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DE102014200076B4 - Swivel bearing for a motor vehicle wheel suspension - Google Patents

Swivel bearing for a motor vehicle wheel suspension

Info

Publication number
DE102014200076B4
DE102014200076B4 DE102014200076.9A DE102014200076A DE102014200076B4 DE 102014200076 B4 DE102014200076 B4 DE 102014200076B4 DE 102014200076 A DE102014200076 A DE 102014200076A DE 102014200076 B4 DE102014200076 B4 DE 102014200076B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ring
wheel
bearing
wall thickness
swivel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014200076.9A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102014200076A1 (en
Inventor
Thilo Franke
Michael Schiewek
Thomas Beganovic
Sierk Fiebig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Publication of DE102014200076A1 publication Critical patent/DE102014200076A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102014200076B4 publication Critical patent/DE102014200076B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/18Steering knuckles; King pins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00Hubs
    • B60B27/0078Hubs characterised by the fixation of bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Schwenklager für eine Kraftfahrzeugradaufhängung, umfassend:
eine oder mehrere Anbindungsstellen zur Ankopplung von Radführungsgliedern, und
eine Radlageraufnahme (13), welche in Form eines Rings (14) mit einer Außenkontur (15) und einer Innenkontur (16) ausgebildet ist,
wobei die Innenkontur (16) eine Anlagefläche für ein Radlager (20) definiert, welche einen in Umfangsrichtung konstanten Radius aufweist,
wobei die Außenkontur (15) des Rings (14) in Bezug auf die Anlagefläche der Innenkontur (16) eine Unrundheit aufweist, wodurch der Ring (14) eine in Umfangsrichtung variierende Wanddicke besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Lageraußenring (21) eines Radlagers (20) mit der Anlagefläche der Innenkontur (16) verpresst ist.
Swivel bearing for a motor vehicle wheel suspension, comprising:
one or more connection points for coupling wheel guide elements, and
a wheel bearing receptacle (13) which is designed in the form of a ring (14) with an outer contour (15) and an inner contour (16),
wherein the inner contour (16) defines a contact surface for a wheel bearing (20) which has a constant radius in the circumferential direction,
wherein the outer contour (15) of the ring (14) has a non-roundness with respect to the contact surface of the inner contour (16), whereby the ring (14) has a wall thickness that varies in the circumferential direction,
characterized by the fact that
a bearing outer ring (21) of a wheel bearing (20) is pressed with the contact surface of the inner contour (16).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwenklager für eine Fahrzeugradaufhängung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a pivot bearing for a vehicle wheel suspension according to the preamble of claim 1.

Ein solches Schwenklager ist aus DE 10 2010 023 232 A1 (bekannt. Weitere Schwenklager sind aus DE 102011 016 628 A1 , EP 1 314 630 A2 und DE 102 12 873 A1 bekannt.Such a swivel bearing is made of DE 10 2010 023 232 A1 (known) Other swivel bearings are made of DE 102011 016 628 A1 , EP 1 314 630 A2 and DE 102 12 873 A1 known.

Schwenklager, welche auch als Radträger oder Achsschenkel bezeichnet werden, stellen die Verbindung zwischen einem Dämpfer oder Federbein, einem Radlager sowie einer Spurstange und einem Führungsgelenk an der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs her. Da Schwenklager den ungefederten Massen am Fahrzeug zuzurechnen sind, besteht ein großes Interesse daran, diese möglichst leichtgewichtig auszubilden. Üblicherweise sind diese als Guss- oder Schmiedeteile aus Stahl ausgebildet, können jedoch auch aus Leichtmetall gefertigt sein. Im Fahrbetrieb werden Schwenklager u. a. durch Dämpfer- und/oder Federkräfte und Radführungskräfte beansprucht. Zudem müssen Bremsmomente aufgenommen werden. Diese Kräfte und Momente stellen neben der Einbausituation die wesentlichen Rahmenbedingungen für die Konstruktion dar.Swivel bearings, also known as wheel carriers or steering knuckles, connect a shock absorber or strut, a wheel bearing, a tie rod, and a ball joint on the front axle of a motor vehicle. Since swivel bearings are part of the vehicle's unsprung mass, there is a strong interest in making them as lightweight as possible. They are typically made of cast or forged steel, but can also be manufactured from light alloys. During driving, swivel bearings are subjected to stresses from shock absorber and/or spring forces, as well as wheel guidance forces. They must also absorb braking torques. These forces and torques, along with the installation situation, constitute the essential parameters for the design.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zur weiteren Gewichtsverminderung aufzuzeigen.The invention is based on the objective of demonstrating solutions for further weight reduction.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwenklager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.This problem is solved according to the invention by a pivot bearing with the features according to claim 1. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schwenklager für eine Kraftfahrzeugradaufhängung bereitgestellt. Dieses umfasst wenigstens:

  • eine oder mehrere Anbindungsstellen zur Ankopplung von Radführungsgliedern, und
  • eine Radlageraufnahme , welche in Form eines Rings mit einer Außenkontur und einer Innenkontur ausgebildet ist,
  • wobei die Innenkontur eine Anlagefläche für ein Radlager definiert, welche einen in Umfangsrichtung konstanten Radius aufweist,
  • wobei die Außenkontur des Rings in Bezug auf die Anlagefläche der Innenkontur eine Unrundheit aufweist, wodurch der Ring eine in Umfangsrichtung variierende Wanddicke besitzt.
According to the present invention, a pivot bearing for a motor vehicle wheel suspension is provided. This comprises at least:
  • one or more connection points for coupling wheel guide elements, and
  • a wheel bearing mount which is designed in the form of a ring with an outer contour and an inner contour,
  • wherein the inner contour defines a contact surface for a wheel bearing which has a constant radius in the circumferential direction,
  • wherein the outer contour of the ring has a non-roundness in relation to the contact surface of the inner contour, causing the ring to have a wall thickness that varies in the circumferential direction.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Lageraußenring eines Radlagers mit der Anlagefläche der Innenkontur verpresst ist.The invention is characterized in that an outer bearing ring of a wheel bearing is pressed together with the contact surface of the inner contour.

Durch Anpassung der Wanddicke der Radlageraufnahme an die benötigte Stützwirkung kann im Bereich der Radlageraufnahme Material eingespart werden und somit das Bauteilgesamtgewicht des Schwenklagers reduziert werden. Im Vergleich zu einem Schwenklager mit konstanter Wanddicke an der Radlageraufnahme besteht ein Gewichtseinsparpotential von ca. 5 bis 10%.By adjusting the wall thickness of the wheel bearing housing to the required support effect, material can be saved in the area of the wheel bearing housing, thus reducing the overall component weight of the swivel bearing. Compared to a swivel bearing with a constant wall thickness at the wheel bearing housing, there is a weight saving potential of approximately 5 to 10%.

Je nach Anbindung der Radbremse sowie der Radführungsglieder, worunter vorliegend ganz allgemein auch ein gegebenenfalls am Schwenklager angreifender Dämpfer oder ein Federbein sowie eine Spurstange verstanden werden, sind Wandaufdickungen und Wanddickenverminderungen an die jeweilige Einbausituation in der Radaufhängung anzupassen. Die erforderlichen Wanddickenvariationen können beispielsweise durch Analyse der Spannungen und/oder Verformungen eines entsprechenden Schwenklagers mit konstanter Wanddicke bestimmt werden.Depending on the connection of the wheel brake and the wheel guidance elements, which in this context generally include a damper or strut (if acting on the swivel bearing) and a tie rod, wall thicknesses and reductions must be adapted to the specific installation situation in the wheel suspension. The required wall thickness variations can be determined, for example, by analyzing the stresses and/or deformations of a corresponding swivel bearing with a constant wall thickness.

Erfindungsgemäß ist das Schwenklager so ausgestaltet, dass ein Lageraußenring eines Radlagers mit der Anlagefläche der Innenkontur verpresst ist. Dies ermöglicht eine einfache und platzsparende Befestigung des Radlagers und vermeidet durch etwaige Befestigungsmittel induzierte Spannungskonzentrationen.According to the invention, the swivel bearing is designed such that the outer ring of a wheel bearing is pressed against the contact surface of the inner contour. This enables simple and space-saving mounting of the wheel bearing and avoids stress concentrations induced by any fastening means.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of further patent claims.

Vorzugsweise ist die Radlageraufnahme so gestaltet, dass Abschnitte des Rings mit unterschiedlicher Wanddicke kontinuierlich ineinander übergehen. Hierdurch kann eine gute Homogenisierung der im Bauteil unter Last auftretenden Spannungen erzielt werden.Preferably, the wheel bearing housing is designed such that sections of the ring with different wall thicknesses transition continuously into one another. This allows for good homogenization of the stresses occurring in the component under load.

Bevorzugt gehen die Abschnitte des Rings mit unterschiedlicher Wanddicke sprungfrei ineinander über, so dass lokale Spannungskonzentrationen vermieden werden.Preferably, the sections of the ring with different wall thicknesses transition seamlessly into one another, thus avoiding local stress concentrations.

Die Variation der Wanddicke kann in Abhängigkeit eines oder mehrerer Lastfälle vorgenommen sein, wobei Bereiche mit höherer Belastung eine größere Wanddicke und Bereiche mit geringerer Belastung eine kleinere Wanddicke aufweisen. Über definierte Lastfälle können die im Fahrbetrieb auftretenden Belastungen gut abgebildet werden.The wall thickness can be varied depending on one or more load cases, with areas under higher load having a greater wall thickness and areas under lower load having a smaller wall thickness. Defined load cases allow for a good representation of the stresses occurring during operation.

Grundsätzlich kann die Wanddickenvariation an einem einzigen Lastfall orientiert werden, wodurch sich der Abstimmungsaufwand gering halten lässt. Vorzugsweise werden als Lastfälle jedoch eine Geradeausfahrt und mindestens eine Kurvenfahrt mit definierten Kurvenparametern an einem standardisierten Fahrzeug zur Abstimmung der Wanddicken herangezogen. Versuche haben gezeigt, dass sich hierdurch gute Ergebnisse erzielt werden.In principle, the wall thickness variation can be based on a single load case, which keeps the coordination effort low. ten. Preferably, however, a straight-ahead drive and at least one curve drive with defined curve parameters are used as load cases on a standardized vehicle to adjust the wall thicknesses. Tests have shown that this yields good results.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Unrundheit der Außenkontur als Abweichung vom mittleren Radius der Außenkontur definiert. Sie beträgt 1 bis 5% des mittleren Radius der Außenkontur, wobei der mittlere Radius die Hälfte der Summe aus maximalem und minimalem Radius der Außenkontur ist. Obgleich die Wanddickenvariation verhältnismäßig gering ist, können hierdurch an einem Stahlguß-Schwenklager für ein Personenkraftfahrzeug Gewichtsersparnisse von ca. 140 g erzielt werden.According to an advantageous embodiment, the out-of-roundness of the outer contour is defined as the deviation from the mean radius of the outer contour. It amounts to 1 to 5% of the mean radius of the outer contour, where the mean radius is half the sum of the maximum and minimum radii of the outer contour. Although the wall thickness variation is relatively small, this can result in weight savings of approximately 140 g on a cast steel swivel bearing for a passenger vehicle.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann an einem Schwenklager für ein linkes Vorderrad der Ring bei einem Umfangswinkel im Bereich von 80 bis 110°, bei einem Umfangswinkel im Bereich von 170 bis 210° und bei einem Umfangswinkel im Bereich von 350 bis 20° eine erhöhte Wanddicke vorgesehen werden, wobei der Umfangswinkel im mathematischen Drehsinn auf eine 12 Uhr Stellung in Einbaulage bei Betrachtung von der Radseite her als Nulllage bezogen ist. Beim rechten Vorderrad erfolgt die Anordnung der Bereiche mit erhöhter Wanddicke spiegelbildlich. Dies ermöglicht eine sowohl bei Geradeausfahrt als auch bei Kurvenfahrt günstige Spannungsverteilung in der Radlageraufnahme.According to a further advantageous embodiment of the invention, the ring of a swivel bearing for a left front wheel can be provided with an increased wall thickness at circumferential angles in the range of 80 to 110°, 170 to 210°, and 350 to 20°, wherein the circumferential angle is referenced to a 12 o'clock position in the installed position when viewed from the wheel side as the zero position. For the right front wheel, the arrangement of the areas with increased wall thickness is mirrored. This enables a favorable stress distribution in the wheel bearing housing both when driving straight ahead and when cornering.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Schwenklager nach der Erfindung,
  • 2 eine Detailansicht der Radlageraufnahme im Schnitt mit eingebautem Radlager, und in
  • 3 verschiedene Varianten a bis c von Radlageraufnahmen nach der Erfindung mit variierender Wanddicke sowie in d eine Radlageraufnahme mit konstanter Wanddicke.
The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment illustrated in the drawing. The drawing shows:
  • 1 a spatial view of an embodiment of a swivel bearing according to the invention,
  • 2 a detailed cross-sectional view of the wheel bearing mount with the wheel bearing installed, and in
  • 3 various variants a to c of wheel bearing mounts according to the invention with varying wall thickness as well as in d a wheel bearing mount with constant wall thickness.

Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Schwenklager 1 für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs am Beispiel einer Vorderachse eines Personenkraftfahrzeugs.The embodiment shows a swivel bearing 1 for a wheel suspension of a motor vehicle using the example of a front axle of a passenger car.

Dabei stellt das Schwenklager 1 ein Verbindungsglied zwischen einem Dämpfer oder Federbein, einem Radlager, einer Spurstange und einem Führungsgelenk dar. Jedoch kann auch einen andere Konfiguration der fahrzeugseitigen Schnittstellen vorgesehen sein.The swivel bearing 1 acts as a connecting link between a damper or strut, a wheel bearing, a tie rod, and a ball joint. However, a different configuration of the vehicle-side interfaces is also possible.

Zur Ankopplung der genannten Komponenten bildet das Schwenklager 1 des Ausführungsbeispiels verschiedene Anbindungsabschnitte aus, welche vorliegend in ein einstückiges Bauteil integriert sind.To couple the aforementioned components, the swivel bearing 1 of the exemplary embodiment forms various connection sections, which are integrated in this case into a one-piece component.

Als Dämpfer- oder Federbeinaufnahme dient ein im Wesentlichen zylindrischer Hülsenabschnitt 10. Der Hülsenabschnitt 10 weist an einer radabgewandten Seite einen Längsschlitz sowie eine an den Außenumfang des Hülsenabschnitts angeformte Klemmeinrichtung auf. Letztere ermöglicht ein Verspannen der Hülsenhälften zur Festlegung beispielsweise eines Endabschnitts eines Behälterrohres eines Dämpfers. Die Längsachse A des Hülsenabschnitts 10 kann in Einbaulage des Schwenklagers zur Vertikalrichtung B mit einem Winkel von bis zu 10 Grad angestellt sein.A substantially cylindrical sleeve section 10 serves as the damper or strut mount. The sleeve section 10 has a longitudinal slot on one side facing away from the wheel, as well as a clamping device molded onto the outer circumference of the sleeve section. The latter allows the sleeve halves to be clamped together to secure, for example, an end section of a damper reservoir tube. In the pivot bearing's installed position, the longitudinal axis A of the sleeve section 10 can be angled at up to 10 degrees to the vertical direction B.

Der Hülsenabschnitt 10 ist über Stege 11 mit einem Mittelabschnitt 12 verbunden, der eine Radlageraufnahme 13 aufweist. Die Radlageraufnahme 13 bildet einen Ring 14 mit einer Außenkontur 15 und einer Innenkontur 16 aus. Der Radialabstand zwischen der Außenkontur 15 und der Innenkontur 16 stellt die Wanddicke des Rings 14 dar.The sleeve section 10 is connected via webs 11 to a central section 12, which has a wheel bearing receptacle 13. The wheel bearing receptacle 13 forms a ring 14 with an outer contour 15 and an inner contour 16. The radial distance between the outer contour 15 and the inner contour 16 represents the wall thickness of the ring 14.

Die Innenkontur 16 des Rings 14 definiert eine Anlagefläche für ein Radlager 20, welches in 3 dargestellt ist. Dessen Drehachse C steht senkrecht zur Vertikalrichtung B.The inner contour 16 of the ring 14 defines a contact surface for a wheel bearing 20, which is in 3 is shown. Its axis of rotation C is perpendicular to the vertical direction B.

Das Radlager 20 weist vorliegend einen einteiligen Lageraußenring 21 auf, der in die Innenkontur 16 der Radlageraufnahme 13 axial eingepresst ist. Ferner weist das zweibahnig ausgebildete Radlager 20 zwei Lagerinnenringe, nämlich einen radseitigen Lagerinnenring 22 und einen getriebeseitigen Lagerinnenring 23 auf, die an einer Radnabe 30 festgelegt sind. The wheel bearing 20 has a one-piece outer bearing ring 21, which is axially pressed into the inner contour 16 of the wheel bearing receptacle 13. Furthermore, the two-track wheel bearing 20 has two inner bearing rings, namely a wheel-side inner bearing ring 22 and a gearbox-side inner bearing ring 23, which are fixed to a wheel hub 30.

Weiterhin weist das Schwenklager 1 einen Spurstangenanbindungsarm 17 auf, der, bezogen auf die Vertikalrichtung B in Einbaulage, unterhalb der Drehachse C des Radlagers 20 vom Mittelabschnitt 12 entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung absteht und an seinem Ende eine Ankopplungsstelle 17a zur Ankopplung einer Spurstange aufweist. Der Spurstangenanbindungsarm 17 kann durch mehrere Stege 17b gebildet werden, welche eine Gitterstruktur mit mehreren Durchbrechungen 17c bilden.Furthermore, the swivel bearing 1 has a tie rod connection arm 17 which, with respect to the vertical direction B in the installed position, projects from the central section 12 below the axis of rotation C of the wheel bearing 20 in the opposite direction of forward travel and has a coupling point 17a at its end for coupling a tie rod. The tie rod connection arm 17 can be formed by several webs 17b, which form a lattice structure with several openings 17c.

An der dem Spurstangenanbindungsarm 17 gegenüberliegenden Seite weist der Mittelabschnitt 12 zwei Vorsprünge 18 auf, welche der Ankopplung eines Bremssattels dienen. Jeder Vorsprung 18 kann an seinem freien Ende ein Auge 18a ausbilden, das über je zwei Stege 18b und 18c mit dem Mittelabschnitt verbunden ist. Zwischen den Stegen 18b und 18c kann jeweils eine Durchbrechung 18d vorgesehen sein. Einer der Vorsprünge 18 kann in Vertikalrichtung oberhalb, der andere hingegen unterhalb der Drehachse C angeordnet sein.On the side opposite the tie rod connection arm 17, the central section 12 has two projections 18 which serve for the coupling of a brake caliper. Each projection 18 can form an eye 18a at its free end, which The central section is connected via two webs 18b and 18c each. An opening 18d can be provided between the webs 18b and 18c. One of the projections 18 can be arranged vertically above, and the other below, the axis of rotation C.

Das Schwenklager 1 weist ferner einen Führungsgelenkanbindungsabschnitt 19 zur Ankopplung eines Radführungslenkers auf. Der Führungsgelenkanbindungsabschnitt 19 ist bezogen auf die Einbaulage am Fahrzeug unterhalb der Radlageraufnahme 13 angeordnet und weist eine Ankopplungsstelle 19a zur Ankopplung eines entsprechenden Gelenks des Radführungslenkers auf.The pivot bearing 1 further comprises a guide joint connection section 19 for coupling a wheel control arm. The guide joint connection section 19 is arranged below the wheel bearing receptacle 13 with respect to the installation position on the vehicle and has a coupling point 19a for coupling a corresponding joint of the wheel control arm.

Zur Verminderung des Bauteilgewichts des Schwenklagers 1 weist der Ring 14 der Radlageraufnahme 13 eine variierende Wanddicke auf. Dabei ist gleichwohl die Innenkontur 16, welche die Anlagefläche für das Radlager 20 definiert, in Umfangsrichtung mit einem konstanten Radius versehen. Die Anlagefläche ist somit in Umfangsrichtung kreisförmig.To reduce the component weight of the swivel bearing 1, the ring 14 of the wheel bearing receptacle 13 has a varying wall thickness. However, the inner contour 16, which defines the contact surface for the wheel bearing 20, has a constant radius in the circumferential direction. The contact surface is therefore circular in the circumferential direction.

Die Wanddickenvariation des Rings 14 wird allein durch die Formgebung der Außenkontur 15 bewerkstelligt, so dass dieser eine Unrundheit besitzt.The wall thickness variation of the ring 14 is achieved solely by shaping the outer contour 15, so that it has a non-roundness.

Diese Unrundheit und die damit verbundene Variation der Wanddicke ist in Abhängigkeit eines oder mehrerer Lastfälle vorgenommen, wobei Bereiche mit höherer Belastung eine größere Wanddicke und Bereiche mit geringerer Belastung eine kleinere Wanddicke aufweisen. Es ergibt sich somit eine belastungsabhängige Wanddickenvariation.This non-roundness and the associated variation in wall thickness are implemented depending on one or more load cases, with areas under higher load having a greater wall thickness and areas under lower load having a smaller wall thickness. This results in a load-dependent variation in wall thickness.

Die jeweiligen Bereiche können mit beispielsweise mit Finite-Element-Methoden bestimmt oder auch experimentell ermittelt werden. Sie hängen von der individuellen Konfiguration des jeweiligen Schwenklagertyps ab und lassen sich nicht generalisieren. Wesentlich ist jedoch, dass durch die belastungsabhängige Wanddickenvariation am Ring 14 der Radlageraufnahme 13 ein Verringerung des Bauteilgesamtgewichts in der Größenordnung von etwa 5 bis 10% im Vergleich zu einem Ring 14' mit konstanter Wanddicke aus dem Stand der Technik wie in 3d dargestellt erzielt werden kann, und zwar ohne Einbußen im Hinblick auf die Tragfähigkeit des Schwenklagers 1.The respective areas can be determined, for example, using finite element methods or experimentally. They depend on the individual configuration of the respective swivel bearing type and cannot be generalized. However, it is essential that the load-dependent wall thickness variation on the ring 14 of the wheel bearing housing 13 results in a reduction of the overall component weight on the order of approximately 5 to 10% compared to a ring 14' with a constant wall thickness from the prior art, as described in [reference to prior art]. 3D This can be achieved without compromising the load-bearing capacity of the swivel bearing 1.

Eine Möglichkeit zur Abstimmung der Wanddickenvariation in Umfangsrichtung besteht darin, am Lageraußenring 21 im Bereich der radseitigen und getriebeseitigen Wälzkörperlaufbahnen umlaufende Knotenlinien festzulegen, entlang derer mit Finite-Element-Methoden die Verschiebungen der Knoten bei vordefinierten Lastfällen bestimmt werden. Für die einzelnen Knoten wird anschließend die radiale Verschiebung gegenüber der Ausgangslage bestimmt. Hieraus ergeben sich dann die vom Umlaufwinkel φ abhängigen Rundheitsabweichungen für den jeweiligen Lastfall. Der Umfangswinkel φ ist für ein linkes Schwenklager im mathematischen Drehsinn auf eine Nulllage bezogen, die der 12-Uhr-Stellung in Einbaulage bei Betrachtung von der Radseite her entspricht. Für das rechte Schwenklager gilt dies spiegelbildlich.One way to adjust the wall thickness variation in the circumferential direction is to define circumferential node lines on the outer bearing ring 21 in the area of the wheel-side and gearbox-side rolling element raceways. Finite element methods are then used to determine the displacements of the nodes along these lines for predefined load cases. The radial displacement relative to the initial position is then determined for each node. From this, the roundness deviations for the respective load case, dependent on the rotation angle φ, are derived. For a left-hand swivel bearing, the circumferential angle φ is referenced to a zero position in the mathematical direction of rotation, which corresponds to the 12 o'clock position in the installed position when viewed from the wheel side. This applies in reverse for the right-hand swivel bearing.

Auf diese Weise können für einen Ring 14 mit konstanter Wanddicke die Umfangsbereiche mit den größten Radialverschiebungen bestimmt und an diesen Stellen die Wanddicke erhöht, in Bereichen der kleinsten Radialverschiebungen die Wanddicke hingegen verkleinert werden. Wird dieser Prozess mehrfach durchlaufen, erhält man den für das jeweilige Schwenklager 1 gesuchten Wanddickenverlauf für den Ring 14 der Radlageraufnahme 13 in Abhängigkeit des Umfangswinkels φ.In this way, for a ring 14 with a constant wall thickness, the circumferential regions with the largest radial displacements can be determined, and the wall thickness can be increased at these points, while in regions of the smallest radial displacements, the wall thickness can be reduced. If this process is repeated several times, the desired wall thickness profile for the ring 14 of the wheel bearing housing 13, as a function of the circumferential angle φ, is obtained for the respective swivel bearing 1.

Der gefundene Wanddickenverlauf kann so geglättet werden, dass Abschnitte des Rings 14 mit unterschiedlicher Wanddicke kontinuierlich ineinander übergehen. Zudem kann der Wanddickenverlauf in Umfangsrichtung zur Vermeidung von Spannungskonzentrationen sprungfrei ausgebildet werden.The observed wall thickness profile can be smoothed so that sections of ring 14 with different wall thicknesses transition seamlessly into one another. Furthermore, the wall thickness profile can be designed to be continuous in the circumferential direction to avoid stress concentrations.

Die Abstimmung des Wanddickenverlaufs kann in Abhängigkeit eines einzelnen Lastfalls vorgenommen werden. 3a zeigt einen Wanddickenverlauf, der auf eine Geradeausfahrt abgestimmt ist. 3b zeigt einen weiteren Wanddickenverlauf, der auf eine definierte Kurvenfahrt abgestimmt ist, d.h. auf das Durchfahren einer Kurve durch ein standardisiertes Fahrzeug mit vorgegebener Geschwindigkeit und vorgegebenem Kurvenradius. Wie gut zu erkennen ist, ergeben sich hier unterschiedliche Wanddickenverläufe.The wall thickness profile can be adjusted depending on a single load case. 3a shows a wall thickness profile that is optimized for straight-line driving. 3b This shows another wall thickness profile, which is tailored to a defined cornering maneuver, i.e., driving through a curve with a standardized vehicle at a predetermined speed and curve radius. As can be clearly seen, different wall thickness profiles result here.

3c zeigt einen Wanddickenverlauf, der auf beide vorgenannten Lastfälle, d.h. eine Geradeausfahrt und eine Kurvenfahrt mit definierten Kurvenparametern abgestimmt ist. Bei der Abstimmung können beide Lastfälle gleich oder unterschiedlich gewichtet werden. Zudem ist es möglich, weitere Lastfälle in die Abstimmung mit einzubeziehen. 3c The diagram shows a wall thickness profile that is optimized for both of the aforementioned load cases: straight-line driving and cornering with defined curve parameters. During this optimization, both load cases can be weighted equally or differently. Furthermore, it is possible to include additional load cases in the optimization process.

Zur Bestimmung der Wanddickenvariation können auch andere Größen herangezogen werden, welche deutlich mit der Belastung im Ring 14 der Radlageraufnahme 13 korrelieren.Other parameters can also be used to determine the wall thickness variation, which correlate significantly with the load in the ring 14 of the wheel bearing mount 13.

Möglich ist insbesondere auch eine Vorgehensweise, welche auf der Ermittlung der im Ring 14 auftretenden Spannungen bei einem oder mehreren Lastfällen beruht.In particular, a procedure based on determining the stresses occurring in ring 14 under one or more load cases is also possible.

Die aus dieser Vorgehensweise resultierende Unrundheit der Außenkontur 15 kann als Abweichung vom mittleren Radius der Außenkontur 15 verstanden werden. Sie liegt in der Größenordnung von 1 bis 5% des mittleren Radius, wobei der mittlere Radius die Hälfte der Summe aus maximalem und minimalem Radius der Außenkontur 15 ist.The resulting out-of-roundness of the outer contour 15 can be understood as a deviation from the mean radius of the outer contour 15. It is on the order of 1 to 5% of the mean radius, where the mean radius is half the sum of the maximum and minimum radii of the outer contour 15.

Für das in 1 dargestellte Schwenklager 1 eines linken Vorderrads ergeben sich bei Abstimmung auf Geradeausfahrt und Kurvenfahrt erhöhte Wanddicken bei Umfangswinkeln φ zumindest in den Bereichen von 80 bis 110°, 170 bis 210° und 350 bis 20°.For the in 1 The illustrated swivel bearing 1 of a left front wheel results in increased wall thicknesses at circumferential angles φ at least in the ranges of 80 to 110°, 170 to 210° and 350 to 20° when adjusted for straight-line driving and cornering.

Es versteht sich, dass bei einer anderen Ausgestaltung der Bremsen-, Dämpfer-, Spurstangen- und Führungsgelenkanbindung die Bereiche erhöhter und reduzierte Wanddicke in Umfangsrichtung anders verteilt sein können. Der jeweilige Wanddickenverlauf lässt sich mit der oben beschriebenen Vorgehensweise für jeden Schwenklagertyp bestimmen. In allen Fällen ergibt sich aus der Wanddickenvariation und der Unrundheit der Außenkontur 15 der Radlageraufnahme 14 in Umfangsrichtung ein Gewichtseinsparpotential, welches es erlaubt, ohne Einbußen an Tragfähigkeit die ungefederten Massen an einem Kraftfahrzeug zu reduzieren.It is understood that with a different design of the brake, damper, tie rod, and guide joint connections, the areas of increased and reduced wall thickness may be distributed differently in the circumferential direction. The respective wall thickness profile can be determined for each swivel bearing type using the procedure described above. In all cases, the variation in wall thickness and the circumferential non-roundness of the outer contour 15 of the wheel bearing housing 14 result in a weight-saving potential, which allows the unsprung mass of a motor vehicle to be reduced without compromising load-bearing capacity.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in more detail above with reference to an exemplary embodiment. However, it is not limited to this exemplary embodiment, but encompasses all embodiments defined by the patent claims.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Schwenklagerswivel bearing
1010
HülsenabschnittSleeve section
1111
Stegweb
1212
MittelabschnittMiddle section
1313
RadlageraufnahmeWheel bearing mount
1414
Ringring
1515
AußenkonturOuter contour
1616
Innenkonturinner contour
1717
Spurstangenanbindungsarmtie rod end
17a17a
Ankopplungsstellecoupling point
17b17b
Stegweb
17c17c
DurchbrechungBreakthrough
1818
Vorsprung zur RadbremsenankopplungAdvantage to the wheel brake coupling
18a18a
AugeEye
18b18b
Stegweb
18c18c
Stegweb
18d18d
DurchbrechungBreakthrough
1919
Führungsgelenkanbindungsabschnittguide joint connection section
19a19a
Ankopplungsstellecoupling point
2020
Radlagerwheel bearing
2121
LageraußenringOuter bearing ring
2222
radseitiger Lagerinnenringinner bearing ring on the wheel side
2323
getriebeseitiger Lagerinnenringgearbox-side inner bearing ring
3030
Radnabewheel hub
AA
DämpferachseDamper axle
BB
VertikalrichtungVertical direction
CC
Drehachse des Radlagersaxis of rotation of the wheel bearing
DD
Horizontalehorizontal
φφ
Umfangswinkelcircumferential angle

Claims (7)

Schwenklager für eine Kraftfahrzeugradaufhängung, umfassend: eine oder mehrere Anbindungsstellen zur Ankopplung von Radführungsgliedern, und eine Radlageraufnahme (13), welche in Form eines Rings (14) mit einer Außenkontur (15) und einer Innenkontur (16) ausgebildet ist, wobei die Innenkontur (16) eine Anlagefläche für ein Radlager (20) definiert, welche einen in Umfangsrichtung konstanten Radius aufweist, wobei die Außenkontur (15) des Rings (14) in Bezug auf die Anlagefläche der Innenkontur (16) eine Unrundheit aufweist, wodurch der Ring (14) eine in Umfangsrichtung variierende Wanddicke besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lageraußenring (21) eines Radlagers (20) mit der Anlagefläche der Innenkontur (16) verpresst ist.Swivel bearing for a motor vehicle wheel suspension, comprising: one or more connection points for coupling wheel guide elements, and a wheel bearing receptacle (13) which is designed in the form of a ring (14) with an outer contour (15) and an inner contour (16), wherein the inner contour (16) defines a contact surface for a wheel bearing (20) which has a constant radius in the circumferential direction, wherein the outer contour (15) of the ring (14) has a non-roundness with respect to the contact surface of the inner contour (16), whereby the ring (14) has a wall thickness that varies in the circumferential direction, characterized in that a bearing outer ring (21) of a wheel bearing (20) is pressed onto the contact surface of the inner contour (16). Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte des Rings (14) mit unterschiedlicher Wanddicke kontinuierlich ineinander übergehen.Swivel bearing according to Claim 1 , characterized in that sections of the ring (14) with different wall thicknesses continuously merge into one another. Schwenklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte des Rings (14) mit unterschiedlicher Wanddicke sprungfrei ineinander übergehen.Swivel bearing according to Claim 1 or 2 , characterized in that sections of the ring (14) with different wall thicknesses transition seamlessly into one another. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Wanddicke in Abhängigkeit eines oder mehrerer Lastfälle vorgenommen ist, wobei Bereiche mit höherer Belastung eine größere Wanddicke und Bereiche mit geringerer Belastung eine kleinere Wanddicke aufweisen.Swivel bearings after one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the variation of the wall thickness is carried out depending on one or more load cases, wherein areas with higher load have a greater wall thickness and areas with lower load have a smaller wall thickness. Schwenklager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Lastfälle eine Geradeausfahrt und mindestens eine Kurvenfahrt mit definierten Kurvenparametern an einem standardisierten Fahrzeug dienen.Swivel bearing according to Claim 4 , characterized in that the load cases are a straight-ahead journey and at least one cornering journey with defined cornering parameters on a standardized vehicle. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unrundheit der Außenkontur (15) als Abweichung vom mittleren Radius der Außenkontur (15) definiert ist und 1 bis 5% des mittleren Radius beträgt, wobei der mittlere Radius die Hälfte der Summe aus maximalem und minimalem Radius der Außenkontur (15) ist.Swivel bearings after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the out-of-roundness of the outer contour (15) is defined as the deviation from the mean radius of the outer contour (15) and is 1 to 5% of the mean radius, wherein the mean radius is half the sum of the maximum and minimum radii of the outer contour (15). Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Schwenklager für ein linkes Vorderrad der Ring bei einem Umfangswinkel im Bereich von 80 bis 110°, bei einem Umfangswinkel im Bereich von 170 bis 210° bei einem Umfangswinkel im Bereich von 350 bis 20° eine erhöhte Wanddicke aufweist, wobei der Umfangswinkel im mathematischen Drehsinn auf eine 12 Uhr Stellung in Einbaulage bei Betrachtung von der Radseite her als Nulllage bezogen ist.Swivel bearings after one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the ring on a swivel bearing for a left front wheel has an increased wall thickness at a circumferential angle in the range of 80 to 110°, at a circumferential angle in the range of 170 to 210°, and at a circumferential angle in the range of 350 to 20°, wherein the circumferential angle is referred to a 12 o'clock position in the installation position when viewed from the wheel side as the zero position in the mathematical direction of rotation.
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