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Technischer Sektor der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare Radlagereinheit.
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Stand der Technik
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Die Radlagereinheiten der bekannten Art, wie sie beispielsweise in der Figur, die mit „Stand der Technik“ gekennzeichnet ist, gezeigt sind, sind Radlagereinheiten mit einer äußeren Flanschnabe 11 zum Befestigen der Einheit an einer Stütze eines Fahrzeugs, einer inneren Flanschnabe 12 zum Verbinden der Einheit mit einem Rad des Fahrzeugs, und einem Radlager 2, das in den zwei Naben 11 und 12 eingebaut ist, nämlich einem Wälzlager 2 mit einem Außenring 21, der durch die äußere Nabe 11 definiert ist, einem Innenring 22, der durch die innere Nabe 12 definiert ist, und eine Doppelreihe von Wälzkörpern 23, die zwischen dem Außenring 21 und dem Innenring 22 angeordnet sind, für eine Rotation des Innenrings 22 um eine Mittelachse A der Radlagereinheit.
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Die Radlagereinheit der hier beschriebenen Art wird normalerweise als Radlagereinheit der dritten Generation bezeichnet, bei der sowohl die Innen- als auch die Außennabe der geflanschten Art sind. Falls andererseits nur die Außennabe der geflanschten Art ist, werden die Radlagereinheiten normalerweise als Radlagereinheiten der zweiten Generation bezeichnet: die folgende Beschreibung bezieht sich, egal ob oder ob nicht die Flansche vorhanden sind, gleichermaßen gut auf beide Arten der Radlagereinheiten.
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Die Radlagereinheiten von sowohl der zweiten Generation als auch der dritten Generation mit integriertem Lager werden vorzugsweise in dem sogenannten Originalteilemarkt (OEM), nämlich bei neuen Fahrzeugen, die erst noch registriert werden müssen, verwendet, bei dem erforderlich ist, dass die Haltbarkeits- und Stabilitätsleistungscharakteristiken zumindest gleich sind zu der erwarteten Lebensdauer des Fahrzeugs, die aber besonders kostenintensiv sind im Fall der Wartung von Gebrauchtfahrzeugen auf dem sogenannten Fahrzeugdienstleistungsmarkt, bei dem die erforderlichen Lebensdauer- und Stabilitätsleistungscharakteristiken auch geringer sein können als die des Originalteilemarkts.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe von der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radlagereinheit bereitzustellen, die im Wesentlichen für den sogenannten Fahrzeugdienstleistungsmarkt gedacht ist, und bei der, während sie hohe Leistungsstandards bereithält, auch eine Reduktion in den Herstellungskosten möglich ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine modulare Radlagereinheit bereitgestellt, die die charakteristischen Eigenschaften, die in den angehängten Ansprüchen angezeigt sind, bereitstellt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, die ein nicht limitierendes Beispiel eines Ausführungsbeispiels illustrieren, in dem:
- - die Figur „Stand der Technik“ einen Querschnitt und eine seitliche Aufrissansicht einer Radlagereinheit der bekannten Art zeigt; und
- - 1 einen Querschnitt und eine seitliche Aufrissansicht von einem bevorzugten nicht limitierenden Beispiel eines Ausführungsbeispiels der modularen Radlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf 1 werden, wo möglich, die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in der Einleitung, wobei 1 die gesamte modulare Radlagereinheit bezeichnet, die eine Rotationsmittelachse A hat und eine äußere Flanschnabe 11 zum Befestigen der Einheit an einer Stütze eines Fahrzeuges, und eine innere Flanschnabe 12 zum Verbinden der Einheit 1 mit einem Rad des Fahrzeugs, aufweist.
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Die äußere Flanschnabe 11 hat eine äußere zylindrische Fläche 13, die einen Durchmesser D1 hat und fähig ist, mit dem Inneren der Stütze in Eingriff zu gehen, wobei ein Befestigungsflansch 14 sich nach radial außen von der Fläche 13 erstreckt, und eine innere zylindrische Fläche 15 mit einem Durchmesser D2 hat.
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Die innere Flanschnabe 12 hat stattdessen eine innere zylindrische Fläche 16a mit einem Durchmesser D3, und ist in dem hier gezeigten, nicht limitierenden Ausführungsbeispiel auch mit einem Zahnprofil 46 ausgestattet, um die Einheit 1 mit einer Antriebswelle des Fahrzeugs zu verbinden, und einen Befestigungsflansch 17, der sich von der Fläche 16 nach radial außen erstreckt, um die Einheit 1 mit dem Fahrzeugrad zu verbinden. Die innere Flanschnabe 12 hat darüber hinaus eine zylindrische Fläche 16b mit einem Durchmesser D4, der der Fläche 15 gegenüberliegt und dazu koaxial ist, und definiert zusammen mit der Fläche 15 einen toroidalen Sitz 30, der sich um die Achse A erstreckt.
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Die Außennabe 11 ist axial an der gegenüberliegenden Seite von dem Flansch 17 durch eine ringförmige Fläche 18 transversal zu der Achse A begrenzt, während die Nabe 12 axial durch eine Stirnfläche 19 des Flansch 17 begrenzt ist, der ebenfalls transversal zu der Achse A, und in einem axialen Abstand L1 von der ringförmigen Fläche 18 angeordnet ist, die eine axiale Abmessung definiert, die typisch ist für einer Einheit 1 und von der Anwendung abhängt.
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Die Abmessungen der Durchmesser D1 und D3 und des axialen Abstands L1 der Einheit 1, nämlich die Abmessungen der Außennabe 11 und der Innennabe 12, werden allgemein durch die Art der Anwendung der Einheit 1 selbst definiert, und sind deshalb nicht vollständig zugänglich in dem Designbereich der Hersteller der Radlagereinheiten, insbesondere, wenn diese Einheiten für den sogenannten Fahrzeugdienstleistungsmarkt gedacht sind. Da bei Radlagereinheiten, wie denen, die in der Figur „Stand der Technik“ illustriert sind, die Integration des Lagers 2 den Lagerhersteller dazu zwingt, die gleichen Materialien sowohl für das Lager 2 als auch für die Außennabe 11 und die innere Nabe 12 zu verwenden, ist diese Lösung nicht besonders vorteilhaft hinsichtlich eines Kostenpunkts, falls diese von beispielsweise dem Fahrzeugdienstleistungsmarkt angenommen werden sollen.
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Um die Herstellungen der Einheit 1 sehr kostengünstig zu machen, wobei die Komponenten der Einheit 1 so weit wie möglich standardisiert werden, umfasst deshalb die Radlagereinheit 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager 2, das völlig unabhängig ist von der äußeren Nabe 11 und der inneren Nabe 12, und das in den toroidalen Sitz 30 eingesetzt wird.
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Gemäß dem, was in 1 gezeigt ist, hat das Lager 2 eine axiale Breite L2 und weist einen Außenring 21, einen Innenring 22 und eine Doppelreihe von Wälzkörpern 23 auf, die zwischen dem Außenring 21 und dem Innenring 22 für eine Rotation des Innenrings 22 um die Mittelachse A der Radlagereinheit 1 angeordnet sind. Insbesondere ist der Außenring 21 an der Innenseite der äußeren Nabe 11 angebracht, und ist radial nach außen durch eine zylindrische Fläche 24 begrenzt, die in Kontakt mit der zylindrischen Fläche 15 angeordnet ist, und einen Durchmesser D2 hat, der der gleiche ist, wie der der zylindrischen Fläche 15, während der Innenring 22 an der Außenseite der Innennabe 11 angebracht ist, und radial nach innen durch eine innere zylindrische Fläche 25 begrenztes, die in Kontakt mit der zylindrischen Fläche 16b ist, und einen Durchmesser D4 hat, der der gleiche ist wie der der zylindrischen Fläche 16b.
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Um die Anzahl der Arten des Lagers
2 für die modulare Radlagereinheit
1 zu reduzieren, nämlich um die gleiche Art von Lager
2 für verschiedene Anwendungen der Einheit
1 zu verwenden, und, darüber hinaus, um Einheiten
1 herzustellen, die immer hohe Zuverlässigkeits- und Leistungscharakteristiken haben, unabhängig von der Tatsache, dass deren erforderliches Level für den Fahrzeugdienstleistungsmarkt nicht der gleiche ist, wie für die gleiche Einheit
1 auf dem Originalzubehörmarkt erforderlich wäre, haben die Resultate der Tests, die von dem Anwender ausgeführt wurden, gezeigt, dass dieses Resultat erreicht wird, wenn die Abmessungen des Lagers
2 auf Basis spezieller und innovativer Designregeln festgelegt sind. Insbesondere wird dieses Ergebnis erreicht, wenn der Durchmesser
D2 der äußeren Fläche
24 des Lagers
2, und der Durchmesser
D1 der äußeren zylindrischen Fläche
13 aufeinander bezogen sind durch einen Koeffizienten a, der der folgenden Beziehung entspricht:
wobei
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Bei einer Variation der Anwendung, nämlich eine Variation des Durchmessers D2, ist der Variationsbereich des Koeffizienten α - dieser Bereich wurde während der Tests, die durch den Anwender ausgeführt werden, aufgenommen - derart, dass der Durchmesser D1 konstant gehalten wird, d.h. das gleiche Lager 2 kann für verschiedene Anwendungen der Einheit 1 designed und verwendet werden. Insbesondere ist zu bemerken, dass, wenn der Wert des Koeffizienten α geringer ist als 0,8, die erforderliche Laufbahnermüdungsleistung nicht garantiert werden könnte, da das Lager 2 ungenügende Abmessungen haben würde hinsichtlich sowohl der Lagerdurchmesser als auch Anzahl der Wälzkörper 23. Falls stattdessen der Wert des Koeffizienten α größer als 0,95 sein würde, wäre nicht möglich, die erforderliche Ermüdungsleistung sicherzustellen, da die äußere Nabe 11 Flansche haben würde, die zu dünn sind.
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Dieses Resultat wird darüber hinaus erreicht, wenn, bevorzugt aber nicht zwingend, in Kombination mit dem, was bis jetzt beschrieben wurde, der Durchmesser
D4 der inneren Fläche
25 des Lagers
2 und der Durchmesser
D3 der äußeren zylindrischen Fläche
16b über einen Koeffizienten β in Relation stehen gemäß der folgenden Relation:
wobei
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Bei einer Variation der Anwenderwendung, d.h. einer Variation des Durchmessers D3 ist der Variationsbereich des Koeffizienten β - der Bereich wurde während der Tests, die von dem Anwender ausgeführt wurden, aufgenommen - derart, dass der Durchmesser D4 konstant gehalten wird, d.h. das gleiche Lager 2 kann für verschiedene Anwendungen der Einheit 1 designed und verwendet werden. Insbesondere ist zu bemerken, dass, wenn der Wert des Koeffizienten β größer ist als 1,45, es nicht möglich sein würde, die erforderliche Laufbahnermüdungsleistung sicherzustellen, da das Lager 2 zu wenig Platz hinsichtlich der äußeren Nabe 11 haben würde, und es würde erforderlich sein, Wälzkörper 23 verwenden, die zu klein sind. Falls stattdessen der Wert des Koeffizienten β kleiner ist als 1,25, würde es nicht möglich sein, die erforderliche strukturelle Ermüdungsleistung sicherzustellen, da die innere Nabe 12 Flansche haben würde, die zu dünn sind.
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Letztendlich wird das Ergebnis, das oben beschrieben wurde, darüber hinaus dadurch erreicht, wenn, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise, in Kombination mit dem, was bis hier beschrieben wurde, die axiale Breite
L2 des Lagers
2 und der axialen Abstand
L1 der Einheit
1 über einen Koeffizienten δ gemäß der folgenden Relation in Bezug stehen:
wobei
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Bei einer Variation der Anwendung, d.h. einer Variation des Durchmessers L1, ist der Variationsbereich des Koeffizienten δ - dieser Bereich wurde während der Tests, die von dem Anwender ausgeführt wurden, aufgenommen - derart, dass die Breite L2 konstant gehalten wird, d.h. das gleiche Lager 2 kann für unterschiedliche Anwendungen der Einheit 1 designed und verwendet werden.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Einheit 1, das in 1 gezeigt ist, ist das Lager 2 axial auf der Innenseite des Sitzes 30 blockiert mittels einer axialen Schulter 50, die auf der Innenseite des Sitzes 30 durch die äußere Nabe 11 gebildet und an dem Außenring 21 angeordnet ist, und mittels einer kaltgewälzten Kante 53 der inneren Nabe 12, die an dem Innenring 22 über einen Abstandshalter 52 anliegt. Alternativ kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Einheit 1, das nicht gezeigt ist, aber das leicht von dem oben beschriebenen abgeleitet werden kann, die kaltgewälzte Kante 53 auch direkt an dem Innenring 22 anliegen. In dem Fall ist der Abstand L, der in den innovativen Designregeln, die oben beschrieben wurden, berücksichtigt wird, als der zu verstehen, der zwischen der Vorderfläche 19 des Flansches 17 und einer äußeren Ringfläche 54 in der Kante 53 ist. In dem Fall, bei dem statt dessen gemäß einem nicht gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel, die axiale Blockierung gegen den Innenring nicht mittels der kaltgewälzten Kante ausgeführt ist, sondern statt dessen mittels eines packartigen Verschlusses mit einer Schulter des Kuppelelements eines Gleichlaufgelenks, ist der Abstand L, der in den innovativen Designregeln, die oben beschrieben wurden, zu berücksichtigen ist, als der zu verstehen, der entweder der wie oben beschrieben ist, d.h. zwischen der Fläche 18 und der Fläche 19, oder der, der zwischen einer äußeren axialen Fläche 56 des Abstandshalters 52 und der Fläche 19 ist.
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In der Einheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Abstandshalter 52 vorteilhafterweise in den Anwendungen verwendet werden, bei denen die Einheit 1 ein Tonrad 55 für die ABS Vorrichtung des Fahrzeugs beinhalten muss, während bei der Anwendung gemäß den innovativen Designregeln, wie oben beschrieben, dieses Tonrad 55 nicht länger innerhalb des Lagers 2 angeordnet werden kann.
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Wieder alternativ, kann in der oben beschriebenen Einheit 1 der Außenring 21 des Lagers 2 statt aus einem einzelnen Element, wie in 1 gezeigt, hergestellt zu sein, zwei Außenring aufweisen, die voneinander getrennt sind, wobei jeder für eine entsprechende Reihe von Wälzkörpern 23 ist.
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Alternativ kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Einheit 1, das nicht gezeigt ist, aber leicht von dem oben Beschriebenen abgeleitet werden kann, der Außenring 21 des Lagers 2, statt axial an einer Seite nur mittels einer Schulter 52 blockiert zu sein, an beiden Seiten durch eine Schulter ähnlich der Schulter 50, und eine kaltgewälzte Kante, die durch die Außennabe 11 ausgebildet ist, blockiert sein.
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Die obere Beschreibung und die verschiedenen Ausführungsbeispiele, die in mehr oder weniger Details illustriert und beschrieben wurden, sind insbesondere geeignet, in dem Fall, bei dem die Radlagereinheit 1 eine der dritten Generation ist, bei der sowohl eine Innennabe 12 als auch eine Außennabe 11 von dem geflanschten Typ sind. Diese Beschreibung zusammen mit geeigneten Modifikationen, aber immer noch Gegenstand der gleichen erfinderischen Ideen der vorliegenden Erfindung, kann auch auf Radlagereinheiten der zweiten Generation angewandt werden, d.h. den Einheiten, bei denen nur die Außennabe 11 geflanscht ist, während die Innennabe 11 nicht im geringsten geflanscht ist. In solchen Fällen wird für eine Anwendung der innovativen Designregeln, die oben beschrieben wurden, der axiale Abstand L1 gleich sein zu dem axialen Abstand L2.
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Es ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele, die hier beschrieben und hier illustriert sind, und die als Beispiele für Ausführungsbeispiele der Radlagereinheit zu betrachten sind, beschränkt ist; stattdessen kann die Erfindung Gegenstand von Modifikationen sein, die sich auf die Form und Anordnung der Teile genauso wie auf Konstruktions- und operationelle Details beziehen.
