DE10150613A1

DE10150613A1 - Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10150613A1
Application number: DE10150613A
Authority: DE
Inventors: Michael Johannes Frantzen
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2021-10-13
Also published as: FR2832474A1; GB2382850B; US6935026B2; US20030115755A1; GB0223144D0; JP2003194079A; DE10150613B4; GB2382850A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge mit einem Lager (1), welches einen Innenring (2) und einen Außenring (3) aufweist, wobei das Lager mit seinem Außenring (3) in ein Lagergehäuse (4) eingepasst ist und sich der Außenring (3) in Axialrichtung auf einer ersten Seite mechanisch an einer Auflage (5) am Lagergehäuse (4) abstützt. Auf dem Innenumfang des Lagergehäuses (4) sind zumindest 3 diskrete, vorzugsweise gleichmäßig angeordnete Anlagebreiche (6) ausgebildet, an welchen der Außenring (3) auf seiner zweiten Seite in Axialrichtung anliegt, wobei die Anlagebereiche (6) durch lokale plastische Verformung des Lagergehäuses (4) ausgebildet ist.

Description

Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Radlagereinheit.
Derartige Radlager weisen ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager, mit einem Innenring und einen Außenring auf. Das Lager ist mit seinem Außenring in ein Gehäuse eingepasst. Um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Radlagereinheit zu gewährleisten, muss das Lager im Gehäuse festgelegt werden. Nach dem Stand der Technik wird das Lager im Gehäuse im einfachsten Falle mittels Presspassung fixiert. Trotz dieser Presspassung ist ein axiales Spiel des Lagers im Gehäuse nicht vollständig auszuschließen.

Aus der DE 199 29 536 C1 ist eine Anordnung zur axialen Festlegung des Ringes eines Lagers mittels eines ringförmigen Fixierelements bekannt. Dieses Fixierelement ist über seinen Umfang in mehrere Abschnitte geteilt, die in entsprechende Ausnehmungen im Innenumfang des Lagergehäuses formschlüssig eingreifen. Gleichzeitig sind auf dem Außenring des Lagers Aussparungen vorgesehen, die die zur Verriegelung erforderliche Verformung der Abschnitte des Fixierelements erlauben. Nachteilig an dieser Konstruktion ist jedoch die Tatsache, dass die Ausnehmungen auf dem Innenumfang des Lagergehäuses die Herstellung des Lagergehäuses erschweren. Weiterhin ist aufgrund der auf dem Lageraußenring erforderlichen Ausnehmungen eine Verwendung von normierten Standardlagern nicht möglich.

Um den Außenring des Lagers weiter im Gehäuse festzulegen, ist beispielsweise bekannt, auf der zweiten Seite des Lagers einen Sprengring einzubringen, an dem sich der Lageraußenring abstützen kann. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt, der einer kostengünstigen Großserienfertigung entgegensteht. Weiterhin ist die Haltekraft eines solchen Sprengrings begrenzt.

Aus der DE 34 18 440 A1 ist eine Radlagereinheit mit formschlüssiger Verbindung zweier ineinander geschobener Ringteile bekannt. Dabei wird der Innenring eines Kugellagers durch zwei Teile gebildet, die ineinander geschoben werden. Um das äußere Ringteil auf dem inneren Ringteil in axialer Richtung festzulegen, stützt sich das äußere Ringteil einseitig an einer Schulter des inneren Ringteils ab. Auf der zweiten Seite ist am inneren Ringteil ein ringförmiger Vorsprung vorgesehen, der in einem nachfolgenden Arbeitsschritt umbördelt wird und dabei eine Anlage auf der zweiten Seite des äußeren Ringteils ausbildet, an der sich das äußere Ringteil abstützt. Hierbei sind jedoch besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, um bei der Umbördelung des Vorsprungs nur geringe mechanische Kräfte auf das äußere Ringteil einwirken zu lassen, um eine Verformung des äußeren Ringteils zu vermeiden, die zu einer verringerten mechanischen Haltbarkeit des Lagers führen würde. Weiterhin ist zur Umbördelung des Vorsprungs eine drehende Bewegung entweder des Werkzeugs oder des Werkstücks erforderlich. Schließlich muss beim Herstellprozess des Lagergehäuses zusätzlich der dünnwandige, plastisch verformbare Vorsprung zur Umbördelung mit spezieller Einschnürung angeformt werden, was eine fertigungstechnische Komplikation darstellt.

Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist es daher, eine Radlagereinheit aus einem Gehäuse und einem darin eingepassten Lager anzugeben, bei der das Lager beidseitig im Gehäuse festgelegt ist und hierzu keine aufwendige Formgebung des Lagergehäuses und/oder zusätzliche, fertigungstechnisch aufwendige Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Gleichzeitig soll ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit angegeben werden, das fertigungstechnische Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 5.

Die erfindungsgemäße Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge umfasst ein Lager, welches einen Innenring und einen Außenring aufweist. Das Lager ist mit seinem Außenring in ein Lagergehäuse eingepasst. Dabei stützt sich der Außenring in Axialrichtung auf einer ersten Seite mechanisch an einer Auflage am Lagergehäuse ab. Erfindungsgemäß sind auf dem Innenumfang des Lagergehäuses zumindest 3 diskrete, vorzugsweise gleichmäßig angeordnete Anlagebereiche ausgebildet, an welchen der Außenring auf seiner zweiten Seite in Axialrichtung anliegt. Dabei sind diese Anlagebereiche durch lokale plastische Verformung des Lagergehäuses ausgebildet.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Lager mittels Presspassung in das Lagergehäuse eingepasst ist, da sich durch die Presspassung bereits ein verhältnismäßig fester Sitz des Lagers im Gehäuse ergibt und die Anlagebereiche demgemäss eine verringerte mechanische Festigkeit aufweisen können.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Lagergehäuse der Radlagereinheit als Gussteil, z. B. aus Grauguss, ausgebildet ist. Ein gegossenes Gehäuse ist einerseits preisgünstig in hohen Stückzahlen zu fertigen, andererseits weist es aufgrund seiner Metallurgie optimale mechanische Eigenschaften sowohl für die Einstellung einer hohen Passgenauigkeit zwischen Gehäuse und Lager als auch für die erfindungsgemäße plastische Umformung des Gehäuses auf.

Alternativ kann das Lagergehäuse auch ein Drehteil sein oder in beliebiger anderer Weise hergestellt sein. Auf das Material und die konkrete Konstruktion der Radlagereinheit kommt es im Einzelnen nicht an, soweit die Erfindung betroffen ist.

Indem die Auflage des Gehäuses als Schulter ausgebildet wird, kann eine besonders einfache Geometrie des Gehäuses realisiert werden, die Vorteile bei der Fertigung des Gehäuses bietet.

Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

a) Einpassen des Lagers in das Lagergehäuse,
b) Verschieben das Lagers in Axialrichtung bis zur Anlage des Außenrings an der Auflage, und
c) Festlegen des Außenrings im Lagergehäuse in axialer Richtung durch Ausführung einer Umformbearbeitung des Lagergehäuses mittels eines Verstemmwerkzeugs, wobei durch lokale plastische Verformung des Lagergehäuses sein Innendurchmesser dergestalt lokal verringert wird, dass sich die Anlagebereiche auf der zweiten Seite des Außenrings am Innenumfang des Lagergehäuses ausbilden, welche in Zusammenwirkung mit der Auflage den Außenring in Axialrichtung im Lagergehäuse festlegen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders einfach auch bei der Serienfertigung hoher Stückzahlen einzusetzen, wenn bei der Umformbearbeitung nach c) alle Anlagebereiche im wesentlichen gleichzeitig ausgebildet werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass das Verstemmwerkzeug das Lagergehäuse gleichzeitig an mehreren Stellen lokal bearbeitet, z. B. durch Ausbildung mehrerer lokaler Ausräum- oder Prägespitzen.

Eine weitere Vereinfachung des Verfahrens lässt sich erzielen, wenn das Lagergehäuse und das Verstemmwerkzeug bei der Umformbearbeitung eine im wesentlichen nur translatorische Relativbewegung ausführen.

Die genannten Vorteile lassen sich beispielsweise realisieren durch ein Verfahren, bei dem die Umformbearbeitung mittels eines lokal ausräumenden Verstemmwerkzeugs erfolgt. Dabei wird lokal an zumindest 3 auf dem Innenumfang des Lagergehäuses verteilten diskreten Bearbeitungsbereichen Material des Lagergehäuses in Axialrichtung gegen die zweite Seite des Außenrings verschoben, woraus eine lokale plastische Verformung des Lagergehäuses in Axialrichtung und insbesondere auch Radialrichtung unter Ausbildung der Anlagebereiche resultiert.

Durch Verwendung eines speziell ausgebildeten lokal ausräumenden Verstemmwerkzeugs ist es weiterhin möglich, die Verfahrensschritte b) und c) in einem einzigen Arbeitsgang auszuführen. In diesem Fall ist das Verstemmwerkzeug dergestalt ausgebildet, dass es einerseits Stempel für eine Anlage an einer Stirnseite des Lagers ausbildet, so dass das Verstemmwerkzeug als Werkzeug für das axiale Verschieben des Lagers gemäß b) geeignet ist. Andererseits bildet es lokal Umformwerkzeuge aus, so dass die lokale Umformbearbeitung gemäß c) in einem Arbeitsschritt mit dem axialen Verschieben erfolgt.

Das im vorangegangenen Absatz beschriebene Verstemmwerkzeug kann entweder so ausgeführt werden, dass die Stempel für die Anlage an einer Stirnseite des Lagers starr mit den lokalen Umformwerkzeugen zusammenhängen, oder eine derartige starre Verbindung ist nicht gegeben. Im letzteren Fall besteht das Verstemmwerkzeug aus mindestens zwei Teilen, die axial gegeneinander verschoben werden können. Ein Teil, beispielsweise ein Außenbereich, bildet lokale Umformwerkzeuge aus, während ein anderer Teil, z. B. ein Innenbereich, die Stempel für eine Anlage an einer Stirnseite des Lagers aufweist. Vorzugsweise sind Innen- und Außenbereich konzentrisch ausgeführt. Mit dem Innenbereich wird mit hoher, gemessener und kontrollierter Kraft das Lager eingepresst, dies erfolgt durch Druck auf den Außenring des Lagers. Mit dem Außenbereich wird kontrolliert umgeformt.

Alternativ können für die Umformbearbeitung im Lagergehäuse zumindest 3 Bohrungen ausgeführt werden, die auf einem gemeinsamen, den Innenumfang des Gehäuses umfassenden Umfang liegen und sich in Axialrichtung erstrecken. Bei der Umformbearbeitung wird dann mittels eines in die Bohrungen eingreifenden Verstemmwerkzeugs lokal Material des Lagergehäuses in Radialrichtung nach Innen gegen die zweite Seite des Außenrings verschoben wird unter Ausbildung der Anlagebereiche.

Schließlich bietet sich als weitere vorteilhafte Alternative an, in das Lagergehäuse zumindest einen den Innenumfang des Lagergehäuses umfassenden ringförmigen Einstich einzubringen, der sich in Axialrichtung erstreckt. Der Einstich kann bereits bei der Fertigung des Gehäuses ausgebildet werden oder später in das bereits fertige Gehäuse durch einen nachfolgenden z. B. spanenden Bearbeitungsschritt eingebracht werden. Nach dem Einpassen des Lagers gemäß der Verfahrensschritte a) und b) wird dann mittels eines in den Einstich eingreifenden und in Axialrichtung (relativ-)bewegten Verstemmwerkzeugs lokal Material des Lagergehäuses an zumindest 3 auf dem Einstich verteilten diskreten Bearbeitungsbereichen in Radialrichtung gegen die zweite Seite des Außenrings verschoben unter Ausbildung der Anlagebereiche. Das Verstemmwerkzeug kann auch so ausgeführt sein, dass es über den gesamten Umfang, also über 360°, Material des Lagergehäuses verschoben wird.

Vorzugsweise erfolgt das Einpressen des Lagers in das Lagergehäuse durch Druck allein auf den Außenring des Lagers.

Weitere Merkmale und Vorzüge der erfindungsgemäßen Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nun folgenden Ausführungsbeispielen, die nicht einschränkend zu verstehen sind und anhand der Zeichnung erläutert werden. In dieser zeigen:
Fig. 1a einen Schnitt längs der Linie A-A (Fig. 1b) durch eine erste Ausführungsform einer Radlagereinheit,
Fig. 1b die erste Ausführungsform der Radlagereinheit in Aufsicht,
Fig. 2a, 2b schnittbildliche Darstellung der Radlagereinheit und in Seitenansicht ein Verstemmwerkzeug, zur Erläuterung der Verfahrensschritte zur Herstellung der ersten Radlagereinheit gemäß Fig. 1a,
Fig. 3a, 3b eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines ersten Verstemmwerkzeugs zur Durchführung der o. g. Verfahrensschritte,
Fig. 4a, 4b ein zweites Verstemmwerkzeug in Auf- und Seitenansicht für ein vereinfachtes Herstellungsverfahren,
Fig. 5a, 5b Verfahrenschritte zur Herstellung der ersten Radlagereinheit mittels des Verstemmwerkzeugs aus Fig. 4a, 4b,
Fig. 6a eine zweite Ausführung einer Radlagereinheit in Aufsicht,
Fig. 6b einen Schnitt längs der Linie B-B (Fig. 6a) durch die zweite Ausführung der Radlagereinheit,
Fig. 7a, 7b eine schnittbildliche Darstellung wie Fig. 6b und in Seitenansicht ein Verstemmwerkzeug zur Erklärung der Verfahrensschritte zur Herstellung der zweiten Ausführung der Radlagereinheit,
Fig. 8a eine dritte Ausführung einer Radlagereinheit in Aufsicht.
Fig. 8b einen Schnitt längs der Linie C-C (Fig. 8a) durch die dritte Ausführung einer Radlagereinheit, und
Die Fig. 1a und 1b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge in Aufsicht. Fig. 1a zeigt die Radlagereinheit im Schnitt längs der Linie A-A aus Fig. 1b. Die erfindungsgemäße Radlagereinheit besteht aus einem Lagergehäuse 4, welches aus Grauguss gefertigt ist. In dieses Lagergehäuse 4 ist ein Lager 1 mit seinem Außenring 3 eingepasst. Das Lager 1 kann beispielsweise ein Wälzlager mit Wälzkörpern 11 in Form von zylindrischen Rollen sein. Diese Wälzkörper sind in Fig. 1b dargestellt, in Fig. 1a sind sie durch ein punktiert gezeichnetes Rechteck angedeutet. Sie sind weiterhin in den Fig. 2a, 2b, 5a, 5b, 6b, 7a, 7b und 8b durch ein punktiertes Rechteck angedeutet.
Zum Einpassen des Lagers 1 wird das Lagergehäuse 4 vorbereitend an seinem Innenumfang spanend bearbeitet, um eine Passung zwischen dem Lagergehäuse 4 und dem Außenring 3 des Lagers 1 einzustellen, die eine Presspassung des Lagers 1 im Lagergehäuse 4 erlaubt.
Das Lagergehäuse 4 bildet an seinem Innenumfang eine Auflage 5 in Form einer Schulter aus, an welcher sich das Lager 1 mit seinem Außenring 3 an einer ersten Seite abstützt. Beim Einpassen des Lagers 1 in das Lagergehäuse 4 wird das Lager 1 kontrolliert gegen die Auflage 5 verschoben, wobei der Einpassvorgang beendet wird, wenn der Außenring 3 des Lagers 1 an der Auflage 5 anliegt. Dies kann beispielsweise durch Erfassung der zum Einpassen erforderlichen Kraft geschehen, da sich die Anlage des Außenrings 3 an der Auflage 5 durch ein starkes Ansteigen der erforderlichen Verschiebekraft bemerkbar macht.
Das Lager 1 wird nun im Lagergehäuse 4 festgelegt, indem auf der zweiten Seite des Außenrings 3 mehrere diskrete Anlagebereiche 6 ausgebildet werden. Im aus Fig. 1a und 1b ersichtlichen ersten Ausführungsbeispiel werden diese Anlagebereiche 6 durch lokale ausräumende und umformende Bearbeitung des Lagergehäuses 4 im Bereich seines Innenumfanges ausgebildet. Hierzu kommt ein Verstemmwerkzeug 10 zum Einsatz, welches mittels mehrerer Bearbeitungsspitzen 12 lokal Material vom Innenumfang des Lagergehäuses 4 gegen den Außenring 3 des Lagers 1 verschiebt. Durch der gestaltiges kontrolliertes Umformen des Lagergehäuses 4 mittels des Verstemmwerkzeugs 10 kann erreicht werden, dass das plastisch umgeformte Material gegen die zweite Seite des Außenrings 3 des Lagers 1 verschoben wird und dabei die zur axialen Festlegung des Lagers 1 erforderlichen Anlagebereiche 6 ausgebildet werden. Im gezeigten ersten Ausführungsbeispiel nimmt das umgeformte Material die Form kleiner Vorsprünge an, die über den Durchmesser des Außenrings 3 nach innen hinaus ragen und somit den Außenring 3 des Lagers 1 in axialer Richtung fixieren.
Bei der erforderlichen plastischen Umformbearbeitung mittels des Verstemmwerkzeugs 10 ist darauf zu achten, dass bei der Umformung des Materials des Lagergehäuses 4 gegen den Außenring 3 des Lagers 1 keine so hohen Kräfte auf den Außenring 3 ausgeübt werden, die zu einer Deformation des Außenrings 3 führen könnten. Hierdurch könnten die Toleranzen des Lagers 1 verändert werden, was sich nachteilig auf die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Radlagereinheit auswirken würde.
Die Fig. 2a und 2b zeigen ein zur Herstellung der Radlagereinheit gemäß des ersten Ausführungsbeispiels geeignetes Herstellungsverfahren. Fig. 2a zeigt eine Radlagereinheit im Schnitt, entsprechend Fig. 1b, wobei das Lager 1 bereits in das Lagergehäuse 4 eingesetzt und gegen die Auflage 5 verschoben ist. Im nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird das Verstemmwerkzeug 10 co-linear zur Symmetrieachse der Radlagereinheit positioniert und in axialer Richtung (siehe Pfeil) gegen den Außenring 3 des Lagers 1 bewegt. Während dieser Bewegung bearbeitet das Verstemmwerkzeug im Bereich seiner Bearbeitungsspitzen 12 lokal das Material des Lagergehäuses 4 im Bereich seines Innenumfangs. Die axiale Bewegung des Verstemmwerkzeugs 10 wird solange fortgesetzt, bis sich in den vier Bearbeitungsbereichen 7 (gepunktete Kreise), an denen die Bearbeitungsspitzen 12 des Verstemmwerkzeugs 10 im Eingriff befindlich sind, eine lokale Materialumformung dergestalt ergeben hat, dass Material vom Innenumfang des Lagergehäuses 4 unter Ausbildung der Anlagebereiche 6 gegen den Außenring 3 verschoben wurde. Dieser Endzustand, in dem die Axialbewegung des Verstemmwerkzeugs 10 zum Stillstand kommt, ist aus Fig. 2b ersichtlich. Es kann nun das Verstemmwerkzeug 10 aus dem Eingriff entfernt werden, die erfindungsgemäße Radlagereinheit ist montagefertig.
In Fig. 2a ist gestrichelt noch ein Führungsteil 14 eingezeichnet. Es ist nicht notwendig, aber vorteilhaft und dient dazu, das Werkzeug 10 koaxial zur Radlagereinheit bewegen zu können. Das Führungsteil 14 ist ähnlich einem zylindrischen Dorn ausgeführt, es ist in den Innenraum des Lagers 1 eingefügt und berührt die Innenfläche des Innenrings 2. Es ragt nach rechts vor und führt dort das Werkzeug 10, das eine dem Führungsteil 14 angepasste innere Führungsbohrung hat.
Die Fig. 3a und 3b zeigen ein Verstemmwerkzeug 10, das zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Radlagereinheit gemäß des ersten Ausführungsbeispiels geeignet ist. Deutlich erkennbar sind die vier symmetrisch angeordneten Bearbeitungsspitzen 12. Ihre weitgehend identische Ausbildung führt zu einer praktisch gleichzeitigen Ausbildung der Anlagebereiche 6 während des Verstemmvorgangs. Die Bearbeitungsspitzen 12 sind dabei vorteilhaft gehärtet ausgeführt, damit sie eine hohe Standfestigkeit z. B. im Rahmen einer Serienfertigung der erfindungsgemäßen Radlagereinheit aufweisen.
Den Fig. 4a und 4b ist ein alternatives Verstemmwerkzeug 10 zu entnehmen, welches ebenfalls zur Herstellung einer Radlagereinheit gemäß des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden kann, dessen Verwendung aber zu einer vorteilhaften Vereinfachung des Herstellungsverfahrens führt. Im Grundsatz entspricht der Aufbau dieses alternativen Verstemmwerkzeugs 10 demjenigen des Verstemmwerkzeugs, das aus Fig. 3a und 3b ersichtlich ist. Neben den Bearbeitungsspitzen 12 weist es jedoch zusätzliche, ebenfalls symmetrisch, aber versetzt zu den Bearbeitungsspitzen 12 angeordnete Stempel 13 auf. Diese Stempel 13 sind so angeordnet, dass sie unmittelbar auf den Außenring 3, nicht aber auf den Innenring 2 des Lagers 1 aufgesetzt werden können. Dies ist aus den Figuren (siehe Fig. 5a und 5b) nicht unmittelbar ersichtlich, da die Stempel 13 dichtversetzt zur Betrachtungsebene (Schnittebene A-A) angebracht sind.
Die Fig. 5a und 5b zeigen dieses vereinfachte Verfahren zur Herstellung einer Radlagereinheit. Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt das Lager 1 auf eine Stirnfläche des Lagergehäuses 4 aufgesetzt und in das Lagergehäuse eingepresst, d. h., in axialer Richtung in des Innere des Lagergehäuses 4 bis zur Anlage an der Schulter 5 geschoben. Vorteilhaft ist hierzu die Innenfläche des Lagergehäuses 4 dergestalt beispielsweise spanend bearbeitet, dass sich eine geeignete Passung zwischen dem Außenring 3 des Lagers 1 und der Innenfläche des Lagergehäuses 4 ergibt.
Anstelle eines einstückig arbeitenden Verstemmwerkzeugs 10 kann auch ein zwei- oder mehrteiliges Verstemmwerkzeug 10 eingesetzt werden. Bei diesem sind z. B. die den Außenring 3 einpressenden Teile (wie z. B. die Stempel 13) auf einem Innenteil des Verstemmwerkzeugs angeordnet. Diese Innenteil is axial verschiebbar in einem Außenteil geführt. Das Außenteil bildet die Bearbeitungsspitzen 12 aus. Mit diesem zweiteiligem Verstemmwerkzeug wird zunächst das Lager 1 über dessen Außenring 3 eingepresst. Anschließend erfolgt das plastische Verformen mittel der Bearbeitungsspitzen.
In Fig. 5a ist noch ein Rührungsteil gestrichelt eingezeichnet. Es muss nicht vorhanden sein, ist aber vorteilhaft. Es hat einen Anlagebereich (links in der Fig. 5a) mit der es axial ausgerichtet auf dem Lagergehäuse aufliegt. Es hat einen Innenraum, in dem axial verschiebbar das Verstemmwerkzeug 10 geführt ist. Auf diese Weise ist gesichert, dass das Verstemmwerkzeug gleichachsig zur Achse des Lagergehäuses 4 bewegt wird. Das Führungsteil kann auch ein Dorn sein, der eine Innenbohrung das Verstemmwerkzeug 10 ausfüllt und dieses axial führt. Der Dorn ist z. B. im Lagergehäuse 4 oder im Innenring axial präzise gehalten.
Mittels des vorstehend beschriebenen, alternativen Verstemmwerkzeugs 10 können nunmehr die Verfahrensschritte b) und c) des erindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. Hierzu wird das aus den Fig. 4a und 4b ersichtliche Verstemmwerkzeug 10 auf die freie Seitenfläche des Lagers 1 aufgesetzt, wie aus Fig. 5a ersichtlich. Danach wird bei festgehaltenem Lagergehäuse 4 das Verstemmwerkzeug 10 in axialer Richtung gegen das Lagergehäuse 4 verschoben. Hierbei wird gleichzeitig das Lager 1 in axialer Richtung in das Innere des Lagergehäuses 4 hineingeschoben, andererseits erfolgt im gleichen Arbeitsschritt die lokale plastische Umformung des Lagergehäuses 4, die aus Fig. 2b ersichtlich ist. Fig. 5b zeigt ein Zwischenstadium dieses Bearbeitungsschrittes, bei dem das Lager 1 noch nicht zur Anlage an die Auflage 5 gelangt ist. Auch haben die Anlagebereiche 6 noch nicht die Größe erreicht, wie sie aus Fig. 2b ersichtlich ist. Das vereinfachte Herstellungsverfahren ist beendet, wenn das Lager 1 mit seinem Außenring 3 zur Anlage an die Auflage 5 gelangt ist. Dann kann das Verstemmwerkzeug 10 entfernt werden, und die erfindungsgemäße Radlagereinheit ist montagefertig.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn während des Einpressvorgangs, d. h. während des axialen Verschiebens des Lagers 1 durch Druck auf den Außenring 3 und in das Innere des Lagergehäuses 4, die hierzu erforderliche Verschiebekraft in Axialrichtung gemessen wird. Kommt das Lager 1 mit seinem Außenring 3 zur Anlage an der Auflage 5, so wird die Verschiebekraft stark anwachsen, was zuverlässig als Maß verwendet werden kann, um den Bearbeitungsvorgang zu beenden.
Neben der deutlichen Vereinfachung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Radlagereinheit bietet die Verwendung des alternativen Verstemmwerkzeugs den weiteren Vorteil, dass die Eingriffstiefe der Bearbeitungsspitzen 12 nicht separat erfasst werden muss. Dagegen ist dies bei der Verwendung eines Verstemmwerkzeugs nach den Abb. 3a und 3b erforderlich, um eine zu starke mechanische Beanspruchung des Außenrings 3 des Lagers 1 durch die plastische Umformung des Lagergehäuses und die Ausbildung der Anlagebereiche 6 zu vermeiden.
Durch das alternative Verstemmwerkzeug 10 mit seinen Stempeln 13 wird der axiale Abstand der Bearbeitungsspitzen 12 des Verstemmwerkzeugs 10 zum Außenring 3 des Lagers 1 festgelegt. Wird durch andere Maßnahmen die Anlage des Außenrings 3 an der Auflage 5 erfasst, so ist demnach bereits durch die Geometrie des Verstemmwerkzeugs 10 die Ausbildung von Anlagebereichen 6 sichergestellt, deren mechanische Eigenschaften stets gleichbleibend sind und die im wesentlichen durch die relative Lage der Bearbeitungsspitzen 12 und der Stempel 13 bestimmt ist.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Lagergehäuse 4 in Axialrichtung verlaufende Bohrungen ausgeführt, die gleichmäßig auf einem Umfang angeordnet sind, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des rotationssymmetrischen Lagergehäuses 4 zusammenfällt. Dabei weisen diese Bohrungen 8 vorteilhaft eine solche Tiefe auf, dass sie sich mit dem in das Lagergehäuse 4 eingepassten Lager 1 überdecken, wie aus Fig. 6b ersichtlich. Um eine sichere Festlegung des Lagers 1 im Lagergehäuse 4 zu erzielen, werden zumindest drei Bohrungen im Lagergehäuse 4 ausgeführt. Denkbar ist aber jede beliebige, technisch sinnvolle Zahl und Anordnung von Bohrungen 8 im Lagergehäuse 4.
Die Verfahrensschritte a) und b) des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen dem sich aus Anspruch 5 ergebenden Ablauf. Die Bohrungen 8 können sowohl vor als auch nach dem Einpassen des Lagers 1 in das Gehäuse 4 eingebracht werden.
Ist das Lager 1 bis zur Anlage an der Auflage 5 in axialer Richtung in das Lagergehäuse hineingeschoben worden, erfolgt die Festlegung des Lagers 1 mittels lokaler plastischer Umformung des Lagergehäuses 4 im Bereich der Bohrungen 8. Zu diesem Zweck greift in jede der Bohrungen 8 eine Bearbeitungsspitze 12 eines Verstemmwerkzeugs ein, die das Material der Wandung der Bohrung 8 zumindest auch in radialer Richtung zum Zentrum des Lagergehäuses 4 hin plastisch verformt. Die entsprechenden Verfahrensschritte sind aus Fig. 7a und 7b ersichtlich. Fig. 7b zeigt einen Zwischenzustand, in dem die Wandung bereits zu einem Teil plastisch umgeformt ist. Der Endzustand der montagefertigen Radlagereinheit ist aus Fig. 6b ersichtlich.
Bei dieser Bearbeitung kann durch spezielle Formgebung der Bearbeitungsspitze(n) 12 des Verstemmwerkzeugs 10 sichergestellt werden, dass sich in dem Bereich, in dem sich die Bohrungen 8 mit dem Lager 1 überdecken, keine relevante Umformung des Lagergehäuses 4 ergibt, und nur in dem darüberliegenden Bereich (vgl. Fig. 6b) eine plastische Umformung des Lagergehäuses 4 durch Materialumformung stattfindet. Hierzu weisen die Bearbeitungsspitzen 12 des Verstemmwerkzeugs 10 im Spitzenbereich einen kreisförmigen Querschnitt auf, der an den Innendurchmesser der Bohrungen 8 angepasst ist. Dieser kreisförmige Querschnitt geht mit zunehmendem Abstand von der Spitze über eine gewissen Länge kontinuierlich in einen elliptischen Querschnitt über, wie aus Fig. 7a und 7b ersichtlich.
Wird die Einstichtiefe der Verstemmwerkzeuge 10 in den Bohrungen 8 durch geeignete Maßnahmen erfasst, so kann bei der beschriebenen Formgebung der Bearbeitungsspitzen 12 des Verstemmwerkzeugs 10 sichergestellt werden, dass eine übermäßige mechanische Belastung des Außenrings 3 vermieden wird, da eine Umformung des Lagergehäuses 4 nur oberhalb des Außenrings 3 auftritt.
Analog zu dem aus den Fig. 3a und 3b ersichtlichen Verstemmwerkzeug 10 ist es auch im vorliegenden Fall vorteilhaft, ein Verstemmwerkzeug 10 zu verwenden, welches mehrere Bearbeitungsspitzen 12 zum gleichzeitigen Eingriff in die Bohrungen 8 aufweist, so dass die lokale Umformung des Lagergehäuses 4 im wesentlichen gleichzeitig im Bereich aller Bohrungen 8 erfolgen kann. Jedoch ist selbstverständlich auch eine sequentielle Bearbeitung der einzelnen Bohrungen 8 möglich.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Verfahrensschritte b) und c) nach Anspruch 5 zu einem einheitlichen Verfahrensschritt zusammenzufassen. Wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel geschieht dies vorteilhaft durch Verwendung eines speziell ausgebildeten Verstemmwerkzeugs 10, das neben den zum Eingriff in die Bohrungen 8 vorgesehenen Spitzen mehrere Stempel 13 aufweist, die zur Anlage an eine Seitenfläche des Lagers 1 vorgesehen sind. Auf diese Weise wird durch eine Axialbewegung des Verstemmwerkzeugs 10 einerseits das Lager 1 in axialer Richtung in das Lagergehäuse 4 hineingeschoben, andererseits erfolgt gleichzeitig die lokal wirksame Umformbearbeitung der Wandung der Bohrungen 8 zur Ausbildung der Anlagebereiche 6.
Alternativ zum Einbringen einer Mehrzahl von Bohrungen 8 im Lagergehäuse 4 bietet sich das Einbringen eines ringförmigen Einstichs 9 in das Lagergehäuse an, der sich in Axialrichtung erstreckt und den Innenumfang des Lagergehäuses umfasst. Die Tiefe des Einstichs wird vorteilhaft analog zu der Tiefe der Bohrungen 8 im vorangegangenen Ausführungsbeispiel gewählt. Zum Festlegen des Lagers 1 im Lagergehäuse 4 gemäß Verfahrensschritt c) des Anspruchs 5 greifen nunmehr eines oder mehrere Verstemmwerkzeuge 10 in den Einstich 9 ein, und formen lokal die innere Wandung zwischen Innenumfang des Lagergehäuses 4 und Einstich 9 um, wobei die Anlagebereiche 6 ausgebildet werden. Hierzu kann das Verstemmwerkzeug 10 eine oder mehrere Bearbeitungsspitzen 12 aufweisen, die analog zu den Bearbeitungsspitzen 12 des vorangegangenen Ausführungsbeispiels ausgebildet sind. Weiterhin sind alle dort gemachten Ausführungen bezüglich vorteilhaft ausgebildeter Verstemmwerkzeuge 10 mit mehreren Bearbeitungsspitzen 12 und eventueller Stempel 13 unmittelbar auf dieses Ausführungsbeispiel übertragbar. Bei dieser Ausführung ist es möglich, über 360° des ringförmigen Einstiches 19 eine ringförmige Verstemmung durchzuführen, sodass ein geschlossener Anlagebereich 6 über den gesamten Umfang umläuft.
In einem letzen Ausführungsbeispiel werden die Anlagebereiche 6 auf dem Innenumfang des Lagergehäuses 4 gemäß Schritt c) durch eine reine Prägebearbeitung des Lagergehäuses ohne vorheriges Einbringen eines Einstichs bzw. ohne Ausräumbearbeitung ausgebildet. Hierzu wird der Innendurchmesser des Lagergehäuses im Bereich der zweiten Seite des Lageraußenrings 3 auf der von der Auflage 5 abgewandten Stirnseite durch eine Prägeoperation lokal verringert. Die Prägeoperation (durchgeführt z. B. mittels kegeliger Prägespitzen) verursacht eine plastische Umformung des Lagergehäuses 4, die so bemessen wird, dass sich die Anlagebereiche 6 ausbilden, ohne dass sich eine erhöhte Krafteinwirkung auf den Lageraußenring 3 ergibt.
Abschließend sei festgestellt, dass sich die beschriebenen Verfahren zur axialen Festlegung des Lagers 1 im Lagergehäuse 4 unmittelbar auf die Festlegung z. B. einer Welle im Innenring 2 des Lagers 1 übertragen lassen. Hierzu wird die Welle in den Innenring 2 eingepasst, bis eine auf der Welle ausgebildete, irgendwie geartete Auflage 5 an einer ersten Seite des Innenrings 2 zu Anlage kommt. Hieran schließt sich eine plastische Umformbearbeitung der Welle im Bereich ihres Außenumfangs auf der zweiten Seite des Innenrings 2 an, bei der eine Mehrzahl von Anlagebereichen 6 ausgebildet werden, die in Zusammenwirkung mit der Anlage 5 die Welle im Innenring 2 in axialer Richtung festlegen. Dieses Herstellungsverfahren und die damit hergestellten Radlagereinheiten sind ebenfalls Gegenstand dieser Anmeldung. Bezugszeichen 1 Lager
2 Innenring
3 Aussenring
4 Lagergehäuse
5 Auflage
6 Anlagebereich
7 Bearbeitungsbereich
8 Bohrung
9 Einstich
10 Verstemmwerkzeug
11 Wälzkörper
12 Bearbeitungsspitze
13 Stempel
14 Führungsteil

Claims

1. Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge mit einem Lager (1), welches einen Innenring (2) und einen Außenring (3) aufweist, wobei das Lager mit seinem Außenring (3) in ein Lagergehäuse (4) eingepasst ist und sich der Außenring (3) in Axialrichtung auf einer ersten Seite mechanisch an einer Auflage (5) am Lagergehäuse (4) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Innenumfang des Lagergehäuses (4) zumindest 3 diskrete, vorzugsweise gleichmäßig angeordnete Anlagebereiche (6) ausgebildet sind, an welchen der Außenring (3) auf seiner zweiten Seite in Axialrichtung anliegt, wobei die Anlagebereiche (6) durch lokale plastische Verformung des Lagergehäuses (4) ausgebildet sind.

2. Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1) mittels Presspassung in das Lagergehäuse (4) eingepasst ist.

3. Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (4) als Gussteil ausgebildet ist.

4. Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (5) als Schulter ausgebildet ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 1, durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Einpassen des Lagers (1) in das Lagergehäuse (4),

b) Verschieben das Lagers (1) in Axialrichtung bis zur Anlage des Außenrings (3) an der Auflage (5), und

c) Festlegen des Außenrings (3) im Lagergehäuse (4) in axialer Richtung durch Ausführung einer Umformbearbeitung des Lagergehäuses (4) mittels eines Verstemmwerkzeugs (10), wobei durch plastische Verformung des Lagergehäuses sein Innendurchmesser dergestalt lokal verringert wird, dass sich die Anlagebereiche (6) auf der zweiten Seite des Außenrings (3) am Innenumfang des Lagergehäuses (4) ausbilden, welche in Zusammenwirkung mit der Auflage (5) den Außenring (3) in Axialrichtung im Lagergehäuse (4) festlegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformbearbeitung alle Anlagebereiche (6) im wesentlichen gleichzeitig ausgebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformbearbeitung das Lagergehäuse (4) und das Verstemmwerkzeug (10) eine im wesentlichen nur translatorische Relativbewegung ausführen.

8. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformbearbeitung mittels eines ausräumenden Verstemmwerkzeugs lokal Material des Lagergehäuses (4) an zumindest 3 auf dem Innenumfang des Lagergehäuses (4) verteilten diskreten Bearbeitungsbereichen (7) in Axialrichtung gegen die zweite Seite des Außenrings (3) verschoben wird, woraus lokal eine plastische Verformung des Lagergehäuses (4) in Axial- und Radialrichtung unter Ausbildung der Anlagebereiche (6) resultiert.

9. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Umformbearbeitung:

a) im Lagergehäuse (4) zumindest 3 Bohrungen (8) ausgeführt sind, die auf einem gemeinsamen, den Innenumfang des Gehäuses umfassenden Umfang liegen und sich in Axialrichtung erstrecken, und

b) mittels eines in die Bohrungen (8) eingreifenden Verstemmwerkzeugs lokal Material des Lagergehäuses (4) in Radialrichtung nach Innen gegen die zweite Seite des Außenrings (3) verschoben wird unter Ausbildung der Anlagebereiche (6).

10. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Umformbearbeitung:

a) in das Lagergehäuse (4) zumindest ein den Innenumfang des Lagergehäuses (4) umfassender ringförmiger Einstich (9) eingebracht ist, der sich in Axialrichtung erstreckt, und

b) mittels eines in den Einstich (9) eingreifenden Verstemmwerkzeugs Material des Lagergehäuses (4) lokal an zumindest 3 auf dem Einstich (9) verteilten diskreten Bearbeitungsbereichen (7) in Radialrichtung gegen die zweite Seite des Außenrings (3) verschoben wird unter Ausbildung der Anlagebereiche (6).