DE60210967T2

DE60210967T2 - Verfahren zur befestigung einer lagerung einer radnabe in einer kraftfahrzeugaufhängung

Info

Publication number: DE60210967T2
Application number: DE60210967T
Authority: DE
Inventors: Davide I-10024 Moncalieri BARBIERO; Michele I-10060 Airasca CLEMENTE; Gianni Montagnana
Original assignee: SISTEMI SOSOPENSIONI SpA
Current assignee: SISTEMI SOSOPENSIONI SpA
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: PL366837A1; BR0211042B1; HU224738B1; ES2261682T3; ITTO20010604A1; WO2003000508A1; HUP0400301A2; CZ2004121A3; US20040165803A1; AU2002311515A1; EP1401665A1; CZ299267B6; ATE324275T1; US6955474B2; EP1401665B1; BR0211042A; WO2003000508A8; DE60210967D1; PL209825B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers.
Bekannte Beispiele für die Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers sind in 2, 3 und 4 der angehängten Zeichnungen dargestellt. Bezug nehmend auf diese Zeichnungen umfasst ein allgemein als 1 bezeichnetes Lager einen radialen Innenring 2 und einen radialen Außenring 3, die zwei Laufringe für entsprechende Kugelsätze 4 besitzen. Der Innenring 2 ist an einer Nabe 5 montiert, die mit einem Flansch 6 versehen ist, an dem auf bekannte Art und Weise eine Scheibe der Bremse 7 (in 3 und 4) und ein Rad 20 des Motorfahrzeugs (teilweise in 4 dargestellt) starr befestigt sind.
Der Außenring 3, der eine äußere zylindrische Oberfläche 8 aufweist, ist mit radialer Interferenz in einem zylindrischen Sitz 9 festgesetzt, der in einem Federbein 10 vorgesehen ist. Der Ring ist axial in einer Richtung per Anschluss an eine in dem Bein 10 gebildete Schulter 11 verriegelt, und in der anderen Richtung durch ein mechanisches Rückhaltesystem.
In dem Ausführungsbeispiel der 2 wird das Lager 1 in den zylindrischen Sitz 9 von der Außenseite eingeführt (d. h. von der Seite des Beins, die gegen das Rad gewendet ist), bis eine axial innere Seitenfläche 12 des Außenrings 3 an die Schulter 11 anschließt. Der Ring 3 ist axial in der Gegenrichtung (also gegen die Außenseite) verriegelt, in diesem Fall durch Anschluss einer axial äußeren Seitenfläche 13 desselben an eine Abdeckung 14, die an das Bein 10 geschraubt ist.
Bei der Montage der 3 wird anderseits das Lager 1 von der Innenseite in den zylindrischen Sitz 9 eingeführt (d. h. von der Seite des Beins, die der Fahrzeugkarosserie zugewendet ist), bis die axial äußere Seitenfläche 13 des Außenrings 3 in Anschluss mit der Schulter 11 gebracht ist, die in diesem Fall auf der Ebene der Außenfläche des Beins 10 ausgebildet ist. Der Ring 3 ist axial in Gegenrichtung verriegelt (also nach innen zu), in diesem Fall durch den Anschluss seiner axial inneren Seitenfläche 12 an einem Sprengring 15, der in eine Rille 16 im zylindrischen Sitz 9 des Beins 10 eingeführt ist.
Diese herkömmlichen Lösungen haben eine Reihe von Nachteilen, wie beispielsweise:

– hohe Achsgröße, die zu einer übermäßigen Versetzung der Bremsscheibe und des Rades führt, wodurch deren Betrieb erschwert wird,
– hohe Montagekosten infolge einer höheren Materialmenge für das Federbein sowie der Anwesenheit der erwähnten mechanischen Rückhaltesysteme (der Sprengring und sein Sitz in dem einen Fall, und die Abdeckung und deren Befestigungselemente im anderen Fall) und der höheren Kosten der Montage-Ausführung,
– die Unmöglichkeit zur Kontrolle der axialen Vorlast des Lagers und damit der Optimierung von deren Ermüdungsdauer, da aus Gründen der Montagetoleranz der Außenring 3 notwendigerweise zwischen den zwei axialen Kontaktflächen (der Schulter 11 auf der einen Seite und der Abdeckung 14 oder dem Sprengring 15 auf der anderen Seite) mit Spiel eingefügt wird, und die Möglichkeit axialer Bewegungen des Lagers, eben wegen der Montage mit Achsspiel, welche Bewegungen ein ärgerliches Geräusch (ein Klickgeräusch) verursachen.

Ein Verfahren zur Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Lagereinheit für ein Motorfahrzeugrad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3 sind bekannt aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 854 303 , die als relevanteste Form des Standes der Technik gilt. Dieses Dokument nach dem Stand der Technik beschreibt eine Lagereinheit für ein Motorfahrzeugrad mit einem radialen Außenring mit ersten und zweiten Seitenflächen, die axial voneinander entfernt sind, wobei der Außenring axial in einem Sitz verriegelt ist, so dass seine erste Seitenfläche an eine Schulter anschließt und seine zweite Seitenfläche an einen gefalzten Endabschnitt des Sitzes anschließt.
In US 6,135,641 ist eine Lageranordnung offenbart, die ein Paar Laufringe und eine Mehrzahl von Lagerelementen umfasst. Die Lageranordnung ist mit einem Wärmeausgleichmechanismus versehen, der die Bewegung der Laufringe in Relation zu den Lagerelementen in eine Richtung parallel zur Rotationsachse des Lagers als Ergebnis der Wirkung der Temperaturschwankungen auf die Materialien der Laufringe und Lagerelemente ermöglicht.
Des weiteren sind in US 6,227,624 eine Fahrzeugradnabe und ein Lagerrückhaltesystem mit einer Fahrzeugnabe, einer Lagereinheit und einer Lagerrückhaltungs- und Vorlastvorrichtung offenbart, wobei das Material der Innenseite der Radnabe in Anlehnung an die Lagerrückhalte- und Vorlastvorrichtung umgeformt ist, um die Vorrichtung an der Radnabe zu sichern und eine axiale und radiale Bewegung der Vorrichtung in Relation zur Radnabe zu verhindern.
Allerdings haben diese weiteren bekannten Lösungen den Nachteil, dass sie relativen Bewegungen zwischen dem Außenring des Lagers und seinem Sitz im Bein nicht zu widerstehen vermögen, welche von den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des Lagers und des Sitzes verursacht wird, wenn das Bein aus Leichtmetalllegierung gefertigt ist.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers zu schaffen, welche die Überwindung der erörterten Nachteile des Standes der Technik ermöglicht.
Das Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht durch ein Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch 1, und eine Lagereinheit gemäß unabhängigem Anspruch 3.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen auf der nachstehenden detaillierten, ausschließlich exemplarischen und nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hervor:
1 ist eine vertikale, axiale Querschnittansicht eines Beispiels der Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers gemäß der vorliegenden Erfindung, und
2 bis 4 sind vertikale, axiale Querschnittansichten von Beispielen der Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers nach dem Stand der Technik.
Bezug nehmend auf 1, in der die Teile und Elemente, die jenen in 2 bis 4 (Stand der Technik) entsprechen oder ähneln, die gleichen Bezugszeichen erhalten haben, umfasst ein herkömmliches Radnabenlager 1 für ein (nicht dargestelltes) Motorfahrzeug einen radialen Außenring 3 mit zwei Laufringen für entsprechende Sätze von Rollelementen 4, die in diesem Beispiel Kugeln sind, und ein Paar radial innerer Ringe 2a und 2b, in deren jedem ein entsprechender Laufring ausgebildet ist.
Der Außenring 3 des Lagers hat eine äußere zylindrische Oberfläche 8, die über die gesamte Achsdimension des Rings läuft und mit Interferenz in einen zylindrischen Sitz 9 festgesetzt werden können, der in einem Bein 10 einer Aufhängung ausgebildet ist (von der nur der dem Rad zugewandte Endabschnitt dargestellt ist).
Der zylindrische Sitz 9 ist axial nach innen von einer Schulter 11 begrenzt, mit der eine axiale innere Seitenfläche 12 des Außenrings 3 des Lagers (also eine Oberfläche, die gegen die Karosserie des Motorfahrzeugs weist) in Kontakt gebracht wird. Der Sitz hat überdies eine axiale Dimension, die größer ist als jene der äußeren zylindrischen Oberfläche 8 des Lagers 1, und einen rohrförmigen Endabschnitt 17 (in 1 in unterbrochener Linie dargestellt), der sich axial auswärts erstreckt. Nach Festsetzen des Lagers in den Sitz 9 wird dieser Rohrabschnitt 17 gefaltet und mittels eines Kunststoff-Deformationsvorgangs radial einwärts gegen eine axial äußere Seitenfläche 13 des Außenrings 3 gestaucht, vorzugsweise durch Walzen. So wird eine gewalzte Fassung 18 erzielt, welche das Lager axial in seinem Sitz festhält.
Um die relativen Bewegungen zwischen dem Außenring 3 des Lagers und dem zylindrischen Sitz 9 in dem Federbein aufgrund der Wirkung unterschiedlicher thermaler Ausdehnungen auszugleichen, beispielsweise wenn das Bein aus Aluminium gemacht ist, wird gemäß der Erfindung ein geeignet geformter Ring 19 aus elastischem Material in den Sitz 9 eingebracht, um axial zwischen einer der zwei Seitenflächen 12 oder 13 des Außenrings 3 und der entsprechenden Anstoßfläche, die durch die Schulter 11 oder die gewalzte Fassung 18 gegeben ist, komprimiert zu werden. Im Ausführungsbeispiel der 1 wird der Ring 19 zwischen der axial äußeren Seitenfläche 13 des Rings 3 des Lagers und der gewalzten Fassung 18 eingesetzt.
Die Reihenfolge des Montagevorgangs des Lagers 1 an dem Bein 10 sieht zunächst vor, dass das Lager, komplett mit Außenring, Innenring und Rollelementen, durch Festsetzen des Außenrings 2 in den zylindrischen Sitz 9 des Beins mit festgelegter radialer Interferenz, bis seine innere Seitenfläche 12 in Kontakt mit der Schulter 11 gebracht ist, eingesetzt wird.
Die axiale Dimension des zylindrischen Sitzes 9 in dem Bein wird auf eine Weise festgelegt, dass wenn der Außenring 3 des Lagers an die Schulter 11 anschließt, das Ende des Rohrabschnitts 17 des Sitzes im nicht deformierten Zustand vor dem Walzen eine bestimmte Distanz über die äußere Seitenfläche 13 des Außenrings des Lagers hinausragt, um das Formen der gewalzten Fassung 18 und damit die axiale Verriegelung des Lagers in dem Bein zu ermöglichen.
Um die Verankerung des Lagers in dem Bein zu verbessern und insbesondere um allfälligen relativen Bewegungen zwischen dem Außenring 3 des Lagers und dem Sitz 9 in dem Bein als Ergebnis der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der zwei erwähnten Elemente entgegen zu wirken, wird der Ring 19 aus elastischem Material ebenfalls in den Sitz 9 eingesetzt. Dieser Ring kann entweder gegen die Schulter 11 vor Einführung des Lagers in den Sitz 9 eingeführt werden, oder gegen die äußere Seitenfläche 13 des Außenrings 3 des Lagers nach Einführung des Lagers.
Der anschließende Walzvorgang bewirkt das Falten und Stauchen des äußeren Rohrabschnitts 17 des zylindrischen Sitzes 9 in dem Bein, um die Fassung 18 zu bilden, die sich radial einwärts erstreckt und vorzugsweise um den gesamten Außenumfang des Sitzes läuft. Das Walzen wird vorteilhafter Weise unter Kontrolle der aufgebrachten Kraft durchgeführt, wobei auf den Außenring des Lagers eine axiale Vorlast mit dem gewünschten Wert aufgebracht wird, der so eingestellt ist, dass die Ermüdungsdauer des Lagers optimiert wird.
Als Ergebnis des Walzvorgangs wird der Ring 19 axial zwischen der äußeren Seitenfläche 13 des Lagers und der gewalzten Fassung 18 oder zwischen der inneren Seitenfläche 12 des Lagers und der Schulter 11 komprimiert. Das Spiel zwischen dem Außenring 3 des Lagers und dem Sitz 9, das aus der relativen thermischen Ausdehnung resultiert, wird somit ausgeglichen, und auch die Kontrolle der axialen Vorlast des Außenrings des Lagers wird weiter verbessert.
Im Lichte der voranstehenden Beschreibung ist klar, dass die Montage eines Motorfahrzeugradlagers gemäß der Erfindung folgende Vorteile bietet:

– Beschränkung der axialen Dimensionen der Radseite des Beins mit entsprechenden Vorteilen bei Gewicht und Rosten, weil sie eine verringerte Versetzung der Bremsscheibe und des Rades ermöglicht;
– Kontrolle der axialen Vorlast des Außenrings des Lagers und damit Verlängerung der Ermüdungsdauer des Lagers, und
– Widerstand gegen das Spiel, das aus der relativen thermischen Ausdehnung zwischen dem Außenring des Lagers und seinem Sitz resultiert, wenn der Sitz aus einer Leichtmetalllegierung gefertigt ist.

Naturgemäß können bei gleich bleibendem Prinzip der Erfindung die Formen ihrer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die als nicht einschränkende Beispiele beschriebenen und illustrierten deutlich variiert werden, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie sie in den angehängten Patentansprüchen definiert ist.
Obwohl insbesondere die Beschreibung und die Zeichnungen die Montage des Lagers in einem Sitz illustrieren, der in dem Federbein ausgebildet ist, beabsichtigt die Erfindung auch die Einbeziehung von Fällen, in denen der Sitz in der Radnabe ausgebildet ist.

Claims

Verfahren zur Montage eines Motorfahrzeug-Radnabenlagers, das folgende Schritte umfasst: (a) Bereitstellung eines Lagers (1), das einen radialen Außenring (3) mit einer äußeren zylindrischen Oberfläche (8), einer ersten seitlichen Oberfläche (12) und einer zweiten seitlichen Oberfläche (13) an dem axial vom ersten entfernten Ende aufweist, (b) Bereitstellung eines axialen zylindrischen Sitzes (9), der zwischen einem röhrenförmigen Abschnitt (17) und einer Schulter (11) verläuft und eine axiale Länge aufweist, die größer ist als jene der äußeren zylindrischen Oberfläche (8) des Rings (3) des Lagers (1), (c) kraftvermitteltes Einsetzen der äußeren zylindrischen Oberfläche (8) des Lagers (1) in den zylindrischen Sitz (9) mit radialer Interferenz, bis die erste seitliche Oberfläche (12) des Außenrings (3) axial an der Schulter (11) anstößt, um den röhrenförmigen Abschnitt (17) des Sitzes (9) über die zweite seitliche Oberfläche (13) des Rings (3) hinaus ragen zu lassen, und (d) Kaltverformen des röhrenförmigen Abschnitts (17) des zylindrischen Sitzes (9) radial einwärts gegen die zweite seitliche Oberfläche (13) des Außenrings (3) des Lagers (1) zu, um eine deformierte Fassung (18) zum Verriegeln des Lagers (1) axial im Sitz (9) zu formen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kaltverformungsschritt (d) folgender Schritt vorausgeht: (c') Einfügen eines Ringes (19), der elastisch in axialer Richtung komprimiert werden kann, in den zylindrischen Sitz (9) in einer axial an den Außenring (3) des Lagers (1) angrenzenden Position, so dass der Ring (19) nach dem Schritt (d) axial zwischen einer der zwei seitlichen Oberflächen (12, 13) des Außenrings (3) des Lagers (1) und der Schulter (11) bzw. der deformierten Fassung (18) des Sitzes (9) komprimiert wird, um jede relative thermische Ausdehnung zwischen dem Lager und dem Sitz auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltverformungsschritt (d) unter Kontrolle der Deformierungskraft durchgeführt wird, um eine axiale Vorspannung einer bestimmten Größe auf den Außenring (3) des Lagers (1) aufzubringen.
Lagereinheit für ein Motorfahrzeugrad von dem Typ, bei dem ein Lager (1) mit einem radialen Außenring (3) mit einer ersten seitlichen Oberfläche (12) und einer zweiten seitlichen Oberfläche (13) in axialer Beabstandung von der ersten in einem zylindrischen Sitz (9) untergebracht ist, wobei der Außenring (3) des Lagers (1) axial im Sitz (9) verriegelt ist und die erste seitliche Oberfläche (12) an eine Schulter (11) anstößt und wobei die zweite seitliche Oberfläche (13) an eine radial innere Fassung (18) des durch die Kaltverformung geformten Sitzes (9) anstößt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ring (19), der elastisch in axialer Richtung komprimiert werden kann, in den zylindrischen Sitz (9) eingeführt wird, um axial zwischen einer der seitlichen Oberflächen (12, 13) des Außenrings (3) des Lagers (1) und der Schulter (11) bzw. der deformierten Fassung (18) des Sitzes (9) komprimiert zu werden, um jede relative thermische Ausdehnung zwischen dem Lager und dem Sitz auszugleichen.