DE112008003387T5 - Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst:
– ein äußeres Element (5, 17, 17', 24), das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch (5b) versehen ist, der an einem Teil einer Aufhängung eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen (5a, 5a; 17a, 5a; 17a', 5a; 24a, 24a) versehen ist;
ein inneres Element (3, 16, 23, 27) mit einer Radnabe (1, 1', 18, 18', 25) und einem inneren Ring (2, 26) oder einem äußeren Verbindungselement eines Gleichlaufgelenks, wobei die Radnabe (1, 1', 18, 18', 25) an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch (6) versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche (1a, 18a, 25a) gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt (1b, 25b) aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche erstreckt, und der innere Ring (2, 26) auf den zylindrischen Abschnitt (1b, 25b) der Radnabe...

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zum drehbaren Lagern eines Rades eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Automobils, in Bezug auf eine Radaufhängung, und insbesondere eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, die dazu dient, ihre Dichtfähigkeit und Robustheit zu verbessern, um die Grenznutzungsdauer der Radlagervorrichtung zu verlängern.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Eine Radlagervorrichtung zum Lagern eines Rades eines Fahrzeugs lagert drehbar mittels eines Wälzlagers eine Radnabe zur Montage eines Rades. Es gibt solche für ein Antriebsrad und solche für ein angetriebenes Rad. Aus strukturellen Gründen wird der Innenringdrehtyp für Antriebsräder verwendet, und sowohl der Innenringdrehtyp als auch der Außenringdrehtyp werden für angetriebene Räder verwendet. Im Allgemeinen unterteilt man Radlagervorrichtungen in einen sogenannten Typ der ersten Generation, bei dem das Radlager, das doppelreihige Schrägkugellager umfasst, zwischen einem Achsschenkel und einer Radnabe montiert ist; einen Typ der zweiten Generation, bei dem ein Karosseriemontageflansch oder ein Radmontageflansch direkt am Außenumfang eines äußeren Elements ausgebildet ist; einen Typ der dritten Generation, bei dem eine der inneren Laufringflächen direkt am Außenumfang einer Radnabe ausgebildet ist; und einen Typ der vierten Generation, bei dem die inneren Laufringflächen direkt an den Außenumfängen einer Radnabe bzw. eines äußeren Verbindungselements eines Gleichlaufgelenks ausgebildet sind.
  • Die Radlagervorrichtung ist mit Dichtungen versehen, um ein Auslaufen von in der Lagervorrichtung enthaltenem Fett und das Eindringen von Regenwasser oder Staub von außerhalb der Lagervorrichtung zu verhindern. Im Zuge des allgemeinen Trends zur Wartungsfreiheit bei Automobilen hat sich der Wunsch nach einer immer längeren Grenznutzungsdauer der Lagervorrichtung herausgebildet. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass viele Probleme ihre Ursache nicht im Delaminieren oder Brechen von Strukturelementen von Lagern haben, sondern in den Dichtungen von Lagervorrichtungen. Dementsprechend ist es sehr wichtig, die Dichtfähigkeit der Lagervorrichtung zu verbessern, um ihre Grenznutzungsdauer zu verlängern.
  • Es sind verschiedene Dichtungen mit verbesserter Dichtfähigkeit vorgeschlagen worden, und ein Beispiel einer Radlagervorrichtung des Standes der Technik, bei der eine dieser Dichtungen eingebaut ist, ist in 7 gezeigt. In den folgenden Beschreibungen definiert der Begriff „Außenseite” eine Seite, die sich außerhalb einer Fahrzeugkarosserie befindet (linke Seite in den Zeichnungen), und der Begriff „Innenseite” definiert eine Seite, die sich auf der Innenseite einer Fahrzeugkarosserie befindet (rechte Seite in den Zeichnungen), wenn die Lagervorrichtung an einer Fahrzeugkarosserie montiert ist.
  • Diese Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs ist vom Typ der dritten Generation, der für ein angetriebenes Rad verwendet wird, und umfasst Folgendes: ein äußeres Element 51, an dessen Außenumfang ein Karosseriemontageflansch 51b ausgebildet ist, der an einem (nicht gezeigten) Achsschenkel eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an dessen Innenumfang doppelreihige äußere Laufringflächen 51a, 51a ausgebildet sind; ein inneres Element 55, das eine Radnabe 53 und einen inneren Ring 54 enthält, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch 52 versehen ist und an ihrem Außenumfang gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen 51a, 51a mit einer inneren Laufringfläche 53a versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt 53b aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche 53a erstreckt, und wobei der innere Ring 54 auf den zylindrischen Abschnitt 53b der Radnabe 53 aufgepresst ist und an seinem Außenumfang gegenüber der anderen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen 51a, 51a mit der anderen inneren Laufringfläche 54a versehen ist; sowie doppelreihige Rollelemente 57, 57, die frei drehbar zwischen der äußeren und der inneren Laufringfläche 53a, 54a des inneren Elements 55 und den äußeren Laufringflächen 51a, 51a des äußeren Elements 51 aufgenommen sind.
  • Nabenbolzen 52a sind am Radmontageflansch 52 in gleichmäßigen Abständen entlang seines Umfangs angeordnet. Der innere Ring 5 ist axial an der Radnabe 53 durch einen gestauchten Abschnitt 58 befestigt, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 53b ausgebildet ist. Dichtungen 59, 60 sind in ringförmigen Öffnungen montiert, die zwischen dem äußeren Element 51 und dem inneren Element 55 ausgebildet sind. Diese Dichtungen 59, 60 verhindern ein Austreten von in dem Lager enthaltenem Fett und das Eindringen von Regenwasser und Staub in das Lager von außen.
  • Die außenseitige Dichtung 59 umfasst ein Kernmetall 61 und ein Dichtungselement 62, das auf das Kernmetall 61 aufvulkanisiert und dadurch integral mit ihm verbunden ist, wie in einer vergrößerten Ansicht von 8 gezeigt. Das Kernmetall 61 umfasst einen zylindrischen, eingepressten Abschnitt 61a, der in das äußere Element 51 eingesetzt ist, und einen inneren Abschnitt 61b, der sich von dem eingepressten Abschnitt 61a aus radial einwärts erstreckt und im Wesentlichen mit einem „L”-förmigen Querschnitt ausgebildet ist.
  • Das Dichtungselement 62 besteht aus elastischem Material, wie zum Beispiel synthetischem Kautschuk, und ist an einem radial inneren Abschnitt 61b des Kernmetalls 61 befestigt und umgibt das radial innere Spitzenende des Kernmetalls 61. Das Dichtungselement 62 umfasst radiale äußere und innere Seitenlippen 63, 64, die so ausgebildet sind, dass sie radial nach außen gebogen werden, so dass sie auf eine Grundfläche der Basis des Radmontageflansches 52 gedrängt werden. Das Dichtungselement umfasst des Weiteren eine radiale Lippe 65, die am Spitzenende des radial inneren Abschnitts 61b angeordnet ist, und ist dafür ausgelegt, auf einen Bodeneckenabschnitt 66 des Radmontageflansches 52 gedrängt zu werden.
  • Außerdem ist eine Abschirmplatte 67 am Außenumfang des äußeren Elements 51 montiert. Die Abschirmplatte 67 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 67a, der an dem äußeres Element 51 montiert ist, und einen stehenden Abschnitt 67b, der sich von dem zylindrischen Abschnitt 67a radial nach außen erstreckt und mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt ausgebildet ist. Der stehende Abschnitt 67b ist gegenüber der Basis des Radmontageflansches 52 – mit einem vorgegebenen Spalt dazwischen – angeordnet, um eine Labyrinthdichtung 68 zu bilden.
  • Die Labyrinthdichtung 68 kann das Eindringen von Regenwasser und Staub von außen verhindern und gewährleistet auf diese Weise eine hinreichende Abdichtungsfunktion, obgleich die Presspassung der Seitenlippen 63, 64 der Dichtung 59 reduziert ist. Somit ist es möglich, das durch die Dichtung 59 verursachte Reibungsdrehmoment zu verringern und dementsprechend den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs zu senken.
    • Referenzpatentschrift 1: Japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung Nr. 147298/2005
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Zwar ist es in der Radlagervorrichtung des Standes der Technik dank der Labyrinthdichtung 68 möglich, das durch die Dichtung 59 verursachte Reibungsdrehmoment zu mindern und dementsprechend den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeug zu mindern und außerdem das Eindringen von Verunreinigungen 69, wie zum Beispiel Regenwasser, Schmutzwasser oder Staub, ins Innere der Radlagervorrichtung mittels zweier Seitenlippen 63, 64 zu verhindern, wenn die Verunreinigungen die Labyrinthdichtung 68 passieren würden.
  • Jedoch wird die Fähigkeit der flexiblen Verformung der Seitenlippe 63 wesentlich gemindert, wenn Schmutzwasser und Staub, die durch die Labyrinthdichtung 68 hindurch in einen Raum außerhalb der Seitenlippe 63 eingedrungen sind, sich verfestigen. Das Unterdrücken der flexiblen Verformung der Seitenlippe 63 verursacht nicht nur ein Ansteigen des Drehmoments, sondern auch eine Verschlechterung der erwünschten Dichtfähigkeit infolge des Verschleißes der Seitenlippe 63 aufgrund von Sand oder Staub, der an der Spitze der Seitenlippe 63 anhaftet. Außerdem besteht die Gefahr der Rostbildung am äußeren Element 51 und der Radnabe 53 durch Schmutzwasser, das in dem Raum außerhalb der Seitenlippe 63 verweilt, und somit wird nicht nur durch den entstehenden Rost die relative Drehung zwischen ihnen behindert und die Geräusch- und Vibrationsbildung gefördert, sondern sich ablösende Rostpartikel beschädigen auch die Seitenlippe 63 der Dichtung 59 und verschlechtern dadurch noch weiter ihre Dichtfähigkeit.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, welche die Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Dichtung der Radlagervorrichtung verbessern und somit ihre Grenznutzungsdauer verlängern kann.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Zum Erreichen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein äußeres Element, das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch versehen ist, der an einem Teil einer Aufhängung eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; ein inneres Element mit einer Radnabe und einem inneren Ring oder einem äußeren Verbindungselement eines Gleichlaufgelenks, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei der innere Ring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe aufgepresst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche gegenüber der anderen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; doppelreihige Rollelemente, die frei drehbar zwischen den inneren Laufringflächen des inneren Elements und den äußeren Laufringflächen des äußeren Elements aufgenommen sind; Dichtungen, die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element ausgebildet sind, wobei die außenseitige Dichtung der Dichtungen, die an einer Basis entlang gleiten, einen Kreisbogenquerschnitt der Innenseite des Radmontageflansches aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass ein gestufter Abschnitt (ein ringförmiger eingerückter Abschnitt mit einem Kreisbogenquerschnitt, von dem überschüssiges Material abgetragen wurde, um das Gewicht der Radnabe zu verringern) zwischen einer Innenseitenfläche des Radmontageflansches und ihrer Basis ausgebildet ist, wobei der gestufte Abschnitt einen Kreisbogenquerschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius aufweist; und dass ein ringförmiger eingerückter Abschnitt an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements ausgebildet ist, wobei der eingerückte Abschnitt gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet ist und eine ringförmige Labyrinthdichtung mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt bildet.
  • In einer Radlagervorrichtung der dritten oder vierten Generation, bei der die innenseitige Basis des Radmontageflansches mit einem Kreisbogenquerschnitt ausgebildet ist, an den sich die außenseitige Dichtung anschmiegt, ist es möglich – da gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein gestufter Abschnitt zwischen einer Innenseitenfläche des Radmontageflansches und ihrer Basis ausgebildet ist, wobei der gestufte Abschnitt einen Kreisbogenquerschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius aufweist, und ein ringförmiger eingerückter Abschnitt an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements ausgebildet ist, wobei der eingerückte Abschnitt gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet ist und eine ringförmige Labyrinthdichtung mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt bildet –, die Belastungskonzentration zu mindern, die an der Radnabe durch ein am Radmontageflansch wirkendes Biegemoment hervorgerufen wird, und somit die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Radnabe zu erhöhen. Außerdem kann die Labyrinthdichtung einen direkten Kontakt der Dichtung mit Regenwasser oder Staub verhindern und somit eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitstellen, die sich durch verbesserte Dichtfähigkeit, Widerstandsfähigkeit und eine lange Grenznutzungsdauer auszeichnet.
  • Es ist, wie in Anspruch 2 definiert, bevorzugt, dass der gestufte Abschnitt mit einem kombinierten Kreisbogenquerschnitt ausgebildet ist, der zwei vorgegebene Krümmungsradien aufweist. Dadurch kann die Belastungskonzentration, die an der Radnabe durch ein am Radmontageflansch wirkendes Biegemoment hervorgerufen wird, weiter verringert werden, indem sowohl das Materialvolumen vergrößert als auch die mechanische Belastung verteilt wird, was durch einen kombinierten Radius anstelle eines einzigen Radius' erreicht wird.
  • Es ist, wie in Anspruch 3 definiert, bevorzugt, dass ein Wälzkreisdurchmesser der Rollelemente der außenseitigen Reihe der doppelreihigen Rollelemente größer eingestellt wird als der der Rollelemente der innenseitigen Reihe der doppelreihigen Rollelemente und dass der Außendurchmesser des gestuften Abschnitts größer eingestellt wird als der Außendurchmesser eines Führungsabschnitts. Dadurch wird es möglich, die mechanische Belastung nicht nur in der Ecke des innenseitigen gestuften Abschnitts zu verringern, sondern auch in der Ecke des Führungsabschnitts des Radmontageflansches, und somit sowohl die Steifigkeit als auch die Festigkeit des Lagers zu verbessern.
  • Es ist, wie in Anspruch 4 definiert, des Weiteren bevorzugt, dass die Anzahl der Rollelemente der außenseitigen Reihe größer eingestellt wird als die der Rollelemente der innenseitigen Reihe. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Steifigkeit des außenseitigen Lagers im Vergleich zur Steifigkeit des innenseitigen Lagers im Zusammenwirken mit einer Vergrößerung des Wälzkreisdurchmessers der außenseitigen inneren Laufringfläche.
  • Es ist, wie in Anspruch 5 definiert, bevorzugt, dass der Durchmesser eines jeden der Rollelemente der außenseitigen Reihe kleiner eingestellt wird als der eines jeden der Rollelemente der innenseitigen Reihe. Dadurch wird es möglich, die Steifigkeit des außenseitigen Lagers stärker zu erhöhen als die Steifigkeit des innenseitigen Lagers, während gleichzeitig eine Vergrößerung des Lagerdurchmessers vermieden wird, und somit das Gewicht und die Größe des Lagers zu verringern.
  • Es ist, wie in Anspruch 6 definiert, des Weiteren bevorzugt, dass eine im Wesentlichen axial verlaufende konische Ausnehmung am außenseitigen Ende der Radnabe ausgebildet ist und sich bis nahe an den Boden der inneren Laufringfläche der Außenseite erstreckt, so dass die Wanddicke der Außenseite der Radnabe im Wesentlichen konstant ist. Dies ermöglicht die Lösung der gegensätzlichen Probleme der Verkleinerung und der stärkeren Versteifung der Radlagervorrichtung.
  • Es ist, wie in Anspruch 7 definiert, des Weiteren bevorzugt, dass ein zylindrischer Abschnitt eines größeren Durchmessers und ein zylindrischer Abschnitt eines kleineren Durchmessers am Innenumfang des äußeren Elements zwischen den doppelreihigen äußeren Laufringflächen ausgebildet sind und ein verjüngter gestufter Abschnitt zwischen den zylindrischen Abschnitten ausgebildet ist, und dass der Bodendurchmesser der äußeren Laufringfläche der Innenseite im Wesentlichen der gleiche ist wie der Durchmesser des größeren zylindrischen Abschnitts. Dies ermöglicht ebenfalls die Lösung der gegensätzlichen Probleme der Verkleinerung und der stärkeren Versteifung der Radlagervorrichtung.
  • Auswirkungen der Erfindung
  • Da die erfindungsgemäße Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug Folgendes umfasst: ein äußeres Element, das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch versehen ist, der an einem Teil einer Aufhängung eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; ein inneres Element mit einer Radnabe und einem inneren Ring oder einem äußeren Verbindungselement eines Gleichlaufgelenks, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei der innere Ring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe aufgepresst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche gegenüber der anderen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; doppelreihige Rollelemente, die frei drehbar zwischen den inneren Laufringflächen des inneren Elements und den äußeren Laufringflächen des äußeren Elements aufgenommen sind; Dichtungen, die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element ausgebildet sind, wobei die außenseitige Dichtung der Dichtungen, die an einer Basis entlang gleiten, einen Kreisbogenquerschnitt der Innenseite des Radmontageflansches aufweist; und dadurch gekennzeichnet ist, dass ein gestufter Abschnitt zwischen einer Innenseitenfläche des Radmontageflansches und ihrer Basis ausgebildet ist, wobei der gestufte Abschnitt einen Kreisbogenquerschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius aufweist; und dass ein ringförmiger eingerückter Abschnitt an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements ausgebildet ist, wobei der eingerückte Abschnitt gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet ist und eine ringförmige Labyrinthdichtung mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt bildet, ist es möglich, die Belastungskonzentration zu mindern, die an der Radnabe durch ein am Radmontageflansch wirkendes Biegemoment hervorgerufen wird, und somit die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Radnabe zu erhöhen. Außerdem kann die Labyrinthdichtung einen direkten Kontakt der Dichtung mit Regenwasser oder Staub verhindern und somit eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitstellen, die sich durch verbesserte Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit auszeichnet und eine längere Grenznutzungsdauer aufweist.
  • Beste Art der Ausführung der Erfindung
  • Die beste Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: ein äußeres Element, das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch versehen ist, der an einem Teil einer Aufhängung eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; ein inneres Element mit einer Radnabe und einem inneren Ring oder einem äußeren Verbindungselement eines Gleichlaufgelenks, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei der innere Ring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe aufgepresst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche gegenüber der anderen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; doppelreihige Rollelemente, die frei drehbar zwischen den inneren Laufringflächen des inneren Elements und den äußeren Laufringflächen des äußeren Elements aufgenommen sind; Dichtungen, die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element ausgebildet sind, wobei die außenseitige Dichtung der Dichtungen, die an einer Basis entlang gleiten, einen Kreisbogenquerschnitt der Innenseite des Radmontageflansches aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass ein gestufter Abschnitt zwischen einer Innenseitenfläche des Radmontageflansches und ihrer Basis ausgebildet ist, wobei der gestufte Abschnitt einen Kreisbogenquerschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius aufweist; und dass ein ringförmiger eingerückter Abschnitt an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements ausgebildet ist, wobei der eingerückte Abschnitt gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet ist und eine ringförmige Labyrinthdichtung mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt bildet.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Längsschnittansicht, die eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt, und 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer außenseitigen Dichtung von 1.
  • Diese Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug ist vom Typ der dritten Generation, der für ein angetriebenes Rad verwendet wird und Folgendes umfasst: ein inneres Element 3 mit einer Radnabe 1 und einem inneren Ring 2, der an dem Nabenelement 1 befestigt ist; und ein äußeres Element 5, das über doppelreihige Kugeln 4, 4 auf dem inneren Element 3 montiert ist.
  • Die Radnabe 1 ist integral mit einem Radmontageflansch 6 an seinem einen Ende, einer (außenseitigen) inneren Laufringfläche 1a an seinem Außenumfang und einem zylindrischen Abschnitt 1b, der sich axial von der inneren Laufringfläche 1a erstreckt, ausgebildet. Nabenbolzen 6a sind am Radmontageflansch 6 in gleichmäßigen Abständen entlang seines Umfangs angeordnet. Kreisrunde Öffnungen 6c sind zwischen den Nabenbolzen 6a ausgebildet. Diese Öffnungen 6c tragen zu einer Gewichtsverringerung der Radnabe 1 bei und können zum Hindurchführen eines Befestigungswerkzeugs, wie zum Beispiel eines Schraubenschlüssels, dienen, der zum An- und Abbauen einer (nicht gezeigten) Bremsvorrichtung verwendet wird.
  • Der innere Ring 2 ist mittels einer vorgegebenen Presspassung auf den zylindrischen Abschnitt 1b der Radnabe 1 aufgepresst, ist an seinem Außenumfang mit der anderen (innenseitigen) inneren Laufringfläche 2a versehen und ist axial an dem zylindrischen Abschnitt 1b der Radnabe 1 durch einen gestauchten Abschnitt 1c befestigt, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet ist.
  • Das äußere Element 5 ist integral an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch 5b versehen, der an einem (nicht gezeigten) Achsschenkel eines Fahrzeugs zu montieren ist, und ist an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen 5a, 5a gegenüber den inneren Laufringflächen 1a, 2a des inneren Elements 3 versehen. Doppelreihige Kugeln 4, 4 sind zwischen diesen äußeren Laufringflächen 5a, 5a und den inneren Laufringflächen 1a, 2a des inneren Elements 3 aufgenommen und werden rollfähig durch Käfige 7, 7 gehalten. Dichtungen 8, 9 sind in ringförmigen Öffnungen montiert, die zwischen dem äußeren Element 5 und dem inneren Element 3 ausgebildet sind, um ein Austreten von in dem Lager enthaltenem Fett und das Eindringen von Regenwasser oder Staub in das Lager von außen her zu verhindern.
  • Die Radnabe 1 besteht aus Stahl mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt von 0,40–0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und ist durch Hochfrequenz-Induktionshärtung so gehärtet, dass eine Region von einer innenseitigen Basis 6b des Radmontageflansches 6 zu dem zylindrischen Abschnitt 1b, einschließlich der inneren Laufringfläche 1a, auf eine Oberflächenhärte von 50–64 HRC gehärtet ist. Der gestauchte Abschnitt 1c ist nicht behandelt und behält seine durch das Schmieden entstandene Oberflächenhärte.
  • Das äußere Element 5 besteht aus Stahl mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt von 0,40–0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und mindestens die Oberflächen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen 5a, 5a sind mittels Hochfrequenz-Induktionshärtung auf eine Oberflächenhärte von 58–64 HRC gehärtet. Andererseits bestehen der innere Ring 2 und die Kugeln 4 aus kohlenstoffreichem Chromstahl, wie zum Beispiel SUJ2, und sind durch Tauchhärtung auf eine Oberflächenhärte von 58–64 HRC durchgehärtet.
  • Wie in der vergrößerten Ansicht von 2 gezeigt, umfasst die außenseitige Dichtung 8 ein Kernmetall 10, das in den Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements 5 eingepresst ist, und ein Dichtungselement 11, das integral an das Kernmetall 10 anvulkanisiert ist. Das Kernmetall 10 wird aus austenitischem Edelstahlblech (JIS SUS 304 usw.), ferritischem Edelstahlblech (JIS SUS 430 usw.) oder geschütztem kaltgewalztem Stahlblech (JIS SPCC usw.) gepresst und mit einem „L”-förmigen Querschnitt versehen.
  • Das Dichtungselement 11 besteht aus synthetischem Kautschuk, wie zum Beispiel Nitrilkautschuk, und umfasst ein Paar Seitenlippen 11a, 11b, die an der innenseitigen Basis 6b des Radmontageflansches 6 entlanggleiten, welche mit einem Kreisbogenquerschnitt ausgebildet und radial nach außen geneigt ist, und eine Fettlippe 11c, die radial nach innen und zum Inneren des Lagers hin geneigt ist. Da die Seitenlippe 11a radial nach außen geneigt ist, fließt Schmutzwasser, das an der Seitenlippe 11a durch die Labyrinthdichtung 14 hindurch eindringen würde, in Richtung des Bodens eines ringförmigen Raumes mit V-förmigem Querschnitt, der durch die Seitenlippe 11a und den Korpus des Dichtungselements 11 gebildet wird, und fließt von dort ab, ohne an dem Gleitkontaktabschnitt der Seitenlippe 11a zu verweilen. Somit kann eine hohe Dichtfähigkeit erreicht werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein gestufter Abschnitt 12 zwischen einer Innenseitenfläche 6d des Radmontageflansches 6 und seiner Basis 6b ausgebildet. Der gestufte Abschnitt 12 ist ein ringförmiger eingerückter Abschnitt mit einem Kreisbogenquerschnitt mit einem Krümmungsradius Ra, von dem überschüssiges Material abgetragen wurde, um das Gewicht der Radnabe 1 zu verringern und somit die Dicke des Radmontageflansches 6 zu verringern. Außerdem kann der gestufte Abschnitt 12 die Belastungskonzentration mindern, die an der Radnabe 1 durch ein auf den Radmontageflansch 6 wirkendes Biegemoment verursacht wird, und kann somit die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Radlagervorrichtung verbessern.
  • Ein ringförmiger eingerückter Abschnitt 13 ist an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements 5 ausgebildet und gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts 12 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet und bildet eine ringförmigen Labyrinthdichtung 14 mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt. Die Labyrinthdichtung 14 kann einen direkten Kontakt der Dichtung 8 mit Regenwasser oder Staub verhindern und somit eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug mit verbesserter Dichtfähigkeit, Widerstandsfähigkeit und einer langen Grenznutzungsdauer bereitstellen. Obgleich in dieser Beschreibung eine Radlagervorrichtung vom Typ der dritten Generation gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf den Typ der vierten Generation angewendet werden, bei dem innere Laufringflächen direkt an einem Außenumfang einer Radnabe ausgebildet sind.
  • Zweite Ausführungsform
  • 3 ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt. Da sich diese zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform nur in der Struktur der Stufe des Radmontageflansches unterscheidet, werden in dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen zum Bezeichnen gleicher Teile mit gleichen Funktionen wie in der ersten Ausführungsform verwendet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
  • Gemäß dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der gestufte Abschnitt 15 mit einem kombinierten Kreisbogenquerschnitt ausgebildet, der zwei vorgegebene Krümmungsradien Ra, Rb aufweist. Dadurch wird es möglich, das Gewicht der Radnabe 1' zu verringern und die Belastungskonzentration, die an der Radnabe 1' durch ein auf den Radmontageflansch 6 wirkendes Biegemoment verursacht wird, weiter zu verringern und somit die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Radlagervorrichtung weiter zu erhöhen. Auch in dieser Ausführungsform ist der ringförmige eingerückte Abschnitt 13 an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements 5 ausgebildet und gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts 15 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet und bildet eine ringförmige Labyrinthdichtung 14 mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt. Die Labyrinthdichtung 14 kann einen direkten Kontakt der Dichtung 8 mit Regenwasser oder Staub verhindern und somit die Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Dichtung 8 verbessern.
  • Im Ergebnis der Bestimmung der in der Radnabe 1' hervorgerufenen mechanischen Belastung gemäß FEM-Analyse wurde festgestellt, dass die mechanische Belastung um etwa 20% verringert werden kann, indem man einen einzelnen Krümmungsradius Ra = R8 einstellt, und dass die mechanische Belastung um etwa 27% verringert werden kann, indem man einen kombinierten Krümmungsradius von Ra = R8 und Rb = R3 einstellt, im Vergleich zu dem Fall, wo die Ecke R des gestuften Abschnitts 15 Ra = R1,2 beträgt. Es wird vermutet, dass dies auf die Vergrößerung des Materialvolumens an dem gestuften Abschnitt 15 und auf die Verteilung der mechanische Belastung dank des kombinierten Krümmungsradius' zurückzuführen ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • 4 ist eine Längsschnittansicht, die eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt. Da sich diese dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform (1) nur in der Struktur des Lagers unterscheidet, werden in dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen zum Bezeichnen gleicher Teile mit gleichen Funktionen wie in der ersten Ausführungsform verwendet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
  • Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform ist vom Typ der dritten Generation, der für ein angetriebenes Rad verwendet wird, und umfasst ein inneres Element 16, ein äußeres Element 17 und doppelreihige Kugeln 4, 4, die rollfähig zwischen dem inneren Element 16 und dem äußeren Element 17 aufgenommen sind. Das innere Element 16 umfasst eine Radnabe 18 und einen inneren Ring 2, der auf die Radnabe 18 mit einer vorgegebenen Presspassung aufgepresst ist.
  • Die Radnabe 18 ist integral mit einem Radmontageflansch 6 an seinem einen Ende, einer (außenseitigen) inneren Laufringfläche 18a an seinem Außenumfang und einem zylindrischen Abschnitt 1b, der sich von der inneren Laufringfläche 18a über einen schaftförmigem Abschnitt 18b und einen geschrägten Abschnitt 18c erstreckt, ausgebildet. Die Radnabe 18 besteht aus Stahl mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt von 0,40–0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und ist durch Hochfrequenz-Induktionshärtung so gehärtet, dass eine Region von einer innenseitigen Basis 6b des Radmontageflansches 6 zu dem zylindrischen Abschnitt 1b, einschließlich der inneren Laufringfläche 18a, auf eine Oberflächenhärte von 50–64 HRC gehärtet ist.
  • Das äußere Element 17 ist integral an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch 5b und an seinem Innenumfang mit einer außenseitigen äußeren Laufringfläche 17a gegenüber der inneren Laufringfläche 18a der Radnabe 18 und mit einer innenseitigen äußeren Laufringfläche 5a gegenüber der inneren Laufringfläche 2a des inneren Rings 2 versehen. Doppelreihige Kugeln 4, 4 sind zwischen diesen äußeren Laufringflächen 17a, 5a und den inneren Laufringflächen 18a, 2a aufgenommen und werden rollfähig durch Käfige 20, 7 gehalten. Das äußere Element 17 besteht aus Stahl mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt von 0,40–0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und die Oberflächen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen 17a, 5a sind mittels Hochfrequenz-Induktionshärtung auf eine Oberflächenhärte von 58–64 HRC gehärtet.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Wälzkreisdurchmesser PCDo der außenseitigen Gruppe von Kugeln 4 größer eingestellt als ein Wälzkreisdurchmesser PCDi der innenseitigen Gruppe von Kugeln 4 (PCDo > PCDi), und der Durchmesser „do” jeder der Kugeln 4 der außenseitigen Reihe ist auf die gleiche Größe eingestellt wie der Durchmesser „di” jeder der Kugeln 4 der innenseitigen Reihe (do = di). Aufgrund einer Differenz zwischen den Wälzkreisdurchmessern PCDo und PCDi ist die Anzahl „Zo” der Kugeln 4 der außenseitigen Reihe größer eingestellt als „Zi” der Kugeln 4 der innenseitigen Reihe (Zo > Zi). Dies ermöglicht eine Erhöhung der Steifigkeit des außenseitigen Lagers im Vergleich zur Steifigkeit des innenseitigen Lagers und somit eine Verlängerung der Grenznutzungsdauer des Lagers.
  • Eine im Wesentlichen axial verlaufende konische Ausnehmung 19 ist an einem außenseitigen Endabschnitt der Radnabe 18 ausgebildet. Die Ausnehmung 19 wird durch Schmieden ausgebildet und erstreckt sich bis nahe an den Boden der außenseitigen inneren Laufringfläche 18a der Radnabe 18, so dass der außenseitige Endabschnitt der Radnabe 18 eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist. Aufgrund einer Differenz zwischen den Wälzkreisdurchmessern PCDo und PCDi ist der Nutbodendurchmesser der inneren Laufringfläche 18a der Radnabe 18 größer ausgebildet als der Nutbodendurchmesser der inneren Laufringfläche 2a des inneren Rings 2, und der Außendurchmesser des schaftförmigen Abschnitts 18b ist größer ausgebildet als der Nutbodendurchmesser der inneren Laufringfläche 2a.
  • Andererseits ist aufgrund einer Differenz zwischen den Wälzkreisdurchmessern PCDo und PCDi der Nutbodendurchmesser der äußeren Laufringfläche 17a größer ausgebildet als der Nutbodendurchmesser der äußeren Laufringfläche 5a. Ein größer zylindrischer Schulterabschnitt 21, ein gerundeter Eckabschnitt 21a und ein kleinerer zylindrischer Schulterabschnitt 22 sind zwischen der außenseitigen äußeren Laufringfläche 17a und der innenseitigen äußeren Laufringfläche 5a angeordnet. Der Nutbodendurchmesser der äußeren Laufringfläche 5a ist im Wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser des größeren zylindrischen Schulterabschnitts 21. Die Radnabe 18 und das äußere Element 17 mit einer solchen Struktur ermöglichen das Lösen der gegensätzlichen Probleme der Gewichtsverringerung und der Verkleinerung der Lagervorrichtung.
  • Auch in dieser Ausführungsform ist ein gestufter Abschnitt 12 zwischen einer Innenseitenfläche 6d des Radmontageflansches 6 und seiner Basis 6b ausgebildet. Der gestufte Abschnitt 12 ist ein ringförmiger eingerückter Abschnitt mit einem Kreisbogenquerschnitt mit einem Krümmungsradius Ra. Der gestufte Abschnitt 12 kann das Gewicht der Radnabe 18 verringern und die Belastungskonzentration, die an der Radnabe 18 durch ein auf den Radmontageflansch 6 wirkendes Biegemoment verursacht wird, im Zusammenwirken mit einer Vergrößerung des Wälzkreisdurchmessers PCDo der außenseitigen inneren Laufringfläche mindern.
  • Ein ringförmiger eingerückter Abschnitt 13 ist an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements 17 ausgebildet und gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts 12 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet und bildet eine ringförmige Labyrinthdichtung 14 mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt. Die Labyrinthdichtung 14 kann einen direkten Kontakt der Dichtung 8 mit Regenwasser oder Staub verhindern und somit die Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Dichtung 8 verbessern.
  • Der Außendurchmesser Dr des gestuften Abschnitts 12 ist größer eingestellt als der Außendurchmesser Dp eines Führungsabschnitts 30 (Dr > Dp). Dadurch wird es möglich, die Dicke und Steifigkeit des Führungsabschnitts 30 zu erhöhen und somit eine Verformung des Führungsabschnitts 30 zu unterdrücken, obgleich der Führungsabschnitts 30 nahe seiner Wurzel belastet wird. Das heißt, es ist möglich, die mechanische Belastung in den Ecken nicht nur des gestuften Abschnitts 12, sondern auch des Führungsabschnitts 30 zu verringern und somit eine Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit der Radlagervorrichtung zu erreichen.
  • Vierte Ausführungsform
  • 5 ist eine Längsschnittansicht, die eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt. Da sich diese vierte Ausführungsform von der dritten Ausführungsform (4) nur in der Spezifikation der Rollelemente und der Struktur des gestuften Abschnitts unterscheidet, werden in dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen zum Bezeichnen gleicher Teile mit gleichen Funktionen wie in der dritten Ausführungsform verwendet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
  • Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform ist vom Typ der dritten Generation, der für ein angetriebenes Rad verwendet wird, und umfasst ein inneres Element 23, ein äußeres Element 17' und doppelreihige Kugeln 4a, 4, die rollfähig zwischen dem inneren Element 23 und dem äußeren Element 17' aufgenommen sind. Das innere Element 23 umfasst eine Radnabe 18' und einen inneren Ring 2, der auf die Radnabe 18' aufgepresst ist.
  • In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Wälzkreisdurchmesser PCDo der außenseitigen Gruppe von Kugeln 4a größer eingestellt als ein Wälzkreisdurchmesser PCDi der innenseitigen Gruppe von Kugeln 4 (PCDo > PCDi), und der Durchmesser „do” jeder der Kugeln 4a der außenseitigen Reihe ist kleiner eingestellt als der Durchmesser „di” jeder der Kugeln 4 der außenseitigen Reihe (do < di). Aufgrund von Differenzen zwischen den Wälzkreisdurchmessern PCDo und PCDi und den Kugeldurchmessern do und di ist die Anzahl „Zo” der Kugeln 4a der außenseitigen Reihe größer eingestellt als „Zi” der Kugeln 4 der innenseitigen Reihe (Zo > Zi). Dies ermöglicht eine Erhöhung der Steifigkeit des außenseitigen Lagers im Vergleich zur Steifigkeit des innenseitigen Lagers, wobei einer Vergrößerung des Durchmesser der Radlagervorrichtung entgegengewirkt wird, und ermöglicht außerdem eine Gewichtsverringerung und eine Verkleinerung der Lagervorrichtung im Vergleich zur dritten Ausführungsform.
  • Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der gestufte Abschnitt 15 mit einem kombinierten Kreisbogenquerschnitt ausgebildet, der zwei vorgegebene Krümmungsradien Ra, Rb aufweist. Dadurch wird es möglich, das Gewicht der Radnabe 18' zu verringern und die Belastungskonzentration, die an der Radnabe 18' durch ein auf den Radmontageflansch 6 wirkendes Biegemoment verursacht wird, weiter zu mindern und somit die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Radlagervorrichtung weiter zu erhöhen. Auch in dieser Ausführungsform ist der ringförmige eingerückte Abschnitt 13 an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements 17' ausgebildet und gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts 15 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet und bildet eine ringförmige Labyrinthdichtung 14 mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt. Die Labyrinthdichtung 14 kann einen direkten Kontakt der Dichtung 8 mit Regenwasser oder Staub verhindern und somit die Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Dichtung 8 verbessern.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 6 ist eine Längsschnittansicht, die eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt. Da sich diese fünfte Ausführungsform von der vierten Ausführungsform (5) nur in der Struktur des Lagerabschnitts unterscheidet, werden in dieser Ausführungsform die gleichen Bezugszahlen zum Bezeichnen gleicher Teile mit gleichen Funktionen wie in der vierten Ausführungsform verwendet, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
  • Die Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform ist vom Typ der dritten Generation, der für ein Antriebsrad verwendet wird, und umfasst ein äußeres Element 24, ein inneres Element 27 und doppelreihige Schrägrollen 28, die rollfähig zwischen dem äußeren Element 24 und dem inneren Element 27 aufgenommen sind. Das innere Element 27 umfasst eine Radnabe 25 und einen inneren Ring 26, der auf die Radnabe 25 aufgepresst ist.
  • Das äußere Element 24 ist integral an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch 5b und an seinem Innenumfang mit verjüngten doppelreihigen äußeren Laufringflächen 24a, 24a versehen. Das äußere Element 24 besteht aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, wie zum Beispiel SUJ2 oder Zementstahl. Der kohlenstoffreiche Chromlagerstahl wird auf 58–64 HRC durchgehärtet und bei einer Temperatur von 160–200°C getempert, nachdem er bei einer Temperatur von 820–860°C abgeschreckt wurde. Andererseits wird der Zementstahl auf eine Oberflächenhärte von 58–64 HRC gehärtet. Ähnlich dem äußeren Element bestehen der innere Ring 26 und die Schrägrollen 28 aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl und sind auf 58–64 HRC durchgehärtet.
  • Die Radnabe 25 ist integral mit einem Radmontageflansch 6 an seinem außenseitigen Endabschnitt ausgebildet und hat an seinem Außenumfang eine verjüngte innere Laufringfläche 25a gegenüber einer (außenseitigen) der doppelreihigen äußeren Laufringflächen 24a, 24a und einen zylindrischen Abschnitt 25b, der sich axial von der inneren Laufringfläche 25a erstreckt und an seinem Innenumfang mit einer Verzahnung (oder einem Keilwellenprofil) 25c versehen ist. Der innere Ring 26 ist an seinem Außenumfang mit einer verjüngten inneren Laufringfläche 26a gegenüber der anderen (innenseitigen) der doppelreihigen äußeren Laufringflächen 24a, 24a versehen und ist mit einer vorgegebenen Presspassung auf den zylindrischen Abschnitt 25b aufgepresst.
  • Die Radnabe 25 besteht aus Stahl mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt von 0,40–0,80 Gewichts-%, wie zum Beispiel S53C, und seine Region von einer Basis 6b des Radmontageflansches 6, an der die außenseitige Dichtung 8 entlang gleitet, zu dem zylindrischen Abschnitt 1b ist durch Hochfrequenz-Induktionshärtung auf eine Oberflächenhärte von 50–64 HRC gehärtet.
  • Doppelreihige Schrägrollen 28, 28 sind zwischen den äußeren Laufringflächen 24a, 24a und den inneren Laufringflächen 25a, 26a über Käfige 29, 29 rollfähig aufgenommen. Kegelförmige rückseitige Rippen 25d, 26 sind an einem Ende mit größerem Durchmesser der inneren Laufringflächen 25a, 26a der Radnabe 25 und des inneren Rings 26 ausgebildet. Außerdem sind kegelförmige vorderseitige Rippen 26c an dem Ende mit kleinerem Durchmesser der inneren Laufringfläche 26a des inneren Rings 26 ausgebildet, um zu verhindern, dass die Schrägrollen 28 aus der inneren Laufringfläche 26a herausfallen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der gestufte Abschnitt 15 des Radmontageflansches 6 mit einem kombinierten Kreisbogenquerschnitt ausgebildet, der zwei vorgegebene Krümmungsradien Ra, Rb aufweist. Dadurch wird es möglich, das Gewicht der Radnabe 25 zu verringern und die Belastungskonzentration, die an der Radnabe 25 durch ein auf den Radmontageflansch 6 wirkendes Biegemoment verursacht wird, weiter zu mindern und somit die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Radlagervorrichtung weiter zu erhöhen. Auch in dieser Ausführungsform ist der ringförmige eingerückte Abschnitt 13 an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements 24 ausgebildet und gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts 15 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet und bildet eine ringförmige Labyrinthdichtung 14 mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt. Die Labyrinthdichtung 14 kann einen direkten Kontakt der Dichtung 8 mit Regenwasser oder Staub verhindern, so dass es möglich ist, eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die die Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Dichtung 8 verbessern kann und eine längere Grenznutzungsdauer hat.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Natürlich fallen dem Durchschnittsfachmann beim Lesen und Verstehen der obigen detaillierten Beschreibung Modifizierungen und Änderungen ein. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung so auszulegen ist, dass alle derartigen Änderungen und Modifizierungen darin enthalten sind, sofern sie in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann auf Radlagervorrichtungen der dritten Generation oder vierten Generation vom Innenringdrehtyp angewendet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • [1] Eine Längsschnittansicht, die eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt;
  • [2] Eine teilweise vergrößerte Ansicht einer außenseitigen Dichtung von 1;
  • [3] Eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt;
  • [4] Eine Längsschnittansicht, die eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt;
  • [5] Eine Längsschnittansicht, die eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt;
  • [6] Eine Längsschnittansicht, die eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug zeigt;
  • [7] Eine Längsschnittansicht, die eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug des Standes der Technik zeigt; und
  • [8] Eine teilweise vergrößerte Ansicht einer außenseitigen Dichtung von 7.
    • 1, 1', 18, 18', 25
    Radnabe
    1a, 2a, 18a, 25a, 26a
    innere Laufringfläche
    1b, 25b
    zylindrischer Abschnitt
    1c
    gestauchter Abschnitt
    2, 26
    innerer Ring
    3, 16, 23, 27
    inneres Element
    4, 4a
    Kugel
    5, 17, 17', 24
    äußeres Element
    5a, 17a, 17a', 24a
    äußere Laufringfläche
    5b
    Karosseriemontageflansch
    6
    Radmontageflansch
    6a
    Nabenbolzen
    6b
    Basis des Radmontageflanschs
    6c
    kreisrunde Öffnung
    6d
    Innenseitenfläche des Radmontageflanschs
    7, 20, 20', 29
    Käfig
    8
    außenseitige Dichtung
    9
    innenseitige Dichtung
    10
    Kernmetall
    11
    Dichtungselement
    11a, 11b
    Seitenlippe
    11c
    Fettlippe
    12, 15, 21a
    gestufter Abschnitt
    13
    eingerückter Abschnitt
    14
    Labyrinthdichtung
    18b
    schaftförmiger Abschnitt
    18c
    geschrägter Abschnitt
    19
    eingerückter Abschnitt
    21, 22
    Schulterabschnitt
    25c
    Verzahnung
    25d, 26b
    größerer Flansch
    26c
    kleiner Flansch
    28
    Schrägrolle
    30
    Führungsabschnitt
    51
    äußeres Element
    51a
    äußere Laufringfläche
    51b
    Karosseriemontageflansch
    52
    Radmontageflansch
    52a
    Nabenbolzen
    53
    Radnabe
    53a, 54a
    innere Laufringfläche
    53b
    zylindrischer Abschnitt
    54
    innerer Ring
    55
    inneres Element
    56
    Käfig
    57
    Kugel
    58
    gestauchter Abschnitt
    59, 60
    Dichtung
    61
    Kernmetall
    61a
    aufgepresster Abschnitt
    61b
    innenseitiger Abschnitt
    62
    Dichtungselement
    63, 64
    Seitenlippe
    65
    radiale Lippe
    66
    Eckabschnitt
    67
    Abschirmplatte
    67a
    Umfang
    67b
    stehender Abschnitt
    68
    Labyrinthdichtung
    69
    Schmutzwasser
    di
    Kugeldurchmesser der innenseitigen Kugelreihe
    do
    Kugeldurchmesser der außenseitigen Kugelreihe
    Dp
    Außendurchmesser des Führungsabschnitts
    Dr
    Außendurchmesser des gestuften Abschnitts
    PCDi
    Wälzkreisdurchmesser der innenseitigen Kugelreihe
    PCDo
    Wälzkreisdurchmesser der außenseitigen Kugelreihe
    Ra, Rb
    Krümmungsradius der Ecke R des gestuften Abschnitts
    Zi
    Anzahl der Kugeln der innenseitigen Kugelreihe
    Zo
    Anzahl der Kugeln der außenseitigen Kugelreihe
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Radlagervorrichtung, welche die Dichtfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Dichtung der Radlagervorrichtung verbessern und somit ihre Grenznutzungsdauer verlängern kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein äußeres Element, das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch versehen ist, der an einem Teil einer Aufhängung eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; ein inneres Element mit einer Radnabe und einem inneren Ring oder einem äußeren Verbindungselement eines Gleichlaufgelenks, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche erstreckt, und wobei der innere Ring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe aufgepresst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche gegenüber der anderen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; doppelreihige Rollelemente, die frei drehbar zwischen dem inneren Laufringflächen des inneren Elements und den äußeren Laufringflächen des äußeren Elements aufgenommen sind; Dichtungen, die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element ausgebildet sind, wobei die außenseitige Dichtung der Dichtungen, die an einer Basis entlang gleiten, einen Kreisbogenquerschnitt der Innenseite des Radmontageflansches aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass ein gestufter Abschnitt (ringförmiger eingerückter Abschnitt mit einem Kreisbogenquerschnitt, von dem überschüssiges Material abgetragen wurde, um das Gewicht der Radnabe zu verringern) zwischen einer Innenseitenfläche des Radmontageflansches und ihrer Basis ausgebildet ist, wobei der gestufte Abschnitt einen Kreisbogenquerschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius aufweist; und dass ein ringförmiger eingerückter Abschnitt an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements ausgebildet ist, wobei der eingerückte Abschnitt gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet ist und eine ringförmige Labyrinthdichtung mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt bildet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • - JIS SUS 304 [0032]
    • - JIS SUS 430 [0032]
    • - JIS SPCC [0032]

Claims (7)

  1. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: – ein äußeres Element (5, 17, 17', 24), das an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch (5b) versehen ist, der an einem Teil einer Aufhängung eines Fahrzeugs zu montieren ist, und an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufringflächen (5a, 5a; 17a, 5a; 17a', 5a; 24a, 24a) versehen ist; ein inneres Element (3, 16, 23, 27) mit einer Radnabe (1, 1', 18, 18', 25) und einem inneren Ring (2, 26) oder einem äußeren Verbindungselement eines Gleichlaufgelenks, wobei die Radnabe (1, 1', 18, 18', 25) an ihrem einen Ende mit einem Radmontageflansch (6) versehen ist und an ihrem Außenumfang mit einer inneren Laufringfläche (1a, 18a, 25a) gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist und einen zylindrischen Abschnitt (1b, 25b) aufweist, der sich axial von der inneren Laufringfläche erstreckt, und der innere Ring (2, 26) auf den zylindrischen Abschnitt (1b, 25b) der Radnabe (1, 1', 18, 18', 25) aufgepresst ist und an seinem Außenumfang mit der anderen inneren Laufringfläche (2a, 26a) gegenüber der anderen der doppelreihigen äußeren Laufringflächen versehen ist; – doppelreihige Rollelemente (4, 4a, 28), die frei drehbar zwischen den inneren Laufringflächen (1a, 18a, 25a) des inneren Elements (3, 16, 23, 27) und den äußeren Laufringflächen (5a, 5a; 17a, 5a; 17a', 5a; 24a, 24a) des äußeren Elements (5, 17, 17', 24) aufgenommen sind; – Dichtungen (8, 9), die in ringförmigen Öffnungen montiert sind, die zwischen dem äußeren Element (5, 17, 17', 24) und dem inneren Element (3, 16, 23, 27) ausgebildet sind, wobei die außenseitige Dichtung (8) der Dichtungen (8, 9), die an einer Basis (6b) entlang gleiten, einen Kreisbogenquerschnitt der Innenseite des Radmontageflansches (6) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass: – ein gestufter Abschnitt (12 oder 15) zwischen einer Innenseitenfläche (6d) des Radmontageflansches (6) und seiner Basis (6b) ausgebildet ist, wobei der gestufte Abschnitt (12) mit einem Kreisbogenquerschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius (Ra) versehen ist; und – ein ringförmiger eingerückter Abschnitt (13) an einem Innenumfang des außenseitigen Endes des äußeren Elements (5, 17, 17', 24) ausgebildet ist, wobei der eingerückte Abschnitt (13) gegenüber einem Eckrand des gestuften Abschnitts (12, 15) mit einem kleinen Spalt dazwischen ausgebildet ist und eine ringförmige Labyrinthdichtung (14) mit einem im Wesentlichen „L”-förmigen Querschnitt bildet.
  2. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der gestufte Abschnitt (15) mit einem kombinierten Kreisbogenquerschnitt versehen ist, der zwei vorgegebenen Krümmungsradien (Ra, Rb) aufweist.
  3. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Wälzkreisdurchmesser (PCDo) der Rollelemente der außenseitigen Reihe der doppelreihigen Rollelemente größer eingestellt ist als ein Wälzkreisdurchmesser (PCDi) der Rollelemente der innenseitigen Reihe der doppelreihigen Rollelemente, und wobei der Außendurchmesser (Dr) des gestuften Abschnitts (12 oder 15) größer eingestellt ist als der Außendurchmesser (Dp) eines Führungsabschnitts (30).
  4. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Anzahl (Zo) der Rollelemente der außenseitigen Reihe größer eingestellt ist als die Anzahl (Zi) der Rollelemente der innenseitigen Reihe.
  5. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Durchmesser (do) eines jeden der Rollelemente der außenseitigen Reihe kleiner eingestellt ist als der Durchmesser (di) eines jeden der Rollelemente der innenseitigen Reihe.
  6. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei einen im Wesentlichen axial verlaufende konische Ausnehmung (19) an dem außenseitigen Ende der Radnabe (18, 18') ausgebildet ist und sich bis nahe an den Boden der inneren Laufringfläche der Außenseite erstreckt, so dass die Wanddicke der Außenseite der Radnabe (18, 18') im Wesentlichen konstant ist.
  7. Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei ein zylindrischer Abschnitt (21) eines größeren Durchmessers und ein zylindrischer Abschnitt (22) eines kleineren Durchmessers an dem Innenumfang des äußeren Elements (17, 17') zwischen den doppelreihigen äußeren Laufringflächen (17a, 5a) ausgebildet sind und ein verjüngter gestufter Abschnitt (21a) zwischen den zylindrischen Abschnitten (21, 22) ausgebildet ist, und wobei der Bodendurchmesser der äußeren Laufringfläche (5a) der Innenseite im Wesentlichen der gleiche ist wie der Durchmesser des größeren zylindrischen Abschnitts (21).
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