DE102013205900B4

DE102013205900B4 - Bremsscheiben- und Radzentrierung

Info

Publication number: DE102013205900B4
Application number: DE102013205900.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaiser; Ralf Heiss; Frank EICHELMANN; Jonas Lang
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: DE102013205900A1

Abstract

Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad (2), einer Bremsscheibe (11) und einer Radlagernabe (7), wobei zwischen dem Fahrzeugrad (2) und einem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) ein innerer Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) eingesetzt ist und mittels Schraubelementen das über einen Zentriersitz (15) geführte Fahrzeugrad (2) und die Bremsscheibe (11) an dem Nabenflansch (9) befestigt sind und eine an der Radlagernabe (7) und/oder der Bremsscheibe (11) zentrierte, aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hergestellte Führungshülse (16) mit einem radial umlaufenden Bord (17) zwischen dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) und dem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) angeordnet ist und ein axial vorstehender, durch eine zentrische Aufnahme (22) von dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) geführter zylindrischer Ansatz (21) der Führungshülse (16) den Zentriersitz (15) für das Fahrzeugrad (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) mit dem zylindrischer Ansatz (21) über einen Passsitz (23) in die zentrische Aufnahme (22) von dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) eingesetzt ist und der radial umlaufende Bord (17) der Führungshülse (16) in einem axial von dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) und dem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) begrenzten Ringspalt (18) formschlüssig eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft die Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad, einer Bremsscheibe und einem Nabenflansch einer Radlagernabe, wobei zumindest für das Fahrzeugrad eine Radzentrierung vorgesehen ist, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.
Verbindungen für die eingangs genannten Bauteile, die eine Zentrierung einschließen, sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Zur Befestigung der Felge des Fahrzeugrades und einer Bremsscheibe an einem Nabenflansch einer Radlagernabe sind üblicherweise Schraubverbindungen vorgesehen. Die Bremsscheibe unterliegt einerseits einer mechanischen Abnutzung durch die Bremsvorgänge. Die damit verbundene Wärmebelastung sowie Witterungseinflüsse und Streusalz bewirken eine Korrosion, die zu einem Verbacken von Verbindungs- oder Zwischenelementen führen sowie die Zentrierung beeinflussen kann. Dadurch wird ein verschleißbedingter Wechsel der Bremsscheibe und ein Lösen der Bremsscheibe sowie die Montage einer neuen Bremsscheibe erschwert. Als Maßnahme, um dies zu unterbinden, wird gemäß der DE 102 44 721 A1 vorgeschlagen, einen zylindrischen Abschnitt aus einem nicht oxidierbaren Metall herzustellen.
Zur Zentrierung sind Radlagernaben für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen zentralen rohrförmigen Vorsprung aufweisen, auf die die Bremsscheibe und das Rad zu seiner Zentrierung aufgesetzt werden. Das Rad wird dabei mit seiner Zentralbohrung auf den rohrförmigen Vorsprung aufgesetzt. Die von dem flanschartigen Radialabschnitt der Radlagernabe vorstehenden Bolzen werden in entsprechende axiale Löcher des Rades und der Bremsscheibe eingeführt, bevor Radmuttern auf den Bolzen festgezogen werden.
Die DE 37 03 252 A1 offenbart eine Lageranordnung für angetriebene Fahrzeugräder. Dabei ist eine Bremsscheibe an einem Befestigungsflansch der Radlagernabe verschraubt, wobei zwischen diesen Bauteilen eine sogenannte Abdeckkappe angeordnet ist, die zur Abdichtung eines Gleichlaufdrehgelenkes vorgesehen ist. Die Abdeckkappe umgreift dabei eine Außenumfangsfläche von dem Befestigungsflansch der Radlagernabe und bildet zentrisch einen radial gestuften Abschnitt, der in eine Bohrung von dem Bremsscheibenflansch eingreift.
In der US 8,132,968 B2 wird eine weitere Lageranordnung für angetriebene Fahrzeugräder gezeigt, bei der ein Bremsscheibenflansch unmittelbar an einem Befestigungsflansch der Radlagernabe zentriert ist. Zentrisch bildet der Bremsscheibenflansch einen axial vorstehenden Bord, auf dem das Fahrzeugrad lagepositioniert werden kann.
Aus der DE 10 2006 029 604 A1 ist ein Radlager für ein Fahrzeugrad bekannt, bei dem der Außenring zur Befestigung einer Radfelge und einer Bremsscheibe einen radialen Flanschabschnitt aufweist. Ein separat hergestelltes, rohrförmig gestaltetes und stoffschlüssig an dem Außenring befestigtes Bauteil bildet einen Zentriersitz, auf dem die Radfelge sowie die Bremsscheibe aufgesteckt zentriert sind. Eine weitere Verbindung zwischen einer Bremsscheibe und der Radlagernabe zeigt die DE 199 13 024 A1 . Zur Zentrierung der Bremsscheibe an der Radlagernabe des Fahrzeugrades ist der Ringflansch der Bremsscheibe auf seiner der Radlagernabe zugewandten Seite mit einem Zentriersitz versehen, der radial nach innen gerichtet gegen eine Zentriergegenfläche der Radlagernabe abgestützt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad, einer Bremsscheibe und einer Radlagernabe mit zumindest einem Zentriersitz zu entwickeln, der mit geringem konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand kostengünstig realisierbar ist sowie eine Montage bzw. Demontage des Fahrzeugrades vereinfacht.
Diese Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem Fahrzeugrad und der Radlagernabe gemäß Anspruch 1 umfasst eine Führungshülse, die mit einem zylindrischen Ansatz über einen Passsitz in die zentrische Aufnahme von dem Ringflansch der Bremsscheibe eingesetzt ist. Im Einbauzustand greift ein radial umlaufender Bord der Führungshülse formschlüssig in einen axial von dem Ringflansch der Bremsscheibe und dem Nabenflansch der Radlagernabe begrenzten Ringspalt ein.
Bevorzugt ist die an der Radlagernabe und/oder der Bremsscheibe zentrierte Führungshülse aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hergestellt. Der axial vorstehende, durch die zentrische Aufnahme von dem Ringflansch der Bremsscheibe geführte zylindrische Ansatz der Führungshülse bildet einen Passsitz für das Fahrzeugrad. Unter Bildung des Passsitzes ist die Bremsscheibe oder deren zugehöriger Ringflansch an einer Außenkontur des Nabenflansches oder an einer am Nabenflansch fixierten Führungshülse abgestützt und gleichzeitig lagezentriert.
Die erfindungsgemäße Verbindung dient zur Schaffung von einem sicheren, laufruhigen und auch wieder lösbaren Verbund von Fahrzeugrädern. Durch die Erfindung, die einen auch als Zentrierbund zu bezeichnenden Zentriersitz bildet, stellt sich eine effektive Radzentrierung einschließlich einer sicheren Radanlagefläche für das Fahrzeugrad ein. Gleichzeitig kann eine einfache und sichere Montage des Fahrzeugrades realisiert werden. Die erfindungsgemäß über einen Passsitz zentrierte Bremsscheibe nimmt einen positiven Einfluss auf das Schwingungsverhalten, insbesondere bei Bremsvorgängen, was die Fahrsicherheit und gleichzeitig den Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert. Die erfindungsgemäße, einfach zu montierende Führungshülse kann vorteilhaft kostengünstig, beispielsweise spanlos mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt werden.
Sowohl die Lagefixierung der Führungshülse an dem Ringflansch der Bremsscheibe oder dem Nabenflansch der Radlagernabe als auch der Zentriersitz für das Fahrzeugrad und die als ein Passsitz ausgeführte Zentrierung der Bremsscheibe sind in einer relativ geschützten Lage radial innen gerichtet. Vorteilhaft kann dadurch der sich beim Bremsen einstellende Bremsabrieb der Bremsbeläge nicht im Bereich der Passflächen bzw. den Passsitzen der erfindungsgemäßen Zentrierungen absetzen. Der Bremsstaub führt weder bei einem Abnehmen noch bei einem erneuten Ansetzen des Fahrzeugrades zu einer nachteiligen Beeinträchtigung der maßhaltigen Verbindung der zusammenwirkenden Bauteile der Zentrierung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die den Zentriersitz für das Fahrzeugrad bildende Führungshülse an einer axial vorstehenden Anformung des Nabenflansches zentriert, in dem die Führungshülse die Anformung formschlüssig umschließt. Ergänzend dazu bietet es sich an, die Führungshülse mit einem Endabschnitt kraftschlüssig auf die Anformung aufzupressen. Weiterhin kann der axial vorstehende Zentrieransatz der Führungshülse zur Zentrierung von dem Bremsscheiben-Ringflansch genutzt werden, wobei sich zwischen diesen Bauteilen der erfindungsgemäße ein Passsitz einstellt.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass der umlaufende Bord der Führungshülse den Ringflansch der Bremsscheibe hintergreift. Zur genauen Lagepositionierung ist die Bremsscheibe an dem Nabenflansch der Radlagernabe zentriert, wobei ein rechtwinkeliger, sich an den Ringflansch anschließender Abschnitt der Bremsscheibe an der Außenkontur vom Nabenflansch zentriert ist.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Konzept sieht vor, dass der Ringflansch der Bremsscheibe mit wenigstens zwei als Passbolzen ausgeführten, in Passbohrungen vom Nabenflansch der Radlagernabe eingesetzten Schraubbolzen zentriert ist. Der zylindrische Ansatz der Führungshülse ist über einen Passsitz in die zentrische Aufnahme vom Ringflansch der Bremsscheibe eingepasst. Für die Auslegung der Passbolzen ist vorgesehen, dass deren Zentrierdurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Passbolzengewindes, mit dem dieser durch eine Aufnahmebohrung in die Felge des Fahrzeugrades eingreift.
Zur Lagefixierung kann die Führungshülse an der Bremsscheibe oder dem Nabenflansch durch Formschluss, beispielsweise durch einen Flansch oder sonstige Formgebungen, gesichert werden. Alternativ oder ergänzend dazu bietet es sich an, die Führungshülse mittels einer kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere einem Verpressen, kraftschlüssig an der Radlagernabe oder der Bremsscheibe zu fixieren.
Als Maßnahme, um einen optimalen Zentriersitz für das Fahrzeugrad auf dem zylindrischen Ansatz der Führungshülse zu gewährleisten, sind die Toleranzen einer Aufnahmebohrung des Fahrzeugrades und der Durchmesser des zylindrischen Ansatzes der Führungshülse aufeinander abgestimmt. Bevorzugt ist eine die Montage des Fahrzeugrades nicht behindernde Spielpassung zwischen diesen Bauteilen vorgesehen. Bei Bedarf kann eine Übergangspassung vorgesehen werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, die Führungshülse aus einem metallischen, nichtoxidierenden Werkstoff herzustellen, wozu sich bevorzugt Edelstahl eignet. Als kostengünstige Alternative bietet es sich an, eine Führungshülse aus einem beschichteten Stahl oder einem die Festigkeitserfordernisse erfüllenden Kunststoff einzusetzen.
Der zylindrische Ansatz der Führungshülse, der sich nach einer erfolgten Montage im Zentrum des Fahrzeugrades befindet und axial vorstehen kann, ist vorteilhaft geschlossen, um das Radlager vor dem Eintritt von Verunreinigungen und Feuchtigkeit zu schützen. Die geschlossene Stirnseite der Führungshülse kann außerdem vom Fahrzeughersteller dazu benutzt werden, um darauf ein Markenzeichen oder ein Firmenlogo anzubringen. Die Öffnung des zylindrischen Ansatzes der Führungshülse kann alternativ mittels eines separaten Deckels geschlossen werden, um beispielsweise die Variantenzahl der Führungshülsen zu verringern.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Sofern nicht anders erwähnt, sind in der Beschreibung gleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad, einer Bremsscheibe und einer Radlagernabe;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad, einer Bremsscheibe und einer Radlagernabe; und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad, einer Bremsscheibe und einer Radlagernabe.
Die 1 zeigt im Halbschnitt eine Radlageranordnung 1, die einem Fahrzeugrad 2 zugeordnet ist, von dem eine Felge abgebildet ist. Die Radlageranordnung 1 umfasst ein Radlager 3 mit zwei axial beabstandeten Wälzkörperreihen 4a, 4b, deren Wälzkörper außenseitig in einem einstückig mit einem Radträger 5 verbundenen Außenring 6 geführt sind. Innenseitig sind die Wälzkörper der Wälzkörperreihe 4a unmittelbar in einer Laufbahn einer Radlagernabe 7 und die Wälzkörper der Wälzkörperreihe 4b in einem an der Radlagernabe 7 fixierten Innenring 8 geführt, der formschlüssig an der Radlagernabe 7 fixiert ist. Ein einstückig mit der Radlagernabe 7 in Verbindung stehender, radial ausgerichteter Nabenflansch 9 ist über eine Schraubverbindung 10 mit dem Fahrzeugrad 2 sowie mit einer Bremsscheibe 11 verbunden. Die Schraubverbindung 10 umfasst mehrere Schraubenbolzen 12, die umfangsverteilt in Bohrungen 13 des Nabenflansches 9 eingesetzt sind und die durch korrespondierende Bohrungen im Ringflansch 14 der Bremsscheibe 11 sowie der Felge des Fahrzeugrades 2 geführt sind. Mittels zugeordneter Radmuttern (nicht gezeigt) der Schraubenbolzen 12 werden die Bauteile kraftschlüssig festgezogen. Zur Bildung eines Zentrieransatzes 15 für das Fahrzeugrad 2 ist eine Führungshülse 16 vorgesehen, deren endseitiger, radial ausgerichteter, umlaufender oder partieller Bord 17 in einen Ringspalt 18 eingreift, der axial von dem Ringflansch 14 der Bremsscheibe 11 und dem Nabenflansch 9 begrenzt ist. Innenseitig ist die Führungshülse 16 auf einer axial vorstehenden Anformung 19 des Nabenflansches 9 über einen Passsitz 20 lagefixiert. Ein zylindrischer, durch eine zentrische Aufnahme 22 im Ringflansch 14 geführter Ansatz 21 der Führungshülse 16 bildet den axial vorstehenden Zentrieransatz 15. Als Maßnahme, um das Eindringen von Verunreinigungen einschließlich Wasser in den rohrförmig gestalteten Ansatz 21 zu unterbinden, ist die Führungshülse 16 stirnseitig durch einen Boden 26 geschlossen. Aufgrund der Einbaulage der Führungshülse 16 kann diese gleichzeitig zur Zentrierung der Bremsscheibe 11 genutzt werden, indem deren Ringflansch 14 über einen Passsitz 23 auf dem Ansatz 21 der Führungshülse 16 abgestützt ist.
Die 2 und 3 zeigen die Radlageranordnung 1 mit einer alternativ zu 1 angeordneten Führungshülse 16. Übereinstimmende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher weitestgehend auf die Unterscheidungsmerkmale.
Gemäß 2 ist die Z-förmig gestaltete Bremsscheibe 11 mit einem zylindrisch verlaufenden Abschnitt 24 unter Bildung eines Passsitzes 25 unmittelbar auf einer Außenkontur vom Nabenflansch 9 abgestützt und damit gleichzeitig zentriert. Übereinstimmend mit der 1 ist der Ansatz 21 der Führungshülse 16 zur Bildung des Passsitzes 23 in der zentrischen Aufnahme 22 vom Ringflansch 14 der Bremsscheibe 11 zentriert, wodurch sich der Zentrieransatz 15 für das Fahrzeugrad 2 einstellt. Zum Verschließen des rohrförmigen Ansatzes 21 der Führungshülse 16 ist ein separater Deckel 28 vorgesehen, der vorteilhaft über eine Schnappverbindung gehalten ist.
Die 3 zeigt ebenfalls eine an dem Nabenflansch 9 der Radlagernabe 7 zentrierte Bremsscheibe 11. Zur Zentrierung sind einzelne, vorzugsweise mindestens zwei, maximal vier Schraubenbolzen 12 durch Passbolzen 27 ersetzt, die jeweils in entsprechende Passbohrungen 29 des Nabenflansches 9 und des Ringflansches 14 eingepasst sind. Dazu ist ein Zentrierdurchmesser D größer ausgelegt als ein Außendurchmesser d des Passbolzengewindes. Übereinstimmend mit der 2 steht die Führungshülse 16 über den Passsitz 23 auch gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 mit dem Ringflansch 14 der Bremsscheibe 11 in Wirkverbindung.
Bezugszeichenliste

1: Radlageranordnung
2: Fahrzeugrad
3: Radlager
4a: Wälzkörperreihe
4b: Wälzkörperreihe
5: Radträger
6: Außenring
7: Radlagernabe
8: Innenring
9: Nabenflansch
10: Schraubverbindung
11: Bremsscheibe
12: Schraubenbolzen
13: Bohrung
14: Ringflansch
15: Zentrieransatz
16: Führungshülse
17: Bord
18: Ringspalt
19: Anformung
20: Passsitz
21: Ansatz
22: Aufnahme
23: Passsitz
24: Abschnitt
25: Passsitz
26: Boden
27: Passbolzen
28: Deckel
29: Passbohrung
D: Zentrierdurchmesser
d: Passbolzengewinde

Claims

Verbindung zwischen einem Fahrzeugrad (2), einer Bremsscheibe (11) und einer Radlagernabe (7), wobei zwischen dem Fahrzeugrad (2) und einem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) ein innerer Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) eingesetzt ist und mittels Schraubelementen das über einen Zentriersitz (15) geführte Fahrzeugrad (2) und die Bremsscheibe (11) an dem Nabenflansch (9) befestigt sind und eine an der Radlagernabe (7) und/oder der Bremsscheibe (11) zentrierte, aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff hergestellte Führungshülse (16) mit einem radial umlaufenden Bord (17) zwischen dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) und dem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) angeordnet ist und ein axial vorstehender, durch eine zentrische Aufnahme (22) von dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) geführter zylindrischer Ansatz (21) der Führungshülse (16) den Zentriersitz (15) für das Fahrzeugrad (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) mit dem zylindrischer Ansatz (21) über einen Passsitz (23) in die zentrische Aufnahme (22) von dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) eingesetzt ist und der radial umlaufende Bord (17) der Führungshülse (16) in einem axial von dem Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) und dem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) begrenzten Ringspalt (18) formschlüssig eingreift.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) an einer axial vorstehenden Anformung (19) der Radlagernabe (7) zentriert ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) mit wenigstens zwei als Passbolzen (27) ausgeführten Schraubbolzen (12) zentriert ist, die in als Passbohrungen (29) ausgebildete Bohrungen (13) vom Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) eingesetzt sind.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (14) der Bremsscheibe (11) an dem Nabenflansch (9) der Radlagernabe (7) zentriert ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Radlagernabe (7) oder der Bremsscheibe (11) gesichert ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzen des zylindrischen Ansatzes (21) der Führungshülse (16) und einer zentrischen Aufnahmebohrung (29) des Fahrzeugrades (2) so aufeinander abgestimmt sind, dass sich eine Spielpassung oder eine Übergangspassung einstellt.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) aus einem metallischen Werkstoff, einem Edelstahl oder einem beschichteten Stahl hergestellt ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Ansatz (21) der Führungshülse (16) auf seiner dem Fahrzeugrad (2) zugewandten Seite durch einen einstückig mit der Führungshülse (16) verbundenen Boden (26) oder durch einen separaten Deckel (28) geschlossen ist.