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Die Erfindung bezieht sich auf eine Radnabe.
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Radnaben dienen im Kraftfahrzeug als Bindeglied zwischen einer Antriebswelle und einem Fahrzeugrad. Zur Verbindung mit der Antriebswelle ist üblicherweise ein zentraler Abschnitt mit einer Steckverzahnung vorgesehen, in welche das freie Ende der Antriebswelle einsteckbar ist. Zur Befestigung der Felge des Fahrzeugrades und einer Bremsscheibe sind an einem Radialabschnitt Löcher mit Schraubgewinde ausgebildet.
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Im Zuge der wachsenden Bedeutung der CO
2-Reduktion bei Fahrzeugen wird es wichtiger, das Gewicht von Bauteilen zu reduzieren. Für Radnaben finden sich einige Beispiele des Standes der Technik, in welchen von einem kreisscheibenförmigen Radialabschnitt abgewichen wird:
Die Offenlegungsschrift
DE 10 2005 052 479 A1 beschreibt eine Radnabe, welche Aussparungen im Radialabschnitt aufweist. Dabei wird der Radialabschnitt von einem kreisförmigen Versteifungsmittel begrenzt. Die Patentschrift
EP 1 285 783 B1 zeigt eine Radnabe mit drei Armen, die jeweils ein Loch für Schrauben aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewichtsreduzierte Radnabe vorzuschlagen, welche einen ausgedehnten und gleichmäßigen Auflagebereich für eine Bremsscheibe aufweist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Radnabe, mit einem Zentralabschnitt, welcher sich im Wesentlichen axial längs einer Längsachse erstreckt, und mit einem Radialabschnitt, welcher sich radial an den Zentralabschnitt anschließt und radial um die Längsachse verläuft, wobei der Radialabschnitt n Begrenzungen aufweist, wobei n eine gerade Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei die n Begrenzungen jeweils einen Mittelpunktswinkel zwischen jeweils zwei Halbachsen aufweisen, wobei die n Begrenzungen, die zwei Halbachsen und der Zentralabschnitt jeweils eine Auflagefläche umschließen, wobei die n Auflageflächen jeweils mindestens zwei durchgehende Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweisen, wobei der Radialabschnitt zwischen den n Auflageflächen jeweils eine Zwischenfläche aufweist, wobei die n Zwischenflächen sich radial an den Zentralabschnitt anschließen, und wobei die n Zwischenflächen jeweils eine Berandung aufweisen, welche jeweils in Richtung des Zentralabschnitts liegt. Die Anzahl der Auflageflächen ist somit eine gerade Zahl, n = 2, 4, 6, 8, 10, ... Dies bringt den Vorteil einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung mit sich. Damit geht einher, dass insgesamt 2·n durchgehende Bohrungen vorhanden sind, von denen jeweils mindestens zwei vorzugsweise in einem Bereich des Radialabschnitts mit einer durchgehenden und insbesondere aussparungsfreien Wandung liegen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die n Begrenzungen im Wesentlichen kreisbogenförmig sind. Alternativ verläuft die Begrenzung als Gerade oder weist eine andere geometrische Form auf, die sich ggf. auch aus mehreren Teilgeometrien (z. B. Kreisbögen, gerade Abschnitte) zusammensetzt.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Radialabschnitt im Bereich der n Auflageflächen eine im Wesentlichen geschlossene Wandung aufweist. Im Bereich der Auflageflächen sind somit insbesondere keine Aussparungen wie im Stand der Technik vorgesehen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die geschlossene Wandung im Wesentlichen nur durchgehende Bohrungen für schrauben- oder bolzenähnliche Elemente aufweist. In dieser Ausgestaltung sind somit in der Wandung nur solche Bohrungen vorgesehen, welche durch entsprechende Befestigungselemente wieder verschlossen werden oder welche eine spezielle Funktion erfüllen.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die n Zwischenflächen zusammen einen Flächeninhalt aufweisen, welcher kleiner ist als die Summe der Flächeninhalte der imaginären Flächen, welche die n Auflageflächen zu einer Vollkreisfläche ergänzen, oder dass die n Zwischenflächen zusammen einen Flächeninhalt aufweisen, welcher kleiner ist als die Summe der Flächeninhalte der imaginären Flächen, welche die durch imaginäre kreisförmige Ersatzbegrenzungen begrenzten Auflageflächen zu einer Vollkreisfläche ergänzen. Sind die Auflageflächen nicht durch Kreisbögen, sondern z. B. durch gerade Abschnitte begrenzt, so werden hier für die Betrachtung der Flächeninhalte der Zwischenflächen imaginäre Ersatzbegrenzungen herangezogen, welche kreisförmig sind und welche somit die Auflageflächen jenseits der eigentlichen Begrenzungen begrenzen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die n imaginären Flächen imaginäre kreisbogenförmige Begrenzungen aufweisen, und dass die n kreisbogenförmigen Begrenzungen und die n imaginären kreisbogenförmigen Begrenzungen sich zu einem Vollkreis ergänzen.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die n imaginären Flächen imaginäre kreisbogenförmige Begrenzungen aufweisen, und dass die n imaginären kreisbogenförmigen Begrenzungen und die n imaginären kreisbogenförmigen Ersatzbegrenzungen sich zu einem Vollkreis ergänzen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Zwischenflächen jeweils eine Berandung aufweisen, welche jeweils zwischen der imaginären kreisbogenförmigen Begrenzung und dem Zentralabschnitt liegt.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Radialabschnitt eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei der Radialabschnitt auf der ersten Seite im Wesentlichen eben ausgestaltet ist, und wobei der Radialabschnitt auf der zweiten Seite mindestens ein Verstärkungselement aufweist. Die erste Seite ist im verbauten Zustand der Radnabe der Bremsscheibe und die zweite Seite der Antriebswelle zugewandt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Verstärkungselement im Wesentlichen sternförmig ausgestaltet ist und 2·n zungenartige Abschnitte aufweist, deren Spitze jeweils eine durchgehende Bohrung aufweist. In dem Fall, dass n gleich 2 ist, hat das Verstärkungselement somit vier zungenartige Abschnitte. In einer alternativen Ausgestaltung hat ein sternförmiges Verstärkungselement m zungenartige Abschnitte, wobei m ungleich n ist.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die n Begrenzungen jeweils einen Mittelpunktswinkel von im Wesentlichen 360°/(2·n) aufweisen. Im Fall n = 2 mit zwei Auflageflächen und zwei Zwischenflächen beträgt somit der Mittelpunktswinkel im Wesentlichen 90°.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die n Auflageflächen im Wesentlichen zueinander symmetrisch relativ zu einer Achse, welche senkrecht auf der Längsachse steht, ausgestaltet und angeordnet sind.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die n Auflageflächen im Wesentlichen symmetrisch relativ zu einer zweiten Achse, welche senkrecht auf der Achse und der Längsachse steht, ausgestaltet sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass jeweils zwei der jeweils mindestens zwei durchgehenden Bohrungen im Wesentlichen neben jeweils einer Halbachse angeordnet sind. Die Mitten der durchgehenden Bohrungen befinden sich somit vorzugsweise in der Nähe der seitlichen Ränder der Auflageflächen, wobei vorzugsweise die durchgehenden Bohrungen jeweils im Wesentlichen vollständig von der Wand der jeweiligen Auflagefläche umgeben sind.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die n Auflageflächen und die n Zwischenflächen gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die n Auflageflächen und die n Zwischenflächen miteinander abwechselnd um die Längsachse angeordnet sind.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Berandung zumindest abschnittsweise an den Zentralabschnitt angrenzt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Flächeninhalt der n Zwischenflächen jeweils weniger als 25% des Flächeninhalts der zugeordneten imaginären Fläche beträgt.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die n Zwischenflächen im Wesentlichen symmetrisch zu einer zweiten Achse, welche senkrecht auf der Achse und der Längsachse steht, ausgestaltet und angeordnet sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die n Zwischenflächen im Wesentlichen symmetrisch relativ zu einer Achse, welche senkrecht auf der Längsachse steht, ausgestaltet sind.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Radialabschnitt im Bereich der n Zwischenflächen im Wesentlichen eine geschlossene Wandung aufweist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Radnabe eine elliptische Abflachung aufweist. In dieser Ausgestaltung ist somit die oben beschriebene kreisförmige Geometrie des Radialabschnitts mit einer Ellipse überlagert, so dass sich eine Abflachung in einer Richtung ergibt.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die durchgehenden Bohrungen ein Gewinde aufweisen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die durchgehenden Bohrungen zur Aufnahme von Bolzen ausgestaltet sind.
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Die Radnabe weist somit in einer Ausgestaltung (n = 2) quasi eine schmetterlingsartige Geometrie auf. Sie erstreckt sich mit den Auflageflächen nach außen und weist dazwischen Einschnürungen auf, wobei die Zwischenflächen beispielsweise der Stabilität der Radnabe dienen. Die Gewichtseinsparung erfolgt somit im Wesentlichen über eine Minimierung der Zwischenflächen. Die Auflageflächen selbst entsprechen im Wesentlichen in einer Ausgestaltung den Bereichen einer als vollständigen Kreisfläche ausgestalteten Radnabe des Standes der Technik. Somit ist die gleichmäßige Auflagefläche bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion gegeben. In einer Ausgestaltung sind die Auflageflächen und die Zwischenflächen jeweils unterschiedlich ausgestaltet und weisen somit beispielsweise unterschiedliche Mittelpunktswinkel auf. Die Mittelpunktswinkel sind jedoch in einer anderen Ausgestaltung für die n Auflageflächen bzw. die n Zwischenflächen jeweils gleich.
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Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1: ein Blick auf eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Radnabe,
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2: ein Schnitt durch eine Radnabe der 1,
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3: ein weiterer Blick auf die dreidimensionale Darstellung der 1, und
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4: eine dreidimensionale Explosions-Darstellung einer eingebauten Radnabe.
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Die Abbildungen 1 und 2 zeigen einen Blick auf bzw. einen Schnitt durch die erste Seite 10 einer erfindungsgemäßen Radnabe 1. Beide Abbildungen werden daher gemeinsam beschrieben.
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Die Radnabe 1 weist einen Zentralabschnitt 2 und einen sich daran radial anschließenden Radialabschnitt 3 auf, welche beide um eine Längsachse 20 angeordnet sind. Der Zentralabschnitt 2 dient u. a. der Anbindung an eine Antriebswelle. Der Radialabschnitt 3 erlaubt insbesondere über seine erste Seite 10 die Auflage der Bremsscheibe.
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Für die Gewichtsreduktion ist der Radialabschnitt 3 nicht als kreisförmige Fläche ausgestaltet, sondern weist in dieser Ausgestaltung eine Taillierung auf. Die Auflage der Bremsscheibe wird aus zwei (n = 2) Auflageflächen 6 gebildet, die sich relativ zu einer Achse 21, die in der Ebene der ersten Seite 10 der Radnabe 1 liegt und die senkrecht auf der Längsachse 20 steht, symmetrisch zueinander gegenüberliegen. Somit ergibt sich eine gleichmäßige Gewichtsverteilung und auch eine symmetrische Auflage für die Bremsscheibe. Die beiden Auflageflächen 6 sind weiterhin in sich relativ zu einer zweiten Achse 22, die senkrecht auf der zuvor genannten Achse 21 steht und in der gleichen Ebene liegt, symmetrisch ausgestaltet. Die Auflageflächen 6 umschreiben in dieser Ausgestaltung mit ihren Radien 5 jeweils einen Mittelpunktswinkel von ca. 90°. Es sind jedoch auch kleinere oder größere Winkel möglich, wobei ein Ausgleich zwischen der Gewichtsreduktion (kleinere Winkel) und benötigter Auflagefläche (größere Winkel) gefunden werden muss. Die Auflageflächen 6 werden durch einen Kreisbogen begrenzt. Die Begrenzung 4 ähnelt somit der vollständig kreisförmigen Radnabe des Standes der Technik. Die Auflageflächen 6 verfügen im Wesentlichen jeweils über eine durchgehende und insbesondere aussparungsfreie Wand. Vorgesehen sind noch zwei Zusatzaussparungen 14, welche die Einbringung von Zentrierstiften bzw. Fixierungsschrauben für die Montage erlauben. Dies sind somit Bohrungen, welche bei der Montage oder auch in der Anwendung der Radnabe 1 schrauben- oder bolzenartige Elemente aufnehmen.
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Die erste Seite 10 hat somit in den Auflageflächen 6 eine im Wesentlichen geschlossen Fläche, die somit auch eine gleichmäßige Auflagefläche für die Bremsscheibe ergibt. Die einzigen Ausnehmungen ergeben sich durch die durchgehenden Bohrungen 7 bzw. Zusatzaussparungen 14 für die Aufnahme von Befestigungsmitteln, z. B. Schrauben oder Bolzen.
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Die Mittelpunkte der durchgehenden Bohrungen 7 befinden sich in der Nähe der Halbachsen 5, d. h. sie befinden sich an den seitlichen Rändern der Auflageflächen 6. Dabei sind die Löcher 7 derartig ausgestaltet und angeordnet, dass sie vollumfänglich von Material umschlossen sind.
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Zwischen den zwei Auflageflächen 6 befinden sich jeweils zwei Zwischenflächen 8, welche zueinander symmetrisch zur zweiten Achse 22 und zu sich selbst symmetrisch zur Achse 21 ausgestaltet sind. Die Zwischenflächen 8 sind gleichsam der Rest, wenn in den ursprünglichen Vollkreis der Radnabe des Standes der Technik – hier angedeutet durch den gepunkteten Kreis – Aussparungen zur Gewichtsreduktion eingebracht werden. Die Berandungen 9 der Zwischenflächen 8 befinden sich somit in Nähe des Zentralabschnitts 2 und weichen deutlich von der imaginären kreisbogenförmigen Begrenzung 30 ab. Die Fläche der Zwischenflächen 8 wird vorzugsweise minimiert unter Beachtung der Steifigkeit der Radnabe 1 und der Stabilität des Übergangs zwischen den Auflageflächen 6. Die Radnabe 1 kann dabei auch eine elliptische Abflachung aufweisen, die der eigentlichen Kreisform überlagert ist.
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Die 3 zeigt die zweite Seite 11 der Radnabe 1, welche im eingebauten Zustand der Antriebswelle zugewandt ist. Hierfür ist im Zentralabschnitt 2 eine Steckverzahnung zu erkennen. Auf dieser Seite 11 ist ein Verstärkungselement 12 vorhanden, welches hier sternförmig ausgestaltet ist und derartig ausgestaltet und angeordnet ist, dass es innerhalb der Außenkontur der ersten Seite 10 bleibt und nicht darüber hinaus ragt. Zu sehen sind die vier zungenartigen Abschnitte 13, welche an ihren Spitzen jeweils Aussparungen aufweisen, die mit den Bohrungen 7 fluchten.
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4 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Radnabe 1 in Verbindung mit den anderen Bauteilen, mit welchen sie im eingebauten Zustand verbunden ist. Die erste Seite 10 der Radnabe 1 ist der mit vier Befestigungsmitteln 40, z. B. Bolzen und zwei Fixierschrauben 42, welche für die Montage eine Verbindung zwischen Radnabe 1 und Bremsscheibe 41 herstellen, mit der Bremsscheibe 41 verbunden. Weiterhin reichen durch die Radnabe 1 noch zwei Zentrierbolzen 43 durch die Bremsscheibe 41 hindurch, welche die Montage der Felge bzw. des Reifens erleichtern. Die Radnabe 1 ist dabei vorzugsweise derartig ausgestaltet, dass Löcher oder Bohrungen, sowie Materialanhäufungen bzw. -reduzierungen sich jeweils gegenseitig ausgleichen, um eine Unwucht zu vermeiden. Weiterhin ist die Radnabe 1 noch auf der zweiten Seite 11 über die Steckverzahnung mit einem Achsschenkel 44 verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005052479 A1 [0003]
- EP 1285783 B1 [0003]
