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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung einer Bremsscheibe
mit einer Radnabe eines Kraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
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Derartige
Verbindungsanordnungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise offenbart
die
DE 10 2007
041 661 A1 eine Bremsscheibe für eine Fahrzeugscheibenbremse,
deren Bremsscheibentopf einen sich axial erstreckenden Abschnitt
und einen radialen Flansch umfasst. Der Flansch ist mit Öffnungen
zum Hindurchführen von Verschraubungen mit der Radnabe
des Fahrzeugs versehen. Die Verschraubung erfolgt dabei üblicherweise
von Seite der Radnabe her, so dass der Flansch des Bremsscheibentopfs
eine gewisse Mindestdicke aufweisen muss, um eine hinreichende Verschraubungstiefe
für einen stabilen Halt zu ermöglichen. Aus Gewichtsgründen
ist es nun wünschenswert, den Bremsscheibentopf nicht wie
bislang üblich aus dem gleichen Werkstoff wie die Reibringe,
nämlich Grauguss, herzustellen, sondern bevorzugt Bremsscheibentöpfe aus
dünnwandigem Stahl zu fertigen. Die daraus zwangsläufig
resultierenden dünnen Flanschbereiche des Bremsscheibentopfs
stellen nun keine hinreichende Verschraubungstiefe zur Anbindung
der Bremsscheibe an die Nabe zur Verfügung.
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Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung
einer Bremsscheibe mit einer Radnabe der eingangs genannten Art
so weiter zu entwickeln, dass eine sichere Anbindung dünnwandiger
Bremsscheibentöpfe an die Radnabe ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine
solche Verbindungsanordnung einer Bremsscheibe mit einer Radnabe
eines Kraftwagens beinhaltet eine Verschraubung eines Flansches
eines Bremsscheibentopfs der Bremsscheibe mit der Radnabe. Hierzu
weist der Flansch eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen
auf, welche in Überdeckung mit korrespondierenden Durchgangsöffnungen
der Radnabe angeordnet sind. Der Bremsscheibentopf und die Radnabe
sind dabei über die Durchgangsöffnungen durchsetzende
Verbindungsmittel verbunden.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Verbindungsmittel in die Durchgangsöffnungen
der Radnabe eingesetzte Gewindehülsen sowie durch die Durchgangsöffnungen
des Flansches in diese eingeschraubte Gewindebolzen umfassen. In
anderen Worten umfasst die Verbindung zwischen Bremsscheibentopf
und Radnabe nun keine Verschraubung von der Seite der Radnabe her,
sondern vielmehr eine Verschraubung von Seite des Bremsscheibentopfs.
Das Gewinde der Schraube bzw. des Gewindebolzens wird nun nicht
mehr von einem im Flanschbereich des Bremsscheibentopfs angeordneten
Gegengewinde gehalten, sondern vielmehr von einer in der Radnabe
angeordneten Gewindebuchse. Damit wird die Einschraubtiefe im Flanschbereich
des Bremsscheibentopfs irrelevant. Hierdurch können dünnwandigere
Bremsscheibentöpfe eingesetzt werden, ohne an Verbindungssicherheit
der Radnabe zu verlieren. Damit sind vorteilhaft Gewichtseinsparungen
möglich, die nicht nur aus allgemeinen Leichtbaugründen
vorteilhaft sind, sondern insbesondere auch insofern, als die ungefederten
Massen des Kraftfahrzeugs reduziert werden. Hierdurch wird neben
Kraftstoffeinsparungen im Betrieb des Kraftwagens eine Erhöhung
des Fahrgastkomforts erreicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Durchgangsöffnungen
der Radnabe einen ersten Bereich zur Aufnahme der Gewindehülsen und
einen zweiten Bereich zur Aufnahme eines Teilbereichs der Gewindebolzen,
wobei der erste Bereich einen größeren Durchmesser
aufweist als der zweite Bereich. Damit wird der Durchbruchsquerschnitt
im Bereich der Durchgangsöffnungen nur im absolut notwendigen
Teilbereich der Öffnungen erweitert, so dass die Radnabe
im Ganzen stabiler und spannungsärmer darstellbar ist.
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Der
Gewindebolzen umfasst in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
einen Kopfbereich, welcher auf der Seite des Flansches des Bremsscheibentopfs
angeordnet ist. Über einen solchen Kopfbereich kann der
Gewindebolzen beim Verschrauben gehalten werden, so dass er in einer drehfesten
Lage fixiert werden kann, während die Gewindehülse
aufgeschraubt wird.
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Es
hat sich hierbei als besonders vorteilhaft herausgestellt, am Kopfbereich
ein Verdrehsicherungselement zur drehfesten Positionierung des Gewindebolzens
bezüglich der Durchgangsöffnung anzubringen. Dies
ermöglicht ein Festschrauben der Gewindehülse
auf dem Gewindebolzen, ohne dass der Kopfbereich aktiv gehalten
werden muss. Damit wird ein Verschrauben von Bremsscheibentopf und Radnabe
auch bei schlechter Zugänglichkeit des bremsscheibenseitigen
Bereichs ermöglicht.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Verdrehsicherungselement
als Abflachung des ansonsten rotationssymmetrischen Kopfbereichs
des Gewindebolzens ausgebildet. Die Abflachung kommt die dabei in
Anlage an eine im Wesentlichen senkrecht zum Flansch angeordnete Wandung
des Bremsscheibentopfs. Dadurch ist auf einfachste Weise eine Sicherung
des Gewindebolzens gegenüber einer Verdrehung relativ zur
zugeordneten Durchgangsöffnung möglich. Bei der
Montage einer derartigen Verbindungsanordnung muss somit der Gewindebolzen
lediglich in die zugeordnete Durchgangsöffnung eingesteckt
werden, wobei er so zu orientieren ist, dass die Abflachung des
Kopfes in Anlage an die korrespondierende Wandung kommt. Von diesem
Zeitpunkt an ist kein Verdrehen des Gewindebolzens mehr möglich.
Die Gewindehülse kann nun auf der Gegenseite in die Radnabe
eingeführt werden und mit dem Gewindebolzen verschraubt
werden, bis dieser das gewünschte Anzugsmoment erhält.
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In
einer besonders bevorzugten weiteren Ausführungsform ist
der Bremsscheibentopf aus dünnwandigem Stahlblech gebildet.
Derartige Bremsscheibentöpfe sind besonders einfach und kostengünstig
zu fertigen und weisen die nötigen Stabilitätseigenschaften
auch bei geringem Bauteilgewicht auf.
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Die
Erfindung betrifft schließlich noch einen Kraftwagen mit
einer Verbindungsanordnung der eingangs geschilderten Art.
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Im
folgenden sollen anhand der Zeichnungen die Erfindung und ihre Ausführungsformen
näher erläutert werden.
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Dabei
zeigen:
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1 Eine
Schnittdarstellung durch eine Verbindungsanordnung einer Bremsscheibe
und einer Radnabe nach dem Stand der Technik;
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2 Ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung zwischen Bremsscheibe und Radnabe;
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3 Eine
perspektivische Explosionszeichnung des in 2 gezeigten
Ausführungsbeispiels; und
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4A–D Detailansichten der hierbei
verwendeten Gewindebolzen und Gewindehülsen.
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In 1 ist
eine Schnittdarstellung durch eine Verbindungsanordnung 10 zwischen
einer Bremsscheibe 12 und einer Radnabe 14 entsprechend
dem Stand der Technik dargestellt. Die Bremsscheibe 12 umfasst
einen Reibring 16, welcher einstückig mit einem
Bremsscheibentopf 18 ausgeführt ist. Der Bremsscheibentopf 18 umfasst
einen ersten, axial bezüglich der Bremsscheibe 12 verlaufenden Bereich
mit einem daran angeschlossenen Flansch 22. In Flansch 22 ist
eine Durchgangsöffnung 24 angebracht, welche zur
Befestigung der Bremsscheibe 12 an der Nabe 14 in Überdeckung
mit einer korrespondierenden Durchgangsöffnung 26 in
der Nabe 14 gebracht wird. Sowohl die Durchgangsöffnungen 24 als
auch 26 umfassen dabei ein Innengewinde, so dass von der
nabenseitigen Flanschfläche 28 her eine Schraube 30 in
die Durchgangsöffnungen 26 und 24 eingeschraubt
werden kann, um dergestalt Radnabe 14 und Bremsscheibe 12 miteinander
zu verbinden. Eine derartige Verbindung benötigt eine gewisse
Mindestdicke d1 des Flansches 22 des Bremsscheibentopfes 18,
da sonst nicht die nötigen Anzugs- und Losbrechmomente
der Schraube 30 in der Durchgangsöffnung 24 gewährleistet
werden können, die für einen sicheren Halt der
Bremsscheibe 12 auf der Radnabe 14 nötig
sind.
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Da
es im Zuge heutiger Leichbaukonzepte jedoch erforderlich ist, die
Bremsscheibentöpfe 18 leichter und insbesondere
dünnwandiger auszuführen, wird erfindungsgemäß ein
alternatives Anbindungskonzept vorgeschlagen. Ein Ausführungsbeispiel
einer derartigen erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 10' ist
in Schnittdarstellung in 2 dargestellt. Der Bremsscheibentopf 18 und
insbesondere dessen Flanschbereich 22 sind hier, wie zu
erkennen, deutlich dünnwandiger ausgeführt als
in der dem Stand der Technik entsprechenden Verbindungsanordnung 10 in 1.
Insbesondere sind solche Bremsscheibentöpfe aus hochfesten
Stahlblechen gefertigt, welche eine hohe Stabilität bei
gleichzeitig leichter und dünnwandiger Ausführung
ermöglichen.
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Die
Wandstärke d1 des Flansches 22 ist
nun nicht mehr hinreichend, um eine Verschraubung wie in der Verbindungsanordnung 10 nach
dem Stand der Technik zu gewährleisten. Um die Bremsscheibe 12 dennoch
an die Radnabe 14 anbinden zu können, wird die
Verbindung durch die Kombination eines Gewindebolzens 32 und
einer Gewindehülse 34 realisiert. Der Gewindebolzen 32 verläuft
dabei durch die Durchgangsöffnung 24 des Flansches 22 und
einen ersten Bereich 36 der Durchgangsöffnung 26 der Radnabe.
In einem zweiten Bereich 38 der Durchgangsöffnung 26 der
Radnabe, welcher einen größeren Durchmesser als
der erste Bereich 36 aufweist, ist eine Gewindehülse 34 eingesteckt.
Diese umfasst wiederum zwei Teilbereiche, wobei der erste Teilbereich 40 ein
Innengewinde aufweist, welches komplementär zu einem Außengewinde
des Gewindebolzens 32 ist. Der zweite Bereich 42 ist
als Werkzeugaufnahme ausgebildet.
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Der
Gewindebolzen 32 weist weiterhin einen Kopf 44 auf,
welcher auf Seite des Flansches 22 des Bremsscheibentopfs 18 angeordnet
ist. Der Kopf 44 ist dabei nicht symmetrisch bezüglich
der Symmetrieachse 46 des Schaftbereichs 48 des
Gewindebolzens 32, sondern weist einen abgeflachten Bereich 50 auf,
welcher an einer Wandung 52 des axialen Bereichs 20 des
Bremsscheibentopfs 18 in Anlage kommt. Durch diese Asymmetrie
des Kopfes 44 des Gewindebolzens 32 ist dieser
verdrehsicher in den Durchgangsöffnungen 24 und 26 festgelegt,
so dass er lediglich in diese Öffnungen eingesteckt werden muss,
woraufhin in der Folge die Gewindebuchse 34 über
ein geeignetes in die Werkzeugaufnahme 42 eingreifendes
Werkzeug auf den Gewindebolzen 32 aufgeschraubt werden
kann, so dass sich ein fester Halt zwischen Bremsscheibe 12 und
Radnabe 14 ergibt.
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3 zeigt
die gleiche Anordnung 10' noch einmal in einer Explosionsdarstellung.
Hieraus lässt sich insbesondere die Fügefolge
der Verbindungsanordnung 10' gut erkennen. Zunächst
werden die Gewindebolzen 32 in die Durchgangslöcher 24 des Flansches 22 eingesteckt,
so dass die abgeflachten Seiten 50 ihrer Köpfe 44 in
Anlage an die axial verlaufende Wandung 52 des Bremsscheibentopfs 18 kommen.
Damit sind die Gewindebolzen 32 verdrehsicher bezüglich
der Durchgangslöcher 24 festgelegt. Die Bremsscheibe 12 wird
nun so auf die Radnabe 14 aufgesteckt, dass die Schäfte 48 der
Gewindebolzen 32 in den korrespondierenden Durchtrittsöffnungen 38 der
Radnabe 14 aufgenommen werden. Im folgenden Schritt können
die Gewindehülsen 34 von der radnabenseitigen
Seite der Verbindungsanordnung 10' in die Durchgangslöcher 38 eingeführt
werden und mit den Gewinden der Gewindebolzen 32 verschraubt
werden, so dass sich der nötige Halt zwischen Bremsscheibe 12 und
Radnabe 14 ergibt.
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4 zeigt
schließlich nochmals Gewindehülsen 34 und
Gewindebolzen 32 in verschiedenen Ansichten. In 4A ist dabei ein Gewindebolzen 34 von
seiner in der Anordnung 10' radnabenseitigen Seite aus
gezeigt. Besonders gut ist die Werkzeugaufnahme 42 zu erkennen,
welche hier als Aufnahme für ein Außensechsrundwerkzeug
ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Werkzeugaufnahmen,
wie beispielsweise Schlitz, Vierkant oder dergleichen denkbar. 4B zeigt die Gewindehülse 34 von
der in ihrer Endeinbaulage in der Anordnung 10' bremsscheibenseitigen
Seite, in welcher der Gewindebereich 40 mit seinem Innengewinde
dargestellt ist. 4C zeigt den Gewindebolzen 32 mit
seinem gewindetragenden Schaft 48 und Kopf 44,
wobei hier die rundausgebildete Seite des Kopfes dargestellt ist.
In 4D ist die abgeflachte Seite 50 des Kopfes 44 des
Gewindebolzens 32 dargestellt, welche in der Einbaulage
in der Anordnung 10' in Anlage an die Wandung 52 des
Bremsscheibentopfs 18 kommt. Es ist klar zu erkennen, wie
die Abflachung 50 ein Verdrehen des Gewindebolzens 32 in
der Anordnung 10' verhindert.
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- 10
- Verbindungsanordnung
gemäß dem Stand der Technik
- 10'
- erfindungsgemäße
Verbindungsanordnung
- 12
- Bremsscheibe
- 14
- Radnabe
- 16
- Reibring
- 18
- Bremsscheibentopf
- 20
- axialer
Bereich des Bremsscheibentopfs
- 22
- Flansch
- 24
- Durchgangsöffnung
- 26
- Durchgangsöffnung
- 28
- nabenseitige
Flanschfläche
- 30
- Schraube
- 32
- Gewindebolzen
- 34
- Gewindehülse
- 36
- erster
Bereich der Durchgangsöffnung 26
- 38
- zweiter
Bereich der Durchgangsöffnung 26
- 40
- erster
Teilbereich der Gewindehülse
- 42
- zweiter
Teilbereich der Gewindehülse
- 44
- Kopf
- 46
- Symmetrieachse
- 48
- Schaftbereich
des Gewindebolzens
- 50
- abgeflachter
Bereich
- 52
- Wandung
- d1
- Wandstärke
des Flansches
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007041661
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