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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteanordnung einer Felge und einer Bremsscheibe an einer Radnabe eines Fahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei Fahrzeugrädern, insbesondere bei Personenkraftwagen, werden an einer Radnabe des Fahrzeugs, die mittels entsprechender Radlager um eine zugehörige Radachse drehbar gelagert ist, eine Bremsscheibe und eine Felge des jeweiligen Fahrzeugrads befestigt. Weit verbreitet ist dabei ein axialer Aufbau, bei dem die Radnabe eine quer zur Drehachse verlaufende ebene Kontaktfläche besitzt, auf die eine Bremsscheibe mit einem Topf, der einen Reibring trägt, axial aufgesetzt ist, wobei ein entsprechender Topfboden an seiner Innenseite ebenfalls eben ausgestaltet ist, um an der Kontaktfläche der Radnabe flächig zur Anlage zu kommen. Auf eine ebenfalls eben konfigurierte Außenseite des Topfbodens wird dann die Felge axial aufgesetzt, die hierzu ebenfalls eine ebene Kontaktfläche für eine flächige Kontaktierung mit dem Topf der Bremsscheibe besitzt. Durch entsprechende Verschraubungen einerseits zwischen Bremsscheibe und Radnabe und andererseits zwischen Felge und Radnabe, die durch die Bremsscheibe bzw. durch deren Topf hindurchgehen können, lassen sich die im Betrieb auftretenden Drehmomente übertragen. Problematisch ist bei einem derartigen axialen Aufbau die Gefahr des sogenannten Planschlags. Aufgrund von Herstellungstoleranzen können die Ebenen, in denen die miteinander in Kontakt stehenden Flächen liegen, geringfügige Neigungen zueinander besitzen. Infolge der Toleranzkette können sich die unterschiedlichen Neigungen ungünstig addieren, wodurch das jeweilige Rad einen unruhigen Lauf besitzt und die Bremsscheibe bereits im ungebremsten Zustand einem sog. Kaltverschleiß ausgesetzt sein kann, der einen irreversiblen Dickenfehler zur Folge hat.
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Es besteht das grundsätzliche Bedürfnis, eine Halteanordnung für einen Felge und eine Bremsscheibe an einer Radnabe aufzuzeigen, bei welcher die Gefahr des Planschlags reduziert ist.
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Aus der
DE 10 2007 048 648 A1 ist eine Bremsscheibe bekannt, die einen Reibring und einen Topf aufweist, wobei die bekannte Bremsscheibe so gebaut ist, dass Reibring und Topf separat hergestellte Bauteile repräsentieren, die auf geeignete Weise aneinander befestigt sind. Der Topf besitzt einen Topfboden, der als Flansch ausgestaltet ist und in üblicher Weise axial an einen komplementären Flansch einer Radnabe angeflanscht werden kann.
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Aus der gattungsbildenden
DE 102 56 589 B4 ist eine Halteanordnung bekannt, bei welcher die Bremsscheibe an der Radnabe radial montiert wird. Die Bremsscheibe besteht in diesem Fall nur aus dem Reibring, der eine zentrale Öffnung besitzt, die von einer radial innenliegenden polygonalen Innenkontur begrenzt ist. Komplementär dazu weist die Radnabe radial außen eine passende polygonale Außenkontur auf. Der Reibring kann axial auf die Radnabe aufgeschoben werden bis die Innenkontur des Reibrings die Außenkontur der Radnabe axial überlappt, so dass die beiden komplementären polygonalen Konturen fluchten und radial aneinander anliegen, wobei durch die polygonale Konturgebung die Drehmomentübertragung zwischen Reibring und Radnabe erfolgt. Bei dieser Bauweise ergibt sich eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Planschlaggefahr, da die Felge nunmehr unmittelbar an der Radnabe axial montiert werden kann, so dass die einleitend genannte Toleranzkette erheblich verkürzt ist. Problematisch bei der bekannten Halteanordnung ist jedoch der vergleichsweise große Aufwand zum Herstellen der Radnabe.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Halteanordnung der eingangs genannten Art bzw. für eine zugehörige Radnabe bzw. für eine zugehörige Bremsscheibe eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie einen vergleichsweise einfachen Aufbau besitzt und die Gefahr eines Planschlags reduziert ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an der Radnabe zwei separate Kontaktflächen auszubilden, die axial voneinander beabstandet sind. Die eine Kontaktfläche dient als Topfkontaktfläche, an der ein Topf einer Bremsscheibe mit Reibring und Topf montierbar ist. Die andere Kontaktfläche dient als Felgenkontaktfläche, an der eine Felge montierbar ist. Da die beiden Kontaktflächen axial voneinander beabstandet sind, sind die beiden Verbindungsstellen zwischen Radnabe und Bremsscheibe einerseits und zwischen Radnabe und Felge andererseits hinsichtlich der Toleranzen voneinander entkoppelt, so dass sich gegenüber einem konventionellen axialen Aufbau die Toleranzkette signifikant verkürzt, was die Gefahr des Planschlags entsprechend reduziert und sich eine Verbesserung hinsichtlich NVH (Noise, Vibration, Harshness) einstellt. Ferner lässt sich die Radnabe mit zwei Kontaktflächen vergleichsweise einfach herstellen, wodurch sich die hier vorgestellte Halteanordnung vergleichsweise preiswert realisieren lässt.
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Im Einzelnen kann vorgesehen sein, dass die Topfkontaktfläche ringförmig konzipiert ist und dass die Felgenkontaktfläche axial über die Topfkontaktfläche vorsteht. Mit anderen Worten, die Topfkontaktfläche umschließt die zentral angeordnete Felgenkontaktfläche ringförmig. Zweckmäßig sind beide Kontaktflächen parallel zueinander angeordnet.
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Die Radnabe kann am Übergang zwischen Topfkontaktfläche und Felgenkontaktfläche eine ringförmige Mitnehmeraußenkontur aufweisen. Diese Mitnehmeraußenkontur ist durch die Stufe zwischen den beiden Kontaktflächen gebildet. Die Felge kann nun axial an der Felgenkontaktfläche anliegen, und zwar zweckmäßig unmittelbar. Der Topf besitzt zweckmäßig eine zentrale Topföffnung, deren Öffnungsrand eine zur Mitnehmeraußenkontur der Radnabe komplementäre radiale Mitnehmerinnenkontur aufweist und mit dieser formschlüssig in Eingriff steht. Mit anderen Worten, der Topf übergreift die Felgenkontaktfläche, so dass er mit seiner Mitnehmerinnenkontur zur Mitnehmeraußenkontur der Radnabe fluchtet. Die formschlüssig miteinander in Eingriff stehenden Mitnehmerkonturen bewirken eine Drehmomentkopplung zwischen Topf und Radnabe. In der Folge kann auf eine separate Befestigung der Bremsscheibe an der Radnabe zum Zwecke der Drehmomentübertragung verzichtet werden. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der hier vorgestellten Halteanordnung.
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Die Felgenkontaktfläche und die Mitnehmeraußenkontur können an einer Mitnehmerscheibe ausgebildet sein, die bezüglich der Radnabe ein separat hergestelltes Bauteil ist, das drehfest an die Radnabe angebaut ist. Die Verwendung einer separaten Mitnehmerscheibe führt einerseits zu einer gebauten Radnabe und vereinfacht andererseits die Ausbildung der Mitnehmeraußenkontur. Zweckmäßig ist dabei ein Herstellungsprozess, bei dem die Felgenkontaktfläche und die Topfkontaktfläche an der Radnabe angebracht werden, nachdem die Mitnehmerscheibe an der Radnabe befestigt ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass die beiden Kontaktflächen zueinander parallel verlaufen. Die Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe und Radnabe kann stoffschlüssig realisiert werden, beispielsweise mittels wenigstens einer Schweißverbindung oder mit Hilfe wenigstens einer Lötverbindung. Alternativ können auch herkömmliche andere Befestigungsmethoden verwendet werden, die mit Befestigungselementen arbeiten, wie zum Beispiel mit Schrauben, Stiften, Nieten und dergleichen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Öffnungsrand des Topfes an der Topfkontaktfläche axial zur Anlage kommt, und zwar vorzugsweise unmittelbar. Hierdurch kann eine definierte Positionierung der Bremsscheibe relativ zur Radnabe gewährleistet werden.
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Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher der Öffnungsrand eine in der Axialrichtung gemessene Wandstärke aufweist, die kleiner ist als ein Axialabstand zwischen den beiden Kontaktflächen der Radnabe. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Verbindung zwischen Bremsscheibe und Radnabe einerseits und die Verbindung zwischen Felge und Radnabe andererseits hinsichtlich der Toleranzen und im Hinblick auf die Planschlagproblematik voneinander entkoppelt sind.
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Zweckmäßig kann die jeweilige Mitnehmerkontur polygonal ausgestaltet sein, wodurch sich bei vergleichsweise geringen Wandstärken relativ hohe Drehmomente übertragen lassen. Geeignete Polygonalkonturen sind beispielsweise P3G gemäß DIN 32711 oder P4C gemäß DIN 32712. Es ist klar, dass grundsätzlich auch andere polygonale Konturen zur Drehmomentübertragung realisierbar sind. Ebenfalls können anstelle von Polygonalkonturen auch andere Mitnehmerkonturen verwendet werden, die eine ausreichende Drehmomentübertragung ermöglichen, wie zum Beispiel Verzahnungen, Epitrochoiden, Hypotrochoide oder als deren Kombination hybride Trochoiden.
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Weitere wichtige Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Halteanordnung in einem halben Längsschnitt.
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Entsprechend 1 umfasst eine Halteanordnung 1 eine nur teilweise dargestellte Felge 2, eine ebenfalls nur teilweise dargestellte Bremsscheibe 3 und eine ebenfalls nur teilweise dargestellte Radnabe 4. Die Radnabe 4 ist in einem am jeweiligen Fahrzeug montierten Zustand über wenigstens ein nicht gezeigtes Radlager um eine Rotationsachse 5 drehbar an einem entsprechenden nicht dargestellten Radträger drehbar gelagert. Diese Rotationsachse 5 definiert eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Axialrichtung 6, die parallel zur Rotationsachse 5 verläuft.
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Die Bremsscheibe 3 weist einen Reibring 7 und einen Topf 8 auf, der entweder integral am Reibring 7 ausgeformt ist oder an den Reibring 7 angebaut ist. Eine gebaute Ausführungsform der Bremsscheibe 3 ist dabei bevorzugt, um bei reduzierten Kosten den Reibring 7 im Wartungsfall austauschen zu können.
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Die Radnabe 4 weist eine axiale, ringförmige und ebene Topfkontaktfläche 9 auf. Außerdem weist die Radnabe 4 eine axiale und ebene Felgenkontaktfläche 10 auf. Die Felgenkontaktfläche 10 steht axial über die Topfkontaktfläche 9 vor. Dementsprechend ist in 1 die Felgenkontaktfläche 10 links von der Topfkontaktfläche 9 angeordnet. Die beiden Kontaktflächen 9, 10 sind bezüglich der Rotationsachse 5 koaxial zueinander angeordnet. Die Topfkontaktfläche 9 umschließt die Felgenkontaktfläche 10 ringförmig geschlossen.
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Die Radnabe 4 weist außerdem eine ringförmige radiale Mitnehmeraußenkontur 11 auf, die sich am Übergang zwischen der Topfkontaktfläche 9 und der Felgenkontaktfläche 10 befindet. Dieser Übergang ist gestuft, wobei eine axiale Stufe 12 radial außen die Mitnehmeraußenkontur 11 bildet.
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Die Felge 2 liegt im montierten Zustand mit einer entsprechenden axialen und ebenen Nabenkontaktfläche 13 an der Felgenkontaktfläche 10 axial an. Diese Kontaktierung erfolgt vorzugsweise unmittelbar.
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Der Topf 8 ist mit einer zentralen Topföffnung 14 ausgestattet, die von einem Öffnungsrand 15 ringförmig umschlossen ist. Der Öffnungsrand 15 besitzt radial innen eine radiale Mitnehmernnenkontur 16, die komplementär zur Mitnehmeraußenkontur 11 der Radnabe 4 geformt ist. Im gezeigten montierten Zustand stehen die beiden Mitnehmerkonturen 11, 16 miteinander in Eingriff. Hierzu kommen die beiden Mitnehmerkonturen 11, 16 radial aneinander zur Anlage.
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Zweckmäßig kommt der Öffnungsrand 15 mit einer entsprechenden axialen und ebenen Nabenkontaktfläche 17 axial an der Topfkontaktfläche 9 zur Anlage, und zwar bevorzugt unmittelbar. Zweckmäßig ist ferner vorgesehen, dass der Öffnungsrand 15 eine in der Axialrichtung 6 gemessene Wandstärke 18 aufweist, die kleiner ist als ein Axialabstand 19, der in der Axialrichtung 6 zwischen der Topfkontaktfläche 9 und der Felgenkontaktfläche 10 vorliegt. Der Axialabstand 19 entspricht dabei der axialen Höhe der zuvor genannten Ringstufe 12.
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In Verbindung mit der Kontaktierung zwischen der topfseitigen Nabenkontaktfläche 17 und der Topfkontaktfläche 9 kann sich axial zwischen der Felge 2 und dem Topf 8 ein Axialspalt 20 ausbilden, der die Entkopplung hinsichtlich der für die Planschlaggefahr relevanten Toleranzen gewährleistet.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Radnabe 4 gebaut sein und neben einem Grundkörper 21 zusätzlich eine Mitnehmerscheibe 22 aufweisen, die an den Grundkörper 21 drehfest angebaut ist. Die Mitnehmerscheibe 22 ist dabei bezüglich der übrigen Radnabe 4, also bezüglich des Grundkörpers 21 ein separat hergestelltes Bauteil. Die Mitnehmerscheibe 22 bildet an der Radnabe 4 den über die Topfkontaktfläche 9 axial vorstehenden Abschnitt der Radnabe 4 und weist dementsprechend die Felgenkontaktfläche 10 und die Mitnehmeraußenkontur 11 auf. Die Mitnehmerscheibe 22 besitzt in der Axialrichtung 6 eine Scheibenstärke 23, die den Axialabstand 19 bestimmt. Der Grundkörper 21, an den die Mitnehmerscheibe 22 angebaut ist, weist die Topfkontaktfläche 9 auf.
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Zum Herstellen der Radnabe 4 ist es zweckmäßig, die Mitnehmerscheibe 22 vor dem Herstellen der Topfkontaktfläche 9 und der Felgenkontaktfläche 10 am Grundkörper 21 zu befestigen. Im Unterschied dazu kann die Mitnehmeraußenkontur 11 zweckmäßig an der Mitnehmerscheibe 22 ausgebildet werden, bevor diese am Grundkörper 21 befestigt wird.
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Die Mitnehmerscheibe 22 ist vorzugsweise stoffschlüssig am Grundkörper 21 befestigt. Geeignete stoffschlüssige Verbindungen sind beispielsweise Schweißverbindungen und Lötverbindungen. Alternativ können auch lösbare Verbindungen, wie zum Beispiel Schraubverbindungen vorgesehen werden. Ebenso sind unlösbare andere Verbindungen, wie Nietverbindungen denkbar.
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Die miteinander in Eingriff stehenden Mitnehmerkonturen 11 und 16 können vorzugsweise polygonal ausgestaltet sein. Besonders geeignete polygonale Mitnehmerkonturen 11, 16 können beispielsweise als P3G-Polygonalkontur entsprechend DIN 32711 oder als P4C-Polygonalkontur gemäß DIN 32712 ausgeführt sein. Derartige Polygonalkonturen lassen sich vergleichsweise präzise herstellen und ermöglichen die Übertragung großer Drehmomente.
