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Die Erfindung betrifft eine Radnabe eines Kraftfahrzeuges
mit einem daran zu befestigenden Reibkörper, insbesondere
einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel, der zum
tribologischen Zusammenwirken mit zugehörigen Bremsbelägen einer
Reibungsbremse vorgesehen ist.
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Aus der DE 197 44 870 A1 ist beispielsweise eine
vormontierbare Baueinheit für angetriebene Achsen von Kraftfahrzeugen
bekannt, die eine Radnabe mit Flansch sowie eine am Flansch
zu befestigende Bremsscheibe aufweist. Der Flansch dient
weiterhin zur Befestigung eines Kraftfahrzeugrades. Dabei
wird die Bremsscheibe mittels der Radschrauben zwischen dem
Flansch und der Felge des Kraftfahrzeugrades eingespannt.
Dies führt dazu, dass sich jegliche dynamische Verformung
des Flansches bzw. der Radfelge, z. B. bei Kurvenfahrt, auf
das Rotationsverhalten der Bremsscheibe auswirken kann.
Insbesondere können daraus eine unerwünschte Verstärkung des
Bremsscheibenschlages, erhöhte Schwankungen der
Bremsscheibendicke sowie gesteigerte Bremsmomentenschwankungen
resultieren.
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Ferner wird in der DE 195 37 808 C2 eine Radlagerung für ein
Kraftfahrzeug beschrieben mit einem Wälzlager und einem
integrierten Radflansch. Dabei weist der Radflansch zwei axial
parallelversetzte Bereiche auf, die sich in Umfangsrichtung
betrachtet abwechseln und jeweils lösbare
Befestigungsmöglichkeiten für eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad
besitzen. Die beiden Befestigungsbereiche am Radflansch sind
durch Rippen miteinander verbunden, so dass sich aufgrund
der starren mechanischen Verbindung Krafteinwirkungen an
einem der Befestigungsbereiche, wie bereits oben beschrieben,
unerwünscht auf den gesamten Radflansch auswirken. Damit ist
die Bremsscheibe nachteilig den Krafteinwirkungen durch das
Fahrzeugrad ausgesetzt. Außerdem erfordert eine solche
Radlagerung eine äußerst aufwendige Gestaltung der Radnabe mit
Flansch, die fertigungstechnisch nur sehr kostenintensiv
umsetzbar ist.
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Ausgehend davon ist es die Aufgabe der Erfindung, eine
Radnabe eines Kraftfahrzeugs mit einem daran zu befestigenden
Reibkörper anzugeben, die unter Verwendung einfach
herstellbarer Einzelteile eine negative Beeinflussung des
Reibkörpers infolge an der Radnabe anliegender Radkräfte
weitestgehend ausschließt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Radnabe eines
Kraftfahrzeuges mit einem Reibkörper, insbesondere einer
Bremsscheibe oder Bremstrommel, zum tribologischen Zusammenwirken
mit zugehörigen Bremsbelägen einer Reibungsbremse, nach
Patentanspruch 1. Danach umfasst die Radnabe einen angeformten
Radflansch zur Befestigung eines Kraftfahrzeugrades, und
bietet gleichzeitig die Möglichkeit den Reibkörper mit einem
Trägerabschnitt unter Abstand zum Radflansch auf der dem
Kraftfahrzeugrad gegenüberliegenden Seite der Radflansches,
bezogen auf die Umfangsrichtung, formschlüssig zu
befestigen. Neuerungsgemäß ist der Trägerabschnitt des Reibkörpers
räumlich getrennt vom Radflansch mittels eines an der
Radnabe angeordneten Radlagers axial gegenüber der Radnabe
verspannt. Damit wird die Beeinflussung der
Bremsscheibenrotation durch am Radflansch anliegende Krafteinwirkungen des
Kraftfahrzeugrades unterbunden.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Radnabe mit Reibkörper
wird dadurch erreicht, dass zwischen der Radnabe und dem
Trägerabschnitt des Reibkörpers eine in Umfangsrichtung
formschlüssige Verzahnung ausgebildet ist. Diese Verzahnung
sorgt für die sichere Übertragung auftretender
Bremsumfangskräfte. Eine solche Verzahnung kann beispielsweise durch an
der Radnabe angeformte radial oder axial vorstehende Zähne
realisiert werden, die sich in zugehörige Ausnehmungen im
Trägerbauteil formschlüssig erstrecken.
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Eine weitere Möglichkeit den Reibkörper formschlüssig mit
der Radnabe zu verbinden besteht darin, den Reibkörper
mittels zumindest eines formschlüssig in der Radnabe sowie im
Reibkörper angeordneten Verbindungselementes an die Radnabe
zu koppeln. Als Verbindungselemente können beispielsweise
Stifte, Schrauben, Nieten, Kerbnägel, Passfedern oder analog
wirkende Bauteile Verwendung finden.
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Eine bevorzugte Variante der Radnabe mit Reibkörper ergibt
sich dadurch, dass der Trägerabschnitt und das Radlager
mittels eines umgeformten Radnabenabschnittes axial gegenüber
der Radnabe verspannt sind. Dabei besteht die Umformung
insbesondere in einer Verstemmung oder Wälznietung eines
Radnabenabschnittes, wodurch das Radlager und der Reibkörper
gegenüber der Radnabe axial verspannt werden.
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Alternativ dazu können der Trägerabschnitt und das Radlager
auch mittels eines Spannelementes axial gegenüber der
Radnabe verspannt sein. Für einen solchen Fall ist beispielsweise
eine drehbar zur Radnabe angeordnete Mutter als Spannelement
denkbar. Dies gestattet eine stufenlose Einstellung der
Vorspannkraft.
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Eine analoge Möglichkeit den Reibkörper unter axialem
Abstand zum Radflansch verdrehfest mit der Radnabe zu
verbinden wird dadurch erreicht, dass der Trägerabschnitt des
Reibkörpers stoffschlüssig an der Radnabe befestigt ist.
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Insbesondere kann der Trägerabschnitt einstückig an die
Radnabe angeformt sein.
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Als sinnvolle Weiterentwicklung der Radnabe mit Reibkörper
ist vorgesehen, dass der Reibkörper einen lösbar mit dem
Trägerabschnitt verbundenen Reibring aufweist. Dabei ist der
Reibring separat handhabbar und dementsprechend auch
getrennt vom Trägerabschnitt montierbar bzw. demontierbar.
Dies verbessert die Servicefreundlichkeit der Radnabe mit
Reibkörper.
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Eine alternative Ausführung der Radnabe, die mittels eines
Radlagers drehbar innerhalb eines Fahrzeuges angeordnet ist,
umfasst einen ersten Radflansch, an dem Befestigungsstellen
zur lösbaren Befestigung eines Fahrzeugrades ausgebildet
sind, und einen zweiten Flansch, an dem Befestigungsstellen
zur lösbaren Befestigung eines Reibkörpers einer zugehörigen
Reibungsbremse ausgebildet sind, wobei der zweite Flansch
unter axialem Abstand zum ersten Radflansch einstückig an
der Radnabe angeformt ist und die Befestigungsstellen am
ersten Radflansch bzw. am zweiten Flansch im Umfangsrichtung
versetzt zueinander angeordnet sind. Zur Entkopplung der
beiden Flansche ist zwischen dem ersten Radflansch und dem
zweiten Flansch ein radial sich erstreckender Spalt
vorgesehen ist. Damit bleibt der am zweiten Flansch befestigte
Reibkörper unbeeinflusst von am ersten Radflansch wirkenden
Radkräften.
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Gemäß einer Weiterentwicklung einer der vorgenannten
Ausführungen der Radnabe ist der Reibkörper einstückig mit dem
zweiten Flansch ausgebildet. Damit reduziert sich insgesamt
der Bauteilaufwand einer derartigen Baueinheit.
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Weitere sinnvolle Detailmerkmale der Erfindung sind den
Ausführungsbeispielen in den Figuren zu entnehmen und werden im
folgenden näher erläutert.
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Es zeigt/zeigen:
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Fig. 1-2 zwei Ansichten einer ersten Ausführungsform einer
Radnabe mit einer verdrehfest daran befestigten
Bremsscheibe;
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Fig. 3-4 zwei Ansichten einer zweiten Ausführungsform einer
Radnabe mit einem verdrehfest daran befestigten
Reibkörper;
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Fig. 5 eine Ansicht einer dritten Ausführungsform einer
Radnabe mit einem verdrehfest daran befestigten
Reibkörper;
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Fig. 6 eine Schnittansicht einer weiteren Variante der
Radnabe mit einem einstückig angeformten Trägerabschnitt;
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Fig. 7 zwei Ansichten einer weiteren Radnabenausführung mit
zwei einstückig angeformten Befestigungsflanschen für
ein Fahrzeugrad und einen Reibkörper.
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Die in den Figuren gezeigten verschiedenen erfindungsgemäßen
Varianten einer Radnabe 1, 11, 21, 31, 41 sind jeweils
verdrehfest mit einer drehbaren Achse 2 eines Kraftfahrzeuges
verbunden. Insbesondere kann die Radnabe 1 gemäß Fig. 1
mittels einer Achsmutter 5 an der Achse 2 befestigt sein.
Die Achse 2 ist über ein Radlager 3 in einem fahrzeugfesten
Bauteil, beispielsweise einem Achsschenkel 4, drehbar
gelagert. An der Radnabe 1, 11, 21, 31, 41 ist ein Radflansch 6,
46 angeformt, um dort ein nicht gezeigtes Fahrzeugrad
verdrehfest mit der Radnabe 1, 11, 21, 31, 41 zu verbinden,
beispielsweise mit Radschrauben.
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Außerdem ist an der Radnabe 1, 11, 21, 31 ein Reibkörper 7,
17, 27, 37 verdrehfest befestigt, der tribologisch mit
zugehörigen Bremsbelägen einer nicht gezeigten Reibungsbremse
zusammenwirken kann. Der in Fig. 1 als belüftete
Bremsscheibe 7 ausgebildete Reibkörper umfasst einen Reibring 8
und einen im Umfangsrichtung, d. h. Drehrichtung, der Achse
2 formschlüssig mit der Radnabe 1 verbundenen
Trägerabschnitt 9. Zur Entkopplung des Reibkörpers 7, 17, 27, 37 von
der Radnabe 1, 11, 21, 31 ist der Trägerabschnitt 9, 19, 29,
39 in axialem Abstand zum Radflansch 6 mit der Radnabe 1,
11, 21, 31 verbunden. Dadurch können sich am Radflansch 6
anliegende Kräfte und Verformungen, insbesondere als
Resultat von Radkräften, nicht negativ auf die Reibkörperrotation
und damit das Bremsverhalten des Reibkörpers 7, 17, 27, 37
auswirken.
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Erfindungsgemäß ist der Reibkörper 7, 17, 27, 37 über seinen
Trägerabschnitt 9, 19, 29, 39 fahrzeugbezogen axial
innenliegend zum Radflansch 6, d. h. gegenüberliegend zum
Fahrzeugrad, verdrehfest mit der Radnabe 1, 11, 21, 31
verbunden. Dabei ist der Trägerabschnitt 9, 19, 29 gemäß der
Ausführungsformen nach den Fig. 1-5 mittels des Radlagers 3
axial gegenüber der Radnabe 1, 11, 21 verspannt. Der
Trägerabschnitt 9, 19, 29 wird somit axial zwischen einem Anschlag
10 der Radnabe 1, 11, 21 und dem Radlager 3 eingeklemmt.
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Gemäß Fig. 1-2 ist das Radlager 3 mittels eines umgeformten
Radnabenabschnittes 12 axial gegenüber der Radnabe 1
verspannt. Der Radnabenabschnitt 12 wird vorzugsweise durch
eine Verstemmung oder Wälznietung umgeformt und sorgt damit
nicht nur für eine axial spielfreie Einstellung des
Radlagers 3 sondern auch für die Verspannung des
Trägerabschnittes 9 an der Radnabe 1. Selbstverständlich kann die axiale
Verspannung von Radlager 3, Trägerabschnitt 9 und Radnabe 1
auch auf anderem Wege erreicht werden. Beispielsweise ist es
möglich, die Verspannung mittels einer Achsmutter oder eines
sonstigen Spannelementes zu erzielen, die auf eine
Antriebswelle, bei angetriebenen Achsen, oder einen Achszapfen, bei
nicht angetriebenen Achsen, aufgeschraubt ist. Die axiale
Verspannung mittels einer Achsmutter erleichtert außerdem
aufgrund ihrer leichten Demontierbarkeit einen etwaigen
Wechsel des Reibkörpers 7. Durch die vielseitige
Realisierbarkeit der Verspannung können Radlager unterschiedlichster
Bauart Verwendung finden. Zur Übertragung auftretender
Bremsumfangskräfte ist der Trägerabschnitt 9 in Umfangsrichtung
formschlüssig mit der Radnabe 1 verspannt. Dazu ist zwischen
der Radnabe 1 und dem Trägerabschnitt 9 eine Verzahnung
ausgebildet, die radial vorstehende Zähne 13 an der Radnabe 1
und zugehörige Ausnehmungen 14 im Trägerabschnitt 9 umfasst.
Jeder Zahn 13 erstreckt sich formschlüssig in eine
zugehörige Ausnehmung 14 und gewährleistet die sichere Übertragung
der Bremsumfangskräfte vom Reibkörper 7 auf die Radnabe 1
bzw. Achse 2.
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Die Fig. 3-4 zeigen eine alternative Ausführungsform der
formschlüssigen Verbindung zwischen der Radnabe 11 und dem
Reibkörper 17 mittels einer Verzahnung. Dabei sind am
Anschlag 10 der Radnabe 11 axial vorstehende Zähne 15
angeformt, die sich formschlüssig in zugehörige axiale
Vertiefungen 16 im Trägerabschnitt 19 erstrecken. Durch die axiale
Verspannung von Radnabe 11 und Trägerabschnitt 19 mittels
des Radlagers 3 wird der stetige Eingriff der Zähne 15 in
die Vertiefungen 16 sichergestellt.
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Fig. 5 ist schließlich eine in Umfangsrichtung
formschlüssig Verbindung von Radnabe 21 und Trägerabschnitt 29 zu
entnehmen, die zumindest ein zusätzliches Verbindungselement 20
erfordert. Das Verbindungselement 20 erstreckt sich
formschlüssig sowohl in eine Öffnung 18 in der Radnabe 21 als
auch in eine Öffnung 22 im Trägerabschnitt 29. Dabei kann
ein solches Verbindungselement 20 beispielsweise als Stift
(wie in Fig. 5), Niet, Passfeder, Kerbnagel, Schraube oder
ähnliches Bauteil ausgebildet sein. Auf eine zusätzlich
Verzahnung zwischen Radnabe 21 und Trägerabschnitt 29 kann dann
vorteilhaft verzichtet werden.
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Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Radnabe
31 mit einem einstückig daran angeformten Trägerabschnitt 39
der Reibkörpers 37. Dabei ist der Trägerabschnitt 39 wie in
den obigen Ausführungsformen unter axialem Abstand zum
Radflansch 6 angeordnet, so dass sich zwischen dem Radflansch 6
und dem Trägerabschnitt 39 ein radial verlaufender Spalt 30
ergibt. Dies erhöht zwar die Komplexität in der Gestaltung
der Radnabe 31 reduziert jedoch gleichzeitig den
Bauteilaufwand. Zudem kann auf einen zusätzlichen Bearbeitungsgang zur
Einformung einer formschlüssigen Verbindung zwischen Radnabe
und Reibkörper verzichtet werden. Analog dazu kann der
Trägerabschnitt 39 selbstverständlich auch stoffschlüssig an
der Radnabe 31 befestigt sein, beispielsweise mittels Löten,
Schweißen oder ähnlichem. Um bei einer derartigen Anordnung
Wartungs- und Reparaturarbeiten am Reibkörper 37 einfach zu
ermöglichen, ist der Reibring bzw. die Reibtrommel lösbar am
Trägerabschnitt 39 verdrehfest befestigt.
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Der in den Figuren gezeigte Reibkörper 7, 17, 27, 37 muss
nicht notwendigerweise als Bremsscheibe 7 ausgebildet sein.
Analog kann es sich bei dem Reibkörper 7, 17, 27, 37 auch um
eine Bremstrommel oder ein vergleichbar wirkendes
Bauelemente handeln.
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Allgemein ergibt sich bei den in den Fig. 1-6 gezeigten
Ausführungen eine Vereinfachung der Montierbarkeit des
Reibkörpers 7, 17, 27, 37, indem der Reibring 8 bzw. die
Reibtrommel und der zugehörige Trägerabschnitt 9, 19, 29, 39
nicht einstückig ausgebildet sind. Es ist sinnvoll den
Reibring 8 bzw. die Reibtrommel als separates Bauteil zu
gestalten, das im Umfangsrichtung formschlüssig sowie lösbar
am Trägerabschnitt 9, 19, 29, 39 befestigbar ist. Im Falle
von Wartungs- oder Reparaturtätigkeiten kann dann lediglich
der Reibring 8 bzw. die Reibtrommel demontiert oder
gegebenenfalls gewechselt werden. Der Trägerabschnitt 9, 19, 29,
39 kann an der Radnabe 1, 11, 21, 39 verbleiben. Vor allem
erlaubt die zweiteilige Gestaltung von Reibring 8 bzw.
Reibtrommel und Trägerabschnitt 9, 19, 29, 39 die einfache
axiale Montierbarkeit des Reibrings 8 bzw. der Reibtrommel von
der Fahrzeugaußenseite her.
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Fig. 7 verdeutlicht in zwei Ansichten eine weitere
alternative Ausführungsform einer Radnabe 41 mit einem einstückig
angeformten zweiten Flansch 42 zur Befestigung eines nicht
gezeigten Reibkörpers, beispielsweise einer Bremsscheibe
oder einer Bremstrommel. Dabei ist der zweite Flansch 42 zur
Entkopplung von den Radkräften unter axialem Abstand zum
ersten Radflansch 46 an der Radnabe 41 angeordnet. Zwischen
dem ersten Radflansch 46 und dem zweiten Flansch 42 zur
Befestigung eines nicht gezeigten Reibkörpers 7 ergibt sich
damit ein radial verlaufender Spalt 40. Durch diesen Spalt
40 bleibt der zweite Flansch 42 bzw. der Reibkörper 7
unbeeinflusst von den am ersten Radflansch 46 anliegenden
Radkräften. Auf diese Weise können die aus dem Stand der
Technik bekannten Funktionsnachteile an der Reibungsbremse
beseitigt werden. An den beiden Flanschen 42, 46 sind jeweils
mehrere Befestigungsstellen 43, 47 einerseits für ein
Fahrzeugrad und andererseits für einen Reibkörper 7 vorgesehen.
Im Falle der in Fig. 7 dargestellten Radnabe 41 sind die
Befestigungsstellen 43, 47 als Durchgangslöcher
gegebenenfalls mit Gewinde ausgebildet. Damit werden das Fahrzeugrad
und der Reibkörper jeweils mittels Schrauben fest an die
Radnabe 41 angebunden. Selbstverständlich sind auch anders
gestaltete Befestigungsstellen 43, 47 möglich, die
beispielsweise eine schwimmende Anbindung des Reibkörpers 7 an
die Radnabe 41 gestatten. Dabei ist der Reibkörper 7 zwar
verdrehfest mit der Radnabe 41 verbunden, kann aber
gegenüber dieser gewisse Relativverschiebung, insbesondere in
Achsrichtung, ausführen.
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Die beiden Flansche 42, 46 an der Radnabe 41 sind dabei
derart gestaltet, dass die jeweiligen Befestigungsstellen 43,
47 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind
(siehe Fig. 7). Dies ermöglicht die einfache axial
gerichtete Montage sowohl des Fahrzeugrades als auch des
Reibkörpers an der Radnabe 41 von der Fahrzeugaußenseite her, d. h.
in Fig. 7 von links. Damit wird durch die Gestaltung der
Flansche 42, 46 die Wartungsfreundlichkeit der
Gesamtanordnung erhöht.
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Allgemein sind in den Fig. 1-7 Radnaben 11, 21, 31, 41
für angetriebene Fahrzeugachsen dargestellt, wobei die
Radnabe 11, 21, 31, 41 üblicherweise über eine geeignete
formschlüssige Verbindung, z. B. eine Verzahnung 44 wie in Fig.
7, verdrehfest an die Rotation der Fahrzeugachse gekoppelt
ist. Das erfindungsgemäße Prinzip der vorteilhaften
Befestigung eines Fahrzeugrades sowie eines Reibkörpers 7 an einer
Radnabe 11, 21, 31, 41 lässt sich hingegen auch auf nicht
angetriebene Fahrzeugachsen analog übertragen.