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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagervorrichtung zum frei drehbaren Stützen eines Rades eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Automobils, relativ zu einer Aufhängungsvorrichtung, und betrifft insbesondere eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug mit großer Langlebigkeit des Innenrings, der auf die Radnabe zu stauchen ist.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Es gibt Radlagervorrichtungen, die für Laufräder und angetriebene Räder verwendet werden, und es sind Radlagervorrichtungen entwickelt worden, die auf niedrige Herstellungskosten ausgelegt sind und die leicht und kompakt sind, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Ein repräsentatives Beispiel einer solchen Radlagervorrichtung für ein angetriebenes Rad des Standes der Technik ist in 3 gezeigt.
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Diese Radlagervorrichtung wird als ein Typ der dritten Generation bezeichnet und umfasst eine Radnabe 51, einen Innenring 52, einen Außenring 53 und doppelreihige Kugeln 54, 54. Die Radnabe 51 ist an ihrem außenseitigen Ende integral mit einem Radmontageflansch 55 versehen und hat am Außenumfang eine innere Lauffläche 51a und einen zylindrischen Abschnitt 51b, der sich von der inneren Lauffläche 51a erstreckt. Der Radmontageflansch 55 ist in gleichmäßigem Abstand entlang seines Umfangs mit Nabenbolzen 56 versehen.
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Der Innenring 52, der an seinem Außenumfang mit einer inneren Lauffläche 52a versehen ist, ist auf den zylindrischen Abschnitt 51b der Radnabe 51 gepresst. Ein axiales Herunterrutschen des Innenrings 52 von der Radnabe 51 kann durch einen gestauchten Abschnitt 51c verhindert werden, der durch plastisches Verformen des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 51b der Radnabe 51 radial auswärts gebildet wird.
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Der Außenring 53 weist an seinem Außenumfang einen Karosseriemontageflansch 53b auf und ist an seinem Innenumfang mit doppelreihigen äußeren Laufflächen 53a, 53a versehen. Die doppelreihigen Kugeln 54, 54 sind zwischen den doppelreihigen äußeren Laufflächen 53a, 53a und den inneren Laufflächen 51a, 52a gegenüber den doppelreihigen äußeren Laufflächen 53a, 53a rollfähig aufgenommen. Dichtungen 57, 58 sind an beiden Enden des äußeren Elements 53 montiert, um ein Austreten von Fett, das sich in dem Lager befindet, und das Eindringen von Regenwasser und Staub in das Lager von außen her zu verhindern.
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Die Radnabe 51 wird integral durch Schmieden eines Rohlings aus Kohlenstoffstahl hergestellt, der 0,40–0,80 Gewichts-% Kohlenstoff enthält und durch Hochfrequenz-Induktionsabschreckung so gehärtet wird, dass eine Region von der innenseitigen Basis des Radmontageflansches 55 zu dem zylindrischen Abschnitt 51b gehärtet ist. Der gestauchte Abschnitt 51c bleibt bei der Oberflächenhärte des Rohlings nach dem Schmieden. Der Innenring 52 besteht aus Chromstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie zum Beispiel SUJ2, und wird mittels Tauchabschreckung durchgehärtet.
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4 ist eine schematische Ansicht, die eine Radlagervorrichtung zeigt, die für ein Experiment verwendet wird, um eine relative Beziehung zwischen dem Ausdehnungsbetrag des äußeren Durchmessers eines Innenrings und der Axialkraft zum Stauchen zu erhalten. Ein Innenring „c” zum Untersuchen, der durch Abtrennen seines kleineren Endabschnitts der tatsächlich verwendeten Radnabe 52 gekürzt wurde, und eine Kraftmesszelle „d” werden am innenseitigen Außenumfang eines Wellenabschnitts „b” einer Radnabe „a” angebracht. Die Gesamtlänge des Innenrings „c” zur Untersuchung und der Kraftmesszelle „d” wird so festgelegt, dass sie der Länge des tatsächlich verwendeten Innenrings 52 entspricht. Die Axialkraft nach dem Stauchen kann durch die Kraftmesszelle „d” gemessen werden, an der mehrere Dehnungsmesstreifen angebracht sind.
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Gemäß einem solchen Experiment ist festgestellt worden, dass es eine lineare Beziehung zwischen dem Ausdehnungsbetrag des äußeren Durchmessers des Innenrings „c” für das Experiment und der Axialkraft zum Stauchen gibt und dass die Stauchungsaxialkraft in dem Maße größer wird, wie der Ausdehnungsbetrag des äußeren Durchmessers des Innenrings „c” für das Experiment größer wird. Dementsprechend kann die Stauchungsaxialkraft anhand einer solchen Relativbeziehung gesteuert werden, indem man den Ausdehnungsbetrag des äußeren Durchmessers des Innenrings „c” für das Experiment justiert. Das heißt, es ist möglich, ein gutes Stauchungsergebnis zu erhalten, indem man einfach und präzise untersucht, ob der gestauchte Abschnitt 51c fest an dem runden abgeschrägten Abschnitt des Innenrings 52 anliegt, indem man die Stauchungsaxialkraft auf der Grundlage des Ausdehnungsbetrages des äußeren Durchmessers des Innenrings 52, der in 3 gezeigt ist, kennt.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokument
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- Referenzpatentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 13979/2003
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Wie oben beschrieben, wird der Außenumfang 59 und somit der Außendurchmesser des Innenrings 52 durch eine Umfangsspannung vergrößert, der durch eine Ausdehnung des Innenumfangs des Innenrings infolge der an dem gestauchten Abschnitt 51c des zylindrischen Abschnitts 51b ausgeführten Staucharbeit verursacht wird. Dementsprechend kann der Ausdehnungsbetrag des Innenrings 52 verringert werden, indem die Umfangsspannung verringert wird, indem man die Axialkraft steuert, die auf den gestauchten Abschnitt 51c des zylindrischen Abschnitts 51b wirkt.
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Es gibt jedoch noch das weitere Problem der Entstehung von Rissen an dem Innenring 52, die während oder nach dem Stauchvorgang infolge von Dellen hervorgerufen werden, die durch das Aufeinanderprallen zwischen den Innenringen nach der maschinellen Bearbeitung (vor der Montage an der Radnabe 51) der Innenringe 52 verursacht werden. Dieses Problem der Entstehung von Rissen kann nicht unbedingt durch bloßes Steuern der Umfangsspannung gelöst werden.
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Es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die die Entstehung von Rissen an dem Innenring beim Stauchvorgang infolge von Dellen, die durch das Aufeinanderprallen zwischen den Innenringen verursacht werden, verhindern kann und somit die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Innenrings verbessern kann.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Zum Erfüllen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein äußeres Element, an dessen Innenumfang doppelreihige äußere Laufflächen ausgebildet sind; ein inneres Element, das eine Radnabe und mindestens einen Innenring enthält, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem integral ausgebildeten Radmontageflansch versehen ist und an ihrem Außenumfang einen sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt aufweist, wobei der Innenring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst ist, und wobei das innere Element des Weiteren an seinem Außenumfang mit inneren Laufflächen gegenüber den äußeren Laufflächen des äußeren Elements versehen ist; doppelreihige Kugeln, die zwischen den inneren Laufflächen und den äußeren Laufflächen des inneren Elements bzw. des äußeren Elements frei rollfähig aufgenommen sind; und wobei der Innenring relativ zu der Radnabe axial durch einen gestauchten Abschnitt befestigt ist, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine verjüngte Hilfslauffläche am Außenumfang des Innenrings nahe seiner inneren Lauffläche ausgebildet ist, dass ein abgeschrägter Abschnitt zwischen dem Außenumfang und der gestauchten Endfläche des Innenrings mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt ausgebildet ist, und dass der Krümmungsradius des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts auf einen Bereich von R1,2–R3,0 eingestellt ist.
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Da bei einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug, bei der ein Innenring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst ist und axial relativ zu der Radnabe durch einen gestauchten Abschnitt befestigt ist, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet wird, eine verjüngte Hilfslauffläche am Außenumfang des Innenrings nahe seiner inneren Lauffläche ausgebildet ist, ein abgeschrägter Abschnitt zwischen dem Außenumfang und der gestauchten Endfläche des Innenrings mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt ausgebildet ist und der Krümmungsradius des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts auf einen Bereich von R1,2–R3,0 eingestellt ist, ist es möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, die die Entstehung von Dellen unterdrücken kann, die durch das Aufeinanderprallen der Innenringe während des Herstellungsschrittes der Innenringe verursacht werden, die Entstehung von Rissen aus den Dellen des Innenrings verhindern kann und somit die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Innenrings verbessern kann.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 2 definiert, dass ein geneigter Winkel zwischen der Hilfslauffläche und dem Außenumfang auf einen Bereich von 40°–60° eingestellt ist. Dadurch ist es möglich, die Entstehung von Rissen des Innenrings während des Stauchungsschrittes effektiv zu verhindern, ohne dass die Steifigkeit und Festigkeit des Innenrings beeinträchtigt werden.
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Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 3 definiert, dass abgeschrägte Abschnitte, die jeweils einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen, zwischen der Hilfslauffläche und dem Außenumfang bzw. zwischen der Hilfslauffläche und der inneren Lauffläche ausgebildet sind, und dass der Krümmungsradius jedes kreisbogenförmigen Querschnitts auf einen Bereich von R1,2–R3,0 eingestellt ist. Wenn eine große Momentlast auf das Lager einwirkt und der Kontaktwinkel vergrößert wird, steht die Kontaktellipse zu der Hilfslauffläche über die innere Lauffläche des Innenrings hinaus hervor. Jedoch kann die Bereitstellung der abgeschrägten Abschnitte nach Anspruch 3 die Entstehung einer Kantenlast an den Ecken zwischen der Hilfslauffläche und dem Außenumfang und zwischen der Hilfslauffläche und der inneren Lauffläche verhindern und somit die Langlebigkeit des Innenrings verbessern.
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Es ist bevorzugt, wie in Anspruch 4 definiert, dass der abgeschrägte Abschnitt zwischen dem Außenumfang und der gestauchten Endfläche mit einem sanften Übergang über den kreisbogenförmigen Querschnitt verbunden ist, der einen Tangentialwinkel im Bereich von 5°–30°, der zwischen dem Außenumfang und dem kreisbogenförmigen Querschnitt der abgeschrägten Abschnitt gebildet wird. Dadurch ist es möglich, Lastkonzentrationspunkte an der Ecke des abgeschrägten Abschnitts zu verhindern.
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Es ist außerdem bevorzugt, wie in Anspruch 5 definiert, dass das innere Element die Radnabe und den Innenring umfasst, wobei die Radnabe an ihrem einen Ende mit einem integral ausgebildeten Radmontageflansch versehen ist und an ihrem Außenumfang die innere Lauffläche gegenüber einer der doppelreihigen äußeren Laufflächen des äußeren Elements aufweist und den zylindrischen Abschnitt aufweist, der sich axial von der inneren Lauffläche erstreckt, und wobei der Innenring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst ist und an seinem Außenumfang innere Laufflächen gegenüber den anderen der äußeren Laufflächen aufweist.
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Auswirkungen der Erfindung
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Weil die erfindungsgemäße Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug Folgendes umfasst: ein äußeres Element, an dessen Innenumfang doppelreihige äußere Laufflächen ausgebildet sind; ein inneres Element, das eine Radnabe und mindestens einen Innenring enthält, wobei die Radnabe an seinem einen Ende mit einem integral ausgebildeten Radmontageflansch versehen ist und an seinem Außenumfang einen sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt aufweist, wobei der Innenring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst ist, und wobei das innere Element des Weiteren an seinem Außenumfang mit inneren Laufflächen gegenüber den äußeren Laufflächen des äußeren Elements versehen ist; doppelreihige Kugeln, die zwischen den inneren Laufflächen und den äußeren Laufflächen des inneren Elements bzw. des äußeren Elements mittels Käfigen frei rollfähig aufgenommen sind; und wobei der Innenring relativ zu der Radnabe axial durch einen gestauchten Abschnitt befestigt ist, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet wird, und dadurch gekennzeichnet ist, dass eine verjüngte Hilfslauffläche am Außenumfang des Innenrings nahe seiner inneren Lauffläche ausgebildet ist, dass ein abgeschrägter Abschnitt zwischen dem Außenumfang und der gestauchten Endfläche des Innenrings mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt ausgebildet ist, und dass der Krümmungsradius des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts auf einen Bereich von R1,2–R3,0 eingestellt ist, ist es möglich, eine Radlagervorrichtung bereitzustellen, die die Entstehung von Dellen, die durch Aufeinanderprallen während des Herstellungsschrittes des Innenrings verursacht werden, unterdrücken kann, die Entstehung von Rissen aus den Dellen des Innenrings verhindern kann und somit die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Innenrings verbessern kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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[1] Eine Längsschnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung zeigt;
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[2] Eine vergrößerte Ansicht, die einen Innenring von 1 zeigt;
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[3] Eine Längsschnittansicht, die eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug des Standes der Technik zeigt; und
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[4] Eine schematische Ansicht, die eine Radlagervorrichtung zeigt, die für ein Experiment verwendet wird, um eine Relativbeziehung zwischen dem Ausdehnungsbetrag des äußeren Durchmessers eines Innenring und der Axialkraft zum Stauchen zu erhalten.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Praktizierung der Erfindung
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Praktizierung der Erfindung ist eine Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs, die Folgendes umfasst: ein äußeres Element, an dessen Außenumfang ein Karosseriemontageflansch ausgebildet ist, der an einem Achsschenkel zu montieren ist, und an dessen Innenumfang doppelreihige äußere Laufflächen ausgebildet sind; ein inneres Element, das eine Radnabe und mindestens einen Innenring enthält, wobei die Radnabe an seinem einen Ende mit einem integral ausgebildeten Radmontageflansch versehen ist und an seinem Außenumfang einen sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt aufweist, wobei der Innenring mit einer vorgegebenen Presspassung auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst ist, und wobei das innere Element des Weiteren an seinem Außenumfang mit inneren Laufflächen gegenüber den äußeren Laufflächen des äußeren Elements versehen ist; doppelreihige Kugeln, die zwischen den inneren Laufflächen und den äußeren Laufflächen des inneren Elements bzw. des äußeren Elements frei rollfähig aufgenommen sind; und wobei der Innenring relativ zu der Radnabe axial durch einen gestauchten Abschnitt befestigt ist, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts radial auswärts gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine verjüngte Hilfslauffläche, bei der ein geneigter Winkel auf einen Bereich von 40°–60° eingestellt ist, am Außenumfang des Innenrings nahe seiner inneren Lauffläche ausgebildet ist, dass abgeschrägte Abschnitte, die jeweils einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen, zwischen der Hilfslauffläche und dem Außenumfang bzw. zwischen der Hilfslauffläche und der inneren Lauffläche ausgebildet sind, dass ein abgeschrägter Abschnitt zwischen dem Außenumfang und der gestauchten Endfläche des Innenrings mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt ausgebildet ist, und dass der Krümmungsradius des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts auf einen Bereich von R1,2–R3,0 eingestellt ist.
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Ausführungsform
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Längsschnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung zeigt; und 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Innenring von 1 zeigt. In der folgenden Beschreibung wird eine distale Seite einer Radlagervorrichtung, wenn sie an einem Fahrzeug montiert ist, als eine „Außenseite” bezeichnet (eine linke Seite in 1), und eine proximale Seite einer Radlagervorrichtung wird als eine „Innenseite” bezeichnet (eine rechte Seite in 1).
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Die Lagervorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt ist, ist ein Typ der dritten Generation, der für ein angetriebenes Rad verwendet wird und ein inneres Element 1, ein äußeres Element 2 und doppelreihige Rollelemente (Kugeln) 3, 3 umfasst, die zwischen den inneren und äußeren Elementen 1, 2 rollfähig aufgenommen sind. Das innere Element 1 umfasst die Radnabe 4 und einen Innenring 5, der mit einer vorgegebenen Presspassung auf die Radnabe 4 gepresst ist.
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Die Radnabe 4 ist integral mit einem Radmontageflansch 6 an ihrem außenseitigen Ende versehen, an dem Nabenbolzen 6a in gleichmäßigem Abstand entlang seines Umfangs angeordnet sind. Die Radnabe 4 weist an ihrem Außenumfang eine (außenseitige) innere Lauffläche 4a auf und hat einen zylindrischen Abschnitt 4b, der sich von der inneren Lauffläche 4a erstreckt. Ein Innenring 5, an dessen Außenumfang die andere (innenseitige) innere Lauffläche 5a angeordnet ist, ist mit einer vorgegebenen Presspassung auf den zylindrischen Abschnitt 4b gepresst und unter einer vorgegebenen Lagervorbelastung axial durch einen gestauchten Abschnitt 7 daran befestigt, der durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts 4b radial auswärts gebildet wird.
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Das äußere Element 2 ist integral an seinem Außenumfang mit einem Karosseriemontageflansch 2b versehen, der an einer (nicht gezeigten) Karosserie eines Fahrzeug zu montieren ist, und ist an seinem Innenumfang mit äußeren Laufflächen 2a, 2a versehen. Doppelreihige Rollelemente (Kugeln) 3, 3 sind zwischen diesen äußeren und inneren Laufflächen 2a, 2a und 4a, 5a aufgenommen und werden rollfähig durch Käfige 8, 8 gehalten. Eine Dichtung 9 und eine Abdeckung 10 sind in Öffnungen von Ringräumen montiert, die zwischen dem äußeren Element 2 und dem inneren Element 1 gebildet sind, und verhindern ein Austreten von Fett, das sich in dem Lager befindet, und das Eindringen von Regenwasser und Staub in das Lager von außen her.
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Obgleich der hier gezeigte Aufbau eine Radlagervorrichtung für ein angetriebenes Rad ist, das als ein Typ der dritten Generation bezeichnet wird, bei der die innere Lauffläche 4a direkt am Außenumfang der Radnabe 4 ausgebildet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Struktur beschränkt, und es ist möglich, die vorliegende Erfindung auf eine Radlagervorrichtung des Typs der ersten oder der zweiten Generation anzuwenden, bei der ein Paar Innenringe auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst sind. Obgleich des Weiteren eine Radlagervorrichtung gezeigt ist, die ein doppelreihiges Schrägkugellager verwendet, in dem Kugeln als Rollelemente 3, 3 eingesetzt sind, ist es auch möglich, ein doppelreihiges Kegelrollenlager zu verwenden, das Kegelrollen als Rollelemente einsetzt.
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Die Radnabe 4 besteht aus Kohlenstoffstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der 0,40–0,80 Gewichts-% Kohlenstoff enthält, wie zum Beispiel S53C, und ist mit einer gehärteten Schicht 11 (schraffiert dargestellt) durch Hochfrequenz-Induktionsabschreckung dergestalt ausgebildet, dass eine Region, welche die außenseitige innere Lauffläche 4a von einem Dichtungsanliegeabschnitt, mit dem die Dichtung 9 Gleitkontakt hat, zu dem zylindrischen Abschnitt 4b enthält, auf eine Oberflächenhärte von 50–64 HRC gehärtet ist. Der gestauchte Abschnitt 7 bleibt ein nicht-gehärteter Abschnitt, der seine Rohlingsoberflächenhärte von maximal 25 HRC nach dem Schmieden behält. Andererseits bestehen der Innenring 5 und die Rollelemente 3 aus Chromstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie zum Beispiel SUJ2, und sind mittels Tauchabschreckung auf eine Oberflächenhärte von 58–64 HRC durchgehärtet.
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Ähnlich der Radnabe 4 besteht das äußere Element 2 aus Kohlenstoffstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der 0,40–0,80 Gewichts-% Kohlenstoff enthält, wie zum Beispiel S53C, und mindestens die doppelreihigen äußeren Laufflächen 2a, 2a sind auf eine Oberflächenhärte von 50–64 HRC gehärtet.
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Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat Dellen, die durch Aufeinanderprallen der Innenringe 5 verursacht wurden, untersucht und analysiert und eine Beziehung zwischen den Dellen und der Umfangsspannung, die durch den Stauchschritt verursacht wurden, festgestellt und dann gründlich die Ursachen von Rissen untersucht, die während oder nach dem Stauchen an den Innenringen 5 hervorgerufen wurden. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde festgestellt, dass die Risse infolge der Dellen an einem abgeschrägten Abschnitt 12 zwischen dem Außenumfang 5b und der größeren Endfläche (d. h. der gestauchten Endfläche) 5c des Innenrings 5 erzeugt werden, wobei die durch das Stauchen verursachte Umfangsspannung vergrößert wird, wie in der vergrößerten Zeichnung von 2 gezeigt.
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Der Anmelden hat eine bevorzugte Konfiguration des Innenrings 5 gefunden, die nicht sofort Dellen an den Innenringen infolge ihres Aufeinanderprallen während ihrer Herstellung hervorruft, und bemerkt, dass es notwendig ist, die Tiefe der Dellen zu verringern, auch wenn ihre Fläche groß ist, um die Entstehung von Rissen an den Innenringen 5 zu reduzieren, was der Tatsache geschuldet ist, dass die Umfangsspannung am Außenumfang 5b des Innenrings 5 maximiert wird.
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Der Anmelder formte eine Delle an dem abgeschrägten Abschnitt 12 des Innenrings 5 und maß eine Spitzenrundung der Delle und eine darin hervorgerufene mechanische Spannung. Dabei stellte der Anmelder fest, dass der Spannungsintensitätsfaktor umso größer wird, je kleiner die Spitzenrundung jeder Delle ist, und so die Hauptbelastung relativ zu der Umfangsspannung, die nach dem Stauchen auf den Innenring 5 wirkt, vergrößert wird. Das heißt, da die Spitzenrundung zu der kreisbogenförmigen Fläche an dem abgeschrägten Abschnitt 12 und weiter zu den abgeschrägten Abschnitten 14, 15, die zwischen der Hilfslauffläche 13 und dem Außenumfang 5b bzw. zwischen der Hilfslauffläche 13 und der inneren Lauffläche 5a gebildet werden, übertragen wird, ist es effektiv, den Krümmungsradius eines jeden der abgeschrägten Abschnitte 12, 14, 15 zu erhöhen, um die Entstehung von Rissen an dem Innenring 5 zu unterdrücken.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die verjüngte Hilfslauffläche 13 an dem Außenumfang 5b des Innenrings 5 nahe seiner inneren Lauffläche 5a gebildet, und die abgeschrägten Abschnitte 14, 15 werden zwischen der Hilfslauffläche 13 und dem Außenumfang 5b bzw. zwischen der Hilfslauffläche 13 und der inneren Lauffläche 5a gebildet. Jeder der abgeschrägten Abschnitte 14, 15 hat einen kreisbogenförmigen Querschnitt mit seinem Krümmungsradius R1, und der geneigte Winkel θ 1 zwischen der Hilfslauffläche 13 und dem Außenumfang 5b ist auf einen Bereich von 40°–60°, bevorzugt von 40°–50°, eingestellt. Dadurch ist es möglich, die Entstehung von Dellen, die durch Aufeinanderprallen der Innenringe 5 während ihrer Herstellung verursacht werden, zu unterdrücken. In diesem Fall wird, wenn der geneigte Winkel θ 1 auf größer als 60° eingestellt wird, der Effekt der Unterdrückung der Entstehung der Delle abgeschwächt, und wenn andererseits der geneigte Winkel θ 1 auf weniger als 40° eingestellt wird, so wird eine Breite in der axialen Richtung des Außenumfangs 5b verringert. Dementsprechend ist es schwierig, einen Platz für das Montieren einer Dichtung zu lassen, sofern eine Dichtung erforderlich ist, und außerdem werden die Steifigkeit und Festigkeit des Innenrings 5 verringert, da das Materialvolumen zum Aufnehmen der Umfangsspannung verringert wird, so dass es leichter zur Bildung von Rissen käme. In dieser Spezifikation meint der Begriff „Hilfslauffläche” einen Abschnitt, der sich mit sanftem Übergang von einer gekrümmten Linie eines Kreisbogens erstreckt, der einen Querschnitt der inneren Lauffläche 5a bildet und einen Querschnitt aufweist, der durch eine gekrümmte Linie oder eine gerade Linie mit einer Krümmung gebildet wird, die kleiner ist als die des Kreisbogens, der die innere Lauffläche 5a bildet.
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Wenn eine große Momentlast auf das Lager einwirkt und der Kontaktwinkel vergrößert wird, so steht die Kontaktellipse zu der Hilfslauffläche 13 über die innere Lauffläche 5a des Innenrings 5 hinaus hervor. Weil jedoch die abgeschrägten Abschnitte 14, 15 mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt des Krümmungsradius' R1 zwischen der Hilfslauffläche 13 und dem Außenumfang 5b und zwischen der Hilfslauffläche 13 und der inneren Lauffläche 5a ausgebildet sind, ist es möglich, die Entstehung einer Kantenlast an den Ecken zu verhindern und somit die Langlebigkeit des Innenrings 5 zu verbessern.
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Des Weiteren hat der Anmelder Proben mit unterschiedlichen Krümmungsradien R1 des kreisbogenförmigen Querschnitts der abgeschrägten Abschnitte
12 der Innenringe
5 hergestellt und den Rissbildungstest am Innenring
5 während des Stauchens ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 zu erkennen ist, entstehen keine Risse, wenn der Krümmungsradius R1 des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts
12 größer als mindestens R1,2 ist. Dementsprechend wird in der vorliegenden Erfindung der Krümmungsradius R1 des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts
12 auf einen Bereich von R1,2–R3,0 eingestellt. Je größer der Krümmungsradius R1 des kreisbogenförmigen Querschnitts, desto größer das Quadrat der Delle, und desto kleiner die Tiefe der Delle. Dementsprechend wird die Tiefe der Delle verkleinert, was der Langlebigkeit des Innenrings
5 förderlich ist. Wenn im Gegenteil der Krümmungsradius R1 des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts
12 R3,0 übersteigt, so wird die Breite des Außenumfangs
5b in inakzeptablem Maße verringert. Es kann möglich sein, die Breite des Innenrings
5 auf einen großen Wert einzustellen, um den Krümmungsradius R1 des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts
12 auf einen großen Wert einzustellen. Jedoch erhöht dies das Gewicht nicht nur des Innenrings
5, sondern auch der Radnabe
4, und verhindert somit in inakzeptabler Weise die Verringerung des Gewichts und der Größe der Lagervorrichtung. [Tabelle 1]
| Krümmungsradius des abgeschrägten Abschnitts R1 | R12,0 | R1,1 | R1,2 | R1,3 | R1,4 |
| Rissbildung am Innenring? | X | Δ | O | O | O |
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Um Lastkonzentrationspunkte in der Ecke des abgeschrägten Abschnitts 12 zu vermeiden, ist der abgeschrägte Abschnitt 12 mit einem sanften Übergang über den kreisbogenförmigen Querschnitt mit einem Tangentialwinkel (θ 2) im Bereich von 5°–30°, bevorzugt 15° ± 5°, verbunden, der zwischen dem Außenumfang 5b und dem kreisbogenförmigen Querschnitt des abgeschrägten Abschnitts 12 gebildet wird. Dadurch ist es möglich, eine Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche die Entstehung von Rissen an dem Innenring 5 während des Stauchvorgangs infolge von Dellen, die durch das Aufeinanderprallen zwischen den Innenringen 5 verursacht werden, verhindern kann, und somit die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Innenrings 5 zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Natürlich fallen dem Durchschnittsfachmann beim Lesen und Verstehender vorausgegangenen detaillierten Beschreibung Modifizierungen und Änderungen ein. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung so ausgelegt wird, dass sie alle derartigen Änderungen und Modifizierungen beinhaltet, sofern sie in den Schutzbereich der angehängten Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die erfindungsgemäße Radlagervorrichtung für ein Fahrzeug kann auf alle Lagervorrichtungen der ersten bis dritten Generation mit einer selbsttragende Struktur angewendet werden, bei der der Innenring auf den zylindrischen Abschnitt der Radnabe gepresst ist und durch plastisches Verformen des Endes des zylindrischen Abschnitts axial daran befestigt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- inneres Element
- 2
- äußeres Element
- 2a
- äußere Lauffläche
- 2b
- Karosseriemontageflansch
- 3
- Rollelement (Kugel)
- 4
- Radnabe
- 4a, 5a
- innere Lauffläche
- 4b
- zylindrischer Abschnitt
- 5
- Innenring
- 5b
- Außenumfang
- 5c
- größere Endfläche
- 6
- Radmontageflansch
- 6a
- Nabenbolzen
- 7
- gestauchter Abschnitt
- 8
- Käfig
- 9
- Dichtung
- 10
- Abdeckung
- 11
- gehärtete Schicht
- 12, 14, 15
- abgeschrägter Abschnitt
- 13
- Hilfslauffläche
- 51
- Radnabe
- 51a, 52a
- innere Lauffläche
- 51b
- zylindrischer Abschnitt
- 51c
- gestauchter Abschnitt
- 52
- Innenring
- 53
- Außenring
- 53a
- äußere Lauffläche
- 53b
- Karosseriemontageflansch
- 54
- Kugel
- 55
- Radmontageflansch
- 56
- Nabenbolzen
- 57, 58
- Dichtung
- 59
- Außenumfang des Innenrings
- a
- Radnabe
- b
- Wellenabschnitt
- c
- Innenring zur Untersuchung
- d
- Kraftzelle
- R1
- Krümmungsradius des kreisbogenförmigen Querschnitts des abgeschrägten Abschnitts
- θ 1
- geneigter Winkel zwischen Hilfslauffläche und Außenumfang
- θ 2
- Tangentialwinkel des abgeschrägten Abschnitts
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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