-
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugradanordnung,
welche eine drehende Achse, eine Arretiernabe, ein Halteteil
und ein mit dem Halteteil in Eingriff stehendes Radlager
aufweist.
-
Die US-A-4 378 868 offenbart eine Fahrzeugradanordnung, die
eine Umlaufwelle hat, welche von einem Radlager für eine
Drehung bezüglich eines Halteteils lagert, wobei die Umlaufwelle
ein innenseitiges und ein außenseitiges Ende sowie eine in ihr
ausgebildete zentrale Bohrung aufweist, durch welche sich eine
drehangetriebene Achse erstreckt. Die Fahrzeugradanordnung hat
eine Nabenarretierung zum Kuppeln der Achse mit der
Umlaufwelle und zum Übertragen der Drehung zwischen ihnen sowie einen
Lagerhalter für einen Eingriff am Außendurchmesser am
innenseitigen Ende der Umlaufwelle für eine Drehung damit, und
Arretiereinrichtungen zur Unterbindung der Lösung des Eingriffs
des Lagerhalters von der Umlaufwelle.
-
Die US-A-4 331 210 zeigt eine
Umlaufwellen-Fahrzeugantriebsradanordnung mit axial beweglicher Achse. Die Achse ist für
einen Antrieb mit der Umlaufwelle in einer Weise verbunden,
welche eine axiale Bewegung der Achse bezüglich der Welle für
eine Entspannung in einem Antriebszug ermöglicht, der die
Achse antreibt.
-
Die Radlageranordnung nach der US-A-4 881 842 hat ein äußeres
Lagerteil, das an einem Achsschenkel befestigt ist, und eine
hohle Welle, die drehbar in einer festen Längsbeziehung in
einern äußeren Lagerteil durch zwei Reihen von Lagerkugeln
gelagert ist.
-
Fahrzeugradanordnungen, die aktive bzw. Umlaufwellen
verwenden, findet man in Kraftfahrzeugen, die in der Lage sind, in
einem Betriebszustand mit Vierradantrieb zu arbeiten. Die
aktive Welle oder Nabe ist für ihre Drehung in einem
Haltebauteil der Radanordnung gelagert oder angebracht. Zwischen dem
Halteabschnitt und der Welle ist ein Radlager angeordnet,
wodurch die Welle bezüglich des Halteabschnitts drehen kann.
Mit der aktiven Welle ist eine Achswelle starr verbunden, die
einen innenseitigen Flansch zum Halten des Lagers auf der
aktiven Welle hat. Wenn das Fahrzeug so ausgelegt ist, daß es
entweder mit Zweiradantrieb oder Vierradantrieb arbeitet, ist
ein Mittelachsenunterbrechungsmechanismus vorgesehen, um die
Achse wahlweise mit der Transmission zu kuppeln.
-
Kraftfahrzeugradanordnungen, die nicht-aktive Wellen
verwenden, können ebenfalls mit Zweirad- oder Vierradantrieb
arbeiten. Für das wahlweise Verbinden der Radanordnung mit der
Achse kann eine Nabenarretierung vorgesehen werden. Die Achswelle
erstreckt sich gewöhnlich durch eine zentrale Bohrung in der
nicht-aktiven Welle und ist darin durch einen Satz von
Nadellagern oder eine andere Lagerart gelagert. Im allgemeinen ist
die inaktive Welle an ihrem außenseitigen Ende mit einem
Gewinde versehen und hat einen innenseitigen Flansch, der als
innenseitiger Halter für das Radlager auf der Welle wirkt. Auf
das mit Gewinde versehene Ende der inaktiven Welle ist eine
Mutter geschraubt und mit Drehmoment oder fest angezogen, um
den empfohlenen Einstellbereich bereitzustellen, der vom
Lagerhersteller spezifiziert ist. Dieses Zusammenwirken hält die
Nabe an der inaktiven Welle, während eine Relativdrehung
zwischen diesen beiden Bauteilen möglich ist.
-
Heutzutage werden gewöhnlich mehrete Arten von
Nabenarretierungen an inaktiven Wellen verwendet. Sie umfassen von Hand
betätigte und selbstarretierende Nabenarretierungen. Bei jeder
Art kann die Nabe sich frei bezüglich der Achse im
Zweiradantrieb drehen und ist mit der Achse für eine Drehung mit ihr im
Vierradantrieb starr verbunden. Manuelle Nabenarretierungen
sind sehr häufig angebracht, um das außenseitige Ende der Nabe
mit dem außenseitigen Ende der Achse zu koppeln. In Betrieb
drehen sich die Antriebsachse und die Nabe, wenn sie arretiert
sind, sowie das auf der Nabe montierte Rad zusammen. Wenn die
Arretierung gelöst ist, kann sich die Nabe frei und unabhängig
von der Achse drehen, wodurch im Überleitfall die
Eingriffslösung der Achse von der Transmission möglich ist und das
Fahrzeug einen besseren Kraftstoffverbrauch hat.
-
Konstruktionen nach dem Stand der Technik sind darauf
beschränkt, daß die außenseitige Halterung der Nabenarretierung
über einen wesentlichen Abstand von dem Nabenflansch vorsteht,
wenn ein außenseitiger Halter verwendet wird. Eine
innenseitige Sicherung der Nabe und des Lagers hat beträchtliche
Größenbeschränkungen aufgrund der Unterbringung der
Aufhängungsbolzenachse, der Achsgelenke und, wenn am Fahrzeug vorgesehen,
der Antiblockierbremssystem-Bauteile.
-
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Fahrzeugradanordnung bereitzustellen, welche die obigen
Beschränkungen überwindet.
-
Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß
eine Fahrzeugradanordnung bereitgestellt wird, welche eine
drehende Achse, eine Arretiernabe, ein Halteteil und ein mit
dem Halteteil in Eingriff stehendes Radlager aufweist, wobei
die Anordnung eine aktive bzw. Umlaufwelle, die einen Körper
mit einem innenseitigen Ende und einem außenseitigen Ende, der
drehbar von dem Radlager in dem Halteteil gelagert ist und
eine zentrale Bohrung aufweist, die in dem Körper ausgebildet
ist und in welcher die Achse für eine Drehung abgestützt ist,
wobei der Körper an seinem außenseitigen Ende mit der
Arretiernabe für eine solche Koppelung der Achse verbunden ist,
daß die Umlaufwelle durch die Achse in Drehung versetzt wird,
der Körper Außenflächen aufweist, die insgesamt an das
innenseitige Ende angrenzen und wenigstens einen Teil eines
Lagersitzes für das Radlager bilden, und das innenseitige Ende der
Umlaufwelle Abschnitte hat, in denen wenigstens ein radialer
Schlitz ausgebildet ist, einen Lagerhalter, der für ein
Angreifen an der Außenfläche des innenseitigen Endes für eine
Drehung mit der Umlaufwelle geeignet ist, der Abschnitte
aufweist, die eine zentrale Öffnung bilden, durch die sich die
Achse erstreckt, der einen radialen Abschnitt hat, der für
eine innenseitige Lagerhalterung sorgt, so daß eine Bewegung
des Radlagers bezüglich der Umlaufwelle nach innen unterbunden
wird, und der Abschnitte hat, in denen wenigstens ein radialer
Schlitz angrenzend an das innenseitige Ende der Umlaufwelle
ausgebildet ist, und eine Halterarretierung aufweist, die mit
dem innenseitigen Ende der Umlaufwelle in Eingriff steht, um
eine Eingriffslösung des Lagerhalters von der Umlaufwelle zu
verhindern, und der einen Eingriffsabschnitt aufweist, der für
die Aufnahme in dem Schlitz des Lagerhalters und für die
Aufnahme in dem Schlitz des innenseitigen Endes der Umlaufwelle
ausgestaltet ist und eine Eingriffslösung des Lagerhalters von
der Umlaufwelle verhindert, indem er durch seinen Eingriff
eine Relativbewegung dazwischen unterbindet.
-
Vorzugsweise hat die Halterarretierung einen einstückigen
Aufbau und weist den Eingriffsabschnitt, einen Lagerabschnitt zum
Abstützen der Achse in der Welle und einen
Beilagscheibenabschnitt auf, der sich radial von dem Lagerabschnitt aus
erstreckt und eine radiale Fläche bildet, wobei der
Eingriffsabschnitt wenigstens eine sich radial erstreckende Lasche hat,
die für eine Positionierung in dem Schlitz ausgestaltet ist,
wenn die Arretiereinrichtung in Eingriff mit dem Lagerhalter
und der Umlaufwelle steht.
-
Vorteilhafterweise hat der Eingriffsabschnitt ein
Stiftelement, das gleichzeitig in dem Schlitz des Lagerhalters und in
dem Schlitz des innenseitigen Endes der Welle positionierbar
ist, wodurch eine Relativbewegung dazwischen und eine
Eingriffslösung der Welle und des Lagerhalters unterbunden
werden, wobei die Halterarretierung ebenfalls einen
Beilagscheibenabschnitt aufweist, der sich wenigstens teilweise über das
innenseitige Ende der Umlaufwelle und über das Stiftelement
und die Schlitze erstreckt, so daß das Stiftelement darin
gehalten ist, und wobei der Beilagscheibenabschnitt eine Fläche
hat, die eine Druckfläche bildet, die innerhalb der
Umlaufwelle angeordnet ist und axiale Belastungen aufnehmen kann.
-
Es ist zweckmäßig, daß die Halterarretierung einen als Einheit
ausgebildeten Körper mit einem Beilagscheibenabschnitt und
einem Lagerabschnitt aufweist, wobei der Lagerabschnitt ein
insgesamt zylindrischer Ansatz ist, der ein Gleitlager koaxial
in der Bohrung der Umlaufwelle zum Abstützen der Achse bildet,
der Beilagscheibenabschnitt sich insgesamt radial von dem
Lagerabschnitt aus erstreckt, der Eingriffsabschnitt ein
Stiftelement ist, das in den Schlitzen aufnehmbar ist, und der
Beilagscheiben- und Lagerabschnitt zusammenwirken, um das
Stiftelement in den Schlitzen zu halten, indem sie sich über das
Stiftelement erstrecken und es darin einschließen.
-
Es ist weiterhin bevorzugt, daß die Halterarretierung einen
Körper mit einem einstückigen Aufbau hat und einen
Beilagscheibenabschnitt aufweist, der als Einheit mit dem
Eingriffsabschnitt ausgebildet ist, wobei der Beilagscheibenabschnitt
einen radialen Flansch hat, der sich von einem insgesamt
zylindrischen axialen Abschnitt aus erstreckt, welcher mit dem
innenseitigen Ende der Umlaufwelle in Eingriff bringbar ist,
wobei wenigstens eine arretierende Lasche radial von dem
Körper aus gerichtet ist und an dem Körper so angeordnet ist, daß
sie in den Schlitzen positionierbar ist, um eine
Relativbewegung und eine Eingriffslösung zwischen der Umlaufwelle und dem
Lagerhalter zu unterbinden.
-
Die Halterarretierung kann durch einen Preßsitz in Eingriff
mit der Umlaufwelle stehen.
-
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im
Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in
denen
-
Figur 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer
Fahrzeugradanordnung ist, die eine aktive bzw. Umlaufwelle hat und die
Prinzipien der vorliegenden Erfindung einschließt,
-
Figur 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der
in Figur 1 gezeigten Umlaufwelle ist, welche die innenseitigen
Lagerhaltermerkmale der vorliegenden Erfindung detaillierter
veranschaulicht,
-
Figur 3 eine Schnittansicht im wesentlichen längs der Linie
3-3 von Figur 2 ist und den Mechanismus zur Unterbindung einer
Relativdrehung zwischen dem Lagerhalter und der Umlaufwelle
zeigt,
-
Figur 4 eine Schnittansicht ähnlich Figur 3 ist und die
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht,
-
Figur 5A eine Stirnansicht des Lagerhalters ist, der in der
bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung eingesetzt ist,
-
Figur 5B eine Schnittansicht des Lagerhalters im wesentlichen
längs der Linie 5-5 in Figur 5A ist,
-
Figur 6A eine Stirnansicht einer Halterarretierung ist, die
bei der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung
eingesetzt ist,
-
Figur 6B eine Schnittansicht der Halterarretierung im
wesentlichen längs der Linie 6-6 von Figur 6A ist,
-
Figur 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer
weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ist,
-
Figur 8 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer
weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ist,
-
Figur 9 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer
weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ist,
-
Figur 10 eine innenseitige Stirnansicht der Lagerhaltermutter
ist, die in Figur 9 zu sehen ist,
-
Figur 11a eine außenseitige Stirnansicht der Halterarretierung
ist, die in Figur 9 zu sehen ist,
-
Figur 11b eine Schnittansicht im wesentlichen längs der Linie
11-11 von Figur 11A ist,
-
Figur 11c eine Schnittansicht ist, die im wesentlichen zu der
in Figur 11b gezeigten ähnlich ist mit der Ausnahme, daß sie
aus einem spritzgegossenen Polymer besteht,
-
Figur 12A eine innenseitige Stirnansicht einer weiteren
Ausführungsform der innenseitigen Halterarretierung zum Einsatz
bei der vorliegenden Erfindung ist,
-
Figur 13 eine perspektivische Ansicht des
Arretierringeinsatzes ist, der bei der Ausführungsform der Figuren 12A und 12B
eingesetzt ist,
-
Figur 14 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, die für die innenseitige
Lagersicherung sorgt, und
-
Figur 15 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
-
In der Zeichnung ist ein Teil einer Fahrzeugradanordnung
insgesamt in Figur 1 dargestellt und mit 10 bezeichnet. Die
Anordnung 10 zeigt übliche Merkmale von Fahrzeugradanordnungen
sowie eines der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, wie sie bei den Vorderrädern eines Fahrzeugs mit
Vierradantrieb verwendet werden könnte. Zusätzliche bevorzugte
Ausführungsformen werden nachstehend in Verbindung mit den
Figuren 4 bis 8 erläutert. Die Radanordnung 10 hat eine
Umlaufwelle 12, die durch ein Radlager 14 in einem Achsschenkel
oder einem Halteabschnitt von ihm (nicht gezeigt) gelagert
oder gehalten ist. Durch den zentralen Teil der Welle 12
erstreckt sich ein Achsschenkel 16, der gelagert oder so
abgestützt ist, daß darin eine Drehung möglich ist. Das
außenseitige Ende des Achsschenkels 16 und das außenseitige Ende der
Welle 12 können miteinander für eine synchrone Drehung durch
eine Nabenarretierung 18 gekoppelt werden. Wenn die
Nabenarretierung 18 arretiert ist, treibt oder dreht die Drehung des
Achsschenkels 16 die Welle 12, wodurch das Fahrzeugrad (nicht
gezeigt) zum Drehen unter dem Einfluß der Transmission
gebracht wird und das Fahrzeug mit Vierradantrieb fahren kann.
-
Die Welle 12 ist insgesamt ein zylindrischer Körper mit einem
innenseitigen Teil 20 und einem außenseitigen Teil 22,
zwischen denen sich ein Radhalteflansch 24 radial nach außen
erstreckt. Der Flansch 24 hat Öffnungen 26, die das Anbringen
eines Bremsscheibenrotors 28 an dem Flansch durch
Befestigungsmittel 30, wie Bolzen, ermöglichen. Der Flansch 24 hat
auch eine Anzahl von im gleichen Abstand angeordneten
Öffnungen 32. Diese Öffnungen 32 nehmen Radmutterzapfen 34 auf, die
das Rad (nicht gezeigt) an der Anordnung 10 halten.
-
Der innenseitige Teil 22 der Umlaufwelle 12 hat eine
Außenfläche, die einen Lagersitz 36 definiert, auf den das Radlager 14
im Preßsitz aufgebracht ist. Eine außenseitige Schulter 38 an
dem Lagersitz 36 verhindert eine axiale Auswärtsbewegung des
Radlagers 14.
-
Das Radlager 14 ist ein in der Industrie bekannter Typ und hat
einen sich nicht bewegenden oder feststehenden äußeren
Laufring 40, einen drehbaren inneren Laufring und Rollen 46. Der
innere Laufring selbst hat eine außenseitige Lauffläche 42 und
eine innenseitige Lauffläche 44. Wie aus der vorstehenden
Erläuterung hervorgeht, steht die außenseitige Lauffläche 42,
wenn sie richtig im Preßsitz auf die Welle 12 aufgebracht ist,
mit der außenseitigen Schulter 38 des Lagersitzes 36 in
Eingriff und positioniert das Radlager 14 auf der Welle 12.
-
Wie in Figur 2 zu sehen ist, ist durch den Körper der Welle 2
hindurch eine zentrale Bohrung 48 ausgebildet, durch die sich
der Achsschenkel 16 erstreckt. Bei einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wie sie in den Figuren 1 und 2 zu
sehen ist, ist der Achsschenkel 16 für eine Drehung in der
zentralen Bohrung 48 durch Nadel- oder Wellenlager 50 gelagert,
die zwischen dem Achsschenkel 16 und der zentralen Bohrung 48
der Welle 12 auf einem Lagersitz 51 angeordnet sind.
-
An dem außenseitigen Ende 54 des Achsschenkel 16 sind Keile 52
gleichförmig ausgebildet oder werden durch Befestigen eines
Zahnrings bereitgestellt. Die Keile 52 können durch den
Kupplungsmechanismus der Nabenarretierung 18 so in Eingriff
gebracht werden, daß sie den Achsschenkel 16 starr mit der Welle
12 verbinden. Bei dieser dargestellten Ausführungsform hat die
Nabenarretierung 18, die herkömmlich gebaut ist, insgesamt
eine Handbetätigungseinrichtung 56, die gedreht werden kann,
um einen Zahnring 58 in den Eingriff und aus dem Eingriff mit
den Keilen 52 bewegen zu lassen, sowie ein radial einwärts
gerichtetes Keilelement 60, das starr an dem außenseitigen
Teil 22 der Welle 12 angebracht ist. Wie in Figur 1 zu sehen
ist, steht der Zahnring 58 der Nabenarretierung 18 immer mit
dem Keilelement 60 in Eingriff und kann axial auf dem
Keilelement 60 zu einer Position gleiten, in der der Zahnring 58 auch
mit den Keilen 52 an dem außenseitigen Ende 54 des
Achsschenkels 16 in Eingriff kommt.
-
Der Zahnring 58 ist in Figur 1 so dargestellt, daß er sowohl
mit den Keilelementen 60 in Eingriff steht als auch der
Eingriff mit diesen gelöst ist. In der oberen Hälfte von Figur 1
ist der Zahnring 58 ohne Eingriff mit dem Keilelement 60 und
in der unteren Hälfte der Figur in Eingriff mit dem
Zahnelement 60 gezeigt. Obwohl die dargestellten Ausführungen die
vorliegende Erfindung mit Einsatz einer manuellen
Nabenarretierung 18 zeigen, könnte die Nabenarretierung 18 alternativ
automatisch oder selbstarretierend sein. Die verbleibenden
Merkmale der Nabenarretierung 18, die zusätzlichen Bauweisen
des Achsschenkels 16 und die zusätzlichen zugehörigen
Ausgestaltungen der Umlaufwelle 12 sind insgesamt in der Industrie
bekannterweise konventionell gebaut und werden deshalb nicht
weiter im einzelnen beschrieben.
-
In den Figuren 1, 2 und 3 ist eine Ausführungsform einer
innenseitigen Lagerhalteranordnung entsprechend den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung dargestellt und insgesamt mit 62
bezeichnet. Die Halteranordnung 62 hat einen Lagerhalter oder
eine Mutter 64, die in Gewindeeingriff auf dem mit Gewinde
versehenen Außendurchmesser des innenseitigen Teils 20 der
Welle sitzt. Die Mutter 64 hat eine Oberfläche insgesamt auf
ihrer äußeren und außenseitigen Seite, die einen innenseitigen
Abschnitt 66 des Lagersitzes 36 bildet. An der Mutter 64 ist
ferner eine innenseitige Schulter 68 ausgebildet, um das
Radlager 14 aufzufangen und seine Einwärtsbewegung zu
unterbinden. Da das Radlager 14 in ausreichender Weise vorbelastet
sein muß, um den richtigen Betrieb und das Halten der Welle 12
zu gewährleisten, ermöglicht der Gewindeeingriff dieser
Erfindung die Einstellung der Vorbelastung über ein geeignetes
Drehmomentanziehen der Mutter 64.
-
Das Anbringen der Mutter 64 auf dem Außendurchmesser der
Umlaufwelle 12 und ihre Verwendung zur Bildung des Teils 66 des
Lagersitzes 36 gibt der Anordnung der vorliegenden Erfindung
eine kleine oder enge Baudichte. Die geringe Baudichte ist
äußerst wertvoll, da sie eine maximale Größenbemessung der
beanspruchten Teile zuläßt, wie des Radlagers 14, der Welle 12
und der Achse 16.
-
Wenn der Eingriff auf der Welle 12 vorgenommen ist, müssen
Schritte unternommen werden, um ein versehentliches Lösen des
Eingriffs der Mutter 64 während des Fahrzeugbetriebs zu
verhindern. Die Einrichtung zum Arretieren der Mutter 64 an der
Welle 12 umfaßt eine Vielzahl von Schlitzen 70, die an der
innenseitigen Seite der Mutter 64 insgesamt angrenzend an
ihren Innendurchmesser ausgebildet sind. Die Schlitze 70 sind in
gleichem Abstand um die Mutter 64 herum angeordnet, so daß,
wenn sie einmal richtig mit Drehmoment angezogen ist,
wenigstens
ein Schlitz 70 mit einem Schlitz einer Vielzahl von
radialen Schlitzen 72 korrespondiert, die an einem innenseitigen
Ende 74 der Welle 12 ausgebildet sind. In den ausgerichteten
Schlitzen 70 und 72 ist ein Scher- oder Walzstift 76
positioniert, der sich zwischen den Schlitzen 70 und 72 erstreckt und
eine Drehung der Mutter 64 bezüglich der Welle 12 und eine
Eingriffslösung davon verhindert.
-
Der Scherstift 76 wird in den Schlitzen 70 und 72 durch eine
Druckscheibe 80 gehalten, die in die Welle 12 im Preßsitz
eingebracht ist. Gewünschtenfalls kann auch ein herkömmlicher
Dichtungsring (nicht gezeigt) in der Anordnung 62 vorgesehen
werden, um die Schmierung der Nadellager 50
aufrechtzuerhalten. Die Druckscheibe 80 hat einen radialen Abschnitt oder
Flansch 82, der sich über den Scherstift 76 und die Schlitze
70 und 72 sowie das innenseitige Ende 74 der Welle 12
ersteckt. Ein axialer Abschnitt 84 der Druckscheibe 80 greift an
dem innenseitigen Ende 74 der Welle 12 an und verhindert die
Eingriffslösung des Scherstifts 76 radial nach innen aus den
Schlitzen 70 und 72.
-
Eine radial begrenzte Fläche an der Druckscheibe 80 bildet
eine Druckfläche 88, die als Reibfläche dient. Die Druckfläche
der Scheibe 80 nimmt axiale Belastungen auf, die sich aus dem
stirnseitigen Spiel des Achsschenkels 16 und der anderen
Radanordnungsbauteile ergeben, und verhindert, daß diese axialen
Belastungen direkt auf die Mutter 64 und das Radlager 14
übertragen werden.
-
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist insgesamt in den Figuren 4 bis 68 dargestellt und als
Anordnung 90 bezeichnet. Wie in Figur 4 zu sehen ist, wird die
innenseitige Lagerhalteranordnung 90 mit einer Radanordnung
verwendet, die im wesentlichen die gleiche ist, wie sie in
Figur 1 gezeigt ist. Aus diesem Grund sind die Bauteile, die
diesen Figuren gemeinsam sind, mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Aus Gründen der Klarheit wurde die Arretiernabe 18
weggelassen.
-
Bei dieser zweiten Ausführung der bevorzugten
Ausführungsformen ist eine innenseitige Lagerhalteranordnung 90 mit einer
einstückig ausgebildeten oder einteiligen Halterarretierung 92
vorgesehen. Die Halterarretierung 92 hat Abschnitte, die dem
gesonderten Scherstift 76, die Druckscheibe 80 und den
innenseitigen Satz von Nadellagern 50 bei der obenerwähnten
Ausführungsform physikalisch ersetzen, während ihre Funktionen
integriert werden.
-
Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist eine Mutter 94 auf
einem mit Gewinde versehenen Außendurchmesser des
innenseitigen Teils 20 der Welle in Gewindeeingriff gebracht. Die Mutter
94, die am besten in den Figuren 5A und 5B zu sehen ist, hat
einen Gewindeabschnitt an seinem Innendurchmesser für den
Eingriff mit der Welle 12, eine äußere und außenseitige Fläche
98, die einen Teil des Lagersitzes 36 bildet, und eine
innenseitige Schulter 100, die eine axiale Einwärtsbewegung des
Radlagers 14 verhindert. Die Schulter 100 hat eine insgesamt
sechseckige Form, die das Angreifen eines Schraubenschlüssels
oder einer anderen Einrichtung zum Festlegen der Mutter 94 auf
der Welle 12 ermöglicht. An der innenseitigen Seite des
Gewindeabschnitts 96 hat die Mutter 94 ausgesparte Abschnitte,
welche im gleichen Abstand angeordnete Schlitze 102 bilden. In
der gezeigten Ausführungsform sind acht Schlitze 102 gezeigt.
-
Wenn einmal die Mutter 94 ausreichend mit Drehmoment angezogen
ist, um das Radlager 14 vorzuspannen, wird die Mutter 94 dann
minimal gedreht, um die Schlitze 102 und 72 in vorgegebene
Positionen zueinander zu bewegen oder um vorzugsweise
insgesamt
auszurichten, so daß wenigstens einer der Schlitze 102 in
der Mutter 94 zu einem Schlitz 72 in dem innenseitigen Ende 74
der Welle 12 ausgerichtet ist. Obwohl nur ein Schlitz 102 der
Mutter 94 und ein Schlitz 72 der Welle 12 fluchtend
ausgerichtet zu sein brauchen, um die Mutter 94 zwangsweise auf der
Welle 12 bei der vorliegenden Erfindung zu halten, wird
bevorzugt, daß eine größere Anzahl von Schlitzen 102 und 72
ausgerichtet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die
Schlitze 102 und 72 so vorgesehen, daß vier der Schlitze 102
fluchtend zu vier Schlitzen 72 zu einer gegebenen Zeit
ausgerichtet sind. Wie in Figur 4 zu sehen ist, sind nach dem
Ausrichten die Schlitze 102 der Mutter 94 radial auswärts und
axial innenseitig von den Schlitzen 72 der Welle 12
positioniert.
-
Wenn die Schlitze 102 und 72 fluchtend ausgerichtet sind,
können die Halterarretierung und das Lager 92 mit der Mutter 94
und der Welle 12 in Eingriff gebracht werden. Wie am besten in
den Figuren 4, 6A und 6B zu sehen ist, ist die
Halterarretierung 92 im Preßsitz in Eingriff mit der Welle 12 und der
Mutter 94 gebracht, so daß ein integraler zylindrischer Ansatz
oder ein ein Stück bildendes zylindrisches Gleitlager 104 auf
der inneren Bohrung der Umlaufwelle 12 sitzt. Das Gleitlager
104 bildet eine zentrale Bohrung oder Lagerfläche 106, die mit
dem Achsschenkel 16 in Kontakt kommt und ihn für eine Drehung
in der Welle 12 lagert.
-
Um die Funktion als Lager zu ermöglichen, kann die
Halterarretierung 92 aus einer Vielzahl von Lagerflächenmaterialien
aufgebaut sein, zu denen auch ein mit Öl imprägniertes Material,
wie Bronze, gehört. Dies ermöglicht wiederum die
Selbstschmierung des Gleitlagers 104 während seiner Lebenszeit, wodurch
die Notwendigkeit für eine zusätzliche Wartung ausgeschlossen
wird. Der Ersatz der Nadellager 50 durch das massive
Gleitlager
104 sorgt für eine erhöhte Steifigkeit, da die
Querschnittsdicke des innenseitigen Teils 20 der Welle vergrößert
werden kann. Dies ist ein Ergebnis der reduzierten Dicke, die
für das Gleitlager 104 benötigt wird, bezogen auf die Dicke,
die für die Nadellager 50 erforderlich ist.
-
Die Halterarretierung 92 ist axial innenseitig von dem
Gleitlager 104 mit im gleichen Abstand angeordneten arretierenden
Laschen 108 versehen. Die Laschen 108 erstrecken sich von
einem Steg 110 an dem innenseitigen Ende des Gleitlagers 104
radial nach außen und sind in einem solchen Abstand
angeordnet, daß sie in die Schlitze der Welle 12 passen. Radial
außerhalb und axial innenseitig von den arretierenden Laschen
108 sind vier zusätzliche arretierende Laschen 112 vorgesehen.
Diese Laschen 112 passen in die Schlitze 102 der Mutter 94,
wenn sie richtig zu der Welle 12 ausgerichtet ist.
-
Wenn der Arretierhalter 92 in die Welle 12 und die Mutter 94
eingreift, wirken die Laschen 108 und 112 jeweils mit den
Schlitzen 72 und 102 so zusammen, daß durch den Eingriff eine
Relativdrehung dazwischen und eine Eingriffslösung der Mutter
94 von der Welle 12 verhindert wird. Das Vorsehen von
gesonderten arretierenden Laschen 108 und 112 erhöht die
Scherkraft, die ausgehalten werden kann, ehe die Laschen 102 und 72
abscheren, so daß sich die Mutter 94 von der Welle 12 löst.
Durch Reduzieren oder Steigern der Anzahl der Laschen 108 und
112 kann die zulässige Scherung, wie sie durch die
spezifischen Auslegungsbetrachtungen der Radanordnung vorgegeben
wird, geändert werden.
-
Zur zusätzlichen Abstützung der arretierenden Laschen 108 und
112 ist die Halterarretierung 92 mit einem ein Stück damit
bildenden radialen Flansch 110 oder einer integralen
Druckscheibe versehen. Die Druckscheibe 114 bildet eine Druckfläche
116, die axial innenseitig von der Mutter 94 angeordnet ist,
welche axiale außenseitige Belastungen aufnimmt und einen Grad
eines stirnseitigen Spiels der Achse 16 erlaubt, ohne die
Belastungen direkt auf das Radlager 14 zu übertragen.
-
Wie aus der obigen Erläuterung gesehen werden kann, hat die
integrale Halterarretierung 94, wie sie bei der bevorzugten
Ausführungsform verwendet wird, eine Anzahl von Vorteilen. Ein
Vorteil besteht darin, daß die Gesamtzahl der in der Anordnung
90 benötigten Teile verringert ist. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß, wenn die innenseitige Lagerhalteranordnung
90 einmal an der Welle 12 montiert worden ist, gewährleistet
werden kann, daß Arretierstifte oder Laschen 108 und 112 in
der richtigen Weise an Ort und Stelle sind, um ein
versehentliches Lösen des Eingriffs der Mutter 94 mit der Welle 12 zu
verhindern. In gleicher Weise gewährt die ein Stück bildende
Halterarretierung 94, daß die Achse 16 eine Lagerfläche 106
hat, an der sie abgestützt wird. Eine optische Inspektion der
voll montierten Einheit gewährleistet somit einfach das
Vorhandensein aller dieser Merkmale. Ein weiterer Vorteil dieser
Ausführungsform ist die Flexibilität, die hinsichtlich der
Größe der "Arretierstiftscherung" geboten wird, die durch die
Laschen 108 und 112 in der Anordnung 90 bereitgestellt werden
kann. Drei weitere Vorteile, die vorstehend erläutert wurden,
umfassen die zulässige Steigerung der Querschnittsdicke für
den innenseitigen Teil 20 der Welle 12, das Fehlen eines
Wartungserfordernisses und eine geringe Gesamtbaudichte.
-
Änderungen der obigen Ausführungsform sind in den Figuren 7
und 8 angegeben. Bei der Ausführungsform von Figur 7 ist die
Lagerfunktion der Halterarretierung so getrennt worden, daß
anstelle der einstückigen Halterarretierung 92 der zweiten
Ausführungsform eine innenseitige Lagerhalteranordnung 200 mit
einer Halterarretierung 202 versehen wird, die mit gesonderten
Nadellagern 50 zusammenwirkt. In allen anderen Punkten
entspricht die Halterarretierung 202 der obigen Ausführung. Wenn
also der Preßsitz in die Welle 12 erfolgt ist, sind die
arretierenden Laschen 204 in den Schlitzen 72 der Welle 12
positioniert, während ein anderer Satz von arretierenden Laschen
206 in den Schlitzen 102 der Mutter 94 positioniert ist. Die
Laschen 204 und 206 sind in ähnlicher Weise an einem Steg 208
und einer Druckscheibe 210 mit einer Druckfläche 212 der
Halterarretierung 202 ausgebildet.
-
Bei der alternativen Ausführungsform von Figur 8 hat die
innenseitige Lagerhalteranordnung 300 Merkmale sowohl der ersten
als auch der zweiten Ausführungsform. So benutzt die Anordnung
300 einen Scherstift 76, der in den fluchtend ausgerichteten
Schlitzen 70 der Mutter 64 und den Schlitzen 72 der Welle 12
positioniert ist. Mit der Welle 12 wird eine Halterarretierung
302 in Preßsitzeingriff gebracht, so daß ein einstückig
ausgebildeter Gleitlagerabschnitt 304 in der Innenbohrung 48 der
Welle 12 sitzt. Die Halterarretierung 302 hat einen
Druckscheibenabschnitt 306, der eine Druckfläche 308 bildet, die
durch einen Steg 310 mit dem Gleitlager 304 verbunden ist. Auf
diese Weise erstreckt sich die Druckscheibe 306 der
Halterarretierung 302 über die Schlitze 70 und 72 um den Scherstift
76, wobei der Scherstift 76 axial in den Schlitzen 70 und 72
gehalten ist, während der Steg 310 den Scherstift 76 radial in
den Schlitzen 70 und 72 hält.
-
In den Figuren 9 bis 11C ist eine weitere bevorzugte
Ausführungsform einer Lagerhalteranordnung 400 gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung veranschaulicht. Wie bei den vorherigen
Ausführungsformen hat die Lagerhalteranordnung 400 eine
Haltermutter 402 und eine Halterarretierung 404. Die
Halterarretierung 404 ist einteilig ausgebildet und integriert die
Funktionen, die normalerweise von dem Scherstift, der Druckscheibe
und den Nadellagern übernommen werden.
-
Die Haltermutter 402 hat einen Gewindeabschnitt 410 an ihrem
Innendurchmesser und steht in Gewindeeingriff an dem mit
Gewinde versehenen Außendurchmesser des innenseitigen Teils 20
der Welle. Die Mutter 402 hat auch eine außenseitige Fläche
406 (die einen Teil des Lagersitzes 36 bildet) und eine
innenseitige Schulter 408 (die eine axiale innenseitige Bewegung
des Radlagers 14 verhindert). Wie in Figur 10 zu sehen ist,
ist die Bohrung, die von den Gewindegängen 410 der
Haltermutter 402 gebildet wird, mit einer Vielzahl von axialen
Aussparungen versehen, die im gleichen Abstand angeordnete Schlitze
412 bilden. Der Außendurchmesser 408 der Schulter 408 der
Mutter ist insgesamt sechseckförmig und ermöglicht so ein
Angreifen an der Mutter 402 mit einem Schraubenschlüssel oder einem
anderen Werkzeug zum Festziehen der Mutter 402 auf der Welle
12.
-
Wenn die Haltermutter 402 einmal ausreichend festgezogen ist
und die gewünschte Vorbelastung an dem Radlager 14, falls
erforderlich, anliegt, wird die Mutter 402 anschließend
weitergedreht, um die axialen Schlitze 412 der Mutter 402 fluchtend
zu den radialen Schlitzen 72 an dem innenseitigen Ende der
Welle 12 auszurichten. Wie in Figur 10 zu sehen ist, ist die
Haltermutter 402 mit sechzehn im gleichen Abstand angeordneten
Schlitzen 412 versehen, so daß eine geringfügige Änderung der
Lagervorbelastung während der fluchtenden Ausrichtung der
Schlitze 412 der Haltermutter 402 zu denen der Welle 12
eintritt. Gewünschtenfalls kann eine größere oder geringere
Anzahl von Schlitzen 412 vorgesehen werden.
-
Wenn die Schlitze 412 und 72 einmal fluchtend ausgerichtet
sind, steht die Halterarretierung 404 in Eingriff mit dem
Innendurchmesser der Welle 12 und die Haltermutter 402 hat einen
Preßsitzeingriff, so daß ein integraler zylindrischer Ansatz
oder ein ein Stück damit bildendes zylindrisches Gleitlager
414 der Halterarretierung 404 auf einer inneren Bohrung der
Welle 12 sitzt. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen
bildet das Gleitlager 414 eine Lagerfläche, welche den
Achsschenkel 16 bezüglich der Welle 12 kontaktiert und drehbar lagert.
-
Die Halterarretierung 404 ist axial innenseitig von dem
Gleitlager 412 mit einem radialen Flansch 416 versehen, dessen ganz
innenseitig liegende Fläche als Druckfläche einer Druckscheibe
wirkt, indem sie sich über einen vorgegebenen Abstand über die
ganz innen liegende Fläche der Haltermutter 402 hinaus
erstreckt. Eine Vielzahl von arretierenden Laschen 418 ist im
Abstand um den radialen Flansch 416 herum vorgesehen und
erstreckt sich davon in einer insgesamt axial außenseitigen
Richtung. Die arretierenden Laschen 418 sind in gleichem
Abstand um die Halterarretierung 404 angeordnet und so
vorgesehen, daß sie mit den fluchtend ausgerichteten Schlitzen 412
bzw. 72 der Haltermutter 402 und der Welle 12 korrespondieren
und in sie passen.
-
Wenn die Halterarretierung 404 richtig in Eingriff sitzt,
erstrecken sich die arretierenden Laschen 412 gleichzeitig in
die Schlitze 412 und 72 sowohl der Haltermutter 402 als auch
der Welle 12. Somit bringen die Laschen 418 diejenigen
Abschnitte in gegenseitigen Eingriff, welche die Schlitze 412
und 72 bilden, wodurch eine relative Drehung dazwischen und
die Eingrifflösung der Haltermutter 402 von der Welle
unterbunden wird. Wenn bei dieser Ausführungsform eine oder mehrere
Laschen 418 von der Halterarretierung 404 abgeschert werden
sollten, bleibt die abgescherte arretierende Lasche 418 durch
den Flansch 416 in den fluchtend ausgerichteten Schlitzen 412
und 72 eingeschlossen und fährt dadurch in der Ausführung der
Arretierfunktion fort.
-
Fakultativ kann die innerste Fläche der Haltermutter 402 mit
einer Nut 420 versehen werden, die einer Nut 422 entspricht,
die in der Schubfläche der Halterarretierung 404 ausgebildet
ist. Die Nuten 420 und 422 bilden einen Ölkanal zum Schmieren
der Schubfläche, von Lager- und Dichtungsteilen und können
auch einen Vakuum/Druckluftkanal bilden, um die Betätigung der
Arretiernabe zu ermöglichen. Die Nut 422 der Halterarretierung
404 ist so positioniert, daß sie mit einer der arretierenden
Laschen 418 korrespondiert. Dies verbessert eine
Pulvermetallfertigung durch Erhöhung der Dichte und der in den
arretierenden Laschen 418 gehaltenen Füllung.
-
Alternativ kann, wie in Figur 11C zu sehen ist, die
Halterarretierung 404' aus einem glasgefüllten Nylon oder einem
spritzgeformten Polymer aufgebaut werden. Um die radialen und
axialen Belastungsfähigkeiten der Halterarretierung 404' zu
verbessern, können Zusätze, wie Molybdän, verwendet werden, um
die Verschleißeigenschaften der Halterarretierung 404' über
die von gehärtetem Stahl hinaus zu steigern. Die
Halterarretierung 404' umfaßt alle Merkmale und Elemente der
obenbeschriebenen Halterarretierung 404. Aus diesem Grund sind
gleiche Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, tragen
aber einen (').
-
Eine weitere robustere Ausführungsform einer Halterarretierung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist insgesamt in den Figuren
12A und 12B sowie 13 gezeigt und mit 504 bezeichnet. Für den
beabsichtigen Einsatz mit einer Haltermutter 402, wie sie in
Verbindung mit Figur 9 gezeigt und beschrieben wurde, hat die
Halterarretierung 504 einen Verbundaufbau, der auch die
Funktionen des Scherstifts, der Druckscheibe und der Nadellager
integriert.
-
Wenn die Haltermutter 402 mit dem Gewindeabschnitt 410 des
innenseitigen Teils 20 der Welle, wie vorstehend beschrieben,
in Eingriff steht, greift die Halterarretierung 504 an der
Haltermutter 402 und dem innenseitigen Teil 20 der Welle 12 in
einem Preßsitzeingriff an, so daß ihr Gleitlager 514 auf dem
Innendurchmesser der Welle 12 sitzt. Die Halterarretierung 504
hat axial innenseitig von dem Gleitlager 512 einen radialen
Flansch 516, dessen innenseitige Fläche als die Druckfläche
einer Druckscheibe arbeitet, indem sie sich über einen
vorgegebenen Abstand über die ganz innenseitige Fläche der
Haltermutter 402 hinaus erstreckt. Der radiale Flansch 516 und das
Gleitlager 514 sind in einem Stück miteinander ausgebildet und
vorzugsweise aus glasgefülltem Nylon oder einem
spritzgeformten Polymer aufgebaut (Zusätze, wie Molybdän, können ebenfalls
verwendet werden). Das Polymer oder das Halteteil der
Halterarretierung 504 ist so ausgeformt, daß es einen arretierenden
Ring 517 aus Metall, vorzugsweise Stahl, umschließt. Der
arretierende Ring 517 hat einen ringförmigen Abschnitt 519, von
dem aus sich eine geeignete Anzahl von arretierenden Laschen
518 erstreckt. Die arretierenden Laschen 518 erstrecken sich
von dem ringförmigen Abschnitt 519 in einer insgesamt axial
außenseitigen Richtung, so daß sie in den Schlitzen 72 und 412
der Welle 12 und der Haltermutter 402 positioniert sind.
-
In Figuren 14 und 15 werden zwei zusätzliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in Figur 14 zu sehen
ist, hat die Lagerhalteranordnung 600 eine Haltermutter 602
mit einemn Gewindeabschnitt 610 auf ihrem Innendurchmesser,
der im Gewindeeingriff auf der mit Gewinde versehenen
Außendurchmesserseite des innenseitigen Teils 20 der Welle sitzt.
Bei dieser Ausführungsform arbeitet die Haltermutter 602
ebenfalls wie die innenseitige Lauffläche für die Lageranordnung
14.
-
Die Lagerhalteranordnung 600 kann auch eine Halterarretierung
einschließen, wie sie in Verbindung mit den vorherigen
Ausführungsformen beschrieben wurde, oder, wie gezeigt, kann eine
Drehung der Haltermutter 602 und eine Lösung des Eingriffs der
Haltermutter 602 verhindert werden, indem ein Teil der
Trennfläche zwischen dem Gewindeabschnitt 610 der Haltermutter 602
und dem Gewindeabschnitt des innenseitigen Teils 20 der Welle
gestaucht wird.
-
Die in Figur 14 zu sehende Ausführungsform ist zu der in
Figur 15 dargestellten ähnlich. Bei dieser Ausführungsform hat
die Lagerhalteranordnung 700 eine Lagerhaltermutter 702, die
an der innenseitigen Lauffläche der Lageranordnung 14 wirkt.
Die äußere Lauffläche der Lageranordnung 14 ist einstückig in
dem innenseitigen Teil 20 der Welle 12 ausgebildet. Die
Haltermutter 702 hat wiederum einen Gewindeabschnitt 710, der mit
der mit Gewinde versehenen Außendurchmesserfläche des
innenseitigen Teils 20 der Welle in Gewindeeingriff steht. Eine
Drehung und ein Eingriffslösen der Lagerhalteranordnung 700
von der Welle kann wieder durch eine Halterarretierung, wie
bei den früheren Ausführungen spezifiziert, oder durch das
Stauchen der Gewindetrennfläche zwischen dem Gewindeabschnitt
710 der Haltermutter 702 und dem mit Gewinde versehenen
Außendurchmesser des innenseitigen Teils 20 der Welle erreicht
werden.