DE69711569T2 - Nabe/Homokinetische Gelenkanordnung für Fahrzeugrad, insbesondere für Motorfahrzeug - Google Patents

Nabe/Homokinetische Gelenkanordnung für Fahrzeugrad, insbesondere für Motorfahrzeug

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Description

  • Die Erfindung befaßt sich mit einer Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung für ein Rad eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Motorfahrzeuges, und insbesondere betrifft sie ein System zum Koppeln der Nabe mit dem Universalgleichlaufgelenk unter Verwendung eines Zwischenrings, der zwischen der Nabe und dem Universalgleichlaufgelenk angeordnet ist, wobei der Zwischenring fest an der Nabe angebracht und mit Drehkupplungsmitteln versehen ist, die sowohl der Nabe als auch dem Universalgleichlaufgelenk zugewandt sind.
  • Eine Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung ist aus dem Stand der Technik bekannt, bei welchem das Universalgleichlaufgelenk mit der Nabe gekoppelt ist, und ist gewöhnlich durch einen angeflanschten Ring eines Wälzlagers der zweiten oder dritten Generation mit einem zwischenliegenden Stahlring gebildet, der auf einem Achszapfen der Nabe aufgepreßt und mit dem Universalgleichlaufgelenk durch die axiale Verzahnung einer Keilwellenkupplung drehstarr gekoppelt ist. Ein elastischer Ring, der in einem kreisförmigen Sitz aufgenommen ist, der teilweise an dem Universalgleichlaufgelenk und teilweise an dem Zwischenring ausgebildet ist, verbindet letzteren mit dem Universalgleichlaufgelenk. Der Zwischenring ist an dem Achszapfen der Nabe mit Hilfe einer Schweißraupe oder mit Hilfe einer Keilwellenkupplung an dem Achszapfen und der plastischen Kaltverformung einer Kante der Achse selbst befestigt.
  • Zunächst ist die Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung des Standes der Technik schwierig herzustellen, während zweitens die großen axialen Abmessungen der Vorrichtung nachteilig sind.
  • Die EP-A-610 782 weist die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmale auf.
  • Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht folglich darin, eine Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung für ein Rad eines Motorfahrzeugs zu schaffen, die einfach und wirtschaftlich herzustellen ist, begrenzte axiale Abmessungen besitzt und bei welcher die Kupplung zwischen der Nabe und dem entsprechenden Universalgleichlaufgelenk derart beschaffen ist, daß ein hohes Maß an Steifigkeit, Langzeitstabilität und hohem Widerstand gegenüber Vibrationen und Torsionsspannungen sichergestellt ist.
  • Im Einklang mit der vorbestimmten Aufgabe wird folglich eine Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motorfahrzeugs geschaffen, mit einer Nabe, die angeflanschte Verbindungsmittel zur Aufnahme des Rades aufweist und mit Hilfe eines Wälzlagers drehbar mit einer Aufhängung des Fahrzeugs verbindbar ist, einem Zwischenring, der auf einem Ende der Nabe sitzt, und einem Universalgleichlaufgelenk, das zur Rotation mit der Nabe mit Hilfe einer Keilwellenkupplung verbunden ist, die durch eine erste, an dem Zwischenring ausgebildete Verzahnung gebildet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Zwischenring mit einer zweiten Verzahnung, die den Zwischenring mit der Nabe zur Rotation mit dieser verbindet, und einer glatten zylindrischen Zentrierfläche an der Nabe versehen ist, wobei das Ende der Nabe eine durch plastische Deformation gegen den Zwischenring gestauchte Kante aufweist, um den Zwischenring axial an der Nabe zu verriegeln.
  • Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen deutlich, die lediglich im Sinne nicht einschränkender Beispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
  • Fig. 1 einen Radialschnitt einer Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung, die - oder- und unterhalb der Symmetrieachse - zwei verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, und
  • Fig. 2 einen Teilradialschnitt eines abgewandelten Zwischenrings für das Universalgleichlaufgelenk gemäß Fig. 1.
  • Mit Bezug auf Fig. 1 wird eine Nabe 1 für ein Antriebsrad eines Motorfahrzeugs drehbar durch eine Aufhängung des Fahrzeugs über ein Lager 2 mit zwei Ringen Lagerkugeln 3 und 4 gehalten. Die Nabe 1 ist starr an einem Universalgleichlaufgelenk 5 befestigt, das nachfolgend vereinfacht als ein "Gelenk" bezeichnet wird, von bekannter Art ist und nicht näher im Detail beschrieben wird.
  • Die Nabe 1 ist durch einen hohlzylindrischen Achszapfen 6 ausgebildet, der an seinen Enden offen ist, die, bei diesem besonderen, nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel den Innenring des Lagers 2 bilden. Die Nabe 1 besitzt einen Radialflansch 7 an einem Ende, um eine Felge 8 des Rads zu montieren, die an dem Flansch unter Verwendung von Bolzen 9 befestigt werden kann, und endet mit einer ringförmigen Kante 11 an ihrem gegenüberliegenden Ende 10.
  • Die die Nabe 1 und das Gelenk 5 aufweisende Vorrichtung ist durch eine Strebe 12, die in einem Teilschnitt gezeigt ist, der vorher erwähnten Fahrzeugaufhängung abgestützt, wobei die Strebe 12 durch Schrauben mit einem Radialflansch 14 verbunden ist, der einen Teil eines an dem Kugellager 2 befestigten Außenrings 15 bildet. Die Kante 11 ragt axial über das entsprechende Ende des Rings 15 hinaus und ist von begrenzter Stärke, so daß sie durch Kaltwalzen deformiert werden kann, wie nachfolgend zu sehen sein wird.
  • Die äußeren Laufbahnen 16 und 17 für die beiden Ringe der Lagerkugeln 3 und 4 sind an der inneren Fläche des Rings 15 ausgebildet, während von den beiden entsprechenden inneren Laufringen 18 bzw. 19 einer unmittelbar an der Nabe 1 und einer an einem Zwischenring 20 ausgebildet ist, der auf der Nabe 1 sitzt. In einer möglichen abgewandelten Ausführungsform, die mit einer durchbrochenen Außenlinie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die inneren Laufbahnen 18, 19 an jeweiligen Ringen 20', 20 ausgebildet, die beide auf der Nabe 1 sitzen.
  • Der Zwischenring 20 ist auf einen glatten, zylindrischen Zentriersitz 21 aufgesetzt, der an der Nabe 1 mittels einer glatten, zylindrischen Innenfläche 22 nahe des Endes 10 und konzentrisch zu der Rotationsachse A des Lagers 2 ausgebildet ist. Ein ringförmiger Teil 23 des Zwischenrings 20 erstreckt sich radial in Richtung des Gelenks 5. Zwei Sätze von axialen Verzahnungen 24 und 25 sind an der Innen- bzw. Außenfläche des ringförmigen Teils 23 ausgebildet, wobei die Verzahnungen geeignet sind, jeweils Keilwellenverbindungen zu bilden, um das Gelenk 5 auf der einen Seite mit der Nabe 1 auf der anderen Seite mechanisch zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Insbesondere ist die innenliegende Verzahnung 24 geeignet, in eine entsprechenden Verzahnung an der Nabe 1 einzugreifen, während die Außenverzahnung 25 in der Lage ist, in eine an der Innenseite eines sich axial erstreckenden ringförmigen Teils 28 der Glocke des Gelenks 5 ausgebildete Verzahnung 27 einzugreifen.
  • Mit dem Ziel, die Kräfte auf und die Deformation des Zwischenrings 20 zu minimieren, ist experimentell gezeigt worden, daß die Art der Verbindung zwischen dem Ring 20 entweder eine Verbindung mit leichtem Preßsitz oder eine Verbindung mit ein wenig Spiel sein muß, bei welcher die resultierende Toleranz der Verbindung zwischen - 30 um (Preßsitz) und 50 um (Spiel) betragen kann.
  • Nachdem man den Ring 20 in den Sitz 21 der Nabe montiert hat, wird die Kante 11 der Nabe 1 radial gebogen und eng anliegend durch plastische Kaltverformung mit Hilfe des Walzens gegen den ringförmigen Teil des Ringes 20 gestaucht. Auf diese Weise wird der Ring 20 starr und fest gegen die Nabe 1 verriegelt.
  • Das Gelenk 5 wird axial mit Bezug auf den Zwischenring 20 und damit auch mit Bezug auf die Nabe 1 mit Hilfe eines elastischen Dehnungsrings 29 axial verriegelt, der im Querschnitt kreisförmig ist und in einem Umfangskanal 30 teilweise außerhalb des Rings 20 und teilweise innerhalb des ringförmigen Teils 28 des Gelenks 5 angeordnet ist. Sobald die beiden Teile des Kanals 30 Stirn an Stirn angeordnet werden, dehnt sich der elastische Ring 29 aus und verrastet das Gelenk 5 auf dem Ring 20. Infolge der kreisförmigen Form des Querschnitts des elastischen Rings 29 kann das Gelenk 5 von der Nabe 1 einfach durch Aufbringen einer ausreichenden Axialkraft auf das Gelenk 5 getrennt werden, um dadurch das elastische Zusammendrücken des Rings 29 (der, wie es bereits bekannt ist, einen Radialschlitz besitzt (nicht gezeigt))zu bewirken, die ihn vollständig in dem auf dem Ring 20 ausgebildeten Kanal 30 drückt.
  • Eine andere Ausführungsform des Zwischenrings 20 ist, zur Vereinfachung, im unteren Teil von Fig. 1 dargestellt, in welchem der Zwischenring mit 31 bezeichnet ist, um ihn von dem im oberen Bereich der Fig. 1 gezeigten Ring zu unterscheiden.
  • Bei dieser Ausführungsform besitzt der Zwischenring 31 zwei Sätze von Verzahnungen 33 und 34, die beide radial an entgegensetzten ringförmigen Enden 35, 36 des Rings 31 angeordnet sind. Der Ring 31 besitzt auch einen Kragen 37, der in einer Zwischenlage zwischen den beiden Sitzen von Axialverzahnungen 33, 34 nach innen ragt und durch zwei konische Seitenflächen 38, 39, vorzugsweise spiegelsymmetrisch, und durch eine glatte zylindrische Zentrierfläche 40 auf dem Sitz 21 der Nabe 1 begrenzt ist, der in der Form von Ringnuten 41 ausgebildet ist. Die beiden Sätze von Verzahnungen 33, 34 verriegeln mit einer entsprechenden Außenverzahnung 42 bzw. 43 der Nabe 1 und des Gelenks 5.
  • Insbesondere sind die Verzahnungen 34, 42 zum Koppeln des Rings 31 mit der Nabe 1 derart ausgebildet, daß sie im Betrieb axial zwischen den beiden Bahnen des Kugellagers. 2 liegen. Ähnlich ist die glatte Zentrierfläche 40 des Rings 31 in axialer Deckung mit der dem Gelenk 5 zugewandten Laufbahn 19 angeordnet.
  • Der Ring 31 ist an der Nabe 1 durch Walzen der Kante 11 axial verriegelt, die, wie bereits im Zusammenhang mit dem Ring 20 beschrieben, plastisch gegen den Ring 31 gestaucht ist, bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel gegen die konische Fläche 39 des Kragens 37 des Rings 31. Daher ist die gestauchte Kante 11 axial innerhalb des Rings 31 enthalten. Dies ermöglicht es, die Mitte des Gelenks näher an die des Lagers zu rücken.
  • Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Zwischenrings 20, bei welchem die Innenverzahnung 24 an einem Ende 23a des Rings 20 gegenüber dem ringförmigen Ende 23 im wesentlichen unterhalb der Lagerlaufbahn 19 angeordnet ist, die dem Gelenk 5 zugewandt ist.
  • Die Sätze von Verzahnungen 34, 42 können mit einer Verzahnung koexistieren oder durch diese ersetzt sein, die an der konischen Fläche 39 (schematisch in Doppellinien in Fig. 1 gezeigt) ausgebildet sein kann und beim Walzen der Kante 11 teilweise in die gestauchte Kante 11 eindringt (welche die Räume zwischen den Zähnen füllt), wodurch die Verriegelung des Rings 31 an der Nabe 1 wirksamer gemacht wird.
  • Zuletzt versteht es sich, daß die beschriebene Ausführungsform viele weitere Funktionsteile umfasst oder umfassen kann, wie z. B. Dichtringe, Winkelgeschwindigkeitsdetektoren usw., die sämtlich bekannt sind und aus Gründen der Vereinfachung nicht beschrieben oder dargestellt worden sind, da sie nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind, und das Fehlen ihrer Beschreibung nicht das Verständnis der Erfindung beeinträchtigt.

Claims (11)

1. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motorfahrzeugs, mit einer Nabe (1), die angeflanschte Verbindungsmittel (7) zur Aufnahme des Rads (8) aufweist und mit Hilfe eines Wälzlagers (2) drehbar mit einer Aufhängung (12) des Fahrzeugs verbindbar ist, einem Zwischenring (20; 31), der auf einem Ende der Nabe (1) sitzt, und einem Universalgleichlaufgelenk (5), das zur Rotation mit der Nabe (1) mit Hilfe einer Keilwellenkupplung verbunden ist, die durch eine erste, an dem Zwischenring (20; 31) ausgebildete Verzahnung (25; 33) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (21; 31) eine zweite Verzahnung (24; 34; 38; 39), die den Zwischenring (20; 31) mit der Nabe (1) zur Rotation mit dieser verbindet, und eine glatte zylindrische Zentrierfläche (22; 40) an der Nabe (1) aufweist, wobei das Ende der Nabe (1) eine durch plastische Deformation gegen den Zwischenring (20; 31) gestauchte Kante (11) aufweist, um den Zwischenring (22; 31) axial an der Nabe (1) zu verriegeln.
2. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (2) ein Lager mit zwei Reihen von Wälzkörpern (3, 4) ist, die zwischen der Nabe (1) und einem angeflanschten Lagerring (15) angeordnet sind, der mit der Aufhängung verbindbar ist.
3. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (25) und zweite (24) Verzahnung axiale Verzahnungen sind, die an der Innenseite bzw. Außenseite desselben Endes (23) des Zwischenrings (20) ausgebildet sind, das dem Gelenk (5) zugewandt ist.
4. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (25; 33) und zweite (24; 34) Verzahnung axiale Verzahnungen sind, die an entgegengesetzten Enden (23, 23a; 35, 36) des Zwischenrings (20; 31) angeordnet sind.
5. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Axialverzahnung (24; 34) an einer solchen axialen Stelle ausgebildet ist, daß sie im Betrieb zwischen den Bahnen (18, 19) für die Wälzkörper (3, 4) des Lagers (2) liegt.
6. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (33) und zweite (34) Axialverzahnung beide innerhalb der gegenüberliegenden Enden (35, 36) liegen.
7. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (31) mit einem innenseitigen, ringförmigen Kragen (37) zwischen der ersten und zweiten Verzahnung (33; 34) vorgesehen ist und im wesentlichen axial unterhalb einer Bahn (19) für die umlaufenden Körper (3) angeordnet ist, die dem Gelenk (5) zugewandt sind.
8. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen durch zwei konische Flächen (38, 39) begrenzt ist, die durch eine zylindrische Zentrierfläche (40) des Zwischenrings (31) auf der Nabe (1) getrennt sind.
9. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (39) der konischen Flächen (38, 39) mit einer entsprechend konischen Verzahnung ausgebildet ist.
10. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (11) plastisch gegen den Kragen (37) gegen eine der konischen Flächen (39) gestaucht ist, so daß sie innerhalb des Zwischenrings (31) aufgenommen ist, um die Axialdimensionen des Lagers zu begrenzen.
11. Naben-/Universalgleichlaufgelenk-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem glatten Sitz (21) und der glatten Zentrierfläche (22; 40) des Zwischenrings (20; 31) mit einem Spiel von - 30 um bis + 50 um bewirkt ist.
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