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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Radtrage-Wälzlagereinheit,
die zum drehbaren Halten von Fahrzeugrädern auf Aufhängungsvorrichtungen verwendet
wird, und weiterhin ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Mit der Radtrage-Wälzlagereinheit
werden die Fahrzeugräder
auf den Aufhängungsvorrichtungen
gehalten. 4 zeigt eine
konventionelle Radtrage-Wälzlagereinheit,
die weit verbreitet im Einsatz ist. Die konventionelle Radtrage-Wälzlagereinheit 1 umfasst
eine Nabe 2, einen inneren Ring 3, einen äußeren Ring 4 und
eine Vielzahl rollender Elemente 5. Ein erster Flansch 6 zum
Tragen des Rades ist am äußeren Ende
der Außenumfangsfläche der
Nabe 2 ausgebildet (Mit dem Wort „Außenseite oder außen" ist die Außenseite
des Fahrzeugkörpers
in Breitenrichtung in einem Zustand, in dem die Einheit in das Kraftfahrzeug
eingebaut wird, und die linke Seite in den Figuren außer 8 gemeint. Unter dem Wort „Innenseite
oder innen" sind
Stellen zu verstehen, die sich, in Breitenrichtung betrachtet, näher an dem
Mittelpunkt des Fahrzeugkörpers
befinden und die rechte Seite in jenen Figuren bis auf 8). In der Außenfläche eines
Mittelabschnitts der Nabe 2 ist eine erste innere Laufbahn 7 ausgebildet.
An deren innerem Ende ist ein abgesetzter Teil 8 mit verringertem Außendurchmesser
ausgebildet.
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Der innere Ring 3 mit einer
darin ausgebildeten zweiten inneren Laufbahn 9 wird auf
den abgesetzten Teil 8 gepasst. Am inneren Ende der Nabe 2 wird
ein Außengewindeabschnitt 10 hergestellt.
Das obere Ende (das rechte Ende in 4)
des Außengewindeabschnitts 10 reicht
nach innen bis über
die innere Endfläche
des inneren Rings 3 hinaus. Der innere Ring 3 wird
zwischen der Mutter 11, die auf den Außengewindeabschnitt 10 aufgeschraubt
wird, und einer Absatzfläche 12 des
abgesetzten Teils 8 gehalten, wodurch der innere Ring 3 fest
an einer vorgegebenen Position auf der Nabe 2 verankert
wird. Eine Eingriffsvertiefung 13 wird in die Außenumfangsfläche des
oberen Endes des Außengewindeabschnitts 10 eingearbeitet.
Die Mutter 11 wird mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen,
und anschließend
wird ein Teil der Mutter 11, der zu der Eingriffsvertiefung 13 ausgerichtet
ist, radial nach innen verstemmt, wodurch das Lösen der Mutter 11 verhindert wird.
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Eine erste äußere Laufbahn 14 und
eine zweite äußere Laufbahn 15 werden
in der Innenumfangsfläche
des äußeren Rings 4 ausgebildet.
Die erste äußere Laufbahn 14 liegt
der ersten inneren Laufbahn 7 gegenüber. Die zweite äußere Laufbahn 15 liegt
einer zweiten inneren Laufbahn 9 gegenüber. Eine Vielzahl rollender
Elemente 5 befindet sich zwischen der ersten inneren Laufbahn 7 und
der ersten äußeren Laufbahn 14.
Eine Vielzahl rollender Elemente 5 befindet sich zwischen
der zweiten inneren Laufbahn 9 und der zweiten äußeren Laufbahn 15. Bei
dem abgebildeten Fall sind die rollenden Elemente 5 Kugeln;
bei einer Radtrage-Wälzlagereinheit
für Kraftfahrzeuge,
die schwer ist, können
es allerdings auch Kegelrollen sein.
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Zum Montieren der Radtrage-Wälzlagereinheit 1 in
dem Kraftfahrzeug wird der äußere Ring 4 an einer
Aufhängungsvorrichtung
mit dem zweiten Flansch 16 befestigt, der an der Außenumfangsfläche des äußeren Rings 4 ausgebildet
ist, und das Rad wird an dem ersten Flansch 6 befestigt.
Dadurch wird das Rad drehbar auf der Aufhängungsvorrichtung gehalten.
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US 58 22 859 A legt eine Radtrage-Wälzlagereinheit
offen, die jener ähnlich
ist, die in
4 offenbart
ist. Konkret kommt hierbei ein Lager mit einer integral gehaltenen,
abnehmbaren Laufbahn zum Einsatz. Die Laufbahn wird anfangs und
vorübergehend
fest auf ein inneres Ende der Spindel gepasst. Schließlich stößt der innere
Rand der herausnehmbaren Laufbahn an die Anschlagschulter, wodurch die
Presspassung zwischen der Laufbahn-Montagefläche und der Spindelhaltefläche so fest
wird, dass eine recht leistungsstarke Rampenvorrichtung benötigt wird,
um die Erstinstallation auszuführen.
Zum Fixieren der abnehmbaren Laufbahn auf der Spindel wird eine
Lippe der Spindel axial nach innen gedrückt und mit einem Wälzlagererzeugungswerkzeug
radial nach außen
gebogen.
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In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 11-129703 ist eine Radtrage-Wälzlagereinheit 1a beschrieben,
wie sie in den 5 bis 7 abgebildet ist. Die Radtrage-Wälzlagereinheit 1a als
eine zweite konventionelle Ausführung umfasst
eine Nabe 2a, einen inneren Ring 3, einen äußeren Ring 4 und
eine Vielzahl rollender Elemente 5. An einem Abschnitt
der Nabe 2a, der sich näher
an dem äußeren Ende
der Außenumfangsfläche befindet,
ist ein erster Flansch 6 zum Tragen des Rades ausgebildet.
Eine erste innere Laufbahn 7 ist in der Außenfläche eines
Mittelabschnitts der Nabe 2a ausgearbeitet. An deren innerem
Ende ist ein abgesetzter Teil 8 mit verringertem Außendurchmesser
ausgebildet.
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Ein zylindrischer Abschnitt 18,
der zum Ausbilden eines Verstemmabschnitts 17 zum Fixieren des
inneren Rings 3 verwendet wird, ist im inneren Ende der
Nabe 2a ausgebildet. Der zylindrische Abschnitt 18 wird
zum oberen Ende hin immer dünner (zum
rechten Ende in 7),
bevor der zylindrische Abschnitt 18 aus 7 zum Verstemmen in Durchmesserrichtung
nach außen
aufgeweitet wird. Dementsprechend entsteht ein kegelförmiges Loch 19 in der
inneren Endfläche
der Nabe 2a. Der Innendurchmesser des kegelförmigen Loches
wird in Richtung einer Vertiefung kleiner.
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Zum Aufweiten des oberen Endes des
zylindrischen Abschnitts 18 zwecks Verstemmen, um so den
inneren Ring 3 an dem inneren Ende der Nabe 2a zu
befestigen, wird ein Andruckkolben 20 gegen das obere Ende
des zylindrischen Abschnitts 18 gepresst, so dass die Nabe 2a fixiert
wird und sich nicht in axialer Richtung verschieben kann, wie aus 6 deutlich wird. Ein nach
außen
gekrümmter
Abschnitt 21, der kegelstumpfförmig ist und in den zylindrischen
Abschnitt 18 hinein geschoben werden kann, wird in dem
Mittelabschnitt der Endfläche
(linke Endfläche
in 6) des Andruckskolbens 20 ausgebildet.
Um den nach außen
gekrümmten
Abschnitt 21 herum wird ein nach innen gekrümmter Abschnitt bzw.
eine Vertiefung 22 ausgearbeitet. Der Querschnitt der Vertiefung 22 ist
so gestaltet, dass er eine kompliziert gekrümmte Oberfläche aufweist, deren Krümmungsradius
nach außen
hin abnimmt, so dass der Querschnitt des Verstemmabschnitts 17,
der durch plastisches Verformen des oberen Endes des zylindrischen
Abschnitts 18 mittels der Vertiefung 22 entsteht,
allmählich
von dem Basisende zum oberen Ende hin kleiner wird und am oberen
Ende abrupt seine Größe verringert.
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Indem der Andruckkolben 20 mit
dem nach außen
gekrümmten
Abschnitt 21 und der Vertiefung 22, auf deren
Form und Größe bereits
eingegangen wurde, gegen das obere Ende des zylindrischen Abschnitts 18 gepresst
wird, wird das obere Ende des zylindrischen Abschnitts 18 gewaltsam
in Durchmesserrichtung nach außen
aufgeweitet, um verstemmt zu werden, wodurch ein Verstemmabschnitt 17 entsteht.
Der innere Ring 3 wird fest zwischen dem Verstemmabschnitt 17 und
Absatzfläche 12 des
abgesetzten Teils 8, der am inneren Ende der Nabe 2a ausgebildet
ist, gehalten, wodurch der innere Ring 3 an der Nabe 2a befestigt
ist.
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Zum Herstellen des Verstemmabschnitts 17 durch
plastisches Verformen (Aufweiten zum Verstemmen) des zylindrischen
Abschnitts 18 erweist sich der Einsatz einer Schwingpresse 23 wie
in 8 als günstig. Die
Schwingpresse 23 besteht aus ei nem Andruckkolben 20,
einem Haltewerkzeug 24 und einer Halterung 25.
Beim Herstellen des Verstemmabschnitts 17 durch Aufweiten
des zylindrischen Abschnitts 18 zwecks Verstemmen wird
der Andruckkolben 20 geschwenkt, während die Nabe 2a mit
Hilfe der Halterung 25 nach oben gedrückt wird. In einem Zustand,
in dem die Mittelachsen des Andruckkolbens 20 und der Nabe 2a in
einem Winkel Θ zueinander
geneigt sind, wird der Andruckkolben 20 um die Mittelachse
der Nabe 2a gedreht, während
beide miteinander in Kontakt sind. Beim Herstellen des Verstemmabschnitts 17 mit
Hilfe der Schwingpresse, wie oben erwähnt, wird ein Teil des Umfangs
des Andruckkolbens 20 gegen den zylindrischen Abschnitt 18 gedrückt, so
dass das Verstemmaufweiten des Verstemmabschnitts 17 in
Umfangsrichtung teils kontinuierlich fortgesetzt wird. Deshalb kann
im Vergleich zu der Herstellung des Verstemmabschnitts 17 mittels
eines gewöhnlichen
Schmiedevorgangs die Last, die auf den zylindrischen Abschnitt 18 einwirkt, während des
Schmiedevorgangs verringert werden. Das Haltewerkzeug 24 verhindert,
dass sich der Innenring 3 und die Nabe 2a während des
Verstemmaufweitens des Verstemmabschnitts 17 durch den Andruckkolben 20 in
radialer Richtung bewegen.
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Bei der so hergestellten konventionellen Radtrage-Wälzlagereinheit
ist es schwierig, eine Vorspannung an die rollenden Elemente 5 anzulegen und
einen normalen Passzustand des Innenrings 3 an der Nabe 2a herbeizuführen. In
den letzten Jahren kam eine Maßnahme
zur Anwendung, bei der eine Vorspannung an die rollenden Elemente 5 angelegt wird,
um die Starrheit der Radtrage-Wälzlagereinheit zu
erhöhen.
Die dazugehörigen
Bauteile sind so bemessen, dass die Vorspannung einen angemessenen
Wert in einem Zustand aufweist, in dem die äußere Endfläche 28 des inneren
Rings 3 mit der Absatzfläche 12 auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 2a in Kontakt ist.
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Wenn die äußere Endfläche 28 des inneren Rings 3 mit
der Absatzfläche 12 in
Kontakt gebracht wird, um die rollenden Elemente 5 vorzuspannen, wirkt
ausgehend von der Vorspannung ein Axialschub in der Richtung auf
den inneren Ring 3 ein, durch den sich der innere Ring 3 von
der Absatzfläche 12 wegbewegt.
Im Falle des konventionellen Aufbaus wird der innere Ring 3 durch
einen derartigen Axialschub axial verschoben, bevor der Verstemmabschnitt 17 an
dem inneren Ende der Nabe 2a ausgebildet ist, wodurch die äußere Endfläche 28 von
der Absatzfläche 12 getrennt
wird.
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Wenn das Herstellen des Verstemmabschnitts 17 in
einem Zustand begonnen wird, in dem die äußere Endfläche 28 des inneren
Rings 3 von der Absatzfläche 12 getrennt ist,
wird der innere Ring 3 gegen die Absatzfläche 12 gedrückt, während er
abgeschabt wird. Konkret wird beim Herstellen des Verstemmabschnitts 17 der
innere Ring 3 auf den abgesetzten Teil 8 geschoben.
Dabei wirkt die Richtung der Kraft, die den inneren Ring 3 anpresst,
in Bezug auf die Richtungen der Achsen des inneren Rings 3 und
der Nabe 2a geneigt. Dementsprechend wird der Umfangsrand
der Öffnung
des äußeren Endes
des inneren Rings 3 auf den abgesetzten Teil 8 geschoben,
während
er unter Krafteinwirkung gegen die Außenumfangsfläche des
abgesetzten Teils 8 reibt (sich in die Außenumfangsfläche des
abgesetzten Teils 8 hineinfrisst).
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Dadurch entsteht eine kleine Vertiefung
in der Außenumfangsfläche des
abgesetzten Teils 8. Möglicherweise
führt dies
zu einer Verschlechterung der Rundungsabweichung der zweiten inneren
Laufbahn 9, die in der Außenumfangsfläche des
inneren Rings 3 entsteht, und zu einer Neigung (so gering
wie sie auch sein mag) der Mittelachse des inneren Rings 3 zu
der Mittelachse der Nabe 2a. Sowohl die Verschlechterung
der Rundungsabweichung als auch die Neigung der Mittelachse ist
unerwünscht,
weil sich dadurch die Schwingung während des Betriebs der Radtrage-Wälzlagereinheit vergrößert und
die Leistung abnimmt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
angesichts von
US 58
22 859 A in der Schaffung einer verbesserten Radtrage-Wälzlagereinheit und
eines Verfahrens zur Herstellung derselben, so dass eine übermäßige Krafteinwirkung,
die durch das Aufweiten und Verstemmen entstehen könnte, und folglich
auch eine Beschädigung
des inneren Rings verhindert werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
der unabhängigen
Patentansprüche
1, 5 und 7 erreicht.
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Bei der erfindungsgemäßen Radtrage-Wälzlagereinheit
wird eine Vorspannung an die rollenden Elemente angelegt. Der innere
Ring wird durch Presspassung auf den abgesetzten Teil aufgepasst.
Eine statische Reibungskraft, die durch die Presspassung auf den
inneren Ring einwirkt, ist größer als
eine Axiallast, die durch die auf die rollenden Elemente wirkende
Vorspannung auf den inneren Ring einwirkt. Durch den abgesetzten
Teil auf der Außenumfangsfläche des
Basisendes des zylindrischen Abschnitts, der im inneren Ende der
Nabe ausgebildet ist, wird eine übergroße Kraft,
die möglicherweise
zu einer Beschädigung
zum Beispiel des inneren Rings oder des Verstemmabschnitts führen kann,
verhindert.
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Gemäß der Radtrage-Lagereinheit
und dem Verfahren zur Herstellung derselben wird der innere Ring
nicht zu der Nabe verschoben, wenn der Verstemmabschnitt gebildet
wird. Konkret wird der innere Ring vor der Bildung des Verstemmabschnitts
auf den abgesetzten Teil der Nabe aufgepasst. Die Endfläche des
inneren Rings bleibt unverändert
mit dem abgesetzten Teil in Kontakt, und zwar unabhängig von
dem Axialschub auf der Grundlage der Vorspannung in einem Zustand,
in dem die jeweiligen rollenden Elemente vorgespannt sind. Dementsprechend kommt
es selbst dann, wenn bei der weiteren Herstellung des Verstemmabschnitts
die Kraft, die zu den Mittelachsen des inneren Rings und der Nabe geneigt
ist, auf den inneren Ring einwirkt, zu keinem Zeitpunkt dazu, dass
der Umfangsrand der Öffnung des äußeren Endes
des inneren Rings unter Krafteinwirkung gegen die Außenumfangsfläche des
abgesetzten Teils 8 reibt und dass die Mittelachse des
inneren Rings zu der Mittelachse der Nabe geneigt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil einer Radtrage-Wälzlagereinheit
zeigt, bei der es sich um eine erste Ausführungsform und/oder eine zweite
Ausführungsform
der Erfindung handelt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Teil der Radtrage-Wälzlagereinheit
zeigt;
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3 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Radtrage-Wälzlagereinheit zeigt, bei der
es sich um eine Modifizierung der erfindungsgemäßen Ausführungsform handelt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer konventionellen Radtrage-Wälzlagereinheit zeigt;
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5 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer anderen konventionellen
Radtrage-Wälzlagereinheit
zeigt;
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6 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem das innere Ende der Nabe zum Verstemmen
aufgeweitet ist, um den inneren Ring bei der Herstellung in der
zweiten konventionellen Radtrage-Wälzlagereinheit zu fixieren;
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7 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die einen Teil der zweiten konventionellen Radtrage-Wälzlagereinheit
zeigt, bevor das innere Ende der Nabe zum Verstemmen aufgeweitet
wird; und
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8 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen entscheidenden Abschnitt einer Schwingpresse zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFOMEN
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Die 1 und 2 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform.
Eines der charakteristischen Merkmale der Erfindung besteht in dem Aufbau
eines Abschnitts in der Radtrage-Wälzlagereinheit, in dem der
innere Ring 3 auf den abgesetzten Teil 8 aufgepasst
wird, der an der Außenumfangsfläche des
inneren Endes der Nabe 2b ausgebildet ist, und in einem
Verfahren zur Herstellung desselben. Daher wird das Augenmerk der
nachfolgenden Beschreibung auf der Struktur liegen, die für die Erfindung
wesentlich ist, und auf jenen Abschnitten, die sich vom Stand der
Technik unterscheiden. Zur Vereinfachung werden dieselben Bezugsziffern
zur Kennzeichnung derselben oder äquivalenter Abschnitte wie
in 5 verwendet.
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Eine Modifizierung zu den oben erwähnten Ausführungsformen
besteht darin, dass wie in 3 die
erste innere Laufbahn 7 in der Außenumfangsfläche eines
separaten inneren Rings 3a ausgebildet ist, der auf die
Mitte der Nabe 2c gepasst wird und nicht direkt in (nicht
integral mit) der Außenumfangsfläche des
Mittelabschnitts der Nabe 2c ausgebildet ist. Hierbei wird
ein Abschnitt der Nabe 2c, der an dem Ende in Axialrichtung
nach innen und über
den inneren Ring 3a dieses separaten inneren Rings hinaus
hervorsteht, als abgesetzter Teil verwendet, auf den der innere
Ring 3 aufgepasst wird. In diesem Fall dient die Endfläche des
separaten inneren Rings 3a als Absatzfläche 12 des abgesetzten
Teils.
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Der innere Ring 3 wird durch
Presspassung auf den abgesetzten Teil 8, der auf der Außenumfangsfläche des
inneren Endes der Nabe 2b ausgebildet ist, gepasst (1 und 2). Eine gewünschte Vorspannung wird an
die rollenden Elemente 5 angelegt, wenn die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 gegen die Absatzfläche 12 des abgesetzten Teils 8 stößt. Eine
statische Reibungskraft, die durch die Presspassung auf den inneren
Ring 3 einwirkt, ist größer als
eine Axiallast, die durch die Vorspannung, die an die rollenden
Elemente 5 angelegt wird, auf den inneren Ring 3 einwirkt.
Dementsprechend verbleibt dann, wenn die gewünschte Vorspannung, wie oben
beschrieben, an die rollenden Elemente 5 angelegt wird,
indem dafür
gesorgt wird, dass die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 an die Absatzfläche 12 stößt, der
innere Ring 3 in derselben Position (die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 verbleibt in der Position, in der sie an
die Absatzfläche 12 stößt), und
zwar sogar be vor der zylindrische Abschnitt 18, der im
inneren Ende der Nabe 2b ausgebildet ist, zum Verstemmen aufgeweitet
wird.
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Nachdem der innere Ring durch Presspassung
auf den abgesetzten Teil 8 der Nabe 2b gepasst ist und
die rollenden Elemente 5 vorgespannt sind, wird der zylindrische
Abschnitt 18 in Richtung des Durchmessers durch Schwingverstemmen
in herkömmlicher
Weise nach außen
aufgeweitet, um so einen Verstemmabschnitt 17 zu erzeugen
(siehe 5, 6 und 8). Bei der Radtrage-Wälzlagereinheit und
dem Herstellungsverfahren für
Selbige ist der innere Ring 3 in Bezug auf die Nabe 2b unbeweglich, wenn
der Verstemmabschnitt 17 auf diese Art und Weise gebildet
wird.
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Der innere Ring 3 wird auf
den abgesetzten Teil 8 der Nabe 2b gepasst, bevor
der Verstemmabschnitt 17 gebildet wird, und wenn die jeweiligen rollenden
Elemente 5 vorgespannt sind, bleibt die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 weiterhin in Kontakt mit der Absatzfläche 12,
die auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 2b ausgebildet ist, und zwar unabhängig von dem Axialschub auf
der Grundlage der Vorspannung. Dadurch wird sichergestellt, dass selbst
dann, wenn eine Kraft, die zu den Mittelachsen des inneren Rings 3 und
der Nabe 2b geneigt ist, während der Herstellung des Verstemmabschnitts 17 auf
den inneren Ring 3 einwirkt, der Umfangsrand der Öffnung des äußeren Endes
des inneren Rings 3 zu keinem Zeitpunkt unter Krafteinwirkung
gegen die Außenumfangsfläche des
abgesetzten Teils 8 reibt und die Mittelachse des inneren
Rings 3 zu der Mittelachse der Nabe 2b geneigt
wird.
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Bei dem dargestellten Fall ist am
inneren Ende der Nabe 2b der Außendurchmesser des Abschnitts,
der über
den Passabschnitt mit dem inneren Ring 3 hervorsteht, kleiner
als der Außendurchmesser
des Passabschnitts. Auf der Außenumfangsfläche des
Basisendes des zylindrischen Abschnitts 18, der im inneren
Ende der Nabe 2b ausgebildet ist, wird ein abgesetzter
Teil 27 mit einer geringen Höhe H von 0,02 bis
0,12 mm und halbkreisförmigen
Querschnitt an einem Abschnitt der Nabe erzeugt, der sich etwas
näher an
der zweiten inneren Laufbahn 9 befindet als eine gekrümmte Fläche 26 in
Form eines Quadranten, die an der Öffnung des inneren Endes des
inneren Rings 3 ausgebildet ist. Durch Schwingverstemmen
wird ein Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 18 mit
geringerem Außendurchmesser
zum Verstemmen in Richtung des Durchmessers nach außen aufgeweitet,
um dadurch die gekrümmte
Fläche 26 des
inneren Rings zu verankern. Wenn der zylindrische Abschnitt 18 somit
in Durchmesserrichtung nach außen
aufgeweitet ist, beginnt ein Abschnitt, der beim Aufweiten und Verstemmen
gebogen werden soll, sich von dem Verstemmabschnitt ausgehend zu
biegen. Dementsprechend kann nur schwer eine zu große Kraft
während
des Aufweitens und Verstemmens auf den zylindrischen Abschnitt 18 einwirken.
Dadurch kann es kaum zu einer Beschädigung, zum Beispiel einen
Riss, in dem aufgeweiteten Verstemmabschnitt kommen.
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Wenn das Verfahren, bei dem eine
statische Reibungskraft, die durch die Presspassung auf den inneren
Ring einwirkt, größer ist
als eine Axiallast, die durch die an die rollenden Elemente angelegte
Vorspannung auf den inneren Ring einwirkt, bei der Radtrage-Wälzlagereinheit
zum Einsatz kommt, die eine Struktur aufweist, so dass der innere
Ring an der Nabe fixiert wird, werden eine ausgezeichnete Funktionsweise
und Effekte gewährleistet,
wenn der Verstemmabschnitt durch Schwingverstemmen am inneren Ende
der Nabe ausgebildet wird. Auch dann, wenn das Verfahren auf die
Radtrage-Wälzlagereinheit
angewandt wird, die eine Struktur aufweist, bei der der innere Ring
mit Hilfe der Mutter wie in 4 an
der Nabe befestigt wird, werden eine exzellente Funktionsweise und
Effekte mit dem Verstemmabschnitt erreicht, der durch gewöhnliches
Verstemmen hergestellt wird. Konkret kann eine Richtung, in der
eine Kraft zum Pressen eines Presswerkzeugs, mit dem der innere
Ring auf die Nabe geschoben wird, wirkt, so eingestellt werden,
dass sie näher an
der axialen Mittelrichtung der Nabe liegt als die Richtung einer
Kraft, die durch das gewöhnliche
Verstemmen oder das Befestigen der Mutter auf den inneren Ring einwirkt.
Dementsprechend kann eine qualitativ hochwertige Radtrage-Wälzlagereinheit hergestellt
werden, wenn der innere Ring auf den abgesetzten Teil durch Presspassung
gepasst wird und die rollenden Elemente vorgespannt werden und der Verstemmabschnitt
gebildet wird.
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Bei der oben erwähnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radtrage-Wälzlagereinheiten wird der innere
Ring 3, wie in 2 oder 3 abgebildet, auf den abgesetzten
Teil 8 der Nabe 2b, 2c durch Presspassung
gepasst (durch festes Einsetzen). Der Grund dafür besteht in der Notwendigkeit, den
inneren Ring 3 in Bezug auf die Nabe 2b, 2c unbeweglich
zu machen, bevor der Verstemmabschnitt 17 am inneren Ende
der Nabe 2b, 2c ausgebildet wird, nachdem der
innere Ring 3 auf den abgesetzten Teil 8 gepasst
wurde. Wenn eine Vorspannung an die rollenden Elemente 5 angelegt
wird, ist es notwendig, den inneren Ring 3 durch Presspassung
auf den abgesetzten Teil 8 zu passen, um dadurch den inneren Ring 3 unbeweglich
zu machen, bevor der Verstemmabschnitt 17 ausgebildet wird.
Selbst wenn eine Vorspannung an die rollenden Elemente 5 angelegt wird,
wird der innere Ring 3 auf den abgesetzten Teil 8 durch
Presspassung gepasst, um zu verhindern, dass sich die Position des
inneren Rings 3 aus irgendeinem Grund verschiebt, bevor
der Verstemmabschnitt 17 ausgebildet wird.
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Um zu verhindern, dass sich der innere
Ring 3 verschiebt, bevor der Verstemmabschnitt 17 gebildet
wird, ist es günstig,
wenn die überlappende
Breite des inneren Rings 3 mit dem abgesetzten Teil 8 so groß wie möglich ist.
Wenn jedoch die überlappende Breite
zu groß ist,
besteht die Möglichkeit,
dass der innere Ring 3 reißt. Im Extremfall ist zu befürchten, dass
die Radtrage-Wälzlagereinheit
nicht einsatzfähig
ist. Die auf den inneren Ring 3 in der fertig gestellten
Radtrage-Wälzlagereinheit
einwirkende Spannung umfasst nicht nur eine Spannung infolge der Presspassung,
sondern auch die Spannung, die durch die Bildung des Verstemmabschnitts 17 entsteht.
Bei der Ausbildung des Verstemmabschnitts 17 wirkt eine
radial nach außen
gerichtete Kraft auf den inneren Ring 3 ein. Dementsprechend
wirkt die entstehende Kraft infolge der Presspassung und der Herstellung
des Verstemmabschnitts 17 als Zugspannung in Umfangsrichtung.
Um die Zuverlässigkeit
und Lebensdauer der Radtrage-Wälzlagereinheit zu
gewährleisten,
ist es erforderlich, dass der innere Ring 3 nicht unter
der entstehenden Kraft dieser beiden Einzelkräfte einer Rissbildung unterliegt.
Angesichts dessen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, eine neuartige und einzigartige Radtrage-Wälzlagereinheit
zu schaffen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
eine Radtrage-Wälzlagereinheit
geschaffen, die umfasst: eine Nabe mit einem ersten Flansch, der
an der Außenumfangsfläche eines
Endes derselben ausgebildet ist, und eine innere Laufbahn, die in
der Außenumfangsfläche eines
Mittelabschnitts derselben mit einem integral oder separat ausgebildeten
inneren Ring angeordnet ist; einen inneren Ring mit einer zweiten
inneren Laufbahn, die in der Außenumfangsfläche derselben
ausgebildet ist; einen äußeren Ring
mit einer ersten und einer zweiten äußeren Laufbahn, die in der
Innenumfangsfläche
ausgebildet sind, wobei die erste äußere Laufbahn der ersten inneren
Laufbahn gegenüberliegt
und die zweite äußere Laufbahn
der zweiten inneren Laufbahn gegenüberliegt; und eine Vielzahl
von rollenden Elementen, die sich zwischen der ersten inneren Laufbahn
und der ersten äußeren Laufbahn
befinden; und eine Vielzahl von rollenden Elementen, die sich zwischen
der zweiten inneren Laufbahn und der zweiten äußeren Laufbahn befinden, wobei
ein Verstemmabschnitt, der durch radial nach außen gerichtetes Aufweiten zwecks
Verstemmen eines zylindrischen Abschnitts, der an einem Abschnitt
des anderen Endes der Nabe ausgebildet ist, entsteht und über wenigstens
den inneren Ring hinaus hervorsteht, der auf die Nabe gepasst ist,
und wobei der an der Nabe angebrachte innere Ring fest mit der Nabe
verbunden ist.
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Des Weiteren wird bei der Radtrage-Wälzlagereinheit
der innere Ring durch Presspassung auf die Nabe gepasst. Eine Überlappungsbreite
des inneren Ringes, in dem der innere Ring die Nabe zwecks Befestigung überlappt,
wird so gewählt,
dass eine Spannung, die durch die Presspassung in Umfangsrichtung
im inneren Ring verursacht wird, geringer ist als das Ergebnis der
Subtraktion einer Spannung, die in Umfangrichtung auf den inneren
Ring wirkt, wenn der Verstemmabschnitt ausgebildet ist, von einer
tolerierbaren Spannung, die in Umfangsrichtung auf den inneren Ring
wirkt. Die derart aufgebaute Radtrage-Wälzlagereinheit nach dem zweiten Aspekt
der Erfindung verhindert, dass sich die Position des inneren Rings,
der an dem abgesetzten Teil angepasst ist, versehentlich verschiebt,
bevor der Verstemmabschnitt am Ende der Nabe ausgebildet ist, und
verhindert weiterhin die Rissbildung am inneren Ring.
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Anhand der 1 und 2 wird
nachstehend eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform als konkrete Ausführungsform
des zweiten Aspekts beschrieben. Da der Aufbau der zweiten Ausführungsform
im Grunde identisch mit dem der ersten Ausführungsform ist, ausgenommen
davon ist lediglich eine Struktur einer Radtrage-Wälzlagereinheit,
in der der innere Ring 3 fest an der Außenumfangsfläche des inneren
Endes der Nabe 2b befestigt ist, werden hier dieselben
Figuren gemeinsam verwendet.
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Eines der charakteristischsten Merkmale
der zweiten Ausführungsform
besteht in einer Struktur einer Radtrage-Wälzlagereinheit, bei der innere
Ring 3 fest mit der Außenumfangsfläche des
inneren Endes der Nabe 2b verbunden ist. Der Aufbau der
gesamten Radtrage-Wälzlagereinheit
und deren Funktionsweise sind im Wesentlichen identisch mit jenen,
die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
Daher wird in der folgenden Beschreibung die Betonung auf jene Struktur
gelegt, die ausschlaggebend für
die Erfindung ist und deren Teile sich von der ersten Ausführungsform
unterscheiden. Zur Vereinfachung sind dieselben Bezugsziffern zur
Kennzeichnung der gleichen bzw. äquivalenten Teile
verwendet worden.
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Des Weiteren sei angemerkt, dass
genau wie bei der ersten Ausführungsform
die Möglichkeit besteht,
die Konstruktion der zweiten Ausführungsform wie in 3 abzuwandeln.
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Wie in 2 abgebildet,
wird der innere Ring 3 durch Presspassung auf den abgesetzten
Teil 8 gepasst, der auf der Außenumfangsfläche des
inneren Endes der Nabe 2b ausgebildet ist (1 und 2). Konkret
wird bei der erfindungsgemäßen Radtrage-Wälzlagereinheit
ein Höchstwert „dmax" einer Überlappungsbreite „d" des inneren Rings 3,
in der sich der Ring mit dem abgesetzten Teil 8 überlappt, so
gewählt,
dass ein Reißen
des inneren Rings verhindert wird. Wenn der innere Ring 3 auf
den abgesetzten Teil 8 gepasst wird (durch Presspassung), während sich
beide über
eine Überlappungsbreite „d" überlappen, entsteht eine Spannung δ 3 in
Umfangsrichtung im inneren Ring 3. Wenn der zylindrische Abschnitt 18,
der im inneren Ende der Nabe 2b ausgebildet ist, in Durchmesserrichtung
zwecks Verstemmen aufgeweitet wird, um einen Verstemmabschnitt 17 zu
bilden, entsteht zusätzlich
eine weitere Spannung δ r
in Umfangsrichtung im inneren Ring 3. Erfindungsgemäß wird der
Höchstwert „dmax" einer Überlappungsbreite „d" des inneren Rings
so gewählt,
dass folgender Ausdruck erfüllt wird: δa > (δ3 + δr) wobei
δ a: die tolerierbare
Spannung des inneren Rings 3 in Umfangsrichtung ist,
δ 3: die Spannung
des inneren Rings 3 ist, die durch die Presspassung verursacht
wird,
δ r:
die Spannung des inneren Rings 3 infolge der Ausbildung
des Verstemmabschnitts 17 ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird eine gewünschte
Vorspannung an die rollenden Elemente 5 angelegt, wenn
die äußere Endfläche des
inneren Rings 3 an die Absatzfläche 12 des abgesetzten
Teils 8 anstößt. Eine
statische Reibungskraft, die durch die Presspassung auf den inneren
Ring 3 einwirkt, ist größer als
eine Axiallast, die durch die an die rollenden Elemente 5 angelegte
Vorspannung auf den inneren Ring 3 einwirkt.
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Dementsprechend verbleibt dann, wenn
die gewünschte
Vorspannung, wie oben beschrieben, an die rollenden Elemente 5 angelegt
wird, indem dafür gesorgt
wird, dass die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 an die Absatzfläche 12 stößt, der
innere Ring 3 in derselben Position (die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 verbleibt in der Position, in der sie an
die Absatzfläche 12 stößt), und
zwar sogar bevor der zylindrische Abschnitt 18, der im
inneren Ende der Nabe 2b ausgebildet ist, zum Verstemmen aufgeweitet
wird.
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Nachdem der innere Ring durch Presspassung
auf den abgesetzten Teil 8 der Nabe 2b gepasst ist
und die rollenden Elemente 5 vorgespannt sind, wird der
zylindrische Abschnitt 18 in Richtung des Durchmessers
durch Schwingverstemmen in herkömmlicher
Weise nach außen
aufgeweitet, um so einen Verstemmabschnitt 17 zu erzeugen.
Bei der erfindungsgemäßen Radtrage-Wälzlagereinheit
liegt die Spannung, die auf den inneren Ring 3 einwirkt,
innerhalb der tolerierbaren Spannung δ a selbst dann, wenn der Verstemmabschnitt 17 ausgebildet
ist.
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Wenn der Verstemmabschnitt 17 wie
oben beschrieben ausgebildet wird, tritt bei der vorliegenden Ausführungsform
keine Situation ein, in der der innere Ring 3 in Bezug
auf die Nabe 2b verschoben wird. Der innere Ring 3 wird
auf den abgesetzten Teil 8 der Nabe 2b gepasst,
bevor der Verstemmabschnitt 17 gebildet wird, und wenn
die jeweiligen rollenden Elemente 5 vorgespannt sind, bleibt
die äußere Endfläche 28 des
inneren Rings 3 weiterhin in Kontakt mit der Absatzfläche 12,
die auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 2b ausgebildet ist, und zwar unabhängig von dem Axialschub auf
der Grundlage der Vorspannung. Dadurch wird sichergestellt, dass
selbst dann, wenn eine Kraft, die zu den Mittelachsen des inneren
Rings 3 und der Nabe 2b geneigt ist, während der
Herstellung des Verstemmabschnitts 17 auf den inneren Ring 3 einwirkt,
der Umfangsrand der Öffnung
des äußeren Endes
des inneren Rings 3 zu keinem Zeitpunkt unter Krafteinwirkung
gegen die Außenumfangsfläche des
abgesetzten Teils 8 reibt und die Mittelachse des inneren
Rings 3 zu der Mittelachse der Nabe 2b geneigt
wird.
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Bei dem dargestellten Fall ist am
inneren Ende der Nabe 2b der Außendurchmesser des Abschnitts,
der über
den Passabschnitt mit dem inneren Ring 3 hervorsteht, kleiner
als der Außendurchmesser
des Passabschnitts. Auf der Außenumfangsfläche des
Basisendes des zylindrischen Abschnitts 18, der im inneren
Ende der Nabe 2b ausgebildet ist, wird ein abgesetzter
Teil 27 mit einer geringen Höhe H von 0,02 bis
0,12 mm und halbkreisförmigen
Querschnitt an einem Abschnitt der Nabe erzeugt, der sich etwas
näher an
der zweiten inneren Laufbahn 9 befindet als eine gekrümmte Fläche 26 in
Form eines Quadranten, die an der Öffnung des inneren Endes des
inneren Rings 3 ausgebildet ist. Durch Schwingverstemmen
wird ein Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 18 mit
geringerem Außendurchmesser
zum Verstemmen in Richtung des Durchmessers nach außen aufgeweitet,
um dadurch die gekrümmte
Fläche 26 des
inneren Rings zu verankern. Wenn der zylindrische Abschnitt 18 somit
in Durchmesserrichtung nach außen
aufgeweitet ist, beginnt ein Abschnitt, der beim Aufweiten und Verstemmen
gebogen werden soll, sich von dem Verstemmabschnitt ausgehend zu
biegen. Dementsprechend kann nur schwer eine zu große Kraft
während
des Aufweitens und Verstemmens auf den zylindrischen Abschnitt 18 einwirken.
Dadurch kann es kaum zu einer Beschädigung, zum Beispiel einen
Riss, in dem aufgeweiteten Verstemmabschnitt kommen.
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Wenngleich die erste und zweite Ausführungsform
separat erläutert
worden sind, sei angemerkt, dass es erfindungsgemäß möglich ist,
die Lagereinheit mit den Hauptmerkmalen sowohl der ersten als auch
der zweiten Ausführungsform
zu schaffen. Zwar wurde die Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben, doch für
Fachleute liegt es auf der Hand, dass verschiedene Änderungen
und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung
abzuweichen, weshalb davon ausgegangen wird, dass die beigefügten Ansprüche sämtliche
derartige Änderungen
und Abwandlungen umfassen, die in den Schutzumfang der Erfindung
fallen.
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Wie aus der vorangehenden Beschreibung deutlich
wird, tritt bei der erfindungsgemäßen Radtrage-Wälzlagereinheit
und dem Verfahren zur Herstellen derselben keinerlei Verschlechterung
der Rundungsabweichungen der zweiten inneren Laufbahn auf, die in
der Außenumfangsfläche des
inneren Rings ausgebildet ist, bzw. keine Neigung der Mittelachse
des inneren Rings. Daher kann eine Radtrage-Wälzlagereinheit
mit guten Leistungsparametern zuverlässig hergestellt werden. Wie
aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, kann erfindungsgemäß eine kleine
und leichte Radtrage-Wälzlagereinheit
erzeugt werden.