WO2009089982A2 - Bund für stirnseitige zähne für eine antreibbare radnabe - Google Patents

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WO2009089982A2
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Ralf Heiss
Roland Langer
Ernst Masur
Peter Niebling
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Schaeffler Kg
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Definitions

  • the invention relates to a collar of cold plastically deformed material of a hub of a wheel bearing, with which at least one inner ring of a rolling bearing of the wheel bearing on the hub is held axially fixed and formed in the frontal teeth for engagement in a counter-toothing, and a method for manufacturing of such a covenant.
  • the invention relates to an undeformed hub of a wheel bearing with a hollow end piece for deformation to such a collar.
  • the wheel bearing unit As a rule an angular ball bearing or oblique roller arrangement, is held in a preloaded manner without backlash.
  • the finished collar 3 of Figure 1 is, as shown in Figure 2a and Figure 3, formed of a one-piece with a hub 1 formed hollow end piece 2.
  • the material of the end piece 2 is plastically folded over a radially inner and outer edge 4 of an inner ring 5 of an angular contact ball bearing radially outwards.
  • the counter-toothing is formed, for example, on a bell of a propeller shaft.
  • the collar 3 is formed with a tool from the end piece 2.
  • the initially substantially hollow-cylindrical end piece 2 as shown in FIG.
  • the problem is the shaping of the teeth 7.
  • the material of the part 8 of the end piece 2 tapers during expansion and flipping and flows radially outward.
  • the respective tooth 7 is not fully formed due to the uncontrollable flow away of the material to the outside and the bearing portion, which is determined in particular by the dimension B, is low.
  • B is a distance between the points S and T.
  • the unfilled portion C and A - (B + C) is measured on the total proportion of the tooth 7 over the length A low.
  • the flanks of all teeth of the spur gear teeth are in rotationally fixed engagement with both flanks of all teeth of the counter teeth.
  • the teeth are axially braced by means of one or more screw elements. Torques are transmitted to the wheel hub by the force-fit created from surface pressure.
  • connection of the joint part with a wheel hub is particularly advantageous when high torque from the drive to the wheel or u. U. also be transferred in the reverse moment flow.
  • the rigid design for transmitting high torque to the wheel can then be detrimental if, in the event of overload, a breakage of the wheel hub in the worst case leads to the loss of the vehicle wheel.
  • the object of the invention is therefore to provide a covenant, with the design of the aforementioned disadvantages are avoided.
  • the collar is formed of plastically deformed material of a hollow end piece of a hub of a wheel bearing or is formed from a plastically deformable material of the hollow end piece.
  • the material of the hollow end piece is or is preferably cold by the so-called Wälznieten, a process of expansion, bending and embossing, radially outward via a radially inner and axially outer edge of an inner ring of a rolling bearing of the wheel bearing, which rolling bearing at least has the inner ring and rolling elements of a rolling element, molded.
  • the integrally formed with the hub end piece has in its initial state before forming the collar in the axial direction and is axially beyond the edge of the inner ring out, with respect to a Wälz Eisenitzs the rolling elements of the rolling element of the rolling bearing an (axial) protrusion L forms.
  • the ratio (inner) diameter D of the inner ring to supernatant L is greater than approximately 1.25 and less than approximately 3, i. 1, 25 ⁇ D / L ⁇ 3.
  • the end piece is not substantially hollow-cylindrical, but has an accumulation of the material on the overhang L, in particular in a region where it axially protrudes above the edge of the inner ring in its initial state before the collar is formed in the form of a radial thickening.
  • the material accumulation circulating about the axis of rotation is generally one in the circumferential direction closed or interrupted bulbous thickening.
  • the design of the individual tooth can be influenced and optimized by the shape and cross section of the thickening or accumulation of material.
  • the thickening is designed arbitrarily and can project in both radial directions, ie radially outward away from the axis of rotation and / or radially inwards towards the axis of rotation.
  • the thickening protrudes radially inwardly in the direction of the axis of rotation of the hub from the tail prior to forming the collar.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the thickening is formed at a free and pointing in the axial direction end of the tail.
  • the outer contour of the thickening falls off in the direction of the axis of rotation before forming the collar toward the end face of the end piece.
  • Corresponding may be provided for the inner contour.
  • the fall of the outer contour by a predetermined angle ⁇ , in particular by an angle ⁇ from a range [5 °, 60 °], be inclined relative to the axis of rotation;
  • the fall of the inner contour by a predetermined angle ß, in particular by an angle ß out a range [2 °, 40 °], be inclined relative to the axis of rotation.
  • the, in particular inclined, outer and / or the, in particular inclined, inner contour is rounded before forming the bundle or evenly over one another.
  • this round transition may be formed by a radius of curvature R.
  • the rounded transition is formed by a plurality of rounded transition regions having a plurality of different radii of curvature Ri.
  • an inner contour of the thickening before forming the collar increases towards a free and pointing in the axial direction end of the tail away from the axis of rotation away.
  • the increase of the inner contour by a predetermined angle ⁇ in particular by an angle ⁇ from a range [10 °, 40 °], be inclined relative to the axis of rotation.
  • the collar can be designed such that a ratio Wälz Eisenmber Dm of the rolling elements of the rolling bearing of the wheel bearing unit to the supernatant L is greater than about 1, 25 and less than about 3 is selected.
  • the collar may be formed such that a ratio of protrusion L to smallest end piece cross-section Qmin before forming the collar is greater than about 3 and less than about 7.
  • a ratio of rolling element diameter Dm of the rolling bodies to the smallest endpiece cross section Qmin before forming the collar is greater than approximately 1, 25 and less than about 4 is realized.
  • the collar is formed such that a ratio of smallest end piece cross-section Qmin before forming the collar to largest end piece cross-section Qmax before forming the collar is chosen to be greater than about 0.5 and less than about 0.95.
  • the collar is designed such that the supernatant L is greater than about 17.5 mm. In another preferred embodiment, the collar is designed such that a head width KB of the federal government with the frontal teeth is greater than about 5 mm.
  • the collar has a ratio of projection L to head width KB of the collar with the frontal teeth greater than approximately 2 and less than approximately 6.
  • the collar can be formed such that a ratio head width KB of the collar with the front teeth to toothing depth ZT of the front teeth is greater than about 1, 6 and less than about 3.5.
  • the material of the hollow end piece of the hub is cold radially outwardly over the radially inner and axially outer edge of the inner ring, in particular by a Wälznieten, folded and shaped.
  • teeth can then be formed for engaging in a counter-toothing in the collar frontally.
  • the dimensions and changes in the dimensions of serrations are limited to wheel bearings for reasons of space limitations.
  • the pitch circle diameter (average circumference of the spur toothing about the rotati- onsachse) of the gearing is therefore usually enshrined within very narrow limits. Accordingly, the behavior of the teeth, for example, against loads from the drive torques are hardly or not influenced by changes in the pitch circle of the teeth.
  • the geometry of the individual teeth of the toothing on the flank angle can be influenced so that an optimum number of teeth can be set to a predetermined extent in terms of assembly and with respect to the loads of torques.
  • Figures 1 to 12 show longitudinal sections or details of longitudinal sections along the axis of rotation 1 a of a wheel bearing assembly 9 in various modifications of embodiments of the invention.
  • Figures 1, 3, 5 show a wheel bearing assembly 9 with a hub 1, two rows of rolling elements 10 and a vehicle flange 11.
  • the hub 1 has a flange 12 for attachment of a vehicle wheel, not shown, and is about the rolling elements 10 about the rotation axis 1 a rotatably mounted to the vehicle-fixed vehicle flange 11.
  • On the hub 1 sits an inner ring 5, whose inner ring diameter is denoted by D and on which a number of rolling elements 10 runs.
  • the inner ring 5 is - after the Wälznieten - as shown in an enlarged detail of Figure 4b, held axially on the hub 1 by means of a resulting from the tail 14 Federal 16.
  • the hollow end piece 14 is radially outward over an edge 4 of the inner ring 5 shaped.
  • the angular contact ball bearing assembly is biased by the collar 16.
  • a spur gear 13 is formed in the collar 16 .
  • the hollow end pieces 14 and 15 have before forming the collar 16 in the initial state in the axial direction and are axially beyond the edge 4 of the inner ring 5 addition, with respect to the WälzConsequentlys M of the rolling elements 10 of the collar side WälzSystem-2 an (axial) supernatant L 8 trains.
  • the ratio of inner ring diameter D to supernatant L is greater than about 1, 25 and less than about 3, i. 1, 25 ⁇ D / L ⁇ 3.
  • the end pieces 14 and 15, as further shown in FIGS. 4a and 5, show an accumulation of the material in the form of a radial thickening 18 at least on the projection L 8, in particular on the part on which they project axially beyond the edge 4. 19 or 20 on.
  • FIGS. 4 a and b Various configurations of geometric relationships on the wheel bearing assembly 9 according to the invention are shown below in particular in conjunction with FIGS. 4 a and b or their dimensioning.
  • the collar 16 may be formed before deformation or the tail 14 such that a ratio Wälz Eisenmber Dm of the rolling elements 10 to the supernatant L 8 is greater than about 1, 25 and less than about 3 is selected.
  • the end piece 14 may also be designed such that a ratio of protrusion L to smallest end piece cross-section Q min before forming the collar is greater than approximately 3 and less than approximately 7.
  • a ratio of rolling element diameter Dm of the rolling elements 10 to the smallest end section Qmin prior to forming the collar can be greater than approximately 1, 25 and less than approximately 4.
  • the portion 14 may be designed such that a ratio of the smallest end piece cross-section Q min prior to forming the collar to the largest end piece cross-section Q max prior to forming the collar is chosen to be greater than approximately 0.5 and less than approximately 0.95.
  • Figure 4a shows a projection L 8, which is greater than about 17.5 mm.
  • the collar 16 is designed after machining such that a head width KB of the collar with the frontal teeth is greater than about 5 mm.
  • a ratio of protrusion L to head width KB of the collar with the frontal teeth greater than approximately 2 and less than approximately 6 is selected.
  • the collar 16 can be designed such that a ratio head width KB of the collar with the frontal teeth to the toothing depth ZT of the frontal teeth is greater than approximately 1.6 and less than approximately 3.5.
  • Embodiments of the thickening 18, 19 or 20 are shown in FIGS. 4 a and 5 to 12. With such designs, the flow and distribution of the material during forming is optimized.
  • the thickening 18 and 19 shown in Figure 4a and 5 is radially in Direction of the axis of rotation 1 a and is - regardless of slight edge rounding - at the free in the axial direction facing end 32 of the end piece 14 and 15 the thickest.
  • the rotationally symmetrical thickening 18 on the end piece 15 shown in FIG. 6 has the largest radial dimension X in the center and protrudes radially outward from the end piece 15 in the direction of the rotation axis 1a and radially outwards.
  • the thickenings 20 shown in FIGS. 7 to 12 each protrude radially in the direction of the axis of rotation 1a.
  • the inner contour is inclined in particular by an angle ⁇ from a range [2 °, 40 °], relative to the axis of rotation.
  • the, in particular inclined, outer and / or the, in particular inclined, inner contour is rounded prior to the formation of the covenant or merges into one another over a straight surface.
  • this round transition is formed by a radius of curvature R.
  • the rounded transition is formed by a plurality of rounded transition regions having a plurality of different radii of curvature Ri.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which the inner contour of the thickening 20 rises away from the axis of rotation before forming the collar to form a free and axially pointing end 32 of the end piece 15.
  • the increase in the inner contour is inclined by a presettable angle ⁇ , in particular from a range [10 °, 40 °], with respect to the axis of rotation.
  • Wheel bearing arrangement 25 Tooth head 0 Rolling element 26 Infeed contour 1 Vehicle flange 27 Tooth base 2 Flange 28 Outflow contour 3 Spur toothing 29 Outer contour 4 End piece 30 Flank 5 End piece 31 Annular gap 2 Free axial end, end face 33 Inner contour

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bund (16) einer Nabe (1) eines Radlagers, mit dem wenigstens ein Innenring (5) eines Wälzlagers des Radlagers auf der Nabe axial festgehalten ist und in den stirnseitig Zähne (7) für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt sind, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bundes sowie eine unverformte Nabe eines Radlagers mit einem hohlen Endstück (14) zur Verformung zu einem solchen Bund. Der Bund wird gebildet aus einem einstückig mit der Nabe ausgebildeten Endstück, welches in seinem Ausgangs zustand vor dem Formen des Bun des in axiale Richtung weist und axial über die Kante (4) des Innenringes (5) hinaussteht, wobei sich bezüglich eines Wälzkörpermittelpunktes der Wälzkörper der Wälzkörperreihe des Wälzlagers ein (axialer) Überstand L ausbildet. Das Verhältnis (Innen-) Durchmesser D des Innenrings zu Überstand L ist dabei größer als ungefähr 1,25 und kleiner als ungefähr 3 ist, d.h. 1,25 < D/L < 3.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Bund für stirnseitige Zähne für eine antreibbare Radnabe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Bund aus kalt plastisch verformten Material einer Nabe eines Radlagers, mit dem wenigstens ein Innenring eines Wälzlagers des Radlagers auf der Nabe axial fest gehalten ist und in den stirnseitig Zähne für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bundes.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine unverformte Nabe eines Radlagers mit einem hohlen Endstück zur Verformung zu einem solchen Bund.
Hintergrund der Erfindung
Mit einem derartigen Bund bzw. mit einer derartigen Nabe befasst sich DE 36 36 243 A1.
Mittels des Bundes ist die Radlagereinheit, in der Regel eine Schrägkugel- lager- oder Schrägrollenanordnung, spielfrei vorgespannt in sich gehalten.
Der fertige Bund 3 nach Figur 1 wird, wie in Figur 2a und Figur 3 dargestellt ist, aus einem einteilig mit einer Nabe 1 ausgebildeten hohlen Endstück 2 geformt. Beim Formen des Bundes 3 wird das Material des Endstückes 2 plastisch über eine - radial innen und axial außen liegende - Kante 4 eines Innenringes 5 eines Schrägkugellagers radial nach außen umgelegt.
Wenn der Bund 3, wie auch in Figur 2b dargestellt, eine Stirnverzahnung 6 mit Zähnen 7 für den Eingriff in eine nicht weiter dargestellte Gegenverzahnung aufweist, werden die Zähne 7 entweder beim Umlegen des Endstückes
2 zum Bund 3 mit eingeformt oder die Zähne 7 werden mit einem gesonderten Verfahrensschritt in den fertigen Bund 3 eingebracht. Die Gegenverzah- nung ist beispielsweise an einer Glocke einer Gelenkwelle ausgebildet.
Der Bund 3 wird mit einem Werkzeug aus dem Endstück 2 geformt. Dazu wird das zunächst im Wesentlichen hohlzylindrische Endstück 2, wie in Figur
3 dargestellt, radial trichterförmig aufgeweitet und in der Endstellung nach Figur 2b zum Bund 3 geformt.
Problematisch ist das Ausformen der Zähne 7. Das Material des Teils 8 des Endstückes 2 verjüngt sich beim Aufweiten und Umlegen und fließt radial nach außen. Der jeweilige Zahn 7 ist aufgrund des unkontrollierbaren Weg- fließens des Materials nach außen nicht voll ausgeformt und der tragende Anteil, der insbesondere von dem Maß B bestimmt ist, ist gering. B ist dabei eine Strecke zwischen den Punkten S und T. Der nicht ausgefüllte Anteil C und A - (B + C) ist gemessen am Gesamtanteil des Zahnes 7 über die Länge A gering.
Ein Anteil des Materials weicht unter Umständen auch unkontrolliert nach innen aus, so dass sich zwischen dem Innenring 5 und der Nabe 1 ein Ringspalt 31 ausbildet, der sich nachteilig auf den Festsitz des Innenringes 5 auswirkt.
Dieses Problem versuchte die Fachwelt, wie in DE 36 36 243 A1 dargestellt, durch ein Werkzeug zu verhindern, das den Bund radial außen am Wegfließen hindert. Der Prozess ist jedoch aufgrund von Toleranzen in den Abmessungen des Rohlings, wie Wandstärke und Durchmesser des Endstückes, in der Regel schwer in der erforderlichen Güte realisierbar.
Bei der Montage eines Antriebselementes, beispielsweise eines Gelenkteils, in die Radnabenanordnung zentrieren sich das Antriebselement und die Radnabe bezüglich der Rotationsachse aufgrund der Geometrie der Verzahnung zueinander. Eine hohe Rundlaufgenauigkeit an der Verbindung im Fahrbetrieb ist somit abgesichert. Die Montage des Gelenkteils zur Nabe gestaltet sich einerseits aufgrund der Selbstzentrierung einfach, bedarf an- dererseits jedoch einer sehr hohen axialen Vorspannkraft.
Die Flanken aller Zähne der Stirnverzahnung stehen mit beiden Flanken aller Zähne der Gegenverzahnung im drehfesten Eingriff. Die Verzahnungen sind mittels eines oder mehrerer Schraubelemente axial verspannt. Dreh- momente werden durch den aus Flächenpressung erzeugten Kraft - Form- schluss auf die Radnabe übertragen.
Die Verbindung des Gelenkteils mit einer Radnabe ist insbesondere dann von Vorteil, wenn hohe Momente vom Antrieb zum Rad oder u. U. auch im umgekehrten Momentenfluss übertragen werden sollen.
Oft sind die üblicherweise eingesetzten Paarungen aus Innen- und Außenverzahnungen bauraumtechnisch und somit hinsichtlich der Festigkeit ausgereizt, so dass die Stirnverzahnung, wie beschrieben, eine sichere und Bauraum sparende Alternative zu diesen ist.
Die starre Auslegung zur Übertragung von hohen Drehmomenten zum Rad kann sich dann nachteilig auswirken, wenn im Falle von Überlast ein Bruch der Radnabe im ungünstigsten Fall zum Verlust des Fahrzeugrades führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bund zu schaffen, mit dessen Gestaltung die zuvor genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch den Bund aus plastisch verformten Material einer Nabe eines Radlagers, durch das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bundes sowie durch eine unverformte Nabe eines Radlagers mit einem hohlen Endstück zur Verformung zu einem solchen Bund mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.
Der Bund ist aus plastisch verformten Material eines hohlen Endstückes einer Nabe eines Radlagers gebildet bzw. wird aus einem plastisch zu verformenden Material des hohlen Endstücks gebildet.
Das Material des hohlen Endstückes ist bzw. wird vorzugsweise kalt durch das so genannte Wälznieten, ein Prozess aus Aufweiten, Biegen und Prä- gen, radial nach außen über eine radial innen und axial außen liegende Kante eines Innenringes eines Wälzlagers des Radlagers, welches Wälzlager zumindest den Innenring sowie Wälzkörper einer Wälzkörperreihe aufweist, geformt.
Das einstückig mit der Nabe ausgebildete Endstück weist in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes in axiale Richtung und steht axial über die Kante des Innenringes hinaus, wobei sich bezüglich eines Wälzkörpermittelpunktes der Wälzkörper der Wälzkörperreihe des Wälzlagers ein (axialer) Überstand L ausbildet.
Es hat sich gezeigt, dass oben diskutierte Nachteile sich insbesondere dann überwinden lassen, wenn erfindungsgemäß das Verhältnis (Innen- )Durchmesser D des Innenrings zu Überstand L größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3 ist, d.h. 1 ,25 < D/L < 3.
Das Endstück ist nach der Erfindung nicht im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, sondern weist an dem Überstand L, insbesondere in einem Bereich, an dem es in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes axial über die Kante des Innenrings hinaus steht, eine Anhäufung des Mate- rials in Form einer radialen Verdickung auf.
Aufgrund der Rotationssymmetrie des Endstückes ist die um die Rotationsachse umlaufende Materialanhäufung in der Regel eine in Umfangsrichtung geschlossene oder unterbrochene wulstförmige Verdickung.
Durch die Materialanhäufung an dem Endstück steht beim Formen der Verzahnung genug Material zum Füllen der Kavitäten für die Zähne im Form- Werkzeug zur Verfügung. Der Zahn ist in seiner Kontur deutlich besser ausgefüllt und der tragenden Anteil ist somit deutlich erhöht. Gesonderte Maßnahmen zur Eingrenzung des radialen Materialflusses sind nicht notwendig.
Die Gestaltung des einzelnen Zahnes kann durch die Form und Querschnitt der Verdickung bzw. der Materialanhäufung beeinflusst und optimiert werden.
Verdickungsgestaltungen/-geometrien
Die Verdickung ist beliebig gestaltet und kann in beide radiale Richtungen, also radial nach außen von der Rotationsachse weg und/oder radial innen zur Rotationsachse hin, hervorstehen. Vorzugsweise steht die Verdickung vor dem Formen des Bundes radial nach innen in Richtung der Rotationsachse der Nabe aus dem Endstück hervor.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verdickung an einem freien und in axiale Richtung weisenden Ende des Endstückes ausgebildet ist.
So kann vorgesehen werden, dass die Außenkontur der Verdickung vor dem Formen des Bundes zu der Stirnseite des Endstückes hin in Richtung der Rotationsachse abfällt. Entsprechendes kann für die Innenkontur vorgesehen sein.
Bevorzugt kann der Abfall der Außenkontur um einen vorgebaren Winkel α, insbesondere um einen Winkel α aus einem Bereich [5°, 60°], gegenüber der Rotationsachse geneigt sein; bevorzugt kann auch der Abfall der Innenkontur um einen vorgebaren Winkel ß, insbesondere um einen Winkel ß aus einem Bereich [2°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die, insbesondere geneigte, Außen- und/oder die, insbesondere geneigte, Innenkontur vor dem Formen des Bun- des gerundet oder geradflächig ineinander übergehen.
Im Falle eines gerundeten Übergangs kann dieser runde Übergang durch einen Krümmungsradius R ausgebildet sein. Alternativ möglich ist auch, dass der gerundete Übergang durch mehrere gerundete Übergangsbereiche mit mehreren, unterschiedlichen Krümmungsradien Ri gebildet wird.
Auch kann vorgesehen sein, dass eine Innenkontur der Verdickung vor dem Formen des Bundes zu einem freien und in axiale Richtung weisenden Ende des Endstückes hin von der Rotationsachse weg ansteigt.
Bevorzugt kann der Anstieg der Innenkontur um einen vorgebaren Winkel μ, insbesondere um einen Winkel μ aus einem Bereich [10°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt sein.
Verhältnisgeometrien
Ferner kann nach einer Ausgestaltung der Bund derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper des Wälzlagers der Radlagereinheit zu dem Überstand L größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3 gewählt ist.
Auch kann der Bund derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Überstand L zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 3 und kleiner als ungefähr 7 ist.
Bevorzugt kann auch vorgesehen sein, dass bei dem Bund ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 4 realisiert ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Bund derart ausgebildet, dass ein Verhältnis von kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes zu größtem Endstückquerschnitt Qmax vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 0,5 und kleiner als ungefähr 0,95 gewählt ist.
Besonders bevorzugt ist der Bund derart ausgebildet, dass der Überstand L größer als ungefähr 17,5 mm ist. Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Bund derart ausgestaltet, dass eine Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 5 mm ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass bei dem Bund ein Verhältnis Überstand L zu Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 2 und kleiner als ungefähr 6 gewählt ist.
Ferner kann der Bund derart ausgebildet werden, dass ein Verhältnis Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen zu Verzahnungstiefe ZT der stirnseitigen Zähne größer als ungefähr 1 ,6 und kleiner als ungefähr 3,5 ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Bundes wird das Material des hohlen Endstückes der Nabe kalt radial nach außen über die radial innen und axial außen liegende Kante des Innenringes, insbesondere durch ein Wälznieten, umgelegt und geformt.
Weiterhin können dann in den Bund stirnseitig Zähne für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt werden.
Den Abmessungen und Änderungen der Abmessungen von Stirnverzahnungen sind an Radlagerungen aus Bauraumgründen Grenzen gesetzt. Der Teilkreisdurchmesser (mittlerer Umfang der Stirnverzahnung um die Rotati- onsachse) der Verzahnung ist demnach in der Regel innerhalb sehr enger Grenzen festgeschrieben. Demnach kann das Verhalten der Verzahnung, beispielsweise gegen Belastungen aus den Antriebsdrehmomenten kaum oder nicht durch Änderungen des Teilkreises der Verzahnung beeinflusst werden.
Mit der Erfindung aber kann die Geometrie der einzelnen Zähne der Verzahnung über den Flankenwinkel so beeinflusst, dass hinsichtlich Montage und hinsichtlich der Belastungen aus Drehmomenten eine optimale Anzahl von Zähnen auf vorgegebenem Umfang festgelegt werden kann.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren 1 bis 12 zeigen Längsschnitte oder Details von Längsschnitten entlang der Rotationsachse 1 a einer Radlageranordnung 9 in verschiedenen Modifikationen von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Die Figuren 1 , 3, 5 zeigen eine Radlageranordnung 9 mit einer Nabe 1 , zwei Reihen Wälzkörper 10 und einem Fahrzeugflansch 11. Die Nabe 1 weist einen Flansch 12 zur Befestigung eines nicht dargestellten Fahrzeugrades auf und ist über die Wälzkörper 10 um die Rotationsachse 1 a drehbar zum fahrzeugfesten Fahrzeugflansch 11 gelagert. Auf der Nabe 1 sitzt ein Innenring 5, dessen Innenringdurchmesser mit D bezeichnet ist und auf dem eine Reihe der Wälzkörper 10 abläuft.
In den Darstellungen nach den Figuren 4 fortfolgende ist das einteilig mit der Nabe 1 verbundene Endstück 14 bzw. 15 in der Ausgangsstellung vor dem Wälznieten gezeigt.
Der Innenring 5 ist - nach dem Wälznieten - , wie in einem vergrößerten Detail nach Figur 4b dargestellt, mittels eines aus dem Endstück 14 hervorgegangenen Bundes 16 axial auf der Nabe 1 gehalten. Dazu ist das hohle Endstück 14 radial nach außen über eine Kante 4 des Innenringes 5 ge- formt. Außerdem ist die Schrägkugellageranordnung mittels des Bundes 16 vorgespannt. In dem Bund 16 ist eine Stirnverzahnung 13 ausgebildet.
Die hohlen Endstücke 14 bzw. 15 weisen vor dem Formen des Bundes 16 im Ausgangszustand in axiale Richtung und stehen dabei axial über die Kante 4 des Innenringes 5 hinaus, wobei sich bezüglich des Wälzkörpermittelpunktes M der Wälzkörper 10 der bundseitigen Wälzkörperreihe ein (axialer) Überstand L 8 ausbildet.
Ausführungsgemäß ist das Verhältnis Innenringdurchmesser D zu Überstand L größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3, d.h. 1 ,25 < D/L < 3.
Die Endstücke 14 bzw. 15 weisen wie weiter die Figuren 4a und 5 fortfolgende zeigen zumindest an dem Überstand L 8, insbesondere an dem Teil, an dem sie axial über die Kante 4 hinaus stehen, eine Anhäufung des Materials in Form einer radialen Verdickung 18, 19 oder 20 auf.
Ausgestaltung Geometrie
Verschiedene Ausgestaltungen von Geometrieverhältnissen an der erfindungsgemäßen Radlageranordnung 9 sind im Folgenden insbesondere in Einbeziehung der Figuren 4 a und b bzw. deren Bemassung dargestellt.
Nach Bemassung gemäß Figur 4a kann der Bund 16 vor Verformung bzw. das Endstück 14 derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper 10 zu dem Überstand L 8 größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3 gewählt ist.
Weiter kann nach Figur 4a auch das Endstück 14 derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Überstand L zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 3 und kleiner als ungefähr 7 ist. Überdies kann, wie auch Figur 4a zu entnehmen ist, bei dem Teilstück 14 ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper 10 zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 4 realisiert sein.
Weiterhin kann nach Figur 4a das Teilstück 14 derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis von kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes zu größtem Endstückquerschnitt Qmax vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 0,5 und kleiner als ungefähr 0,95 gewählt ist.
Weiterhin zeigt Figur 4a einen Überstand L 8, welcher größer als ungefähr 17,5 mm ist.
Nach Figur 4b ist der Bund 16 nach Bearbeitung derart ausgestaltet, dass eine Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 5 mm ist.
Weiter kann wie Figur 4b verdeutlicht vorgesehen sein, dass bei dem Bund 16 ein Verhältnis Überstand L zu Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 2 und kleiner als ungefähr 6 gewählt ist.
Ferner kann nach Figur 4b der Bund 16 derart ausgebildet sein, dass ein Verhältnis Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen zu Ver- zahnungstiefe ZT der stirnseitigen Zähne größer als ungefähr 1 ,6 und kleiner als ungefähr 3,5 ist.
Ausgestaltung Verdickung 18, 19, 20
Ausgestaltungen der Verdickung 18, 19 oder 20 sind in den Figuren 4a und 5 bis 12 dargestellt. Mit derartigen Ausgestaltungen ist der Fluss und die Verteilung des Materials beim Umformen optimiert. Die in Figur 4a und 5 dargestellte Verdickung 18 bzw. 19 steht radial in Richtung der Rotationsachse 1 a hervor und ist - ungeachtet leichter Kantenrundungen - an dem freien in axiale Richtung weisenden Ende 32 des Endstückes 14 bzw. 15 am dicksten.
Beim Formen der Stirnverzahnung 13 wird eine derartige Materialanhäufung insbesondere in dem Bereich C (vgl. Figur 4b bzw. Figur 2b) wirksam, so dass weniger Material nach außen fließt und so im Bereich B (vgl. Figur 4b bzw. Figur 2b) zum Auffüllen der Kavitäten der Zähne 7 zur Verfügung steht.
Die in Figur 6 dargestellte rotationssymmetrische Verdickung 18 an dem Endstück 15 weist mittig die größte radiale Abmessung X auf und steht radial in Richtung der Rotationsachse 1 a und radial nach außen aus dem Endstück 15 hervor. Beim axialen Formen des Bundes 16 und der Stirnverzahnung 13 wird das Material in beide radiale Richtungen verteilt.
Die in den Figuren 7 bis 12 dargestellten Verdickungen 20 stehen jeweils radial in Richtung der Rotationsachse 1 a hervor. Bei den Figuren 7 bis 11 , insbesondere verdeutlicht in den Figuren 7, 8 und 10, fällt jeweils die Außenkontur 29 der Verdickung 20 zu der Stirnseite 32 des Endstückes 15 hin in Richtung der Rotationsachse 1 a unter dem Winkel α und die Innenkontur 33 der Verdickung 20 zu der Stirnseite 32 des Endstückes 17 hin in Richtung der Rotationsachse 1 a unter dem Winkel ß ab.
Die Innenkontur ist insbesondere um einen Winkel ß aus einem Bereich [2°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt.
Weiterhin ist wie die Figuren 7 bis 12 zeigen vorzusehen, dass die, insbesondere geneigte, Außen- und/oder die, insbesondere geneigte, Innenkontur vor dem Formen des Bundes gerundet oder geradflächig ineinander überge- hen.
Im Falle eines gerundeten Übergangs ist dieser runde Übergang durch einen Krümmungsradius R ausgebildet. Alternativ möglich ist wie Figur 11 zeigt, dass der gerundete Übergang durch mehrere gerundete Übergangsbereiche mit mehreren, unterschiedlichen Krümmungsradien Ri gebildet wird.
Figur 8 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die Innenkontur der Verdickung 20 vor dem Formen des Bundes zu einem freien und in axiale Richtung weisenden Ende 32 des Endstückes 15 hin von der Rotationsachse weg ansteigt.
Der Anstieg der Innenkontur ist dabei um einen vorgebaren Winkel μ, insbe- sondere aus einem Bereich [10°, 40°], gegenüber der Rotationsachse geneigt.
Bezugszeichen
1 Nabe 16 Bund a Rotationsachse 17 Endstück
2 Endstück 18 Verdickung
3 Bund 19 Verdickung
4 Kante 20 Verdickung
5 Innenhng 21 geometrische Linie
6 Stirnverzahnung 22 geometrische Linie
7 Zahn 23 geometrische Linie
8 Überstand L 24 Strecke
9 Radlageranordnung 25 Zahnkopf 0 Wälzkörper 26 Einlaufkontur 1 Fahrzeugflansch 27 Zahnfuß 2 Flansch 28 Auslaufkontur 3 Stirnverzahnung 29 Außenkontur 4 Endstück 30 Flanke 5 Endstück 31 Ringspalt 2 freies axiales Ende, Stirnseite 33 Innenkontur
D Innenringdurchmesser R Radius
Neigungswinkel, Abfall Au- Neigungswinkel, Abfall Innen α ß ßenkontur 29 kontur 33
Neigungswinkel, Anstieg In¬
M Wälzkörpermittelpunkt nenkontur 33

Claims

Patentansprüche
1. Bund (16) aus plastisch verformten Material einer Nabe (1 ) einer Radlagereinheit, mit dem wenigstens ein Innenring (5) eines Wälz- lagers der Radlagereinheit auf der Nabe (1 ) axial fest gehalten ist und in den stirnseitig Zähne (7) für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt sind, welches Wälzlager zumindest den Innenring und Wälzkörper einer Wälzkörperreihe aufweist, wobei:
- der Bund (16) ist gebildet aus einem radial nach außen ü- ber eine radial innen und axial außen liegende Kante (4) des Innenringes (5) geformten hohlen Endstück (14) an der Nabe (1 ),
- das Endstück (14) ist einstückig mit der Nabe (1 ) ausgebildet,
das Endstück (14) weist in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes in axiale Richtung und steht axial über die Kante des Innenringes hinaus, wobei sich bezüglich eines Wälzkörpermittelpunktes der Wälzkörper der Wälzkörperreihe des Wälzlagers ein (axialer) Überstand L ausbildet, ein Verhältnis Innendurchmesser D des Innenrings (5) zu Überstand L ist größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3,
das Endstück (14) weist in einem Bereich, an dem es in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes (16) axial über die Kante (4) hinaus steht, eine Anhäufung des
Materials in Form einer radialen Verdickung (18) auf.
2. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper des Wälzlagers, insbesondere von Kugeln eines Schrägkugellagers, der Radlagereinheit zu dem Überstand L größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3 gewählt ist.
3. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis Überstand L zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 3 und kleiner als ungefähr 7 ist.
4. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis Wälzkörperdurchmesser Dm der Wälzkörper zu kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 4 realisiert ist.
5. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis von kleinstem Endstückquerschnitt Qmin vor dem Formen des Bundes zu größtem Endstückquerschnitt Qmax vor dem Formen des Bundes größer als ungefähr 0,5 und kleiner als unge- fähr 0,95 gewählt ist.
6. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Überstand L größer als ungefähr 17,5 mm ist.
7. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem eine Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 5 mm ist.
8. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis Überstand L zu Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen größer als ungefähr 2 und kleiner als ungefähr 6 gewählt ist.
9. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis Kopfbreite KB des Bundes mit den stirnseitigen Zähnen zu Verzahnungstiefe ZT der stirnseitigen Zähne größer als ungefähr 1 ,6 und kleiner als ungefähr 3,5 ist.
10. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Verdickung (18) vor dem Formen des Bundes (16) radial nach innen und/oder außen bezüglich der Rotationsachse (1 a) der Nabe (1 ) aus dem Endstück (14) hervorsteht und um die Rotationsachse (1 a) verläuft.
11. Bund (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Verdickung (18) vor dem Formen des Bundes (16) in einem Bereich nahe oder an einem freien und in axiale Richtung weisenden Ende (32) des Endstückes (14) ausgebildet ist und um die Rotationsachse (1 a) verläuft.
12. Verfahren zur Herstellung eines Bundes (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Material des hohlen Endstü- ckes (14) der Nabe (1 ) kalt radial nach außen über die radial innen und axial außen liegende Kante (4) des Innenringes (5), insbesondere durch ein Wälznieten, umgelegt und geformt wird.
13. Verfahren nach dem voranstehenden Anspruch, bei dem in den Bund (16) stirnseitig Zähne (7) für den Eingriff in eine Gegenverzahnung eingeformt werden.
14. Nabe (1 ) eines Radlagers mit einem hohlen Endstück zur Verformung zu einem Bund nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei:
das Endstück (14) ist einstückig mit der Nabe (1 ) ausgebildet, das Endstück (14) weist in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes in axiale Richtung und steht axial über die Kante des Innenringes hinaus, wobei sich bezüg- lieh eines Wälzkörpermittelpunktes der Wälzkörper der
Wälzkörperreihe des Wälzlagers ein (axialer) Überstand L ausbildet,
ein Verhältnis Innendurchmesser D des Innenrings (5) zu Überstand L ist größer als ungefähr 1 ,25 und kleiner als ungefähr 3,
das Endstück (14) weist in einem Bereich, an dem es in seinem Ausgangszustand vor dem Formen des Bundes (16) axial über die Kante (4) hinaus steht, eine Anhäufung des
Materials in Form einer radialen Verdickung (18) auf.
15. Nabe nach dem voranstehenden Anspruch, mit dem Bund nach einem der voranstehenden Ansprüche.
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