DE60126787T2

DE60126787T2 - Lageranordnung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE60126787T2
Application number: DE60126787T
Authority: DE
Inventors: Kazutoshi Koyo Seiko Co. TODA; Shinichirou Koyo Seiko Co. KASHIWAGI; Tomohiro Koyo Seiko Co. ISHII; Tadashi Koyo Seiko Co. MITARAI; Daisaku Koyo Seiko Co. TOMITA
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2021-08-14
Also published as: US6814495B2; JP5206848B2; DE60126787D1; WO2002016790A1; EP1312819A1; EP1312819B1; US20030185479A1; JP4940528B2; EP1312819A4; JP2012017852A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung, bei der ein Wälzlager auf einen äußeren Umfang eines Wellenkörpers wie einer Nabeneinheit für Fahrzeuge aufgepasst ist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Stand der Technik
Die den am nächsten kommenden Stand der Technik darstellende EP-A-0 854 303 A2 beschreibt eine Lageranordnung zur Lagerung von Fahrzeugrädern, die eine Welle mit einem Montageflanschen für ein Fahrzeugrad oder eine Radaufhängung, eine Abstufung an einem ihrer Enden, eine direkt auf diesem ausgebildete erste Innenring-Laufbahn, einen Quetschbereich auf der Stirnseite der Abstufung und eine hierauf ausgebildete zweite Innenring-Laufbahn aufweist, wobei die Welle zumindest im Bereich der ersten Innenring-Laufbahn abschreckgehärtet und der Quetschbereich im Originalzustand ohne Abschreckhärtung belassen sowie der Innenring über den Quetschbereich der Welle befestigt ist.
Eine Nabeneinheit für Fahrzeuge ist allgemein in der Weise konzipiert, dass ein doppelreihiges Wälzlager ablösesicher auf einen äußeren Umfang des Wellenkörpers einer Radnabe aufgepasst ist.
Der Wellenkörper der Radnabe ist auf seiner freien Stirnseite mit einem zylindrischen Bereich versehen, der ein Loskommen des Lagers verhindert. Der zylindrische Bereich ist mittels eines Verstemmwerkzeugs radial nach außen gebogen und verformt derart, dass er auf eine äußere Stirnfläche des inneren Rings des Lagers aufgestemmt ist und somit einen Verstemmbereich bildet. Durch diesen Verstemmbereich wird ein Loskommen der Radnabe verhindert und gleichzeitig der innere Ring des Lagers vorgespannt.
Bei der vorbeschriebenen Nabeneinheit entstehen in der Oberfläche des Verstemmbereichs gelegentlich Risse, welche das Leistungsverhalten der Nabeneinheit beeinträchtigen können. Deshalb wird generell eine Kontrolle sämtlicher hergestellter Nabeneinheiten zur Feststellung des Ausmaßes der Risserzeugung durchgeführt.
Da die Risse an sich winzig klein sind, ist in diesem Falle die Kontrolle mittels einer Prüfmaschine mit mikroskopischer und mühsamer Arbeit verbunden. Weiter ergibt sich im Falle einer konventionellen Nabeneinheit das Ausmaß der Rissbildung stark schwankend und unterschiedlich, so dass die diesbezügliche Kontrolle sehr zeitaufwändig ist und hierdurch die Effizienz bei der Herstellung der Nabeneinheiten verringert werden kann.
Damit besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Lageranordnung, bei der eine genaue Kontrolle des Ausmaßes der Risserzeugung möglich ist, sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Lageranordnung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Bereitstellung einer Lageranordnung, bei der das Riss-Erzeugungsverhältnis unter einen vorbestimmten Wert reduziert wird, sowie eines Herstellungsverfahrens hierfür.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Lageranordnung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Hinsichtlich der Form des zylindrischen Bereichs kommen alle erdenklichen Formen infrage, bei denen eine radiale Wanddicke gleichmäßig ist, allmählich abnimmt oder sich zwischenstufenartig zur freien Stirnseite des Wellenkörpers hin verändert.
Unter Restspannungen sind nicht nur Zugspannungen, sondern auch Druckspannungen zu verstehen.
Unabhängig von ihrer Größe haben als Risse nicht nur Rissbildungen in der Oberfläche des Verstemmbereichs zu gelten, sondern auch alle Arten von Rissen wie beispielsweise nach innen verlaufende Risse.
Ein Wert unterhalb des vorbestimmten Werts kann Nullbeinhalten oder auch nicht.
Die Maschinenbearbeitung beinhaltet eine Rotationsbearbeitung unter Verwendung eines Drehwerkzeugs, eine Bohrbear beitung mittels eine Bohrwerkzeugs und jede sonstige Bearbeitung mit Werkzeugmaschinen.
Das Ausbilden des zylindrischen Bereichs auf der freien Stirnseite des Wellenkörpers mittels einer Werkzeugmaschine ist mit Wärmebildung verbunden. Wird die Temperatur zu hoch und hierdurch der zylindrische Bereich überhitzt, so erfährt die Struktur der Oberflächenschicht seiner inneren Umfangsoberfläche dahingehend eine Beeinträchtigung, dass diese leicht versteift usw. In der so beeinträchtigten Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs verbleibt in aller Wahrscheinlichkeit eine Spannung. Je nach Größe dieser Restspannung werden bei dem Prozess des Biegens des zylindrischen Bereichs radial nach außen leicht Risse verursacht.
Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung wird die Restspannung für diese Art der Rissbildung festgelegt. Hierdurch kann das Riss-Erzeugungsverhältnis auf unter eine vorbestimmte Größe begrenzt werden.
Damit lässt sich erfindungsgemäß eine Lageranordnung bereitstellen, bei der aufgrund einer Steuerung der Restspannung in dem zylindrischen Bereich und durch Begrenzen des Riss-Erzeugungsverhältnisses das Letztere auf eine unter einem vorbestimmten Wert liegende Größe festgelegt ist. Infolgedessen wird die Kontrolle des Riss-Erzeugungsverhältnisses überflüssig und somit der Produktions-Wirkungsgrad verbessert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zylindrische Bereich durch Wälzverstemmen verbogen und radial nach außen verformt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Restspannung auf einen Wert von 5 kg/mm² oder weniger festgelegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Restspannung mit einem Wert von 10 kg/mm² oder darunter gewählt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit vor einer Verstemmbearbeitung nach dem Bestverfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit, die nach dem Bestverfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verstemmt wurde;
3 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit zur Veranschaulichung des Verstemmbearbeitungsprozesses;
4 eine teilweise im einem größeren Maßstab gezeichnete Ansicht einer Oberflächenschicht einer inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs gemäß 1;
5 ein Diagramm eines Riss-Erzeugungsverhältnisses für eine Nabeneinheit, deren zylindrischer Bereich verstemmt wurde;
6 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit nach einem weiteren Verfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;
7 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit nach einer anderen Verfahrensweise zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;
8 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit nach einem noch weiteren Verfahren zur Durchführung der vorliegenden Erfindung;
9 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit nach einer wieder anderen Verfahrensweise zur Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
10 6 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit nach einem noch weiteren Verfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung.
BESTVERFAHREN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 bis 5 betreffen eine Nabeneinheit gemäß dem Bestverfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit vor dem Verstemmen, 2 eine Längsschnittansicht einer Nabeneinheit nach dem Verstemmen, 3 eine der Veranschaulichung der Nabeneinheit dienende Längsschnittansicht, 4 eine teilweise im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht einer Oberflächenschicht einer inneren Umfangsoberfläche eines zylindrischen Bereichs und 5 ein Diagramm eines Riss-Erzeugungsver hältnisses für eine Nabeneinheit mit einem verstemmten zylindrischen Bereich.
Wie aus diesen Zeichnungen ersichtlich, weist eine Nabeneinheit 1 zum Einsatz in Fahrzeugen eine Radnabe 2 und ein Schrägkugellager 3 mit außerhalb des Lagers liegendem Kontaktwinkel-Scheitelpunkt als Beispiel für ein Wälzlager auf.
Die Radnabe 2 umfasst einen Wellenkörper 4 und einen Flanschen 5.
Der Wellenkörper 4 ist auf einer freien Stirnseite mit einem zylindrischen Bereich 6 versehen, der eine axial verlaufende innere Umfangsoberfläche mit einer in der axialen Richtung verlaufenden im Wesentlichen gleichmäßigen radialen Wanddicke aufweist.
Der Flansch 5 der Radnabe ist radial nach außen auf einem äußeren Umfang des Wellenkörpers 4 verlaufend ausgebildet und an einigen Umfangsstellen mit einer Anzahl von Bolzenlöchern 7 versehen. Eine Rotorscheibe und eine Rad-Scheibenbremse (nicht dargestellt) sind entlang einer Seite des Flanschen 5 auf dem anderen Ende des Wellenkörpers 4 mittels durch die Bolzenlöcher 7 geführter Bolzen montierbar.
Auf die äußere Umfangsoberfläche des Wellenkörpers 4 ist das Lager 3 aufgepasst, das einen auf der äußeren Umfangsfläche des Wellenkörpers sitzenden einzelnen inneren Ring 8, einen einzelnen äußeren Ring 9 mit axial zweireihig angeordneten Laufbahnen, eine Anzahl von zweireihig als Wälzkörper angeordneten Kugeln 10 und zwei ballige Käfige 11 aufweist. Die äußere Umfangsoberfläche des Wellenkörpers 4 bildet den ande ren inneren Ring des Lagers 3. Auf einer äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Rings 9 ist ein radial nach außen gerichteter Flansch 12 angeordnet, durch den die Nabeneinheit nicht drehbar auf einer nicht dargestellten Achse montiert ist. Der zylindrische Bereich 6 auf der freien Stirnseite des Wellenkörpers 4 der Radnabe 2 ist aus dem Zustand gemäß 1 in die Form gemäß 2 gebogen sowie radial nach außen verformt und damit auf die äußere Stirnfläche des inneren Rings 3 des Lagers 3 aufgestemmt. Dieses Verstemmen erfolgt wie in 3 dargestellt.
Die Nabeneinheit 1 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung unbewegbar auf einer Basis 13 befestigt.
Ein Verstemmwerkzeug 15 wird in Pfeilrichtung unter einem erforderlichen Rollwinkel α in Anlage an die innere Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs 6 abgerollt. Dadurch wird der zylindrische Bereich gebogen sowie radial nach außen verformt, um auf die äußere Stirnfläche des inneren Rings 8 des Lagers 3 aufgestemmt zu werden und einen Verstemmbereich zu bilden. Auf diese Weise ist das Lager 3 unlösbar auf der Radnabe 2 befestigt und wird der innere Ring 8 des Lagers 3 durch den Verstemmbereich vorgespannt.
Für die wie vorstehend beschrieben aufgebaute Nabeneinheit 1 wurden seitens der Erfinder die folgenden Untersuchungen über die Ursachen für die Rissbildungen in der inneren Umfangsoberfläche des den Verstemmbereich bildenden zylindrischen Bereichs 6 durchgeführt, um die vorliegende Erfindung zu komplettieren.
Der zylindrische Bereich 6 wird durch eine Rotationsbearbeitung als eine Form der Maschinenbearbeitung mit einem Drehwerkzeug, beispielsweise einem nicht dargestellten spanabhebenden Werkzeug, ausgebildet. Wird wie aus 4 ersichtlich eine Oberflächenschicht 6a einer inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs 6 durch die von einem Drehwerkzeug bei einer Rotationsbearbeitung erzeugte Reibungswärme (Arbeitswärme der Maschine) überhitzt, so wird dessen Gefüge je nach dem Grad der Überhitzung dahingehend beeinträchtigt, dass es leicht versteift oder dergleichen. Die in Mitleidenschaft gezogene Schicht 6a sei der Einfachheit der Beschreibung halber als "maschinenarbeitsgeschädigte Schicht" bezeichnet.
Nach einer aktuellen Messung beträgt die Tiefe der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a von der obersten Fläche derselben ca. 3–5 μm. Durch den Einsatz des Drehwerkzeugs wird diese Schicht 6a durch die Bearbeitungswärme der Maschine erhitzt und einer Druck- sowie Zugbeanspruchung in Dreharbeitsrichtung ausgesetzt. Deshalb verbleibt Spannung nach dem Abkühlen in der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a des zylindrischen Bereichs. Nach aktueller Messung besteht die Restspannung den jeweiligen Bedingungen der Rotationsbearbeitung entsprechend aus einer Umfangsdruckspannung oder einer Zugspannung.
Weiter entsteht durch die Rotationsbearbeitung auf der Oberfläche der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a eine streifige Bearbeitungsspur. Diese Spur besteht aus Umfangsstreifen 6b, die durch die Rotationsbearbeitung auf der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs 6 gebildet werden. Die Streifen 6b umfassen ungleich mäßige Abschnitte 6c in der axialen Richtung und weisen je nach Rotationsbearbeitung einen unebenen Abstand P auf.
Die maschinenarbeitsgeschädigte Schicht 6a wird auf eine entsprechende Tiefe bis auf eine Oberfläche der unebenen Bereiche 6c erzeugt.
Der unebene Abstand P weist je nach den Bedingungen bei der Rotationsbearbeitung wie der Arbeitsgeschwindigkeit des Drehwerkzeugs in der axialen Richtung und der Drehgeschwindigkeit des zylindrischen Bereichs 6 einen erforderlichen Abstand P in der axialen Richtung auf.
Nach einer aktuellen Messung entspricht die Restspannung in der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a vollständig oder in etwa dem unebenen Abstand P und einer Oberflächenrauheit Rz derselben. Auch hier wieder ändert sich nach aktueller Messung je nach Veränderung der Maschinenarbeitsbedingungen das Verhältnis der Risserzeugung in der Oberfläche der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a in Abhängigkeit von der Größe der nach der jeweiligen Rotationsbearbeitung verbleibenden Restspannung.
5 zeigt das Ergebnis aktueller Messungen für verschiedene Betriebbedingungen bei der Rotationsbearbeitung. In dieser 5 steht die horizontale Achse für den unebenen Abstand P (μm), während die senkrechte Achse die Rauheit (Rz) der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs 6 bezeichnet.
Die Oberflächenrauheit entspricht allgemein der JIS (Japan-Industrienorm) B0601, welche eine mittlere Rauheit in einer Mittellinie (Ra), eine maximale Höhe (Rmax) und ein Zehnpunkte-Rauheitsmittel (Rz) festlegt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Oberflächenrauheit der maschinenarbeitsgeschädigten Schicht 6a als Zehnpunkte-Rauheitsmittel (Rz) ausgewiesen.
Es folgt eine Erläuterung der Bereiche S1 bis S4 in 5. Diese Bereiche S1, S2, S3 und S4 sind Beispiele von Bereichsarten mit einem Riss-Erzeugungsverhältnis von Null, weniger als 0,5 %, zwischen 0,5 und weniger als 1,0 % bzw. 1,0 % oder darüber. Falls erforderlich, kann zur Klassifizierung eine größere oder kleinere Anzahl von Bereichen vorgesehen werden.
5 stellt die Anzahl von Bereichen S1 bis S4 dar, in denen das entsprechende Riss-Erzeugungsverhältnis durch eine Kombination der unebenen Bereiche 6c in Form einer Gestalt der Rotationsbearbeitungsspur auf der Oberflächenschicht 6a der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs 6 und der Oberflächenrauheit Rz derselben festgelegt ist.
Der Bereich S1 ist gebildet durch eine Kombination einer Oberflächenrauheit Rz von 12,5 μm oder weniger und einem unebenen Abstand P von 150 μm oder darunter, wobei die Restspannung Null oder eine Druckspannung ist. Das Riss-Erzeugungsverhältnis im Bereich S1 ist Null. Handelt es sich bei der Druckspannung um eine negative Spannung, so ist andererseits eine Zugspannung positiv und damit die Restspannung im Bereich S1 Null oder eine negative Spannung.
Der Bereich S2 ist gebildet durch eine Kombination einer Oberflächenrauheit Rz von 12,5 μm oder weniger und einem unebenen Abstand P von 150–190 μm. Die Größe des ungleichmäßigen Abstands ist 5 kgf/mm² oder darunter. Ist die Restspannung eine Zugspannung, d.h. eine positive Spannung, und ihre Größe 5 kgf/mm² oder weniger, so ist das Riss-Erzeugungsverhältnis im Bereich S2 nicht Null, aber auch nicht größer als 0,5 %.
Der Bereich S3 umfasst einen Bereich S31 mit einer Oberflächenrauheit von 12,5–15 μm und einem ungleichmäßigen Abstand P von 190 μm oder weniger sowie einen Bereich S32 mit einer Oberflächenrauheit Rz von 15 μm oder weniger und einem ungleichmäßigen Abstand P von 190–250 μm. Die Restspannung im Bereich S3 ist eine positive Spannung, nämlich eine Zugspannung. Die Größe der Zugspannung beträgt 5–10 kgf/mm². Das Riss-Erzeugungsverhältnis im Bereich S3 liegt bei 0,5 % oder darüber und ist damit größer als das im Bereich S2, bleibt jedoch unter 1,0 %.
Der Bereich S4 ist nicht in den vorerwähnten Bereichen S1 bis S3 erfast. Die Restspannung im Bereich S4 ist eine positive Spannung, d.h. eine Zugspannung, die bei 10 kgf/mm² oder höher liegt. Das Riss-Erzeugungsverhältnis im Bereich S4 ist mit 1,0 % oder darüber das größte von allen Bereichen.
Ist wie vorbeschrieben von einem Benutzer der Nabeneinheit 1 eine rissbildungsfreie Einheit gefordert, so ist der Bereich S1 zu wählen, wobei die Restspannung mit Null bzw. als Druckspannung festgelegt ist. Nach dieser Festlegung wird der zylindrische Bereich 6 durch Rotationsbearbeitung hergestellt.
Ist eine Nabeneinheit 1 mit einem Riss-Erzeugungsverhältnis von weniger als 0,5 % gefordert, so ist der Bereich S2 zu wählen, wobei die Restspannung mit 0,5 kgf/mm² oder darunter festgelegt ist. Auf der Grundlage dieser Festlegung wird der zylindrische Bereich 6 durch Rotationsbearbeitung hergestellt.
Ist eine Nabeneinheit 1 mit einem Riss-Erzeugungsverhältnis von weniger als 1,0 % gefordert, so ist der Bereich S3 zu wählen, wobei die Restspannung mit 10,0 kgf/mm2 oder weniger festgelegt ist. Nach dieser Festlegung wird der zylindrische Bereich 6 durch Rotationsbearbeitung gebildet.
Die obigen Ergebnisse lassen erkennen, dass beim Drehen des zylindrischen Bereichs 6 mit hoher Geschwindigkeit die Restspannung größer wird. Damit vergrößert sich im Falle eines Wellenkörpers 4 mit einem solchen zylindrischen Bereich 6 das Riss-Erzeugungsverhältnis beim Verstemmen auf die äußere Stirnfläche des inneren Rings 8.
Erfolgt andererseits die Rotationsbearbeitung des zylindrischen Bereichs 6 mit geringer Geschwindigkeit, so verringert sich die Restspannung. Im Falle eines Wellenkörpers 4 mit einem derartigen zylindrischen Bereich 6 wird also das Riss-Erzeugungsverhältnis beim Verstemmen auf die äußere Stirnfläche des inneren Rings 8 kleiner.
Weiter bleibt beim Verstemmen des zylindrischen Bereichs 6 die Restspannung in Form einer Druckspannung in dem zylindrischen Bereich 6. Ist die Restspannung jedoch eine Zugspannung, so wird diese aufgrund von Rissbildung Null.
Wird wie vorbeschrieben bei einer Nabeneinheit 1 nach der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Restspannung in dem zylindrischen Bereich 6 zur Einstellung kontrolliert, so lässt sich der Risserzeugungsstatus bereits in der Fertigungsphasebestimmen. Infolgedessen besteht keine Notwendigkeit mehr für eine Kontrolle auf die Gesamtheit aller Risse nach der Fertigung, wodurch sich die Effizienz der Herstellung der Nabeneinheiten 1 verbessern lässt und die Herstellungskosten gesenkt werden können.
WEITERE VERFAHRENSWEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Nabeneinheiten 1 gemäß der vorbeschriebenen Ausführungsform beschränkt, sondern gleichermaßen auch auf die in 6 bis 10 dargestellten Nabeneinheiten anwendbar. In allen diesen Zeichnungen sind gleiche Komponenten wie in 1 durch jeweils gleiche Bezugsziffern bezeichnet.
Die Nabeneinheit 1A in 6 ist für ein Antriebsrad mit einem hohlen Wellenkörper 4 konzipiert. Abgesehen von der Gestaltung des Wellenkörpers 1 weist diese Nabeneinheit 1A die gleiche Konstruktion wie in 1 dargestellt auf.
Die Nabeneinheit 1B in 7 ist für ein Antriebsrad konzipiert, wobei ein Lager zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete innere Ringe 8 und 8a aufweist. Die Nabeneinheit 1B umfasst den inneren Ring 8a und ist mit Ausnahme des entsprechenden Wellenkörpers 4 im Wesentlichen wie die Nabeneinheit 1 gemäß 1 ausgebildet.
Die Nabeneinheit 1C gemäß 8 ist für ein Antriebsrad ausgelegt, wobei ein Lager 3 mit zwei inneren Ringen 8 und 8a versehen ist, die in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Die Nabeneinheit 1C enthält den inneren Ring 8a und ist mit Ausnahme des entsprechenden Wellenkörpers 4 im Wesentlichen wie die Nabeneinheit 1 gemäß 1 aufgebaut.
Die Nabeneinheit 1D gemäß 9 ist für ein Antriebsrad konzipiert, wobei ein äußerer Ring 21 eines Gleichlaufgelenks 20 einstückig in einem hohlen Wellenkörper 4 angeordnet ist.
Die Nabeneinheit 1E gemäß 10 ist für ein Antriebsrad konzipiert, wobei ein Lager 3 ein doppelreihiges Kegelrollenlager mit außerhalb des Lagers liegendem Kontaktwinkel-Scheitelpunkt bildet. Das Lager 3 umfasst einen einzelnen äußeren Ring 9 mit einer doppelreihigen Abwälzfläche, eine Anzahl von in dieser doppelreihigen Abwälzfläche angeordneten Kugeln 10a und einen inneren Ring 8 mit einer einfachen Abwälzfläche, der auf eine äußere Umfangsoberfläche des Wellenkörpers 4 einer Radnabe 2 aufgepasst ist. Gemäß 7 bis 9 ist die Nabeneinheit direkt auf einer Basis 13 angeordnet, jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt und wie aus 6 ersichtlich mittels einer Befestigungsvorrichtung 14 auf der Basis platzierbar.
Weiter kann die Nabeneinheit gemäß 10 so aufgebaut sein, dass das Lager 3 zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete innere Ringe aufweist, oder aber, obwohl nicht dargestellt, für ein Antriebsrad mit einem hohlen Wellenkörper konzipiert sein.
Bei den Nabeneinheiten 1A–1E gemäß 6 bis 10 ist der zylindrische Bereich 6 auf der freien Stirnseite des Wellenkörpers durch Wälzverstemmung in der gleichen Art und Weise wie die Nabeneinheit 1 in der vorher beschriebenen Ausführungsform verbogen sowie radial nach außen verformt und somit auf eine äußere Stirnfläche des inneren Rings 8 des Lagers 8 gestemmt.
Durch die Rotationsbearbeitung wird eine innere Umfangsoberfläche des entsprechenden zylindrischen Bereichs gebildet, in welcher die durch die Rotationsarbeit in einer Oberflächenschicht erzeugte Restspannung in gleicher Weise festgelegt wird wie im Falle der vorher beschriebenen Ausführungsform.
MÖGLICHE INDUSTRIELLE NUTZUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nabeneinheit zum Einsatz in Fahrzeugen, in welche die Rotorscheibe einer Scheibenbremse sowie ein Rad und sonstige Lagereinrichtungen angeordnet sein können, und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Claims

Lagervorrichtung, umfassend: einen Wellenkörper (4) mit einem zylindrischen Verstemmbereich (6), der durch Maschinenbearbeitung an einer freien Stirnfläche desselben ausgebildet ist; und ein Wälzlager (3), das auf einen äußeren Umfang des Wellenkörpers (4) aufgepasst ist, welches Wälzlager (3) einen inneren Ring (8) aufweist; wobei der zylindrische Bereich (6) radial nach außen gebogen und verformt ist, derart, dass er auf eine äußere Stirnfläche des inneren Rings (8) des Wälzlagers (3) aufgestemmt ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine Restspannung, die in einer Oberflächenschicht einer inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) durch die Maschinenbearbeitung verbleibt, auf einen Wert festgelegt ist, der das Ausmaß einer Risserzeugung in der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) auf einen Wert begrenzen kann, der kleiner ist als ein vorbestimmtes Ausmaß, welcher zylindrische Bereich (6) durch eine Rotationsbearbeitung gebildet wird, und welche Restspannung entsprechend einer Gestalt einer Rotationsbearbeitungsspur festgelegt ist, die in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) durch die Rotationsbearbeitung erzeugt wird; wobei die Gestalt der Rotationsbearbeitungsspur Umfangsstreifen (6b) bildet, die durch eine Rotationsbearbeitung in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) gebildet werden, wobei ein Abstand (ein unebener Abstand (P)), der zwischen axial unebenen Bereichen (6c) gebildet wird, die durch Streifen (6b) in der Oberflächenschicht gebildet werden, entsprechend der Restspannung festgelegt ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1; bei welcher der zylindrische Bereich (6) durch Wälzverstemmen verbogen und radial nach außen verformt wird.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1; bei welcher die Restspannung auf einen Wert von nicht mehr als 5 kgf/mm² festgelegt wird.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1; bei welcher die Restspannung auf einem Wert von nicht mehr als 10 kgf/mm² festgelegt wird.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1; bei welcher die Restspannung aufgrund eines Riss-Erzeugungsverhältnisses festgelegt wird, das festgelegt ist durch eine Kombination des ungleichmäßigen Abstandes (P) und einer Oberflächenrauhheit (Rz) der Oberflächenschicht.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 5; bei welcher die Kombination gebildet wird durch eine Oberflächenrauhheit (Rz) von nicht mehr als 12,5 mm und einen ungleichmäßigen Abstand (P) von nicht mehr als 150 mm.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 5; bei welcher die Kombination zumindest eine Kombination aus der Oberflächenrauhheit (Rz) von nicht mehr als 12,5 mm und eines ungleichmäßigen Abstandes (P) von nicht mehr als 150 mm sowie eine Kombination einer Oberflächenrauhheit (Rz) von nicht mehr als 12,5 mm und einem ungleichmäßigen Abstand (P) von 150–190 mm umfasst, aus welchen auszuwählen ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1; bei welcher der zylindrische Bereich (6) ein axialer zylindrischer Bereich an einer freien Stirnseite des Wellenkörpers (4) ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 8; bei welcher die Restspannung festgelegt wird auf Grundlage eines Riss-Erzeugungsverhältnisses, das festgelegt ist durch eine Kombination einer Gestalt der Rotationsbearbeitungsspur, die in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) ausgebildet ist, und der Oberflächenrauhheit (Rz) der Oberflächenschicht.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung mit einem Wellenkörper (4) mit einem axial zylindrischen Bereich (6) an einer freien Stirnfläche desselben; und einem Wälzlager (3), das auf einen äußeren Umfang des Wellenkörpers (4) aufgepasst ist; umfassend einen ersten Schritt, in welchem der zylindrische Bereich (6) durch Maschinenbearbeitung gebildet wird; und einen zweiten Schritt, in welchem der zylindrische Bereich (6), der durch den ersten Schritt gebildet wurde, gebogen und radial nach außen verformt wird, so dass er auf eine äußere Stirnfläche eines inneren Rings (8) des Wälzlagers (3) gestemmt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenbearbeitung auf solche Weise durchgeführt wird, dass der erste Schritt die Restspannung in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) auf einen Wert festlegt, der ein Riss-Erzeugungsverhältnis in der inneren Umfangsoberfläche auf einen Wert kleiner als ein vorbestimmter Wert begrenzt; wobei der erste Schritt den zylindrischen Bereich (6) durch eine Rotationsbearbeitung bildet, die Restspannung festgelegt wird entsprechend einer Gestalt einer Rotationsbearbeitungsspur, die in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) durch Rotationsbearbeitung gebildet wird, eine Gestalt der Rotationsbearbeitungsspur Umfangsstreifen (6b) bildet, die durch eine Rotationsbearbeitung in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) gebildet werden, wobei ein Abstand zwischen axialen unebenen Bereichen (6c), die durch die Streifen (6b) in der Oberflächenschicht gebildet werden (ein ungleichmäßiger Abstand (P)), entsprechend der Restspannung festgelegt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welchem der zweite Schritt den zylindrischen Bereich (P) durch Wälzverstemmen radial nach außen biegt und verformt.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welchem die Restspannung auf einem Wert von nicht mehr als fünf kgf/mm² festgelegt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welchem die Restspannung auf einem Wert von nicht mehr als 10 kgf/mm² festgelegt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welchem die Restspannung festgelegt wird entsprechend einer Gestalt einer Rotationsbearbeitungsspur, die durch Rotationsbearbeitung in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (P) gebildet wird, sowie einer Oberflächenrauhheit (Rz) der Oberflächenschicht.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung gemäß Anspruch 14, bei welchem eine Gestalt einer Rotationsbearbeitungsspur Umfangsstreifen (6b) bildet, die durch Rotationsbearbeitung in der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (P) gebildet werden, welche Streifen (6b) ungleichmäßige Bereiche (6c) in der Oberflächenschicht in einer axialen Richtung umfassen.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welchem die Restspannung festgelegt wird auf Grundlage eines Riss-Erzeugungsverhältnisses, das bestimmt wird durch eine Kombination aus einer Figur einer Rotationsbearbeitungsspur, die durch Rotationsbearbeitung der Oberflächenschicht der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Bereichs (6) gebildet wird, und einer Oberflächenrauhheit (Rz) der Oberflächenschicht.