CN103038070B - 汽车的车轮组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车车轮单侧悬挂的车轮组件，包括一盘式制动器的制动盘，该制动盘沿径向方向观察在其外周处靠近轮辋地被固定于轮盘上，所述盘式制动器的制动钳将所述制动盘在其内周上箍抱并且被固定于轮架上，该轮架支撑车轮轴承的固定环，所述车轮轴承的旋转环支承轮毂，该轮毂与所述轮盘抗扭转和轴向固定地相连接，其特征在于：轮盘与轮毂的连接由压配合或者由平面切口齿槽部、特别是福伊特端面齿构成。

Description

汽车的车轮组件
技术领域
本发明涉及一种汽车的车轮组件。
背景技术
传统车轮的构造及其支承包括车轮轴承、带有车轮安装法兰的轮毂和带有轮胎的轮辋这些构件。轮辋用车轮螺栓固定在车轮安装法兰上，其中，制动盘被夹紧在轮辋与车轮安装法兰之间。DE 101 32 429A1介绍了一种这样的车轮轴承结构。最大的制动盘摩擦半径此处由尺寸链：内轮辋半径-制动钳桥的高度-一半衬片高度所确定。因此，对于功率强劲的车辆，常常需要使用较大的轮辋以安置必要的制动盘尺寸。
在确定制动盘的尺寸时，应该力求尽可能大的摩擦半径，因为这样降低了制动钳的压紧力和因此降低其重量。制动钳桥的尺寸可以设计得较小以及液压活塞可以相应地较小。但是反过来，制动盘的重量随着制动盘直径而增加。
还可以通过如下方式实现大的摩擦半径：使制动钳从内侧抱住制动盘，就是说将制动钳桥的高度从尺寸链中提取出来。其先决条件是：制动盘是固定在轮辋上，或车轮安装法兰或者说轮盘必须构造得近似与轮辋内径一样大以及将内侧被抱住的制动盘固定在其上。
EP 018 37 48 A1介绍了一种这样的结构，作为用于车辆的带有盘式制动器的车轮组件，其包括一个带有被固定在轮毂上的基础件的钵状盘支架以及一个鼓形部件，该鼓形部件与轮辋保持微小径向间距地轴向向内延伸并且与制动盘的径向外部边缘固定连接。另外还包括一个制动钳，该制动钳支撑在一个固定不动的车轮轴承壳体上、将制动盘的径向内侧边缘箍抱包住、支撑设置在制动盘两侧的制动块以及至少在制动盘的一侧上具有一个操纵装置。在轮辋内部径向地设置有通风道。
已知的是，内侧被抱住的、固定于轮辋的制动盘迄今为止仅仅用在摩托车中。其背景是：与汽车不同，摩托车中不存在显著的侧向力。车轮轴承直接安置在车轮中，因此制动器支座可以相对轴承安置位置以微小的允差被加工制成。相反，在单侧车轮导向的情况下制造公差和轮辋在侧向力作用下的变形则会导致：无法给定固定于轮辋的制动盘的端面跳动。制动衬片被推回，从而在操纵制动器时产生一个不可接受的空行程，直到制动衬片重新贴靠为止。另外还产生转向轮旋转振动。车轮横向跑偏通过如下方式得以控制：非常精确地加工制造轮毂法兰和制动盘。只有轮架与轮毂法兰之间的变形作用于端面跳动。如果将内侧被抱住的制动盘固定在这种单侧车轮导向的传统轮辋上的话，单是由于车轮螺栓的不均匀拧紧所导致的轮辋变形就会超过容许的公差。
由于在拆卸或者装配时必须将制动盘从制动钳中抽出或者插入，所以制动盘被固定在轮辋上的车轮的更换要明显困难得多。装配时操作失误的危险性或者例如在制动盘拆除时操作制动器的危险性很大。
为了在现有技术的车轮组件中在装配状态下实现必要的端面跳动，轮毂法兰在车轮外部侧与车轮轴承在车轮内部侧要一起进行精车削(überdrehen)。在此，制动盘公差便加上了轮辋的公差和由操作、例如由车轮螺栓的不均匀拧紧所产生的误差。
发明内容
本发明的目的是，提供一种汽车的车轮组件，这种车轮组件在避免尽可能多的上述缺点的情况下尽可能地轻便，以及因此其结构可以按负荷要求适当设计。
上述目的通过本发明的汽车的车轮组件得以实现。
按本发明的用于汽车车轮单侧悬挂的车轮组件，包括一盘式制动器的制动盘，该制动盘沿径向方向观察在其外周处靠近轮辋地被固定于轮盘上，所述盘式制动器的制动钳将所述制动盘在其内周上箍抱并且被固定于轮架上，该轮架支撑车轮轴承的固定环，所述车轮轴承的旋转环支承轮毂，该轮毂与所述轮盘抗扭转和轴向固定地相连接，其特征在于：所述轮盘与所述轮毂的连接由压配合或者由平面切口齿槽部、特别是福伊特端面齿构成。
根据本发明，用于汽车车轮单侧悬挂的车轮组件包括一盘式制动器的制动盘，该制动盘沿径向方向观察在其外周处靠近轮辋地被固定于轮盘上，所述盘式制动器的制动钳将所述制动盘在其内周上箍抱并且被固定于轮架上，该轮架支撑车轮轴承的固定环，所述车轮轴承的旋转环支承轮毂，该轮毂与轮盘抗扭转和轴向固定地相连接，其特征在于：轮盘与轮毂的连接由压配合(过盈配合)或者由平面切口齿槽部、特别是福伊特端面齿构成。
附加地，因为驱动力矩和制动力矩不通过轮盘传导，故而可以使非驱动车轮专门针对于侧向力进行设计，这本身同样带来了重量优势。
本发明的有益的实施方式规定：轮毂在车轮轴承的居于车轮内部的那侧上通过另一平面切口齿槽部(Plan-Kerbverzahnung)、特别是另一福伊特端面齿与驱动轴相连接。此外，所述平面切口齿槽部的和/或所述另一平面切口齿槽部的和/或压配合的轴向预紧能够有益地通过在轮毂的居于车轮外部的那侧可接近的螺栓连接得以实现。因此轮盘可以通过拧松螺栓连接容易地被拆下。这样就大大地简化了维保作业，例如在制动器上的维保作业。
本发明的优选的实施方式规定：制动盘浮动地或沿径向方向挠弹性(elastisch nachgiebig)地固定在轮盘上。这一点例如可以通过沿径向方向挠弹性的、固定在轮盘上的保持环得以实现。由于远在外部作用的制动力的力的水平(Kraftniveau)低，这样的制动盘保持架简直可以构造成具有弹性的，从而有益地允许制动盘无阻碍地伸展。因此避免了所谓的制动盘翘曲(Schüsselung)并且轮盘在侧向力作用下的局部轴向变形不被传递到制动盘上。
如果车轮被这样地分成两个功能单元的话，即车轮螺栓将轮辋与轮盘连接，那么在拆下车轮时在车辆上留下一个在直径方面明显更大的轮毂法兰，该轮毂法兰还支承着内侧被抱住的制动盘。于是，在更换轮胎时轮辋作为轮胎支架被从轮盘上旋下。
制动盘在没有固定连接的钵状体的情况下就足够实现其功能并且因此能够有益地由板坯冲压而成，这便带来了重量优势和成本优势。由于较大的摩擦半径的原因使得必要的压紧力较小，这样就降低了制动钳的重量，而制动钳桥用的大的可能的结构空间允许在重量减少的情况下实现高的刚度。另外，改善的传动比使得采用较小型的制动力放大器成为可能。
另外，如果轮辋由空腔挤压型材构成的话是有益的。同时它和/或轮盘在本发明的一种特别有益的结构中可以由铝或镁构成或者由塑料、特别是通过碳素纤维或玻璃纤维增强的塑料构成。在这种情况下，轮毂与轮盘也可以由不同的材料组成。通过轮毂与轮盘的分开式的构造产生多种多样的涉及结构形式和材料的设计可能性，而没有现有技术中车轮螺栓连接本身所带来的限制。所有的力和力矩在此必须从轮毂法兰通过螺栓连接被传递到轮辋上。通过压配合或者福伊特端面齿的部件连接，在更好的力锁合的情况下有益地具有较大的刚性。轮辋底可以由弯曲的挤压型材制成，通过这种方式，由于材料的最大部分位于零轴(中性轴线)附近，因此与传统的轮辋相比还产生较高的轮辋底刚性。经济的第二轮辋例如可以用于冬季轮胎或者用于在损坏时备用，因为只需更换(轮胎)垫带即可。
车轮单元和制动钳可以如此地构造，即，与现有技术的车轮或者制动器相反，该车轮单元和制动钳能够容易地被更换。因此本发明的一个方案例如可以只应用于功率强大的车辆，而与此相比功率较弱的变型方案则可以装备按照现有技术的车轮/制动系统。这特别是提供给昂贵的车轮构造形式，诸如碳素纤维结构。因此同样可以考虑在配件商店中实现改装。
本发明的一个特别有益的实施方式的特征如下：车轮轴承在车轮内部侧通过其内环借助锁紧螺母被定位在轮毂上。作为此外的可选方案，车轮轴承在车轮内部侧也可以通过其内环借助轮毂的外径扩大部、特别是通过翻边被定位在轮毂上。在这种情况下，轮毂的用于定位车轮轴承的外径扩大部可以在制造轮毂上的平面切口齿槽部之际被制成。特别是，这一点可以借助一种切削工具(Spannmittel，夹紧工具)在用于轮毂的切削过程(Spannvorgang，夹紧过程)之内并且特别是在一道工序中完成。由于制动盘的支座和轮辋底的支座可以在装配状态下与车轮轴承一起进行精车削并因此达到端面跳动的最大限度，所以至少在维修保养情况下不可拆卸的连接是有好处的。这特别是适用于制动盘保持架与轮盘被构造成一体的情况。另外，废除传统的轮毂法兰能够在车轮轴承直径较小的同时实现较大的车轮轴承宽度，这样产生较少的轴承摩擦和密封摩擦或者允许实现对于高刚性所需的较大的轮盘深度。
优选地，所述轮毂在所述车轮轴承的居于车轮内部的那侧上通过另一平面切口齿槽部、特别是另一福伊特端面齿与驱动轴相连接。
优选地，通过在所述轮毂的居于车轮外部的那侧可接近的螺栓连接而实现对所述平面切口齿槽部和/或所述另一平面切口齿槽部和/或所述压配合的轴向预紧。
优选地，所述制动盘浮动地和/或沿径向方向挠弹性地固定在所述轮盘上。
优选地，所述制动盘通过沿径向方向挠弹性的制动盘保持架固定在所述轮盘上。
优选地，所述轮辋由空腔挤压型材构成。
优选地，所述轮辋和/或所述轮盘由铝或镁构成或者由塑料、特别是通过碳素纤维或玻璃纤维增强的塑料构成。
优选地，所述车轮轴承在车轮内部侧通过其内环借助锁紧螺母被定位在所述轮毂上。
优选地，所述车轮轴承在车轮内部侧通过其内环借助所述轮毂的外径扩大部、特别是通过翻边被定位在所述轮毂上。
优选地，所述轮毂的用于定位所述车轮轴承的外径扩大部在制造所述轮毂上的平面切口齿槽部之际被制成。
优选地，用于定位所述车轮轴承的外径扩大部以及所述平面切口齿槽部在所述轮毂上的制造借助于切削工具在用于该轮毂的切削过程之内完成，特别是在一道工序中完成。
附图说明
下文将参照不同的实施例进一步阐述本发明。全部进一步说明的特征都会是本发明的重要内容。附图中：
图1为带有铸造构造的轮盘的本发明的车轮组件；
图2为本发明的车轮组件用的、金属板壳构造的轮盘；
图3为本发明的车轮组件用的、带有铸造轮辐的、作为非驱动车轮的轮盘；
图4为本发明的车轮组件用的、带有铸造轮辐的、作为受驱动车轮的轮盘；
图5为本发明的车轮组件用的、夹层构造的轮盘，和
图6为带有作为非驱动车轮的铸造轮盘的本发明的车轮组件。
具体实施方式
轮架1配置有图1中所示出的车轮组件，该轮架固定仅仅被示意性示出的车轮轴承2的外环。车轮轴承2的内环围绕着虚线画出的轴线4可旋转传动地支承轮毂3。轮毂3通过一个被构造成福伊特端面齿的平面切口齿槽部5抗扭转和轴向固定地与轮盘6相连接。车轮轴承2在车轮内部侧通过它的内环借助轮毂3的通过翻边而扩大的外径3′被固定在这个轮毂上，其中所述扩大的外径3′在制造用于使所述轮毂3与未示出的驱动轴连接的另一平面切口齿槽部5′之际被制成。优选这借助一个未示出的切削工具在用于轮毂3的切削过程之内完成，优选在一道工序中完成。这样，轮毂3在车轮轴承2的居于车轮内部的那侧上通过另一构造成福伊特端面齿的平面切口齿槽部5′与驱动轴的未示出的轴颈相连接。通过一个在轮毂3的居于车轮外部的那侧可接近的螺栓连接实现对所述平面切口齿槽部5和所述另一平面切口齿槽部5′的轴向预紧。为此，未示出的贯穿螺栓与所述驱动轴螺栓连接地穿过一个孔4′沿轴向方向延伸。
与由铝或镁构成的轮毂3抗扭地连接的、双壁式的轮盘6在居于车轮外部的那侧上沿径向方向延伸，直至由空腔挤压型材构成的、带有内伸螺栓连接凸缘8的轮辋7，该螺栓连接凸缘具有未示出的孔，通过这些孔，轮辋7借助穿过轮盘6外周上未示出的对应孔的、未示出的车轮螺栓与制动盘保持架20的轮辋支承环9相连接。制动盘保持架20被构造成沿径向方向挠弹性的并且在它的朝向内部的制动盘支座10上支承有盘式制动器的制动盘11，该盘式制动器的制动钳12将制动盘11在其内周上箍抱并被固定于轮架1上。制动盘保持架20的沿径向方向挠弹性的构造通过在轮辋支承环9与制动盘保持架20的制动盘支座10之间沿周向间隔开的连接件21得以实现，所述制动盘保持架带有U形匝卷部(U-Schlag)，该U形匝卷部具有对于满足所需弹性足够小的壁厚。这样，制动盘保持架20由轮辋支承环9、沿径向方向具有弹性的连接件21和制动盘支座10构成。
图2示出的是与图1相当的本发明的一种实施结构，主要的不同之处在于：轮盘6不是以铸造结构形式、而是以金属板壳结构形式与轮毂3装配地相连接。车轮外部金属板壳13和车轮内部金属板壳14在它们的外周或者内周上为了传递扭矩分别与轮辋7和轮辋支承环9或者轮毂3固定连接。在外周上通过带有制动盘保持架20的轮辋支承环9与未示出的轮辋的连接与图1中所阐述的连接相同。与图1的不同之处还有被装入的、看不到的车轮轴承2是借助一个锁紧螺母22定位在轮毂3上。
与图1的该不同之处也存在于图3和4中。此外，这些图对图1和2补充地另示出各一个轮盘6，该轮盘具有与受驱动的或者随动的轮毂3相连接的轮辐15。受驱动的轮毂3具有另一平面切口齿槽部5′。可以被铸造或者压铸(压注)成型的轮盘6的材料既可以是轻金属也可以是塑料，特别是纤维增强塑料。带有制动盘支座10的制动盘保持架20在此与轮盘6构造成一体。但是制动盘也可以与图1相同地通过一个轮辋支承环9与制动盘保持架20固定在一起。在与轮盘6成一体的构造方式中，沿径向方向的充分弹性通过根据所用材料对制动盘保持架20厚度的不同选择得以实现。此处示出的是塑料制的轮盘6。
与此不同，图5示出的是本发明的塑料-金属类型的结构，其具有与图3和4相应的制动盘支座10，与其不同的是：轮盘6由夹层结构形式的碳素纤维层构成。轮毂3和用于轮辋7与制动盘11(二者在这个附图中均未示出)的支承环17在轮盘的由碳素纤维和/或碳素织物增强的塑料壳18上被层压压合到轮盘6中。在塑料壳18之间具有所谓的夹层结构填充材料16(例如由泡沫塑料构成)和延展性的钢板衬里19。在这种情况下，至少在车轮内部侧朝向制动盘支座10，作为可选方案，支承环17也可以与轮辋支承环9一样构造有图1所示的弹性连接件21。此外，这里可以看到其他哪个地方都没有绘出的、用于未示出的车轮螺栓的孔23，利用这些孔，轮辋7(图1)通过其在轮盘6外周上向内突伸的螺栓连接凸缘8与制动盘保持架20的支承环17相连接。
在图6所示出的非驱动车轮组件中，轮毂3通过未示出的、位于附图标记2位置处的车轮轴承被固定在未示出的轮架上，该轮架还支承未示出的制动钳。车轮轴承2的未示出的内环围绕着虚线画出的轴线4可旋转地支承轮毂3。轮毂3通过一种压配合25与轮盘6抗扭转和轴向固定地连接。车轮轴承2在车轮内部侧通过它的内环借助轮毂3的通过翻边而扩大的外径3′被固定在这个轮毂上。压配合25的轴向固定通过在轮毂3的居于车轮外部的那侧可接近的螺栓连接借助锁紧螺母26得以实现。所述压配合借此在装配过程中还可以被拉向内部。轮毂3的携动法兰27可以这样轴向向内一直延伸越过车轮轴承2，这样，除了实现较大的轮辐深度之外还产生高的抗倾覆稳定性。
由铝或者塑料构成的、通过压配合25与轮毂3抗扭地连接的轮盘6在居于车轮外部的那侧上沿径向方向延伸，直至由挤压型材构成的、带有内伸的螺栓连接凸缘8的轮辋7，该螺栓连接凸缘通过孔28借助未示出的螺栓被固定在轮盘6的外周6′上。轮盘6的外周6′在车轮内部侧延伸并且沿径向方向与制动盘保持架20挠弹性地相连接。制动盘保持架20在它的内指的制动盘支座10上支承盘式制动器的制动盘11，该盘式制动器的未示出的制动钳将制动盘11在其内周上箍抱并且被固定于未示出的轮架上。制动盘保持架20的沿径向方向挠弹性的固定通过在轮盘6的外周6′与制动盘保持架20之间沿周向间隔开的连接件21得以实现，所述制动盘保持架具有足以满足所需弹性的小的壁厚。

Claims (16)

1.用于汽车车轮单侧悬挂的车轮组件，包括一盘式制动器的制动盘(11)，该制动盘沿径向方向观察在其外周处靠近轮辋(7)地被固定于轮盘(6)上，所述盘式制动器的制动钳(12)将所述制动盘(11)在其内周上箍抱并且被固定于轮架(1)上，该轮架支撑车轮轴承(2)的固定环，所述车轮轴承的旋转环支承轮毂(3)，该轮毂与所述轮盘(6)抗扭转和轴向固定地相连接，其特征在于：所述轮盘(6)与所述轮毂(3)的连接由压配合(25)或者由平面切口齿槽部(5)构成。
2.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于：所述轮毂(3)在所述车轮轴承(2)的居于车轮内部的那侧上通过另一平面切口齿槽部(5′)与驱动轴相连接。
3.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：平面切口齿槽部是福伊特端面齿。
4.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：通过在所述轮毂(3)的居于车轮外部的那侧可接近的螺栓连接而实现对所述平面切口齿槽部(5)和/或所述压配合(25)的轴向预紧。
5.如权利要求2所述的车轮组件，其特征在于：通过在所述轮毂(3)的居于车轮外部的那侧可接近的螺栓连接而实现对所述另一平面切口齿槽部(5′)的轴向预紧。
6.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：所述制动盘(11)浮动地和/或沿径向方向挠弹性地固定在所述轮盘(6)上。
7.如权利要求6所述的车轮组件，其特征在于：所述制动盘(11)通过沿径向方向挠弹性的制动盘保持架(20)固定在所述轮盘(6)上。
8.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：所述轮辋(7)由空腔挤压型材构成。
9.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：所述轮辋(7)和/或所述轮盘(6)由铝或镁构成或者由塑料构成。
10.如权利要求9所述的车轮组件，其特征在于：所述轮辋(7)和/或所述轮盘(6)由通过碳素纤维或玻璃纤维增强的塑料构成。
11.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：所述车轮轴承(2)在车轮内部侧通过其内环借助锁紧螺母(22)被定位在所述轮毂(3)上。
12.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：所述车轮轴承(2)在车轮内部侧通过其内环借助所述轮毂(3)的外径(3′)扩大部被定位在所述轮毂(3)上。
13.如权利要求1或2所述的车轮组件，其特征在于：所述车轮轴承(2)在车轮内部侧通过其内环借助所述轮毂(3)的外径(3′)扩大部通过翻边被定位在所述轮毂(3)上。
14.如权利要求12所述的车轮组件，其特征在于：所述轮毂(3)的用于定位所述车轮轴承(2)的外径(3′)扩大部在制造所述轮毂(3)上的平面切口齿槽部(5)之际被制成。
15.如权利要求14所述的车轮组件，其特征在于：用于定位所述车轮轴承(2)的外径(3′)扩大部以及所述平面切口齿槽部(5)在所述轮毂(3)上的制造借助于切削工具在用于该轮毂(3)的切削过程之内完成。
16.如权利要求14所述的车轮组件，其特征在于：用于定位所述车轮轴承(2)的外径(3′)扩大部以及所述平面切口齿槽部(5)在所述轮毂(3)上的制造借助于切削工具在用于该轮毂(3)的切削过程之内在一道工序中完成。
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