DE102005032745A1

DE102005032745A1 - Radanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005032745A1
Application number: DE200510032745
Authority: DE
Inventors: Riccardo Venaria Reale Dell'Anna; Domenico Marentino Ducci; Angelo Vignotto
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: DE102005032745B4; ITTO20040488A1

Abstract

Die Radanordnung umfasst eine Nabeneinheit (1, 6, 7), welche um eine Drehachse (x) drehbar ist, einen Bremsrotor (10), welcher durch die Nabeneinheit getragen ist und zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, ein Leichtmetallrad (2), welches durch den Bremsrotor (10) getragen ist und drehfest an diesem mittels Vorsprüngen (12, 22) befestigt ist, welche in Winkelabständen um die Achse (x) angeordnet sind und durch das Rad oder den Bremsrotor ausgebildet sind und entsprechende, von dem Bremsrotor (10) oder dem Rad (2) gebildete Ausnehmungen (11, 21) in Eingriff nehmen, und eine zentrale Verriegelungsmutter (14), welche an der Nabeneinheit angebracht ist und gegen eine Außenseite (2a) des Rads wirkt, um das Rad in Bezug auf die Nabeneinheit axial zu verriegeln und die Vorsprünge (12, 22) in Eingriff mit den Ausnehmungen (11, 21) zu halten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radanordnung für ein Kraftfahrzeug.

Es ist bekannt, dass das Rad, der Bremsrotor und die drehbare Nabe starr aneinander befestigt werden müssen, um als eine Einheit zu drehen und um das Antriebsdrehmoment von der Nabe auf das Rad und das Bremsdrehmoment von dem Bremsrotor auf das Rad zu übertragen.

Herkömmlich sind das Rad und der Bremsrotor beide direkt an der drehbaren Nabe angebracht und an dieser durch axiale Bolzen befestigt, welche durch axial ausgerichtete Bohrungen verlaufen, die das Rad, einen radialen Flansch des Bremsrotors und einen radialen Flansch der Nabenlagereinheit durchsetzen. Es wird z.B. auf die EP-A-0 568 958 und die EP-A-0 849 096 verwiesen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radanordnung bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Nabe auf das Rad und die Übertragung des Bremsdrehmoments von dem Bremsrotor auf das Rad zu verbessern, um die Entstehung eines Spiels in Umfangsrichtung zwischen der Nabe und einer Leichtmetallfelge zu verhindern.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Vorgang der Montage des Rads an der Nabe zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine genaue Zentrierung des Rads bezüglich der Achse oder der Rotation der Nabe sicherzustellen.

Diese und andere Aufgaben und Vorteile, welche im Folgenden besser verständlich werden, werden gemäß der Erfindung durch eine Radanordnung gelöst/erreicht, welche die in den beigefügten Ansprüchen definierten Merkmale aufweist.

Es werden nun zwei bevorzugte, jedoch nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:
1 eine axiale Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Radanordnung gemäß der Erfindung ist,
2 schematisch die Konturen zweier Grenzflächen einer Nabe und eines Bremsrotors illustriert, welche Teil der Radanordnung von 1 sind,
3 eine axiale Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Radanordnung gemäß der Erfindung ist und
4 eine Vorderansicht der Radanordnung aus Sicht des Pfeils IV in 3 ist.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen. Eine Nabeneinheit 1 für ein Antriebsrad 2 eines Kraftfahrzeugs ist durch eine Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs durch eine Lagereinheit 3 mit einem Doppelsatz von Wälzelementen 4 und 5, in diesem Beispiel Kugeln, um eine Drehachse x drehbar getragen. Die Nabeneinheit 1 ist so eingerichtet, dass sie zur Drehung mit einem homokinetischen Gelenk (nicht gezeigt) zu koppeln ist. Das Rad 2 ist ein Rad aus einer Aluminiumlegierung oder aus anderen Leichtmetallen (z.B. Magnesium, Titan usw).
Die Nabeneinheit 1 umfasst eine Mittelachse 6 und eine Hülse 7, welche mittels einer Zahnkopplung 67 koaxial an der zylindrischen Außenfläche 6a der Achse angebracht ist. Die Hülse 7 bildet eine zylindrische Außenfläche 7a, an welcher die radial inneren Laufbahnen 8 und 9 der Lagereinheit 3 befestigt sind. Laufbahnen 8, 9 sind axial zwischen einer durch die Hülse 7 gebildeten radialen Schulter 7b und einer durch die Achse 6 gebildeten radialen Schulter 6b geklemmt. In der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen sollten die Begriffe und Ausdrücke, welche Richtungen und Orientierungen anzeigen, wie „radial", „axial" oder „innen" und „außen" als auf die Drehachse x bezogen interpretiert werden.
Die Mittelachse 6 weist ein Gewindeende 6c auf, welches an der axial äußeren Seite über die Hülse 7 hervorsteht. Die Lagereinheit 3 weist eine feste äußere Laufbahn 13 auf, welche durch die normale Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs getragen wird.
Die Hülse 7 bildet an ihrer axial äußeren Seite einen Abschnitt 7c, welcher axial über die Lagereinheit 3 hervorsteht und weist eine konische Fläche 7d auf, welche sich in einer axial äußeren Richtung verjüngt, und zwar mit einem nicht-kreisförmigen transversalen Querschnitt, vorzugsweise mit einem ovalen Querschnitt oder mit einer glatten Nasenform, z.B. mit drei Nasen, wobei die Nasen in Bezug auf die Drehachse x des Rads exzentrisch sind. Die nicht-kreisförmige konische Fläche 7d ist mit einer Fläche 10d von entsprechender Form gekoppelt, welche durch einen mittleren Abschnitt 10c des Bremsrotors 10 gebildet ist. 2 zeigt schematisch die Konturen der Flächen 7d und 10d in einer Querschnittsansicht transversal bezüglich der Drehachse x.
Der Bremsrotor bildet eine herkömmliche ringförmige Scheibe 10a mit gegenüberliegenden Bremsflächen 10b, welche mit dem mittleren Abschnitt 10c über einen zylindrischen Abschnitt 10f und eine radiale Wand 10e verbunden ist.
Ein wesentliches Merkmal der Radanordnung gemäß der Erfindung ist, dass das Rad 2 direkt durch den Bremsrotor 10 getragen ist.
In der radialen Wand 10e des Bremsrotors sind Ausnehmungen 11 (welche im Beispiel von 1 Öffnungen sind) ausgebildet, welche im gleichen Winkelabstand um die Drehachse x herum angeordnet sind und als Sitze für entsprechende, im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete Vorsprünge 12 dienen, die durch das Rad 2 gebildet werden und in eine axial innere Richtung vorstehen.
Eine axiale Verriegelung der Anordnung, welche aus dem Rad 2, dem Bremsrotor 10, der Nabeneinheit 1 und der Lagereinheit 3 gebildet ist, ist durch eine Zentralmutter 14 vorgesehen, welche auf das Gewindeende 6c der Achse 6 aufgeschraubt ist. Beim Schrauben der Zentralmutter 14 wird so eine axiale Druckkraft gegen die Außenseite 2a des Rads und gegen den Endabschnitt 7c der Hülse 7 ausgeübt, wodurch alle Bauteile der Anordnung axial verriegelt werden und die Vorsprünge 12 zuverlässig in Eingriff mit den Ausnehmungen 11 bleiben.
Aufgrund der Tatsache, dass das Rad direkt durch den Bremsrotor getragen wird, wird das Bremsdrehmoment direkt von dem Bremsrotor auf das Rad übertragen, wodurch die Nabe umgangen wird. Die passende Form der Grenzflächen 7d, 10d zwischen der Nabe und dem Bremsrotor verhindert eine Relativdrehung zwischen diesen beiden Bauteilen, so dass das Antriebsdrehmoment aufgrund der Kopplung zwischen den Ausnehmungen 11 und den Vorsprüngen 12 von der Nabe auf den Bremsrotor und weiter von diesem auf das Rad übertragen wird. Eine genaue Zentrierung des Rads in Bezug auf die Drehachse der Nabe wird aufgrund der konischen und nicht-kreisförmigen Grenzflächen 7d, 10d erreicht.
Es ist ferner zu erkennen, dass die Arbeitsvorgänge der Montage und Demontage des Rads dank einem einzelnen Befestigungselement (einer Zentralmutter 14) anstatt der herkömmlichen, zwangsweise durch den Flansch der drehbaren Nabe eingesetzten vier/fünf Bolzen, wie im einleitenden Teil der Beschreibung erwähnt, vereinfacht und beschleunigt werden.
In einer in 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Rad 2 durch den Bremsrotor 10 getragen und zur Drehung mit diesem mittels einer Zahnkopplung gesichert, welche entsprechende Zähne 21, 22 umfasst, die jeweils in der Zentralöffnung 2b des Rads und an der radial äußeren Fläche des Zentralabschnitts 10c des Bremsrotors ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Zähne 21, 22 leicht konisch und in einer axial äußeren Richtung verjüngt. Diese leicht konische Form (in der Darstellung von 3 nicht sichtbar) unterstützt die Montage des Rads an der Scheibe und stellt eine genaue Zentrierung des Rads in Bezug auf die Nabe sicher.
Die Zähne 21, 22 können als Alternative zu den mit 11 und 12 bezeichneten Ausnehmungen und Vorsprüngen oder, wie im in 3 gezeigten Beispiel, zusätzlich zu den Ausnehmungen und Vorsprüngen 11, 12 vorgesehen sein.
Im Rahmen des Prinzips der Erfindung können die Details von Konstruktion und Form der Ausführungsform in Bezug auf die beschriebenen und illustrierten Ausführungsformen natürlich stark variieren, ohne dadurch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die konischen Grenzflächen 7d, 10d zwischen der Nabe und dem Bremsrotor ebenso gut einen transversalen Querschnitt von ovaler Form aufweisen, vergleichbar mit der Form eines Eies, d.h. mit einer einzelnen, nicht-kreisförmigen Nase, oder elliptisch mit zwei abgerundeten Nasen oder mit drei oder mehr Nasen (wie in 2 gezeigt), oder sie können allgemeiner als gekrümmte Flächen ausgebildet sein, welche durch Punkte definiert sind, die radiale Abstände „r" aufweisen, die sich fortwährend gleichmäßig um und bezüglich der Rotationsachse x verändern.
Die Radanordnung umfasst eine Nabeneinheit 1, 6, 7, welche um eine Drehachse x drehbar ist, einen Bremsrotor 10, welcher durch die Nabeneinheit getragen ist und zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, ein Leichtmetallrad 2, welches durch den Bremsrotor 10 getragen ist und drehfest an diesem mittels Vorsprüngen 12, 22 befestigt ist, welche in Winkelabständen um die Achse x angeordnet sind und durch das Rad oder den Bremsrotor ausgebildet sind und entsprechende, von dem Bremsrotor 10 oder dem Rad 2 gebildete Ausnehmungen 11, 21 in Eingriff nehmen, und eine zentrale Verriegelungsmutter 14, welche an der Nabeneinheit angebracht ist und gegen eine Außenseite 2a des Rads wirkt, um das Rad in Bezug auf die Nabeneinheit axial zu verriegeln und die Vorsprünge 12, 22 im Eingriff mit den Ausnehmungen 11, 21 zu halten.

Claims

Radanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – eine Nabeneinheit (1, 6, 7), welche um eine Drehachse (x) drehbar ist, – einen Bremsrotor (10), welcher durch die Nabeneinheit getragen ist und zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, – ein Leichtmetallrad (2), welches durch den Bremsrotor (10) getragen ist und drehfest an diesem mittels einer Mehrzahl von Vorsprüngen (12, 22) befestigt ist, welche in Winkelabständen um die Achse (x) angeordnet sind und durch das Rad oder den Bremsrotor ausgebildet sind und eine entsprechende Mehrzahl von von dem Bremsrotor (10) oder dem Rad (2) gebildeten Ausnehmungen (11, 21) in Eingriff nehmen, und – ein zentrales Verriegelungsmittel (14), welches an der Nabeneinheit angebracht ist und gegen eine Außenseite (2a) des Rads wirkt, um das Rad in Bezug auf die Nabeneinheit axial zu verriegeln und die Vorsprünge (12, 22) im Eingriff mit den Ausnehmungen (11, 21) zu halten.
Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabeneinheit und der Bremsrotor jeweilige Grenzflächen (7d, 10d) bereitstellen, welche konisch sind und sich in einer axial äußeren Richtung verjüngen und welche passende gekrümmte Konturen aufweisen mit radialen Abständen (r), welche um und in Bezug auf die Drehachse (x) fortschreitend gleichmäßig variieren.
Radanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Grenzflächen (7b, 10b) wenigstens einen Nasenabschnitt aufweisen, der in Bezug auf die Drehachse (x) exzentrisch ist.
Radanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Grenzflächen (7d, 10d) eine Mehrzahl von Nasenabschnitten aufweisen, die in Bezug auf die Drehachse (x) exzentrisch sind.
Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen axiale Ausnehmungen (11) umfassen, welche an in Winkelabständen um die Drehachse (x) angeordneten Stellen in einer im Wesentlichen radialen Wand (10e) des Bremsrotors (10) ausgebildet sind.
Radanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge axiale Vorsprünge (12) umfassen, welche von dem Rad an in Winkelabständen um die Drehachse (x) angeordneten Stellen gebildet sind und die axialen Ausnehmungen (11) des Bremsrotors (10) in Eingriff nehmen.
Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen und Vorsprünge axial verlaufende radiale Zähne (21, 22) umfassen, welche jeweils in einer Zentralöffnung (2b) des Rads (2) bzw. an einem radial mittleren Abschnitt (10c) des Bremsrotors (10) ausgebildet sind.
Radanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (21, 22) leicht konisch und in einer axial äußeren Richtung verjüngt sind.
Radanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabeneinheit eine Mittelachse (6) umfasst, welche einen Gewindeendabschnitt (6c) aufweist, der von der axial äußeren Seite der Nabeneinheit vorsteht, und dass das zentrale Verriegelungsmittel (14) eine Gewindemutter ist, welche auf den Gewindeendabschnitt (6c) aufgeschraubt ist.
Radanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabeneinheit eine Mittelachse (6) und eine koaxial auf der Achse (6) montierte und mit dieser drehverriegelte Hülse (7) umfasst, wobei die Hülse (7) an ihrer axial äußeren Seite eine (7d) der konischen, nichtkreisförmigen Grenzflächen (7d, 10d) bildet.