DE102017112275B4

DE102017112275B4 - Radnabe, System aus Radnabe und Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102017112275B4
Application number: DE102017112275.3A
Authority: DE
Inventors: Anna Maria Hertle
Original assignee: Hirschvogel Umformtechnik GmbH
Current assignee: Hirschvogel Umformtechnik GmbH
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2037-06-03
Also published as: WO2018134384A1; DE102017112275A1; DE202018105485U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Radnabe (1) zur unmittelbaren Anbindung einer Bremsscheibe (2) vor, wobei die Radnabe (1) einen zumindest teilweise hülsenförmigen Grundkörper (6) mit einem als Lagerinnenring vorgesehenen Lagerbereich (11) umfasst, wobei vom hülsenförmigen Grundkörper (6) Fingerelemente (5) zur Anbindung der Bremsscheibe (2) abstehen und wobei die Radnabe (1) einstückig geschmiedet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radnabe, insbesondere eine geschmiedete Radnabe, und ein System aus einer Radnabe und einer Bremsscheibe.
Solche Radnaben sind zentrale Bauteile von Radlagereinheiten, über die beispielsweise Fahrzeugräder rotierbar um eine Radachse an eine Fahrzeugkarosserie angebunden sind. Wesentliche Bestandteile der Radlagereinheiten sind dabei ein Lageraußenring und ein Lagerinnenring, zwischen denen Wälzkörper - bevorzugt in zwei oder mehr axial benachbarten Wälzkörpergruppen - angeordnet sind. Typischerweise ist das Radlager über die Radnabe mit einem Radflansch verbunden, an den wiederum eine Bremsscheibe und eine Radfelge montierbar ist.
Um eine möglichst kompakte Radlagereinheit bereitzustellen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, Radnabe, Radflansch und den Lagerinnenring als integrales Bauteil, d. h. als einstückige Radnabe, bereitzustellen. Dies ist beispielsweise in der Druckschrift DE 8 309 074 U1 oder der Druckschrift DE 10 2012 219 903 A1 beschrieben.
Ferner ist aus der EP 3 001 055 A1 eine Radnabe bekannt, an die eine Bremsscheibe montierbar ist, wobei vom Grundkörper ein Befestigungsbereich zur Anbindung der Bremsscheibe absteht. Weitere Beispiele für aus dem Stand der Technik bekannte Radfelgen sind aus den Druckschriften US 6 076 896 A , DE 195 37 808 , DE 10 2005 052 479 A1 , JP 2006 341 751 A , US 2005 0 018 939 A1 und DE 10 2009 015 950 A1 bekannt.
Aus der DE 10 2015 118 934 A1 ist eine Radnabe bekannt, wobei die Radnabe einen zumindest teilweise hülsenförmigen Grundkörper mit einem als Lagerinnenring vorgesehenen Lagerbereich umfasst, wobei vom Grundkörper Fingerelemente zur Anbindung der Bremsscheibe abstehen und wobei die Radnabe einstückig geschmiedet ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radnabe bereitzustellen, die gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Radnaben weiter verbessert ist, insbesondere in Hinblick auf ihre Montage und ihr Gewicht.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Radnabe gemäß Anspruch 1 und einem System aus Radnabe und Bremsscheibe gemäß Anspruch 18. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Radnaben ist es durch die Ausgestaltung mit den einzelnen Fingerelementen möglich, auf einen Bremstopf zu verzichten, wodurch wiederum in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart werden kann. Gleichzeitig erlaubt es das ganzheitliche bzw. einstückige Schmieden der Radnabe, eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten, mit der die Radnabe, insbesondere die Fingerelemente der Radnabe, auch im Betrieb auftretenden Belastungen dauerhaft standhalten kann. Vorzugsweise ist die Radnabe derart ausgestaltet, dass sie auf der im montierten Zustand der Bremsscheibe in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite einen als Lagerinnenring dienenden Lagerbereich ausbildet. Beispielsweise schließt die Radnabe auf ihrer Lagerseite mit einem hülsenförmigen Teilbereich ab, dessen von der Radachse abgewandte Außenseite eine Lauffläche für Wälzkörper bildet. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Lager unmittelbar an den Lagerbereich angebunden ist, beispielsweise verpresst ist. In diesen Fall bildet der mit dem Lager verpresste Lagerbereich der Radnabe einen Teil des Lagerinnenrings. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Radnabe zur Ausbildung des Lagerinnenrings bzw. eines Antriebgelenks, zumindest einen radial abstehenden Vorsprung aufweist, der sich im montierten Zustand in axialer Richtung an die Laufbahn anschließt und den Lagerbereich der Radnabe als Anschlag für die Wälzkörper begrenzt. Weiterhin ist es denkbar, dass die Radnabe auf der Lagerseite tulpenförmig bzw. mit einer sich radial nach außen gewölbten Bordüre abschließt. Dadurch lässt sich mit der Radnabe eine Führungsbahn für die Wälzkörper bereitstellen. Insbesondere schließt der Gelenkbereich in axialer Richtung an den Lagerbereich an. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Gelenk, d. h. das Antriebsgelenk, und die Radnabe zwei separate Bauteile sind, die im montierten Zustand zusammengefügt sind. Beispielsweise sind die Radnabe und das Antriebsgelenk über eine Hierth-Verzahnung oder über axial verlaufende Rillen miteinander verbunden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Ausdehnung der Fingerelemente, d. h. die Fingerlänge, in radialer Richtung gesehen, im Wesentlichen einem Durchmesser entspricht, der sich dem hülsenförmigen Grundkörper zuordnen lässt, oder größer ist als der Durchmesser des zumindest teilweise hülsenförmigen Grundkörpers. Vorzugsweise sind die Fingerelemente in dieser radialen Richtung 0,5- bis 1,4-mal, bevorzugt 0,8- bis 1,2-mal und besonders bevorzugt zwischen 1- und 1,5-mal so lang wie der Durchmesser des hülsenförmigen Grundkörpers. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass an die Fingerelemente sowohl eine Radfelge als auch die Bremsscheibe montierbar ist. Ferner ist es denkbar, dass der hülsenförmige Grundkörper auf seiner der Radachse zugewandten Seite eine Innenverzahnung oder mindestens einen Mitnehmer aufweist. Dadurch lässt sich ein Antriebs- bzw. Drehmoment auf die als Lagerinnenring dienende Radnabe übertragen. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Radnabe zu einer Radachse, um die die Radnabe im Betrieb rotiert, rotationssymmetrisch ausgestaltet ist.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Radnabe zwischen vier und sechs, bevorzugt fünf, Fingerelemente aufweist. Entsprechend sind die Fingerelemente in vorteilhafter Weise auf die Anzahl der Anbindungspunkte, über die typischerweise eine Radfelge an die Radlagereinheit angebunden wird, abgestimmt. Dabei ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Fingerelemente in Umlaufrichtung gesehen äquidistant zueinander angeordnet sind, d. h. sternförmig vom Grundkörper abstehen. Insbesondere sind die Fingerelemente in Hinblick auf ihre Geometrie bzw. Form identisch ausgestaltet. Vorzugsweise nimmt in Umlaufrichtung gesehen das Verhältnis von Bereichen mit Fingerelement zum Gesamtumfang einen Wert zwischen 0,2 und 0,6, bevorzugt zwischen 0,25 und 0,5 und besonderes bevorzugt zwischen 0,3 und 0,4 an. Es hat sich dabei insbesondere herausgestellt, dass bei einer Kombination der genannten Anzahl von Fingerelementen und den oben genannten Bereichsanteilen, in denen ein Fingerelement entlang der Umlaufrichtung angeordnet ist, eine möglichst große Gewichtsreduktion möglich ist, ohne die Belastbarkeit der Radnabe kritisch zu beeinträchtigen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fingerelemente in einem parallel zu einer Radachse verlaufendem Querschnitt einer topfförmigen Kontur folgen, wobei die Fingerelemente insbesondere einen im Wesentlichen radial erstreckenden Bodenbereich, einen im Wesentlichen axial erstreckenden Seitenbereich und einen im Wesentlichen radial erstreckenden Kragenbereich aufweisen, die Fingerelemente also im Wesentlichen s-förmig gebogen sind. Hierbei versteht der Fachmann, dass nur die Form der Fingerelemente der topfförmigen Kontur folgt, ohne dass die Fingerelemente selbst oder zusammen einen geschlossenen Topf ausbilden. Mit anderen Worten: die Fingerelemente sind derart geformt, dass sie sich entlang einer Außenseite eines gedachten Topfs erstrecken. Dadurch lassen sich erfindungsgemäß die Bremsscheibe und die Radfelge jeweils in zueinander axial versetzten Ebenen an die Fingerelemente anbinden. Insbesondere lassen sich die Bremsscheibe im Kragenbereich und die Radfelge im Bodenbereich montieren. Weiterhin ist es vorstellbar, dass der Kragenbereich derart gegenüber dem Bodenbereich in axialer Richtung versetzt ist, dass der Kragenbereich im Wesentlichen in radialer Richtung fluchtend mit der Stirnseite des hülsenförmigen Grundkörpers auf der Lagerseite der Radnabe abschließt. Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass, in axialer Richtung gesehen, sich der Seitenbereich zwischen 0,5 und 1,5 mal so weit erstreckt wie die in axialer Richtung bemessene Dicke der montierten Bremsscheibe. Dadurch lässt sich eine in axialer Richtung gesehen vergleichsweise schmal bemessene Radlagereinheit realisieren.
Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass der Kragenbereich Teil eines geschlossenen Rings oder von zueinander beabstandeten, insbesondere entlang der Umfangsrichtung zueinander beabstandeten, Ringsegmenten ist und/oder der Kragenbereich erste Anschlussausnehmungen zur unmittelbaren Anbindung an die Bremsscheibe aufweist. Durch den Ring oder die Ringsegmente wird die Stabilität der Fingerelemente in vorteilhafter Weise weiter erhöht. Die Ausgestaltung als Ring erlaubt es zudem in vorteilhafter Weise, die ersten Anschlussausnehmungen flexibel, vorzugsweise angepasst an Vorgaben der Bremsscheibe, zu verteilen. Insbesondere handelt es sich bei den ersten Anschlussausnehmungen um Durchgangsbohrungen, über die mittels eines Verbindungselements, wie z. B. über eine Schraube, die Bremsscheibe unmittelbar an die Radnabe anbindbar ist. Ferner ist es vorgesehen, dass die Bremsscheibe zumindest bereichsweise, vorzugweise vollständig, am Kragenbereich der Fingerelemente bzw. am Ring im Kragenbereich anliegt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Außenkontur des Rings oder der Ringsemente strukturiert ist, vorzugsweise periodisch, beispielsweise wellenförmig, strukturiert ist. Durch die wellenförmige Ausformung des Rings lässt sich nicht nur in vorteilhafter Weise Gewicht einsparen, sondern es lässt sich ein Wärmestau zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe unterdrücken bzw. reduzieren. Statt einer wellenförmigen Ausformung sind auch andere Muster vorstellbar, wie z. B. ein Zägezahn- oder Rechtecksmuster. Weiterhin ist es denkbar, dass die ersten Anschlussausnehmungen in Umlaufrichtung gesehen auf Höhe einer maximalen in radialer Richtung bemessenen Breite des Rings bzw. des Ringsegments angeordnet sind. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Periodizität der Strukturierung abgestimmt ist mit der Anzahl an Fingerelementen. Vorzugweise ist die Periodizität der Strukturierung ein ganzzahliges Vielfaches, beispielsweise das 2-fache, der Periodizität, mit der die Fingerelemente in Umlaufrichtung angeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass mindestens ein Seitenbereich, vorzugsweise jeder Seitenbereich der Fingerelemente, mindestens eine Ausnehmung aufweist, wobei sich die Ausnehmung wahlweise auf den Seitenbereich beschränkt, sich vom Seitenbereich bis in den Kragenbereich erstreckt, sich vom Seitenbereich bis in den Bodenbereich erstreckt oder sich auf Kragen- und Bodenbereich erstreckt. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise weiter Gewicht einsparen. Dabei ist es vorstellbar, dass die Ausnehmung zur Bremsscheibenseite der Radnabe hin offen oder geschlossen ist. Beispielsweise handelt es sich um eine runde oder ovale Ausnehmung, die bevorzugt in axialer Richtung gesehen mittig in den Seitenbereich des Fingerelements eingelassen ist.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung im Seitenbereich zur Kraftverteilung einen gebogenen Ausnehmungsrandverlauf aufweist. Dadurch lassen sich die im Betrieb der Radnabe auftretenden Kräfte möglichst optimal auf die Radnabe verteilen, so dass sich eine besonders stabile Radnabe bereitstellen lässt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Radnabe im Bodenbereich zweite Anschlussausnehmungen zur unmittelbaren Anbindung eines Rads, insbesondere einer Radfelge, aufweist, wobei die ersten Anschlussausnehmungen und die zweiten Anschlussausnehmungen vorzugsweise in radialer Richtung zueinander deckungsgleich, d. h. fluchtend angeordnet sind. Durch die deckungsgleiche Ausrichtung der ersten und der zweiten Anschlussausnehmungen lässt sich in vorteilhafter Weise eine Radnabe mit einer möglichst geringen Anzahl an Anschlusspunkten bereitstellen. Dadurch wird die Montage in vorteilhafter Weise vereinfacht.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anzahl der ersten Anschlussausnehmungen der Anzahl der zweiten Anschlussausnehmungen entspricht oder die Anzahl der ersten Anschlussausnehmungen größer, bevorzugt doppelt, so groß ist wie die Anzahl der zweiten Anschlussausnehmungen. Dadurch lassen sich die Anschlusspunkte möglichst gleichmäßig verteilen, so dass durch die erste Anschlussausnehmungen keine Unwuchten an der Radnabe entstehen können. Sofern die Anzahl der ersten Anschlussausnehmungen der Anzahl der zweiten Anschlussausnehmungen entspricht, lässt sich die Bremsscheibe vergleichsweise einfach und schnell montieren.
Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass die Bereiche zwischen mindestens zwei Fingerelementen in umlaufender Richtung mit einer topfförmigen Zwischenwandung gefüllt sind, wobei insbesondere das Verhältnis zwischen der Erstreckung der Fingerelemente und der Zwischenwandung, insbesondere entlang des vorgegebenen topfförmigen Verlaufs, einen Wert zwischen 0,3 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,7 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,6 annimmt. Es hat sich hierbei überraschenderweise herausgestellt, dass mit der Zwischenwandung eine zusätzliche Stabilisierung der Fingerelemente erzielt werden kann, wobei sich die Zwischenwandung ohne großen Mehraufwand schmieden lässt. Um gleichzeitigt die Gewichtszunahme durch die Zwischenwandung zu begrenzen, ist es von Vorteil, wenn die Zwischenwandung dünner als die Fingerelemente ausgestaltet ist. Vorzugsweise ist die Zwischenwandung 0,1 bis 0,5-mal, 0,1 bis 0,3-mal und besonders bevorzugt zwischen 0,05 und 0,15-mal so dick wie das Fingerelement. Dabei ist es besonders bevorzugt durch das Schmieden möglich, dass die Zwischenwandung ihre Dicke, beispielsweise in axialer Richtung, variiert, um einen bestmöglichen Kompromiss aus Gewichtsreduzierung und Stabilitätserhöhung, insbesondere individualisiert auf den jeweiligen Anwendungsfall, für die Fingerelemente zu realisieren.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Fingerelemente in Umlaufrichtung verdreht sind. Hierbei versteht der Fachmann unter dem Begriff „verdreht“ insbesondere, dass das Fingerelement im Kragenbereich gegenüber seinem Bodenbereich in Umlaufrichtung um einen Drehwinkel versetzt ist, d. h. ein seitlicher Randverlauf des Fingerelements sich nicht geradlinig radial nach außen erstreckt, sondern in Umlaufrichtung gebogen ist, bzw. zumindest teilweise schräg verläuft. Insbesondere ist zur Bestimmung des Drehwinkels eine Kante bzw. der seitliche Randverlauf des Fingerelements maßgeblich. Beispielsweise beträgt der Versatzwinkel zwischen 5° und 30°, bevorzugt zwischen 7,5° und 25° und besonders bevorzugt zwischen 10° und 15°. Hierbei ist die Richtung, in die der Kragenbereich gegenüber dem Bodenbereich versetzt ist, abhängig von einer Rotationsrichtung, mit der die montierte Radnabe im Einsatz, insbesondere bei der Vorwärtsfahrt, rotiert wird. Dabei sind die Kragenbereiche in Rotationsrichtung insbesondere vorversetzt, d. h. die Fingerelemente sind in Gegenrichtung der in einer Bremssituation auftretenden Bremskraft verdreht. Dadurch lässt sich die Stabilität der einzelnen Fingerelemente in vorteilhafter Weise auf Dauer weiter erhöhen. Zudem wirkt sich diese Ausgestaltung positiv auf das Erscheinungsbild der Radnabe aus, da die Fingerelemente im montierten Zustand auf der Sichtseite des Fahrzeugs zu erkennen sind.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Fingerelement in einem Wurzelbereich in den hülsenförmigen Grundkörper und/oder in einem Spitzenbereich in den Ring oder das Ringsegment übergeht, wobei ein Randverlauf des Fingerelements im Wurzelbereich und/oder Spitzenbereich kreisförmig, bogenförmig oder in einer durch Zugdreiecke festgelegten Geometrie ausgeformt ist. Unter einer durch Zugdreiecke festgelegte Geometrie versteht der Fachmann insbesondere, dass der Randverlauf durch die Methode der Zugdreiecke festgelegt ist. Die Methode der Zugdreiecke ist eine einfache grafische Methode zur Kerbformoptimierung, die in dem Buch „Verborgene Gestaltgesetze der Natur“ (Claus Mattheck, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 2006) beschreiben ist und auf deren Inhalt bezüglich der Zugdreiecke hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Sofern es sich um einen kreisförmigen oder bogenförmigen Randverlauf handelt, lässt sich diesem Randverlauf ein Krümmungsradius zuordnen, wobei der Krümmungsradius vorzugsweise größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Fingerelementen in Umlaufrichtung. Durch die Ausgestaltung im Wurzelbereich und/oder Spitzenbereich werden die Fingerelemente in vorteilhafter Weise gestützt. Vorzugsweise nimmt der Krümmungsradius einen Wert zwischen 5 mm und 50 mm an, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 30 mm und besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 15 mm.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fingerelemente ihre in Umlaufrichtung bemessene Breite ändern. Insbesondere ändern die Fingerelemente ihre Breite in Längsrichtung der Fingerelemente bzw. in radialer Richtung. Dadurch lässt sich die Breite in vorteilhafter Weise derart anpassen, dass die Fingerelemente gegenüber den im Betrieb zu erwartenden Belastungen, beispielsweise in einer Bremssituation, möglichst stabil sind. Vorzugsweise sind die Fingerelemente, der Ring und/oder die Ringsegmente in den Bereichen mit der ersten Anschlussausnehmung und/oder der zweiten Anschlussausnehmung breiter als in den Bereichen ohne erste und/oder zweite Anschlussausnehmung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass an der einstückig geschmiedeten Radnabe ein Gelenk, insbesondere einen ein Gleichlaufgelenk oder Antriebsgelenk, angebunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die einstückig geschmiedete Radnabe einen Gelenkbereich, insbesondere einen ein Gleichlaufgelenk oder Antriebsgelenk umfassenden Gelenkbereich, umfasst. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine besonders kompakte Radnabe bereitstellen, in die das Gleichlaufgelenk oder das Antriebsgelenk bereits integriert ist. Zudem vereinfacht es die Montage der gesamten Radlagereinheit, da in vorteilhafter Weise die Anzahl der zu verbauenden Bauteile reduziert wird gegenüber einer Radlagerung, bei der das Gleichlaufgelenk oder das Antriebsgelenk und die Radnabe jeweils als Einzelteile bereitgestellt werden.
Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass der Grundkörper auf der Lagerseite, insbesondere im Lagerbereich, ein Außengewinde aufweist. Mittels des Außengewindes lässt sich eine Mutter auf die Radnabe aufschrauben, mit der wiederum ein Lager im Lagerbereich der Radnabe in axialer Richtung fixiert bzw. verspannt werden kann. Das Außengewinde erlaubt es dabei, dass die Mutter festgezogen werden kann. Vorzugsweise ist das Lager zwischen dem radnabenseitigen Vorsprung bzw. einem radnabenseitigen Absatz einerseits und der Mutter andererseits in axialer Richtung gesehen verspannt. Das Verspannen mittels der Mutter hat den Vorteil, dass das Fixieren des Lagers unabhängig von Fertigungstoleranzen anderer Bauteile, wie z. B. eines Gleichlaufgelenks erfolgen kann. Stattdessen erfolgt die Verspannung allein über die Radnabe und die auf die Radnabe aufgeschraubte Mutter.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Radnabe im Bodenbereich

-- eine Erhebung, insbesondere eine zylinderförmige Erhebung, zur Ausbildung einer Zentrierhilfe oder
-- einen Absatz zum Einsetzen einer lösbaren Zentrierhilfe, insbesondere einer zylinderförmigen lösbaren Zentrierhilfe,

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Radnabe einen Encoderring für ein ABS-System umfasst. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Funktion in die Radnabe integrieren.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System aus einer Bremsscheibe und der erfindungsgemäßen Radnabe, wobei die Bremsscheibe an die Radnabe angepasst ist, insbesondere an deren Fingerelemente. Alle für die erfindungsgemäße Radnabe beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf das erfindungsgemäße System aus der Radnabe und dem Lager übertragen und andersherum.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System aus einer erfindungsgemäßen Radnabe und einem Lager, wobei das Lager im Lagerbereich der Radnabe mit der Radnabe verpresst ist. Insbesondere handelt es sich um ein Lager mit Wälzkörpern. Alle für die erfindungsgemäße Radnabe beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf das erfindungsgemäße System aus der Radnabe und dem Lager übertragen und andersherum. Vorzugsweise umfasst das Lager zwei Lagerinnenteile, die im montierten Zustand in axialer Richtung zueinander benachbart angeordnet sind und gegen einen Bereich der Radnabe, vorzugsweise einen Vorsprung oder einen radnabenseitigen Absatz verpresst sind. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Lager zwischen dem Träger und der Radnabe eingesetzt ist. Beispielsweise ist der Radlageraußenring über ein Gewinde, einen Seegering, einen Sicherungsring und/oder ein Sprengring am Träger befestigt bzw. gegenüber ein axiales Verschieben abgesichert.
Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass das Lager mit einem an der Radnabe montierbaren und in axialer Richtung versetzbaren Fixiermittel, beispielsweise einer Mutter, verpresst ist. Beispielsweise lässt sich die Mutter über ein Außengewinde der Radnabe, vorzugsweise mit einem festgelegten Anzugsmoment, so auf die Radnabe aufziehen, dass die Mutter gegen das Lager in axialer Richtung drückt und so das Lager verpresst. Dabei ist das Lager in axialer Richtung gesehen vorzugsweise zwischen dem Vorsprung oder einer Seitenfläche der Radnabe und der Mutter angeordnet. Insbesondere erlaubt es die Nutzung einer an der Radnabe montierten Mutter, dass beispielsweise die Verspannung des Lagers nicht über weitere Bauteile, wie z. B. ein Gleichlaufgelenk, erfolgen muss. Entsprechend ist die erzeugte Vorspannkraft, die auf das Lager wirkt, weniger abhängig von der Fertigungstoleranz anderer Bauteile. Bevorzugt bildet sich zwischen dem Gleichlaufgelenk und der Mutter in axialer Richtung ein Toleranzfreiraum aus.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das System ein Verschlusselement, ein Dichtelement und/oder Seegering aufweist. Mittels des Verschlusselements, das sich vorzugsweise zwischen der Radnabe bzw. der Mutter einerseits und dem Träger anderseits erstreckt, ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Lager vor Schmutz oder anderen schädlichen Einflüssen von außen zu schützen. Mittels des Dichtelements kann dabei vorzugsweise mitberücksichtigt werden, dass sich die Radnabe und der Träger im Betrieb gegeneinander verdrehen. Der Seegering ist vorzugsweise am Träger, insbesondere in einer Nut des Trägers befestigt und verhindert in vorteilhafter Weise, dass das Lager, insbesondere der Radlageraußenring sich in axialer Richtung verschiebt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigt:

1: eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
2 eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
3a und 3b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
4a und 4b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
5a und 5b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
6a bis 6c eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
7a bis 7c eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
8a und 8b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
9a und 9b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
10a bis 10c eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
11a und 11b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
12a und 12b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
13a und 13b eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Flig. 14 ein System aus einer Radnabe und einem Lager gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegende Erfindung
15 ein System aus einer Radnabe und einem Lager gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegende Erfindung
16 eine Radlagereinheit mit einer Radnabe gemäß einer vierzehnten Äusführungsform der vorliegenden Erfindung

In 1 ist eine Radlagereinheit 10 mit einer Radnabe 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Solch eine Radlagereinheit 10 dient beispielsweise einer Anbindung eines Fahrzeugrads an eine Fahrzeugkarosserie. Damit das Fahrzeugrad um eine Radachse R drehen kann, umfasst die Radlagereinheit 10 einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring 7, die zueinander über Wälzköper 4 um die Radachse R rotierend gelagert sind. In der schematisch dargestellten Ausführungsform ist es insbesondere vorgesehen, dass die Radnabe 1 derart geschmiedet ist, dass sie auf ihrer Lagerseite 32 in einem Lagerbereich 11 den Lagerinnenring bereitstellt. Hierbei weist die Radnabe 1 lagerseitig an einer der Radachse R abgewandten und koaxial zur Radachse R verlaufenden Seite Laufbahnen für die Wälzkörper 4 auf. Ferner umfasst die Radnabe 1 zumindest einen radial abstehenden Vorsprung 9, der als Begrenzung für die Wälzkörper 4 in axialer Richtung dient. Vorstellbar ist weiterhin, dass die Radnabe 1 auf der Radachse R zugewandten Seite des Lagerinnenrings eine Verzahnung oder Mitnehmer aufweist (nicht dargestellt), über die sich zum Antrieb des Fahrzeugrads ein Drehmoment auf den Lagerinnenring und damit die Radnabe 1 übertragen lässt.
Auf einer der Lageseite 32 gegenüberliegenden Bremsscheibenseite 31 weist die einstückig geschmiedete Radnabe 1 weiterhin eine Möglichkeit zur Anbindung einer Bremsscheibe 2 an die Radnabe 1 auf. Insbesondere umfasst die Radnabe 1 hierzu eine bzw. mehrere erste Anschlussausnehmungen 21 an Fingerelementen 5, über die eine sich umlaufend erstreckende, d. h. in Umlaufrichtung gesehen geschlossen ausgestaltete, Bremsscheibe 2 bzw. Reibscheibe an die Radnabe 1 montieren lässt. Neben den ersten Anschlussausnehmungen 21 zur Anbindung der Bremsscheibe 2 umfasst die einstückig geschmiedete Radnabe 1 ferner zweite Anschlussausnehmungen 22, die zur Anbindung des Fahrzeugrads bzw. der Fahrzeugfelge vorgesehen sind. Dabei ist die erfindungsgemäße Radnabe 1 derart geschmiedet, dass die ersten Anschlussausnehmungen 21 und die zweiten Anschlussausnehmungen 22 jeweils auf in axialer Richtung zueinander versetzten Ebenen angeordnet sind. Um das Fahrzeugrad an der Radnabe 1 zu montieren, ist vorzugsweise eine Zentrierhilfe 3 vorgesehen, die als stirnseitige Buchse bzw. als Vorsprung an der Radnabe auf der Bremsscheibenseite 31 ausgeformt ist. Vorstellbar ist es auch, dass die Zentrierhilfe 3 in Umlaufrichtung gesehen unterbrochen bzw. segmentiert ist, um Material einzusparen und damit das Gewicht der Radnabe zu reduzieren. Vorzugsweise steht die Buchse bzw. der Vorsprung weniger als 5 mm, weiter bevorzugt weniger als 2,5 mm und besonders bevorzugt weniger als 1,5 mm ab. Mit Hilfe der Zentrierhilfe 3 lässt sich auf einfache Weise das Fahrzeugrad auf die Radnabe 1 aufziehen und anschließend so ausrichten, dass die radseitigen Anschlussausnehmungen mit den zweiten Anschlussausnehmungen 22 an der Radnabe 1 in axialer Richtung deckungsgleich zueinander angeordnet sind.
In der 2 ist eine Radlagereinheit 10 mit einer Radnabe 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei unterscheidet sich die Radnabe 1 aus der 2 von der aus der 1 im Wesentlichen nur dahingehend, dass keine Zentrierhilfe 3 an der Radnabe 1 ausgeformt ist. Stattdessen ist ein Absatz 8 bzw. ein Rücksprung vorgesehen, über den sich eine Zentrierhilfe 3 lösbar an der Radnabe aufsetzen lässt. Beispielsweise handelt es sich bei der lösbaren Zentrierhilfe um eine Aluminiumhülse, die sich im Absatz 8 bzw. am Rücksprung anordnen lässt, um während der Montage des Fahrzeugrads das Fahrzeugrad über die lösbare Zentrierhilfe 3 das Aufziehen des Fahrzeugrads bzw. der Radfelge zu unterstützen. Nach der Montage des Fahrzeugrads lässt sich die Zentrierhilfe 3 wieder lösen. Durch die lösbare Zentrierhilfe 3 lässt sich in vorteilhafter Weise das Gewicht der Radnabe 1 gegenüber einer solchen Radnabe 1, an deren Stirnseite auf der Bremsscheibenseite 31 eine Buchse ausgeformt ist, reduzieren.
Die folgenden Ausführungsformen für die Radnaben 1 gem. 3a-13b betreffen im Wesentlichen den Anbindungsbereich, in dem die Bremsscheibe 2 an die Radnabe 1 montierbar ist. Dabei sind die Radnaben1 jeweils perspektivisch einmal von der Bremscheibenseite 31 (oben: 3a bis 12a) aus und einmal von der Lagerseite 32 (unten: 3b bis 12b) aus betrachtet illustriert. Die obigen Ausführungen zur der Ausgestaltung auf der Lagerseite der einstückig ausgestalteten Radnabe treffen dabei jeweils ebenfalls bei den folgenden Ausführungsform zu. Die einzelnen Ausführungsformen lassen sich zudem jeweils mit einer Zentrierhilfe 3 aus der 1 oder einem Absatz 8 für eine lösbare Zentrierhilfe aus der 2 ausgestalten.
In den 3a und 3b ist eine Radnabe 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Radnabe 1 zur Anbindung der Bremsscheibe 2 Fingerelemente 5 aufweist, die sich im Wesentlichen radial erstrecken. Insbesondere verlaufen die Fingerelemente 5 entlang einer gedachten topfförmigen Kontur, um die zueinander in axialer Richtung versetzten Ebenen für die ersten Anschlussausnehmungen 21 und die zweiten Anschlussausnehmungen 22 bereitzustellen. Insbesondere umfassen die Fingerelemente 5 einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Bodenbereich 41, einen im Wesentlichen axial erstreckenden Seitenbereich 42 und einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Kragenbereich 43. Unter einem wesentlichen axial erstreckenden Seitenbereich 42 versteht der Fachmann insbesondere auch einen Seitenbereich, der bis zu 15 ° gegenüber der Radachse R geneigt ist. Dabei bildet der Kragenbereich 43 in radialer Richtung gesehen einen Anbindungsbereich, über den die Bremsscheibe 2 montierbar ist, aus. Vorzugsweise umfasst die Radnabe 1 hierbei im Kragenbereich 43 die ersten Anschlussauslassungen 21. Weiterhin ist es in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die ersten Anschlussauslassungen 21 in radialer Richtung deckungsgleich zu den zweiten Anschlusselementen 22 im Bodenbereich 41 angeordnet sind. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Radnabe 1 fünf Fingerelemente 5 aufweist, die in Umlaufrichtung gesehen zueinander äquidistant angeordnet sind. Durch die Ausbildung der geschmiedeten Fingerelemente 5 kann bei der Ausgestaltung der Radnabe auf einen Bremstopf verzichten werden, wodurch sich in vorteilhafter Weise ein Gesamtgewicht für die Radnabe 1 und damit die gesamte Radlagereinheit 10 reduzieren lässt.
In den 4a und 4b ist eine Radnabe 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zusätzlich zu den Fingerelementen 5 der Ausführungsform aus 3 ist hier eine Zwischenwandung 44 zwischen den einzelnen Fingerelementen 5 ausgestaltet. Dadurch lässt sich die Stabilität der im Wesentlichen im Betrieb entlang der Umlaufrichtung belasteten Fingerelemente 5 unterstützen. Um das Gewicht der Radnabe 1 nur vergleichsweise gering zu erhöhen, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Zwischenwandung 4 dünner ist als die Fingerelemente 5. Beispielsweise ist die Zwischenwandung 44 0,1 bis 0,5-mal, 0,1 bis 0,3-mal und besonders bevorzugt zwischen 0,05 und 0,15-mal so dick wie das Fingerelement 5. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich die Zwischenwandung 44 nicht über die gesamte Länge der Fingerelemente 5 erstreckt. Beispielsweise nimmt das Verhältnis zwischen der Erstreckung des Fingerelements 5 und der Zwischenwandung 44 entlang ihres topfförmigen Verlaufs einen Wert zwischen 0,3 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,7 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,6 an. Es hat sich zudem herausgestellt, dass sich eine Radnabe 1 mit der beschriebenen Zwischenwandung 44 in vorteilhafter Weise besonders einfach schmieden lässt.
In den 5a und 5b ist eine Radnabe 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen aus der 3 dahingehend, dass die Fingerelemente 5 in Umlaufrichtung verdreht sind, vorzugsweise jeweils um denselben Versatzwinkel α verdreht sind. Hierbei bemisst sich der Versatzwinkel α zwischen dem Versatz zwischen dem Randverlauf 56 des Fingerelements 5 im Bodenbereich 41 zum Randverlauf des Fingerelements 5 im Kragenbereich 43. Beispielsweise beträgt der Versatzwinkel α zwischen 5° und 30°, bevorzugt zwischen 7,5° und 25° und besonders bevorzugt zwischen 10° und 15°. Hierbei ist die Richtung, in die der Kragenbereich 43 gegenüber dem Bodenbereich 41 versetzt ist abhängig von einer Rotationsrichtung mit der die montierte Radnabe 1 im Einsatz, insbesondere bei der Vorwärtsfahrt, rotiert wird. Dabei sind die Kragenbereiche 43 in Rotationsrichtung insbesondere vorversetzt, d. h. die Fingerelemente 5 sind in Gegenrichtung der in einer Bremssituation auftretenden Bremskraft verdreht. Dadurch lässt sich die Stabilität der einzelnen Fingerelemente 5 in vorteilhafter Weise auf Dauer weiter erhöhen. Außerdem lässt sich durch die verdrehten Fingerelemente 5 ein wertiger ästhetischer Gesamteindruck erzeugen, da die verdrehten Fingerelemente 5 im montierten Zustand auf der Sichtseite des Fahrzeugs zu finden sind.
In den 6a bis 6c ist eine Radnabe 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist der Kragenbereich 43 als geschlossener Ring 45 ausgestaltet. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise die Stabilität der Radnabe 1 im Anbindungsbereich an die Bremsscheibe 2 erhöhen. Zudem lassen sich die ersten Anschlussausnehmung 21 in Umlaufrichtung flexibel bzw. bedarfsabhängig verteilen. Dies gestattet beispielsweise die Anpassung an bestimmte Vorgaben, die durch eine Bremsscheibe 2 bestimmt sind. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Radnabe 1 zwischen zwei Fingerelementen 5 im Bodenbereich einen Randverlauf 56 aufweist, der festgelegt ist durch die Methode der Zugdreiecke 35. Dies ist in der in 6c dargestellten Detailansicht schematisch illustriert. Die Methode der Zugdreiecke 35 ist eine einfache grafische Methode zur Kerbformoptimierung, die in dem Buch „Verborgene Gestaltgesetze der Natur“ beschreiben ist. In der vorliegenden Ausführungsform findet die Zugdreieckmethode Anwendung an dem der Radachse 1 zugewandten Ende des Fingerelements 5, d. h. in einem Wurzelbereich 51, und sorgt dabei für einen stabile Anbindung des Fingerelements 5 an den zentralen Teil der Radnabe 1.
In den 7a bis 7c ist eine Radnabe 1 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei ist es vorgesehen, dass der Randverlauf 56 in einem Spitzenbereich, d. h. einem Bereich, in dem das Fingerelement 5 in den Ring 45 übergeht, durch die Methode der Zugdreiecke 35 festgelegt ist. Dies ist in der auf rechten Seite der 6 dargestellten Detailansicht schematisch illustriert. Dadurch lässt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine stabile Verbindung des Fingerelements 1 mit dem als Ring ausgeformten Kragenbereich 43 realisieren.
In den 8a und 8b ist eine Radnabe 1 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass der Randverlauf 56 im Wurzelbereich 51 zwischen zwei Fingerelementen 5 rund ist. Zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Außenkontur 55, d. h. die der Radachse R abgewandte Außenseite des Rings 45, wellenförmig strukturiert ist. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise ein Wärmestau zwischen der Radnabe 1 und der Bremsscheibe 2 vermeiden.
In den 9a und 9b ist eine Radnabe 1 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein runder Randverlauf 56 im Spitzenbereich 52 vorgesehen. Bevorzugt weist dieser Randverlauf 56 einen Krümmungsradius zwischen 5 mm und 50 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 30 mm und besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 15 mm auf. Dadurch wird ein besonders massiver Übergang vom Fingerelement 5 zum Ring 45 bereitgestellt, mit den das Fingerelement 5 abgestützt werden kann.
In den 10a bis 10c ist eine Radnabe 1 gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In diese Ausführungsform ist der Bereich zwischen zwei Fingerelementen 5 derart ausgestaltet, dass in einer in Axialrichtung erfolgenden Draufsicht (siehe 10c) zwischen zwei Fingerelementen 5 eine kreisrunde Kontur bzw. ein runder Konturverlauf, insbesondere in Form eines Bohrlochs 46, ausgebildet ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise auch Material auf der Innenseite des Rings eingespart. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Ring 45 an seiner Außenkontur 55 eine Einwölbung 48 aufweist, die in radialer Richtung deckungsgleich zur zweiten Ausnehmungsauslassung 22 angeordnet ist. Vorzugweise umfasst der Ring 45 ausschließlich in Umlaufrichtung gesehen auf Höhe der Fingerelemente 5 jeweils eine Einwölbung 48.
In den 11a und 11b ist eine Radnabe 1 gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ausführungsform aus 11 entspricht im Wesentlichen derjenigen aus 10, wobei zusätzlich eine Ausnehmung 49 im Fingerelement 5 vorgesehen ist. Dabei erstreckt sich diese Ausnehmung 49 vom Seitenbereich 42, insbesondere in axialer Richtung vom Bodenbereich aus gesehen im ersten Drittel beginnend, bis zur Stirnseite der Radnabe 1 auf der Lagerseite 32. Dadurch ist der Kragenbereich 43 in Umlaufrichtung gesehen auf Höhe der zweiten Anschlussausnehmungen 22 zur Bremsscheibenseite 31 offen und es bilden sich im Kragenbereich 43 Ringsegmente aus. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Ringsegmente zwischen den Fingerelemente 5 im Kragenbereich 43 an ihrer Außenkontur 55 in Umlaufrichtung gesehen jeweils in ihrer Mitte eine Einwölbung 48 aufweisen.
In den 12a und 12b ist eine Radnabe 1 gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung 49 im Fingerelement 5 aus 12 auf der dem Bodenbereich 41 zugewandten Seite abgerundet ist, d. h. einen runden Ausnehmungsrandverlauf 56' aufweist. Dadurch lässt sich eine verbesserte Krafteinleitung in die Radnabe 1 verursachen.
In den 13a und 13b ist eine Radnabe 1 gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen aus den 11 und 12 ist die Ausnehmung 49 im Fingerelement 5 rund und damit zum Kragenbereich 43 hin geschlossen. Vorzugsweise ist die runde Aussparung in axialer Richtung gesehen mittig im Seitenbereich 42 angeordnet. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass die Ausnehmung 49 im Fingerelement 1 ellipsenförmig ausgestaltet ist.
In 14 ist ein System aus einer Radnabe 1, insbesondere einer Radnabe 1 aus einer der 1 bis 13, und einem Lager 60 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass die Radnabe 1, vorzugsweise im Lagerbereich 11, ein Außengewinde 68 aufweist. Dieses Außengewinde 68 erlaubt es, beispielsweise mittels einer aufgeschraubten bzw. aufzuschraubenden Mutter 63, das Lager 60 in axialer Richtung zu verspannen. Das Lager 60 weist dabei ein oder zwei in axialer Richtung zueinander benachbarte Lagerinnenteile 69 auf, die am als Lagerinnenring dienenden Lagerbereich 11 der Radnabe 1 anliegen. Dazu liegt das Lager 60 zumindest bereichsweise zur einen Seite an einem Absatz der Radnabe 1 und zur anderen Seite an der Mutter 63 an. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Fixierung des Lagers 60, unabhängig von einem, in axialer Richtung gesehen an die Radnabe 1 anschließenden Gleichlaufgelenk 66 erfolgen. Folge ist, dass Fertigungstoleranzen beim Herstellen der einzelnen Bauteile, insbesondere des Gleichlaufgelenks 66 und der Radnabe 1, einen Zusammenbau, insbesondere ein Anbinden des Lagers 60 an die Radnabe 1, nicht beeinträchtigen. Beispielsweise bildet sich im montierten Zustand zwischen der Mutter 63 und dem Gleichlaufgelenk 66 in axialer Richtung gesehen ein Toleranzfreiraum 67 aus. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Mutter 63 mit einem festgelegten Anzugsmoment vorspannen lässt. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Gleichlaufgelenk 66 zusammen mit der Radnabe 1 einstückig geschmiedet. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Lager 60 in radialer Richtung gesehen zwischen dem Lagerbereich 11 der Radnabe 1 und einem Träger 61 angeordnet ist, insbesondere eingepresst ist. Zur Sicherung des Lagers 60, insbesondere des Radlageraußenrings 7, ist vorzugsweise ein Seegering 62 vorgesehen, der an einer Innenseite des Trägers 61 angeordnet ist, insbesondere umlaufend angeordnet ist. Ferner ist ein Verschlusselement 64 vorgesehen, das sich zwischen der Mutter 63 und dem Träger 61 im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt. Das Verschlusselement 64 dient dabei in vorteilhafter Weise zum Schutz vor äußeren Einflüssen, insbesondere als Schmutzschutz. Dabei ist es vorstellbar, dass das Verschlusselement 64 trägerseitig oder mutterseitig ein Dichtelement 65 aufweist.
In 15 ist ein System aus einer Radnabe 1 und einem Lager 60 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Wesentlichen entspricht das System aus der 15 dem der 14 und unterscheidet sich nur dahingehend, dass statt eines Seegerings 62 das Lager 60 mit dem Träger 61 verschraubt ist. Dazu umfasst der Träger 61 ein Innengewinde und das Lager 60 ein Außengewinde, über die der Träger 61 und das Lager 60 miteinander verbunden werden. Zum Einschrauben des Lagers 60 zwischen die Radnabe 1 und den Träger 60 weist das Lager 60 vorzugsweise an seiner Stirnseite einen Mitnehmer 70, insbesondere eine Einschraubkontur, auf, über die - beispielsweise mittels eines speziellen Werkzeugs - das Lager 60 einschraubbar ist. Darüber hinaus ist es vorstellbar, dass das Lager 60 mittels eines Sicherungsrings, eines Seegerings 62, eines Sprengrings oder Vergleichbares zusätzlich gesichert ist.
In den 16a und 16b ist eine Radnabe 1 gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei entspricht die Ausführungsform im Wesentlichen der Ausführungsform aus den 3a und 3b. Zusätzlich weist die in den 16a und 16b dargestellte Ausführungsform Innenseitenaussparungen 72 auf, die an einer Innenseite des Grundkörpers 6 ausgebildet sind. Insbesondere sind die Innenseitenaussparungen 72 in Umlaufrichtung gesehen auf Höhe der Fingerelemente 5 ausgestaltet. Vorzugsweise verlaufen die Innenseitenaussparungen 72 in axialer Richtung schräg zur Radachse R. In Umlaufrichtung gesehen ist die Innenseitenaussparung bogenförmig ausgestaltet. Dabei unterbrechen die Innenaussparungen 72 die Zentrierhilfe 3 in Umlaufrichtung.
Dadurch wird mit Vorteil durch die Innenseitenaussparungen 72 Gewicht gespart. Vorzugsweise sind die unterbrochenen Zentrierhilfen 3 derart ausgestaltet, dass sich die Radnabe 1 über die Zentrierhilfen 3 an der Radachse abstützen kann. Hierfür sind die Zentrierhilfen 3 in axialer Richtung beispielsweise länger ausgestaltet als die Zentrierhilfen aus den Ausführungsformen 1 bis 13. Bevorzugt stehen die unterbrochenen Zentrierhilfen 3 in axialer Richtung mit einer Länge vom der Oberseite der Radnabe 1 ab, die genau so groß oder größer ist wie eine in Umlaufrichtung an der Innenseite des Grundkörpers 6 bemessene Länge des unterbrochen Bereichs zwischen zwei Zentrierhilfen 3. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Fingerelemente 5, insbesondere im Seitenbereich 42, eine weitere lokale Materialverdünnung bzw. -verjüngung aufweisen, wodurch mit Vorteil weiter Gewicht eingespart werden kann.
Für die Ausführungsformen in den 3 bis 16b ist es jeweils alternativ vorstellbar, dass im Lagerbereich 11 die Radnabe 1 keine Lagerfläche bereitstellt, sondern, dass auf den Lagerbereich 1 ein Wälzlager, insbesondere ein vorgefertigtes Wälzlager, aufgezogen wird. Dadurch kann in vorteilhafter Weise darauf verzichtet werden, den Lagerbereich 11 an der Radnabe 1 aufwendig zu bearbeiten, insbesondere zu härten und zu polieren. Schließlich erschweren die Fingerelemente 6 den maschinellen Zugang zum Lagerbereich 11.
Bezugszeichenliste

1: Radnabe
2: Bremsscheibe
3: Zentrierhilfe
4: Wälzkörper
5: Fingerelement
6: Grundkörper
7: Radlageraußenring
8: Absatz
9: Vorsprung
10: Radlagereinheit
11: Lagerbereich
21: erste Anbindungsauslassung
22: zweite Anbindungsauslassung
31: Bremscheibenseite
32: Lagerseite
35: Zugdreiecke
41: Bodenbereich
42: Seitenbereich
43: Kragenbereich
44: Zwischenwandung
45: Ring
46: Bohrloch
48: Einwölbung
49: Ausnehmung
51: Wurzelbereich
52: Spitzenbereich
55: Außenkontur
56: Randverlauf
56': Ausnehmungsrandverlauf
60: Lager
61: Träger
62: Seegering
63: Mutter
64: Verschlusselement
65: Dichtelement
66: Gleichlaufgelenk
67: Toleranzfreiraum
68: Außengewinde
69: Lagerinnenteil
70: Mitnehmer
72: Innenseitenaussparung
D: Durchmesser
L: Länge
R: Radachse
α: Versatzwinkel

Claims

Radnabe (1) zur unmittelbaren Anbindung einer Bremsscheibe (2), wobei die Radnabe (1) einen zumindest teilweise hülsenförmigen Grundkörper (6) mit einem als Lagerinnenring vorgesehenen Lagerbereich (11) umfasst, wobei vom Grundkörper (6) Fingerelemente (5) zur Anbindung der Bremsscheibe (2) und einer Radfelge abstehen und wobei die Radnabe (1) einstückig geschmiedet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fingerelemente (5) jeweils erste Anschlussausnehmungen (12) zur Anbindung der Bremsscheibe (2) und zweite Anschlussausnehmungen (22) zur Anbindung einer Radfelge umfassen, wobei die ersten Anschlussausnehmungen (21) und die zweiten Anschlussausnehmungen (22) in axial zueinander versetzten Ebenen und radial zueinander versetzt angeordnet sind.
Radnabe (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Radnabe (1) zwischen vier und sechs, bevorzugt fünf, Fingerelemente (5) aufweist.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fingerelemente (5) in einem parallel zu einer Radachse (R) verlaufendem Querschnitt einer topfförmigen Kontur folgen und wobei die Fingerelemente (5) insbesondere einen im Wesentlichen radial erstreckenden Bodenbereich (41), einen im Wesentlichen axial erstreckenden Seitenbereich (42) und einen im Wesentlichen radial erstreckenden Kragenbereich (43) aufweisen.
Radnabe (1) gemäß Anspruch 3, wobei der Kragenbereich (43) Teil eines geschlossenen Rings (45) oder von zueinander beabstandeten Ringsegmenten ist und/oder der Kragenbereich (43) erste Anschlussausnehmungen (21) zur unmittelbaren Anbindung an die Bremsscheibe (2) aufweist.
Radnabe (1) gemäß Anspruch 4, wobei eine Außenkontur (55) des Rings (45) oder der Ringsemente strukturiert ist, vorzugsweise periodisch, beispielsweise wellenförmig, strukturiert ist.
Radnabe (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei mindestens ein Seitenbereich (42), vorzugsweise jeder Seitenbereich (42) der Fingerelemente (5), mindestens eine Ausnehmung (49) aufweist, wobei sich die Ausnehmung (49) insbesondere vom Seitenbereich (42) bis in den Kragenbereich (43) erstreckt, vom Seitenbereich (42) bis in den Bodenbereich (41) erstreckt oder sich auf den Seitenbereich (42) beschränkt.
Radnabe (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Ausnehmung (49) im Seitenbereich (42) zur Kraftverteilung einen gebogenen Ausnehmungsrandverlauf (56') aufweist.
Radnabe (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Radnabe (1) im Bodenbereich (41) die zweiten Anschlussausnehmungen (22) zur unmittelbaren Anbindung eines Rads, insbesondere einer Radfelge, aufweist und wobei die ersten Anschlussausnehmungen (21) und die zweiten Anschlussausnehmungen (22) in radialer Richtung jeweils zueinander deckungsgleich, d. h. fluchtend, angeordnet sind.
Radnabe (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Anzahl der ersten Anschlussausnehmungen (21) der Anzahl der zweiten Anschlussausnehmungen (22) entspricht oder die Anzahl der ersten Anschlussausnehmungen (21) größer, bevorzugt doppelt so groß ist wie die Anzahl der zweiten Anschlussausnehmungen (22).
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bereiche zwischen mindestens zwei Fingerelementen (5) in umlaufender Richtung mit einer topfförmigen Zwischenwandung (44) gefüllt sind, wobei insbesondere das Verhältnis zwischen der Erstreckung des Fingerelements (5) und der Zwischenwandung (44) einen Wert zwischen 0,3 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,7 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,6 annimmt.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fingerelemente (5) in Umlaufrichtung verdreht sind.
Radnabe (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei das Fingerelement (5) in einem Wurzelbereich (51) in den hülsenförmigen Grundkörper (6) und/oder in einem Spitzenbereich (52) in den Ring (45) oder das Ringsegment übergeht, wobei ein Randverlauf (56) des Fingerelements (5) im Wurzelbereich (51) und/oder Spitzenbereich (52) kreisförmig, bogenförmig oder in einer durch Zugdreiecke (35) festgelegten Geometrie ausgeformt ist.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fingerelemente (5) ihre in Umlaufrichtung bemessene Breite ändern.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstückig geschmiedete Radnabe (1) einen Gelenkbereich, insbesondere einen ein Gleichlaufgelenk (66) oder Antriebsgelenk umfassenden Gelenkbereich, umfasst.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (6) auf der Lagerseite (32), insbesondere im Lagerbereich (11), ein Außengewinde (68) aufweist.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radnabe (1) auf einer Bremsscheibenseite (31) -- eine Erhebung, insbesondere eine zylinderförmige Erhebung, zur Ausbildung einer Zentrierhilfe (3) oder -- einen Absatz (8) zum Einsetzen einer lösbaren Zentrierhilfe, insbesondere einer zylinderförmigen lösbaren Zentrierhilfe, aufweist.
Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radnabe (1) einen Encoderring für ein ABS-System umfasst.
System aus einer Bremsscheibe (2) und einer Radnabe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsscheibe (2) an die Radnabe (1) angepasst ist, insbesondere an deren Fingerelemente (5).
System aus einer Radnabe (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 und einem Lager (60), wobei das Lager (60) im Lagerbereich der Radnabe (1) mit der Radnabe (1) verpresst ist.
System gemäß Anspruch 19, wobei das Lager (60) mit einem an der Radnabe (1) montierbaren und in axialer Richtung versetzbaren Fixiermittel, beispielsweise einer Mutter (63), verpresst ist.
System gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei das System -- ein Verschlusselement (64), -- ein Dichtelement (65) und/oder -- Seegering (62) aufweist.