DE102005061389A1

DE102005061389A1 - Radnabe mit axialen Ausnehmungen zwischen den Löchern für Radschrauben

Info

Publication number: DE102005061389A1
Application number: DE102005061389A
Authority: DE
Inventors: Peter Niebling; Robert Dr. Plank; Heinrich Hofmann; Horst DÖPPLING
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-08-23
Also published as: CA2643150A1; US20080303339A1; KR20080080369A; WO2007076773A1; EP1963108A1; JP2009520642A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radnabe (1) mit einem Zentralabschnitt (2) und einem sich daran radial anschließenden Radialabschnitt (3), mit einem vom Zentralabschnitt (2) axial abstehenden Lagerabschnitt (4) zur Aufnahme eines Radlagers sowie mit einem axial gegenüberliegenden Aufnahmeanschnitt (20) zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge, wobei in dem Radialabschnitt (3) Löcher (5, 6, 7, 8) zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind. Zur Realisierung einer besonders leichten Radnabe, die allen Betriebsbelastungen standhalten kann und einer Bremsscheibe unter allen Betriebsbedingungen eine sichere Anlagefläche bietet, ist vorgesehen, dass die Radnabe (1) zumindest zwischen einigen Löchern (5, 6, 7, 8) Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) aufweist, welche die Wand des Radialabschnitts (3) der Radnabe (1) vollständig durchdringen, und dass zwischen den jeweiligen Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) Versteifungsrippen (30) ausgebildet sind, die den Radialabschnitt (3) zwischen den Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) axial verdicken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit einem Zentralabschnitt und einem sich daran radial anschließenden Radialabschnitt, mit einem vom Zentralabschnitt axial abstehenden Lagerabschnitt zur Aufnahme eines Radlagers sowie mit einem axial gegenüberliegenden Aufnahmeanschnitt zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge, wobei in dem Radialabschnitt Löcher zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind.

Hintergrund der Erfindung

Radnaben für Kraftfahrzeuge sind dem Fachmann in vielen Ausgestaltungsvarianten bekannt. Sie werden im Kraftfahrzeug als Bindeglied zwischen einer Antriebswelle und einem Fahrzeugrad genutzt. Zur Verbindung mit der Antriebswelle weist eine Radnabe üblicherweise einen zentralen Aufnahmeabschnitt mit einer Steckverzahnung auf, in die das freie Ende der Antriebs welle einsteckbar ist. Zur Befestigung der Felge eines Fahrzeugrades sind an einem Radialabschnitt der Radnabe Löcher mit Schraubgewinde ausgebildet, in die unter Zwischenlage einer Bremsscheibe Radschrauben einschraubbar sind. Zudem weisen Radnaben üblicherweise einen Axialabschnitt zur Aufnahme und radialen Zentrierung der Radfelge bzw. der Bremsscheibe auf.

Es ist auch bekannt, dass derartige Radnaben mit nicht durchgängigen Materialausnehmungen versehen sind, um im Betrieb des Fahrzeuges die mit dem Fahrzeugrad drehenden Massen zu reduzieren, wodurch sich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs verbessern lassen.

Aufgabe der Erfindung

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Radnabe derart weiterzubilden, dass bei mit konventionellen Radnaben vergleichbaren Abmessungen deren Masse weiter reduziert ist. Dabei soll die Radnabe eine hohe Kipp- und Verwölbungssteifigkeit aufweisen sowie eine genaue Führung der Bremsscheibe und der Felge sowohl im Hinblick auf die Anzugsdrehmomente der Radschrauben als auch in Bezug auf während des Betriebs auftretende Kräfte gewährleisten.

Zusammenfassung der Erfindung

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Radnabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Demnach wird eine Radnabe vorgeschlagen, mit einem Zentralabschnitt und einem sich daran radial anschließenden Radialabschnitt, mit einem vom Zentralabschnitt axial abstehenden Lagerabschnitt zur Aufnahme eines Radlagers sowie mit einem axial gegenüberliegenden Aufnahmeanschnitt zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge, wobei in dem Radialabschnitt Löcher zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass die Radnabe zumindest zwischen einigen Löchern Ausnehmungen aufweist, welche die Wand des Radialabschnitts der Radnabe vollständig durchdringen, und dass zwischen den jeweiligen Ausnehmungen Versteifungsrippen ausgebildet sind, die den Radialabschnitt zwischen den Ausnehmungen axial verdicken.

Durch die vorgeschlagene Bauweise ist eine Radnabe geschaffen, die axial Vorrichtungsbestandteile zur Verbindung mit einer Fahrzeugantriebswelle, zur Aufnahme eines Radlagers sowie zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge aufweist. Außerdem verfügt diese Radnabe über einen Radialabschnitt, welcher durch die Löcher für die Radschrauben und die durchgängigen Ausnehmungen im hohen Maße eine Leichtbaukonstruktion darstellt. Die speichenförmigen Versteifungsrippen sorgen dafür, dass die Radnabe allen Betriebsbelastungen standhalten kann. Entsprechend den jeweiligen Abmessungen und/oder mechanischen Anforderungen an die Radnabe kann diese gemäß den nachfolgenden Merkmalen aufgebaut sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen zwischen jeweils zwei Löchern des Radialabschnitts ausgebildet sind. Wenngleich dadurch eine vergleichsweise leichte Radnabe geschaffen ist, so muss diese nicht zwangsweise derart ausgebildet sein. Es ist vielmehr auch möglich, dass die genannten Ausnehmungen beispielsweise jeweils mehrere der Löcher zur Aufnahme der Radschrauben zwischen sich einschließen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Versteifungsrippen nur auf einer Axialseite der Radnabe ausgebildet sind. Dies reduziert den gusstechnischen Herstellaufwand sowie dadurch die Herstellkosten einer solchen Radnabe. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Versteifungsrippen auf derjenigen Seite der Radnabe ausgebildet sind, auf welcher der Lagerabschnitt für ein Radlager axial von der Radnabe absteht. Diese Bauart ist mit dem Vorteil verbunden, dass die gegenüber liegende versteifungsrippenlose Seite der Radnabe eine plane Anlagefläche für die Bremsscheibe und die Radfelge bilden kann.

Bevorzugt ist zudem vorzusehen, dass jede der Versteifungsrippen derart an der Radnabe ausgebildet ist, dass diese eines der Löcher für die Radschrauben umgreift. Dadurch ist vorteilhaft derjenige Bereich der Radnabe mechanisch verstärkt ausgebildet, in dem durch die Radnabe ein Antriebsdrehmoment über die Radschrauben auf die Fahrzeugräder übertragen wird.

Die Ausnehmungen und die Versteifungsrippen weisen in der Radialebene des Radialabschnitts der Radnabe bevorzugt einen im Wesentlichen trapezförmigen, nierenförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt auf, wodurch einerseits vergleichsweise viel gewichtbildendes Material der Radnabe einsparbar ist, und andererseits die Versteifungsrippen eine sinnvolle Geometrie aufweisen. Dabei sind die Ausnehmungen derart an der Radnabe ausgebildet, dass deren kurze Seite radial nach innen in Richtung zur Drehachse der Radnabe weist, während die kurze Seite der Versteifungsrippen radial nach außen zeigt.

Ein weiteres Merkmal einer Radnabe gemäß der Erfindung kann sein, dass der Zentralabschnitt derselben konisch ausgebildet ist, wobei sich dieser Zentralabschnitt in Richtung zum Lagerabschnitt für das Radlager axial verjüngt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn sich die Ausnehmungen radial bis in den konischen Bereich des Zent ralabschnitts erstrecken, und sich die Versteifungsrippen mit ihrem radial inneren Ende an dem radial äußeren Ende des Zentralabschnittes anschließen.

Um einen möglichst spannungsschwachen Kraftverlauf in der Radnabe gewährleisten zu können, sieht die Erfindung auch vor, dass die Versteifungsrippen in Drehrichtung der Radnabe zeigende Stirnflächen sowie eine diese beiden Stirnflächen radial außen verbindende Radialfläche aufweisen, wobei die jeweiligen Radialflächen der Versteifungsrippen sich axial bündig an die im Wesentlichen zylindrische Umfangsfläche der Radnabe anschließen. Diese Anfassung dient gleichzeitig auch als Verletzungsschutz beim Transport und der Montage einer solchen Radnabe.

In diesem Zusammenhang ist es auch sinnvoll, wenn die Versteifungsrippen eine radial umlaufende Umfangsfläche aufweisen, welche unter einem schrägen Winkel zur Längsachse der Radnabe steht und alle Versteifungsrippen sowie das radial äußere Ende des Zentralabschnitts umgreift.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Versteifungsrippen jeweils eine plane Radialfläche aufweisen, welches den Herstellaufwand für eine diesbezügliche Gussform sowie für die Radnabe selbst reduziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt
1 eine erfindungsgemäß ausgebildeten Radnabe, gesehen von der Antriebs- und Radlagerseite, und
2 die Radnabe gemäß 1, dargestellt von der gegenüberliegenden Seite.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Wie die 1 und 2 verdeutlichen, umfasst eine erfindungsgemäß ausgebildete Radnabe 1 zunächst einen Zentralabschnitt 2, welcher im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 21 der Radnabe 1 ausgebildet ist. Von diesem Zentralabschnitt 2 erstrecken sich koaxial zur Drehachse 21 ein Lagerabschnitt 4 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Radlagers sowie gegenüber liegend ein gestufter Aufnahmeabschnitt 20 zur Halterung und Zentrierung einer hier nicht dargestellten Bremsscheibe sowie einer ebenfalls nicht gezeigten Radfelge. Der Lagerabschnitt 4 ist so aufgebaut, dass auf seiner radialen Außenfläche ein Innenring des Radlagers befestigbar ist, während in seiner axialen Bohrung eine Steckverzahnung 19 zur Aufnahme eines axial verzahnten Zapfens einer Antriebswelle ausgebildet ist. Das freie axiale Ende des Lagerabschnitts 4 ist durch einen Ringwulst 18 begrenzt.
Der Zentralabschnitt 2 der Radnabe 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel konisch zur Drehachse 21 ausgebildet, wobei der Durchmesser dieses Zentralabschnitts 2 von radial außen in Richtung zum Lagerabschnitt 4 abnimmt. Der Zentralabschnitt 2 geht an seinem durchmessergrößten Umfang in einen Radialabschnitt 3 über, der zur Befestigung der auf dem Aufnahmeabschnitt 20 der Radnabe 1 aufgeschobenen Bremsscheibe und Radfelge dient. Dabei ist zumindest die Radfelge mittels Radschrauben an dem Radialabschnitt 3 der Radnabe 1 befestigbar. Dazu werden die Radschrauben in die mit nicht dargestelltem Schraubgewinde versehenen Löcher 5, 6, 7 und 8 eingeschraubt.
In der Radnabe 1 sind deren Radialwand durchgreifende Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 ausgebildet, die gleich verteilt zwischen den Löchern 5, 6, 7 und 8 angeordnet sind. In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsgeometrie in der Radialebene auf. Dabei ist die umfangsbezogen längere Seite der Ausnehmungen radial au ßen und die umfangsbezogen kürzere Seite radial innen am Radialabschnitt 3 ausgebildet. Wie diese 1 und 2 deutlich zeigen, können sich die Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 radial bis in den konischen Zentralabschnitt 2 hinein erstrecken.
Die Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 weisen in Richtung zum Lagerabschnitt 4 gesehen jeweils drei Axialabschnitte 14, 15 und 16 auf, von denen der ersten Axialabschnitte 14 im Wesentlichen parallel zur Drehachse 21 bzw. senkrecht zur Radialebene des Radialabschnitts 3 ausgerichtete Wandflächen aufweist, während die Wandflächen der beiden daran anschließenden Axialabschnitte 15 und 16 mit unterschiedlichen sowie zueinander axial abnehmenden Winkel von weniger als 90° zur Radialebene angestellt sind. Hierdurch ist eine das Materialgefüge der Radnabe 1 schonende, weitgehende Abrundung der Ränder der Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 geschaffen.
Zudem kann gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 an ihrer radial innen liegenden Seite einen bogenförmigen Verlauf 17 aufweisen und/oder insgesamt abgerundete Ecken haben. Dadurch weisen die Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 eine etwa nierenförmige Geometrie auf. Durch die geschilderte Ausbildung der Ränder und der Seiten der Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 ist auch ein spannungsarmer Kraftverlauf innerhalb der Radnabe 1 realisiert.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Radnabe 1 Versteifungsrippen 30 an wenigstens einer ihrer gegenüber liegenden Radialflächen aufweist, die sich von dem Zentralabschnitt 2 bis zur dem radialen Ende der Radnabe 1 erstrecken. Diese Versteifungsrippen 30 sind jeweils zwischen den Ausnehmungen 9, 10, 11, 12 und 13 ausgebildet und verlängern dadurch die axiale Länge der Löcher 5, 6, 7 und 8 zur Aufnahme der oben genannten Radschrauben. Anders ausgedrückt verfügt die Radna be 1 dadurch über speichenartige Versteifungsabschnitte 30, die radial innen am Zentralabschnitt 2 beginnen und sich nach radial außen bis zum äußeren Ende des Radialabschnitts 3 erstrecken. Durch diesen Aufbau ist eine sehr leichte und dennoch biegesteife Radnabe geschaffen, die alle auf diese einwirkenden Betriebsbelastungen unbeschadet aufnehmen.
Jede der Versteifungsrippen 30 ist bevorzugt so ausgebildet, dass diese in Drehrichtung der Radnabe 1 zeigende Stirnflächen 31 und eine diese beiden Stirnflächen 31 radial außen verbindende Radialfläche 33 aufweisen. Die jeweiligen Radialflächen 33 der Versteifungsrippen 30 schließen sich axial bündig an die im Wesentlichen zylindrische Umfangsfläche 34 der Radnabe 1 an. Außerdem weist diese Radnabe 1 eine umlaufende Umfangsfläche 32 auf, die unter einem schrägen Winkel zur Längsachse 21 der Radnabe 1 steht und alle Versteifungsrippen 30 sowie das radial äußere Ende des Zentralabschnitts 2 umgreift. Schließlich haben die Versteifungsrippen 30 plane Axialflächen 35.
Die geschilderte Ausbildung der Flächen 31, 32, 33, 34 und 35 der Radnabe 1 erlaubt eine spannungsarme Weiterleitung eines von einer Antriebswelle an die Radnabe 1 gelieferten Drehmomentes an eine dort befestigte Radfelge bzw. an eine Bremsscheibe sowie eine verletzungsfreie Handhabung der Radnabe bei deren Transport und der Montage.
Die Rückseite der Radnabe 1 mit dem Aufnahmeabschnitt 20 für eine Bremsscheibe und Radfelge 1 ist im Radialabschnitt 3 vorzugsweise plan ausgebildet, um so eine umfangsbezogen nicht wellige Anlagefläche für eine Bremsscheibe und/oder eine Radfelge zu bilden.

1: Radnabe
2: Zentralabschnitt
3: Radialabschnitt
4: Lagerabschnitt
5: Loch für Radschraube
6: Loch für Radschraube
7: Loch für Radschraube
8: Loch für Radschraube
9: Ausnehmung
10: Ausnehmung
11: Ausnehmung
12: Ausnehmung
13: Ausnehmung
14: Erster Axialabschnitt
15: Zweiter Axialabschnitt
16: Dritter Axialabschnitt
17: Bogenförmiger Verlauf der Ausnehmung
18: Ringwulst
19: Steckverzahnung
20: Aufnahmeanschnitt für Bremsscheibe und Radfelge
21: Drehachse
30: Versteifungsrippe
31: Stirnfläche einer Versteifungsrippe
32: Umfangsfläche der Versteifungsrippen
33: Radialfläche einer Versteifungsrippe
34: Umfangsfläche der Radnabe
35: Radialfläche einer Versteifungsrippe

Claims

Radnabe (1) mit einem Zentralabschnitt (2) und einem sich daran radial anschließenden Radialabschnitt (3), mit einem vom Zentralabschnitt (2) axial abstehenden Lagerabschnitt (4) zur Aufnahme eines Radlagers sowie mit einem axial gegenüberliegenden Aufnahmeanschnitt (20) zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge, wobei in dem Radialabschnitt (3) Löcher (5, 6, 7, 8) zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) zumindest zwischen einigen Löchern (5, 6, 7, 8) Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) aufweist, welche die Wand des Radialabschnitts (3) der Radnabe (1) vollständig durchdringen, und dass zwischen den jeweiligen Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) Versteifungsrippen (30) ausgebildet sind, die den Radialabschnitt (3) zwischen den Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) axial verdicken.
Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) zwischen jeweils zwei Löchern (5, 6, 7, 8) des Radialabschnitts (3) ausgebildet sind.
Radnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsrippen (30) nur auf einer Seite der Radnabe (1) ausgebildet sind.
Radnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsrippen (30) auf derjenigen Seite der Radnabe (1) ausgebildet sind, auf welcher der Lagerabschnitt (4) axial von der Radnabe (1) absteht.
Radnabe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Versteifungsrippen (30) eines der Löcher (5, 6, 7, 8) umgreifend ausgebildet ist.
Radnabe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) und die Versteifungsrippen (30) in der Radialebene des Radialabschnitts (3) einen im Wesentlichen trapezförmigen, nierenförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.
Radnabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) derart an der Radnabe (1) ausgebildet sind, dass deren kurze Seite radial nach innen in Richtung zur Drehachse (21) der Radnabe (1) weist, während die kurze Seite der Versteifungsrippen (30) radial nach außen zeigt.
Radnabe nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralabschnitt (2) konisch ausgebildet ist, wobei sich der Zentralabschnitt (2) in Richtung zum Lagerabschnitt (4) axial verjüngt.
Radnabe nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (9, 10, 11, 12, 13) radial bis in den konischen Bereich des Zentralabschnitts (2) erstrecken, und die Versteifungsrippen (30) mit ihrem radial inneren Ende an dem radial äußeren Ende des Zentralabschnittes (2) anschließen.
Radnabe nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsrippen (30) in Drehrichtung der Radnabe (1) zeigende Stirnflächen (31) sowie eine diese beiden Stirnflächen (31) radial außen verbindende Radialfläche (33) aufweisen, wobei die jeweiligen Radialflächen (33) der Versteifungsrippen (30) sich axial bündig an die im Wesentlichen zylindrische Umfangsfläche (34) der Radnabe (1) anschließen.
Radnabe nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsrippen (30) eine radial umlaufende Umfangsfläche (32) aufweisen, die unter einem schrägen Winkel zur Längsachse (21) der Radnabe (1) steht und alle Versteifungsrippen (30) sowie das radial äußere Ende des Zentralabschnitts (2) umgreift.
Radnabe nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsrippen (30) jeweils eine plane Radialfläche (35) aufweisen.