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Die Erfindung betrifft eine Halteanordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben Art.
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Die
EP 0 427 489 B1 offenbart ein Rad mit einer zentralen Nabe und einer äußeren Felge, die durch eine Radscheibe miteinander verbunden sind, einem Paar kreisringförmiger Bremsscheibe, von denen auf der Seite des Rades eine angeordnet ist, wobei jede kreisförmige Bremsscheibe am Rad durch wenigstens zwei Verbindungs-Anordnungen befestigt ist, jede Verbindungs-Anordnung einen durch Bolzen am Rad befestigbaren Block aufweist, der Block zwischen zwei auf einer Rückseite der kreisringförmigen Bremsscheibe vorgesehenen Flächen angeordnet ist, die genannten Flächen sich im Wesentlichen radial zur Bremsschreibe erstrecken, und wobei der Block eine in einer der Seitenflächen des Blocks angeordnete Nut von überwiegender Längserstreckung aufweist, die genannte Nut von bogenförmiger Querschnittgestalt ist, in der genannten Nut und in einer Nut von überwiegender Längserstreckung und bogenförmiger Querschnittsgestalt in einer der sich radial erstreckenden Flächen auf der Rückseite der Bremsscheibe ein Stift von überwiegender Längserstreckung angeordnet ist, die genannte Nut von überwiegender Längserstreckung in der Bremsscheibe sich im Wesentlichen radial zur Bremsscheibe auf einer Seite einer in der Bremsscheibe vorgesehenen Öffnung erstreckt, der Block über der genannten Öffnung zugeordnet ist, und wobei die entgegengesetzte Seitenfläche des Blocks von der anderen genannten im Wesentlichen radial erstreckenden Flächen gehalten ist, die in einem Bereich der Bremsscheibe auf der entgegengesetzten Scheibe der genannten Öffnung vorgesehen ist.
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Aus der
DE 10 2007 048 648 A1 ist eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse bekannt, welche eine radial äußere ringförmige Reibscheibe und einen inneren flanschförmigen Scheibentopf aufweist, der über Umfangsbefestigungsmittel mit der Scheibe verbunden ist. Zudem sind Mittel zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen von Reibscheibe und Scheibentopf vorgesehen, wobei in dem Scheibentopf wenigstens ein im Bereich der Befestigungsmittel ein Spaltmaß aufweisender Freischnitt vorgesehen ist, der im freigeschnittenen Abschnitt eine zumindest radiale Nachgiebigkeit zwischen Scheibentopf und Befestigungsmittel bzw. Reibscheibe herstellt.
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Den bekannten Bremsscheiben ist dabei der Nachteil gemein, dass bei Befestigung einer Felge eines Rades durch Radschrauben Spannungsgradienten im Bereich des Scheibentopfes in Folge von Abweichungen im Anzugsmoment der Radschrauben auftreten, die zu Verformungen führen. Bei diesen Verformungen handelt es sich beispielsweise um statische Bremsscheibengeometrieabweichungen wie eine Unrundheit einer Stirnfläche der Bremsscheibe (SRO – Side Face Runout) sowie um eine infolge dessen entstehende Variation der Dicke der Reibscheibe (DTV – Disc Thickness Variation).
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Diese Bremsscheibengeometrieabweichungen führen wiederum zu einem Rubbeln der Bremsscheibe und lokalen Kaltauswaschungen in der Reibfläche der Bremsscheibe, was mit Komforteinbusen für Insassen eines Fahrzeugs einhergeht. Unterschiedliche Setzerscheinungen sowie die Verwendung eines Scheibentopfes aus Aluminium können diese Erscheinungen verstärken.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halteanordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe eines Kraftwagens bereitzustellen, welche einen verbesserten Komfort für Insassen des Kraftwagens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Halteanordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Halteanordnung einer Bremsscheibe mit einem Reibring und mit einem mit dem Reibring verbundenen Bremsscheibentopf an einer Radnabe eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei welcher die Bremsscheibe über den Bremsscheibentopf an der Radnabe gehalten ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Bremsscheibentopf zumindest eine sich in axialer Richtung erstreckende Durchgangsöffnung für ein Haltemittel der Radnabe aufweist, wobei eine Felge des Kraftwagens in axialer Richtung unmittelbar an dem Haltemittel der Radnabe abstützbar ist.
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Dadurch, dass also die Felge an dem Haltemittel der Radnabe und somit an der Radnabe direkt und unmittelbar in axialer Richtung des Bremsscheibentopfes, welcher mit der axialen Richtung der Radnabe korreliert, abstützbar ist, sind die eingangs genannten, statischen Bremsscheibengeometrieabweichungen infolge von Spannungsgradienten durch unterschiedliche Anzugsmomente von Befestigungsmitteln zur Befestigung der Felge, beispielsweise Radschrauben, vermieden. Damit einher geht die Vermeidung der genannten Effekte wie einer Unrundheit einer Stirnseite der Bremsscheibe sowie eine Variation der Dicke des Reibrings infolge dieser statischen Geometrieabweichungen.
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Diese Vorteile ergeben sich daraus, dass nun bei einer Montage der Felge an der Radnabe, bei welcher eine Verspannung der Felge mit der Radnabe in axialer Richtung der Felge bzw. der Radnabe durch Anziehen beispielsweise der Radschrauben erfolgt, der Kraftfluss von der Felge auf die Radnabe nicht mehr den Umweg über den Bremsscheibentopf gehen muss, sondern direkt von der Felge auf die Radnabe abfließen kann, da nun erfindungsgemäß die Felge direkt an der Radnabe bzw. an deren Haltemittel abstützbar ist.
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Nichtsdestotrotz ist der Bremsscheibentopf in axialer Richtung nach wie vor zwischen der Felge und der Radnabe angeordnet, wobei der Bremsscheibentopf ebenfalls in axialer Richtung über entsprechende zusammenwirkende Stirnseiten an der Radnabe abgestützt ist.
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Somit ist ein entkoppeltes Anbindungskonzept des Bremsscheibentopfes an der Radnabe geschaffen, sodass eine eindeutige Positionierung und ein eindeutiges Spannungsbild unabhängig von der Befestigung der Felge, beispielsweise durch die Radschrauben, entsteht. Weiterhin ist eine schwimmende Lagerung der Bremsscheibe nicht erforderlich.
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Durch diese Vermeidung der Bremsscheibengeometrieabweichungen infolge des gleichmäßigen, eindeutigen Spannungsbilds ist das eingangs genannte Bremsenrubbeln vermieden, was den Fahrkomfort insbesondere beim Bremsen deutlich verbessert.
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Auch lokale Kaltauswaschungen in der Reibfläche des Reibrings sind vermieden, was der genannten Komfortsteigerung um ein weiteres äußerst zuträglich ist.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass das erwähnte Haltemittel der Radnabe vorteilhafterweise einstückig mit dieser ausgebildet ist, was die Teileanzahl, den Montageaufwand und damit die Kosten für die erfindungsgemäße Halteanordnung in einem geringen Rahmen hält.
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Das Haltemittel ist beispielsweise als ein von einer Grundfläche der Radnabe erhabener Absatz ausgebildet, der die Durchgangsöffnung des Bremsscheibentopfes durchsetzt und den Bremsscheibentopf zumindest bereichsweise in axialer Richtung überragt. Dadurch kann die Felge direkt und unmittelbar in axialer Richtung an dem Haltemittel und damit an der Radnabe abgestützt werden. Gleichzeitig können herkömmliche, auf dem Markt befindliche Felgen in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Halteanordnung verwendet werden. Die Felge ist nun allerdings nicht mehr unter Vermittlung des Bremsscheibentopfes sondern direkt an der Radnabe bzw. deren Haltemittel in axialer Richtung abstützbar und an der Radnabe befestigbar. Dies vermeidet aufwendige und kostenintensive Änderung bisheriger Felgenkonzepte, was den Kosten äußerst zuträglich ist.
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Vorteilhafterweise sind mehrere Haltemittel vorgesehen, die Umfangsrichtung der Radnabe gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Beispielsweise sind fünf Haltemittel vorgesehen, die in jeweiligen Abständen von 72° zueinander in Umfangsrichtung der Radnabe angeordnet sind.
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Beispielsweise weist jeweils ein Haltemittel ein Befestigungsmittel, insbesondere ein Schraubgewinde auf, in welches ein felgenseitiges Befestigungsmittel, beispielsweise eine erwähnte Radschraube, einschraubbar ist. Dies ermöglicht die Beibehaltung herkömmlicher und konventioneller Befestigungsmittel für die Felge, was die Kosten weiterhin positiv beeinflusst.
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Vorteilhafterweise ist der Bremsscheibentopf über das zumindest eine Haltemittel der Radnabe wenigstens in Umfangsrichtung des Bremsscheibentopfes formschlüssig an der Radnabe gehalten. Das Haltemittel weist somit die Form eines Mitnehmers auf, welcher die Durchgangsöffnung durchsetzt und welcher eine Drehbewegung der Radnabe auf den Bremsscheibentopf überträgt, welcher wiederum diese Drehbewegung auf den mit diesem verbundnen Reibring überträgt. Eine zu dem Reibring korrespondierende Bremseinrichtung kann dann den Reibring beispielsweise mittels Reibschluss abbremsen, woraufhin diese Bremskraft in umgekehrter Weise auf den Bremsscheibentopf und schließlich auf die Radnabe und damit auf die an dieser befestigte Felge übertragbar ist zum Abbremsen des Kraftwagens. Alternativ oder ergänzend kann eine weitere Befestigung, beispielsweise eine Verschraubung, des Bremsscheibentopfes an der Radnabe vorgesehen sein, um eine Kraftübertragung zwischen der Radnabe und dem Bremsscheibentopf beispielsweise zumindest durch einen Reibschluss zu gewährleisten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 in:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteanordnung;
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2 eine weitere perspektivische Ansicht der Halteanordnung gemäß 1 in einer Explosionsdarstellung;
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3 ausschnittsweise eine Seitenansicht der Halteanordnung gemäß den vorhergehenden Fig.;
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4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Bremsscheibentopfes, der bei der Halteanordnung gemäß den vorhergehenden Fig. einsetzbar ist; und
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5 ausschnittsweise eine Längsschnittsansicht der Halteanordnung gemäß den vorhergehenden Fig. mit einer Felge, die an einer Radnabe der Halteanordnung gehalten ist.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Halteanordnung 10 einer Bremsscheibe 12, welche einen Reibring 14 sowie einen Bremsscheibentopf 16 umfasst, wobei der Bremsscheibentopf 16 über eine Verzahnung 18 drehfest mit dem Reibring 14 verbunden ist. Bei der Halteanordnung 10 ist dabei die Bremsscheibe 12 über den Bremsscheibentopf 16 an einer Radnabe 20 eines Personenkraftwagens gehalten.
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Der Bremsscheibentopf 16 weist fünf sich in axialer Richtung gemäß einem Richtungspfeil 22 erstreckende Durchgangsöffnungen 24, 26, 28, 30 und 32 für ein jeweiliges Haltemittel 34, 36, 38, 40 und 42 der Radnabe 20 auf, wobei eine Felge 68 (5) des Personenkraftwagens in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 unmittelbar an den Haltemitteln 34, 36, 38, 40, 42 und damit unmittelbar und direkt an der Radnabe 20 abstützbar ist.
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Die Haltemittel 34, 36, 38, 40, 42 sind dabei einstückig mit der Radnabe 20 ausgebildet und durchsetzen die jeweiligen Durchgangsöffnungen 24, 26, 28, 30, 32. Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, überragen zudem die Haltemittel 34, 36, 38, 40, 42 den Bremsscheibentopf 16 in axialer Richtung, wodurch die direkte und unmittelbare Abstützung der Felge 68 an der Radnabe 20 realisiert ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es einfach ersichtlich, dass ein Kraftfluss in axialer Richtung der Halteanordnung 10 infolge einer Befestigung der Felge an der Radnabe 20, beispielsweise infolge einer Verschraubung dieser mittels fünf zu Schraubgewinden 44, 46, 48, 50 und 52 der entsprechenden Haltemittel 34, 36, 38, 40, 42 korrespondierenden Radschrauben, nicht den Umweg über den Bremsscheibentopf 16 nehmen muss sondern direkt von der Felge 68 an die Haltemittel 34, 36, 38, 40, 42 bzw. die Radnabe 20 abfließen kann.
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Dies vermeidet unterschiedliche Spannungsgradienten des Bremsscheibentopfes 16, die entstehen würden, wenn die Felge 68 lediglich unter Vermittlung des Bremsscheibentopfes 16 an der Radnabe in axialer Richtung abzustützen wäre.
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Die Vermeidung dieser unterschiedlichen Spannungsgradienten infolge der unmittelbar und direkten Abstützung der Felge 68 an der Radnabe 20 führt zu einer Vermeidung von unangenehmen Bremsenrubbeln sowie von Kaltauswaschungen, die den Fahrkomfort des Personenkraftwagens negativ beeinträchtigen. Die Halteanordnung 10 bietet somit eine deutliche Steigerung dieses Fahrkomfort, da das Bremsenrubbeln, lokale Kaltauswaschungen und/oder dergleichen vermieden ist.
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Wie den 1 bis 3 weiterhin zu entnehmen ist, handelt es sich bei der Bremsscheibe 14 um eine innenbelüftete, gelochte Bremsscheibe 14, welche eine sehr hohe Bremsleistung auch bei hoher Beanspruchung und hohen Temperaturen gewährleistet.
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Ebenfalls deutlich wird, dass bisherige, bekannte Befestigungskonzepte für Felgen 68 und damit die Bauweisen der bekannten Felgen 68 beibehalten werden können und ohne weiteres in Verbindung mit der Halteanordnung 10 einsetzbar sind. Die Felgen 68 sind nun nicht mehr über den Bremsscheibentopf 16 sondern direkt über die Haltemittel 34, 36, 38, 40, 42 an der Radnabe 20 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 abstützbar.
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Der Bremsscheibentopf 16 weist zudem fünf Vorsprünge 54, 56, 58, 60 und 62 auf, welche eine Grundfläche 64, welche auch eine Stirnfläche darstellt, des Bremsscheibentopfes 16, in welcher die Durchgangsöffnungen 24, 26, 28, 30, 32 ausgebildet sind, zumindest bereichsweise in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 überragt. Diese Vorsprünge sind dabei in ihrer axialen Erstreckung gemäß dem Richtungspfeil 22 so hoch ausgebildet, dass sie in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 zur Außenseite der Halteanordnung 10 hin in einer selben Höhenebene enden wie die Haltemittel 34, 36, 38 40, 42 der Radnabe 20. Die Vorsprünge 54, 56, 58, 60, 62 sind dabei elastisch ausgebildet, beispielsweise bestehen sie ebenso wie der Bremsscheibentopf 16 aus einem dünnwandigen Blech, wodurch bei montierter Felge 68 der Bremsscheibentopf 16 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 an der Radnabe 20 festgelegt ist, da er mit einer entsprechenden, der Grundfläche 64 gegenüberliegenden Grundfläche an einer korrespondierenden Stirnfläche 66 der Radnabe 20 anliegt und an diese gedrückt wird. Die Vorsprünge 54, 56, 58, 60, 62 sind dabei einstückig mit dem Bremsscheibentopf 16 ausgebildet.
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Die Haltemittel 34, 36, 38, 40, 42 überragen den Bremsscheibentopf 16 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 zur Außenseite der Halteanordnung 10 hin. Auch die Vorsprünge 54, 56, 58, 60, 62 überragen die Grundfläche 64 des Bremsscheibentopfes 16 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 zur Außenseite der Halteanordnung 10 bzw. des Reibrings 14 hin.
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Sind die Vorsprünge 54, 56, 58, 60, 62, die in Umfangsrichtung des Bremsscheibentopfes 16 zwischen den Durchgangsöffnungen 24, 26, 28, 30, 32 angeordnet sind, nicht vorgesehen, was bei dem Bremsscheibentopf 16 gemäß der 4 dargestellt ist, so ist es alternativ möglich, in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 zwischen der Felge 68, die also auf die beschriebene Art und Weise an der Radnabe 20 abgestützt und gehalten ist, und dem Bremsscheibentopf 16 anderweitige, elastisch verformbare Elemente, wie beispielsweise Federelemente anzuordnen, die sich einerseits an der Felge 68 und andererseits an dem Bremsscheibentopf 16 abstützen. Bei diesen elastisch verformbaren Elementen kann es sich beispielsweise um Klammern handeln. Alternativ oder ergänzend ist auch möglich, zwischen Bremsscheibentopf 16 und der Felge 68 einen Federring, beispielsweise einen geschlossenen Federring, einzusetzen, der die beschriebene Funktion erfüllt.
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Die 5 veranschaulicht das Wirkprinzip der Halteanordnung 10, wobei die besagte Felge 68 dargestellt ist, die über die mit der Radnabe 20 einstückig ausgebildeten Haltemittel 34, 36, 38, 40 und 42 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 abgestützt ist, wobei in der 5 lediglich das Haltemittel 34 zu erkennen ist. Das Haltemittel 34 durchdringt die korrespondierende Durchgangsöffnung 24, wobei dies analog für die übrigen Haltemittel 36, 38, 40 und 42 gilt, die die korrespondierenden Durchgangsöffnungen 26, 28, 30 und 32 durchdringen. Zwischen den Haltemitteln 34, 36, 38, 40 und 42 sind nutartige Ausnehmungen gebildet, in welche der Bremsscheibentopf 16 eingreift, wodurch in Umfangsrichtung des Bremsscheibentopfes 16 über einen Formschluss mitgenommen wird. Daher können die Haltemittel 34, 36, 38, 40 und 42 auch als Mitnehmer bezeichnet werden.
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Die Halterung des Bremsscheibentopfes 16 an der Radnabe 20 über die Vorsprünge 54, 56, 58, 60, 62, wobei in der 5 der Vorsprung 60 dargestellt ist, erlaubt eine definierte, geometrische Lage und Verspannung des Bremsscheibentopfes 16 gegenüber der Radnabe 20 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 22 und zwar unabhängig von der Befestigung der Felge 68 an der Radnabe 20 beispielsweise durch die Radschrauben. Somit ist der Bremsscheibentopf 16 entkoppelt von der Befestigung der Felge 68, was die beschriebenen, unterschiedlichen Spannungsgradienten vermeidet und die Komfortsteigerung ermöglicht.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Bremsscheibentopf 16 aus einem Blech aus Stahl aber auch beispielsweise aus Aluminium oder aus anderweitigen Metallen oder Werkstoffen wie beispielsweise Leichtmetallen ausgebildet sein kann. Der Reibring 14 der Bremsscheibe 12 kann beispielsweise als Gussbauteil, insbesondere aus Grauguss ausgebildet sein. Ebenso ist die Ausbildung aus einem Verbundmaterial, einem keramischen Werkstoff, aus einem Leichtmetall oder dergleichen möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Halteanordnung
- 12
- Bremsscheibe
- 14
- Reibring
- 16
- Bremsscheibentopf
- 18
- Verzahnung
- 20
- Radnabe
- 22
- Richtungspfeil
- 24
- Durchgangsöffnung
- 26
- Durchgangsöffnung
- 28
- Durchgangsöffnung
- 30
- Durchgangsöffnung
- 32
- Durchgangsöffnung
- 34
- Haltemittel
- 36
- Haltemittel
- 38
- Haltemittel
- 40
- Haltemittel
- 42
- Haltemittel
- 44
- Befestigungsmittel
- 46
- Befestigungsmittel
- 48
- Befestigungsmittel
- 50
- Befestigungsmittel
- 52
- Befestigungsmittel
- 54
- Vorsprung
- 56
- Vorsprung
- 58
- Vorsprung
- 60
- Vorsprung
- 62
- Vorsprung
- 64
- Grundfläche
- 66
- Stirnseite
- 68
- Felge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0427489 B1 [0002]
- DE 102007048648 A1 [0003]
