DE3604630A1

DE3604630A1 - Lagerungsanordnung

Info

Publication number: DE3604630A1
Application number: DE19863604630
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Dipl-In Welschof; Rudolf Dipl-Ing Beier; Heinz-Peter Dipl-Ing Walter
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1986-02-14
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1987-08-27
Also published as: FR2594385B1; GB2186534B; ES556499A0; IT8607045V0; IT1201638B; GB8703339D0; IT8605197A0; DE3604630C2; GB2186534A; JPS62194903A; FR2594385A1; ES8707145A1

Description

Die Erfindung betrifft eine aus zwei voneinander unabhängigen Baueinheiten bestehende Lagerungsanordnung einer über ein Gleichlaufdrehgelenk antreibbaren Radnabe am zugehörigen Rad träger eines Kraftfahrzeuges, wobei die durch den Radträger gehaltene Lagerung mit der Radnabe die eine und das Gelenk die andere Baueinheit bilden, beide Baueinheiten miteinander verbindbar und wieder voneinander lösbar sind, und die Ver bindung beider Baueinheiten zum einen mittels zueinander kor respondierender, sowohl in Umfangs- als auch in Axialrichtung spielfrei ineinandergreifender Stirnverzahnungen und zum an deren mittels einer zentralen Schraube od. dgl. erfolgt.

In der DE-PS 31 16 775 wurde bereits eine Lagerungsanordnung vorgeschlagen, die aus zwei einzelnen und unabhängig vonein ander fertigmontierten Baueinheiten besteht. Die Stirnseite des inneren Lagerringes der Lagerbaueinheit einerseits und die des äußeren Gelenkkörpers andererseits sind dabei mitein ander formschlüssig verbind- und im Bedarfsfall wieder von einander lösbar, wobei jedoch in Umfangsrichtung eine gewisse Spielfreiheit vorhanden ist. Der Formschluß wird mittels Stirnverzahnungen hergestellt, die an den zueinander korres pondierenden Flächen beider Baugruppen angeordnet sind, und mittels einer zentralen Schraube dauerhaft gewährleistet.

In der DE-PS 31 16 720 wurde eine ähnliche Lagerungsanordnung wie die vorstehende schon beschriebene vorgeschlagen. Aus Fig. 2 dieser Druckschrift ist beispielhaft die Ausbildung einer Stirnverzahnung ersichtlich. Selbstverständlich ist auch die Anwendung anderer Zahnformen oder -anordnungen mög lich.

Lagerungsanordnungen der beschriebenen Art bieten den Vor teil, daß sie sich baugruppenweise vormontieren lassen. Im Einbaufalle lassen sich beide Baugruppen mittels ihrer Stirn verzahnungen und der zentralen Schraube leicht, unaufwendig und relativ spielfrei miteinander verbinden; im Demontage fall, etwa zur Vornahme von Reparaturen, gelten die oben schon genannten Vorteile sinngemäß.

Im Gegensatz zu den geschilderten Vorteilen ist die Herstel lung der erforderlichen Stirnverzahnungen gleichermaßen ar beits- wie kostenintensiv. Dieses Kriterium gilt sowohl für spanend hergestellte Verzahnungen als auch für Verzahnungen, wie sie beispielsweise entsprechend dem Vorschlag nach DE-OS 19 31 300 mittels Kaltverformung od. dgl. hergestellt werden.

Angesichts der bislang mit der Herstellung von Stirnverzah nungen für Radlagerungsanordnungen einhergehenden relativ hohen Arbeits- und Kostenintensität hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine etwa im Aufbau und Wir kungsweise dem Lösungsvorschlag nach DE-PS 31 16 720 und 31 16 775 entsprechende Radlageranordnung zu schaffen, bei der jedoch die für beide Baugruppen erforderlichen Verzahnungen auf einfachere und damit zugleich auch weniger Arbeits- und Kostenaufwand erfordernde Weise bei zugleich hoher Genauig keit hergestellt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß die an einander zugekehrten Flächen beider Baueinheiten, insbesonde re an innerem Lagerring und äußerem Gelenkkörper, vorgesehe nen Stirnverzahnungen taumelgepreßt sind.

Sinnvolle Ausgestaltung erfährt der die vorliegende Erfindung tragende Gedanke dadurch, daß die dem inneren Lagerring zuge kehrte Fläche des äußeren Gelenkkörpers unter Verzicht auf einen sich in Axialrichtung an die Fläche einstückig an schließenden zylindrischen Absatz eben ausgebildet ist.

Ergänzt und vervollkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich auch noch dadurch, daß der dem Taumelpressen un terworfene Werkstoff Stahl ist, dessen Kohlenstoffgehalt in der Größenordnung von 0,4 . . . 1,2% liegt.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vortei len einher, deren wesentlichster in einer vereinfachten und daher auch wirtschaftlicheren Herstellung der Verzahnung bei zugleich hoher Genauigkeit besteht. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Anwendung des Taumelpressens ergibt,besteht dar in, daß nur relativ kleine Preßkräfte notwendig sind, was nach Mössle ("Kaltmassivumformung durch Taumelpressen") in Z "Industrie", Nr. 79 vom 03.10.1979, Seite 66 f, für Werk teile mit ca. 80 . . . 100 mm Durchmesser eine zu Kaltumformungs zwecken ausgelegte Taumelpesse mit einer Nennkraft von ledig lich 1600 KN erfordert.

Nach Mössle aaO. geht die Grundidee des Taumelpressens im Vergleich zum konventionellen Stauchen in eine Richtung, bei der das Werkstück nicht im ganzen, sondern nur partiell umge formt wird. Das Taumelpreßverfahren als solches besteht dar in, daß das Werkstück zwischen zwei Gesenken umgeformt wird, von denen das obere definierte Taumelbewegungen um einen auf der Werkzeugoberfläche liegenden Mittelpunkt herum ausführt.

Infolge der sich periodisch wiederholenden Auslenkbewegungen des Obergesenkes konzentriert sich die Umformkraft auf eine beschränkte Umformzone, wobei diese, je nach dem, wie sich das Gesenk bewegt, über die gesamte Werkstückoberfläche wan dert. Die Verkleinerung der Kontaktfläche zwischen Werkstück und Werkzeug hat eine starke Verringerung der beim Stauchen auftretenden Gesamtkraft und auch der Normalspannung mit ei ner entsprechend geringeren Beanspruchung der Gesenke zur Folge.

Eine effiziente Anwendung des Taumelpressens zum Zwecke des Herstellens von Stirnverzahnungen setzt sowohl eine preßtech nisch sinnvolle Ausbildung der Werkstoff-Rohlinge als auch eine technologisch zweckmäßige, den Umformvorgang entgegen kommende Werkstoffauswahl voraus. In vorteilhafter Weise trägt die vorliegende Erfindung diesen Gegebenheiten rech nung: Zum einen ist die dem inneren Lagerring zugekehrte Flä che des äußeren Gelenkkörpers unter Verzicht auf einen sich in Axialrichtung an die Fläche einstückig anschließenden zylindrischen Absatz eben ausgebildet, zum anderen enthält der dem Taumelpressen unterworfene Stahl einen Kohlenstoffge halt in der Größenordnung von 0,4 . . . 1,2%. Obwohl nach allge meiner Auffassung des Fachmannes ein Stahl in dieser Zusam mensetzung für die Umformung weniger geeignet ist, hat sich in der Praxis eine vorteilhafte Bearbeitung in Verbindung mit dem erfindungsgemäß angewendeten Taumelpressen gezeigt. Dabei bewirkt der erhöhte Kohlenstoffgehalt eine größere Material härte, die unter anderem insbesondere für die einstückig mit der Stirnverzahnung hergestellten Lagerabschnitte notwendig

ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbei spiel dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine mit einem Gleich laufdrehgelenk mittels Stirnverzahnungen lösbar ver bundene Radlagerung,

Fig. 2 eine - nach Mössle an sich bekannte - schematische Darstellung des Umformvorganges mit taumelndem Ge senk,

Fig. 3 mehrere mögliche Bewegungen des Obergesenkes beim Taumelpressen nach Mössle u. a., sowie schließlich

Fig. 4 eine schaubildliche Gegenüberstellung der Preßkraft verläufe (a) beim konventionellen Stauchen und (b) beim Taumelpressen, ebenfalls nach Mössle.

Die in Fig. 1 dargestellte Radlagerungsanordnung für ein Kraftfahrzeug besteht im wesentlichen aus einem an der Radna be 2 angeordneten Ansatz 1, der zugleich als innerer Lager ring 22 ausgebildet ist. Sowohl in diesem Lagerring als auch in dem äußeren Lagerring 3 sind Laufbahnen zur Aufnahme von Wälzkörpern 4 so angeordnet, daß ein zweireihiges Schrägku gellager, also ein sogenanntes Radiaxlager, entsteht. Der Ansatz 1 weist auf der dem in seiner Gesamtheit mit 5 be zeichneten Gleichlaufdrehgelenk abgewandten Seite einen Zen trieransatz 6 auf. Dieser dient der Aufnahme einer - nicht dargestellten - Bremsscheibe. Das Gleichlaufdrehgelenk 5 weist seinerseits einen äußeren Gelenkkörper 7 auf, dessen Inneres mit Rillen 8 versehen ist. Im Inneren des äußeren Gelenkkörpers 7 ist zudem ein innerer Gelenkkörper 9 angeord net, der ebenfalls mit Rillen 10 versehen ist.

Zwischen den Rillen 8, 10 sind Wälzkörper in Gestalt von Ku geln 11 angeordnet, die in Fenstern eines Käfigs 12 geführt sind und der Drehmomentübertragung dienen. Der innere Gelenk körper 9 weist dabei eine Bohrung auf, in die eine Profilwel le 13 mittels Längsverzahnung od. dgl. aufgenommen und gela gert ist. Das Abdichten des Gleichlaufdrehgelenkes 5 erfolgt mittels eines Faltenbalges 14. Zwischen der Stirnseite 15 des äußeren Gelenkkörpers 7 und der Stirnseite 1 a des Ansatzes 1 besteht eine formschlüssige Verbindung 16. Diese dient der Drehmomentübertragung vom Gleichlaufdrehgelenk 5 zum Ansatz 1 der Radnabe 2. Die formschlüssige Verbindung ist dabei als Stirnverzahnung ausgebildet. Die Zähne der Stirnverzahnung sind - in noch näher zu beschreibender Weise - mittels Tau melpressens hergestellt. Im Zentrum der an sich eben ausge bildeten Stirnseite 15 des äußeren Gelenkkörpers 7 ist eine mit Gewinde versehene Bohrung 18 angeordnet. In diese Ge windebohrung wird von der Seite der Radnabe 2 aus eine Schraube 19 eingeschraubt, wodurch die beiden Baugruppen (Radlager einerseits, Gleichlaufdrehgelenk andererseits) über ihre jeweils zueinander korrespondierenden Stirnverzahnungen 16 miteinander fest, jedoch jederzeit wieder lösbar, verbun den sind. Die Schraube 19 ist von der Zentralbohrung 20 aus zugänglich, die Zentralbohrung wiederum läßt sich durch die Mittelbohrung des Fahrzeugrades - nicht dargestellt - errei chen. Hierdurch ist sowohl die Montage als auch die Demontage der Gelenkwelle mit dem Gleichlaufdrehgelenk 5 von der Fahr zeug-Außenseite aus ohne weiteres möglich.

Das Taumelpressen eines Werkstückes 25 gem. Fig. 2 erfolgt zwischen dem feststehenden Untergesenk 26 und dem taumelnden Obergesenk 24; im Untergesenk ist in üblicher Weise ein Aus werfer 27 angeordnet.

In Fig. 3 sind vier mögliche geometrische Konfigurationen gezeigt, nach welchen sich das Taumeln des Obergesenkes 24 vollziehen kann:

a) Kreisbewegungen, bei denen sich die Kontaktfläche nur in Umfangsrichtung verschieben kann. Eine solche Bewegungs art findet dann vor allem Anwendung, wenn ein intensiver Materialfluß notwendig ist, beispielsweise beim Umformen von Werkstücken mit relativ großen und dünnen Flanschen,
b) Spiralbewegungen, die dann vorteilhaft sind, wenn in der Mitte des Werkstückes aufgrund einer komplizierten Form große Umformgrade auftreten,
c) Pendelbewegungen in einer Ebene, die besonders für die Umformung von langen Werkstücken geeignet sind, und schließlich
d) Mehrblattkurvenbewegungen, die eine radiale Verlagerung der Umformzone bewirken. Derartige Bewegungen sind für das Umformen von Werkstücken mit konzentrischen Rippen, etwa Kegelzahnräder oder verzahnte Kupplungsscheiben, geeignet.

Fig. 4 zeigt einen Vergleich der Preßkraftverläufe beim kon ventionellen Stauchen zwischen ebenen Stauchbahnen (linkes Diagramm) und beim Stauchen mit taumelndem Gesenk (rechtes Diagramm). Die Kontaktfläche im linken Diagramm ist mit 28 und im rechten Diagramm mit 29 bezeichnet.

Bezugszeichenliste 1 Ansatz
1 a Stirnseite des Ansatzes
2 Radnabe
3 äußerer Lagerring
4 Wälzkörper, etwa Kugeln
5 Gleichlaufdrehgelenk
6 Zentrieransatz
7 äußerer Gelenkkörper
8 Rillen
9 innerer Gelenkkörper
10 Rillen
11 Wälzkörper, etwa Kugeln
12 Käfig
13 Profilwelle
14 Faltenbalg
15 Stirnseite des äußeren Gelenkkörpers
16 formschlüssige Verbindung
18 Bohrung
19 Schraube
20 Zentralbohrung
22 innerer Lagerring
24 taumelndes Obergesenk
25 Werkstück
26 feststehendes Untergesenk
27 Auswerfer
28 Kontaktfläche
29 Kontaktfläche

Claims

1. Aus zwei voneinander unabhängigen Baueinheiten bestehende Lagerungsanordnung einer über ein Gleichlaufdrehgelenk antreibbaren Radnabe am zugehörigen Radträger eines Kraftfahrzeuges, wobei die durch den Radträger gehaltene Lagerung mit der Radnabe die eine und das Gelenk die an dere Baueinheit bilden, beide Baueinheiten miteinander verbindbar und wieder voneinander lösbar sind, und die Verbindung beider Bauteile zum einen mittels zueinander korrespondierender, sowohl in Umfangs- als auch in Axial richtung spielfrei ineinandergreifender Stirnverzahnungen und zum anderen mittels einer zentralen Schraube od. dgl. erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die an einander zugekehrten Flächen beider Baueinhei ten, insbesondere an innerem Lagerring (22) und äußerem Gelenkkörper (7), vorgesehenen Stirnverzahnungen (16) taumelgepreßt sind.

2. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem inneren Lagerring (22) zugekehrte Fläche des äußeren Gelenkkörpers (7) unter Verzicht auf einen sich in Axialrichtung an die Fläche einstückig anschließenden zylindrischen Absatz eben ausgebildet ist.

3. Lagerungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Taumelpressen unterworfene Werkstoff Stahl ist, dessen Kohlenstoffgehalt in der Größenordnung von 0,4 . . . 1,2% liegt.