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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung für ein Rad
eines Fahrzeugs und insbesondere Verbesserungen in den Montagestrukturen eines
Radlagers.
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Beschreibung
des allgemeinen Stands der Technik
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Eine
Lagervorrichtung 80 für
ein Rad eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik umfasst wie in 14 gezeigt
eine Radnabe 81, um darauf eine Bremsscheibe 87 zu
sichern, und ein Rad (nicht dargestellt), wobei ein Radlager 84 einen äußeren Ring 82 und
ein Paar innere Ringe 83 zum drehbaren Stützen der
Radnabe 81 aufweist, einen Achsschenkel 85 zum
Stützen
des Radlagers 84 auf einem Fahrzeugaufbau, und ein Gleichlaufgelenk 86,
das an die Radnabe 81 angeschlossen werden kann, um Leistung
von einer Antriebswelle (nicht gezeigt) auf die Radnabe 81 zu übertragen.
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Obwohl
zum Herstellen von Teilen, die die Lagervorrichtung 80 bilden,
insbesondere für
den Achsschenkel 85 eisenhaltige Metalle wie zum Beispiel
schmiedbares Gusseisen mit im Wesentlichen dem gleichen Koeffizienten
linearer Wärmeausdehnung
wie dem des Werkstoffs, der die Radnabe 81 usw. bildet,
verwendet wurden, tendiert man in jüngerer Zeit dazu, Leichtmetalllegierung,
wie zum Beispiel Aluminiumlegierung an Stelle von eisenhaltigem
Metall anzuwenden, um das Gewicht eines Fahrzeugs zu verringern.
Es besteht jedoch das Problem, dass der äußere Ring 82 des Radlagers 84 aus
dem Achsschenkel mit der Verringerung des Presspasssitzes, die durch
den Temperaturanstieg während
des Fahrens des Fahrzeugs aufgrund des Unterschieds des Koeffizienten
linearer Wärmeausdehnung
zwischen dem Achsschenkel 85 und dem äußeren Ring 82 verursacht
wird, freigegeben wird, wenn der Achsschenkel 85 aus einer
solchen leichten Metalllegierung hergestellt wird. Daher entstehen
manchmal Störungen, wie
zum Beispiel Verlust der Vorspannung, und daher kann die Vorspannung
des Radlagers, die bei seiner Montage eingestellt wurde, nicht aufrechterhalten werden.
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Zusätzlich entstehen
andere Probleme, wie zum Beispiel das Erzeugen von Kriechen oder
Festfressen des äußeren Rings 82,
was zu Verringerung der Lebensdauer des Radlagers führt. Das
Kriechen in dem äußeren Ring 82 ist
eine Erscheinung, bei der die Presspassfläche des äußeren Rings 82 durch Umkreismikrobewegung
des äußeren Rings 82 aufgrund
des Mangels von Presspasskraft oder Endfertigungspräzision des äußeren Rings 82,
spiegelpoliert wird, was zum Festfressen oder Schmelzen führt.
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Um
diese Probleme zu vermeiden, wurde bei der Lagervorrichtung 80 des
Stands der Technik der ursprüngliche
Wert des Vorspannens hoch eingestellt, um die Vorspannung des Radlagers 82 im
Falle eines Temperaturanstiegs sicherzustellen, und der ursprüngliche
Presspasssitz ist zur Vorwegnahme der Verringerung des Presspasssitzes
im Fall eines Temperaturanstiegs groß eingestellt, um dem Kriechen
vorzubeugen. Da dieser Stand der Technik der ist, der in der Praxis
ausgeführt
wird und in keinem Dokument offenbart wird, existiert in keinem
Dokument ein offenbarter Stand der Technik.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Offenbarung
der Erfindung
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Probleme, die die Erfindung
lösen soll
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Wenn
die ursprüngliche
Vorspannmenge des Radlagers 84 hoch eingestellt ist, ist
das Radlager immer gezwungen, übermäßig vorgespannt
zu sein, und daher ist die Lebensdauer verringert. Zusätzlich dazu
variiert die Starrheit des Lagers weitgehend um die Menge der Vorspannung
aufgrund von Temperaturschwankung, und das würde eine negative Beeinflussung
der Laufstabilität
des Fahrzeugs verursachen. Wenn ferner die ursprüngliche Passung groß eingestellt
ist, ist es erforderlich, das Radlager 84 durch Vorheizen
des Achsschenkels 85 presszupassen, um das Erzeugen von
Scheuern in dem Achsschenkel 85 während des Presspassens des Radlagers 84 zu
verhindern. Das erweitert den Montageaufwand und steigert daher
die Herstellungskosten.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung
für ein
Fahrzeugrad bereitzustellen, die in einen Achsschenkel aus Leichtmetalllegierung
pressgepasst werden kann, das dazu bestimmt ist, sein Gewicht zu
verringern und das Verringern der Vorspannung und Erzeugen von Kriechen
in dem Radlager aufgrund von Temperaturanstieg zu vermeiden.
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Mittel zum Lösen der
Probleme
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Zum
Verwirklichen der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch
1 eine Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad bereitgestellt, die eine Radnabe aufweist, die einen
Radbefestigungsflansch integral ausgebildet an einem Ende hat und einen
sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser,
ein Radlager, das eine Doppelreihe Kugellager aufweist, die in dem
zylindrischen Abschnitt angeordnet ist, und einen Achsschenkel aus
Leichtmetall, wobei das Radlager in dem Achsschenkel über ein
vorausbestimmtes Pressen pressgepasst wird, und die Radnabe drehend
in Bezug auf den Achsschenkel über
das Radlager gestützt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens entweder eine innere
Umkreisfläche
eines inneren Rings oder eine äußere Umkreisfläche eines äußeren Rings
des Radlagers mit einer ringförmigen Nut
(oder Nuten) ausgebildet ist, und dass jede ringförmige Nut
mit einem Harzband aus hitzebeständigem
Kunstharz gefüllt
ist, das durch Spritzguss gebildet wird.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
1 und weil mindestens eine innere Umkreisfläche eines inneren Rings oder
eine äußere Umkreisfläche eines äußeren Rings
des Radlagers mit einer ringförmigen
Nute (oder Nuten) ausgebildet ist und jede ringförmige Nute mit einem Harzband
aus hitzebeständigem Kunstharz
gefüllt
ist, das durch Spritzguss hergestellt ist, ist es möglich, das
Verringern des Presspasssitzes zu eliminieren, um das Erzeugen von
Kriechen, sowie das Verringern der ursprünglich eingestellten Vorspannung
zu vermeiden, und um die Laufstabilität des Fahrzeugs sicher durch
Eliminieren der Variation der Starrheit des Lagers zu wahren.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
2 wird jedes Harzband hergestellt aus Kunstharz der Polyamidfamilie
mit dem Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung von (8 bis 16) × 10–5/°C. Da das Harzband
einen Koeffizienten linearer Wärmeausdehnung
hat, der größer ist
als der des Achsschenkels, kann das Harzband der Variation der Wärmeausdehnung
des Achsschenkels folgen, obwohl der Achsschenkel stärker wärmegedehnt
wird als der äußere Ring
des Radlagers.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
3 wird jedes Harzband so ausgebildet, dass es aus der Umkreisfläche des
inneren und/oder äußeren Rings
vorsteht. Es ist daher möglich,
das Verringern des Presspasssitzes aufgrund von Temperaturanstieg
sicher zu verhindern, das Verringern der Starrheit des Harzbandes
zu eliminieren und daher das Brechen des Harzbands während seines
Presspassens zu verhindern.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
4 wird jede ringförmige
Nut in einem Last tragenden Bereich des inneren oder des äußeren Rings
ausgebildet. Das erlaubt es, den Verlust von Vorspannung und das
Erzeugen von Kriechen in dem Lager effektiv zu verhindern.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
5 wird jede ringförmige
Nut als eine exzentrische Nut ausgebildet, deren Mitte um eine bestimmte
Menge von der zentralen Achse des Radlagers versetzt ist. Das erlaubt
es, die relative Drehung zwischen dem Harzband und dem inneren oder
dem äußeren Ring
durch eine einfache Struktur zu verhindern.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
6 ist das Radlager befestigt, indem es zwischen der Radnabe und
einer Schulter eines äußeren Dichtelements
eingeklemmt wird, was ein Gleichlaufgelenk über scheibenförmige Dehnungsausgleichselemente
bildet, die aus hitzebeständigem
Kunstharz bestehen, und wobei eine vorausbestimmte Vorspannung an
das Radlager angewandt wird. Es ist daher möglich, die ursprüngliche
Vorspannung des Lagers innerhalb eines vorausbestimmten Bereichs
für eine
lange Zeit ohne jede Änderung
der Spezifikation der Lagervorrichtung des Stands der Technik zu
wahren.
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Erfindungsgemäß nach Anspruch
7 wird eine ringförmige
Nut an jeder Endfläche
mit großem Durchmesser
des Innenrings ausgebildet, und die ringförmige Nut wird mit dem dehnungsausgleichenden
Element gefüllt,
das durch Spritzguss hergestellt ist. Es ist daher möglich, die
Verringerung der ursprünglich
eingestellten Vorspannung des Lagers zu vermeiden und die Effizienz
des Lagerzusammenbaus zu verbessern.
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Funktionsweise der Erfindung
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Die
Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung umfasst eine Radnabe, die
einen Radbefestigungsflansch, der integral an einem ihrem einen
Ende ausgebildet ist, und einen sich axial erstreckenden zylindrischen
Abschnitt mit kleinerem Durchmesser hat, ein Radlager, das eine
Doppelreihe von Kugellagern aufweist, die auf dem zylindrischen
Abschnitt angeordnet sind und ein Achsschenkel aus Leichtmetall,
wobei das Radlager in den Achsschenkel über eine vorausbestimmte Presspassung
pressgepasst ist, und wobei die Radnabe drehend in Bezug auf den
Achsschenkel über
das Radlager gestützt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Innenumkreisfläche eines
inneren Rings oder eine Außenumkreisfläche eines äußeren Rings
des Radlagers mit einer ringförmigen Nut
(oder Nuten) ausgebildet wird, und dass jede ringförmige Nut
mit einem Harzband aus hitzebeständigem
Kunstharz gefüllt
ist, das durch Spritzguss hergestellt ist. Es ist daher möglich, das
Verringern des Presspasssitzes zu eliminieren, das Erzeugen von
Kriechen sowie das Verringern der ursprünglich eingestellten Vorspannung
zu verhindern, und auch die Laufstabilität des Fahrzeugs auch durch
Eliminieren der Variation der Starrheit des Lagers sicher zu wahren.
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[Beste Ausführungsform
der Erfindung]
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Die
beste Ausführungsform
zum Umsetzen der vorliegenden Erfindung ist eine Lagervorrichtung für ein Fahrzeugrad,
die eine Radnabe aufweist, die einen Radbefestigungsflansch aufweist,
der integral damit an ihrem einen Ende ausgebildet ist, und einen sich
axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser,
ein Radlager, das eine Doppelreihe von Kugellagern aufweist, die
auf dem zylindrischen Abschnitt angeordnet ist, und einen Achsschenkel
aus Leichtmetall, wobei das Radlager in den Achsschenkel über eine
vorausbestimmte Presspassung pressgepasst ist, und die Radnabe drehend
in Bezug auf den Achsschenkel über
das Radlager gestützt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens entweder eine innere
Umkreisfläche
eines inneren Rings oder eine äußere Umkreisfläche eines äußeren Rings
des Radlagers mit einer ringförmigen
Nut (oder Nuten) ausgebildet ist, wobei jede ringförmige Nut
mit einem Harzband aus hitzebeständigem
Kunstharz gefüllt
ist, die durch Spritzguss hergestellt ist, und dass jedes Harzband
aus Kunstharz der Polyamidfamilie besteht, das einen Koeffizienten
der linearen Wärmeausdehnung
von (8 bis 16) × 10– 5/°C.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zusätzliche
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung und den anliegenden Ansprüchen gemeinsam
mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
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1 eine
Längsquerschnittansicht
ist, die eine erste Ausführungsform
der Lagervorrichtung für ein
Fahrzeugrad gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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2 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der ersten
Ausführungsform
verwendet wird,
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3 eine
Grafik ist, die eine Beziehung zwischen der Temperaturvariation
und der Lagervorspannung bei Radlagern des Standes der Technik und
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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4 eine
Längsschnittansicht
ist, die eine zweite Ausführungsform
der Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung ist,
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5 eine
Längsschnittansicht
ist, die eine dritte Ausführungsform
der Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung zeigt,
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6 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der dritten
Ausführungsform
verwendet wird,
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7 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der vierten
Ausführungsform
verwendet wird,
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8 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der fünften Ausführungsform
verwendet wird,
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9 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der sechsten
Ausführungsform
verwendet wird,
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10 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der siebten
Ausführungsform
verwendet wird,
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11 eine
Längsschnittansicht
ist, die ein Radlager zeigt, das in der Lagervorrichtung der achten
Ausführungsform
verwendet wird,
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12 eine
Längsschnittansicht
ist, die eine neunte Ausführungsform
der Lagervorrichtung für Radlager
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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13 eine
Längsschnittansicht
ist, die eine zehnte Ausführungsform
der Lagervorrichtung für Radlager
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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14 eine
Längsschnittansicht
ist, die die Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad des Standes der Technik zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung. In der unten stehenden
Beschreibung bezeichnet ein Begriff „Außenseite" der Vorrichtung eine Seite, die außerhalb
des Fahrzeugaufbaus positioniert ist, und „Innenseite" der Vorrichtung
eine Seite, die innerhalb des Fahrzeugaufbaus positioniert ist,
wenn die Lagervorrichtung auf dem Fahrzeugaufbau montiert ist.
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Die
Lagervorrichtung für
Fahrzeugrad der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt
ist, umfasst als Hauptbestandteile eine Radnabe 1 und ein Radlager 3 zum
drehenden Stützen
der Radnabe 1 in Bezug auf einen Achsschenkel 2.
Die Radnabe 1 besteht aus mittlerem Kohlenstoffstahl mit
Kohlenstoffgehalt von 0,40 bis 0,80 Gew.-%, wie zum Beispiel S53C,
und weist einen Radbefestigungsflansch 4 zum Montieren
eines Rads „W" und einer Bremsscheibe „B" an einem Ende der
Außenseite
auf, und einen zylindrischen Abschnitt 5 mit kleinerem
Durchmesser, der sich axial von dem Radbefestigungsflansch 4 erstreckt.
Nabenbolzen 4a zum Sichern des Rads „W" an der Bremsscheibe „B" sind an dem Radbefestigungsflansch 4 in
gleichen Abständen
entlang seiner Umkreisrichtung befestigt. Eine Verzahnung (oder
Keilverzahnung) 6 befindet sich auf einer Innenumkreisfläche der
Radnabe 1, und das Radlager 3 ist auf die äußere Umkreisfläche des
zylindrischen Abschnitts 5 pressgepasst.
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Das
Radlager 3, das auf den zylindrischen Abschnitt 5 der
Radnabe 1 pressgepasst ist, wird gesichert, indem es zwischen
der Radnabe 1 und einer Schulter 9 eines äußeren Dichtungselements 8 eingeklemmt
wird und ein Gleichlaufgelenk 7 bildet. Das äußere Dichtelement 8 wird
integral mit einem Schaftabschnitt 10, der sich axial von
der Schulter 9 erstreckt, ausgebildet. Eine Verzahnung
(oder Keilverzahnung) 10a, die in die Verzahnung 6 der
Radnabe 1 eingreift, und ein Gewindeabschnitt 10 sind
auf der äußeren Umkreisfläche des
Schafts 10 ausgebildet, so dass ein Moment von einem Motor
auf die Radnabe 1 über eine
Antriebswelle (nicht gezeigt), das Gleichlaufgelenk 7 und
die verzahnten Abschnitte 6 und 10a übertragen
werden kann.
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Die
Verzahnung 10a ist mit einem Steigungswinkel in einem vorausbestimmten
Winkel in Bezug auf die zentrale Achse des Schaftabschnitts 10 versehen,
so dass der verzahnte Abschnitt 10a des Steigungswinkels
in den verzahnten Abschnitt 6 der Radnabe 1 pressgepasst
wird, bis die Schulter 9 des äußeren Dichtelements 8 das
Radlager 3 berührt.
Daher wird ein Umkreisklappern zwischen den verzahnten Abschnitten 6 und 10a verhindert,
indem dazwischen die Vorspannung angelegt wird. Ferner ist vorgesehen,
dass eine gewünschte
Lagervorspannung erzielt werden kann, indem eine Sicherungsmutter 11 mit
einem vorausbestimmten Befestigungsmoment auf dem Gewindeabschnitt 10b befestigt
wird, der an dem Ende des Schaftabschnitts 10 ausgebildet
ist. Daher ist das Radlager 3 mit einer vorausbestimmten Presspassung
pressgepasst, um das Verursachen von Lagerkriechen auf dem Lager
in Bezug auf die Radnabe 1 zu verhindern und eine gewünschte Menge
an Vorspannung zu erzielen. Andererseits besteht der Achsschenkel 2 aus
Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminiumlegierung. Das Gewicht des
Achsschenkels 2 kann daher um die Hälfte des Gewichts eines Achsschenkels,
das aus Gusseisen hergestellt ist, verringert werden, obwohl die
Stärke
des Achsschenkels aus Leichtmetall gesteigert wird, um den Mangel
an Starrheit auszugleichen. Das Radlager 3 wird in den
Achsschenkel 2 pressgepasst.
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Wie
in 2 gezeigt, besteht das Radlager 3 aus
Chromlagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie zum Beispiel SUJ2,
und hat einen Außenring 12, ein
Paar Innenringe und eine Doppelreihe Kugellager (Kugeln) 14.
Eine Doppelreihe äußerer Laufringflächen 12a sind
auf der inneren Umkreisfläche
des äußeren Rings 12 ausgebildet.
Andererseits ist eine innere Laufringfläche 13a auf jeder äußeren Umkreisfläche jedes
Innenrings 13 ausgebildet, entgegengesetzt zu jeder der äußeren Laufringflächen 12a.
Die Doppelreihe Kugellager (Kugeln) 14 ist rollend in Käfigen 15 zwischen
dieser äußeren Laufringfläche 12a und
inneren Laufringfläche
und 13a enthalten. Dichtungen 16 und 17 sind
an jedem Ende des Radlagers 3 angeordnet, um das Fett,
das in dem Radlager 3 enthalten ist, am Austreten zu hindern
und Regenwasser und Staub daran zu hindern, in das Radlager 3 einzudringen.
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Ein
Paar ringförmiger
Nuten 18 ist auf der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 12 ausgebildet.
Diese ringförmigen
Nuten 18 sind in Positionen eingerichtet, die dem Boden
der äußeren Laufringflächen 12a entsprechen
oder diesen Böden nahe
liegen, die Last tragende Bereiche sind. Daher können der Verlust an Vorspannung
und das Lagerkriechen effektiv verhindert werden. Jede der ringförmigen Nuten 18 ist
mit einem Harzband 19 gefüllt, das durch Spritzguss von
PA11 (Polyamid 11) aus hitzebeständigem thermoplastischem Kunstharz
ausgebildet ist. Der Außendurchmesser
des Harzbands 19 steht aus dem Außenring 12 um 0 bis
50 μm vor. Es
ist schwierig, das Verringern des Presspasssitzes aufgrund von Hitzeanstieg
sicher zu verhindern, wenn die vorstehende Menge geringer ist als
0, andererseits besteht die Tendenz, dass Schäden, wie zum Beispiel Furchen
auf dem Harzband 19 während seines
Presspassens in den Achsschenkel 2 entstehen, wenn die
vorstehende Menge 50 μm überschreitet.
Obwohl die vorstehende Menge auf der Grundlage der Größe des Lagers
basierend bestimmt wird, wird sie angesichts der Streuung der Herstellung
vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 μm eingestellt.
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Das
Material des Harzbandes 19 ist nicht auf PA11 beschränkt, und
jedes Kunstharz kann verwendet werden, wenn es den Koeffizienten
der linearen Wärmeausdehnung
des Achsschenkels 2 aus Leichtmetall ((8 bis 16) × 10–5/°C) größer hat
als ((2 bis 2,3) × 10–5/°C), wie zum
Beispiel Aluminiumlegierung. Beispiele für das Harzband 19 umfassen
PA66 und Verbundwerkstoff aus Thermoplastharz und Verstärkungsfasern,
wie zum Beispiel GF (Glasfasern), die darin in einem Ausmaß 10 bis
30 Gew.-% enthalten sind. Vorzugsweise wird jede ringförmige Nut 18 als eine
exzentrische Nut ausgebildet, deren Mitte um eine vorausbestimmte
Menge von der zentralen Achse des Radlagers 3 versetzt
ist, um das Harzband 10 daran zu hindern, in Bezug auf
den äußeren Ring 12 gedreht
zu werden.
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3 ist
eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Temperaturvariation
und der Lagervorspannung zeigt, das heißt die Temperaturvariation und
maßliche
Variation der äußeren Laufringflächen 12a des äußeren Rings 12 gemessen
unter einer Bedingung, bei der nur der äußere Ring der Radlager des
Stands der Technik und der vorliegenden Erfindung in den Achsschenkel
aus Aluminiumlegierung pressgepasst ist. Aus dieser Grafik ist ersichtlich, dass,
auch wenn die Lagervorspannung linear gemäß dem Temperaturanstieg in
dem äußeren Ring des
Stands der Technik verringert wird, die Lagervorspannung in dem äußeren Ring
gemäß der vorliegenden
Erfindung allmählicher
als beim Stand der Technik zu einer Temperatur von etwa 80 °C verringert
wird, und dass danach eine vorausbestimmte Menge von Vorspannung
aufrechterhalten werden kann.
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Wie
oben beschrieben und erfindungsgemäß ist es möglich, da das Achsschenkel 2 aus Leichtmetall,
wie zum Beispiel Aluminiumlegierung ausgebildet ist, und die Harzbänder 19 mit
Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung
größer als
der des Achsschenkels 2 haben, auf der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 12 des
Radlagers 3 ausgebildet sind, in das Achsschenkel 2 pressgepasst
werden, die Verringerung des Presspasssitzes zu eliminieren, um
das Entstehen von Lagerkriechen zu verhindern, und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher durch Eliminieren der Variation der Lagerstarrheit aufrechtzuerhalten,
obwohl sich der Achsschenkel 2 während des Temperaturanstiegs
stärker
wärmedehnen
würde als
der äußere Ring
des Radlagers 3 selbst.
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Ferner
ist es durch Anwenden der vorliegenden Erfindung an eine Radlagervorrichtung
des Typs der ersten Generation möglich,
charakteristische Merkmale beizubehalten, wie zum Beispiel die Standardisierung
und den allgemeinen Nutzen von Lagern usw., die Laufstabilität des Fahrzeugs
zu verbessern, indem die Variation der Lagerstarrheit eliminiert
wird, auch wenn das Lager relativ kleine Starrheit hat, und auch
die ursprüngliche
Lagervorspannung in einem vorausbestimmten Bereich während einer
langen Zeit aufrechtzuerhalten, ohne die Spezifikationen der Radlagervorrichtung
des Stands der Technik zu ändern.
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Zweite Ausführungsform
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4 ist
eine Längsansicht,
die eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform nur
in dem Aufbau des äußeren Rings,
weshalb die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Teile
mit gleichen Funktionen wie in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
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Bei
diesem Radlager 20 ist eine einzige ringförmige Nute 22 auf
der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 21 ausgebildet.
Die kreisförmige
Nut 22 ist an der axialen Mitte der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 21 so
ausgebildet, dass sie die doppelte Reihe äußerer Laufringflächen 12a überspannt.
Die ringförmige
Nute 22 ist mit dem Harzband 23 gefüllt, das
durch Spritzguss aus hitzebeständigem
Thermoplastkunstharz auf PA11-Basis (Polyamid 11) hergestellt
ist.
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Da
das Harzband 33 bei dieser zweiten Ausführungsform gleich ausgebildet
ist wie das der ersten Ausführungsform,
kann man auch das Verringern des Presspasssitzes eliminieren, um
das Entstehen von Lagerkriechen zu vermeiden, und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher beibehalten, indem man die Variation der Lagerstarrheit eliminiert,
obwohl sich der Achsschenkel 2 während des Temperaturanstiegs
thermisch stärker
dehnen würde
als der äußere Ring
selbst auf dem Radlager 20.
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Dritte Ausführungsform
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5 ist
eine Längsansicht,
die eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von der ersten Ausführungsform nur
in dem Aufbau des Radlagers, und daher werden zum Bezeichnen gleicher
Teile, die die gleichen Funktionen wie in der ersten Ausführungsform
haben, gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Bei
dieser Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad ist das Radlager 24 auf den zylindrischen
Abschnitt 5 der Radnabe 1 pressgepasst und abgesichert,
indem es zwischen der Radnabe 1 und einer Schulter 9 eines äußeren Dichtelements 8 eingeklemmt
wird. Eine wünschenswerte
Lagervorspannung kann erzielt werden, indem die Sicherungsmutter 11 mit
einem vorausbestimmten Anziehdrehmoment auf dem Gewindeabschnitt 10b,
der an dem Ende des Schaftabschnitts 10 ausgebildet ist,
befestigt wird. Das Radlager 24 wird mit einem vorausbestimmten
Presspasssitz in den Achsschenkel 2, das aus Leichtmetall,
wie zum Beispiel Aluminium hergestellt ist, pressgepasst.
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Wie
in 6 gezeigt, hat das Radlager 24 einen äußeren Ring 25,
ein Paar innere Ringe 26 und eine Doppelreihe Rollelemente
(Kegelrollen) 27. Eine Doppelreihe äußerer Laufringflächen 25a ist
daher auf der inneren Umkreisfläche
des äußeren Rings 25 ausgebildet.
Andererseits wird eine innere Laufringfläche 26a auf jeder äußeren Umkreisfläche jedes
inneren Rings 26 entgegengesetzt zu jeder der äußeren Laufringflächen 25a angeordnet
ausgebildet. Die Doppelreihe Rollelemente 27 ist rollend
in Käfigen 28 zwischen
diesen äußeren Laufringflächen 25a und inneren
Laufringflächen 26a enthalten
und wird von breiteren Flanschen 26 geführt. Dichtungen 16 sind an
beiden Enden des Radlagers angeordnet, um Fett, das in dem Lager 24 enthalten
ist, am Austreten zu hindern und Regenwasser und Staub daran zu hindern,
in das Lager 24 einzudringen.
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Ein
Paar ringförmige
Nuten 18 ist auf der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 25 ausgebildet.
Diese ringförmigen
Nuten 18 sind an Last tragenden Bereichen der Doppelreihe
der äußeren Laufringflächen 25a angeordnet.
Jede der ringförmigen
Nuten 18 ist mit einem Harzband 19 gefüllt, das durch
Spritzformen von hitzebeständigem
Thermoplastkunstharz auf PA11-Basis (Polyamid 11) ausgebildet
wird.
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In
dem Radlager 24, das die Doppelreihe Kegelrollen aufweist,
berühren
die Rollelemente (Kegelrollen) 27 die inneren und äußeren Laufringflächen 26a und 25a in
Linienkontakt, und daher kann eine größere Laststützkapazität erzielt werden als bei den oben
erwähnten
Doppelreihen Radial-Schrägkugellagern.
Da hingegen eine große
Menge an Vorspannung erforderlich ist, um an das Lager angelegt
zu werden, ist es bekannt, dass der Temperaturanstieg des Lagers
gesteigert wird und dass seine Lebensdauer daher verringert wird.
Zusätzlich
ist es schwierig, die ursprüngliche
Menge an Vorspannung einzustellen, da ein verfrühtes Abschälen durch Einführen der
Kantenspannung verursacht würde,
wenn die Menge der Vorspannung verringert wird.
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In
dem Kugellager 24 mit der Doppelreihe von Kegelrollen dieser
dritten Ausführungsform,
und weil es möglich
ist, die Verringerung des Presspasssitzes zu eliminieren, um das
Erzeugen von Lagerkriechen zu verhindern und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher zu wahren, indem die Variation der Lagerstarrheit eliminiert
wird, obwohl sich der Achsschenkel 2 während des Temperaturanstiegs thermisch
stärker
ausdehnt als der Außenring
selbst des Kugellagers 24, ist es nicht nötig, eine
große
Lagervorspannung und Presspasssitz einzustellen, um hervorragende
Wirkung unter Verbessern der Lagerlebensdauer zu erzielen.
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Vierte Ausführungsform
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7 ist
eine Längsansicht,
die eine vierte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform nur
in der Struktur des äußeren Rings,
weshalb die gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile mit gleichen Funktionen
wie bei der dritten Ausführungsform
verwendet werden.
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Bei
diesem Radlager 29 ist auf der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 30 eine
einzige ringförmige
Nut 22 ausgebildet. Die ringförmige Nut 22 ist an
der axialen Mitte der äußeren Umkreisfläche des äußeren Rings 30 ausgebildet,
so dass sie die Doppelreihe äußerer Laufringflächen 25a überspannt.
Die ringförmige
Nut 22 ist mit dem Harzband 23 gefüllt, das
durch Spritzguss von hitzebeständigem
Thermoplastkunstharz auf PA11-Basis (Polyamid 11) hergestellt
ist.
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Da
das Harzband 23 dieser zweiten Ausführungsform gleich geformt ist
wie das der ersten Ausführungsform,
ist es möglich,
die Verringerung des Presspasssitzes zu eliminieren, das Erzeugen
von Lagerkriechen zu verhindern und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher zu wahren, indem man die Variation der Lagerstarrheit eliminiert,
obwohl sich der Achsschenkel während
des Temperaturanstiegs stärker
wärmedehnt
als der äußere Ring
des Radlagers 29.
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Fünfte Ausführungsform
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8 ist
eine Längsansicht,
die eine fünfte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Die gleichen Bezugszeichen werden für die gleichen Teile mit gleichen
Funktionen verwendet wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen.
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Das
Radlager 31 umfasst den äußeren Ring 32, ein
Paar innere Ringe 33 und eine Doppelreihe von Rollelementen
(Kugeln) 14 sowie ein Paar ringförmiger Nuten 34, die
auf dem Paar innerer Ringe 33 ausgeführt sind. Diese ringförmigen Nuten 34 sind
in Positionen angeordnet, die den Böden der inneren Laufringflächen 13a entsprechen
oder diesen Böden, die
Last tragende Bereiche sind, nahe liegen. Jede der ringförmigen Nuten 34 ist
mit einem Harzband 35 gefüllt, das durch Spritzguss von
hitzebeständigem Thermoplastkunstharz
auf PA11-Basis (Polyamid 11) ausgebildet wird. Erfindungsgemäß ist es,
weil der Achsschenkel (nicht gezeigt) aus Leichtmetall ausgebildet
ist, wie zum Beispiel Aluminiumlegierung, und weil die Harzbänder 35 mit
größerem Koeffizienten der
linearen Wärmedehnung
als der Achsschenkel, auf der inneren Umkreisfläche des inneren Rings 33 des
Radlagers 31, das in den Achsschenkel pressgepasst sind,
ausgebildet sind, möglich,
das Verringern des Presspasssitzes zu eliminieren, um das Erzeugen
von Lagerkriechen zu verhindern, und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher zu wahren, indem man die Variation der Lagerstarrheit eliminiert,
obwohl sich der Achsschenkel während
des Temperaturanstiegs stärker
wärmedehnen
würde als
das Radlager 31.
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Sechste Ausführungsform
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9 ist
eine Längsansicht,
die eine sechste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Gleiche Bezugszeichen werden für gleiche Teile mit gleichen
Funktionen wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet.
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Das
Radlager 36 umfasst den äußeren Ring 12, ein
Paar innere Ringe 33 und eine Doppelreihe Rollelemente
(Kugeln) 14 sowie Harzbänder 35 und 19,
die an den inneren und äußeren Umkreisflächen des
inneren Rings 33 und des äußeren Rings 12 bereitgestellt
sind. Erfindungsgemäß und weil
die Harzbänder 35 und 19 einen
größeren Koeffizienten
der linearen Wärmedehnung
haben als der Achsschenkel, ist es möglich, das Verringern des Presspasssitzes zu
eliminieren, um das Erzeugen von Lagerkriechen zu verhindern, und
die Laufstabilität
des Fahrzeugs sicher zu wahren, indem die Variation der Lagerstarrheit
eliminiert wird, obwohl sich der Achsschenkel während des Temperaturanstiegs
stärker
wärmedehnen
würde als
das Radlager 36.
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Siebte Ausführungsform
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10 ist
eine Längsansicht,
die eine siebte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich von der fünften
Ausführungsform (8)
nur in dem Lageraufbau, weshalb gleiche Bezugszeichen für gleiche
Teile mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Ausführungsformen
verwendet werden.
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Das
Radlager 37 hat einen äußeren Ring 38, ein
Paar innere Ringe 39 und eine Doppelreihe Rollelemente
(Kegelrollen) 34. Eine Doppelreihe äußerer Laufringflächen 25a ist
auf der inneren Umkreisfläche
des äußeren Rings 25 ausgebildet.
Ringförmige Nuten 34 sind
auf der inneren Umkreisfläche
eines Paars innerer Ringe 39 ausgebildet. Diese ringförmigen Nuten 34 sind
an Last tragenden Bereichen angeordnet. Jede der ringförmigen Nuten 34 ist
mit einem Harzband 35 gefüllt, das durch Spritzguss hitzebeständigen Thermoplastkunstharzes
auf PA11-Basis (Polyamid 11) hergestellt ist. Erfindungsgemäß und weil
der Achsschenkel (nicht gezeigt) aus Leichtmetall, wie zum Beispiel
Aluminiumlegierung ausgebildet ist, und die Harzbänder 35,
die einen größeren Koeffizienten
linearer Wärmedehnung
haben als der Achsschenkel, auf der inneren Umkreisfläche des
inneren Rings 39 des Radlagers 37, das in den
Achsschenkel pressgepasst ist, ausgebildet sind, ist es möglich, die
Verringerung des Presspasssitzes zu eliminieren, um das Erzeugen
von Lagerkriechen zu verhindern und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher zu wahren, indem die Variation der Lagerstarrheit eliminiert
wird, obwohl sich der Achsschenkel während des Temperaturanstiegs
stärker
wärmedehnen
würde als
das Radlager 31.
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Achte Ausführungsform
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11 ist
eine Längsansicht,
die eine achte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich von der sechsten Ausführungsform
(9) nur in dem Lageraufbau, weshalb gleiche Bezugszeichen
für gleiche Teile
mit gleichen Funktionen wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen
verwendet werden.
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Das
Radlager 40 hat einen äußeren Ring 25, ein
Paar innere Ringe 39 und eine Doppelreihe Rollelemente
(Kegelrollen) 27 sowie Harzbänder 35 und 19,
die auf den inneren und äußeren Umkreisflächen des
inneren Rings 39 und des äußeren Rings 25 bereitgestellt
sind. Erfindungsgemäß und weil
die Harzbänder 35 und 19 einen
größeren Koeffizienten
linearer Wärmedehnung
haben als das Achsschenkel, ist es möglich, die Verringerung des
Presspasssitzes zu eliminieren, um das Erzeugen von Lagerkriechen zu
verhindern und die Laufstabilität
des Fahrzeugs sicher zu wahren, indem die Variation der Lagerstarrheit
eliminiert wird, obwohl sich der Achsschenkel während des Temperaturanstiegs
stärker
wärmedehnen
würde als
das Radlager 40.
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Neunte Ausführungsform
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12 ist
eine Längsansicht,
die eine neunte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform (1)
nur in dem Aufbau zum Stützen
des inneren Rings, und es werden daher gleiche Bezugszeichen für gleiche
Teile mit gleichen Funktionen wie in der ersten Ausführungsform
verwendet.
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Das
Radlager 3, das auf den zylindrischen Abschnitt 5 der
Radnabe 1 pressgepasst ist, ist an den inneren Ringen 13 gesichert,
indem es über
Dehnungsausgleichselemente 41 und 42 zwischen
der Radnabe 1 und einer Schulter 9 eines äußeren Dichtelements 8 eingeklemmt
wird und eine Gleichlaufdichtung 7 bildet. Die Dehnungsausgleichselemente 41 und 42 werden
aus hitzebeständigem
Thermokunstharz auf PA11-Basis (Polyamid 11) hergestellt und
haben einen Koeffizienten linearer Wärmeausdehnung ((8 bis 16) × 10–5/°C) größer als
der des Radlagers 3, der Radnabe 1 und der äußeren Dichtung 8. Ähnlich wie
bei den vorhergehenden Ausführungsformen
und aufgrund des Unterschieds in dem Koeffizienten linearer Wärmeausdehnung
zwischen dem Achsschenkel 2 und dem Radlager 3,
ist es möglich,
das Verringern des Presspasssitzes zu eliminieren, das Erzeugen
von Lagerkriechen zu verhindern und die Laufstabilität des Fahrzeugs
sicher zu wahren, indem die Variation der Lagerstarrheit eliminiert
wird, obwohl sich der Achsschenkel 2 während des Temperaturanstiegs
stärker
wärmedehnen würde als
das Radlager 3.
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Zehnte Ausführungsform
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13 ist
eine Längsansicht,
die eine zehnte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für ein
Rad zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich von der neunten Ausführungsform (12)
nur im Aufbau des inneren Rings, weshalb gleiche Bezugszeichen für gleiche
Teile mit gleichen Funktionen wie bei der neunten Ausführungsform verwendet
werden.
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Das
Radlager 43 hat einen äußeren Ring 12, ein
Paar innere Ringe 44 und eine Doppelreihe Rollelemente
(Kugeln) 14. Eine ringförmige
Nut 45 ist an jeder Endseite mit größerem Durchmesser des inneren
Rings ausgebildet, und die ringförmige
Nut 45 ist mit dem Harzband 46 gefüllt, das
durch Spritzguss hitzebeständigen
Thermoplastkunstharzes auf PA11-Basis (Polyamid 11) ausgebildet
wird. Ähnlich wie
bei den vorhergehenden Ausführungsformen
ist es daher möglich,
das Verringern der ursprünglich eingestellten Lagervorspannung
zu verhindern und die Zusammenbaueffizienz der Radlagervorrichtung zu
verbessern.
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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Die
Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad kann an die angewandt werden, bei dem der Achsschenkel,
das eine Aufhängvorrichtung
des Fahrzeugs bildet, aus Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminiumlegierung
ausgebildet ist, die einen größeren Koeffizienten
linearer Wärmedehnung
hat als Stahl.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten
Ausführungsformen beschrieben.
Natürlich
erkennt der Fachmann Modifikationen und Änderungen beim Lesen und Verstehen
der vorausgehenden detaillierten Beschreibung. Die Erfindung muss
als alle solche Änderungen
und Modifizierungen insofern enthaltend betrachtet werden, als diese
in den Geltungsbereich der anliegenden Ansprüche oder deren Äquivalente
fallen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lagervorrichtung
für ein
Fahrzeugrad bereitzustellen, die in ein Achsschenkel aus Leichtmetalllegierung
pressgepasst werden kann, das dazu bestimmt ist, sowohl ihr Gewicht
zu verringern als auch das Verringern der Vorspannung und das Erzeugen
von Kriechen in dem Radlager aufgrund von Temperaturanstieg zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird eine
Lagervorrichtung für
ein Fahrzeugrad bereitgestellt, das eine Radnabe (1) aufweist,
die einen Radbefestigungsflansch (4) hat, der integral
an ihrem einen Ende ausgebildet ist, und einen sich axial erstreckenden
zylindrischen Abschnitt (5) mit kleinerem Durchmesser,
ein Radlager (3, 20, 24, 29, 31, 36, 37, 40, 43),
das eine Doppelreihe Kugellager aufweist, die auf dem zylindrischen
Abschnitt (5) angeordnet ist, und einen Achsschenkel (2)
aus Leichtmetall, wobei das Radlager (3, 20, 24, 29, 31, 36, 37, 40, 43)
in den Achsschenkel (2) über einen vorausbestimmten
Presspasssitz pressgepasst ist, und die Radnabe (1) drehend
in Bezug zu dem Achsschenkel (2) über das Radlager (3, 20, 24, 29, 31, 36, 37, 40, 43)
gestützt
ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens entweder eine innere
Umkreisfläche
eines inneren Rings (13, 26, 33, 39, 44) oder
eine äußere Umkreisfläche eines äußeren Rings
(12, 21, 25, 30, 32, 38)
des Radlagers (3, 20, 24, 29, 31, 36, 37, 40, 43)
mit einer ringförmigen
Nut (oder Nuten) (18, 22, 34, 45)
ausgebildet ist, und dass jede ringförmige Nut (18, 22, 34, 45)
mit einem Harzband (19, 23, 35, 46)
aus hitzebeständigem Kunstharz
gefüllt
ist, das durch Spritzguss hergestellt ist.