DE69831434T2

DE69831434T2 - Lagereinheit für eine Fahrzeugradaufhängung

Info

Publication number: DE69831434T2
Application number: DE69831434T
Authority: DE
Inventors: Hiroya Fujisawa-shi Miyazaki; Yoshihisa Fujisawa-shi Ohnuki; Takashi Fujisawa-shi Kuwano; Hiroyuki Fujisawa-shi Sawai
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2018-01-15
Also published as: EP1319854A3; US6280096B1; EP0854303A3; EP1314903B1; DE69831102D1; DE69831515D1; EP1319854A2; DE69819217D1; EP1314903A2; US6761486B2; US6672770B2; DE69819217T2; DE69831515T2; EP1312821A3; US20020146185A1; DE69831102T2; US6422758B1; EP1312821B1; EP1319854B1; EP0854303B1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung, speziell zum drehbaren Lagern eines Fahrzeugrades eines Kraftfahrzeugs in Bezug auf eine Aufhängungsvorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs wird von einer Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung wie in 17 gezeigt gelagert. Diese Figur zeigt ein Beispiel für die weit verbreiteten herkömmlichen Wälzlagereinheiten.
Diese Wälzlagereinheit 1 für eine Fahrzeugradhalterung umfasst eine Nabe 2, einen Innenring 3, einen Außenring 4 und eine Mehrzahl von Wälzelementen 5. Die Nabe 2 hat eine äußere Umfangsfläche, deren axial äußerer Endabschnitt mit einem ersten Flansch 6 zum stützenden Aufnehmen des Fahrzeugrades ausgebildet ist.
Der Begriff „axial außen" bedeutet die breiteunmäßig äußere Seite, wenn die Einheit in dem Kraftfahrzeug installiert ist, d.h. die linke Seite in den Figuren in der vorliegenden Anmeldung, mit Ausnahme der 4 bis 6; der Begriff „axial innen" hingegen bedeutet die breiteunmäßig mittlere Seite, wenn die Einheit in dem Kraftfahrzeug installiert ist, d.h. die rechte Seite in den Figuren in der vorliegenden Anmeldung, mit Ausnahme der 4 bis 6.
Der Zwischenabschnitt der äußeren Umfangsfläche der Nabe 2 ist mit einer ersten Innenringlaufbahn 7 ausgebildet, während der axial innere Endabschnitt der äußeren Umfangsfläche mit einem Absatzabschnitt 8 mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet ist.
Der Innenring 3 wird auf dem Absatzabschnitt 8 montiert und ist auf seiner äußeren Umfangsfläche mit einer zweiten Innenringlaufbahn 9 ausgebildet.
Die Nabe 2 hat einen axial inneren Endabschnitt, an dem ein Außengewindeabschnitt 10 ausgebildet ist, dessen Kopfendabschnitt axial weiter nach innen vorsteht als die axial innere Stirnfläche des Innenrings 3.
Auf den Außengewindeabschnitt 10 wird eine Mutter 11 geschraubt. Der Innenring 3 wird zwischen der Mutter 11 und der Absatzfläche 12 des Absatzabschnitts 8 gelagert und dadurch an einer bestimmten Stelle der Nabe 2 befestigt.
Der Außengewindeabschnitt 10 ist mit einem ausgesparten Eingriffsabschnitt 14 in der äußeren Umfangsfläche seines Kopfendabschnitts ausgebildet. Nach dem Festziehen der Mutter 11 auf ein vorbestimmtes Drehmoment wird ein mit dem ausgesparten Eingriffsabschnitt 14 fluchtender Abschnitt der Mutter 11 radial nach innen gequetscht (gekräuselt/gewellt), um zu verhindern, dass sich die Mutter 11 löst.
Auf der inneren Umfangsfläche des Außenrings 4 sind eine erste Außenringlaufbahn 15, die der ersten Innenringlaufbahn 7 gegenüberliegt, und eine zweite Außenringlaufbahn 16 ausgebildet, die der zweiten Innenringlaufbahn 9 gegenüberliegt. Eine Mehrzahl von Wälzelementen 5 ist jeweils zwischen der ersten Außenringlaufbahn 15 und der ersten Innenringlaufbahn 7 sowie zwischen der zweiten Außenringlaufbahn 16 und der zweiten Innenringlaufbahn 9 vorgesehen.
In der Figur werden zwar Kugeln als Wälzelemente verwendet, aber es können bei Wälzlagereinheiten für schwere Kraftfahrzeuge auch konische Rollen als Wälzelemente zum Einsatz kommen.
Um die Wälzlagereinheit 1 wie oben erwähnt in dem Fahrzeug zu installieren, ist ein zweiter Flansch 17 auf der äußeren Umfangsfläche des Außenrings 4 ausgebildet und dient zum Befestigen des Außenrings 4 an einer Aufhängungsvorrichtung, um so das Fahrzeugrad an dem ersten Flansch 6 zu befestigen. Somit kann das Fahrzeugrad drehbar auf der Aufhängungsvorrichtung gelagert werden.
Die Spezifikation des US-Patentes Nr. 5490732 offenbart eine Wälzlagereinheit 1 für eine Fahrzeugradhalterung, die als zweites konventionelles Beispiel in 18 illustriert ist.
Diese Lagereinheit 1 umfasst eine Nabe 18 mit einer Umfangsfläche, an der ein erster Flansch 6 vorgesehen ist und an der ein Innenring 41 und ein zweiter Innenring 3 montiert sind. Die Nabe 18 hat einen axial inneren Endabschnitt, der axial weiter nach innen vorsteht als die axial innere Endfläche des zweiten Innenrings 3 und der zur Bildung eines gequetschten Abschnitts 19 radial nach außen gebogen ist. Dieser gequetschte Abschnitt 19 wirkt mit der Absatzfläche 12 zusammen, die am Basisabschnitt des ersten Flansches 6 auf der äußeren Umfangsfläche am Zwischenabschnitt der Nabe 18 vorgesehen ist, um den ersten Innenring 41 und den zweiten Innenring 3 dazwischen zu tragen. Insbesondere ist der axial innere Endabschnitt der Nabe 18, der axial weiter nach innen vorsteht als der zweite Innenring 3, mit einem zylindrischen Abschnitt ausgebildet, der radial nach außen gequetscht ist, um den gequetschten Abschnitt 19 zu bilden, der den ersten Innenring 41 und den zweiten Innenring 3 auf der Absatzfläche 12 hält.
Im Falle des ersten konventionellen Beispiels, das in 17 veranschaulicht ist, sind die Vorgänge zum Bilden des ausgesparten Eingriffsabschnitts 14 am Kopfende des Außengewindeabschnitts 10 und zum Quetschen eines Abschnitts der Mutter 11 radial nach innen erforderlich. Dies führt zu erhöhten Kosten aufgrund einer ineffizienten Herstellung von Teilen sowie aufgrund von ungelegenen Zusammenfügungsvorgängen der Lagereinheit 1 für eine Fahrzeugradhalterung.
Im Falle des zweiten konventionellen Beispiels von 18 muss der gequetschte Abschnitt 19 auf der Nabe 18 ausgebildet werden, um den ersten Innenring 41 und den zweiten Innenring 3 an der Nabe 18 zu befestigen. Demgemäß muss die Nabe 18 aus einem Material hergestellt werden, an dem der gequetschte Abschnitt 19 ausgebildet werden kann. Insbesondere kann im Falle des zweiten konventionellen Beispiels von 18, da die Nabe 18 selbst ohne Innenringlaufbahn ausgebildet ist, d.h. da die erste und die zweite Innenringlaufbahn 7, 9 auf der äußeren Umfangsfläche des ersten und zweiten Innenrings 41, 3 ausgebildet sind, die auf der Nabe 18 montiert sind, die Nabe 18 aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,45 Gew.-% hergestellt werden, der sich leicht bearbeiten lässt, um den gequetschten Abschnitt 19 zu bilden. Beim Bilden des gequetschten Abschnitts 19 wird der auf der Nabe 18 montierte zweite Innenring 3 jedoch mit einer großen Last beaufschlagt, was zur Folge hat, dass sich der zweite Innenring 3 verformt und dass das interne Spiel (plus oder minus) der Wälzlagereinheit vom Sollwert abweichen kann. Wenn das interne Spiel der Wälzlagereinheit vom Sollwert abweicht, dann kann dadurch die Wälzermüdungsfestigkeit der auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Innenrings 3 ausgebildeten zweiten Innenringlaufbahn 9 reduziert werden.
Ein solcher unerwünschter Zustand kann in der Konstruktion dort entstehen, wo die Konstruktion von 17 und die von 18 kombiniert werden, um die Nabe 2 mit dem ersten Flansch 6 und der ersten Innenringlaufbahn 7 zu erzielen und wo der Innenring 3 mittels des gequetschten Abschnitts 19 fest an der Nabe 2 befestigt ist.
Darüber hinaus ist es bei einer solchen Konstruktion, wenn die Nabe 18 aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,45 Gew.-% wie in der konventionellen Konstruktion von 18 hergestellt ist, unmöglich, den Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 hart genug zu machen und dabei sicherzustellen, dass der Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 haltbar genug ist.
Die DE 4425732A1 (FAG Kugelfischer Georg Schäfer) offenbart eine Radlagereinheit mit einem Drehmomentsensor für angetriebene Räder eines Kraftfahrzeugs. Die Radlagereinheit weist einen formschlüssigen elastischen Verbindungsteil (3) aus Plastik mit einem T-förmigen Querschnitt auf, der zwischen einem Lager (1) und einem Kugelgelenk (2) angeordnet und daran befestigt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung mit ausreichender Haltbarkeit, zu geringeren Kosten und mit einer sicheren Befestigung des Innenrings bereitzustellen.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Lagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung gemäß dem hier beiliegenden Anspruch 1 bereit.
Der Krümmungsradius wird vorzugsweise mit zunehmender Nähe zur Außendurchmesserseite kleiner.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung eine Nabe mit einer äußeren Umfangsfläche, die mit einem ersten Flansch an einem axialen Endabschnitt davon und einer weiteren Innenringlaufbahn an einem Zwischenabschnitt davon ausgebildet ist, einen Absatzabschnitt, der eine Absatzfläche aufweist und am anderen Endabschnitt der Nabe ausgebildet ist, wobei der Absatzabschnitt einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der des Abschnitts, an dem die weitere Innenringlaufbahn ausgebildet ist, einen Innenring mit einer äußeren Umfangsfläche, der mit der ersten Innenringlaufbahn daran ausgebildet und an dem Absatzabschnitt montiert ist, einen Außenring mit einer inneren Umfangsfläche, die mit einer ersten Außenringlaufbahn gegenüber der ersten Innenringlaufbahn ausgebildet ist, und einer zweiten Außenringlaufbahn gegenüber der zweiten Innenringlaufbahn und einer äußeren Umfangsfläche, die mit einem zweiten Flansch daran ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Wälzelementen, die zwischen der ersten Außenringlaufbahn und der ersten Innenringlaufbahn sowie zwischen der zweiten Außenringlaufbahn und der zweiten Innenringlaufbahn vorgesehen sind, wobei die Nabe einen zylindrischen Abschnitt hat, der an dem anderen axialen Endabschnitt vorgesehen ist, so dass er von dem an dem Absatzabschnitt montierten Innenring vorsteht, und wobei der zylindrische Abschnitt zur Bildung eines gequetschten Abschnitts gemäß Anspruch 1 radial nach außen gequetscht ist, so dass der am Absatzabschnitt montierte Innenring durch den gequetschten Abschnitt auf der Absatzfläche des Absatzabschnitts gehalten wird, so dass der auf dem Absatzabschnitt montierte Innenring sicher an der Nabe befestigt wird.
Die Nabe besteht aus einem hochgekohlten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,45 Gew.-% oder mehr, und wenigstens der Abschnitt der weiteren Innenringlaufbahn wird durch ein Abschreckverfahren wie z.B. Induktionshärten, Einsatzhärten und Abschrecken, Laserabschrecken gehärtet. Auf diese Weise wird die Wälzermüdungsfestigkeit (Abblätterungsfestigkeit) trotz der wiederholt durch die Wälzelemente aufgebrachten Last zuverlässig erzielt.
Insbesondere muss der Oberflächenabschnitt der weiteren Innenringlaufbahn eine hohe Härte von beispielsweise Hv 550 bis Hv 900 haben, um die Wälzermüdungsfestigkeit zu gewährleisten. Wenn der Oberflächenabschnitt der weiteren Innenringlaufbahn eine geringere Härte hat, dann würde dies die Wälzermüdungsfestigkeit der ersten Innenringlaufbahn verkürzen.
Wenn die Nabe aus einem Kohlenstoffstahl besteht, der einen geringeren Kohlenstoffgehalt als 0,45% hat, dann könnte die erforderliche Härte auch dann nicht sichergestellt werden, wenn der erste Innenringlaufbahn-Abschnitt dem Abschreckvorgang unterzogen würde.
In den obigen bevorzugten Ausgestaltungen wird die Nabe aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,45 Gew.-% oder mehr hergestellt, und der weitere Innenringlaufbahn-Abschnitt wird einem Abschreckvorgang unterzogen, so dass die erste Innenringlaufbahn eine Härte hat, die hoch genug ist, um die Wälzermüdungsfestigkeit der ersten Innenringlaufbahn zu erzielen. Da der zylindrische Abschnitt der Nabe nicht dem Abschreckvorgang unterzogen und in ihrem geschmiedeten Zustand gehalten wird, ist das Verfahren des Quetschens, um die Nabe und den Innenring miteinander zu verbinden, nicht unpraktisch.
Der Innenring besteht aus einem hochgekohlten Stahl wie z.B. Lagerstahl und wird bis auf den Kern abschreckgehärtet, und daher wird selbst dann, wenn der Innenring beim Quetschen mit einer großen Last beaufschlagt wird, verhütet, dass sich der Innenring verformt und dass das interne Spiel (plus oder minus) der Wälzlagereinheit vom Sollwert abweicht.
Insbesondere muss der zylindrische Abschnitt radial nach außen mit einer großen Last beaufschlagt werden, um den gequetschten Abschnitt durch Ausquetschen des zylindrischen Abschnitts zu bilden. Infolgedessen werden die innere Umfangsfläche und die Stirnfläche des Innenrings mit einem hohen Oberflächendruck beaufschlagt. Wenn also die Härte des Innenrings gering ist, dann würde der Innenring durch den Oberflächendruck verformt und das interne Spiel würde vom Sollwert abweichen.
In den bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist der Innenring jedoch aus einem hochgekohlten Stahl wie z.B. Lagerstahl gefertigt und ist bis auf den Kern abschreckgehärtet, und daher ist die Härte des Innenrings hoch genug, so dass unabhängig von dem hohen Oberflächendruck verhindert wird, dass sich der Innenring verformt, und so dass das interne Spiel auf dem Sollwert gehalten werden kann. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich die erste Innenringlaufbahn verändert, und es wird verhindert, dass sich die Formgenauigkeit (Rundheit, Querschnittsgestalt) verschlechtert. Auf diese Weise wird die Wälzermüdungsfestigkeit ausreichend gehalten.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung eine Nabe mit einer äußeren Umfangsfläche, die mit einem ersten Flansch an einem axialen Endabschnitt davon und einem Absatzabschnitt ausgebildet ist, der eine Absatzfläche aufweist und zwischen dem anderen axialen Ende davon und einem Zwischenabschnitt davon ausgebildet ist, einen ersten Innenring mit einer äußeren Umfangsfläche, der mit der ersten Innenringlaufbahn daran ausgebildet und an einem Endabschnitt des Absatzabschnittes montiert ist, einen zweiten Innenring mit einer äußeren Umfangsfläche, der mit einer zweiten Innenringlaufbahn daran ausgebildet und an dem anderen Endabschnitt des Absatzabschnittes montiert ist, einen Außenring mit einer inneren Umfangsfläche, die mit einer ersten Außenringlaufbahn gegenüber der ersten Innenringlaufbahn ausgebildet ist, und einer zweiten Außenringlaufbahn gegenüber der zweiten Innenringlaufbahn und einer äußeren Umfangsfläche, die mit einem zweiten Flansch daran ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Wälzelementen, die zwischen der ersten Außenringlaufbahn und der ersten Innenringlaufbahn sowie zwischen der zweiten Außenringlaufbahn und der zweiten Innenringlaufbahn vorgesehen sind, wobei die Nabe einen zylindrischen Abschnitt hat, der an dem anderen axialen Endabschnitt davon vorgesehen ist, so dass er von dem an dem anderen Endabschnitt des Absatzabschnittes montierten zweiten Innenring vorsteht, wobei der zylindrische Abschnitt zur Bildung eines gequetschten Abschnitts gemäß Anspruch 1 radial nach außen gequetscht ist, so dass der am Absatzabschnitt montierte erste und zweite Innenring durch den gequetschten Abschnitt auf der Absatzfläche des Absatzabschnitts gehalten wird, so dass der auf dem Absatzabschnitt montierte erste und zweite Innenring sicher an der Nabe befestigt werden.
Bei dieser Wälzlagereinheit kann die Nabe, da sie selbst nicht mit der Innenringlaufbahn ausgebildet ist, aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,45 Gew.-% hergestellt sein, um die Bildung des gequetschten Abschnitts zu erleichtern. Es wird jedoch wenigstens ein Abschnitt des Absatzabschnitts der Nabe, einschließlich der Absatzfläche, abschreckgehärtet. Demgemäß kann die Absatzfläche des Absatzabschnitts zum Zusammenklemmen mit dem gequetschten Abschnitt des auf den Absatzabschnitt montierten ersten und zweiten Innenrings und der eine Endabschnitt des Absatzabschnitts, der beim Gebrauch der Wälzlagereinheit eine Spannungskonzentration erfährt, mit Sicherheit eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit haben.
Was den zylindrischen Abschnitt und den ersten und zweiten Innenring betrifft, so ist die Beschreibung für das erste Merkmal zu berücksichtigen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts der Wälzlagereinheit gemäß einem ersten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der Konstruktion des ersten Beispiels von 1, wobei der axial innere Endabschnitt der Nabe gequetscht ist, um den Innenring nach der Produktion sicher zu montieren;
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der Konstruktion des ersten Beispiels von 1, wobei der axial innere Endabschnitt der Nabe vor dem Quetschen dargestellt ist;
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von 3;
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts der Schwingpresse;
6 ist eine Draufsicht auf die Einspannvorrichtung, die in der Schwingpresse installiert werden soll;
7 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem zweiten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem dritten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem vierten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts der Wälzlagereinheit gemäß einem fünften Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem sechsten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem siebten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem achten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem neunten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem zehnten Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem elften Beispiel in den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Querschnittsansicht einer Hälfte eines Abschnitts einer Wälzlagereinheit gemäß einem ersten Beispiel der Konstruktion des Standes der Technik;
18 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Beispiels der Wälzlagereinheit gemäß der Konstruktion des Standes der Technik.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen
Nachfolgend werden einige Beispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Die 1 bis 4 zeigen ein erstes Beispiel der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
Die Wälzlagereinheit 1a umfasst eine Nabe 2, die ein erstes Innenringelement ist, einen Innenring 3, einen Außenring 4 und eine Mehrzahl von Wälzelementen 5. Die Nabe 2 hat eine äußere Umfangsfläche, die mit einem ersten Flansch 6 ausgebildet ist, der sich näher an ihrem axial äußeren Ende befindet, um ein Fahrzeugrad zu lagern, jeweils mit einer ersten Innenringlaufbahn 7 an einem Zwischenabschnitt davon und mit einem Absatzabschnitt 8 mit einem kleineren Außendurchmesser am axial inneren Ende davon. Die Nabe 2 besteht aus einem Kohlenstoffstahlmaterial, das Kohlenstoff in einer Menge von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% enthält, und ist einstückig durch Schmieden ausgebildet.
Ein Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Nabe 2, der in 1 durch Kreuzschraffierung angedeutet ist und der die erste Innenringlaufbahn 7, den Basisabschnitt des ersten Flansches 6 und die untere Hälfte des Absatzabschnitts 8 beinhaltet, wurde einem Abschreckhärtungsverfahren wie Induktionshärten, Einsatzhärten-Abschrecken, Laserabschrecken unterzogen, um den Härtegrad dieses Abschnitts bis zu einer Größenordnung von Hv 550 bis Hv 900 zu erhöhen. Übrigens ist im Rahmen der oben aufgeführten Abschreckverfahren die Induktionshärtung aufgrund ihrer geringeren Verfahrenskosten wünschenswert. Andererseits sind die Kosten des Einsatzhärtens-Abschreckens aufgrund der Plattierungsbehandlung zum Verhindern von Aufkohlung für den Abschnitt erforderlich, der nicht gehärtet werden darf. Die Ausrüstungskosten für das Laserabschrecken sind hoch.
Bei dem in 1 durch Kreuzschraffierung illustrierten Abschnitt, der einem Abschreckvorgang unterzogen wird, wird der Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 mit einem großen Flächendruck auf der Basis des Kontakts mit der Wälzoberfläche der Wälzelemente 5 beaufschlagt und dadurch gehärtet, um die Wälzermüdungsfestigkeit zu gewährleisten.
Der Basisabschnitt des ersten Flansches 6 wird gehärtet, um unabhängig von der durch den ersten Flansch 6 mit dem daran befestigten Fahrzeugrad ausgeübten Momentlast zu verhindern, dass sich der Basisabschnitt verformt.
Mit der Basishälfte des Absatzabschnitts 8 wird ein äußerer Umfangsflächenabschnitt des Absatzabschnitts 8 gehärtet, um zu verhindern, dass sich die äußere Umfangsfläche verformt, und um die Entstehung von Abriebverschleiß an der äußeren Umfangsfläche des mit dem Innenring 3 versehenen Absatzabschnittes 8 zu verhüten, unabhängig von der radialen Last, die von den Wälzelementen 5 auf den Innenring 3 ausgeübt wird, und von dem Montagedruck des Innenrings 3.
Der Abschnitt der Absatzfläche 12 des Absatzabschnitts 8 wird gehärtet, um zu verhindern, dass sich die Absatzfläche 12 verformt, und um zu verhindern, dass Abriebverschleiß an der Absatzfläche 12 des Absatzabschnitts 8 in Kontakt mit der axial äußeren Stirnfläche des Innenrings 3 entsteht, unabhängig von der axialen Last, die aufgrund des nachfolgend beschriebenen Quetschens auf den Innenring 3 aufgebracht wird.
Der Abschnitt der Ecke R zum Verbinden der äußeren Umfangsfläche des Absatzabschnitts 8 mit der Absatzfläche 12 wird gehärtet, um zu verhindern, dass sie aufgrund von Spannungskonzentrationen verformt werden. Es ist übrigens wünschenswert, dass der Krümmungsradius im Querschnitt des Abschnitts der Ecke R im Bereich von 2,5 mm ± 1,5 mm gehalten wird.
Wenn der Krümmungsradius dieses Abschnitts geringer ist als 1 mm, dann können Mängel wie Risse aufgrund von Spannungskonzentrationen entstehen. Im Gegensatz dazu, wenn der Krümmungsradius dieses Abschnitts größer ist als 4 mm, dann neigt dieser Abschnitt dazu, mit dem inneren Umfangsrandabschnitt des Innenrings 3 zu kollidieren, so dass es schwierig ist, einen reibungslosen Betrieb der Wälzlagereinheit zu erzielen.
Die axiale Position des axial inneren Endes der abschreckgehärteten Schicht, die in Kreuzschraffierung dargestellt ist (Punkt X in 1), befindet sich axial weiter nach innen (rechte Seite in 1) als die axiale Position (Punkt Y in 1) des Mittelpunktes der Wälzelemente 5, die um den Innenring 3 herum angeordnet sind, und axial weiter nach außen (linke Seite in 1) als die axiale Position (Punkt Z in 1) des Basisendes des nachfolgend beschriebenen gequetschten Abschnitts 19. Am Basisende des gequetschten Abschnitts 19 beginnt der Außendurchmesser des gequetschten Abschnitts 19 größer zu werden als der Außendurchmesser des Absatzabschnitts 8.
Der Grund für eine solche Begrenzung der Position des axial inneren Endes der abschreckgehärteten Schicht lautet wie folgt:
Eine Vergrößerung des Oberflächenbereiches der abschreckgehärteten Schicht im äußeren Umfangsflächenabschnitt des Absatzabschnitts 8 so weit wie möglich, um die Bearbeitung des gequetschten Abschnitts 19 zu erleichtern und um zu verhindern, dass Mängel wie Risse in dem gequetschten Abschnitt 19 aufgrund des Vorliegens der abschreckgehärteten Schicht entstehen.
Übrigens kann die abschreckgehärtete Schicht in den erforderlichen Abschnitten diskontinuierlich ausgebildet werden, aber wie in 1 gezeigt, können die benachbarten abschreckgehärteten Schichten fortlaufend gebildet werden, um Festigkeit und Haltbarkeit der Nabe 2 zu verbessern.
Am axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 ist ein zylindrischer Abschnitt 20 ausgebildet, wo der gequetschte Abschnitt 19 vorgesehen ist, um den Innenring 3 daran zu befestigen. In dem illustrierten Beispiel nimmt die Dicke des zylindrischen Abschnitts 20 im Laufe seiner Annäherung an das Kopfende in dem Zustand vor dem Ausquetschen des zylindrischen Abschnitts 20 radial nach außen immer mehr ab. Daher ist in diesem Beispiel ein konisches Loch 21 im axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 ausgebildet, so dass sein Innendurchmesser im Laufe seiner Annäherung an den ausgesparten Abschnitt 21a immer kleiner wird.
Der Innenring 3 besteht aus einem hochgekohlten Stahl wie z.B. einem hochgekohlten Chrom-Lagerstahl, z.B. SUJ 2, der bis auf den Kern abschreckgehärtet ist.
Der Kohlenstoffgehalt in dem Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 wird im Bereich von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% wie oben erwähnt gehalten. Wenigstens der in dem anderen axialen Endabschnitt der Nabe 2 ausgebildete zylindrische Abschnitt 20 hat eine Härte im Bereich von Hv 200 bis Hv 300 vor dem Quetschen wie in 2 gezeigt.
Durch Einhalten solcher Bedingungen wird die Härte von Hv 550 auf Hv 900, die für den Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 benötigt wird, gewährleistet, und das Verfahren des Ausquetschens des zylindrischen Abschnitts 20 wird im ausreichenden Maße durchgeführt.
Wenn die Härte des zylindrischen Abschnitts 20 nach dem Ausquetschen des zylindrischen Abschnitts 20 zum Bilden des gequetschten Abschnitts 19 Hv 300 übersteigt, dann können Risse in dem gequetschten Abschnitt 19 entstehen, und aufgrund von unzureichendem Quetschen würde der gequetschte Abschnitt 19 nicht eng mit dem Innenring 3 verbunden, so dass die Klemmkraft des Innenrings 3 in Bezug auf die Nabe 2 gering ist. Darüber hinaus wäre die zum Bilden des gequetschten Abschnitts 19 notwendige Last zu groß, so dass die Neigung besteht, dass beim Quetschen Mängel wie Vertiefungen auf den Laufbahnen und Wälzelementen 5 entstehen, die eine schlechte Maßgenauigkeit in den Teilen zur Folge haben können. Darüber hinaus würde sich die Nabe 2 nur schwer maschinell bearbeiten lassen. Insbesondere wäre die maschinelle Bearbeitungszeit länger und die Werkzeugslebensdauer würde verkürzt und die Kosten könnten sich erhöhen.
Wenn der Kohlenstoffgehalt im Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 1,10 Gew.-% überschreitet, dann wäre es schwierig, die Härte des zylindrischen Abschnitts 20 bis auf Hv 300 zu regeln. Daher beträgt die Obergrenze des Kohlenstoffgehalts im Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 1,10 Gew.-%.
Im Gegensatz dazu, wenn die Härte des zylindrischen Abschnitts 20 Hv 200 nicht erreicht, dann wäre es nicht möglich, die Härte in dem durch Quetschen des zylindrischen Abschnitts 20 gebildeten gequetschten Abschnitts 19 zu gewährleisten, so dass die Kraft des gequetschten Abschnitts 19 zum Festklemmen des Innenrings 3 nicht ausreichen würde.
Wenn der Kohlenstoffgehalt im Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 0,45 Gew.-% nicht erreicht, dann könnte die Härte von Hv 550 bis Hv 900, die für den Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 benötigt wird, nicht gewährleistet werden, so dass die Lebensdauer des Abschnitts der ersten Innenringlaufbahn 7 reduziert würde. Demgemäß beträgt die Untergrenze für den Kohlenstoffgehalt im Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 0,45 Gew.-%.
Die Nabe 2 wird durch Schmieden des Kohlenstoffstahls gebildet, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% wie oben erwähnt hat, wobei nach dem Schmieden kein Tempern notwendig ist, wenn der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,45 Gew.-% und 0,60 Gew.-% liegt. Insbesondere kann, da die Kühlgeschwindigkeit nach dem Schmieden einfach geregelt wird, die Härte von wenigstens dem zylindrischen Abschnitt 20 im Bereich von Hv 200 bis Hv 300 begrenzt werden. Demzufolge kann, nach dem Ausbilden der Nabe 2 durch Schmieden, das Verfahren zum Herstellen des zylindrischen Abschnitts 20 mit dem gequetschten Abschnitt 19 ohne Tempern durchgeführt werden, und somit kann die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung mit dem darin vorgesehenen gequetschten Abschnitt 19 zu geringeren Kosten hergestellt werden.
Andererseits besteht, wenn der Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 einen Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,60 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% hat, die Notwendigkeit, den Stahl nach dem Bilden der Nabe 2 durch Schmieden zu tempern. Insbesondere ist es selbst dann, wenn der Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 Kohlenstoff in einer Menge im Bereich von 0,60 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% enthält, möglich, dass eine Härte des zylindrischen Abschnitts 20 im Bereich von Hv 200 bis Hv 300 durch Regeln der Kühlgeschwindigkeit nach dem Schmieden erzielt wird. Die Kühlgeschwindigkeit muss jedoch sehr niedrig sein, d.h. es muss langsam gekühlt werden, es wird eine lange Prozesszeit benötigt und es werden Vorrichtungen nur für diesen Zweck benötigt. Es ist zu bemerken, dass vom Standpunkt einer hohen Produktionseffizienz und einfacher Produktionsausrüstung her gesehen Tempern wünschenswerter ist als das Regeln der Kühlgeschwindigkeit.
Darüber hinaus wird nach dem Durchführen des Temperns das Abschrecken der abzuschreckenden Abschnitte der Nabe 2 durchgeführt. Daher wird durch Tempern der durch Schmieden erzeugten Nabe 2 die Härte von wenigstens dem zylindrischen Abschnitt 20 im Bereich von Hv 200 bis Hv 300 erzielt.
Übrigens würden, wenn der Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 Kohlenstoff in einer Menge im Bereich von 0,60 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% enthält, wenn die Kühlgeschwindigkeit nach dem Schmieden nicht niedrig ist, es sei denn, dass getempert wird, ähnliche Probleme entstehen wie in dem Fall, bei dem der Kohlenstoffgehalt im Kohlenstoffstahl 1,10 Gew.-% übersteigt. Es ist zu bemerken, dass es in dem Fall, in dem der Kohlenstoffgehalt im Kohlenstoffstahl 1,10 Gew.-% übersteigt, selbst dann, wenn die Kühlgeschwindigkeit nach dem Schmieden gering gehalten wird oder selbst dann, wenn getempert wird, schwierig wäre, die Härte des zylindrischen Abschnitts 20 auf Hv 300 zu begrenzen.
Um den Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20 auszuquetschen, um den Innenring 3 am axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 zu befestigen, wird in dem Zustand, in dem die Nabe 2 befestigt wird, so dass sie sich axial nicht mehr verschiebt, wie in 2 gezeigt ist, ein Gesenk 22 fest auf den Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20 gepresst.
Das Gesenk 22 hat eine Kopfendseite (linke Stirnseite in 2), deren Mittelpunkt mit einem vorstehenden Abschnitt 23 in der Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist, der in den zylindrischen Abschnitt 20 gezwängt werden kann. Um den vorstehenden Abschnitt 23 allgemein herum ist ein ausgesparter Abschnitt 24 ausgebildet, der im Querschnitt eine bogenförmige Gestalt hat. Die Querschnittsgestalt und der Außendurchmesser R₂₄ sowie die Tiefe D₂₄ des ausgesparten Abschnitts 24 sind begrenzt, so dass nach einer plastischen Verformung des zylindrischen Abschnitts 20 zum Bilden des gequetschten Abschnitts 19 der gequetschte Abschnitt 19 eine vorbestimmte Form und Größe unter einer Kompressionskraft hat, die auf den Kohlenstoffstahl für den zylindrischen Abschnitt 20 aufgebracht wird.
Insbesondere hat der Querschnitt des ausgesparten Abschnitts 24 eine komplexe Kurvengestalt, so dass der gequetschte Abschnitt 19, der durch plastisches Verformen des Kopfendabschnitts des zylindrischen Abschnitts 20 mit dem ausgesparten Abschnitt 24 des Gesenks 22 erhalten wird, eine solche Querschnittsgestalt hat, dass die Dicke vom Basisendabschnitt zum Kopfendabschnitt hin geringer wird und dass sich die Dicke am Kopfendabschnitt stark bis zu einer geringen Größe verändert und dass sich der Krümmungsradius im Laufe seiner Annäherung an die Außendurchmesserseite verringert.
Der Außendurchmesser R₂₄ ist derselbe wie der Außendurchmesser R₁₉ des gequetschten Abschnitts 19 oder ist etwas geringer als der Außendurchmesser R₁₉ des gequetschten Abschnitts 19. Das heißt, R₂₄ ≤ R₁₉.
Die Tiefe D₂₄ ist so begrenzt, dass in dem Zustand, in dem der Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20 zwischen dem Gesenk 22 und der inneren Umfangsfläche am axial inneren Endabschnitt und der inneren Stirnseite des Innenrings 3 eingeklemmt wird, um den gequetschten Abschnitt 19 zu bilden, ein Spiel 25 zwischen dem Kopfendabschnitt des Gesenks 22 und der axial inneren Stirnseite des Innenrings 3 verbleibt.
Wenn das Gesenk 22 mit dem vorstehenden Abschnitt 23 und dem ausgesparten Abschnitt 24 mit der obigen Gestalt und Größe zu dem Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20 gedrückt wird, dann wird der Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20 in einer diametral auswärtigen Richtung gequetscht, so dass der gequetschte Abschnitt 19 gebildet wird.
Der Innenring 3 wird zwischen dem gequetschten Abschnitt 19 und der Absatzfläche 12 des Absatzabschnitts 8 getragen, der am axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 ausgebildet ist, um den Innenring 3 an der Nabe 2 zu befestigen.
Im Fall des illustrierten Beispiels wird an dem letzten Absatz, wo der gequetschte Abschnitt 19 durch plastisches Verformen der axial inneren Stirnseite des zylindrischen Abschnitts 20 gebildet wird, die Außendurchmesserfläche des gequetschten Abschnitts 19 unter einen Kompressionsspannungszustand in einer Umfangsrichtung gesetzt. Demgemäß wird effektiv verhindert, dass Mängel wie Risse entlang des äußeren Umfangsrandabschnitts des gequetschten Abschnitts 19 entstehen.
Ein gekrümmter Oberflächenabschnitt 26 mit einem bogenförmigen Querschnitt wird am Umfangsrandabschnitt am axial inneren offenen Abschnitt des Innenrings 3 ausgebildet, an dem die äußere Umfangsfläche am Basisendabschnitt des gequetschten Abschnitts 19 anstößt. Demgemäß könnte der Krümmungsradius des Basisendabschnitts des gequetschten Abschnitts 19 nicht klein sein und daher wird kaum eine zu starke Spannung auf den Basisendabschnitt aufgebracht.
Im Falle der Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung wird der Kohlenstoffgehalt in dem Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 im Bereich von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% gehalten, und der Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 wird durch Abschrecken gehärtet, und daher wird die Wälzermüdungsfestigkeit in der Oberfläche des Abschnitts der ersten Innenringlaufbahn 7 unabhängig von Lasten ausreichend sichergestellt, die von den Wälzelementen 5 wiederholt ausgeübt werden.
Andererseits wird der zylindrische Abschnitt 20 so gehalten, wie er gebildet oder geschmiedet wurde, ohne einem Abschreckvorgang unterzogen zu werden. Demgemäß ist die Kraft für die plastische Verformung im zylindrischen Abschnitt 20 nicht zu groß, und es besteht keine Gefahr, dass Mängel wie Risse im zylindrischen Abschnitt 20 auftreten, wenn die plastische Verformung im zylindrischen Abschnitt 20 durchgeführt wird. Demgemäß ist selbst dann, wenn eine hohe Härte des Abschnitts der ersten Innenringlaufbahn 7 erzielt wird, um die Wälzermüdungsfestigkeit in der Oberfläche des Abschnitts der ersten Innenringlaufbahn 7 zu gewährleisten, der Prozess für den gequetschten Abschnitt 19 zum Verbinden der Nabe 2 mit dem Innenring 3 nicht aufwändig.
Außerdem wird der Innenring 3 aus einem hochgekohlten Stahl wie Lagerstahl hergestellt, und das Abschreckhärten erfolgt in dem Innenring 3 bis auf den Kern, und selbst dann, wenn eine große Last auf den Innenring 3 beim Ausbilden des gequetschten Abschnitts 19 aufgebracht wird, wird eine Verformung des Innenrings 3 verhindert, und es wird verhindert, dass das interne Spiel der Wälzlagereinheit vom Sollwert abweicht.
Außerdem wird verhindert, dass sich der Durchmesser der zweiten Innenringlaufbahn 9, die in der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 3 ausgebildet wird, verändert, und es wird verhindert, dass die Genauigkeit beeinträchtigt wird, so dass die Wälzermüdungsfestigkeit der zweiten Innenringlaufbahn 9 nicht verringert wird.
Im Falle des illustrierten Beispiels wird die Dicke des zylindrischen Abschnitts 20, wo der gequetschte Abschnitt 19 ausgebildet wird, im Laufe seiner Annäherung an den Kopfendrand geringer, und daher wird selbst dann, wenn die Nabe 2 aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% hergestellt wird, die Kraft beim Bilden des gequetschten Abschnitts 19 im Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20 mittels plastischer Verformung mit Hilfe des Gesenks 22 wie oben erwähnt nicht zu hoch. Demgemäß wird auf sichere Weise verhindert, dass eine solche große Kraft ausgeübt wird, dass beim Quetschen Mängel wie Risse in dem gequetschten Abschnitt 19 entstehen oder dass eine so große Kraft auf den durch den gequetschten Abschnitt 19 befestigten Innenring 3 aufgebracht wird, dass der Durchmesser des Innenrings 3 erheblich verändert wird, so dass die Vorlast und die Haltbarkeit wie z.B. die Wälzermüdungsfestigkeit beeinflusst würde.
Im Falle des illustrierten Beispiels wird eine Kompressionsspannung auf den Kopfendabschnitt des gequetschten Abschnitts 19 aufgebracht, und der Krümmungsradius am Basisendabschnitt des gequetschten Abschnitts 19 ist groß, und so werden eventuelle Schäden am gequetschten Abschnitt 19 effektiv verhütet.
Übrigens wird die Öffnung am axial äußeren Ende des Raums 27, wo sich die Wälzelemente 5 befinden, mit einem Verschlussring 28 verschlossen, während die Öffnung am axial inneren Ende mit einer Abdeckung 29 verschlossen wird, um zu verhindern, dass Fremdkörper in den Raum 27 eintreten und Schmieröl usw. aus dem Raum austritt.
Es folgt eine Beschreibung der typischen Größenwerte von Teilen in der Konstruktion gemäß Illustration in den 1 bis 4 im Falle der Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung, die in im allgemeinen Gebrauch befindlichen Automobilen installiert ist. Insbesondere beträgt der Innendurchmesser r₃ des an der Nabe 2 befestigten Innenrings 3 etwa 20 mm bis etwa 60 mm, die Länge L₃ des Innenrings 3 beträgt etwa 15 mm bis etwa 40 mm, die Nabe 2 besteht aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-%, und der Innenring 3 besteht aus einem hochgekohlten Chrom-Lagerstahl wie zum Beispiel SUJ 2.
Zunächst liegt die Dicke t₂₀ des Kopfendabschnitts des zylindrischen Abschnitts 20 vor dem Ausbilden des gequetschten Abschnitts 19 wünschenswerterweise im Bereich von 1,5 mm bis 5 mm.
Die Dicke T₂₀ des Basisendabschnitts des zylindrischen Abschnitts 20 liegt wünschenswerterweise im Bereich von 5 mm bis 10 mm.
Durch Begrenzen der Dicke t₂₀ des Kopfendabschnitts und der Dicke T₂₀ des Basisendabschnitts des zylindrischen Abschnitts 20 in den Bereichen wird verhindert, dass Mängel wie Risse in dem gequetschten Abschnitt 19 auftreten, während gleichzeitig die Tragsteifigkeit für den Innenring 3 mit dem gequetschten Abschnitt 19 sichergestellt wird.
Mit anderen Worten, der Kopfendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20, wo das Ausmaß der Verformung groß ist, wird dünn gehalten, um die plastische Verformung zu erleichtern, so dass effektiv verhindert wird, dass Mängel wie Risse entstehen. Ferner wird der Basisendabschnitt des zylindrischen Abschnitts 20, der den Innenring 3 an der Absatzfläche 12 halten soll, dick gehalten, um eine ausreichende Tragfestigkeit für den Innenring 3 sicherzustellen.
Die Länge L₂₀ des zylindrischen Abschnitts 20 beträgt wünschenswerterweise 8 mm bis 20 mm. Wenn die Länge L₂₀ des zylindrischen Abschnitts 20 geringer ist als 8 mm (L₂₀ < 8 mm), dann wird der gequetschte Abschnitt 19 nicht gut ausgebildet oder es besteht die Gefahr, dass nach dem Quetschen Mängel wie Risse in Teilen des gequetschten Abschnitts 19 entstehen. Andererseits ist, wenn die Länge L₂₀ des zylindrischen Abschnitts 20 größer als 20 mm (L₂₀ > 20 mm) ist, der hohle Abschnitt, der im axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 vorliegt, zu lang, so dass die Festigkeit der Nabe 2 herabgesetzt wird, und der axial innere Endabschnitt der Nabe 2 lässt sich aufgrund der auf den Innenring 3 aufgebrachten radialen Last leicht verformen.
Übrigens wird das Verfahren, mit dem der gequetschte Abschnitt 19 durch plastische Verformung des zylindrischen Abschnitts 20 ausgebildet wird, wobei die Größen wie oben erwähnt begrenzt werden, wünschenswerterweise durch Schmieden oder Schwingpressen durchgeführt.
Der Wirkungsablauf der Last, die von den Wälzelementen 5 auf den Innenring 3 aufgebracht wird, entspricht der punktierten Linie α in 2, die den Kontaktwinkel der Wälzelemente 5 andeutet, und ist auf eine Passage durch die Montagefläche zwischen der inneren Umfangsfläche des Innenrings 3 und dem Absatzabschnitt 8 und nicht durch den gequetschten Abschnitt 19 begrenzt. Zweck dieser Begrenzung ist es, dass die Last nicht als die Kraft wirkt, die den gequetschten Abschnitt 19 direkt radial nach innen verformt, so dass verhindert wird, dass der gequetschte Abschnitt 19 verformt oder beschädigt wird.
Mit Bezug auf die Beziehung zwischen dem Querschnittsbereich S₃, dem Abschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 des Innenrings 3 an einer Stelle, die näher an der axial äußeren Seite liegt als die zweite Innenringlaufbahn 9, und dem Querschnittsbereich S₂ der Nabe 2 an derselben Stelle, ist S₃ kleiner als S₂, d.h. (S₃ < S₂), und beträgt wünschenswerterweise S₃ ≤ 0,94 S₂.
Diese Begrenzung ist am Querschnitt der Teile vorgesehen, um die Tragfestigkeit für den Innenring 3 in Bezug auf die Nabe 2 zu gewährleisten.
In dem Zustand, in dem der Innenring 3 zwischen dem Quetschabschnitt 19 und der Absatzfläche 12 gehalten wird, drückt eine Kraft (Axialkaft) axial gegen den Innenring 3, um eine Rotation des Innenrings 3 zu verhüten, und diese axiale Kraft wird durch die Spannungsdifferenz entlang der axialen Richtung der Nabe 2 und des Innenrings 3 bestimmt. Speziell ausgedrückt, während des Quetschens ist der Betrag der elastischen Verformung des Innenrings 3 größer als der der Nabe 2. Nach dem Quetschen kehren die Nabe 2 und der Innenring 3 elastisch zurück, um die axiale Kraft auf den Innenring 3 auszuüben. Das Material für den Innenring 3 und das Material für die Nabe 2 haben im Wesentlichen dasselbe Elastizitätsmodul, und der Betrag der elastischen Verformung beim Quetschen des Innenrings 3 ist größer als der der Nabe 2 unter der Bedingung von S₃ < S₂.
Demgemäß wird mit der Begrenzung des Querschnittsbereiches der Teile eine ausreichende Kompressionslast auf den Innenring 3 aufgebracht, um Kriechen effizient zu verhüten, d.h. um zu verhindern, dass eine Rotation des Innenrings 3 in Bezug auf die Nabe 2 auftritt.
Als Nächstes ist in dem Fall, in dem die Wälzelemente 5 um den Innenring 3 herum Kugeln sind, die Distanz L₀₃ zwischen dem Mittelpunkt O der Wälzelemente 5 und der axial inneren Stirnseite des Innenrings 3 wünschenswerterweise gleich dem oder liegt über dem 0,75fachen des Durchmesser(s) D₅ der Wälzelemente 5 (L₀₃ ≤ 0,75 D₅). Die relativ größere Distanz L₀₃ muss deswegen sichergestellt werden, weil verhindert wird, dass der Durchmesser des Abschnitts der zweiten Innenringlaufbahn 9 in Kontakt mit der Wälzfläche der Wälzelemente 5 während des Ausbildens des gequetschten Abschnitts 19 größer wird und die Genauigkeit (Rundheit, Querschnittsgestalt) beim Formen des gequetschten Abschnitts 19 verschlechtert wird. Spezifischer ausgedrückt, wenn diese Distanz L₀₃ zu kurz ist, dann liegt der Basisendabschnitt des gequetschten Abschnitts 19 in dem Abschnitt auf der Innendurchmesserseite der zweiten Innenringlaufbahn 9, und daher würde während des Ausbildens des gequetschten Abschnitts 19 der Durchmesser des Abschnitts der zweiten Innenringlaufbahn 9 so viel größer, dass er nicht mehr vernachlässigt werden kann, und dadurch würde die Genauigkeit beeinträchtigt.
Der Außendurchmesser R₁₉ des gequetschten Abschnitts 19 wird wünschenswerterweise in Bezug auf den Innendurchmesser r₃ des Innenrings 3 und den Außendurchmesser R₃ des axial äußeren Stirnabschnitts des Innenrings 3 von der zweiten Innenlaufbahn 9 weg wie folgt begrenzt: r3 + 0,7(R3 – r3) ≤ R19 ≤ r3 + 1,3(R3 – r3)
Durch Begrenzen des Außendurchmessers R₁₉ des gequetschten Abschnitts 19 in diesem Bereich wird verhindert, dass Mängel wie Risse im gequetschten Abschnitt 19 auftreten, und die Tragfestigkeit für den Innenring 3 in Bezug auf die Nabe 2 wird positiv sichergestellt.
Wenn der Außendurchmesser R₁₉ des gequetschten Abschnitts 19 über die Bereichsobergrenze hinaus geht, dann würden mit einiger Wahrscheinlichkeit Mängel wie Risse im gequetschten Abschnitt 19 auftreten, wohingegen dann, wenn der Außendurchmesser R₁₉ des gequetschten Abschnitts 19 unter der Untergrenze des Bereiches liegt, die Tragfestigkeit für den Innenring 3 in Bezug auf die Nabe 2 kaum sichergestellt wird.
Darüber hinaus wird die Querschnittsgestalt des gekrümmten Oberflächenabschnitts 26 wünschenswerterweise wie folgt begrenzt:
Zunächst wird ein geneigter Oberflächenabschnitt näher am Anfangspunkt des gekrümmten Oberflächenabschnitts 26 vorgesehen, und der Winkel θ₂₆ des geneigten Oberflächenabschnitts in Bezug auf die mittlere Achse des Innenrings 3 liegt im Bereich von 10 Grad bis 45 Grad, und der Krümmungsradius r₂₆ des Abschnitts zum kontinuierlichen Verbinden der inneren Umfangsfläche des Innenrings 3 mit dem geneigten Oberflächenabschnitt liegt im Bereich von 2 mm bis 8 mm. Darüber hinaus liegt der Krümmungsradius R₂₆ des Abschnitts zum kontinuierlichen Verbinden des geneigten Oberflächenabschnitts mit der Endfläche des Innenrings 3 im Bereich von 3 mm bis 10 mm.
Durch Begrenzen des Querschnittsbereichs des gekrümmten Oberflächenabschnitts 26 wie oben erwähnt treten keine zu großen Spannungen im Basisendabschnitt des gequetschten Abschnitts 19 beim Ausbilden des gequetschten Abschnitts 19 durch plastisches Verformen des zylindrischen Abschnitts 20 auf und es wird verhindert, dass der Basisendabschnitt beschädigt wird.
Es ist wünschenswert, dass der Vorgang zum Bilden des gequetschten Abschnitts 19 durch plastisches Verformen, d.h. durch Ausquetschen des zylindrischen Abschnitts 20, mit der Schwingpressvorrichtung 43 durchgeführt wird.
Die Schwingpressvorrichtung 43 umfasst ein Gesenk 22, eine Einspannvorrichtung 44 und eine Halterung 45. Die Halterung 45 besteht aus einem Metallmaterial mit einer ausreichend hohen Steifigkeit und ist in einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet. Die Oberseite des Bodens 46 der Halterung 45 ist so gestaltet, dass der externe Abschnitt der Nabe 2 ohne Spiel dazwischen daran anstößt. Die Einspannvorrichtung 44 umfasst Vorrichtungselemente 47 jeweils mit einer halbrunden Bogengestalt, die in Kombination eine allgemein kreisförmige Gestalt bilden, deren innerer Umfangsrandabschnitt mit einem zylindrischen Einspannabschnitt 48 versehen ist. Der äußere Umfangsrandabschnitt der Vorrichtungselemente 47 und die innere Umfangsfläche des Öffnungsabschnitts am oberen Ende der Halterung 45 sind konisch ausgebildet, wobei die Konizität derart ist, dass der Durchmesser von der unteren Seite zur oberen Seite hin größer wird. Die Vorrichtungselemente 47 werden mit einem durch die Löcher 49 verlaufenden Schraubbolzen (nicht dargestellt) fest mit dem Aufnahmeabschnitt 51 verbunden, der am inneren Umfangsabschnitt der Halterung 45 an seinem oberen Abschnitt vorgesehen ist. Bei diesem Vorgang werden die Vorrichtungselemente 47 auf der Basis des Kegelflächeneingriffs wie oben erwähnt radial nach innen verschoben. Die innere Umfangsfläche des Einspannabschnitts 48 der Einspannvorrichtung 44 mit den Vorrichtungselementen 47 wird fest auf die untere Umfangsfläche des Innenrings 3 geschoben. Bei dieser Konstruktion kann die Einspannvorrichtung 44 den Innenring 3 selbst dann ausreichend fest einspannen, wenn der Außendurchmesser des Innenrings 3 im Rahmen des Toleranzbereiches variiert (etwa 50 μm).
Wenn der zylindrische Abschnitt 20 zum Bilden des gequetschten Abschnitts 19 gequetscht wird, dann wird die Nabe 2 mit der Halterung 45 nach oben geschoben, um das Gesenk 22 auf eine schwingende Weise zu drehen. Spezifischer ausgedrückt, wenn die mittlere Achse des Gesenks 22 in Bezug auf die mittlere Achse der Nabe 2 um einen Winkel θ geneigt ist, dann wird dieses Gesenk 22 um die mittlere Achse der Nabe 2 gedreht.
Wenn der gequetschte Abschnitt 19 mit der Schwingpresse 43 gebildet wird, dann wird ein Umfangsabschnitt des Gesenks 22 veranlasst, gegen den zylindrischen Abschnitt 20 zu drücken, und danach wird der Vorgang des Quetschens für den gequetschten Abschnitt 19 abschnittsweise nacheinander in einer Umfangsrichtung durchgeführt. Demgemäß kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem das gewöhnliche Schmiedeverfahren zum Herstellen des gequetschten Abschnitts 19 angewendet wird, die auf den zylindrischen Abschnitt 20 aufgebrachte Last bei der Bearbeitung klein sein.
Übrigens wird aufgrund der Einspannvorrichtung 44 verhindert, dass die Nabe 2 bei der Bearbeitung des gequetschten Abschnitts 19 mit dem Gesenk 22 schwingt und dass Größen- und Formgenauigkeit der Konstruktionsteile wie Laufbahn, Wälzelemente 5 beeinträchtigt werden.
Der Kippwinkel oder Schwingwinkel θ des Gesenks 22, die Schwingungsdrehzahl, die Presslast usw. werden durch Design je nach der Größe usw. der Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung mit dem zu bearbeitenden gequetschten Abschnitt 19 bestimmt. So werden sie beispielsweise im Falle der Wälzlagereinheit für allgemeine Kraftfahrzeuge wie folgt bestimmt:
Zunächst liegt der Kippwinkel θ wünschenswerterweise im Bereich von 0,5 Grad bis 5,0 Grad. Wenn der Kippwinkel geringer ist als 0,5 Grad, dann wird die Last zum plastischen Verformen des zylindrischen Abschnitts 20, um den gequetschten Abschnitt 19 zu bilden, so groß, dass sich die Größengenauigkeit und die Formgenauigkeit in der Laufbahn und in der Wälzfläche verschlechtern und Vertiefungen usw. entstehen. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Kippwinkel θ größer ist als 5 Grad, die Nabe 2 so geneigt, dass sie nach dem Bilden des gequetschten Abschnitts 19 mittels der plastischen Verformung des zylindrischen Abschnitts 20 in einer diametralen Richtung so schwingt, dass die Einspannvorrichtung 44 die Nabe 2 nicht mehr im ausreichenden Maße tragen kann, und daher würden die Größengenauigkeit und die Formgenauigkeit in der Laufbahn und in der Wälzfläche beeinträchtigt und es würden Vertiefungen usw. erzeugt.
Die Schwingdrehzahl liegt wünschenswerterweise im Bereich von 100 UPM (min^–1) bis 500 UPM (min^–1). Wenn die Schwingdrehzahl kleiner ist als 100 UPM, dann wird die Bearbeitungszeit zu lang. Im Gegensatz dazu, wenn die Schwingdrehzahl größer ist als 500 UPM, dann wird der resultierende gequetschte Abschnitt 19 so stark gehärtet, dass die Gefahr der Entstehung von Schäden wie Rissen besteht.
Die Presslast liegt wünschenswerterweise im Bereich von 15 bis 50 Tonnen. Wenn die Presslast geringer ist als 15 Tonnen, dann kann keine ausreichend große plastische Verformung im zylindrischen Abschnitt 20 erzielt und der gute gequetschte Abschnitt 19 erhalten werden, damit die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Innenring 3 und der Nabe 2 ausreicht. Wenn die Presslast im Gegensatz dazu 50 Tonnen überschreitet, dann werden die Größengenauigkeit und die Formgenauigkeit in der Laufbahn und in der Wälzoberfläche beeinträchtigt und es werden Vertiefungen usw. erzeugt.
Übrigens werden die Funktion und die Wirkungen des durch die Schwingpressvorrichtung 43 gebildeten gequetschten Abschnitts 19 unabhängig von den Arten der metallischen Materialien für die Nabe 2 und den Innenring 3 erzielt.
7 zeigt ein zweites Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung angewendet wird, die mit einem Drehzahlsensor ausgestattet ist, um die Drehzahl des Rades zu erfassen.
Daher wird in diesem Beispiel der axial innere Endabschnitt des Innenrings 3 mit einem Absatzabschnitt 31 ausgebildet, der einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der des Schulterabschnitts 30 des Innenrings 3 und der von dem Absatzabschnitt 30 axial weiter nach innen vorsteht. An dem Schulterabschnitt 30 ist ein Einstimmungsrad 32 sicher befestigt, insbesondere der Basisendabschnitt (linker Endabschnitt in 7) des Einstimmungsrades 32, das eine Drehzahlerfassungsvorrichtung bildet.
Ein Abschnitt des Einstimmungsrades 32 stößt an die innere Stirnseite des Schulterabschnitts 30 um den Basisendabschnitt (linker Endabschnitt in 7) des Absatzabschnitts 31 für eine Positionierung in axialer Richtung (linke und rechte Richtung in 7) an.
Am Öffnungsabschnitt am axial inneren Ende des Außenrings 4 ist fest eine Abdeckung 33 angebracht, die aus einem synthetischen Harz oder Metall hergestellt ist und in der der Sensor 34 so eingebettet ist, dass er dem Einstimmungsrad 32 zugewandt ist, und auf diese Weise ist die Drehzahlerfassungsvorrichtung aufgebaut.
Im Falle dieses Beispiels ist der Absatzabschnitt 31 auf dem axial inneren Endabschnitt des Innenrings 3 ausgebildet und wird von dem am axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 ausgebildeten gequetschten Abschnitt 19 gehalten. Demgemäß wird der axiale Abstand zwischen dem gequetschten Abschnitt 19 und der zweiten Innenringlaufbahn 9, die auf der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 3 ausgebildet ist, um den Betrag des gebildeten Absatzabschnitts 31 länger. Demzufolge kann die Größenänderung in der zweiten Innenringlaufbahn 9, wenn der gequetschte Abschnitt 19 gebildet wird, klein gehalten werden. Somit kann verhindert werden, dass nicht nur der Abschnitt der zweiten Innenringlaufbahn 9, sondern auch der Außendurchmesser des Schulterabschnitts 30 größer wird. Demgemäß kann verhindert werden, dass die Funktion des Verschlussrings und des Einstimmungsrades, wenn der Verschlussring und das Einstimmungsrad auf dem Schulterabschnitt 30 montiert und die Verschlusslippe in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Schulterabschnitts 30 gebracht wird, beschädigt wird.
Übrigens ist es in dem Fall, in dem die Wälzelemente 5 um den Innenring 3 in diesem Beispiel Kugeln sind, wünschenswert, dass die Distanz L₀₃ zwischen dem Mittelpunkt O der Wälzelemente 5 und der inneren Endfläche des zweiten Innenringelementes 3 wenigstens das 0,75fache des Durchmessers D₅ der Wälzelemente 5 (L₀₃ ≥ 0,75 D₅) beträgt.
Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte sind im Wesentlichen dieselben wie im ersten Beispiel, und somit erhielten gleichartige Elemente in der Zeichnung die gleichen Bezugsziffern und auf eine Beschreibung davon wurde verzichtet. Übrigens ist in diesem Beispiel und in den nachfolgenden Beispielen 3 bis 11 der durch Abschrecken gehärtete Abschnitt der Nabe in der Zeichnung durch Kreuzschraffierung illustriert.
8 zeigt ein drittes Beispiel, bei dem der Außenring 4 drehbar ist, was sich von dem ersten und dem zweiten Beispiel unterscheidet, wo die Nabe 2 innerhalb des stationären Außenrings 4 vorgesehen ist. Spezifisch ausgedrückt, in diesem Beispiel wird der Außenring 4 zusammen mit dem Fahrzeugrad gedreht. Mit der Ausnahme, dass die rotierende Seite und die stationäre Seite umgekehrt sind, in Bezug auf die Durchmesserrichtung von innen nach außen, so dass ein Abschnitt in der axialen Richtung von innen nach außen gekehrt ist, sind Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte im Wesentlichen wie im ersten Beispiel, und somit erhielten gleichartige Elemente in der Zeichnung gleiche Bezugsziffern, und auf eine Beschreibung davon wurde verzichtet.
9 zeigt ein viertes Beispiel, bei dem die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung drehbar ein angetriebenes Rad trägt (die Hinterräder des FR-Fahrzeugs und des RR-Fahrzeugs, und die Vorderräder des FF-Fahrzeugs und alle Räder des 4WD-Fahrzeugs), das sich vom ersten bis dritten Beispiel unterscheidet, wo die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung zum drehbaren Tragen eines nicht angetriebenen Rades (die Vorderräder des FR-Fahrzeugs und des RR-Fahrzeugs und die Hinterräder des FF-Fahrzeugs) angewendet wird.
Demgemäß wird im Falle dieses Beispiels die Nabe 2C zylindrisch ausgebildet, und ein Keilnutabschnitt 35 ist an der inneren Umfangsfläche der Nabe 2C ausgebildet. Darüber hinaus ist in diesen Keilnutabschnitt 35 eine Antriebswelle 37 mit einer äußeren Umfangsfläche eingefügt, an der ein Keilwellenabschnitt ausgebildet und mit dem Gleichlaufgelenk 36 verbunden ist.
Andererseits ist ein Absatzabschnitt 8 an der äußeren Umfangsfläche am axial inneren Endabschnitt der Nabe 2C ausgebildet und im Innenring 3 montiert, und ein Absatzabschnitt 38 ist am Innenumfang des Innenrings 3 an einem axial inneren Endabschnitt davon auf der Innendurchmesserseite ausgebildet. Außerdem ist der am axial inneren Endabschnitt der Nabe 2C gebildete gequetschte Abschnitt 19 in Richtung auf den Absatzabschnitt 38 gequetscht. In diesem Zustand steht der gequetschte Abschnitt 19 nicht stärker axial nach innen vor als die axial innere Stirnseite des Innenrings 3. Demgemäß stößt die axial äußere Stirnseite des Hauptkörpers 39 des Gleichlaufgelenks 36 an die axial innere Stirnseite des Innenrings 3 an. Somit wird in dem Zustand, in dem die axial äußere Stirnseite des Hauptkörpers 39 an die axial innere Stirnseite des Innenrings 3 anstößt, eine Mutter 40 auf den Kopfendabschnitt der Antriebswelle 37 aufgeschraubt, die von der axial äußeren Stirnseite der Nabe 2 vorsteht und festgezogen wird, um den Innenring 3 und die Nabe 2 in axialer Richtung sicher festzuklemmen.
Bei dem Aufbau, bei dem die Wälzelemente 5 um den Innerring 3 in diesem Beispiel Kugeln sind, ist es wünschenswert, dass die Distanz L₃₈ zwischen dem Mittelpunkt 0 der Wälzelemente 5 und der Absatzfläche des Absatzabschnitts 38 wenigstens das 0,75fache des Durchmessers D₅ (siehe 3) der Wälzelemente 5 (L₃₈ ≥ 0,75 D₅) beträgt.
Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte sind im Wesentlichen wie die im ersten Beispiel, und daher erhielten gleichartige Elemente in der Zeichnung gleiche Bezugsziffern, und es wurde auf eine Beschreibung davon verzichtet.
Übrigens ist im Fall des vorliegenden Beispiels die Nabe 2C hohlzylinderförmig ausgebildet, und daher ist es zuweilen möglicherweise schwierig, den Querschnitt der Nabe 2C größer zu machen als den Querschnitt des Innenrings 3. Aber bei der Konstruktion dieses Beispiels wird der Innenring 3 fest auf die Absatzfläche 12 mit einer axialen Kraft auf der Basis der Klemmung der Mutter 40 beim Gebrauch gedrückt, und daher ist die vom Innenring 3 auf den gequetschten Abschnitt 19 in der Richtung zum Lösen des gequetschten Abschnitts 19 aufgebrachte Kraft begrenzt. Demgemäß würde selbst dann, wenn die Beziehung zwischen den oben erwähnten Querschnitten nicht erfüllt ist, die Haltbarkeit des gequetschten Abschnitts 19 nicht beeinträchtigt.
10 zeigt ein fünftes Beispiel für die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, bei denen der gequetschte Abschnitt 19 auf dem axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 in Richtung auf die axial innere Stirnseite des Innenrings 3 gequetscht wird, um zu veranlassen, dass der gequetschte Abschnitt 19 axial weiter nach innen vorsteht als das axial innere Ende des Innenrings 3. Der gequetschte Abschnitt 19 ist mit einem ringförmigen flachen Oberflächenabschnitt 42 auf der Seite der axial inneren Oberfläche ausgebildet, und diese flache Oberfläche 42 greift in die axial äußere Fläche des Hauptabschnitts 39 des Gleichlaufgelenks 36 ein.
Der gequetschte Abschnitt 19 besteht aus einem Kohlenstoffstahl, der keiner Wärmebehandlung unterzogen wird, und da der flache Oberflächenabschnitt 42 auf einer großen Fläche an der axial äußeren Fläche des Hauptabschnitts 39 angreift, ist der auf die Kontaktabschnitte angewandte Oberflächendruck niemals hoch, wenn die Mutter 40 festgezogen wird. Demgemäß wird selbst nach langem Gebrauch keine permanente Verformung in dem gequetschten Abschnitt 19 verursacht und es wird effizient verhindert, dass aufgrund einer bleibenden Verformung des gequetschten Abschnitts 19 Spiel in der Mutter 40 und Lockerheit in dem Abschnitt verursacht werden, in dem die Wälzelemente 5 platziert werden. Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte sind im Wesentlichen wie im vierten Beispiel, und daher erhielten gleichartige Elemente in der Zeichnung gleiche Bezugsziffern, und auf eine Beschreibung davon wurde verzichtet.
Die 11 bis 13 zeigen jeweils ein sechstes bis achtes Beispiel für die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wobei abschreckgehärtete Schichten diskret nur in den Abschnitten vorgesehen sind, in denen sie besonders benötigt werden, was sich von dem ersten bis fünften Beispiel unterscheidet, wo eine kontinuierliche abschreckgehärtete Schicht in dem Element vorgesehen ist, wo der gequetschte Abschnitt 19 gebildet ist.
Spezifischer ausgedrückt, im Falle des in 11 illustrieren sechsten Beispiels werden abschreckgehärtete Schichten nur in dem Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7 vorgesehen, wobei die Absatzfläche 12 und der Eckabschnitt R näher am Innenumfang der Absatzfläche 12 liegen. Im Falle des in 12 illustrierten siebten Beispiels werden abschreckgehärtete Schichten nur in den Abschnitten der ersten Innenringlaufbahn 7, der Absatzfläche 12, im Eckabschnitt R und in der äußeren Umfangsfläche der Basishälfte des Absatzabschnitts 8 vorgesehen. Im Falle des in 13 illustrierten achten Beispiels werden abschreckgehärtete Schichten nur in dem Abschnitt der ersten Innenringlaufbahn 7, im Basisendabschnitt des ersten Flansches 6, in der Stufenfläche 12, im Eckabschnitt R und in der äußeren Umfangsfläche der Basishälfte des Stufenabschnitts 8 vorgesehen.
Es ist zu bemerken, wie oben erwähnt, dass die Festigkeit und die Haltbarkeit des Elementes, wo die abschreckgehärtete Schicht gebildet ist, stärker erhöht werden können als im ersten bis fünften Beispiel, die in den 1, 7, 8, 9 und 10 illustriert sind, wo die benachbarten abschreckgehärteten Schichten fortlaufend sind, als in dem Fall, in dem abschreckgehärtete Schichten diskret nur in den Abschnitten ausgebildet sind, wo sie besonders benötigt werden. Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte sind im Wesentlichen wie in denen des ersten Beispiels.
14 zeigt ein neuntes Beispiel der Ausgestaltungen der Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung in der vorliegenden Erfindung, wobei die erste und die zweite Innenringlaufbahn 7, 9 auf der äußeren Umfangsfläche des ersten und zweiten Innenrings 41, 3 vorgesehen sind, die jeweils auf dem Absatzabschnitt 8 der Nabe 2 montier sind. Der erste und der zweite Innenring 41, 3 sind aus einem hochgekohlten Stahl wie zum Beispiel einem hochgekohlten Chrom-Lagerstahl wie SUJ 2 gefertigt und sind bis auf den Kern abschreckgehärtet. Der erste und der zweite Innenring 41, 3 sind zwischen dem auf dem axial inneren Endabschnitt der Nabe 2 ausgebildeten gequetschten Abschnitt 19 und der auf dem Basisabschnitt des ersten Flansches 6 gebildeten Absatzfläche 12 in dem Zustand geklemmt, in dem der erste und der zweite Innenring 41, 3 auf dem Absatzabschnitt 8 montiert sind.
Im Falle dieses Beispiels kann die Nabe 2 aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,45 Gew.-% hergestellt sein, und der mit der Kreuzschraffierung in 14 angedeutete Abschnitt, d.h. der Basisendabschnitt des ersten Flansches 6, der Basisendabschnitt des Absatzabschnitts 8 mit der Absatzfläche 12, die äußere Umfangsfläche des Absatzabschnitts 8, mit Ausnahme des Abschnitts, der näher am axial inneren Ende liegt, werden dem Abschreckhärtungsverfahren unterzogen, um die Härte in diesen Abschnitten zu erhöhen. In wenigstens dem zylindrischen Abschnitt der Nabe 2 wird der Abschnitt, in dem der gequetschte Abschnitt 19 ausgebildet wird, jedoch keiner Abschreckhärtung unterzogen und wird in dem Zustand wie geformt oder geschmiedet gelassen.
Übrigens sind die Gründe, warum die Abschreckhärtungsbehandlung an den Abschnitten der Nabe 2 wie oben erwähnt durchgeführt werden, und die Gründe, warum die axiale Position des axial inneren Endes der durch Kreuzschraffierung (Punkt „X" in 14) illustrierten abschreckgehärteten Schicht begrenzt sind, ähnlich wie die, die im ersten Beispiel erläutert wurden.
Im Falle der Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung dieses wie oben erwähnt aufgebauten Beispiels ist die Nabe 2 an sich nicht mit der Innenringlaufbahn ausgebildet, und daher kann die Nabe 2 aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,45 Gew.-% hergestellt sein, um die Bildung des gequetschten Abschnitts 19 zu erleichtern. Die abschreckgehärtete Schicht ist jedoch in dem Abschnitt der Nabe 2 vorgesehen, die in 14 mit Kreuzschraffierung angedeutet ist. Demgemäß entsteht kein Abriebverschleiß in dem Abschnitt, in dem die abschreckgehärtete Schicht vorgesehen ist, und es wird keine Verformung in dem Abschnitt verursacht, in dem die abschreckgehärtete Schicht vorgesehen ist, so dass Festigkeit und Haltbarkeit der Nabe 2 sichergestellt werden können.
Andererseits wird wenigstens der zylindrische Abschnitt 20 in der Nabe 2 keiner Abschreckhärtung unterzogen und wird in dem Zustand wie geformt oder geschmiedet gelassen, und die Bearbeitung des gequetschten Abschnitts 19 zum Verbinden der Nabe 2 mit dem ersten und dem zweiten Innenring 41, 3 ist nicht unpraktisch und es kommt zu keinen Beschädigungen in dem gequetschten Abschnitt 19.
Der an dem Absatzabschnitt 8 montierte zweite Innenring 3 ist aus einem hochgekohlten Stahl wie zum Beispiel einem Lagerstahl gefertigt und ist bis auf den Kern abschreckgehärtet. Daher wird im Falle des Innenrings 3 in dem ersten oben erwähnten Beispiel selbst dann, wenn beim Bilden des gequetschten Abschnitts 19 in der Nabe 2 eine große Last auf den zweiten Innenring 3 aufgebracht wird, verhindert, dass der zweite Innenring 3 sich verformt, und es wird verhindert, dass das interne Spiel der Wälzlagereinheit vom Sollwert abweicht. Darüber hinaus wird verhindert, dass der Durchmesser der auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Innenrings 3 gebildeten zweiten Innenringlaufbahn 9 verändert wird, und es wird verhindert, dass seine Genauigkeit beeinträchtigt wird, so dass verhütet werden kann, dass die Wälzermüdungsfestigkeit der zweiten Innenringlaufbahn 9 herabgesetzt wird.
Übrigens kann im Falle dieses Beispiels die Nabe 2 aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,45 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% hergestellt sein. In diesem Fall werden Festigkeit und Haltbarkeit der Nabe 2 weiter erhöht. Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte sind im Wesentlichen dieselben wie im ersten Beispiel.
In diesem Beispiel sowie in dem nachfolgenden zehnten und elften Beispiel wird der Kohlenstoffgehalt im Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 im Bereich von 0,20 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% gehalten, und die Härte von wenigstens dem zylindrischen Abschnitt 20 liegt im Bereich von Hv 200 bis Hv 300 vor dem Quetschen. Die Nabe 2 wird aus einem Kohlenstoffstahl hergestellt, der die Bedingungen wie oben erwähnt durch Schmieden erfüllt. Wenn der Kohlenstoffgehalt in dem Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 im Bereich von 0,20 Gew.-% bis 0,60 Gew.-% liegt, dann wird. wenigstens der zylindrische Abschnitt 20 nach dem Schmieden und vor dem Quetschen des zylindrischen Abschnitts 20 keinem Tempervorgang unterzogen. Andererseits wird, wenn der Kohlenstoffgehalt in dem Kohlenstoffstahl für die Nabe 2 im Bereich von 0,60 Gew.-% bis 1,10 Gew.-% liegt, wenigstens der zylindrische Abschnitt 20 nach dem Schmieden und vor dem Quetschen des zylindrischen Abschnitts 20 einem Tempervorgang unterzogen. Die Härte der Nabe 2 und das Tempern nach dem Schmieden sind wie im ersten Beispiel erläutert.
Die 15 und 16 zeigen jeweils ein zehntes und ein elftes Beispiel für die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wo die abschreckgehärtete Schicht nur auf den Abschnitt der Nabe 2 aufgebracht wird, der eine besonders große Last erfährt, wenn das Wälzlager gebraucht wird. Spezifischer ausgedrückt, im Falle des in 15 gezeigten zehnten Beispiels ist nur der Basisendabschnitt des Absatzabschnitts 8 mit der Absatzfläche 12 mit der abschreckgehärteten Schicht versehen, und im Falle des elften Beispiels wie in 16 gezeigt werden nur der Basisendabschnitt des Absatzabschnitts 8 mit der Absatzfläche 12 sowie der Basisendabschnitt des ersten Flansches 6 mit der abschreckgehärteten Schicht versehen. Aufbau und Funktion der übrigen Abschnitte sind im Wesentlichen wie im neunten Beispiel.
Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, so muss der gequetschte Abschnitt 19 aber nicht unbedingt einen festen Kontakt mit dem Innenring (zweiter Innenring) 3 auf der gesamten Oberfläche der gegenüberliegenden Abschnitte in den Beispielen haben. Selbst dann, wenn ein Spiel in dem Teil der gegenüberliegenden Abschnitte vorliegt, werden Funktion und Wirkung der vorliegenden Erfindung auf ähnliche Weise erzielt.
Übrigens liegt zwar die Härte des zylindrischen Abschnitts 20 vor dem Bilden des gequetschten Abschnitts 19 in der Größenordnung von Hv 200 bis Hv 300, aber die Härte des gequetschten Abschnitts 19 ist aufgrund einer Kalthärtung in dem Zustand, in dem der gequetschte Abschnitt 19 durch Quetschen des zylindrischen Abschnitts 20 gebildet wird, höher als der Bereich von Hv 200 bis Hv 300.
Da die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung in der vorliegenden Erfindung wie oben erwähnt aufgebaut und betrieben wird, wird die Wälzlagereinheit für eine Fahrzeugradhalterung mit ausreichender Haltbarkeit zu geringeren Kosten erzielt.
Zusätzlich kann, wie illustriert, da die Form des zylindrischen Abschnitts, wo der gequetschte Abschnitt so gebildet wird, dass er im Laufe seiner Annäherung an den Kopfendrand in dem Zustand vor dem Ausquetschen des zylindrischen Abschnitts radial nach außen kleiner wird, verhindert werden, dass Schäden wie Risse an dem gequetschten Abschnitt auftreten, und es wird verhindert, dass sich der Durchmesser des an der Nabe mit diesem gequetschten Abschnitt befestigten Innenrings so stark ändert, dass ein praktisches Problem verursacht wird.
Ferner wird die Möglichkeit einer Beschädigung im Innenring während des Befestigungsprozesses gesenkt, und die Vorlast wird auf einem optimalen Wert gehalten, und die Kosten können aufgrund der Reduzierung der Anzahl der Teile, Bearbeitungsprozesse der Teile und Zusammenfügungsschritte gesenkt werden.

Claims

Lagereinheit (1) für eine Fahrzeugradaufhängung, die Folgendes umfasst: eine Welle (2) mit einem Montageflansch (6), einen an einem Endabschnitt davon ausgebildeten Absatzabschnitt (8) und einen gewellten Abschnitt (19), der auf der Endseite des Absatzabschnitt (8) durch plastisches Verformen der Endseite des Stufenabschnitts mit einem Pressstempel (22) mit einem Vertiefungsabschnitt (24) ausgebildet ist, und mit einer äußeren Endfläche mit einer Krümmung mit sich änderndem Radius entsprechend dem Vertiefungsabschnitt des Pressstempels, und wenigstens einen Innenring (3), der an dem Stufenabschnitt (8) montiert ist und eine innere Laufbahn (9) aufweist, und wobei der innere Ring mit dem gewellten Abschnitt der Welle an dieser befestigt ist.
Lagereinheit nach Anspruch 1, wobei der Krümmungsradius mit zunehmender Nähe zur Außendurchmesserseite kleiner wird.