DE102005032745A1 - Radanordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Radanordnung umfasst eine Nabeneinheit (1, 6, 7), welche um eine Drehachse (x) drehbar ist, einen Bremsrotor (10), welcher durch die Nabeneinheit getragen ist und zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, ein Leichtmetallrad (2), welches durch den Bremsrotor (10) getragen ist und drehfest an diesem mittels Vorsprüngen (12, 22) befestigt ist, welche in Winkelabständen um die Achse (x) angeordnet sind und durch das Rad oder den Bremsrotor ausgebildet sind und entsprechende, von dem Bremsrotor (10) oder dem Rad (2) gebildete Ausnehmungen (11, 21) in Eingriff nehmen, und eine zentrale Verriegelungsmutter (14), welche an der Nabeneinheit angebracht ist und gegen eine Außenseite (2a) des Rads wirkt, um das Rad in Bezug auf die Nabeneinheit axial zu verriegeln und die Vorsprünge (12, 22) in Eingriff mit den Ausnehmungen (11, 21) zu halten.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radanordnung für ein Kraftfahrzeug.
- Es ist bekannt, dass das Rad, der Bremsrotor und die drehbare Nabe starr aneinander befestigt werden müssen, um als eine Einheit zu drehen und um das Antriebsdrehmoment von der Nabe auf das Rad und das Bremsdrehmoment von dem Bremsrotor auf das Rad zu übertragen.
- Herkömmlich sind das Rad und der Bremsrotor beide direkt an der drehbaren Nabe angebracht und an dieser durch axiale Bolzen befestigt, welche durch axial ausgerichtete Bohrungen verlaufen, die das Rad, einen radialen Flansch des Bremsrotors und einen radialen Flansch der Nabenlagereinheit durchsetzen. Es wird z.B. auf die EP-A-0 568 958 und die EP-A-0 849 096 verwiesen.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radanordnung bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Nabe auf das Rad und die Übertragung des Bremsdrehmoments von dem Bremsrotor auf das Rad zu verbessern, um die Entstehung eines Spiels in Umfangsrichtung zwischen der Nabe und einer Leichtmetallfelge zu verhindern.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Vorgang der Montage des Rads an der Nabe zu vereinfachen und zu beschleunigen.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine genaue Zentrierung des Rads bezüglich der Achse oder der Rotation der Nabe sicherzustellen.
- Diese und andere Aufgaben und Vorteile, welche im Folgenden besser verständlich werden, werden gemäß der Erfindung durch eine Radanordnung gelöst/erreicht, welche die in den beigefügten Ansprüchen definierten Merkmale aufweist.
- Es werden nun zwei bevorzugte, jedoch nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:
-
1 eine axiale Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Radanordnung gemäß der Erfindung ist, -
2 schematisch die Konturen zweier Grenzflächen einer Nabe und eines Bremsrotors illustriert, welche Teil der Radanordnung von1 sind, -
3 eine axiale Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Radanordnung gemäß der Erfindung ist und -
4 eine Vorderansicht der Radanordnung aus Sicht des Pfeils IV in3 ist. - Es wird zunächst auf
1 Bezug genommen. Eine Nabeneinheit1 für ein Antriebsrad2 eines Kraftfahrzeugs ist durch eine Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs durch eine Lagereinheit3 mit einem Doppelsatz von Wälzelementen4 und5 , in diesem Beispiel Kugeln, um eine Drehachse x drehbar getragen. Die Nabeneinheit1 ist so eingerichtet, dass sie zur Drehung mit einem homokinetischen Gelenk (nicht gezeigt) zu koppeln ist. Das Rad2 ist ein Rad aus einer Aluminiumlegierung oder aus anderen Leichtmetallen (z.B. Magnesium, Titan usw). - Die Nabeneinheit
1 umfasst eine Mittelachse6 und eine Hülse7 , welche mittels einer Zahnkopplung67 koaxial an der zylindrischen Außenfläche6a der Achse angebracht ist. Die Hülse7 bildet eine zylindrische Außenfläche7a , an welcher die radial inneren Laufbahnen8 und9 der Lagereinheit3 befestigt sind. Laufbahnen8 ,9 sind axial zwischen einer durch die Hülse7 gebildeten radialen Schulter7b und einer durch die Achse6 gebildeten radialen Schulter6b geklemmt. In der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen sollten die Begriffe und Ausdrücke, welche Richtungen und Orientierungen anzeigen, wie „radial", „axial" oder „innen" und „außen" als auf die Drehachse x bezogen interpretiert werden. - Die Mittelachse
6 weist ein Gewindeende6c auf, welches an der axial äußeren Seite über die Hülse7 hervorsteht. Die Lagereinheit3 weist eine feste äußere Laufbahn13 auf, welche durch die normale Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs getragen wird. - Die Hülse
7 bildet an ihrer axial äußeren Seite einen Abschnitt7c , welcher axial über die Lagereinheit3 hervorsteht und weist eine konische Fläche7d auf, welche sich in einer axial äußeren Richtung verjüngt, und zwar mit einem nicht-kreisförmigen transversalen Querschnitt, vorzugsweise mit einem ovalen Querschnitt oder mit einer glatten Nasenform, z.B. mit drei Nasen, wobei die Nasen in Bezug auf die Drehachse x des Rads exzentrisch sind. Die nicht-kreisförmige konische Fläche7d ist mit einer Fläche10d von entsprechender Form gekoppelt, welche durch einen mittleren Abschnitt10c des Bremsrotors10 gebildet ist.2 zeigt schematisch die Konturen der Flächen7d und10d in einer Querschnittsansicht transversal bezüglich der Drehachse x. - Der Bremsrotor bildet eine herkömmliche ringförmige Scheibe
10a mit gegenüberliegenden Bremsflächen10b , welche mit dem mittleren Abschnitt10c über einen zylindrischen Abschnitt10f und eine radiale Wand10e verbunden ist. - Ein wesentliches Merkmal der Radanordnung gemäß der Erfindung ist, dass das Rad
2 direkt durch den Bremsrotor10 getragen ist. - In der radialen Wand
10e des Bremsrotors sind Ausnehmungen11 (welche im Beispiel von1 Öffnungen sind) ausgebildet, welche im gleichen Winkelabstand um die Drehachse x herum angeordnet sind und als Sitze für entsprechende, im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete Vorsprünge12 dienen, die durch das Rad2 gebildet werden und in eine axial innere Richtung vorstehen. - Eine axiale Verriegelung der Anordnung, welche aus dem Rad
2 , dem Bremsrotor10 , der Nabeneinheit1 und der Lagereinheit3 gebildet ist, ist durch eine Zentralmutter14 vorgesehen, welche auf das Gewindeende6c der Achse6 aufgeschraubt ist. Beim Schrauben der Zentralmutter14 wird so eine axiale Druckkraft gegen die Außenseite2a des Rads und gegen den Endabschnitt7c der Hülse7 ausgeübt, wodurch alle Bauteile der Anordnung axial verriegelt werden und die Vorsprünge12 zuverlässig in Eingriff mit den Ausnehmungen11 bleiben. - Aufgrund der Tatsache, dass das Rad direkt durch den Bremsrotor getragen wird, wird das Bremsdrehmoment direkt von dem Bremsrotor auf das Rad übertragen, wodurch die Nabe umgangen wird. Die passende Form der Grenzflächen
7d ,10d zwischen der Nabe und dem Bremsrotor verhindert eine Relativdrehung zwischen diesen beiden Bauteilen, so dass das Antriebsdrehmoment aufgrund der Kopplung zwischen den Ausnehmungen11 und den Vorsprüngen12 von der Nabe auf den Bremsrotor und weiter von diesem auf das Rad übertragen wird. Eine genaue Zentrierung des Rads in Bezug auf die Drehachse der Nabe wird aufgrund der konischen und nicht-kreisförmigen Grenzflächen7d ,10d erreicht. - Es ist ferner zu erkennen, dass die Arbeitsvorgänge der Montage und Demontage des Rads dank einem einzelnen Befestigungselement (einer Zentralmutter
14 ) anstatt der herkömmlichen, zwangsweise durch den Flansch der drehbaren Nabe eingesetzten vier/fünf Bolzen, wie im einleitenden Teil der Beschreibung erwähnt, vereinfacht und beschleunigt werden. - In einer in
3 und4 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Rad2 durch den Bremsrotor10 getragen und zur Drehung mit diesem mittels einer Zahnkopplung gesichert, welche entsprechende Zähne21 ,22 umfasst, die jeweils in der Zentralöffnung2b des Rads und an der radial äußeren Fläche des Zentralabschnitts10c des Bremsrotors ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Zähne21 ,22 leicht konisch und in einer axial äußeren Richtung verjüngt. Diese leicht konische Form (in der Darstellung von3 nicht sichtbar) unterstützt die Montage des Rads an der Scheibe und stellt eine genaue Zentrierung des Rads in Bezug auf die Nabe sicher. - Die Zähne
21 ,22 können als Alternative zu den mit11 und12 bezeichneten Ausnehmungen und Vorsprüngen oder, wie im in3 gezeigten Beispiel, zusätzlich zu den Ausnehmungen und Vorsprüngen11 ,12 vorgesehen sein. - Im Rahmen des Prinzips der Erfindung können die Details von Konstruktion und Form der Ausführungsform in Bezug auf die beschriebenen und illustrierten Ausführungsformen natürlich stark variieren, ohne dadurch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die konischen Grenzflächen
7d ,10d zwischen der Nabe und dem Bremsrotor ebenso gut einen transversalen Querschnitt von ovaler Form aufweisen, vergleichbar mit der Form eines Eies, d.h. mit einer einzelnen, nicht-kreisförmigen Nase, oder elliptisch mit zwei abgerundeten Nasen oder mit drei oder mehr Nasen (wie in2 gezeigt), oder sie können allgemeiner als gekrümmte Flächen ausgebildet sein, welche durch Punkte definiert sind, die radiale Abstände „r" aufweisen, die sich fortwährend gleichmäßig um und bezüglich der Rotationsachse x verändern. - Die Radanordnung umfasst eine Nabeneinheit
1 ,6 ,7 , welche um eine Drehachse x drehbar ist, einen Bremsrotor10 , welcher durch die Nabeneinheit getragen ist und zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, ein Leichtmetallrad2 , welches durch den Bremsrotor10 getragen ist und drehfest an diesem mittels Vorsprüngen12 ,22 befestigt ist, welche in Winkelabständen um die Achse x angeordnet sind und durch das Rad oder den Bremsrotor ausgebildet sind und entsprechende, von dem Bremsrotor10 oder dem Rad2 gebildete Ausnehmungen11 ,21 in Eingriff nehmen, und eine zentrale Verriegelungsmutter14 , welche an der Nabeneinheit angebracht ist und gegen eine Außenseite2a des Rads wirkt, um das Rad in Bezug auf die Nabeneinheit axial zu verriegeln und die Vorsprünge12 ,22 im Eingriff mit den Ausnehmungen11 ,21 zu halten.
Claims (10)
- Radanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – eine Nabeneinheit (
1 ,6 ,7 ), welche um eine Drehachse (x) drehbar ist, – einen Bremsrotor (10 ), welcher durch die Nabeneinheit getragen ist und zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, – ein Leichtmetallrad (2 ), welches durch den Bremsrotor (10 ) getragen ist und drehfest an diesem mittels einer Mehrzahl von Vorsprüngen (12 ,22 ) befestigt ist, welche in Winkelabständen um die Achse (x) angeordnet sind und durch das Rad oder den Bremsrotor ausgebildet sind und eine entsprechende Mehrzahl von von dem Bremsrotor (10 ) oder dem Rad (2 ) gebildeten Ausnehmungen (11 ,21 ) in Eingriff nehmen, und – ein zentrales Verriegelungsmittel (14 ), welches an der Nabeneinheit angebracht ist und gegen eine Außenseite (2a ) des Rads wirkt, um das Rad in Bezug auf die Nabeneinheit axial zu verriegeln und die Vorsprünge (12 ,22 ) im Eingriff mit den Ausnehmungen (11 ,21 ) zu halten. - Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabeneinheit und der Bremsrotor jeweilige Grenzflächen (
7d ,10d ) bereitstellen, welche konisch sind und sich in einer axial äußeren Richtung verjüngen und welche passende gekrümmte Konturen aufweisen mit radialen Abständen (r), welche um und in Bezug auf die Drehachse (x) fortschreitend gleichmäßig variieren. - Radanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Grenzflächen (
7b ,10b ) wenigstens einen Nasenabschnitt aufweisen, der in Bezug auf die Drehachse (x) exzentrisch ist. - Radanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Grenzflächen (
7d ,10d ) eine Mehrzahl von Nasenabschnitten aufweisen, die in Bezug auf die Drehachse (x) exzentrisch sind. - Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen axiale Ausnehmungen (
11 ) umfassen, welche an in Winkelabständen um die Drehachse (x) angeordneten Stellen in einer im Wesentlichen radialen Wand (10e ) des Bremsrotors (10 ) ausgebildet sind. - Radanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge axiale Vorsprünge (
12 ) umfassen, welche von dem Rad an in Winkelabständen um die Drehachse (x) angeordneten Stellen gebildet sind und die axialen Ausnehmungen (11 ) des Bremsrotors (10 ) in Eingriff nehmen. - Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen und Vorsprünge axial verlaufende radiale Zähne (
21 ,22 ) umfassen, welche jeweils in einer Zentralöffnung (2b ) des Rads (2 ) bzw. an einem radial mittleren Abschnitt (10c ) des Bremsrotors (10 ) ausgebildet sind. - Radanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (
21 ,22 ) leicht konisch und in einer axial äußeren Richtung verjüngt sind. - Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabeneinheit eine Mittelachse (
6 ) umfasst, welche einen Gewindeendabschnitt (6c ) aufweist, der von der axial äußeren Seite der Nabeneinheit vorsteht, und dass das zentrale Verriegelungsmittel (14 ) eine Gewindemutter ist, welche auf den Gewindeendabschnitt (6c ) aufgeschraubt ist. - Radanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabeneinheit eine Mittelachse (
6 ) und eine koaxial auf der Achse (6 ) montierte und mit dieser drehverriegelte Hülse (7 ) umfasst, wobei die Hülse (7 ) an ihrer axial äußeren Seite eine (7d ) der konischen, nichtkreisförmigen Grenzflächen (7d ,10d ) bildet.
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