DE102011082499B4

DE102011082499B4 - Clamping device for machining a wheel flange of a wheel flange unit in a processing machine, and method for machining a wheel flange of a wheel flange unit in a processing machine

Info

Publication number: DE102011082499B4
Application number: DE102011082499.5A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kröger; Chris Büscher; Mike Lester; Andreas Temmen
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Zf Foxconn Chassis Modules De GmbH
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2024-08-01
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: GB201210247D0; DE102011082499A1; GB2494494A; GB2494494B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radflanscheinheit (4), eine Spannvorrichtung (1), und ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung einer Radflanscheinheit (4) mit einem Radlager in einer Bearbeitungsmaschine. Die Spannvorrichtung (1) umfasst eine Halteeinheit zur Festlegung des Radlager-Außenrings während der spanenden Bearbeitung, wobei die Bearbeitung unter Rotation des Radflanschs (5) um die Achse des Radlagers erfolgt.
Verfahren bzw. Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass die Spannvorrichtung (1) eine Ausrichtungseinheit zur temporären Festlegung des Lagerinnenrings in einer Ausrichtungsposition parallel zu einer Werkzeug-Vorschubebene der Bearbeitungsmaschine umfasst, während die Halteeinheit einen Radträger (2) und eine Klemmanordnung (3) zur variablen Einspannung des Radträgers (2) entsprechend der Ausrichtungsposition des Radlager-Innenrings umfasst.
Die Erfindung ermöglicht die Bereitstellung von Radflanschen mit gefrästen Planflächen (6, 7), die - im Einbauzustand am Fahrzeug - einen Planlauffehler von nur noch wenigen µηι aufweisen. Hierdurch wird ein vibrationsfreier Rundlauf des Rades gewährleistet und das Bremsverhalten insbesondere einer Scheibenbremse entscheidend verbessert. The invention relates to a wheel flange unit (4), a clamping device (1), and a method for machining a wheel flange unit (4) with a wheel bearing in a processing machine. The clamping device (1) comprises a holding unit for securing the wheel bearing outer ring during machining, wherein the machining takes place while the wheel flange (5) rotates around the axis of the wheel bearing.
The method and device are characterized in that the clamping device (1) comprises an alignment unit for temporarily fixing the bearing inner ring in an alignment position parallel to a tool feed plane of the processing machine, while the holding unit comprises a wheel carrier (2) and a clamping arrangement (3) for variably clamping the wheel carrier (2) according to the alignment position of the wheel bearing inner ring.
The invention enables the provision of wheel flanges with milled flat surfaces (6, 7) which - when installed on the vehicle - have a runout error of only a few µm. This ensures vibration-free concentricity of the wheel and significantly improves the braking behavior, in particular of a disc brake.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine und ein Verfahren für die spanende Bearbeitung einer Radflanscheinheit.The invention relates to a clamping device for a processing machine and a method for machining a wheel flange unit.

Radflanscheinheiten, die einen Radflansch zur Aufnahme einer Bremsscheibe und/oder eines Fahrzeugrades sowie ein zugehöriges Radlager umfassen, sind ebenso wie Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Flanschbearbeitung aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt. Gattungsgemäße Radflanscheinheiten lassen sich insbesondere an einem Radträger anordnen, der wiederum mittels Radführungslenkern mit einem Chassis verbunden ist, und bilden damit beispielsweise einen Teil der Achse bzw. der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs.Wheel flange units that comprise a wheel flange for receiving a brake disc and/or a vehicle wheel and an associated wheel bearing are known in principle from the prior art, as are methods and devices for machining flanges. Wheel flange units of this type can be arranged in particular on a wheel carrier, which in turn is connected to a chassis by means of wheel control arms, and thus form, for example, part of the axle or the wheel suspension of a motor vehicle.

Bei derartigen Radflanscheinheiten besteht - zur Vermeidung von Vibrationen im Achssystem bzw. in der Lenkung des Kraftfahrzeugs - die Anforderung eines möglichst exakten Rundlaufs des am Radflansch montierten Fahrzeugrads, insbesondere bezüglich Seitenschlag. Dies gilt vor allem dann, wenn das Rad mit einer Scheibenbremse versehen ist, da sich jeglicher Seitenschlag des Radflanschs auch auf die Bremsscheibe überträgt, was beim Bremsen jedoch zu Vibrationen und/oder zu ungleichmäßiger Abnutzung der Bremse führen kann. Hierdurch kann sowohl der Fahrkomfort als auch die Fahr- und Bremssicherheit beeinträchtigt werden.In such wheel flange units, in order to avoid vibrations in the axle system or in the steering of the vehicle, the requirement is that the vehicle wheel mounted on the wheel flange runs as precisely as possible, particularly with regard to lateral runout. This is especially true if the wheel is fitted with a disc brake, as any lateral runout of the wheel flange is also transferred to the brake disc, which can lead to vibrations and/or uneven wear of the brake when braking. This can impair both driving comfort and driving and braking safety.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der WO 00/74883 A1 , ist es bekannt, eine aus einem Radflansch und einem Radlager bestehende Radflanscheinheit am Außenring des Lagers einzuspannen, sodann den Radflansch um die Achse des Radlagers in Rotation zu versetzen und in dieser Aufspannung sowie unter der Rotation des Radlagers eine spanende Bearbeitung insbesondere derjenigen Planfläche vorzunehmen, die später zur Aufnahme der Bremsscheibe dient.From the state of the art, for example from the WO 00/74883 A1 , it is known to clamp a wheel flange unit consisting of a wheel flange and a wheel bearing to the outer ring of the bearing, then to set the wheel flange in rotation about the axis of the wheel bearing and, in this clamping position and while the wheel bearing is rotating, to carry out a machining operation, in particular of the flat surface which later serves to accommodate the brake disc.

Auf diese Weise sollen Ungenauigkeiten sowohl des Radlagers als auch der Verbindung zwischen Radflansch und Radlager, ebenso wie Ungenauigkeiten des Radflanschs selbst, die sich andernfalls zu einem erheblichen Rundlauffehler bzw. Seitenschlag addieren können, durch die spanende Bearbeitung unter Rotation um das Radlager abgetragen und somit eliminiert werden.In this way, inaccuracies in both the wheel bearing and the connection between the wheel flange and the wheel bearing, as well as inaccuracies in the wheel flange itself, which could otherwise add up to a significant runout error or lateral runout, are removed and thus eliminated by machining with rotation around the wheel bearing.

Diese Bearbeitung des Radflanschs erfolgt im Stand der Technik üblicherweise auf einer Drehmaschine. Hierzu sind jedoch einerseits spezielle Bearbeitungswerkzeuge erforderlich, und andererseits ist das Be- und Entladen bei einer Drehmaschine aufwändiger als bei einem Bearbeitungszentrum. Auch entspricht bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren die Einspannung des Lageraußenrings nicht der späteren, tatsächlichen Einbausituation des Radlagers im Radträger, weder bezüglich des Lagersitzes im Radträger, noch bezüglich der axialen Vorspannung des Flansches und des Lagerinnenrings. Zudem können bei der späteren Montage einer dergestalt fertigbearbeiteten Radflanscheinheit im zugehörigen Radträger erneut Verformungen des Radträgers, des Radlagers und/oder des Radflansches auftreten, die am montierten Radflansch somit zur neuerlichen Vergrößerung von Rundlauffehler bzw. Seitenschlag führen können.In the current state of the art, this machining of the wheel flange is usually carried out on a lathe. However, this requires special machining tools, and loading and unloading on a lathe is more complex than on a machining center. In the method known from the current state of the art, the clamping of the bearing outer ring does not correspond to the later, actual installation situation of the wheel bearing in the wheel carrier, neither with regard to the bearing seat in the wheel carrier, nor with regard to the axial preload of the flange and the bearing inner ring. In addition, when a wheel flange unit that has been finished in this way is later assembled in the associated wheel carrier, deformations of the wheel carrier, the wheel bearing and/or the wheel flange can occur again, which can lead to a further increase in concentricity errors or lateral runout on the assembled wheel flange.

Weiterhin sei verwiesen auf DE 199 83 909 T5 , US 2008/0141533 A1 , sowie auf US 2003/0001345 A1 und auf die nachveröffentlichte WO 2011/137343 A2 . Aus diesen gehen jeweils Spannvorrichtungen mit einzelnen Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Verfahren mit einzelnen Merkmalen des Anspruchs 10 hervor.Furthermore, reference is made to DE 199 83 909 T5 , US 2008/0141533 A1 , as well as on US 2003/0001345 A1 and on the republished WO 2011/137343 A2 . From these, clamping devices with individual features of claim 1 or methods with individual features of claim 10 emerge.

Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung für die spanende Bearbeitung eines Radflansches einer Radflanscheinheit in einer Bearbeitungsmaschine, und ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Radflansches einer Radflanscheinheit in einer Bearbeitungsmaschine zu schaffen, womit die genannte Problematik im Stand der Technik überwunden wird. Insbesondere soll die Erfindung ermöglichen, dass die Planfläche bzw. Scheibenbremsaufnahme des Radflansches nur noch geringstmögliche Planlauffehler aufweist, und zwar nicht nur unmittelbar nach der spanenden Bearbeitung, sondern zuverlässig auch im Endmontagezustand am Fahrzeug selbst.With this background, the object of the present invention is to create a clamping device for machining a wheel flange of a wheel flange unit in a processing machine and a method for machining a wheel flange of a wheel flange unit in a processing machine, thereby overcoming the problems mentioned in the prior art. In particular, the invention is intended to enable the flat surface or disc brake mount of the wheel flange to have only the smallest possible axial runout errors, not only immediately after machining, but also reliably in the final assembly state on the vehicle itself.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, bzw. durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a clamping device according to patent claim 1, or by a method according to patent claim 10. Preferred embodiments are the subject of the subclaims.

Die Spannvorrichtung dient der spanenden Bearbeitung eines Radflansches einer Radflanscheinheit in einer Bearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine einen Maschinenrahmen und zumindest eine Werkzeug-Vorschubebene aufweist, in welcher die spanende Bearbeitung des Radflanschs erfolgt. Die Radflanscheinheit umfasst ein Radlager mit Lagerinnenring und Lageraußenring sowie einen mit dem Innenring verbundenen Radflansch. Die Spannvorrichtung umfasst eine Halteeinheit zur Festlegung des Lageraußenrings relativ zur Bearbeitungsmaschine während der spanenden Bearbeitung. Die spanende Bearbeitung erfolgt in einer Werkzeug-Vorschubebene parallel zur Bearbeitungsfläche des Radflansches und senkrecht zur Achse des Radlagers und unter Rotation von Radflansch und Lagerinnenring um die Achse des Radlagers, um auf diese Weise Plan- bzw. Rundlauffehler des Radlagers sowie der Verbindung zwischen Radflansch und Lagerinnenring zu eliminieren.The clamping device is used for machining a wheel flange of a wheel flange unit in a processing machine, wherein the processing machine has a machine frame and at least one tool feed plane in which the machining of the wheel flange takes place. The wheel flange unit comprises a wheel bearing with an inner bearing ring and an outer bearing ring as well as a wheel flange connected to the inner ring. The clamping device comprises a holding unit for fixing the outer bearing ring relative to the processing machine during machining. The machining takes place in a tool feed plane parallel to the machining surface of the wheel flange and perpendicular to the axis of the wheel bearing and with rotation of the wheel flange. flange and bearing inner ring around the axis of the wheel bearing in order to eliminate axial or radial runout errors of the wheel bearing and the connection between the wheel flange and bearing inner ring.

Durch die Erfindung wird die Spannvorrichtung dahingehend weitergebildet, dass sie eine Ausrichtungseinheit zur temporären Festlegung des Lagerinnenrings in einer Ausrichtungsposition umfasst. In der Ausrichtungsposition ist der Lagerinnenring mittels der Ausrichtungseinheit exakt parallel zur Werkzeug-Vorschubebene ausgerichtet. Ferner umfasst die Halteeinheit der Spannvorrichtung einen mit dem Lageraußenring verbundenen Fahrzeug-Radträger und eine Klemmanordnung, mit der sich der Radträger relativ zur Bearbeitungsmaschine variabel jeweils in derjenigen Halteposition einspannen lässt, welche mit der Ausrichtungsposition des Lagerinnenrings korrespondiert, die mittels der Ausrichtungseinheit festgelegt wurde.The invention further develops the clamping device in such a way that it comprises an alignment unit for temporarily fixing the bearing inner ring in an alignment position. In the alignment position, the bearing inner ring is aligned exactly parallel to the tool feed plane by means of the alignment unit. Furthermore, the holding unit of the clamping device comprises a vehicle wheel carrier connected to the bearing outer ring and a clamping arrangement with which the wheel carrier can be variably clamped relative to the processing machine in the holding position that corresponds to the alignment position of the bearing inner ring that was fixed by means of the alignment unit.

Die Ausrichtung des Lagerinnenrings „parallel zur Werkzeug-Vorschubebene“ ist im Sinne der Erfindung dabei so zu verstehen, dass die Symmetrieebene (bzw. eine Stirnseite) des Lagerinnenrings in dieser Ausrichtungsposition parallel zu derjenigen Ebene (= Werkzeug-Vorschubebene) ausgerichtet ist, in welcher die Relativbewegung zwischen dem spanenden Bearbeitungswerkzeug und der zu bearbeitenden Planfläche am Radflansch erfolgt. Die Relativbewegung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Radflansch kann dabei (neben der in jedem Fall stattfindenden Rotation des Radflanschs um das Radlager) durch Bewegung entweder des Bearbeitungswerkzeugs oder der Spannvorrichtung (mit der darin eingespannten Radflanscheinheit) relativ zum Maschinenrahmen erfolgen. Auch eine Bewegung sowohl des Bearbeitungswerkzeugs als auch der Spannvorrichtung relativ zum Maschinenrahmen ist vom Bereich der Erfindung umfasst.The alignment of the bearing inner ring "parallel to the tool feed plane" is to be understood in the sense of the invention in such a way that the plane of symmetry (or one end face) of the bearing inner ring in this alignment position is aligned parallel to the plane (= tool feed plane) in which the relative movement between the cutting machining tool and the flat surface to be machined on the wheel flange takes place. The relative movement between the machining tool and the wheel flange can take place (in addition to the rotation of the wheel flange around the wheel bearing, which always takes place) by moving either the machining tool or the clamping device (with the wheel flange unit clamped in it) relative to the machine frame. A movement of both the machining tool and the clamping device relative to the machine frame is also covered by the scope of the invention.

Unter der „temporären Festlegung“ des Lagerinnenrings in der Ausrichtungsposition ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die Festlegung des Lagerinnenrings in der Ausrichtungsposition durch die Ausrichtungseinheit nur vorübergehend und solange erforderlich ist und erfolgt, bis die Halteeinheit den Radträger und die darin aufgenommene Radflanscheinheit mittels der Klemmanordnung relativ zur Bearbeitungsmaschine in der (durch die Ausrichtungseinheit bestimmten) Relativposition zur Werkzeug-Vorschubebene festgespannt hat.For the purposes of the invention, the “temporary fixing” of the bearing inner ring in the alignment position is to be understood as meaning that the fixing of the bearing inner ring in the alignment position by the alignment unit is only temporary and is necessary and takes place until the holding unit has clamped the wheel carrier and the wheel flange unit accommodated therein by means of the clamping arrangement relative to the processing machine in the relative position to the tool feed plane (determined by the alignment unit).

Unter der „variablen Einspannung“ des Radträgers relativ zur Bearbeitungsmaschine durch die Klemmanordnung ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die Klemmanordnung so eingerichtet ist, dass der Radträger - innerhalb eines begrenzten Bereichs - durch die Klemmanordnung in beliebig unterschiedlicher (=variabler) Relativposition relativ zur Bearbeitungsmaschine festgelegt bzw. eingespannt werden kann. Dabei entspricht die jeweilige Relativposition zwischen dem dergestalt eingespannten Radträger und der Bearbeitungsmaschine derjenigen Relativposition, die zuvor durch die Ausrichtungseinheit bestimmt wurde, also derjenigen Position, die sich durch die parallele Ausrichtung zwischen Lagerinnenring und Werkzeug-Vorschubebene (aufgrund der Wirkungskette „Ausrichtungseinheit -> Lagerinnenring -> Lageraußenring -> Radträger“) ergibt.In the sense of the invention, the "variable clamping" of the wheel carrier relative to the processing machine by the clamping arrangement is to be understood as meaning that the clamping arrangement is set up in such a way that the wheel carrier - within a limited range - can be fixed or clamped by the clamping arrangement in any different (= variable) relative position relative to the processing machine. The respective relative position between the wheel carrier clamped in this way and the processing machine corresponds to the relative position that was previously determined by the alignment unit, i.e. the position that results from the parallel alignment between the bearing inner ring and the tool feed plane (due to the chain of effects "alignment unit -> bearing inner ring -> bearing outer ring -> wheel carrier").

Die Spannvorrichtung erlaubt es mit anderen Worten, den zu bearbeitenden Radflansch sowie das zugehörige Radlager bereits vor der Fertigbearbeitung in denjenigen Radträger zu montieren, welcher das Radlager und den Radflansch später am fertigen Fahrzeug tatsächlich tragen wird. Dabei findet die spanende Bearbeitung des Radflanschs bereits in der endgültigen Montageposition des Radflanschs und des Radlagers im Radträger selbst statt.In other words, the clamping device allows the wheel flange to be machined and the associated wheel bearing to be mounted in the wheel carrier that will later actually carry the wheel bearing and the wheel flange on the finished vehicle before the final machining. The machining of the wheel flange takes place in the final assembly position of the wheel flange and the wheel bearing in the wheel carrier itself.

Hierzu wird - mittels der Ausrichtungseinheit - zunächst die gesamte montierte Baugruppe aus Radträger, Radlager und Radflansch in derjenigen Position ausgerichtet, in welcher das Radlager (bzw. der Lagerinnenring) exakt parallel zur Werkzeug-Vorschubebene positioniert ist. Erst daraufhin wird der Radträger - in genau dieser Ausrichtungsposition des Lagerinnenrings - relativ zur Bearbeitungsmaschine festgespannt. Mit anderen Worten bildet der Radträger (mit der darin bereits montierten Radflanscheinheit) selbst die Aufspannung, in welcher (unter Rotation des Radflanschs um das Radlager) anschließend die spanende Bearbeitung des Radflansches erfolgt. Dabei definiert sich die Lage und Ausrichtung der Rotationsachse des Radlagers jedoch nicht aus der Einspannposition des Radträgers, sondern es wird umgekehrt die Einspannposition des Radträgers der - zuvor durch die Ausrichtungseinheit festgelegten - Position und Lage des Lagerinnenrings und damit auch der Rotationsachse des Radlagers angepasst.To do this, the entire assembled assembly of wheel carrier, wheel bearing and wheel flange is first aligned using the alignment unit in the position in which the wheel bearing (or the bearing inner ring) is positioned exactly parallel to the tool feed plane. Only then is the wheel carrier clamped in precisely this alignment position of the bearing inner ring relative to the processing machine. In other words, the wheel carrier (with the wheel flange unit already mounted in it) itself forms the clamping in which the wheel flange is then machined (while rotating the wheel flange around the wheel bearing). However, the position and alignment of the rotation axis of the wheel bearing is not defined by the clamping position of the wheel carrier, but rather the clamping position of the wheel carrier is adapted to the position and location of the bearing inner ring - previously determined by the alignment unit - and thus also to the rotation axis of the wheel bearing.

Die mit den Spannvorrichtungen bzw. Verfahren zur Bearbeitung von Radflanschen aus dem Stand der Technik verbundenen Plan- bzw. Rundlauffehler, die insbesondere dadurch entstehen, dass die Radflanscheinheit im Stand der Technik zunächst in eine Bearbeitungsmaschine gespannt, dort bearbeitet, dann aus der Maschinenaufspannung wieder entnommen und schließlich in einen Radträger montiert wird, entfallen somit dank der Erfindung vollständig.The axial and radial runout errors associated with the clamping devices or methods for machining wheel flanges from the prior art, which arise in particular because the wheel flange unit in the prior art is first clamped in a processing machine, machined there, then removed from the machine clamping and finally mounted in a wheel carrier, are thus completely eliminated thanks to the invention.

Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass hier einerseits der Radträger selbst als Halteeinheit zur Aufspannung des Radlagers und des zu bearbeitenden Radflanschs eingesetzt wird, wodurch die bei einer ansonsten später erfolgenden Montage von Radflanscheinheit und Radträger entstehenden Plan- bzw. Rundlauffehler entfallen. Andererseits ist die mit der Erfindung erreichte Genauigkeit bei der Bearbeitung des Radflanschs besonders hoch auch aus dem Grund, dass hier nicht der - potentiell Ungenauigkeiten aufweisende - Radträger als Einspannung die Bearbeitungsposition der Radflanscheinheit bestimmt. Vielmehr legt bei der Erfindung umgekehrt die Radflanscheinheit (bzw. der Lagerinnenring) zunächst diejenige Position fest, in welcher der Radträger anschließend relativ zur Bearbeitungsmaschine ausgerichtet und festgespannt wird, wodurch somit alle Ungenauigkeiten und Toleranzen auch des Radträgers eliminiert werden.The invention achieves this by using the wheel carrier itself as a holding unit for clamping the wheel bearing and the wheel flange to be machined, which reduces the the plane or concentricity errors that would otherwise occur during the later assembly of the wheel flange unit and wheel carrier are eliminated. On the other hand, the accuracy achieved with the invention when machining the wheel flange is particularly high, also because the wheel carrier - which potentially has inaccuracies - does not determine the machining position of the wheel flange unit as a clamp. Rather, with the invention, the wheel flange unit (or the inner bearing ring) initially determines the position in which the wheel carrier is then aligned and clamped relative to the processing machine, thereby eliminating all inaccuracies and tolerances, including those of the wheel carrier.

Auf diese Weise lassen sich infolge der Erfindung sowie anhand der Spannvorrichtung Toleranzen - insbesondere bezüglich des Planlaufs am Radflansch - erreichen, die um bis zu eine Größenordnung geringer sind als die mit den Vorrichtungen bzw. Verfahren aus dem Stand der Technik erreichten Planlaufgenauigkeiten, mit den entsprechenden vorteilhaften Auswirkungen bezüglich des Rund- und Planlaufs der Räder und insbesondere der Bremsscheiben eines Kraftfahrzeugs.In this way, as a result of the invention and by means of the clamping device, tolerances can be achieved - in particular with regard to the axial runout on the wheel flange - which are up to an order of magnitude lower than the axial runout accuracies achieved with the devices or methods from the prior art, with the corresponding advantageous effects with regard to the concentricity and axial runout of the wheels and in particular the brake disks of a motor vehicle.

Erfindungsgemäßumfasst die Ausrichtungseinheit ein Ausrichtungselement mit einer Ausrichtungsfläche, wobei die Ausrichtungsfläche parallel zur Werkzeug-Vorschubebene positionierbar ist. Das Ausrichtungselement ist dabei zur Festlegung des Lagerinnenrings in der Ausrichtungsposition eingerichtet dergestalt, dass eine Stirnseite des Lagerinnenrings an der Ausrichtungsfläche des Ausrichtungselements zur Anlage bringbar ist. Vorzugsweise umfasst die Spannvorrichtung dabei eine Spanneinheit, welche zur Verspannung von Radflansch und Lagerinnenring eingerichtet ist.According to the invention, the alignment unit comprises an alignment element with an alignment surface, wherein the alignment surface can be positioned parallel to the tool feed plane. The alignment element is designed to fix the bearing inner ring in the alignment position in such a way that an end face of the bearing inner ring can be brought into contact with the alignment surface of the alignment element. The clamping device preferably comprises a clamping unit which is designed to clamp the wheel flange and the bearing inner ring.

Dank der Ausrichtungseinheit lässt sich der Lagerinnenring und damit auch die gesamte Einheit aus Radflansch, Radlager und Radträger - mittels Anlage an der Ausrichtungsfläche der Ausrichtungseinheit - exakt in die gewünschte Bearbeitungsposition bringen, in welcher der Radträger anschließend mittels der Klemmanordnung festgelegt wird, und in welcher die spanende Bearbeitung insbesondere der Planfläche des Radträgers erfolgt.Thanks to the alignment unit, the bearing inner ring and thus also the entire unit consisting of wheel flange, wheel bearing and wheel carrier can be brought exactly into the desired machining position by means of the alignment surface of the alignment unit, in which the wheel carrier is then fixed by means of the clamping arrangement and in which the machining, in particular of the flat surface of the wheel carrier, takes place.

Dank der Spanneinheit kann zudem eine axiale Verspannung von Radträger und Radlager erfolgen, welche bezüglich der aufgebrachten Spannkraft mit der später am Fahrzeug tatsächlich vorhandenen axialen Verspannung von Radträger und Radlager übereinstimmt. Dies bedeutet, dass bei der Bearbeitung des Radflanschs unter Verwendung der Spannvorrichtung in der Radflanscheinheit dieselben Spannungsverhältnisse und damit elastischen Verformungen vorhanden sind, wie sie später der Montagesituation der Radflanscheinheit am Fahrzeug entsprechen. Hierdurch ergibt sich eine weitere Verbesserung der Genauigkeit bei der spanenden Bearbeitung des Radträgers.Thanks to the clamping unit, the wheel carrier and wheel bearing can also be axially clamped, which corresponds to the axial clamping force applied to the wheel carrier and wheel bearing that will later actually exist on the vehicle. This means that when machining the wheel flange using the clamping device in the wheel flange unit, the same stress conditions and thus elastic deformations are present as those that will later correspond to the assembly situation of the wheel flange unit on the vehicle. This results in a further improvement in the accuracy of the machining of the wheel carrier.

Bevorzugt umfasst die Spanneinheit dabei ein hydraulisch entspannbares Tellerfederpaket zur Verspannung von Radflansch und Lagerinnenring. Ein Tellerfederpaket hat den Vorteil einer hohen axialen Kraftentwicklung auf geringem Bauraum, und eignet sich daher gut zur Erzeugung der hohen axialen Kräfte, wie sie auch später am Fahrzeug der Montagesituation des Radlagers im Radträger entsprechen. Der Vorteil der hydraulischen Entspannbarkeit des Tellerfederpakets der Spanneinheit liegt darin, dass somit der Hydraulikdruck nur zum Entspannen der Spanneinheit (beim Laden bzw. Entladen der Spannvorrichtung) aufgebracht werden muss, während die eigentliche spanende Bearbeitung des Radflanschs unter konstanter Federkraft des Tellerfederpakets und ohne Notwendigkeit der Zuführung von Hydraulikdruck erfolgen kann.The clamping unit preferably comprises a hydraulically relaxable disc spring package for clamping the wheel flange and the bearing inner ring. A disc spring package has the advantage of developing high axial force in a small installation space and is therefore well suited to generating the high axial forces that will later correspond to the installation situation of the wheel bearing in the wheel carrier on the vehicle. The advantage of the hydraulic relaxability of the disc spring package of the clamping unit is that the hydraulic pressure only needs to be applied to relax the clamping unit (when loading or unloading the clamping device), while the actual machining of the wheel flange can take place under constant spring force of the disc spring package and without the need to supply hydraulic pressure.

Erfindungsgemäß umfasst die Spannvorrichtung eine mit dem Maschinenrahmen in einer definierten Position verbundene Stützeinheit. Die Stützeinheit dient zur exakten (vorübergehenden) Stützung und damit Festlegung der Ausrichtungseinheit in derjenigen Relativstellung zur Bearbeitungsmaschine, die der späteren Ausrichtungsposition von Radlager, Radflansch und Radträger entspricht. Die Stützeinheit richtet somit die Ausrichtungseinheit vorübergehend so aus, dass die Ausrichtungsfläche der Ausrichtungseinheit exakt parallel zur Werkzeug-Vorschubebene ausgerichtet ist. Dadurch, dass die Spannvorrichtung mit dem Maschinenrahmen definiert verbunden ist, kann die (relativ zum Maschinenrahmen bekannte) Lage der Werkzeug-Vorschubebene somit über die Ausrichtungseinheit auf die Stützeinheit übertragen werden. Mit anderen Worten, die Ausrichtungseinheit lässt sich anhand der Stützeinheit (vorübergehend) so positionieren, dass die Ausrichtungsfläche der Ausrichtungseinheit exakt parallel zur Werkzeug-Vorschubebene ausgerichtet ist.According to the invention, the clamping device comprises a support unit connected to the machine frame in a defined position. The support unit serves to precisely (temporarily) support and thus fix the alignment unit in the position relative to the processing machine that corresponds to the later alignment position of the wheel bearing, wheel flange and wheel carrier. The support unit thus temporarily aligns the alignment unit so that the alignment surface of the alignment unit is aligned exactly parallel to the tool feed plane. Because the clamping device is connected to the machine frame in a defined manner, the position of the tool feed plane (known relative to the machine frame) can thus be transferred to the support unit via the alignment unit. In other words, the alignment unit can be (temporarily) positioned using the support unit so that the alignment surface of the alignment unit is aligned exactly parallel to the tool feed plane.

Vorzugsweise ist dabei die Spanneinheit zur Verspannung nicht nur von Radflansch und Lagerinnenring, sondern zur Verspannung sowohl von Radflansch, Lagerinnenring als auch Ausrichtungseinheit eingerichtet. Letzteres bedeutet, dass bei der Verspannung des zu bearbeitenden Radflanschs mit dem Lagerinnenring zusätzlich auch die Ausrichtungseinheit mit dem Lagerinnenring verspannt wird. Die spanende Bearbeitung des Radflanschs erfolgt somit unter gemeinsamer Rotation der starr verspannten Einheit aus Radflansch, Lagerinnenring und Ausrichtungseinheit. Durch die Verspannung des Lagerinnenrings nicht nur mit dem Radflansch, sondern auch mit der Ausrichtungseinheit wird bei der Ausrichtung des Lagerinnenrings durch die Ausrichtungseinheit zunächst einmal eine zuverlässige, feste und exakte Anlage zwischen Lagerinnenring und der Ausrichtungsfläche an der Ausrichtungseinheit erreicht.Preferably, the clamping unit is designed not only to clamp the wheel flange and the bearing inner ring, but also to clamp the wheel flange, bearing inner ring and alignment unit. The latter means that when the wheel flange to be machined is clamped to the bearing inner ring, the alignment unit is also clamped to the bearing inner ring. The machining of the wheel flange is thus carried out with the rigidly clamped unit consisting of the wheel flange, bearing inner ring and alignment unit rotating together. By clamping the bearing inner ring not only to the wheel flange, but also to the alignment unit, The alignment of the bearing inner ring by the alignment unit first of all achieves a reliable, firm and precise contact between the bearing inner ring and the alignment surface on the alignment unit.

Dadurch, dass die mit dem Maschinenrahmen verbundene Stützeinheit die Ausrichtungseinheit nur vorübergehend festlegt (und zwar solange, bis die Verspannung von Ausrichtungseinheit, Lagerinnenring und Radflansch durch die Spanneinheit erfolgt ist), lässt sich bei der spanenden Bearbeitung des Radflanschs ferner eine unbeeinflusste, freie Rotation des Radflanschs und des Lagerinnenrings - einschließlich der mit dem Lagerinnenring verspannten Ausrichtungseinheit - um die tatsächliche Achse des Radlagers sicherstellen.Furthermore, because the support unit connected to the machine frame only temporarily fixes the alignment unit (until the alignment unit, bearing inner ring and wheel flange have been clamped together by the clamping unit), uninfluenced, free rotation of the wheel flange and the bearing inner ring - including the alignment unit clamped to the bearing inner ring - around the actual axis of the wheel bearing can be ensured during machining of the wheel flange.

Nur aufgrund der hierdurch erreichten freien und (insbesondere durch die Stützeinheit) unbeeinflussten Rotation des Radflanschs um die tatsächliche Achse des Radlagers (einschließlich deren Rund- bzw. Planlaufabweichungen) wird gewährleistet, dass die Auswirkungen dieser Rund- bzw. Planlaufabweichungen auf den Rund- bzw. Planlauf des Radflanschs bei dessen Bearbeitung vollständig abgetragen und somit eliminiert werden können.Only due to the free and (in particular by the support unit) uninfluenced rotation of the wheel flange around the actual axis of the wheel bearing (including its radial and axial runout deviations) achieved in this way is it guaranteed that the effects of these radial and axial runout deviations on the radial and axial runout of the wheel flange can be completely removed and thus eliminated during its machining.

Es ist zunächst unerheblich, auf welche Weise die Ausrichtungseinheit durch die Stützeinheit (vorübergehend) festgelegt wird, solange eine exakte und spielfreie Positionierung und Festlegung der Ausrichtungseinheit relativ zur Stützeinheit (und damit relativ zum Maschinenrahmen bzw. relativ zur Werkzeug-Vorschubebene) gewährleistet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Festlegung der Ausrichtungseinheit jedoch durch eine Zentriereinheit, wobei die Zentriereinheit eine Mehrzahl von (vorzugsweise drei) Radialkolben aufweist. Durch den Einsatz von insbesondere drei Radialkolben lässt sich eine statisch weder unter- noch überbestimmte und damit exakte Positionierung und Festlegung der Ausrichtungseinheit relativ zur Stützeinheit erreichen, was ebenfalls der hohen Genauigkeit der anschließenden spanenden Bearbeitung des Radflanschs zugute kommt.It is initially irrelevant how the alignment unit is (temporarily) fixed by the support unit, as long as an exact and play-free positioning and fixing of the alignment unit relative to the support unit (and thus relative to the machine frame or relative to the tool feed plane) is ensured. According to a preferred embodiment, however, the alignment unit is fixed by a centering unit, whereby the centering unit has a plurality of (preferably three) radial pistons. By using three radial pistons in particular, a statically neither under- nor over-determined and thus exact positioning and fixing of the alignment unit relative to the support unit can be achieved, which also benefits the high accuracy of the subsequent machining of the wheel flange.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Spannvorrichtung zur Betätigung der Radialkolben einen koaxial zur Drehachse des Radlagers angeordneten Ringkolben mit einer stirnseitigen Betätigungsfase, während die Radialkolben jeweils eine Betätigungsschräge aufweisen, an der die Betätigungsfase des Ringkolbens gleitend zur Anlage gebracht ist. Auf diese Weise kann eine gleichzeitige und bezüglich der Bewegung der Radialkolben exakt synchronisierte Betätigung der Radialkolben mittels der Betätigungsfase des Ringkolbens erfolgen. Der Einsatz eines ringförmigen Kolbens ist vorteilhaft insofern, als auf diese Weise in dem freien Innenraum des Ringkolbens weitere Komponenten der Spannvorrichtung angeordnet werden können, insbesondere die Spanneinheit und deren vorzugsweise hydraulische Betätigung bzw. Zuleitung.According to a further preferred embodiment, the clamping device for actuating the radial pistons comprises an annular piston arranged coaxially to the axis of rotation of the wheel bearing with an actuating bevel on the front side, while the radial pistons each have an actuating bevel on which the actuating bevel of the annular piston is brought into sliding contact. In this way, the radial pistons can be actuated simultaneously and precisely synchronized with the movement of the radial pistons by means of the actuating bevel of the annular piston. The use of an annular piston is advantageous in that in this way other components of the clamping device can be arranged in the free interior of the annular piston, in particular the clamping unit and its preferably hydraulic actuation or supply line.

Die Erfindung lässt sich unabhängig davon verwirklichen, welcher Werkzeugtyp gewählt wird, bzw. auf welche Art die spanende Bearbeitung des Radflanschs erfolgt, so beispielsweise auch auf einer Drehmaschine. Bevorzugt jedoch weist die Bearbeitungsmaschine, in welche die Spannvorrichtung eingesetzt werden kann, eine Einrichtung zur fräsenden Bearbeitung des Radflanschs auf, wobei die fräsende Bearbeitung insbesondere entlang der Werkzeug-Vorschubebene erfolgt. Vorzugsweise umfasst die Spannvorrichtung eine Antriebseinrichtung zum rotatorischen Antrieb der Radflanscheinheit während der spanenden, besonderen fräsenden Bearbeitung.The invention can be implemented regardless of which tool type is selected or how the wheel flange is machined, for example on a lathe. However, the processing machine into which the clamping device can be used preferably has a device for milling the wheel flange, with the milling being carried out in particular along the tool feed plane. The clamping device preferably comprises a drive device for rotating the wheel flange unit during the machining, special milling, process.

Auf diese Weise lässt sich die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung nicht nur in Drehmaschinen, sondern auch in CNC-Bearbeitungszentren einsetzen, bei denen die Werkzeugebearbeitung mittels eines Fräserkopfs, insbesondere Stirnfräsers erfolgt. Die Bearbeitung des Radflanschs durch Fräsen in einem Bearbeitungszentrum anstelle (wie im Stand der Technik üblich) durch Abdrehen in einer Drehmaschine ist vorteilhaft insofern, als damit die (beim Einsatz einer Drehmaschine) erforderlichen speziellen Bearbeitungswerkzeuge entfallen können einerseits, und andererseits durch das einfachere und schnellere Be- und Entladen des Werkstücks in einem Bearbeitungszentrum, im Vergleich zu einer Drehmaschine. Dadurch, dass der Radflansch - mittels der Antriebseinrichtung zum rotatorischen Antrieb der Radflanscheinheit - während der fräsenden Bearbeitung in Rotation um die Achse des Radlagers versetzt werden kann, ist zudem (außer der relativen Vorschubbewegung zwischen der zu bearbeitenden Radflanscheinheit und dem Fräserkopf entlang der zumindest einen Werkzeug-Vorschubebene) keine weitere Relativbewegung zwischen dem Radflansch und dem Fräserkopf erforderlich. Damit werden die Rund- und Planlauffehler der Einheit aus Radlager und Radflansch bei der Fräsbearbeitung zuverlässig abgetragen und eliminiert.In this way, the clamping device according to the invention can be used not only in lathes, but also in CNC machining centers in which the tool machining is carried out by means of a milling cutter head, in particular a face milling cutter. Machining the wheel flange by milling in a machining center instead of (as is usual in the prior art) by turning in a lathe is advantageous in that it eliminates the need for the special machining tools (which are required when using a lathe) on the one hand, and on the other hand because the workpiece can be loaded and unloaded more easily and quickly in a machining center compared to a lathe. Because the wheel flange can be set in rotation around the axis of the wheel bearing during milling - by means of the drive device for the rotary drive of the wheel flange unit - no further relative movement between the wheel flange and the milling cutter head is required (apart from the relative feed movement between the wheel flange unit to be machined and the milling cutter head along at least one tool feed plane). This means that the radial and axial runout errors of the wheel bearing and wheel flange unit are reliably removed and eliminated during milling.

Im Hinblick auf den rotatorischen Antrieb der Radflanscheinheit während der fräsenden Bearbeitung ist es vorteilhaft und gemäß einer weiteren Ausführungsform der Spannvorrichtung vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine Kupplungseinrichtung zur elastischen rotatorischen Kopplung der Antriebseinrichtung mit der Ausrichtungseinheit aufweist. Dabei ist zudem zwischen der Ausrichtungseinheit und der Stützeinheit radiales und/oder axiales Spiel vorhanden. Auf diese Weise kann der rotatorische Antrieb der Radflanscheinheit zur fräsenden Bearbeitung des Radflanschs erfolgen, ohne dass die freie Rotation von Radflansch und Lagerinnenring um die Lagerachse des Radlagers - etwa durch die Antriebseinrichtung der Spannvorrichtung - beeinflusst werden könnte. So lässt sich gewährleisten, dass die Rotation insbesondere des Radflanschs tatsächlich um die (ggf. Rundlauf- bzw. Planlauffehler aufweisende) Achse des Radlagers erfolgt, wodurch die Auswirkungen auch dieser etwaigen Rundlauf- bzw. Planlauffehler des Radlagers auf Rund- bzw. Planlauf des Radflanschs abgetragen und somit eliminiert werden können.With regard to the rotary drive of the wheel flange unit during milling, it is advantageous and according to a further embodiment of the clamping device provided that the drive device has a coupling device for elastic rotary coupling of the drive device with the alignment unit. In addition, radial and/or axial play is present between the alignment unit and the support unit. In this way, the rotary drive of the wheel flange unit for milling The wheel flange can be machined without the free rotation of the wheel flange and bearing inner ring around the bearing axis of the wheel bearing being influenced - for example by the drive device of the clamping device. This ensures that the rotation of the wheel flange in particular actually takes place around the axis of the wheel bearing (which may have concentricity or axial runout errors), whereby the effects of any concentricity or axial runout errors of the wheel bearing on the concentricity or axial runout of the wheel flange can be removed and thus eliminated.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Radflanschs einer Radflanscheinheit in einer Bearbeitungsmaschine. Dabei umfasst die Radflanscheinheit ein Radlager mit Innenring und Außenring sowie einen mit dem Innenring verbundenen Radflansch. Ferner ist die Radflanscheinheit bereits in einen Radträger eingebaut, und die Bearbeitungsmaschine umfasst einen Maschinenrahmen, ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung des Radflanschs, (zumindest) eine Werkzeug-Vorschubebene sowie eine Spannvorrichtung mit Ausrichtungseinheit, Spanneinheit und Stützeinheit wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren umfasst die nachfolgend angegebenen Verfahrensschritte.The invention further relates to a method for machining a wheel flange of a wheel flange unit in a processing machine. The wheel flange unit comprises a wheel bearing with an inner ring and an outer ring and a wheel flange connected to the inner ring. Furthermore, the wheel flange unit is already installed in a wheel carrier and the processing machine comprises a machine frame, a tool for machining the wheel flange, (at least) one tool feed plane and a clamping device with an alignment unit, clamping unit and support unit as described above. The method comprises the method steps specified below.

Zunächst wird in einem Verfahrensschritt a) der Radträger mit der darin eingebauten Radflanscheinheit in die Spannvorrichtung eingelegt.First, in a process step a), the wheel carrier with the wheel flange unit installed therein is inserted into the clamping device.

Daraufhin erfolgt in einem Verfahrensschritt b) eine Anlage des Lagerinnenrings an der Ausrichtungseinheit. Dabei ist die Ausrichtungseinheit mittels der Stützeinheit in derjenigen Ausrichtungsposition (relativ Spannvorrichtung bzw. zum Maschinenrahmen der Bearbeitungsmaschine) festgelegt, in welcher die Anlage der Ausrichtungseinheit für den Lagerinnenring parallel zur Werkzeug-Vorschubebene ausgerichtet ist.The bearing inner ring is then placed on the alignment unit in a process step b). The alignment unit is fixed by means of the support unit in the alignment position (relative to the clamping device or to the machine frame of the processing machine) in which the alignment unit for the bearing inner ring is aligned parallel to the tool feed plane.

In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt sodann das Klemmen von Radflansch, Lagerinnenring und Ausrichtungseinheit mittels der Spanneinheit der Spannvorrichtung. Hierdurch richtet sich der Radträger (anhand der Bauteilkette „Maschinenrahmen/Spannvorrichtung -> Stützeinheit -> Ausrichtungseinheit -> Lagerinnenring -> Lageraußenring -> Radträger“) entsprechend der Ausrichtungsposition der Ausrichtungseinheit aus, welche der Ausrichtungseinheit wiederum durch die (mit dem Maschinenrahmen verbundene) Stützeinheit mitgeteilt wird.In a further process step c), the wheel flange, bearing inner ring and alignment unit are then clamped using the clamping unit of the clamping device. This aligns the wheel carrier (based on the component chain “machine frame/clamping device -> support unit -> alignment unit -> bearing inner ring -> bearing outer ring -> wheel carrier”) according to the alignment position of the alignment unit, which in turn is communicated to the alignment unit by the support unit (connected to the machine frame).

Der Radträger erhält in Verfahrensschritt c) somit jeweils diejenige Relativposition zum Maschinenrahmen, die der parallelen Ausrichtung des Innenrings des Radlagers zur Werkzeug-Vorschubebene entspricht, wobei diese Relativposition des Radträgers je nach den an der Radflanscheinheit oder am Radträger vorhandenen Toleranzen und Ungenauigkeiten unterschiedlich ausfällt.In process step c), the wheel carrier is thus given the relative position to the machine frame that corresponds to the parallel alignment of the inner ring of the wheel bearing to the tool feed plane, whereby this relative position of the wheel carrier varies depending on the tolerances and inaccuracies present on the wheel flange unit or on the wheel carrier.

Nachfolgend wird der Radträger in einem Verfahrensschritt d) in der (zuvor durch die Ausrichtungseinheit 10, 11 festgelegten) Relativposition relativ zum Maschinenrahmen eingespannt. In Verfahrensschritt d) erfolgt somit die Festlegung des Radflanschs und der darin angeordneten Radflanscheinheit dergestalt, dass der Innenring des Radlagers die ihm in den Verfahrensschritten b) bzw. c) mitgeteilte parallele Ausrichtung zur Werkzeug-Vorschubebene beibehält auch dann, wenn nachfolgend die Verbindung zwischen Ausrichtungseinheit und Stützeinheit getrennt wird, was in Verfahrensschritt e) geschieht.Subsequently, in a process step d), the wheel carrier is clamped in the relative position relative to the machine frame (previously determined by the alignment unit 10, 11). In process step d), the wheel flange and the wheel flange unit arranged therein are thus fixed in such a way that the inner ring of the wheel bearing retains the parallel alignment to the tool feed plane communicated to it in process steps b) and c), even if the connection between the alignment unit and the support unit is subsequently separated, which occurs in process step e).

Schließlich erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt f) ein rotatorischer Antrieb der Radflanscheinheit durch die Spannvorrichtung (oder durch die Bearbeitungsmaschine). Dabei erfolgt die spanende Bearbeitung des Radflanschs unter Rotation von Radflansch und Lagerinnenring um die Achse des Radlagers.Finally, in a further process step f), the wheel flange unit is driven in rotation by the clamping device (or by the processing machine). The wheel flange is machined while the wheel flange and bearing inner ring rotate around the axis of the wheel bearing.

Durch das Verfahren wird somit sichergestellt, dass die spanende Bearbeitung, welche verfahrensgemäß in der Werkzeug-Vorschubebene und unter gleichzeitiger Rotation des Radflanschs um die Rotationsachse des Radlagers stattfindet, wobei das Radlager parallel zur Werkzeug-Vorschubebene ausgerichtet ist, mit höchster Genauigkeit im Hinblick insbesondere auf den Planlauf der zu bearbeitenden Fläche bzw. Flächen am Radflansch erfolgt.The process thus ensures that the machining, which takes place in the tool feed plane and with simultaneous rotation of the wheel flange about the rotation axis of the wheel bearing, with the wheel bearing aligned parallel to the tool feed plane, is carried out with the highest precision, in particular with regard to the axial runout of the surface or surfaces to be machined on the wheel flange.

Das Verfahren lässt sich prinzipiell zunächst unabhängig von der Art der verwendeten Bearbeitungsmaschine verwirklichen, somit beispielsweise auch auf einer Drehmaschine. Bevorzugt weist die Bearbeitungsmaschine jedoch eine Fräseinrichtung auf, die relativ zum Werkstück in der Werkzeug-Vorschubebene relativbeweglich ist, wobei für die Verwirklichung der Relativbeweglichkeit im Sinne der Erfindung entweder die Fräseinrichtung, oder das Werkstück, oder beides bewegt werden kann. Dabei erfolgt im Verfahrensschritt f) eine fräsende Bearbeitung des Radflanschs in bzw. entlang der Werkzeug-Vorschubebene.In principle, the method can be implemented independently of the type of processing machine used, for example on a lathe. Preferably, however, the processing machine has a milling device that is relatively movable relative to the workpiece in the tool feed plane, whereby either the milling device or the workpiece or both can be moved to achieve the relative mobility in the sense of the invention. In process step f), the wheel flange is milled in or along the tool feed plane.

Diese Ausführungsform ist vorteilhaft dahingehend, dass die Bearbeitung des Radflanschs somit in einer Fräsmaschine bzw. in einem Bearbeitungszentrum erfolgen kann. Die beim Einsatz einer Drehmaschine gegebene Notwendigkeit für Sonderwerkzeuge und die damit verbundenen erhöhten Werkzeugkosten können somit entfallen. Gleichzeitig ergibt sich durch die Einsatzmöglichkeit eines Bearbeitungszentrums im Vergleich zur Drehmaschine ein erleichtertes Be- und Entladen der Radflanscheinheit, wodurch sich Vorteile bezüglich Taktzeit sowie weitere Kostenvorteile ergeben.This embodiment is advantageous in that the wheel flange can be machined in a milling machine or in a machining center. The need for special tools and the associated increased tool costs when using a lathe can thus be eliminated. At the same time, the possibility of using a machining center results in a higher productivity compared to a lathe. The machine facilitates loading and unloading of the wheel flange unit, which results in advantages in terms of cycle time and other cost advantages.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die spanende Bearbeitung des Radflanschs im Verfahrensschritt f) mit bereits im Radflansch eingepressten Radbolzen. Durch das Einpressen von Radbolzen in den Radflansch wird dieser im Kontaktbereich mit dem Radbolzen zumeist nicht nur plastisch ebenso wie elastisch verformt, sondern erhält zudem auch ein gegenüber dem Ausgangszustand verändertes Eigenspannungsbild, wodurch sich wiederum erhöhte Toleranzen bzw. Ausschläge auch beim Planlauf des Radflanschs ergeben.According to a further preferred embodiment of the method, the wheel flange is machined in method step f) with wheel bolts already pressed into the wheel flange. By pressing wheel bolts into the wheel flange, the latter is usually not only plastically and elastically deformed in the contact area with the wheel bolt, but also receives a residual stress pattern that is different from the initial state, which in turn results in increased tolerances or deflections in the axial runout of the wheel flange.

Durch die Bearbeitung des Radflanschs mit bereits eingepressten Radbolzen, wie dies Gegenstand der genannten Ausführungsform des Verfahrens ist, lassen sich somit auch die beim Einpressen der Radbolzen entstehenden plastischen und elastischen Verformungen des Radflanschs eliminieren. Auch diese Ausführungsform steht demnach im Dienst einer - im Einbauzustand am Fahrzeug - extrem geringen Planlaufabweichung der Radflanscheinheit.By machining the wheel flange with the wheel bolts already pressed in, as is the subject of the above-mentioned embodiment of the method, the plastic and elastic deformations of the wheel flange that occur when the wheel bolts are pressed in can also be eliminated. This embodiment also serves to ensure an extremely low axial runout deviation of the wheel flange unit when installed on the vehicle.

Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der rotatorische Antrieb der Radflanscheinheit mittels elastischer rotatorischer Kopplung zwischen einer rotatorischen Antriebseinrichtung der Spannvorrichtung (oder der Bearbeitungsmaschine) und der Ausrichtungseinheit erfolgt.A further, particularly preferred embodiment of the method is characterized in that the rotary drive of the wheel flange unit is carried out by means of an elastic rotary coupling between a rotary drive device of the clamping device (or the processing machine) and the alignment unit.

Diese Ausführungsform erlaubt eine weitestgehend freie Rotation des Radflanschs um die dem Radlager eigene Rotationsachse auch dann, wenn Radflansch, Lagerinnenring und Ausrichtungseinheit mittels der Spanneinheit zusammen geklemmt sind, wie dies in den Verfahrensschritten c) bis f) der Fall ist. Mit anderen Worten, falls das Radlager Ungenauigkeiten bezüglich seiner Rotationsachse aufweisen sollte, so kann die (durch die Spanneinheit klemmend verbundene) Einheit aus Radflansch, Lagerinnenring, Ausrichtungseinheit und Spanneinheit aufgrund der elastischen rotatorischen Kopplung zwischen Antriebseinrichtung und Ausrichtungseinheit auch dann frei um die Rotationsachse des Radlagers rotieren, wenn diese von der Rotationsachse der Maschinen-Antriebseinrichtung in Lage und/oder Winkel geringfügig abweicht.This embodiment allows the wheel flange to rotate largely freely around the wheel bearing's own axis of rotation, even if the wheel flange, bearing inner ring and alignment unit are clamped together by means of the clamping unit, as is the case in process steps c) to f). In other words, if the wheel bearing has inaccuracies with regard to its axis of rotation, the unit consisting of wheel flange, bearing inner ring, alignment unit and clamping unit (clamped together by the clamping unit) can rotate freely around the axis of rotation of the wheel bearing due to the elastic rotational coupling between the drive device and the alignment unit, even if this deviates slightly in position and/or angle from the axis of rotation of the machine drive device.

Die Erfindung betrifft ferner eine Radflanscheinheit für ein Kraftfahrzeug. Die Radflanscheinheit ist in einen Radträger eingebaut, umfasst einen Radflansch und ein Radlager, und zeichnet sich dadurch aus, dass - im eingebauten Zustand am Radträger bzw. Kraftfahrzeug - am Radflansch eine gefräste Planfläche mit einem Planlauffehler von weniger als 20 µm vorhanden ist. Die Planfläche am Radflansch ist dabei mittels einer Bearbeitungsmaschine und der vorstehend beschriebenen Spannvorrichtung, bzw. mittels eines Bearbeitungsverfahrens wie vorstehend beschrieben durch Fräsen erzeugt oder erzeugbar.The invention further relates to a wheel flange unit for a motor vehicle. The wheel flange unit is installed in a wheel carrier, comprises a wheel flange and a wheel bearing, and is characterized in that - when installed on the wheel carrier or motor vehicle - a milled flat surface with a runout error of less than 20 µm is present on the wheel flange. The flat surface on the wheel flange is produced or can be produced by milling using a processing machine and the clamping device described above, or using a processing method as described above.

Die Radflanscheinheit weist dank der Erfindung damit - im montierten Zustand am Fahrzeug bzw. im Radträger - einen Planlauffehler auf, der um etwa einen Faktor fünf kleiner ist als bislang im Stand der Technik erreicht. Zudem lassen sich die zu bearbeitenden Flächen am Radflansch mit der genannten Genauigkeit erstmalig zeit- und kostensparend mittels fräsender Bearbeitung (vorzugsweise mit einem Stirnfräser) erzeugen, wie dies somit anhand kreisringförmig verlaufender Frässpuren z.B. durch einen Stirnfräsers auf den Anlageflächen für das Rad bzw. die Bremsscheibe am Radträger erkennbar ist.Thanks to the invention, the wheel flange unit - when mounted on the vehicle or in the wheel carrier - has a runout error that is about a factor of five smaller than previously achieved in the state of the art. In addition, the surfaces to be machined on the wheel flange can be produced with the accuracy mentioned for the first time in a time- and cost-saving manner by milling (preferably with a face milling cutter), as can be seen from the circular milling marks, e.g. by a face milling cutter, on the contact surfaces for the wheel or the brake disc on the wheel carrier.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1: in isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem eingespannten Radträger; und
2: eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht der Spannvorrichtung gemäß 1.

In the following, the invention is explained in more detail using drawings which merely show exemplary embodiments. In the drawings:

1 : in isometric view an embodiment of a clamping device according to the invention with a clamped wheel carrier; and
2 : a partially sectioned side view of the clamping device according to 1 .

1 zeigt eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung 1 gemäß der Erfindung. In die Spannvorrichtung 1 ist ein Radträger 2 für ein Kraftfahrzeug eingespannt. Die dargestellte Spannvorrichtung 1 eignet sich dabei durch eine geeignet angeordnete Anzahl von Spannpratzen 3 sowohl für rechte als auch für linke Radträger 2 einer Achse, die üblicherweise eine spiegelbildliche Geometrie aufweisen. 1 shows an embodiment of a clamping device 1 according to the invention. A wheel carrier 2 for a motor vehicle is clamped into the clamping device 1. The clamping device 1 shown is suitable for both right and left wheel carriers 2 of an axle, which usually have a mirror-image geometry, due to a suitably arranged number of clamping claws 3.

In den Radträger 2 ist bereits eine Radflanscheinheit 4 mit einem Radflansch 5 eingebaut. Der dargestellte Radflansch 5 besitzt zwei Planflächen 6, 7, an denen später am Fahrzeug entsprechende Kontaktflächen einer Bremsscheibe zur Anlage kommen. Daher kommt dem exakten Planlauf der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 - insbesondere im Hinblick auf einen sicheren und vibrationsfreien Betrieb der Scheibenbremse des Kraftfahrzeugs - eine hohe Bedeutung zu.A wheel flange unit 4 with a wheel flange 5 is already installed in the wheel carrier 2. The wheel flange 5 shown has two flat surfaces 6, 7, which will later be used as contact surfaces for a brake disc on the vehicle. The exact axial runout of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 is therefore of great importance - particularly with regard to safe and vibration-free operation of the disc brake of the motor vehicle.

In 1 wird ebenfalls erkennbar, dass in den Radflansch 5 bereits Radbolzen 8 eingesetzt, beispielsweise eingepresst sind. Da sich der Radflansch 5 einschließlich seiner Planflächen 6, 7 beim Einpressen von Radbolzen üblicherweise sowohl plastisch als auch elastisch verformt, kommt dem Einpressen der Radbolzen 8 vor der spanenden Bearbeitung der Planflächen 6, 7 erhebliche Bedeutung zu. Wenn wie dargestellt die spanende Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 bei bereits eingepressten Radbolzen 8 erfolgt, dann werden die beim Einpressen der Radbolzen entstandenen plastischen und elastischen Verformungen der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 durch die spanende Bearbeitung der Planflächen 6, 7 wieder abgetragen, und damit im Hinblick auf die ansonsten mögliche Beeinträchtigung des Planlaufs der Bremsscheibe eliminiert.In 1 It is also apparent that wheel bolts 8 have already been inserted, for example pressed into, the wheel flange 5. Since the wheel flange 5 including its flat surfaces 6, 7 usually deforms both plastically and elastically when wheel bolts are pressed in, the Pressing in the wheel bolts 8 before machining the flat surfaces 6, 7 is of considerable importance. If, as shown, the machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 takes place when the wheel bolts 8 have already been pressed in, then the plastic and elastic deformations of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 that occurred when the wheel bolts were pressed in are removed again by the machining of the flat surfaces 6, 7, and thus eliminated with regard to the otherwise possible impairment of the axial runout of the brake disc.

Die spanende Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 erfolgt durch eine (nicht dargestellte) Bearbeitungsmaschine mit einem Fräskopf unter gleichzeitiger Rotation des Radflanschs 5 um die Rotationsachse des (in 1 nicht sichtbaren) Radlagers, dessen Außenring in den Radträger 2 eingepresst ist, während der Innenring den Radflansch 5 aufnimmt. Dabei erfolgt der Vorschub des Fräskopfs relativ zur Radflanscheinheit 4 in die Bearbeitungsposition durch Relativbewegung zwischen Fräskopf und Maschinentisch bzw. Spannvorrichtung 1 in radialer und ggf. in axialer Richtung bezüglich des Radflanschs 5, während der eigentliche Materialabtrag an den Planflächen 6, 7 lediglich unter Rotation des Radflanschs 5 um die Rotationsachse des Radlagers stattfindet.The machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 is carried out by a processing machine (not shown) with a milling head while simultaneously rotating the wheel flange 5 around the axis of rotation of the (in 1 not visible) wheel bearing, the outer ring of which is pressed into the wheel carrier 2, while the inner ring accommodates the wheel flange 5. The milling head is advanced relative to the wheel flange unit 4 into the machining position by relative movement between the milling head and the machine table or clamping device 1 in the radial and, if necessary, axial direction with respect to the wheel flange 5, while the actual material removal on the flat surfaces 6, 7 only takes place with rotation of the wheel flange 5 about the axis of rotation of the wheel bearing.

Da die spanende Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 dank der Erfindung somit im bereits montierten Zustand des Radflanschs 5 - einschließlich Radbolzen 8, Radlager und Radträger 2 - erfolgen kann, wobei die tatsächliche Rotationsachse des Radlagers (und nicht etwa eine Rotationsachse der Bearbeitungsmaschine oder der Spannvorrichtung) die Ebene des Materialabtrags bestimmt, ergibt sich mit der Erfindung eine bislang unerreicht genaue, insbesondere Fräsbearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5.Since the machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 can thus be carried out in the already assembled state of the wheel flange 5 - including wheel bolt 8, wheel bearing and wheel carrier 2 - thanks to the invention, with the actual axis of rotation of the wheel bearing (and not a rotation axis of the processing machine or the clamping device) determining the plane of the material removal, the invention results in a previously unattainable precise, in particular milling, machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5.

Dabei werden nicht nur die beim Einpressen der Radbolzen 8 entstandenen plastischen und/oder elastischen Verformungen des Radflanschs 5 eliminiert, sondern auch Verformungen bzw. Ungenauigkeiten, die bei der Montage des Lageraußenrings im Radträger 2 und oder bei der Montage von Radflansch 5 und Lagerinnenring entstehen, ebenso wie etwaige Rundlauf- bzw. Planlauffehler des Radlagers selbst.This not only eliminates the plastic and/or elastic deformations of the wheel flange 5 that occur when the wheel bolts 8 are pressed in, but also deformations or inaccuracies that occur when the bearing outer ring is mounted in the wheel carrier 2 and/or when the wheel flange 5 and bearing inner ring are mounted, as well as any concentricity or axial runout errors of the wheel bearing itself.

2 zeigt die Spannvorrichtung 1 gemäß 1 in einer teilweise aufgeschnittenen seitlichen Darstellung. Man erkennt den Radträger 2, der in 2 teilweise strichliert dargestellt ist, da die Darstellung des Radträgers 2 hier aus einer Überlagerung eines rechten und eines linken Radträgers besteht, um zu verdeutlichen, dass sowohl der rechte als auch der linke Radträger in ein und dieselbe Spannvorrichtung 1 eingespannt werden können. Ferner erkennbar wird der (teilweise aufgeschnitten dargestellte) Radflansch 5 mit den eingepressten Radbolzen 8 sowie dessen Aufnahme im Innenring 9 des Radlagers 9, 9'. 2 shows the clamping device 1 according to 1 in a partially cutaway side view. You can see the wheel carrier 2, which is 2 is partially shown in dashed lines, since the representation of the wheel carrier 2 here consists of an overlay of a right and a left wheel carrier, in order to clarify that both the right and the left wheel carrier can be clamped in one and the same clamping device 1. Also visible is the wheel flange 5 (shown partially cut away) with the pressed-in wheel bolts 8 and its receptacle in the inner ring 9 of the wheel bearing 9, 9'.

Der Außenring 9' des Radlagers ist bereits in der entsprechenden Ausnehmung des Radträgers 2 in der endgültigen Lage (entsprechend dem späteren Einsatz im Kraftfahrzeug) montiert.The outer ring 9' of the wheel bearing is already mounted in the corresponding recess of the wheel carrier 2 in the final position (corresponding to the later use in the motor vehicle).

In 2 erkennt man ferner die Ausrichtungseinheit 10, 11, welche zur exakt vertikalen Ausrichtung der Rotationsachse des Radlagers 9, 9' - vor der Einspannung des Radträgers 2 in der Spannvorrichtung 1 - dient. Die Ausrichtungseinheit 10, 11 umfasst hierzu ein bei der dargestellten Ausführungsform topfförmiges Ausrichtungselement 10 mit einem Anschlagring 11. Ferner weist die Spannvorrichtung 1 eine Spanneinheit 12, 13, 14, 15 mit einem hydraulischen Kolben 12, einer Tellerfederanordnung 13, einer Kolbenstange 14 und einer Spannmutter 15 auf. Der hydraulische Kolben 12 ist dabei mit der Kolbenstange 14 verbunden, auf welche die Spannmutter 15 aufgeschraubt ist.In 2 one can also see the alignment unit 10, 11, which serves for the exact vertical alignment of the rotation axis of the wheel bearing 9, 9' - before the wheel carrier 2 is clamped in the clamping device 1. The alignment unit 10, 11 comprises a pot-shaped alignment element 10 with a stop ring 11 in the embodiment shown. The clamping device 1 also has a clamping unit 12, 13, 14, 15 with a hydraulic piston 12, a disc spring arrangement 13, a piston rod 14 and a clamping nut 15. The hydraulic piston 12 is connected to the piston rod 14, onto which the clamping nut 15 is screwed.

Solange mittels der Zuleitung 16 hydraulischer Flüssigkeitsdruck auf den Zylinderraum (zeichnungsbezogen unterhalb des Kolbens 12) aufgebracht ist, presst der Kolben 12 die Tellerfederanordnung 13 zusammen, und die Kolbenstange 14 befindet sich in ihrer zeichnungsbezogen oberen Endstellung. In dieser Stellung der Kolbenstange kann der Radträger 2 mit der bereits montierten Radflanscheinheit 4 - hier bestehend aus Radflansch 5, Radbolzen 8 und Radlager 9, 9' - in die Spannvorrichtung 1 eingelegt werden.As long as hydraulic fluid pressure is applied to the cylinder chamber (below the piston 12 in the drawing) via the supply line 16, the piston 12 presses the disc spring arrangement 13 together and the piston rod 14 is in its upper end position in the drawing. In this position of the piston rod, the wheel carrier 2 with the already mounted wheel flange unit 4 - here consisting of wheel flange 5, wheel bolt 8 and wheel bearing 9, 9' - can be inserted into the clamping device 1.

Beim Einlegen des Radträgers 2 mit der Radflanscheinheit 4 kommt der Lagerinnenring 9 des Radlagers auf der planen Oberfläche des Anschlagrings 11 der Ausrichtungseinheit 10, 11 zu liegen, wobei der Anschlagring 11 durch das Ausrichtungselement 10 abgestützt wird.When inserting the wheel carrier 2 with the wheel flange unit 4, the bearing inner ring 9 of the wheel bearing comes to rest on the flat surface of the stop ring 11 of the alignment unit 10, 11, wherein the stop ring 11 is supported by the alignment element 10.

Während des Einlegens und anschließenden Einspannens des Radträgers 2 ist die Ausrichtungseinheit 10, 11 zudem mittels einer Stützeinheit 18, 19, 20, 21 fest mit der Grundplatte 17 der Spannvorrichtung 1 verbunden. Die Stützeinheit 18, 19, 20, 21 umfasst hierzu einen hydraulisch betätigbaren Ringkolben 18, der eine umlaufende ringförmige Fase 19 aufweist. Die ringförmige Fase 19 dient der radial einwärts gerichteten Betätigung von drei gleichmäßig entlang des Umfangs des Ausrichtungselements 10 verteilten Radialkolben 20, die in einer mit der Grundplatte 17 der Spannvorrichtung 1 verbundenen Stützhülse 21 radial gleitend angeordnet sind. Von den drei Radialkolben 20 ist (aufgrund der Lage der Schnittebene in 2) nur ein Radialkolben 20 sichtbar ist.During the insertion and subsequent clamping of the wheel carrier 2, the alignment unit 10, 11 is also firmly connected to the base plate 17 of the clamping device 1 by means of a support unit 18, 19, 20, 21. The support unit 18, 19, 20, 21 comprises a hydraulically actuated ring piston 18, which has a circumferential ring-shaped bevel 19. The ring-shaped bevel 19 serves for the radially inward actuation of three radial pistons 20 which are evenly distributed along the circumference of the alignment element 10 and which are arranged in a radially sliding manner in a support sleeve 21 connected to the base plate 17 of the clamping device 1. Of the three radial pistons 20, only one is (due to the position of the Cutting plane in 2 ) only one radial piston 20 is visible.

Die Radialkolben 20 werden somit - durch axiale Bewegung des Ringkolbens 18 zeichnungsbezogen nach oben, und Abgleiten der ringförmigen Fase 19 des Ringkolbens 18 an entsprechenden Betätigungsschrägen der Radialkolben 20 - nach radial innen verdrängt. Hierdurch erfolgt über die Wirkungskette „Grundplatte 17 -> Stützhülse 21 -> Radialkolben 20 -> Ausrichtungselement 10“ eine (vorübergehende) Fixierung der Ausrichtungseinheit 10, 11 relativ zur Grundplatte 17. Damit erhält sowohl das Ausrichtungselement 10 als auch der Anschlagring 11 eine relativ zur Grundplatte 17 und damit zum Maschinenrahmen exakt parallele bzw. horizontale Ausrichtung, welche wiederum ebenfalls parallel zu der Werkzeug-Vorschubebene 22 bei der späteren Bearbeitung des Radflanschs 5 in der (nicht dargestellten) Bearbeitungsmaschine ausgerichtet ist.The radial pistons 20 are thus displaced radially inwards by the axial movement of the ring piston 18 upwards as shown in the drawing and the sliding of the ring-shaped bevel 19 of the ring piston 18 on the corresponding actuating bevels of the radial pistons 20. This results in a (temporary) fixation of the alignment unit 10, 11 relative to the base plate 17 via the chain of effects “base plate 17 -> support sleeve 21 -> radial piston 20 -> alignment element 10”. This gives both the alignment element 10 and the stop ring 11 an exact parallel or horizontal alignment relative to the base plate 17 and thus to the machine frame, which in turn is also aligned parallel to the tool feed plane 22 during the subsequent machining of the wheel flange 5 in the processing machine (not shown).

Mit anderen Worten, die zeichnungsbezogen obere Fläche des Anschlagrings 11 wird auf diese Weise zunächst exakt horizontal (bzw. exakt parallel zur späteren Werkzeug-Vorschubebene 22) ausgerichtet. Diese Ausrichtung teilt sich beim Einlegen des Radträgers 2 über die Wirkungskette „Anschlagring 11 -> Radlager 9, 9' -> Radlageraufnahme -> Radträger 2“ sodann auch dem Radträger 2 mit.In other words, the upper surface of the stop ring 11 as shown in the drawing is initially aligned exactly horizontally (or exactly parallel to the later tool feed plane 22). When the wheel carrier 2 is inserted, this alignment is then also communicated to the wheel carrier 2 via the chain of effects “stop ring 11 -> wheel bearing 9, 9' -> wheel bearing holder -> wheel carrier 2”.

Nach dem Einlegen des Radträgers 2 wird die Spannmutter 15 lose auf die Kolbenstange 14 aufgeschraubt, wonach der hydraulische Druck in der Leitung 16 deaktiviert wird. Hierdurch erfolgt - durch das dann expandierende Tellerfederpaket 13 - ein Verspannen von Radflanscheinheit und Ausrichtungseinheit 10, 11 entlang der nun geschlossenen Wirkungskette Tellerfederpaket 13 -> Kolbenstange 14 -> Spannmutter 15 -> Radflansch 5 -> Lagerinnenring 9 ->Ausrichtungselement 10 -> Kolben 12".After the wheel carrier 2 has been inserted, the clamping nut 15 is loosely screwed onto the piston rod 14, after which the hydraulic pressure in the line 16 is deactivated. This causes the wheel flange unit and alignment unit 10, 11 to be clamped together - by the then expanding disc spring assembly 13 - along the now closed chain of action: disc spring assembly 13 -> piston rod 14 -> clamping nut 15 -> wheel flange 5 -> bearing inner ring 9 -> alignment element 10 -> piston 12".

Auf diese Weise wird somit der Radträger 2 exakt in derjenigen Relativposition zur Grundplatte 17 ausgerichtet, welche der parallelen Ausrichtung des Lagerinnenrings 9 relativ zur Grundplatte 17 bzw. relativ zur Werkzeug-Vorschubebene 22 der Bearbeitungsmaschine entspricht. In dieser Relativposition (die bei jedem einzuspannenden Radträger bzw. bei jeder zu bearbeitenden Radflanscheinheit aufgrund der diversen Toleranzen und Ungenauigkeiten von Radlager 9, 9', Radträger 2 und Radträger-Lagersitz) geringfügig anders ausfallen kann) wird der Radträger anschließend zunächst durch - beispielsweise hydraulisch in variabler Höhe fixierbare - Stützstempel unterstützt. Anschließend wird der Radträger 2 durch die Spannpratzen 3 gegen die dann starr geschalteten (in den Figuren aufgrund Verdeckung nicht sichtbaren) Stützstempel geklemmt und so relativ zur Grundplatte 17 fixiert.In this way, the wheel carrier 2 is aligned exactly in that relative position to the base plate 17 which corresponds to the parallel alignment of the bearing inner ring 9 relative to the base plate 17 or relative to the tool feed plane 22 of the processing machine. In this relative position (which can be slightly different for each wheel carrier to be clamped or for each wheel flange unit to be machined due to the various tolerances and inaccuracies of the wheel bearing 9, 9', wheel carrier 2 and wheel carrier bearing seat), the wheel carrier is then initially supported by support stamps - for example, which can be hydraulically fixed at a variable height. The wheel carrier 2 is then clamped by the clamping claws 3 against the then rigidly connected support stamps (not visible in the figures due to concealment) and thus fixed relative to the base plate 17.

Nachdem der Radträger 2 mit der darin aufgenommenen Radflanscheinheit 5, 8, 9, 9' auf diese Weise jeweils in derjenigen Relativposition zur Grundplatte 17 eingespannt ist, die der exakt parallelen Ausrichtung des Lagerinnenrings 9 zur Werkzeug-Vorschubebene 22 entspricht, wird durch hydraulische Entlastung und damit axiale Bewegung des Ringkolbens 18 zeichnungsbezogen nach unten, und dadurch ausgelöste radiale Bewegung der Radialkolben 20 nach außen, die klemmende Verbindung zwischen Stützeinheit 18, 19, 20, 21 und Ausrichtungseinheit 10, 11 gelöst. Damit entfällt die vorige feste Verbindung zwischen Stützeinheit 18, 19, 20, 21 und Ausrichtungseinheit 10, 11, wobei jedoch die Klemmung zwischen Ausrichtungselement 10, Anschlagring 11, Lagerinnenring 9 und Radflansch 5 weiterhin (auch während der nachfolgenden spanenden Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 aufrechterhalten bleibt.After the wheel carrier 2 with the wheel flange unit 5, 8, 9, 9' accommodated therein is clamped in this way in the relative position to the base plate 17 which corresponds to the exact parallel alignment of the bearing inner ring 9 to the tool feed plane 22, the clamping connection between the support unit 18, 19, 20, 21 and the alignment unit 10, 11 is released by hydraulic relief and thus axial movement of the ring piston 18 downwards as shown in the drawing, and the resulting radial movement of the radial piston 20 outwards. This eliminates the previous fixed connection between support unit 18, 19, 20, 21 and alignment unit 10, 11, although the clamping between alignment element 10, stop ring 11, bearing inner ring 9 and wheel flange 5 is still maintained (even during the subsequent machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5.

Die Klemmung von Lagerinnenring 9 und Radflansch 5 durch das Tellerfederpaket 13 - während der spanenden Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 - ist von Bedeutung insofern, als hierdurch die spätere Verspannung von Lagerinnenring 9 und Radflansch 5 (infolge der Verschraubung mit der Fahrzeug-Antriebswelle, typischerweise unter axialer Vorspannung in Höhe von ca. 100 kN) im tatsächlichen Einbauzustand von Radträger 2 und Radflanscheinheit 4 am Kraftfahrzeug nachgebildet wird. Dies bedeutet, dass auch bezüglich der Verspannung zwischen Radflansch 5 und Lagerinnenring 9 bereits während der spanenden Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 genau diejenigen Spannungsverhältnisse und damit elastischen Verformungen insbesondere des Radflanschs 5 und des Lagerinnenrings 9 vorhanden sind, wie diese im späteren Einbauzustand am Fahrzeug tatsächlich auftreten. Die Auswirkungen auch dieser Verformungen können somit bereits bei der spanenden Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5 dadurch eliminiert werden, dass der diese Verformungen während der spanenden Bearbeitung bereits aufweisende Radflansch 5 entlang der Werkzeug-Vorschubebene 22 entsprechend wieder plan bearbeitet wird.The clamping of the bearing inner ring 9 and the wheel flange 5 by the disc spring assembly 13 - during the machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 - is important in that it simulates the subsequent tension of the bearing inner ring 9 and the wheel flange 5 (as a result of the screw connection to the vehicle drive shaft, typically under axial preload of approx. 100 kN) in the actual installed state of the wheel carrier 2 and wheel flange unit 4 on the motor vehicle. This means that with regard to the tension between the wheel flange 5 and the bearing inner ring 9, already during the machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5, exactly the same tension conditions and thus elastic deformations, in particular of the wheel flange 5 and the bearing inner ring 9, are present as they actually occur in the later installed state on the vehicle. The effects of these deformations can therefore already be eliminated during the machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5 by the fact that the wheel flange 5, which already exhibits these deformations during the machining, is machined flat again along the tool feed plane 22.

Um die Einflüsse der Antriebseinrichtung zum rotatorischen Antrieb der - durch das Tellerfederpaket 13 verspannten - Einheit aus Radflansch 5, Lagerinnenring 9 und Ausrichtungselement 10 während der spanenden Bearbeitung zu minimieren, erfolgt die Drehmomentübertragung auf die Ausrichtungseinheit 10, 11 (und damit auf Lagerinnenring 9 und Radflansch 5) über eine kardanisch elastische Kupplung mit Kupplungsstiften 23. Die Kupplungsstifte 23 übertragen das Antriebsdrehmoment von einer - durch die Bearbeitungsmaschine rotatorisch angetriebenen - Hohlwelle 24 auf eine Kupplungsplatte 25, wobei die Kupplungsstifte 23 nicht direkt, sondern über Elastomereinsätze in die Kupplungsplatte 25 eingreifen. Die Kupplungsplatte 25 wiederum ist starr mit dem Ausrichtungselement 10 verbunden (und bildet dabei gleichzeitig den Zylinderraum für den hydraulischen Kolben 12). Durch die starre Verbindung der Kupplungsplatte 25 mit dem Ausrichtungselement 10 überträgt sich die von der angetriebenen Hohlwelle 24 über die elastische Kupplung 23 mitgeteilte Rotation auf das Ausrichtungselement 10, und damit auch auf Lagerinnenring 9 und Radflansch 5, da diese mittels der Spanneinheit 12, 13, 14, 15 mit dem Ausrichtungselement 10 zusammen geklemmt sind.In order to minimize the influence of the drive device for the rotary drive of the unit consisting of wheel flange 5, bearing inner ring 9 and alignment element 10 - clamped by the disc spring package 13 - during machining, the torque is transmitted to the alignment unit 10, 11 (and thus to the bearing inner ring 9 and wheel flange 5) via a cardanic elastic coupling with coupling pins 23. The coupling pins 23 transmit the drive torque from a hollow shaft 24 - driven in rotation by the processing machine - to a coupling plate 25, whereby the coupling pins 23 are not directly, but rather engage in the coupling plate 25 via elastomer inserts. The coupling plate 25 is in turn rigidly connected to the alignment element 10 (and at the same time forms the cylinder space for the hydraulic piston 12). Due to the rigid connection of the coupling plate 25 to the alignment element 10, the rotation transmitted by the driven hollow shaft 24 via the elastic coupling 23 is transferred to the alignment element 10, and thus also to the bearing inner ring 9 and wheel flange 5, since these are clamped together with the alignment element 10 by means of the clamping unit 12, 13, 14, 15.

Auf diese Weise kann der Radflansch 5 somit bei der spanenden Bearbeitung exakt um die dem Radlager 9, 9' eigene Rotationsachse rotieren auch dann, falls diese in Lage und/oder Winkel geringfügig von der Rotationsachse der Antriebseinheit 23, 24 der Spannvorrichtung (bzw. der Bearbeitungsmaschine) abweicht. Hierbei auftretende geringfügige radiale und oder axiale Relativbewegungen zwischen dem (mit dem Radflansch 5 um die Rotationsachse des Radlagers 9 rotierenden) Ausrichtungselement 10 und der Stützeinheit 18, 19, 20, 21 sind dabei - aufgrund eines dementsprechend vorgesehenen radialen und/oder axialen Spiels zwischen Ausrichtungselement 10 und der Stützhülse 21 - weitestgehend reaktionskräftefrei möglich. Auch dies steht im Dienst einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit bei der spanenden Bearbeitung der Planflächen 6, 7 des Radflanschs 5.In this way, the wheel flange 5 can rotate precisely around the rotation axis of the wheel bearing 9, 9' during machining, even if this deviates slightly in position and/or angle from the rotation axis of the drive unit 23, 24 of the clamping device (or the processing machine). Any slight radial and/or axial relative movements that occur between the alignment element 10 (which rotates with the wheel flange 5 around the rotation axis of the wheel bearing 9) and the support unit 18, 19, 20, 21 are largely possible without reaction forces due to a correspondingly provided radial and/or axial play between the alignment element 10 and the support sleeve 21. This also serves to further improve the accuracy of the machining of the flat surfaces 6, 7 of the wheel flange 5.

BezugszeichenReference symbols

11: SpannvorrichtungClamping device
22: RadträgerWheel carrier
33: SpannpratzeClamping claw
44: RadflanscheinheitWheel flange unit
55: RadflanschWheel flange
6, 76, 7: PlanflächenPlane surfaces
88th: RadbolzenWheel bolts
99: LagerinnenringBearing inner ring
9'9': LageraußenringBearing outer ring
1010: AusrichtungselementAlignment element
1111: Anschlagring, AusrichtungsflächeStop ring, alignment surface
1212: HydraulikkolbenHydraulic piston
1313: TellerfederpaketDisc spring package
1414: KolbenstangePiston rod
1515: SpannmutterClamping nut
1616: HydraulikzuleitungHydraulic supply line
1717: GrundplatteBase plate
1818: RingkolbenRing piston
1919: ringförmige Faseannular bevel
2020: RadialkolbenRadial piston
2121: StützhülseSupport sleeve
2222: Werkzeug-VorschubebeneTool feed level
2323: KupplungsstiftCoupling pin
2424: Antriebs-HohlwelleDrive hollow shaft
2525: KupplungsplatteClutch plate

Claims

Clamping device (1) for the machining of a wheel flange (5) of a wheel flange unit (4) in a processing machine, the wheel flange unit (4) comprising a wheel bearing with inner ring (9) and outer ring (9') and a wheel flange (5) connected to the inner ring (9), the clamping device (1) comprising a holding unit for fixing the bearing outer ring (9') relative to the processing machine during the machining, which takes place in a tool feed plane (22) of the processing machine that is parallel to the wheel flange and perpendicular to the longitudinal axis of the wheel bearing while rotating the wheel flange (5) and bearing inner ring (9) about the axis of the wheel bearing (9, 9'), characterized in that the clamping device (1) comprises: an alignment unit (10, 11) that is set up to temporarily fix the bearing inner ring (9) in an alignment position in which the bearing inner ring (9) can be aligned by means of the alignment unit (10, 11) is aligned parallel to the tool feed plane (22), wherein the holding unit comprises a wheel carrier (2) connected to the bearing outer ring (9') and a clamping arrangement (3) which is designed for the variable clamping of the wheel carrier (2) relative to the processing machine in the holding position which corresponds to the alignment position of the bearing inner ring (9) determined by means of the alignment unit (10, 11), wherein the alignment unit (10, 11) comprises an alignment element (10) with an alignment surface (11) which can be positioned parallel to the tool feed plane (22), wherein the alignment element (10) is designed for fixing the bearing inner ring (9) in the alignment position by means of a front side of the bearing inner ring (9) resting on the alignment surface (11), and a support unit (18, 19, 20, 21 which is connected in a defined manner to a machine frame of the processing machine and which is designed for the temporary fixing of the alignment unit (10, 11) is arranged in an alignment position relative to the machine frame of the processing machine, in which the alignment surface (10) of the alignment unit (10, 11) is aligned parallel to the tool feed plane (22) by means of the support unit (18, 19, 20, 21).

Clamping device according to Claim 1 , characterized in that the clamping device (1) has a clamping unit (12, 13, 14, 15), wherein the clamping unit (12, 13, 14, 15) is designed to clamp the wheel flange (5) and the bearing inner ring (9).

Clamping device according to Claim 2 , characterized in that the clamping unit (12, 13, 14, 15) comprises a hydraulically relaxable disc spring assembly (13) for clamping the wheel flange (5) and the bearing inner ring (9).

Clamping device according to Claim 2 or 3 , characterized in that the clamping unit (12, 13, 14, 15) is designed to clamp the wheel flange (5), the bearing inner ring (9) and the alignment unit (10, 11).

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment unit (10, 11) is fixed by a centering unit (18, 19, 20) with a plurality of radial pistons (20).

Clamping device according to Claim 5 , characterized by an annular piston (18) arranged coaxially to the axis of rotation of the wheel bearing (9, 9') with an actuating bevel (19) on the front side, wherein the radial pistons (20) each have an actuating bevel designed to actuate the radial pistons (20), against which the actuating bevel (19) of the annular piston (18) slides for simultaneous actuation of the radial pistons (20).

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the processing machine has a milling device for milling the wheel flange unit (4) along the tool feed plane (22).

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping device has a drive device (23, 24, 25) for the rotational drive of the wheel flange unit (4) during machining.

Clamping device according to Claim 8 , characterized in that the drive device (23, 24, 25) has a coupling device (23, 25) for elastic rotational coupling with the alignment unit (10, 11), wherein radial and/or axial play is present between the alignment unit (10, 11) and the support unit (18, 19, 20, 21).

Method for machining a wheel flange of a wheel flange unit (4) in a processing machine, the wheel flange unit (4) comprising a wheel bearing with inner ring (9) and outer ring (9') and a wheel flange (5) connected to the inner ring (9), wherein the wheel flange unit (4) is installed in a wheel carrier (2), the processing machine comprising a machine frame, a tool feed plane (22), a processing tool and a clamping device (1) with alignment unit (10, 11), clamping unit (12, 13, 14, 15) and support unit (18, 19, 20, 21) according to one of the Claims 2 until 9 , with the method steps a) inserting the wheel carrier (2) with the wheel flange unit (4) installed therein into the clamping device (1); b) placing the bearing inner ring (9) on the alignment unit (10, 11), wherein the alignment unit (10, 11) is fixed by means of the support unit (18, 19, 20, 21) in an alignment position relative to the machine frame of the processing machine, in which the alignment unit (10, 11) for the bearing inner ring (9) is aligned parallel to the tool feed plane (22); c) clamping the wheel flange (5), bearing inner ring (9) and alignment unit (10, 11) by means of the clamping unit (12, 13, 14, 15) while aligning the wheel carrier (2) according to the alignment position of the alignment unit (10, 11); d) clamping the wheel carrier (2) relative to the machine frame in the holding position which corresponds to the alignment position of the alignment unit (10, 11) and the bearing inner ring (9) determined in method steps b) and c); e) releasing the connection between the alignment unit (10, 11) and the support unit (18, 19, 20, 21); f) rotary drive of the wheel flange unit (4) and machining of the wheel flange (5) with rotation of the wheel flange (5) and the bearing inner ring (9) about the axis of the wheel bearing (9, 9').

Procedure according to Claim 10 , characterized in that the processing machine has a milling device which is relatively movable in the tool feed plane (22), wherein in method step f) a milling machining of the wheel flange (5) takes place within the tool feed plane (22).

Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the machining of the wheel flange (5) is carried out with wheel bolts (8) pressed into the wheel flange (5).

Procedure according to one of the Claims 10 until 12 , characterized in that the rotational drive of the wheel flange unit (4) is carried out by means of an elastic rotational coupling (23, 25) between a drive device and the alignment unit (10, 11).