahnung (oder Keilnut) 4d zur Drehmomentübertragung ausgebildet. Der Radbefestigungsflansch 6 ist mit Bolzenöffnungen 6a ausgebildet, die äquidistant entlang seines Umfangs angeordnet sind und in welche Nabenbolzen 6b zum Befestigen eines Rades eingepresst sind.
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Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen sind Aussparungsabschnitte 11 von kreisbogenförmiger Gestalt zwischen benachbarten Bolzenöffnungen 6a am Umfang des Radbefestigungsflansches 6 ausgebildet, wobei die Umgebung jeder Bolzenöffnung 6a von ihnen ausgenommen bleibt. Jeder Aussparungsabschnitt 11 ist so geformt, dass sein tiefster Abschnitt 11a nahe bei einem Lochkreisdurchmesser PCDb der Bolzenöffnungen 6a positioniert ist. Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ermöglicht dies, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches 6 unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Vierte Ausführungsform
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9 ist ein Längsschnitt einer vierten Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, und 10 ist eine Vorderansicht von 9. Dieselben Bezugszeichen werden auch bei dieser Ausführungsform für dieselben Bauteile und ähnliche Bauteile verwendet, welche dieselben Funktionen wie diejenigen der vorhergehenden Ausführungsformen haben.
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Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform ist von einer Art der zweiten Generation, die zum drehbaren Stützen eines angetriebenen Rades verwendet wird, und umfasst ein äußeres Element 19, ein Paar Innenringe 5, 5 und zweireihige Rollelemente 3, 3, die rollbar zwischen dem äußeren Element 19 und den Innenringen 5, 5 enthalten sind.
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Wie in 9 und 10 dargestellt, ist das äußere Element 19 einstückig mit einem Radbefestigungsflansch 20 an seinem Außenseitenende und zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 19a, 19a an seinem Innenumfang ausgebildet. Der Radbefestigungsflansch 20 ist mit Bolzenöffnungen 20a ausgebildet, die äquidistant entlang seines Umfangs angeordnet sind und in welche Nabenbolzen 6b zum Befestigen eines Rades eingepresst sind.
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Die zweireihigen Rollelemente 3, 3 sind über Käfige 7, 7 rollbar zwischen den zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 19a, 19a des äußeren Elements 19 und den inneren Laufbahnflächen 5a, 5a des Paares von Innenringen 5, 5 enthalten. Außerdem ist eine Labyrinthdichtung 21 zwischen dem äußeren Element 19 und dem auf der Außenseite befindlichen Innenring 5 ausgebildet, und eine Dichtung 9 ist innerhalb einer ringförmigen Öffnung angebracht, die zwischen einem Innenseitenende des äußeren Elements 19 und dem Innenring 5 ausgebildet ist, um das Austreten von in dem Lager enthaltenen Schmierfett und das Eindringen von Regenwasser und Schmutz von außen in das Lager zu verhindern.
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Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen sind Aussparungsabschnitte 11 von kreisbogenförmiger Gestalt zwischen benachbarten Bolzenöffnungen 20a am Umfang des Radbefestigungsflansches 20 ausgebildet, wobei die Umgebung jedes Nabenbolzens 6b (Bolzenöffnung 20a) von ihnen ausgenommen bleibt. Jeder Aussparungsabschnitt 11 ist so geformt, dass sein tiefster Abschnitt 11a nahe bei einem Lochkreisdurchmesser PCDb der Nabenbolzen 6b positioniert ist. Dies ermöglicht es, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches 20 unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Fünfte Ausführungsform
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11 ist ein Längsschnitt einer fünften Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, und 12 ist eine Vorderansicht von 11. Dieselben Bezugszeichen werden auch bei dieser Ausführungsform für dieselben Bauteile und ähnliche Bauteile verwendet, welche dieselben Funktionen wie diejenigen der vorhergehenden Ausführungsformen haben.
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Diese Radlagervorrichtung ist als eine Einheit einer Radnabe 22, eines zweireihigen Wälzlagers 23 und eines Gleichlaufgelenks 24 ausgebildet und weist eine Konstruktion von einer Art der vierten Generation auf. Das zweireihige Wälzlager 23 umfasst ein äußeres Element 2, ein inneres Element 25 und zweireihige Rollelemente 3, 3, die zwischen dem äußeren und dem inneren Element 2, 25 enthalten sind.
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Das innere Element 25 umfasst die Radnabe 22 und ein äußeres Gelenkelement 28, das wie nachfolgend beschrieben in die Radnabe 22 eingesetzt ist. Die Radnabe 22 ist an seinem Außenseitenende mit einem Radbefestigungsflansch 26, an seinem Außenumfang mit einer (auf der Außenseite befindlichen) inneren Laufbahnfläche 22a, die einer der zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 2a, 2a gegenüberliegend angeordnet ist, und einem zylindrischen Abschnitt 22b, der sich von der inneren Laufbahnfläche 22a aus axial erstreckt, ausgebildet. Der Radbefestigungsflansch 26 ist mit mehreren Bolzenöffnungen 6a ausgebildet, die äquidistant entlang seines Umfangs angeordnet sind, und Nabenbolzen 6b sind in die Bolzenöffnungen 6a eingepresst.
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Die Radnabe 22 ist aus Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt wie etwa S53C hergestellt, der 0,40-0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, und ist in einem Bereich von einem auf der Innenseite befindlichen Basisabschnitt 6c des Radbefestigungsflansches 26, der einen Dichtungsflächenabschnitt einer auf der Außenseite befindlichen Dichtung 8 bildet, bis zu dem zylindrischen Abschnitt 22b mit einer gehärteten Schicht mit einer Oberflächenhärte von 58-64 HRC ausgebildet, die durch Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet ist. Dies ermöglicht es, die Ermüdungsfestigkeitseigenschaften der inneren Laufbahnfläche 22a zu verbessern und die Festigkeit und Steifigkeit des zylindrischen Abschnitts 22b und somit die Lebensdauer die Radnabe 22 zu erhöhen.
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Der Innenumfang der Radnabe 22 ist mit einem unregelmäßigen Abschnitt 27 ausgebildet, der durch die Hochfrequenzinduktionserwärmung gehärtet ist. Der unregelmäßige Abschnitt 27 ist so ausgebildet, dass er eine Rändelung mit einem Kreuzmuster aufweist, das durch Kombinieren mehrerer unabhängiger Ringnuten, die z.B. mit einer Drehmaschine geformt werden, und mehrerer Axialnuten, die z.B. durch Räumen geformt werden, als sich rechtwinklig kreuzende Nuten oder zueinander geneigte wendelförmige Nuten gebildet wird. Die einzelnen Vorsprünge, die den unregelmäßigen Abschnitt 27 bilden, können pyramidenähnliche Punkte sein, um die „Bissfähigkeit“ (Eindrück- bzw. Einschneidfähigkeit) des unregelmäßigen Abschnitts 27 zu erhöhen.
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Das Gleichlaufgelenk 24 umfasst das äußere Gelenkelement 28, einen Gelenkinnenring 29, einen Käfig 30 und Drehmoment übertragende Kugeln 31. Das äußere Gelenkelement 28 umfasst einen becherförmigen Mündungsabschnitt 32, einen die Unterseite des Mündungsabschnitts 32 bildenden Schulterabschnitt 33 und einen sich von dem Schulterabschnitt 33 aus axial erstreckenden zylindrischen Schaftabschnitt 34, welche einstückig miteinander verbunden sind. Der Umfang des Schulterabschnitts 33 ist mit der anderen (auf der Innenseite befindlichen) inneren Laufbahnfläche 28a ausgebildet, die der anderen äußeren Laufbahnfläche 2a des äußeren Elements 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Schaftabschnitt 34 ist mit einem zylindrischen Zapfenabschnitt 34a, der mit einem vorgegebenen radialen Spalt in den zylindrischen Abschnitt 22b der Radnabe 22 eingepasst ist, und mit einem Anschlussabschnitt 34b am Ende des Zapfenabschnitts 34a ausgebildet.
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Das äußere Gelenkelement 28 ist aus Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt wie etwa S53C hergestellt, der 0,40-0,80 Gew.-% Kohlenstoff enthält, und ist in einem Bereich vom Außenumfang des Schulterabschnitts 33 bis zur inneren Laufbahnfläche 28a und zu dem Außenumfang des zylindrischen Zapfenabschnitts 34a des Schaftabschnitts 34 mit einer gehärteten Schicht mit einer Oberflächenhärte von 58-64 HRC ausgebildet, die durch Hochfrequenzinduktionshärten gehärtet ist. Der Anschlussabschnitt 34b verbleibt als Rohmaterial, ohne nach dem Schmieden gehärtet zu werden.
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Zweireihige Rollelemente 3, 3 sind zwischen den zweireihigen äußeren Laufbahnflächen 2a, 2a des äußeren Elements 2 und entsprechenden zweireihigen inneren Laufbahnflächen 22a, 28a des inneren Elements 25 enthalten und werden von Käfigen 7, 7 frei rollbar gehalten.
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Der Schaftabschnitt 34 des äußeren Gelenkelements 28 wird in die Radnabe 22 eingepresst, bis der Schulterabschnitt 33 des äußeren Gelenkelements 28 an der Stirnseite des zylindrischen Abschnitts 22b die Radnabe 22 anliegt. Danach wird ein zum radialen Aufweiten bestimmtes Werkzeug wie etwa ein Dorn in die Bohrung des Anschlussabschnitts 34b des Schaftabschnitts 34 eingeführt, und die Radnabe 22 und das äußere Gelenkelement 28 werden einstückig miteinander verbunden, indem das Material des Anschlussabschnitts 34b aufgeweitet und plastisch verformt wird, so dass das Material in den gehärteten unregelmäßigen Abschnitt 27 der Radnabe 22 eingepresst wird. Dies ermöglicht es, ein Lösen der Verbindung zwischen dem Nabenrad 22 und dem äußeren Gelenkelement 28 zu verhindern und seine Vorspannung für lange Zeit aufrechtzuerhalten. Die Bezugszeichen 35, 36 bezeichnen Endkappen, die am Außenseitenende der Radnabe 22 bzw. am Schulterabschnitt 33 des äußeren Gelenkelements 28 angebracht sind, um das Austreten von in dem Gelenk enthaltenen Schmierfett und das Eindringen von Regenwasser oder Schmutzwasser in das Gelenk zu verhindern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere leistenförmige Verstärkungsrippen 10 an der Innenseitenfläche des Radbefestigungsflansches 26 der Radnabe 22 ausgebildet, wie in 12 dargestellt. Jede Verstärkungsrippe 10 erstreckt sich radial von der ringförmigen Basis 6c des Radbefestigungsflansches 26 aus und weist im Wesentlichen dieselbe Breite auf wie ein Abschnitt, in welchem jede Bolzenöffnung 6a ausgebildet ist.
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Aussparungsabschnitte 11 von kreisbogenförmiger Gestalt sind zwischen benachbarten Bolzen 6b (Bolzenöffnungen 6a) am Umfang des Radbefestigungsflansches 26 ausgebildet, wobei die Umgebung jedes Bolzens 6b von ihnen ausgenommen bleibt. Jeder Aussparungsabschnitt 11 ist so geformt, dass sein tiefster Abschnitt 11a nahe bei einem Lochkreisdurchmesser PCDb der Bolzenöffnungen 6a positioniert ist. Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ermöglicht dies, eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Erzeugung eines Bremsratterns durch Erhöhung der Oberflächen-Rundlaufgenauigkeit des Radbefestigungsflansches 26 unterdrücken kann, unter Vermeidung einer Verformung infolge einer Wärmebehandlung, und außerdem das Gewicht und die Größe der Radlagervorrichtung unter Beibehaltung ihrer Festigkeit und Steifigkeit reduzieren kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Offensichtlich werden dem Durchschnittsfachmann beim Lesen und Studieren der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Änderungen in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung als alle derartigen Änderungen und Modifikationen beinhaltend ausgelegt wird, sofern diese unter den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf jede Art von Radlagervorrichtung angewendet werden, die eine Radnabe oder ein äußeres Element umfasst, das einstückig mit einem Radbefestigungsflansch ausgebildet ist, gleichgültig, ob sie für ein Antriebsrad oder ein angetriebenes Rad verwendet wird.
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Figurenliste
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- [1] Längsschnittdarstellung, die eine erste Ausführungsform der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- [2] Vorderansicht von 1;
- [3] Vorderansicht, die eine Radnabe von 1 zeigt;
- [4] der Erläuterung dienende Ansicht, die ein Verfahren zum Messen des Oberflächen-Rundlauffehlers des Radbefestigungsflansches zeigt;
- [5] Längsschnittdarstellung, die eine zweite Ausführungsform der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- [6] Vorderansicht von 5;
- [7] Längsschnittdarstellung, die eine dritte Ausführungsform der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- [8] Vorderansicht von 7;
- [9] Längsschnittdarstellung, die eine vierte Ausführungsform der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- [10] Vorderansicht von 9;
- [11] Längsschnittdarstellung, die eine fünfte Ausführungsform der Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- [12] Vorderansicht von 11;
- [13] Längsschnittdarstellung, die eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik zeigt;
- [14] Vorderansicht eine Radnabe nach dem Stand der Technik;
- [15] Längsschnittdarstellung, die eine andere Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik zeigt; und
- [16] (a) Vorderansicht eine Radnabe von 15; (b) Schnittansicht entlang einer Linie I-O-I; und (c) Schnittansicht entlang einer Linie II-II.
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Erläuterung der Bezugszeichen und Symbole
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- 1, 17, 25
- inneres Element
- 2, 19
- äußeres Element
- 2a, 19a
- äußere Laufbahnfläche
- 2b
- Radbefestigungsflansch
- 3
- Rollelement
- 4, 15, 18, 22
- Radnabe
- 4a, 5a, 22a, 28a
- innere Laufbahnfläche
- 4b, 22b
- zylindrischer Abschnitt
- 4c
- verstemmter Abschnitt
- 4d
- Kerbverzahnung
- 5
- Innenring
- 6, 16, 20, 26
- Radbefestigungsflansch
- 6a, 16a, 20a
- Bolzenöffnung
- 6b
- Nabenbolzen
- 6c
- Basisabschnitt
- 6d
- Außenseitenfläche des Radbefestigungsflansches
- 7
- Käfig
- 8, 9
- Dichtung
- 10
- Verstärkungsleiste
- 10a
- Senkung
- 11
- Aussparungsabschnitt
- 11a
- tiefster Abschnitt
- 12
- Richtplatte
- 13
- Untersatz
- 14
- Messinstrument
- 21
- Labyrinthdichtung
- 23
- zweireihiges Wälzlager
- 24
- Gleichlaufgelenk
- 27
- unregelmäßige Abschnitte
- 28
- äußeres Gelenkelement
- 29
- Gelenkinnenring
- 30
- Käfig
- 31
- Drehmoment übertragende Kugel
- 32
- Mündungsabschnitt
- 33
- Schulterabschnitt
- 34
- Schaftabschnitt
- 34a
- Zapfenabschnitt
- 34b
- Anschlussabschnitt
- 35, 36
- Endkappe
- 50, 70
- Radlagervorrichtung
- 51, 71
- Radnabe
- 51a, 55a, 71a, 72a
- innere Laufbahnfläche
- 51b, 71b
- zylindrischer Abschnitt
- 52
- zweireihiges Wälzlager
- 53, 76
- Radbefestigungsflansch
- 53a, 76b
- Nabenbolzen
- 54
- Keilnut
- 55, 72
- Innenring
- 56, 71c
- verstemmter Abschnitt
- 57, 74
- äußeres Element
- 57a, 74a
- äußere Laufbahnfläche
- 57b
- Karosseriebefestigungsflansch
- 58
- Achsschenkel
- 59, 75
- Kugel
- 60, R
- Bremsscheibe
- 61, 76a
- Bolzenöffnung
- 62
- Aussparungsabschnitt
- 62a
- tiefster Abschnitt
- 63
- geringe Dicke
- 64
- normale Dicke
- 73
- inneres Element
- 74b
- Karosseriebefestigungsflansch
- 77
- Käfig
- 78, 79
- Dichtung
- 80
- Teilflansch
- 80a
- Verstärkungsrippe
- A
- Lochkreisdurchmesser der Bolzenöffnungen
- B
- Linie, welche die Mittelpunkte der Bolzenöffnungen verbindet
- PCDb
- Lochkreisdurchmesser der Bolzenöffnungen
- R1
- Krümmungsradius des Aussparungsabschnitts
- W
- Rad
