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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
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Der
DE 3133635 A1 ist eine Verbindungsanordnung zwischen einer Kunststoff-Welle und einer Metall-Welle zu entnehmen. Die Metall-Welle ist mit zumindest einem Teil ihres Schaftes in die zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildete Kunststoff-Welle eingesteckt. Die Verbindungsanordnung weist als Verbindungsmittel zwischen den beiden Wellen eine Hülse auf, die zum einen mit dem Schaft der Metall-Welle über eine Verzahnung und zum anderen mit dem hohlzylindrischen Wellenende der Kunststoff-Welle über wenigstens eine in einer diese aufschlitzenden Längsnut sich erstreckenden auf der Hülsenmantelfläche festsitzenden Leiste in Eingriff ist und die gegen Axialbewegungen mit einem dem hohlzylindrischen Wellenende zugeordneten Sicherungselement gesichert ist.
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Aus der
DE 196 13 657 A1 ist eine Verbindungsanordnung zwischen einem hohlen Kunststoffrohr und einem Gelenkanschlusskörper zu entnehmen. Das Kunststoffrohr weist eine Innenverzahnung auf, die in eine korrespondierende Außenverzahnung des Gelenkanschlusskörpers eingreift. Das Kunststoffrohr weist eine auf seiner Innenseite verlaufende Umfangsnut auf, und der Gelenkanschlusskörper weist eine mit dieser Umfangsnut korrespondierende, an seiner Außenseite verlaufende Umfangsnut auf. Das Kunststoffrohr und der Gelenkanschlusskörper können im zusammengesetzten Zustand mittels eines gleichzeitig in den beiden Umfangsnuten anzuordnenden Sprengrings gegen eine axiale Verschiebung gesichert werden.
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Die
DE 3027267 A1 offenbart eine Verbindungsanordnung zwischen einem rohrförmigen Element und einem Deckel. Das rohrförmige Element weist an seiner Innenseite eine umlaufende Nut auf, die mit einer an der Außenseite des Deckels umlaufenden Nut korrespondiert. Im zusammengesetzten Zustand sind die beiden Nuten des rohrförmigen Elements bzw. des Deckels gegenüberliegend angeordnet, wobei ein Sprengring in den aus den beiden Nuten ausgebildeten ringförmigen Bereich eingesetzt ist, der eine axiale Sicherung des rohrförmigen Elements gegenüber dem Deckel bewirkt.
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Die
DE 101 25 111 B4 offenbart eine Bremseinheit, die einen Reibring und ein Halteteil umfasst, wobei der Reibring und das Halteteil ein Verzahnungsprofil aufweisen und eine Sicherung und Kraftübertragung über eine Zahnwellenverbindung erfolgt, wobei der Reibring am Halteteil in mindestens eine axiale Richtung durch einen umlaufenden Sicherungsring formschlüssig fixiert ist und der Sicherungsring in eine Nut oder Nuten im Reibring und/oder im Halteteil geführt ist. Das Verzahnungsprofil ist in Form einer Evolventenverzahnung ausgestaltet und die Verzahnung ist in Verzahnungssegmente unterbrochen. Das Halteteil und/oder der Reibring ist mit Aussparungen versehen, wobei der Sicherungsring Flanken aufweist, die ausgehend von den Aussparungen in die Nut oder Nuten eindrehbar sind.
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Die bekannte Bremseinheit weist dabei weiteres Potential auf, die Montage zu erleichtern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindungsanordnung bereitzustellen, welche eine einfache Montage der Verbindungsanordnung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung eines Innenteils, insbesondere einer Welle, mit einem zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt, insbesondere einen geschlossenen Hohlquerschnitt, aufweisenden Außenteil, insbesondere eine Nabe, bei welcher das Innenteil zumindest bereichsweise in dem Hohlquerschnitt des Außenteils aufgenommen und mit dem Außenteil in einem jeweiligen Verbindungsbereich zumindest über eine jeweilige Verzahnung drehfest verbunden ist, wobei in einem der Verbindungsbereiche zumindest eine erste, zu zumindest einem Sicherungselement korrespondierende Aufnahme und in dem anderen der Verbindungsbereiche zumindest eine zweite, zu dem zumindest einen Sicherungselement korrespondierende Aufnahme vorgesehen ist, und wobei das Innenteil und das Außenteil durch das in der jeweiligen Aufnahme zumindest bereichsweise aufgenommene Sicherungselement gegen eine axiale Relativbewegung zueinander gesichert sind, zeichnet sich dadurch aus, dass das Innenteil zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt, insbesondere einen geschlossenen Hohlquerschnitt aufweist, wobei zumindest eine der Aufnahmen als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, welche zumindest bereichsweise von dem über den Hohlquerschnitt des Innenteils anordnenbaren Sicherungselement durchdrungen ist.
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Ist die als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme beispielsweise dem Innenteil zugeordnet und beispielsweise im Bereich dessen Verzahnung ausgebildet, und weist das Innenteil beispielsweise zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt, insbesondere einen geschlossenen Hohlquerschnitt auf, so sind über diesen der Zugang zu der als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aufnahme und die Anordnung des Sicherungselements in dieser Aufnahme besonders zeit- und kostengünstige ermöglicht. Des Weiteren weist die Verbindungsanordnung in dieser Ausführungsform ein besonders niedriges Gewicht auf. Ein solches niedriges Gewicht wirkt sich im Falle der angeführten Bremsscheibe positiv auf, da somit ungedämpfte Massen bei einem Kraftwagen gering gehalten werden, woraus eine Verbesserung des Fahrkomforts des Kraftwagens resultiert.
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Dadurch, dass zumindest eine der Aufnahmen als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, ist das Sicherungselement auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise in der Aufnahme anordnenbar und somit das Innenteil und das Außenteil gegen eine axiale Relativbewegung zueinander sicherbar. Dies geht einher mit einer besonders einfachen, schnellen und damit kostengünstige Montage der Verbindungsanordnung, was die Gesamtkosten der Verbindungsanordnung in einem geringen Rahmen hält. Dies wirkt sich insbesondere bei hohen Stückzahlen der Verbindungsanordnung positiv aus, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Innenteil als Bremstopf und das Außenteil als Reibring einer Bremsscheibe ausgebildet sind, welche insbesondere im Serienkraftwagenbau in einer hohen Stückzahl hergestellt wird. Analoges gilt für die Ausführungsform, bei welcher das Innenteil und das Außenteil als Komponenten einer Kupplung ausgebildet sind, welche eine Sicherung gegen eine axiale Relativbewegung zueinander erfordern.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung erlaubt sowohl eine Übertragung hoher Kräfte und Momente zwischen dem Innenteil und dem Außenteil zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Innenteils bzw. des Außenteils sowie eine Vermeidung einer axialen Relativbewegung des Innenteils zu dem Außenteil bzw. umgekehrt auch bei sehr hohen Axialkräften, und das auch bei sehr belastenden Umgebungsbedingungen wie beispielsweise sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ist insbesondere gegenüber Sicherungsringen für Bohrungen nach DIN 472 sehr vorteilbehaftet, da diese aufgrund ihrer in Umfangsrichtung nicht gleichmäßigen, radialen Breite nicht allen Anforderungen auf gewünschte Art und Weise gerecht werden, wobei sie beispielsweise ungleichmäßige Anlageflächen aufweisen, woraus voneinander unterschiedliche Flächenpressungen resultieren. Diese Probleme sind durch die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zumindest reduziert, wenn nicht gar vermieden.
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Des Weiteren erlaubt die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung die Darstellung sehr geringer Wandstärken insbesondere des Innenteils bei gleichzeitiger Realisierung der Übertragung hoher Kräfte und Momente sowie einer sehr guten Sicherung gegen eine axiale Relativbewegung des Innenteils zu dem Außenteil bzw. umgekehrt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ohne weiteres bei Leichtbauanwendung zum Einsatz kommen, da sie selbst ein nur sehr geringes Gewicht aufweist.
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Des Weiteren sind ein belastungsgerechtes Sichern sowie Sonderfunktionen realisierbar, wobei es sich beispielsweise um eine radiale Dickenvariation zur Klemmung im Außenteil und/oder eine axiale Verschiebbarkeit in dem Innenteil handelt.
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Das Sicherungselement ist beispielsweise als geschlossener Sicherungsring ausgebildet. Ebenso möglich ist ein Verkleben oder ein anderweitiger, gegebenenfalls partieller Form-, Stoff- und/oder Reibschluss zwischen dem Innenteil und dem Außenteil. In jeglicher Hinsicht erlaubt die Ausbildung der zumindest einen Aufnahme als Durchgangsöffnung eine besonders einfache Anordnung des Sicherungselements, beispielsweise auch in Form von Kleber, zumindest bereichsweise in dieser und damit die schnelle Darstellung der Sicherung gegen eine axiale Relativbewegung des Innenteils zu dem Außenteil.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die zumindest erste und die zumindest zweite Aufnahme in jeweiliger Umfangsrichtung des Innenteils bzw. des Außenteils zumindest bereichsweise umlaufend ausgebildet, wobei eine jeweilige Mehrzahl von ersten Aufnahmen und von zweiten Aufnahme vorgesehen ist, die jeweils in jeweiliger Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dies erlaubt eine besonders gleichmäßige Abstützung von Kräften in axialer Richtung der Verbindungsanordnung und damit eine Vermeidung von lokal unerwünscht großen Belastungen, was mit einer besonders langen Lebensdauer der Verbindungsanordnung sowie mit einer besonders festen Sicherung des Innenteils und des Außenteils gegen eine axiale Relativbewegung zueinander einhergeht.
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Zur Übertragung besonders hoher Momente zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Verbindungsanordnung sowie zur Darstellung einer besonders festen Sicherung gegen die ausgeführte axiale Relativbewegung ist bei einer weiteren Ausführungsform der Verbindung vorgesehen, dass das Innenteil bezüglich seiner zumindest bereichsweisen Aufnahme im Außenteil ein Übermaß aufweist, über welches das Innenteil mit dem Außenteil gefügt ist.
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Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung eines Innenteils, insbesondere einer Welle, mit einem zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt, insbesondere einen geschlossenen Hohlquerschnitt, aufweisenden Außenteil, insbesondere einer Nabe, bei welchem das Innenteil zumindest bereichsweise in dem Hohlquerschnitt des Außenteils aufgenommen und mit dem Außenteil in einem jeweiligen Verbindungsbereich zumindest über eine jeweilige Verzahnung drehfest verbunden wird, wobei in einem der Verbindungsbereiche zumindest eine erste, zu zumindest einem Sicherungselement korrespondierende Aufnahme und in dem anderen der Fügebereiche zumindest eine zweite, zu dem zumindest einem Sicherungselement korrespondierende Aufnahme vorgesehen werden, und wobei das Innenteil und das Außenteil durch das in der jeweiligen Aufnahme zumindest bereichsweise aufgenommene Sicherungselement gegen eine axiale Relativbewegung zueinander gesichert werden. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das Innenteil zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt, insbesondere einen geschlossenen Hohlquerschnitt aufweist, wobei zumindest eine der Aufnahmen als Durchgangsöffnung ausgebildet und das Sicherungselement über den Hohlquerschnitt des Innenteils die Durchgangsöffnung zumindest bereichsweise durchdringend angeordnet wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Darstellung der Verbindungsanordnung, welche besonders zeit- und kostengünstig zu montieren ist und durch welche ein Leichtbaukonzept darstellbar ist, womit alle in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteile einhergehen.
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Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht dabei vor, dass zunächst zumindest eine Nut in den Verbindungsbereich, insbesondere in dem Bereich der Verzahnung des Außenteils, vorgesehen wird, wobei diese Verzahnung erst in einem sich an diesem Schritt anschließenden Schritt ausgebildet wird. Das bedeutet also, dass zunächst die Nut und dann die jeweilige Verzahnung des Innenteils und des Außenteils beispielsweise durch Räumen, Erodieren oder dergleichen ausgebildet wird. Anschließend oder zeitlich zuvor wird dann die entsprechende Durchgangsöffnung bzw. werden dann die entsprechenden Durchgangsöffnungen für das Sicherungselement an dem Innenteil ausgebildet, woraufhin das ein Übermaß aufweisende Innenteil mit dem Außenteil über die jeweiligen Verbindungsbereiche gefügt wird. Ist das Innenteil mit dem Außenteil in einer entsprechenden, axialen Position gefügt, so wird das Innenteil die als Durchtrittsöffnung ausgebildete Aufnahme bzw. die als Durchtrittsöffnungen ausgebildeten Aufnahmen durchdringend angeordnet. Das bedeutet also, dass ein Sicherungsring über einen Hohlquerschnitt des Innenteils in den Aufnahmen angeordnet wird, diese durchdringt und zumindest bereichsweise in die korrespondierende Nut eingreift.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Nut des Außenteils zunächst in Umfangrichtung des Außenteils durchgängig umlaufend ausgebildet wird, aufgrund des anschließenden Ausbildens der Verzahnung allerdings in einer Mehrzahl von Teilsegmenten unterteilt wird, die in Umfangsrichtung des Außenteils gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dies führt zu einer gleichmäßigen Abstützung des Außenteils am Innenteil bzw. umgekehrt über den Sicherungsring, was eine besonders hohe Sicherung gegen eine Relativbewegung des Außenteils gegenüber dem Innenteil über eine lange Lebensdauer hinweg ermöglicht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen ist:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Innenteils einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung;
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2 ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht eines Außenteils der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung gemäß 1; und
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3 ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei das Innenteil gemäß 1 mit dem Außenteil gemäß 2 verbunden und gegen eine axiale Relativbewegung zu dem Außenteil mittels eines Sicherungsrings der Verbindungsanordnung gesichert ist.
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Die 1 zeigt ein Innenteil in Form eines Bremstopfes 12 einer Verbindungsanordnung in Form einer Scheibenbremse 10 (3), wobei der Bremstopf 12 eine Außenverzahnung 14 aufweist. Die Außenverzahnung 14 ist dabei dadurch gebildet, dass sich in radialer Richtung des Bremstopfes 12 gemäß einem Richtungspfeil 17 nach außen erstreckende Vorsprünge mit sich in radialer Richtung des Bremstopfes 12 gemäß dem Richtungspfeil 17 nach innen erstreckenden Vorsprüngen abwechseln. In der 1 sind dabei lediglich ein sich nach außen erstreckender Vorsprung 18 sowie ein sich nach innen erstreckender und sich in Umfangsrichtung des Bremstopfes 12 direkt an den Vorsprung 18 anschließender Vorsprung 20 bezeichnet.
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Die Verzahnung 14 stellt einen Verbindungsbereich 16 des Bremstopfes 12 dar, über welchen der Bremstopf 12 mit einem Innenteil in Form eines Reibrings 22 (2) drehfest verbindbar ist. In dem Verbindungsbereich 16 ist dabei eine Mehrzahl von zu einem Sicherungselement in Form eines Sicherungsrings 24 (3) korrespondierenden Aufnahmen vorgesehen, die als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Der Übersicht wegen ist in der 1 lediglich eine Durchgangsöffnung 26 dieser Durchgangsöffnungen bezeichnet. Die Durchgangsöffnungen durchsetzen dabei die sich nach innen erstreckenden Vorsprünge 20 in radialer Richtung des Bremstopfes 12, wodurch der Sicherungsring 24 diese Durchgangsöffnungen durchdringen kann.
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Die 2 zeigt den angeführten Reibring 22, welcher das zu dem Bremstopf 12 korrespondierende Außenteil darstellt. Auch der Reibring 22 weist eine Verzahnung 14' auf, welche mit der Verzahnung 14 des Bremstopfes 12 zusammenwirkt, wodurch der Bremstopf 12 mit dem Reibring 22 in Umfangsrichtung des Bremstopfes 12 bzw. des Reibrings 22 drehfest verbindbar ist.
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Auch die Verzahnung 14 des Reibrings 22 ist dadurch gebildet, dass sich in radialer Richtung des Reibrings 22, welche mit der radialen Richtung des Bremstopfs 12 gemäß dem Richtungspfeil 17 korreliert, nach innen erstreckende Vorsprünge mit nach außen erstreckenden Vorsprüngen abwechseln. In der 2 sind der Übersicht wegen ein solcher, sich nach innen erstreckender Vorsprung 28 sowie ein solcher, sich nach außen erstreckender Vorsprung 30 bezeichnet, wobei sich der nach außen erstreckende Vorsprung 30 in Umfangsrichtung des Reibrings 22, welcher mit der Umfangsrichtung des Bremstopfes 12 korreliert, direkt an den sich nach innen erstreckenden Vorsprung 28 anschließt.
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Auch die Verzahnung 14' stellt damit einen Verbindungsbereich 16' des Reibrings 22 dar, über welchen der Reibring 22 mit dem Bremstopf 12 verbunden wird. Auch in dem Verbindungsbereich 16' des Reibrings 22 ist eine Mehrzahl von Aufnahmen vorgesehen, welche zu dem Sicherungsring 24 korrespondieren. Der Übersicht wegen ist in der 2 lediglich eine solche Aufnahme 32 bezeichnet. Die Aufnahmen sind dabei als Nuten in den sich nach innen erstreckenden Vorsprüngen ausgebildet, wobei der Sicherungsring 24 durch die Durchgangsöffnungen 26 des Bremstopfs 12 hindurch bereichsweise in die Nuten des Reibrings 22 eingreifen können.
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Dies ist in der 3 verdeutlicht. Die 3 zeigt die Bremsscheibe 10, bei welcher der Bremstopf 12 mit dem Reibring 22 über den jeweiligen Verbindungsbereich 16 und 16' und damit die jeweilige Verzahnung 14 und 14' drehfest miteinander verbunden sind. Eine axiale Relativbewegung zwischen dem Bremstopf 12 und dem Reibring 22 ist dadurch vermieden, dass der Sicherungsring 22 auf die bereits ausgeführte Art und Weise die Durchgangsöffnungen in den sich nach innen erstreckenden Vorsprüngen des Bremstopfes 12 durchdringt und in die Nuten der sich ebenfalls nach innen erstreckenden Vorsprünge des Reibrings 22 eingreift.
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Der Sicherungsring 24 ist dabei in einfacher, zeit- und kostengünstiger Art und Weise von einer Rückseite 34 der Bremsscheibe 10 her entsprechend anordenbar und gewährleistet eine dauerhafte Sicherung einer axialen Relativbewegung des Bremstopfes 12 gegenüber dem Reibring 22 bzw. umgekehrt. Zur weiteren Verstärkung der Verbindung des Bremstopfes 12 mit dem Reibring 22 weist der Bremstopf 12 ein Übermaß auf, über welches er mit dem Reibring 22 gefügt ist.
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Wie den 1 bis 3 in der Zusammenschau zu entnehmen ist, ermöglicht die Bremsscheibe 10 nicht nur eine fest Verbindung des Bremstopfes 12 mit dem Reibring 22 sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung, sondern auch die Darstellung besonders dünner Wandstärken insbesondere des Bremstopfes 12, was mit einem besonders leichten Gewicht des Bremstopfes 12 und damit der Bremsscheibe 10 einhergeht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bremsscheibe
- 12
- Bremstopf
- 14, 14'
- Verzahnung
- 16, 16'
- Verbindungsbereich
- 17
- Richtungspfeil
- 18
- Vorsprung
- 20
- Vorsprung
- 22
- Reibring
- 24
- Sicherungsring
- 26
- Durchgangsöffnung
- 28
- Vorsprung
- 30
- Vorsprung
- 32
- Nut
- 34
- Rückseite
