DE102013009096A1

DE102013009096A1 - Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge

Info

Publication number: DE102013009096A1
Application number: DE102013009096.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schmitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Vorrichtung 1 zur Anordnung einer Radfelge 2 mit Mitteln 3 zur axialen Anlage der Radfelge 2, wobei die Radfelge 2 und die Mittel 3 im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich 4 aufweisen, wobei die Mittel 3 zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel 3 abscheidet und wobei die oberflächlichen Hartstoffpartikel der Mittel 3 im Anlagebereich 4 einen Formschluss mit der Radfelge 2 ausbilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge mit Mitteln zur axialen Anlage der Radfelge, wobei die Radfelge und die Mittel im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich aufweisen und wobei die Mittel zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel abscheidet.
Derartige Vorrichtungen werden üblicherweise im Automobilbau verwendet, wobei die Radfelge (aus Stahl, Aluminium oder Magnesium) den Radreifen trägt und mittelbar, in der Regel über eine dazwischen angeordnete Scheibenbremse, an einer drehbaren Radnabe des Fahrzeugs angeordnet werden kann. Radnabe und Radfelge werden durch mehrere, in der Regel vier bzw. fünf, Radschrauben kraftschlüssig miteinander verbunden. Es hat sich gezeigt, dass die Radfelge bei bestimmten Belastungszuständen (Verzögern des Fahrzeugs bzw. Beschleunigen des Fahrzeugs) sehr geringe, aber dennoch unerwünschte, Relativbewegungen um die gemeinsame Drehachse relativ zur Radnabe ausführen kann. Diese Relativbewegung kann zu störenden Geräuschen führen. Die Radschrauben können bei pos. oder neg. Beschleunigung mit deren Gewinde in den Durchgangsbohrungen des Topfes der Scheibenbremse anschlagen und unerwünschte, zu vermeidende Abdrücke hinterlassen, die auf Biegespannungen in der Schraube schließen lassen. Der Festsitz der Radfelge ist so nicht gewährleistet.
Die DE 94 00 562 U1 offenbart eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Schienenfahrzeugen als aus Nabe und Reibringen zusammengesetzte Scheibe, wobei zumindest der Reibring aber auch die Nabe aus einer verschleißbeständigen AlSi-Basislegierung mit hohem Anteil an freien Si-Kristallen, vorzugsweise 15 bis 25 Gew% Si, besteht. Die Si-Kristalle dienen hier der Verbesserung einer Reibpaarung mit den an dem Reibring anlegbaren Bremsbelägen.
Die DE 295 22 189 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge mit einem Topf einer Scheibenbremse zur axialen Anlage der Radfelge, wobei die Radfelge und der Topf im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich aufweisen und wobei die Scheibenbremse aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung besteht, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche abscheidet. Auch hier werden die Hartstoffpartikel zur Verbesserung einer Reibpaarung mit den Bremsbelägen verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge bereitzustellen, die eine unerwünschte Relativbewegung zwischen der Radfelge und einer Radnabe minimiert bzw. ausschließt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge hat Mittel zur axialen Anlage der Radfelge, wobei die Radfelge und die Mittel im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich aufweisen, wobei die Mittel zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline (nicht-metallische) Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel abscheidet und wobei die oberflächlichen Hartstoffpartikel der Mittel im Anlagebereich einen Formschluss mit der Radfelge ausbilden.
Indem von der Oberfläche der Mittel mikroskopisch kleine kristalline Hartstoffpartikel unregelmäßig abstehen, kann beim axialen Fügen der Mittel mit der Radfelge ein Formschluss ausgebildet werden. Vorzugsweise geschieht dies durch ein zumindest teilweises Eindringen der oberflächlichen Hartstoffpartikel in das Material der Radfelge. Dieser Formschluss verhindert wirksam eine unerwünschte Relativbewegung der Radfelge zur mittelbar daran angeordneten Radnabe. Die Radnabe ist in diesem Zusammenhang ein Teil des Radlagers und drehfest mit den Mitteln zur axialen Anlage der Radfelge verbunden. Die Ausbildung der Kristallspitzen lässt sich weiter verbessern, indem das um die Hartstoffpartikel vorhandene Aluminium mechanisch oder chemisch abgetragen wird, was die Kristallspitzen noch weiter von der Oberfläche abstehen ließe. Dabei ist darauf zu achten, dass die Spitzen der Kristalle möglichst wenig abgetragen werden, damit diese besonders gut in das Material der Radfelge (Aluminium, Magnesium, Stahl) eindringen können. In einer bevorzugten Ausführung weisen die Mittel zumindest eine zu einer Durchgangsbohrung der Radfelge komplementäre Durchgangsbohrung und die dahinterliegende Radnabe zumindest eine entsprechende Gewindebohrung auf. Somit ließe sich der Verbund aus Radfelge, Mitteln zur axialen Anlage der Radfelge und Radnabe durch Eindrehen zumindest einer Radschraube in die Gewindebohrung der Radnabe kraftschlüssig Fügen.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Mittel als ein Topf einer Scheibenbremse ausgebildet. Der Topf der Scheibenbremse wird mittels zumindest einer Radschraube einerseits drehfest mit der Radnabe und andererseits drehfest mit der Radfelge verbunden. Der Topf der Scheibenbremse ist von einem koaxialen Reibring umgeben, der bedarfsweise innenbelüftet sein kann. In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Scheibenbremse einen Reibring aus einer Eisenlegierung, beispielsweise Grauguss, oder einem Keramik-Verbundwerkstoff auf. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführung ist der Reibring mit dem Topf gießtechnisch von der Art einer Verbundgussbremsscheibe verbunden. Dabei wird zunächst der Reibring aus Grauguss gegossen und anschließend der über mehrere Stifte mit dem Reibring verbundene Topf formschlüssig angegossen.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Mittel als Bremstrommel einer Trommelbremse ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführung werden die Mittel von einer Distanzscheibe gebildet. Die Distanzscheibe wird dabei zwischen dem Topf der Scheibenbremse bzw. der Bremstrommel einer Trommelbremse angeordnet und diese bewirkt unter anderem, dass die Radfelge weiter nach außen rückt, also sich die Spur verbreitert. Wird eine Distanzscheibe aus der übereutektischen Aluminiumlegierung gegossen, so können herkömmliche Scheiben- bzw. Trommelbremsen verwendet werden und dennoch ein guter Formschluss der erfindungsgemäßen Art erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführung ist die übereutektische Aluminiumlegierung als Aluminium-Silizium-Legierung ausgebildet und die Hartstoffpartikel sind Siliziumpartikel, insbesondere Primär- und Sekundärsiliziumkristalle. In einer besonders bevorzugten Ausführung enthält die Aluminium-Silizium-Legierung einen Anteil von 15 bis 25 Gew% Silizium, besonders bevorzugt 16 bis 19 Gew% Silizium. Eine mögliche Legierung wäre beispielsweise AlSi17Cu5Mg.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine Vorderansicht einer Scheibenbremse;
2 eine teilweise Draufsicht auf eine Vorrichtung mit einer Radfelge und einer Scheibenbremse.
Gemäß der 1 hat eine Scheibenbremse einen zylindrischen Topf 5 mit einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 7 zur Aufnahme von nicht dargestellten Radschrauben und einen koaxial um den Topf 5 angeordneten scheibenförmigen Reibring 6. Der Topf 5 bildet die Mittel 3 zur axialen Anlage einer nicht dargestellten Radfelge im Sinne der Erfindung und weist einen flächigen Anlagebereich 4 für die Radfelge auf. Der Topf 5 wird aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gegossen, wobei sich während des Erstarrens Siliziumkristalle auf der Oberfläche des Topfes 5 bilden, die als mikroskopisch kleine Spitzen unregelmäßig von dem Topf 5 abragen. Der Reibring 6 hingegen ist aus einer Eisen-Kohlenstofflegierung, vorzugsweise aus Grauguss, oder aus Keramik-Verbundwerkstoff gefertigt, wobei Reibring 6 und Topf 5 gießtechnisch miteinander verbunden sind. In der Regel wird dazu zunächst der Reibring 6 gegossen und über Stifte mit dem anschließend gegossenen Topf 5 zumindest axial und tangential formschlüssig verbunden.
In 2 ist die bereits in 1 beschriebene Scheibenbremse aus Topf 5 und Reibring 6 mit einer Radfelge 2 zu einer erfindungsgemäße Vorrichtung 1 verbunden, wobei sich der Topf 5 und die Radfelge 2 in dem Anlagebereich 4 berühren. Beim Fügen (vorliegend durch Verschrauben) der Radfelge 2 mit dem als Mittel 3 zur axialen Anlage der Radfelge 2 wirkenden Topf 5 dringen die Siliziumkristalle in das Material der Radfelge 2 ein und bilden einen tangential wirksamen Formschluss aus. Eine Relativbewegung der Radfelge 2 zu dem Topf 5 wird damit deutlich verringert bzw. vollständig unterbunden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Radfelge
3: Mittel zur axialen Anlage
4: Anlagebereich
5: Topf
6: Reibring
7: Gewindebohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9400562 U1 [0003]
DE 29522189 U1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zur Anordnung einer Radfelge (2) mit Mitteln (3) zur axialen Anlage der Radfelge (2), wobei die Radfelge (2) und die Mittel (3) im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich (4) aufweisen und wobei die Mittel (3) zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel (3) abscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächlichen Hartstoffpartikel der Mittel (3) im Anlagebereich (4) einen Formschluss mit der Radfelge (2) ausbilden.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss im Anlagebereich (4) durch ein zumindest teilweises Eindringen der oberflächlichen Hartstoffpartikel in das Material der Radfelge (2) ausgebildet wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3) als ein Topf (5) einer Scheibenbremse ausgebildet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenbremse einen Reibring (6) aus einer Eisenlegierung aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) mit dem Topf (5) gießtechnisch verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3) als Bremstrommel einer Trommelbremse ausgebildet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3) von einer Distanzscheibe gebildet werden.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die übereutektische Aluminiumlegierung als Aluminium-Silizium-Legierung ausgebildet ist und die Hartstoffpartikel Siliziumpartikel sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Silizium-Legierung einen Anteil von 15 bis 25 Gew% Silizium enthält.