WO2024199564A1 - RADLAGEREINHEIT UND ÄUßERES RINGELEMENT - Google Patents

RADLAGEREINHEIT UND ÄUßERES RINGELEMENT Download PDF

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WO2024199564A1
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ring element
radial flange
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wheel bearing
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Andreas Kaiser
Darius Dlugai
Matthias Stahl
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/042—Housings for rolling element bearings for rotary movement
    • F16C35/045—Housings for rolling element bearings for rotary movement with a radial flange to mount the housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/60—Shaping by removing material, e.g. machining
    • F16C2220/62—Shaping by removing material, e.g. machining by turning, boring, drilling
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors

Definitions

  • the invention relates to a wheel bearing unit, in particular for motor vehicles, and an outer ring element for a wheel bearing unit.
  • Wheel bearings consist of an outer ring and a wheel bearing hub and rolling elements arranged between them.
  • the wheel bearing hub has a radially outward-facing wheel flange to which a wheel can be attached, for example.
  • the outer ring also has a radial flange, which is connected to a body element, such as a wheel carrier or swivel bearing. To connect to this, fastening holes are provided in the radial flange of the outer ring.
  • the invention is therefore based on the object of providing a wheel bearing unit which ensures a uniform/homogeneous distribution of the surface pressure at the screwing points of the outer ring in order to prevent deformation of the running surface and thus increase the frictional torque of the bearing and thus the service life of the bearing.
  • this object is achieved by a wheel bearing unit with an outer ring element and an inner ring element, between which at least one row of rolling elements is arranged, wherein the outer ring element has a radial flange which can be fastened to a wheel carrier, and wherein a plurality of fastening holes are provided in the radial flange distributed over the circumference, wherein the surface of the outer ring element has a structure at least in the region of the radial flange which has grooves with varying groove spacing and/or varying groove depth.
  • the grooves are preferably introduced into the surface using a machining process, such as turning.
  • the tips of the turning contour define the contact surface between the outer ring element and the wheel carrier.
  • the targeted distribution of the tips is achieved by different groove spacing.
  • the groove spacing decreases radially outwards.
  • the radial direction is defined starting from the central axis in the direction of the fastening hole of the radial flange. Due to the larger groove spacing in the inner area of the radial flange and the decreasing groove spacing in the radially outer area of the radial flange, a better surface pressure can be achieved around the fastening holes.
  • the groove depth decreases from the radial inside to the radial outside. This means that the groove depth is deeper/higher in the radially inner region than in the radially outer region of the radial flange.
  • the groove spacing decreases continuously from radially inside to radially outside.
  • This profile of the grooves can be achieved by continuously changing the feed rate when turning the surface.
  • the groove spacing can decrease gradually from radially inside to radially outside. This is achieved by gradually changing the feed rate.
  • the groove depth decreases continuously from radially inside to radially outside.
  • the groove depth can decrease gradually from radially inside to radially outside.
  • the invention further relates to an outer ring element for a wheel bearing unit, with a radial flange which can be fastened to an axle body, wherein a plurality of fastening bores are provided in the radial flange distributed over the circumference, characterized in that the surface of the outer ring element has a structure at least in the region of the radial flange which has grooves with varying groove spacing and/or varying groove depth.
  • Fig. 1 is a three-dimensional view of the outer ring element according to the prior art
  • Fig. 2 a plan view of a section of a radial flange with a groove structure in the surface
  • Fig. 3a is a plan view of a section of a radial flange with a groove structure, manufactured with continuous feed rate change
  • Fig. 3b is a plan view of a section of a radial flange with a groove structure, manufactured with a stepwise change in feed rate
  • Fig. 4 a sectional view of a mounting hole of a radial flange
  • Figure 1 shows an outer ring element or an outer ring 1 according to the prior art, which has a radial flange 2 with several fastening holes 3.
  • a radial flange 2 In the radially outer area of the radial flange, there is little support in the prior art and thus a high surface pressure.
  • the surface In the radially inner area of the radial flange, however, the surface has a large support and thus a lower surface pressure. The surface pressure on the radial flange is therefore very inhomogeneous.
  • FIG. 1 shows a section of an outer ring element 1 according to the invention. The section shows the area around the fastening hole 3 of the outer ring element 1.
  • the structure is preferably inserted by turning and consists of a large number of grooves.
  • the groove spacing and the groove depth are deliberately varied in the radial direction.
  • the groove spacing B is smaller radially on the outside 2a than radially on the inside 2b.
  • the groove depth T is smaller radially on the outside than radially on the inside. The grooves create peaks that form a corresponding contact surface and that are supported on the wheel carrier during assembly.
  • Figure 3a shows a section of the outer ring element 1 with a groove structure, whereby the groove structure was achieved by a continuous feed change during production by turning.
  • the groove width B increases continuously, i.e. evenly, from the radial outside 2a to the radial inside 2b.
  • Figure 3b shows a groove structure that was produced with a step-by-step change in the feed.
  • the groove width B1 was produced with a first feed, the groove width B2 with a second feed.
  • the groove width B1 is smaller than the groove width B2.
  • Figure 4 shows a sectional view of a fastening bore 3 of a radial flange 2 of an outer ring element 1. Also visible is the groove depth T, which increases - in particular continuously - from the radial outside 2a to the radial inside 2b. list of reference symbols

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Abstract

Radlagereinheit mit einem äußeren Ringelement und einem inneren Ringelement, zwischen denen mindestens eine Wälzkörperreihe angeordnet sind, wobei das äußere Ringelement einen Radialflansch aufweist, welcher an einem Radträger befestigbar ist, und wobei mehrere Befestigungsbohrungen über den Umfang verteilt in dem Radialflansch vorgesehen sind, und wobei die Oberfläche des äußeren Ringelements zumindest im Bereich des Radialflansches eine Struktur aufweist, die Riefen mit variierendem Riefenabstand und/oder variierender Riefentiefe aufweist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Radlagereinheit und äußeres Ringelement
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlagereinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuge sowie ein äußeres Ringelement für eine Radlagereinheit.
Hintergrund der Erfindung
Radlager bestehen aus einem Außenring und einer Radlagernabe und dazwischen angeordneten Wälzkörpern. Die Radlagernabe weist einen radial nach außen gerichteten Radflansch auf, an welchem beispielsweise ein Rad befestigt werden kann. Der Außenring weist ebenso einen Radialflansch auf, welcher mit einem Karosserieelement, wie Radträger oder Schwenklager, verbunden ist. Zur Verbindung mit diesem sind im Radialflansch des Außenrings Befestigungsbohrungen vorgesehen.
Aus der DE 11 2015 005 562 T5 ist eine Radlagereinheit mit einem Außenring aufweisenden Radialflansch bekannt. Der Radialflansch weist mehrere über den Umfang verteilt angeordneter Befestigungsbohrungen auf. Bei der Verschraubung des Außenrings am Radträger kann es dabei aufgrund von einer inhomogenen Verteilung der Flächenpressung zu einer Verformung des Außenrings, genauer gesagt, der Lauffläche der Wälzkörper, kommen. Dies führt zu einem erhöhten Reibmoment im Lager. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Radlagereinheit zur Verfügung zu stellen, welche eine gleichmäßige/homogene Verteilung der Flächenpressung an den Anschraubpunkten des Außenrings gewährleistet, um eine Verformung der Lauffläche zu verhindern und somit das Reibmoment des Lagers und damit die Lebensdauer des Lagers zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Radlagereinheit mit einem äußeren Ringelement und einem inneren Ringelement, zwischen denen mindestens eine Wälzkörperreihe angeordnet sind, wobei das äußere Ringelement einen Radialflansch aufweist, welcher an einem Radträger befestigbar ist, und wobei mehrere Befestigungsbohrungen über den Umfang verteilt in dem Radialflansch vorgesehen sind, wobei die Oberfläche des äußeren Ringelements zumindest im Bereich des Radialflansches eine Struktur aufweist, die Riefen mit variierendem Riefenabstand und/oder variierender Riefentiefe aufweist.
Durch die gezielte Variation des Riefenabstands und/oder der Riefentiefe beim Aufbringen der Struktur kann eine homogene Verteilung der Flächenpressung erreicht werden. Bevorzugt werden die Riefen über ein spanendes Fertigungsverfahren, wie z.B. Drehen, in die Oberfläche eingebracht. Dabei definieren die Spitzen der Drehkontur die Auflagefläche zwischen äußerem Ringelement und Radträger. Die gezielte Verteilung der Spitzen wird durch unterschiedliche Riefenabstände erreicht.
Bevorzugt nimmt der Riefenabstand nach radial außen hin ab. Die radiale Richtung ist dabei definiert ausgehend von der Mittelachse in Richtung der Befestigungsbohrung des Radialflansches. Durch den größeren Riefenabstand im inneren Bereich des Radialflansches und den kleiner werdenden Riefenabstand im radial äußeren Bereich des Radialflansches kann eine bessere Flächenpressung rund um die Befestigungsbohrungen erreicht werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt die Riefentiefe von radial innen nach radial außen hin ab. D.h. die Riefentiefe ist im radial inneren Bereich tiefer/höher als im radial äußeren Bereich des Radialflansches.
Vorzugsweise nimmt der Riefenabstand von radial innen nach radial außen kontinuierlich ab. Dieses Profil der Riefen kann über eine kontinuierliche Vorschubänderung beim Drehen der Oberfläche erreicht werden.
Alternativ kann der Riefenabstand von radial innen nach radial außen stufenweise abnehmen. Dies wird durch einen stufenweise geänderten Vorschub erreicht.
Vorzugsweise nimmt die Riefentiefe von radial innen nach radial außen kontinuierlich ab. Alternativ kann die Riefentiefe von radial innen nach radial außen stufenweise abnehmen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein äußeres Ringelement für eine Radlagereinheit, mit einem Radialflansch, welcher an einem Achskörper befestigbar ist, wobei mehrere Befestigungsbohrungen über den Umfang verteilt in dem Radialflansch vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des äußeren Ringelements zumindest im Bereich des Radialflansches eine Struktur aufweist, die Riefen mit variierendem Riefenabstand und/oder variierender Riefentiefe aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht des äußeren Ringelements gemäß dem Stand der Technik Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Radialflansches mit einer Riefenstruktur in der Oberfläche
Fig. 3a eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Radialflansches mit einer Riefenstruktur, hergestellt mit kontinuierlicher Vorschubänderung
Fig. 3b eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Radialflansches mit einer Riefenstruktur, hergestellt mit stufenweise geändertem Vorschub
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Befestigungsbohrung eines Radialflansches
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist ein äußeres Ringelement bzw. ein Außenring 1 gemäß Stand der Technik gezeigt, der einen Radialflansch 2 mit mehreren Befestigungsbohrungen 3 aufweist. Im radial äußeren Bereich des Radialflansches ist im Stand der Technik wenig Abstützung und damit verbunden eine hohe Flächenpressung vorhanden. Im radial inneren Bereich des Radialflansches weist die Fläche hingegen eine große Abstützung und damit eine geringere Flächenpressung auf. Die Flächenpressung am Radialflansch ist damit sehr inhomogen.
Bei der Montage des äußeren Ringelementes der Radlagereinheit in einem Radträger oder Schwenklager, graben sich die anstoßenden Anlageflächen in die normalerweise weicheren Oberflächen des Radträgers oder Schwenklagers ein. Dies geschieht aufgrund der anliegenden Verspannkraft der Schrauben bzw. Bolzen bei der Montage. Durch die Eingrabungen der Anlagefläche kommt es an der Radlagereinheit zu Verformungen, die sich beispielsweise auf Laufbahnen der Lagerreihen übertragen können und zu ungleichmäßigen Verspannungsänderungen am Wälzkörperkontakt führen., wodurch sich beim Anschrauben wie in Figur 1 dargestellt auch die Lauffläche verformt, was zu erhöhtem Reibmoment im Lager führt. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines äußeren Ringelements 1 gemäß der Erfindung. Der Ausschnitt zeigt den Bereich rund um die Befestigungsbohrung 3 des äußeren Ringelements 1 . Zu erkennen ist, dass der Oberfläche um den bzw. die Anschraubpunkte 3 eine Struktur zugefügt wurde. Die Struktur wird vorzugsweise mittels Drehen eingefügt und besteht aus einer Vielzahl an Riefen. Um eine homogene Flächenpressung zu erreichen, wird der Riefenabstand und die Riefentiefe in radialer Richtung bewusst variiert. Der Riefenabstand B ist radial außen 2a kleiner als radial innen 2b. Die Riefentiefe T ist radial außen kleiner als radial innen. Durch die Riefen entstehen Spitzen, die eine entsprechende Anlagefläche bilden und die sich bei der Montage mit dem Radträger an diesem abstützen.
Figur 3a zeigt einen Ausschnitt des äußeren Ringelements 1 mit einer Riefenstruktur, wobei die Riefenstruktur über eine kontinuierliche Vorschubänderung bei der Herstellung mittels Drehen erzielt wurde. Die Riefenbreite B wird von radial außen 2a kontinuierlich, d.h. sich gleichmäßig fortsetzend, nach radial innen 2b größer. Je geringer die Riefenbreite B, desto mehr Spitzen befinden sich in diesem Bereich, desto höher ist die Abstützung, desto geringer ist die Flächenpressung. Auf diese Weise kann die Flächenpressung homogenisiert werden.
In Figur 3b ist eine Riefenstruktur zu sehen, die mit einer stufenweisen Änderung des Vorschubs hergestellt wurde. In dieser Ausführungsform gibt es im Wesentlichen nur zwei verschiedene Riefenbreiten B1 und B2: Die Riefenbreite B1 wurde mit einem ersten Vorschub, die Riefenbreite B2 mit einem zweiten Vorschub hergestellt. Die Riefenbreite B1 ist kleiner als die Riefenbreite B2.
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht einer Befestigungsbohrung 3 eines Radialflansches 2 eines äußeren Ringelements 1 . Zu sehen ist weiterhin die Riefentiefe T, die von radial außen 2a nach radial innen 2b - insbesondere kontinuierlich - zunimmt. Bezugszeichenliste
1 Äußeres Ringelement
2 Radialflansch
2a Radial äußerer Bereich
2b Radial innerer Bereich
3 Befestigungsbohrungen
4 Riefen
B Riefenabstand
T Riefentiefe
R Radiale Richtung
A Axiale Richtung
0 Ebene Oberfläche

Claims

Patentansprüche
1. Radlagereinheit mit einem äußeren Ringelement (1 ) und einem inneren Ringelement, zwischen denen mindestens eine Wälzkörperreihe angeordnet sind, wobei das äußere Ringelement (1 ) einen Radialflansch (2) aufweist, welcher an einem Radträger befestigbar ist, und wobei mehrere Befestigungsbohrungen
(3) über den Umfang verteilt in dem Radialflansch (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des äußeren Ringelements (1 ) zumindest im Bereich des Radialflansches (2) eine Struktur aufweist, die Riefen
(4) mit variierendem Riefenabstand (B) und/oder variierender Riefentiefe (T) aufweist.
2. Radlagereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Riefenabstand (B) nach radial außen hin abnimmt.
3. Radlagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefentiefe (T) nach radial außen hin abnimmt.
4. Radlagereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riefenabstand (B) von radial innen nach radial außen kontinuierlich abnimmt.
5. Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riefenabstand (B) von radial innen nach radial außen stufenweise abnimmt.
6. Radlagereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefentiefe (T) von radial innen nach radial außen kontinuierlich abnimmt.
7. Radlagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefentiefe (T) von radial innen nach radial außen stufenweise abnimmt.
8. Äußeres Ringelement (1) für eine Radlagereinheit, mit einem Radialflansch (2), welcher an einem Achskörper befestigbar ist, wobei mehrere Befestigungsbohrungen (3) über den Umfang verteilt in dem Radialflansch (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des äußeren Ringelements (1) zumindest im Bereich des Radialflansches (2) eine Struktur aufweist, die Riefen (4) mit variierendem Riefenabstand (B) und/oder variierender Riefentiefe (T) aufweist.
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