DE4339847C1 - Lagereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 39 20 299 A1 ist eine derartige Radlagerung für Kraftfahrzeuge bekannt. Nachteilig dabei ist, daß der Werkstoff des mit dem Wulst versehenen Lagerinnen­ rings zwei gegenläufige Eigenschaften haben muß, näm­ lich einmal härtbar sein soll für die Lagereigenschaft (Laufbahn) und zum anderen plastisch verformbar sein soll um die Befestigung zu ermöglichen. Dies erfordert aufwendige Wärmebehandlungsverfahren (Einsatzhärtung und dergleichen). Dieser Nachteil gilt auch für ein Lager nach der EP 0 475 792 A1, wobei der Wulst durch eine aufwendige Warmumformung erzeugt wird.

Wenn man die Lagerringe als separate Teile ausbildet (s. Fig. 6 der EP 0 475 792 A1 so besteht das Pro­ blem, daß die Lagerringe beim Verformen des Wulstes in ihrer Geometrie beeinflußt werden können, daß die Nabe dabei geschädigt werden kann, und daß die Lagerringe mit einer ausreichenden aber auch nicht zu hohen Vor­ spannung zu versehen sind.

In Fig. 5 der EP 0 475 792 A1 ist eine Lagereinheit gezeigt, bei der einer der Innenringe des Wälzlagers durch einen mit Hilfe einer plastischen Verformung erzeugten am Nabenende angeformten Wulst axial fixiert und vorgespannt ist. Der Wulst wird dabei durch eine Warmumformung erzeugt und die Verspannung durch vorher aufgebrachte gegenläufige Kräfte F1 und F2 erreicht. Dies ist recht aufwendig und in der Serienfertigung ist es schwierig, immer eine gleichbleibende Verspannung zu erreichen.

Für eine (an sich wünschenswerte) Kaltumformung ist die dargestellte Geometrie des Wulstes nicht geeignet. So ist der dargestellte Radius des Kantenabstandes des Innenrings größer als der Wulstradius und die Neigung des Wulstes beträgt nur ca. 10°. Ein günstiges Fließverhalten des Wulstes in axialer Richtung mit einer ausreichenden Verspannkraft der Innenringe kann deshalb nicht erwartet werden. Außerdem geht der Nabenschaft gleich in den Radius über, so daß die Bohrung nur eine geringe Tiefe aufweist. Dies bewirkt, daß beim (Kalt)Umformen das Material nicht nach innen fliegen kann sondern gestaucht wird und eine Innenringsitzwölbung erfolgt, die zu hohen radialen und tangentialen Spannungen führt, welche unzulässig sind. Der dargestellte Innenringradius ist für eine Kaltverformung auch viel zu groß, so daß zwischen Innenring und Wulst ein Spalt entsteht, in dem es zu Korrosionsbildung kommen kann. Außerdem würde der Innenring beim Stauchen hauptsächlich in radialer Richtung aufgeweitet und nicht axial verspannt.

Dieser Stand der Technik gibt also keinen Hinweis, wie eine kaltumzuformende Lagereinheit zu dimensionieren ist, damit sie auch extreme Belastungen aushält.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Lagerein­ heit der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden wer­ den und eine zuverlässige und kostengünstige Fixierung und Verspannung der Lagerringe auf der Nabe erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildung sind in den Ansprüchen 2-6 angegeben.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß die Wulstgeome­ trie unabhängig vom Lagerdurchmesser ist und praktisch auch für alle Lagerarten gilt. Lediglich bei der Na­ bengestaltung muß zwischen Vollnabe und Hohlnabe eine geringe Differenzierung vorgenommen werden.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläu­ tert werden.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lagereinheit mit Vollnabe im Schnitt,

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Lagereinheit mit Hohlnabe im Schnitt,

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der La­ gereinheit im Bereich des Wulstes.

In Fig. 1 und 2 ist die Nabe mit 1 bezeichnet. Sie weist einen Befestigungsflansch 1′ auf. Auf der Nabe 1 sind die Innenringe 2 und 3 aufgeschoben, die zusammen mit den Wälzkörpern 4 und dem einteiligen Außenring 5 die Radlagerung bilden. Die Wälzkörperreihen werden von je einem Käfig 6 auf Abstand gehalten. Außerdem ist die Radlagerung noch mit Dichtungen 7 und 8 gegen Schmutz geschützt.

Bei modernen Radlagerungen ist die Dichtung 8 meistens so ausgebildet, daß der äußere Dichtring gleichzeitig als Impulsring für die Drehzahlenmessung verwendet werden kann. Der Außenring 5 ist ebenfalls mit einem Befestigungsflansch 5′ versehen. In Fig. 1 ist die Nabe 1 als Vollnabe und in Fig. 2 als Hohlnabe ausge­ bildet. Die axiale Fixierund und Vorspannung der In­ nenringe 2 und 3 auf der Nabe i erfolgt über den pla­ stisch verformten Wulst 9.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ragt der zunächst un­ verformte Nabenschaft 10 (gestrichelt) um ca. 10 bis 14 mm über den Innenring 3 hinaus.

Bei dem sich anschließenden Wälznietvorgang der bei Raumtemperatur erfolgt (Kaltumformung) wird der Naben­ schaft 10 zu dem Wulst 9 umgeformt.

Dabei werden die Innenringe gegeneinander verspannt und die Lagerung axial fixiert. Es hat sich dabei ge­ zeigt, daß die richtige Vorspannung der Lagerung neben dem Werkstoff (Stahl mit einer Kernhärte von 200 bis 270 HB) auch der Radius r des Wälzlagerkantenabstandes und der Wulstradius R sowie die Wandstärke S und der Überstand L des Schaftes 10 von Bedeutung sind.

Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn
r = 2,5 R = 6 mm S = 5 mm und L = 12 mm betragen. Bei dieser Geometrie des Nabenschaftes 10 ergibt sich nach dem Wälznietvorgang für den Wulst 9 eine Höhe von 5 mm, und eine Neigung α von 23° zur Horizontalen. Der Nabenschaft 10 geht dabei mit einer Neigung β von 15° zur Vertikalen in die Nabenbohrung 9 über.

Die Nabenbohrung ist bei einer Vollnabe mindestens bis zum Übergang Ü der Laufbahn zum Bord tief. Bei einer Hohlnabe gilt dies entsprechend für den Absatz 9′′.

In überraschender Weise hat es sich gezeigt, daß diese Wulstgeometrie unabhängig vom Lagerdurchmesser ist und praktisch auch für alle Lagerarten gilt. Derartige Radlagerungen können also egal ob sie für einen Klein­ wagen konzipiert sind oder bei großen LKW- Radlagerungen (mit Kegelrollenlagern) verwendet werden mit der gleichen Wälznietmaschine kaltverformt werden, was fertigungstechnisch von großem Vorteil ist.

Gegenüber den herkömmlichen Lösungen, also bei Radla­ gerungen mit Achsmuttern und dergleichen ist die er­ findungsgemäße Lagereinheit nicht nur leichter und si­ cherer, sondern auch fertigungstechnisch wesentlich einfacher.

Claims (6)

1. Lagereinheit, vorzugsweise Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Nabe und ei­ nem Schrägwälzlager, wobei zumindest einer der Innenringe des Wälzlagers durch einen mit Hilfe einer plastischen Verformung erzeugten am Na­ benende angeformten Wulst axial fixiert und vor­ gespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Nabenmaterial eine Kernhärte von 200 bis 270 HB aufweist
• - der Radius (r) des Kantenabstandes des Innenringes (3) 2-4 mm und der Wulstradius (R) 5-8 mm beträgt
• - der Wulst (9) eine Höhe (H) von 4,0-6 mm und eine Neigung (a) von 20-30° hat
• - der Nabenschaft (10) mit einer Neigung (β) von 10-20° in die Nabenbohrung (9′) übergeht, die mindestens bis zum Übergang (Ü) der Laufbahn zum Bord tief ist.

2. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wulst (9) mindestens 8 mm vom Übergang (Ü) der Laufbahn zum Bord entfernt ist.

3. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zunächst unverformte Naben­ schaft (10) eine Wandstärke (S) von 4,5 bis 6,0 mm und eine über das Lager hinausragende Länge von 10 bis 14 mm besitzt.

4. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wulst (9) durch Kaltumformung angeformt ist.

5. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wulst (9) nach dem an sich be­ kannten Wälznietverfahren angeformt ist.

6. Lagereinheit nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst unverformte Nabenschaft (10) eine Wandstärke (S) von 5 mm und eine über das Lager hinausragende Länge (L) von 12 mm besitzt, der Radius (r) des Kantenabstandes des Innenringes (3) 2,5 mm und der Wulstradius (R) 6 mm beträgt, der Wulst (9) nach dem Verformen eine Höhe von 5 mm und eine Neigung (α) von 23° hat, und daß der Wulst (9) 10 mm vom Übergang (Ü) der Laufbahn zum Bord ent­ fernt ist und daß der Nabenschaft (10) mit einer Neigung (β) von 15 in die Nabenbohrung (9′) übergeht, die mindestens bis zum Übergang (Ü) der Laufbahn zum Bord tief ist.