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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radnabeneinheit beispielsweise
eines Automobils, und insbesondere eine Nabeneinheit, bei der eine
Nabe, welche einen Flanschbereich umfaßt, an dem eine Anzahl von
Innengewinden zum Anschrauben eines Rades ausgebildet ist, mit einem
Lageraußenring verbunden
ist.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Druckschrift EP-A-0 568 958 offenbart ein Rollelementlager für einen
Radhalterungsaufbau eines Fahrzeugs, von der Art mit Zentriermitteln
für ein
Rad und sein zugeordnetes Bremselement, die befestigbar sind zur
Drehung mit dem Außenring
des Lagers. Die Zentriermittel sind definiert durch jeweilige zylindrische
Kontaktoberflächen
unterschiedlichen Durchmessers, welche auf dem äußeren Umfang einer Hülse ausgebildet
sind, die als ein unabhängiges
Element ausgebildet ist, welches mittels Preßpassung in einen stirnseitigen
Sitz des Außenrings
eingepaßt
ist, so daß sie
daraus hervorsteht, in einer Weise, so daß sie für eine Drehung mit dem Außenring
gegen eine axiale Bewegung in bezug auf diesen befestigt ist.
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Außerdem offenbart
die Druckschrift US-A-4 354 711 einen Fahrzeugradaufbau, der ein
abnehmbares Rad umfaßt,
welches auf einem radialen Radbefestigungsflansch unter Verwendung
eines einzigen Radbefestigungselements und einer konischen Scheibenfeder
befestigt ist, um das Rad auf dem Radbefestigungsflansch zu sichern.
Die konische Scheibenfeder wird durch das Befestigungselement in
einen vorgewählten
komprimierten Zustand gebogen, um eine vorbestimmte axiale Klemmkraft
gleichförmig
entlang eines ringförmigen
Kontaktbereiches zwischen dem Rad und der Scheibenfeder auszuüben und
das Radlager elastisch vorzuspannen.
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Wenn
ein Rad, beispielsweise ein Stahlrad, das im montierten Zustand
mit nicht einem vollen Umfang an eine Bremsscheibe angrenzt, an
der obigen Na beneinheit befestigt wird, verschlechtert sich die
Kreisförmigkeit
von Laufbahnen eines Lageraußenrings
und insbesondere die Kreisförmigkeit
einer innenseitigen Laufbahn. Wenn die Verschlechterung beträchtlich
ist, kann ein Geräusch
erzeugt werden, oder die Lebensdauer eines Lagers kann verkürzt sein.
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Die
Verschlechterung der Kreisförmigkeit
ist kein besonderes Problem im Falle eines Aluminiumrades, das mit
einem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt, wenn das Aluminiumrad
an der Nabeneinheit montiert ist, sondern wird ein Problem nur in
einem Fall, in dem eine Radfläche,
die die Bremsscheibe berühren
soll, eine solche Form hat, daß sie
mit nicht einem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt, wenn
sie an derselben Nabeneinheit montiert ist.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Radnabeneinheit
zu schaffen, die eine Verschlechterung der Kreisförmigkeit
einer Außenringlaufbahn
unterdrücken
kann, selbst wenn ein Rad in einer Form, daß es mit nicht einem vollen
Umfang an eine Bremsscheibe angrenzt, an der Radnabeneinheit montiert
wird, indem ein Bolzen in jedes Innengewinde eines Flanschbereichs
eingeschraubt wird, welcher mit einem Außenring verbunden ist.
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Weitere
Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
folgenden Beschreibung deutlich werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Radnabeneinheit zur Verfügung gestellt, mit einer Nabe,
die mit einem äußeren Umfang
eines Lageraußenrings
integral verbunden ist, wobei das Lager einen Außenring mit einem sich radial
nach außen
erstreckenden Flanschbereich, einen auf der Außenseite einer Achse angebrachten
Innenring, eine Anzahl von zwischen dem Außenring und dem Innenring montierten
Kugeln und Käfige
hat, um die Anzahl der Kugeln jeweils zu halten, und wobei der Flanschbereich
an einer Seitenfläche
mit einem Innengewinde zum Anschrauben eines Rades versehen ist
und in einem Wurzelbereich des Flanschbereichs auf einer radial
inneren Seite, ausgehend von einer Position, an der das Innengewinde
ausgebildet ist, mit ei nem Bereich geringer Steifigkeit versehen
ist, der eine Steifigkeit aufweist, die es gestattet, daß der Flanschbereich
in dem Wurzelbereich verbogen wird, wenn ein Bolzen in das Innengewinde
eingeschraubt wird.
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Weil
die Biegung des Flanschbereichs durch das Schrauben des Bolzens
hauptsächlich
in dem Bereich geringer Steifigkeit hervorgerufen wird, um zu verhindern,
daß die
Biegung eine Position erreicht, an der die Außenringlaufbahn gebildet ist,
wird bei der Erfindung die Kreisförmigkeit der Außenringlaufbahn
nicht verschlechtert, selbst wenn ein Rad wie beispielsweise ein
aus Stahl hergestelltes Rad, eine bestimmte Art eines Aluminiumrades,
das eine solche Form hat, daß es
im montierten Zustand mit nicht einem vollen Umfang an die Bremsscheibe
angrenzt, montiert wird, und es kann eine ruhige und langlebige
Nabeneinheit erhalten werden.
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Vorzugsweise
umfaßt
der Bereich geringer Steifigkeit einen dünnen Bereich, der entlang einer Umfangsrichtung
im Wurzelbereich des Flanschbereichs vorgesehen ist. Auf diese Weise
ist es möglich,
die obigen Wirkungen mittels eines einfachen Aufbaus ohne einen
wesentlichen Kostenanstieg zu erhalten.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Gegenstände
sowie Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich
werden, wobei:
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1 eine
axiale Schnittdarstellung einer Radnabeneinheit gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Seitenansicht in einer Richtung eines Pfeiles A in 1 ist;
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3 eine
Skizze ist, die das Ergebnis einer tatsächlichen Messung der Kreisförmigkeit
einer innenseitigen Laufbahn eines Außenrings in einem Zustand zeigt,
bei dem ein Rad montiert ist, das aus Stahl hergestellt ist und
im montierten Zustand mit nicht einem vollen Umfang an eine Bremsscheibe
angrenzt;
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4 eine
graphische Darstellung ist, die das Ergebnis einer Simulation der
Unkreisförmigkeit einer
innenseitigen Laufbahn eines Außenrings
jeweils eines Beispiels (A), bei dem die vorliegende Erfindung angewandt
wird, eines Standes der Technik (B) und eines Vergleichsbeispiels
(C) ist, wobei das Stahlrad, welches im montierten Zustand mit nicht
einem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt, an jedem der obigen
Beispiele (A), (B) und (C) befestigt ist, und eines Referenzbeispiels
(D), bei dem ein Aluminiumrad mit einer solchen Form, das es im montierten
Zustand mit einem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt, an
dem Stand der Technik befestigt ist, basierend auf einer Finite-Elemente-Methode;
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5A eine
schematische Schnittdarstellung eines wesentlichen Bereichs ist,
die einen Zustand zeigt, bei dem ein Rad, wie beispielsweise ein Stahlrad
und einige der Aluminiumräder,
das im montierten Zustand mit nicht einem vollen Umfang an die Bremsscheibe
angrenzt, an die Nabeneinheit angeschraubt ist;
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5B eine
schematische Schnittdarstellung eines wesentlichen Bereichs ist,
die einen Zustand zeigt, bei dem ein Rad, wie beispielsweise viele Aluminiumräder, welches
im montierten Zustand mit einem vollen Umfang an die Bremsscheibe
angrenzt, an dieselbe Nabeneinheit angeschraubt ist;
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6 eine
Frontansicht eines Rades ist, die einen Zustand einer Berührung eines
Rades und einer Bremsscheibe in einem Zustand zeigt, in dem das
Rad, wie beispielsweise das Stahlrad, welches im montierten Zustand
nicht mit dem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt, an der
Nabeneinheit befestigt ist; und
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7 eine
Skizze ist, die ein Beispiel eines Ergebnisses einer tatsächlichen
Messung der Kreisförmigkeit
einer innenseitigen Laufbahn eines Außenringes in einem Zustand
zeigt, in dem das Rad, wie beispielsweise das Stahlrad, welches
im montierten Zustand mit dem vollen Umfang an die Bremsscheibe
angrenzt, an einer herkömmlichen
Nabeneinheit befestigt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde vollbracht, indem eine Ursache einer
Verschlechterung von Außenringlaufbahnen
ernsthaft untersucht wurde, wobei die Verschlechterung nur dann
hervorgerufen wird, wenn ein Rad mit einer solchen Form, daß es im montierten
Zustand mit nicht einem vollen Umfang an eine Bremsscheibe angrenzt,
an eine Nabeneinheit angeschraubt ist. In die Nabeneinheit ist ein
Flanschbereich mit einem Lageraußenring integriert, wobei Innengewinde
zum Anschrauben des Rades in den Flanschbereich geschnitten sind.
Die Ursache wird unten mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben werden.
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Zuerst
ist, mit Bezug auf die 5A bis 5B, das
Stahlrad (WS) durch Pressformen hergestellt und grenzt mit nicht
einem vollen Umfang an eine Bremsscheibe an. Ähnlich hat ein Aluminiumrad (WA)
eine Montagefläche
mit einer solchen Form, daß sie
mit einem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt. Eine Nabe
ist integral mit dem Lageraußenring
(OR) verbunden. Der Lageraußenring
(OR) ist mit einem Flanschbereich (F) versehen. Die Innengewinde
(IS) sind beispielsweise an drei Positionen in einer Umfangsrichtung
in dem Flanschbereich (F) ausgebildet. Sowohl das Stahlrad (WS)
als auch das Aluminiumrad (WA) sind mit Bolzen (B) durch die Bremsscheiben
(BD) an den Flanschbereichen (F) befestigt.
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Die
Montagefläche
des Aluminiumrades (WA) hat eine solche Form, daß sie mit ihrem vollen Umfang
und mit ihrem vollen Umfang einschließlich ihrer Bereiche in der
Nähe der
Befestigungsbereiche der Bolzen (B) an die Bremsscheibe (BD) angrenzt.
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Da
das Stahlrad (WS) nicht eine solche Montagefläche hat, wird ein Zwischenraum
(G) zwischen dem Stahlrad (WS) und der Bremsscheibe (BD) in der
Nähe der
Befestigungsbereiche der Bolzen (B) hervorgerufen.
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Wenn
das Stahlrad (WS) die Bremsscheibe (BD) berührt, wird an dem ganzen Rad,
wie in 6 dargestellt, der oben erwähnte Zwischenraum (G) um die
Befestigungsbereiche der Bolzen (B) hervorgerufen, und das Stahlrad
(WS) berührt
die Bremsscheibe (BD) nur über
ein Gebiet (C). Deswegen werden, wenn die Bolzen (B) eingeschraubt
werden, der Flanschbereich (F) und die Brems scheibe (BD) in Richtung
auf das Stahlrad (WS) gebogen, wie in 5A durch
Pfeile (d1, d2) dargestellt ist. Folglich wird ein innenseitiger
Endbereich des Außenrings (OR)
in eine Richtung deformiert, die durch einen Pfeil (d3) in 5A gezeigt
ist. Als Folge davon wird vor allem eine innenseitige Laufbahn (ORI)
in einer solchen Richtung verformt, daß ihr Durchmesser in Bereichen
zunimmt, die den Befestigungsbereichen der Bolzen (B) entsprechen,
und die Kreisförmigkeit wird
verschlechtert, wie in einem Beispiel einer tatsächlichen Messung in 7 dargestellt
ist.
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Durch
die Untersuchung der vorliegenden Erfinder wurde festgestellt, daß die obige
Verformung der innenseitigen Laufbahn (ORI) des Außenrings (OR)
nicht durch eine Erhöhung
der Steifigkeit des Flanschbereichs (F) unterdrückt wurde.
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Daher
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Bereich geringer Steifigkeit in einem Wurzelbereich
des Flanschbereichs (F) auf einer inneren Seite, ausgehend von der
Position, an der die Innengewinde (IS) ausgebildet sind, gebildet,
und der Flanschabschnitt (F) wird in dem Bereich geringer Steifigkeit
verbogen, wenn die Bolzen (B) eingeschraubt werden. Selbst wenn
der Zwischenraum (G) um die Befestigungsbereiche der Bolzen (B)
herum existiert, ist es somit möglich,
eine Deformierung des Außenrings
(OR) aufgrund des Einschraubens der Bolzen (B) hauptsächlich in
dem Bereich geringer Steifigkeit zu verursachen und dadurch zu verhindern,
daß die Deformierung
Positionen erreicht, an denen die Laufbahnen gebildet sind, und
eine Verschlechterung der Kreisförmigkeit
der Laufbahnen zu verhindern.
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Die
obige Funktion und Wirkung kann durch einen einfachen Aufbau beinahe
ohne einen Anstieg der Kosten erreicht werden, indem ein Aufbau
verwendet wird, bei dem ein dünner
Bereich entlang einer Umfangsrichtung in dem Wurzelbereich des Flanschbereichs
(F) als der Bereich geringer Steifigkeit ausgebildet ist.
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Eine
Radnabeneinheit gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben
werden.
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Die
Nabeneinheit hat eine Nabe und ein Lager, wobei die Nabe integral
mit einem äußeren Umfang
eines Lageraußenrings
verbunden ist. Das Lager weist den Außenring 1, zwei Innenringe 2a und 2b,
eine Anzahl von zwischen dem Außenring 1 und den
Innenringen 2a und 2b angeordneten Kugeln 3 und
zwei Kugelkäfige 4a und 4b auf.
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Der
Außenring 1 weist
auf seiner inneren Umfangsfläche
zwei Laufbahnen 11a und 11b auf, die in axialer
Richtung zueinander benachbart sind, und weist an seiner äußeren Umfangsfläche einen radial
nach außen
gerichteten Flanschbereich 12 auf.
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Der
Flanschbereich 12 weist an seiner Seitenfläche drei
Innengewinde 12a bis 12b zum Anschrauben des Rades
in Abständen
von 120° in
einer Umfangsrichtung auf.
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Die
beiden Innenringe 2a und 2b sind so angeordnet,
daß sie
in axialer Richtung zueinander benachbart sind, und es sind jeweils
an ihren äußeren Umfangsflächen Laufbahnen 21a und 21b ausgebildet.
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Die
Laufbahnen 21a und 21b liegen den jeweiligen Laufbahnen 11a und 11b des
Außenrings 1 in
radialer Richtung gegenüber,
so daß sie
zwei Kugellaufbahnen bilden.
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Gemäß der obigen
Nabeneinheit ist das Rad 8 an dem Flanschbereich 12 über eine
Bremsscheibe 7 befestigt, indem die Innenringe 2a und 2b auf
der Außenseite
einer Achse 5 angebracht sind, mit welcher ein Fahrzeugrumpf
ausgestattet ist, und indem die Bolzen 6 in die Innengewinde 12a bis 12c in
dem Flanschbereich 12 des Außenrings 1 eingeschraubt sind.
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Der
Flanschabschnitt 12 ist in seinem Wurzelbereich auf einer
zu den Anordnungspositionen der Innengewinde 12a bis 12c radial
inneren Seite mit einem Bereich 13 geringer Steifigkeit
versehen, der eine Steifigkeit hat, die es gestattet, daß der Flanschbereich 12 in
dem Wurzelbereich verbogen wird, wenn die Bolzen 6 in die
Innengewinde 12a bis 12c eingeschraubt werden.
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Speziell
umfaßt
der Bereich 13 geringer Steifigkeit einen dünnen Bereich
entlang der Umgangsrichtung im Wurzelbereich des Flanschbereichs 12. Eine Dicke
des Bereiches 13 geringer Steifigkeit beträgt beispielsweise
ungefähr
die Hälfte
einer Dicke des anderen Bereiches des Flansches 12.
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Wenn
in dem obigen Aufbau beispielsweise das Stahlrad 8, das
mit nicht einem vollen Umfang an die Bremsscheibe 7 angrenzt,
durch Einschrauben der jeweiligen Bolzen 6 in die Innengewinde 12a bis 12c befestigt
wird, wird der Zwischenraum G zwischen dem Rad 8 und der
Bremsscheibe 7 um die jeweiligen Bolzen 6 herum
hervorgerufen.
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Daher
wird der Flanschbereich 12 an den Befestigungspositionen
der Bolzen 6 zu dem Stahlrad 8 hingezogen und
wird hauptsächlich
in seinem Bereich 13 geringer Steifigkeit gebogen, der
in dem Wurzelbereich ausgebildet ist. Als Folge davon ist es möglich, zu
verhindern, daß die
Biegung die Positionen erreicht, an denen die Laufbahnen 11a und 11b ausgebildet
sind.
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3 zeigt
ein Meßergebnis
der Kreisförmigkeit
der innenseitigen Außenringlaufbahn 11a in einem
Zustand, in dem beispielsweise das Stahlrad 8, welches
mit nicht seinem vollen Umfang an die Bremsscheibe 7 angrenzt,
an der obigen Nabeneinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung montiert ist. Ein Vergrößerungsmaßstab der 3 ist derselbe
wie der der obigen 7. Die Spezifikationen der in
der Messung der 3 verwendeten Nabeneinheit sind
vollständig
dieselben wie die der in der Messung in 7 verwendeten
Nabeneinheit, mit Ausnahme des Bereichs 13 geringer Steifigkeit, der
in der Nabeneinheit der 3 ausgebildet ist. Es ist daher
möglich,
durch die Meßergebnisse
die Wirkung der Unterdrückung
der Verschlechterung der Kreisförmigkeit
der Laufbahn durch den in dem Wurzelbereich des Flanschbereichs 12 ausgebildeten Bereich 13 geringer
Steifigkeit auszuwerten.
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Die
Wirkung der Existenz des Bereiches 13 geringer Steifigkeit
könnte
auch durch die folgende Simulation ausgewertet werden, die eine
Finite-Elemente-Methode
verwendet.
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4 ist
eine graphische Darstellung, die ein Ergebnis zeigt. Der Simulation
wurden unterzogen: Ein Beispiel (A), auf das die vorliegende Erfindung angewandt
wurde, wobei die Erfindung den Bereich geringer Steifigkeit umfaßt, der
den dünnen
Bereich aufweist und in der Umfangsrichtung in dem Wurzel bereich
des Flanschbereiches mit einer bestimmten Dicke versehen ist, Stand
der Technik (B), der nicht mit einem solchen Bereich geringer Steifigkeit
versehen ist, ein Vergleichsbeispiel (C), bei dem ein Radius des
Wurzelbereichs des Flanschbereichs auf einen großen Wert gesetzt ist, um einen
Bereich hoher Steifigkeit zu bilden, wobei auf jedes der obigen
Beispiele (A), (B) und (C) ein Stahlrad montiert ist, und ein Referenzbeispiel
(D), bei dem ein Aluminiumrad auf den Stand der Technik montiert
ist, wobei drei Innengewinde, in die Bolzen eingeschraubt sind,
in gleichmäßigen Abständen auf
einem bestimmten Umfang des Flanschbereiches jedes der obigen Beispiele
angeordnet sind.
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In 4 stellt
eine horizontale Achse einen Winkel in eine selbe Richtung in bezug
auf eine Position (Bolzenschraubposition) dar, an der ein Innengewinde
ausgebildet ist, und eine vertikale Achse stellt die Unkreisförmigkeit
der innenseitigen Laufbahn des Außenrings dar unter der Annahme,
daß die
Unkreisförmigkeit
an einer Position, an der ein Innengewinde ausgebildet ist, bei
dem Stand der Technik 1 ist.
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Dieser
Graph zeigt die Ergebnisse nur in einem Bereich von 0 bis 60°, weil die
Innengewinde an solchen Positionen angeordnet sind, daß sie den Flansch
in drei gleiche Teile entlang der Umgangsrichtung teilen und somit
ein Winkel zwischen den Innengewinden 120° ist und die Graphen beider
Seiten eines Mittelpunktes der 120° symmetrisch zueinander sind.
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Wie
aus 4 deutlich wird, ist ein Grad der Verschlechterung
der Kreisförmigkeit
der Laufbahn des Beispiels (A), auf das die vorliegende Erfindung angewandt
wurde, kleiner als der Fall (D), bei dem das Aluminiumrad mit einer
solchen Form, daß es
mit einem vollen Umfang an die Bremsscheibe angrenzt, an den Stand
der Technik montiert ist, ganz zu schweigen von dem des Falles (B),
bei dem das Stahlrad, welches mit nicht einem vollen Umfang an die
Bremsscheibe angrenzt, an den Stand der Technik montiert ist. In
dem Fall (C), bei dem die Steifigkeit des Wurzelbereichs des Flanschbereichs
vergrößert ist,
wurde festgestellt, daß sich
ein Grad der Verschlechterung der Kreisförmigkeit der Laufbahn erhöht.
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Obgleich
das beschrieben wurde, was gegenwärtig als bevorzugte Ausführungsformen
dieser Erfindung betrachtet wird, versteht es sich, daß daran verschiedenste
Abwandlungen vorgenommen werden können, und es ist beabsichtigt,
in den angefügten
Ansprüchen
alle solche Abwandlungen zu umfassen, wie sie in den Rahmen dieser
Erfindung fallen.