DE102018202400A1 - Locking screw for holding a brake disc on a wheel hub - Google Patents

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Ralph Weller
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsschraube (1) zum Halten einer Bremsscheibe (2), insbesondere einer gewichtsreduzierten Bremsscheibe an einer Radnabe (3) eines Fahrzeugs. Um eine Beschädigung der Bremsscheibe bei einer Fehlbedienung, insbesondere bei einer überhöhten Querlast, sicher zu vermieden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Schraubenkopffestigkeit der Sicherungsschraube derart gezielt geschwächt wird, dass diese zwangsweise mechanisch nachgibt, bevor eine Schädigung der Bremsscheibe erfolgt. Hierfür sieht die Erfindung vor, dass die Sicherungsschraube derart gezielt ausgebildet ist, dass bei einer definierten, aus dem Schraubensitz auf den Schraubenkopf wirkenden Losreißkraft durch eine zumindest teilweise Deplatzierung des Schraubenkopfes ihre Haltewirkung verliert.

Figure DE102018202400A1_0000
The invention relates to a safety screw (1) for holding a brake disk (2), in particular a weight-reduced brake disk on a wheel hub (3) of a vehicle. In order to safely prevent damage to the brake disk in the event of incorrect operation, in particular in the event of excessive transverse load, it is proposed according to the invention that the bolt head strength of the safety bolt be intentionally weakened such that it forcibly mechanically gives way before damage to the brake disk takes place. For this purpose, the invention provides that the locking screw is designed specifically so that loses their holding effect at a defined, acting from the screw seat on the screw head breakaway force by at least partially deplacement of the screw head.
Figure DE102018202400A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsschraube zur Befestigung beziehungsweise zum Halten einer Bremsscheibe an einer Radnabe.The invention relates to a locking screw for fastening or for holding a brake disc to a wheel hub.

Bremsscheiben zur Verwendung in einer Fahrzeugbremse eines Kraftfahrzeugs sind bekannt und weit verbreitet. Üblicherweise weist eine Bremsscheibe einen Reibring zur Interaktion mit Reibbelegen einer Bremse und einen Bremsscheibentopf zur Montage der Bremsscheiben an einer Radnabe. Bei einem montierten Rad wird die Radfelge mittels Radschrauben oder Bolzen, welche den Bremsscheibentopf durchgreifen, mit der Radnabe verschraubt. Dadurch bleibt die Bremsscheibe beim Betrieb des Fahrzeugs zwischen der Radnabe und der Radfelge in der vorgesehenen Position eingeklemmt sowie verdrehgesichert. Bei einem Abmontierten Rad, beispielsweise im Servicefall, wird die Bremsscheibe mit einer oder mehreren gesonderten Sicherungsschrauben an der Radnabe verliergesichert gehalten, indem sie mit dem Schraubenkopf am Bremsscheibentopf anliegen, diesen durchgreifen und in die Radnabe eingeschraubt werden. Derartige Sicherungsschraube verbleibt im montierten Zustand auch bei Montage des Rades, wobei durch geeignete Maßnahmen wie eine versenkte Ausführung oder eine Felgennut, eine Kollision der Sicherungsschraube mit der Radfelge vermieden wird. Oft werden für einen derartigen Zweck Senkschrauben nach oder ähnlich DIN 965 mit Feingewinde verwendet.Brake discs for use in a vehicle brake of a motor vehicle are known and widely used. Usually, a brake disk has a friction ring for interacting with friction pads of a brake and a brake disk pot for mounting the brake disks on a wheel hub. With a mounted wheel, the wheel rim is screwed to the wheel hub by means of wheel bolts or bolts which pass through the brake disk hub. As a result, the brake disk is clamped in the intended position during the operation of the vehicle between the wheel hub and the wheel rim and secured against rotation. In a demounted wheel, for example in case of service, the brake disc is held captive secured by one or more separate locking screws on the wheel hub by abut with the screw head on the brake disc hub, reach through this and screwed into the hub. Such locking screw remains in the assembled state even when mounting the wheel, which is avoided by appropriate measures such as a countersunk version or a rim groove, a collision of the locking screw with the wheel rim. Often be used for such a purpose countersunk screws or similar to DIN 965 with fine thread.

Eine konventionelle, einstückig gegossene Bremsscheibe mit einem angeformten dickwandigen Bremsscheibentopf besitzt ein hohes Gewicht. Beim Bestreben, das Gewicht von Bremsscheiben zu reduzieren, ist es bekannt, deren Gestalt hinsichtlich der beim Bremsbetrieb vorwiegend auftretenden umfangsgerichteten Kräfte zu optimieren. So ist es beispielsweise bekannt, den Bremsscheibentopf, insbesondere den Topfboden, besonders dünnwandig auszubilden. Ebenso ist es bekannt, sogenannte gebaute Bremsscheiben mit werkstoffoptimierten Funktionseinheiten zu verwenden, bei denen der Reibring und der Bremsscheibentopf in einem gesonderten Arbeitsprozess aneinander gefügt werden.A conventional, one-piece cast brake disc with a molded thick-walled brake disc pot has a high weight. In an effort to reduce the weight of brake discs, it is known to optimize their shape with respect to the circumferential forces mainly encountered during braking operation. Thus, it is known, for example, to form the brake disk cup, in particular the bottom of the pot, in a particularly thin-walled manner. It is also known to use so-called built brake discs with material-optimized functional units, in which the friction ring and the brake disc hub are joined together in a separate work process.

Ein bekannter Nachteil von solchen gewichtsoptimierten Bremsscheiben ist deren erhöhte Empfindlichkeit für Querlasten. Versucht beispielsweise im Servicefall oder bei Wartung ein Monteur, die Lenkung durch Kraftangriff am Reibring der Bremsscheibe zu verstellen, während das Rad abmontiert ist und die lediglich mittels Sicherungsschraube an der Radnabe gehalten ist, kann dies leicht zur Überschreitung der zulässigen Querbelastung der Bremsscheibe und deren irreversiblen Deformation führen. Es können beispielsweise eine plastische Verformung oder Rissbildung am Topfboden, ein Abriss oder Versatz des Reibrings auftreten. Zur Vermeidung von Fehlbedienung und Beschädigungen werden für derartige Bremsscheiben besondere Hinweise und Anweisungen zur Handhabung erstellt. Eine Kenntnis oder Einhaltung von derartigen Anweisungen kann jedoch nicht immer garantiert werden.A known disadvantage of such weight-optimized brake discs is their increased sensitivity to transverse loads. Attempts, for example, in case of service or maintenance, an installer to adjust the steering by force applied to the friction ring of the brake disc while the wheel is removed and is held only by means of locking screw on the wheel hub, this can easily exceed the allowable lateral load on the brake disc and its irreversible Deformation lead. For example, a plastic deformation or crack formation on the bottom of the pot, a tearing or offset of the friction ring occur. To avoid incorrect operation and damage special instructions and instructions for handling are created for such brake discs. However, knowledge or compliance with such instructions can not always be guaranteed.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung anzubieten, mit der auch bei einer Fehlbedienung, insbesondere bei einer überhöhten Querlast, eine Beschädigung der Bremsscheibe sicher vermieden werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a solution with which damage to the brake disc can be safely avoided even in case of incorrect operation, especially in an excessive transverse load.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen mit Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Unteransprüche schlagen erfindungsgemäß weitere vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen vor.The object is achieved according to the invention together with features of independent claim 1. Subclaims propose according to the invention further advantageous embodiments and developments.

Durch eine gezielte Schwächung von Schraubenkopffestigkeit wird erreicht, dass diese zwangsweise mechanisch nachgibt, bevor eine Schädigung der Bremsscheibe erfolgt. Hierfür sieht die Erfindung vor, dass die Sicherungsschraube derart gezielt ausgebildet ist, dass bei einer definierten, aus dem Schraubensitz auf den Schraubenkopf wirkenden Losreißkraft durch eine zumindest teilweise Deplatzierung des Schraubenkopfes ihre Haltewirkung verliert. Dabei wird die Losreißkraft derart festgelegt, dass sie kleiner als eine kleinste gleichgerichtete Deformierungskraft ist, welche zur Beschädigung der Bremsscheibe führen würde. Hierbei resultieren die beiden Kräfte aus einer auf die Bremsscheibe einwirkenden Einwirkkraft unter Berücksichtigung deren radialen Abstandes zum Schraubensitz und somit der entsprechenden Hebelwirkung.By a targeted weakening of screw head strength is achieved that this forcibly yields mechanically before damage to the brake disc takes place. For this purpose, the invention provides that the locking screw is designed specifically so that loses its holding effect at a defined, acting from the screw seat on the screw head breakaway force by at least partially deplacement of the screw head. In this case, the breakaway force is set such that it is smaller than a smallest rectified deformation force, which would lead to damage of the brake disc. In this case, the two forces resulting from acting on the brake disc acting force taking into account their radial distance to the screw seat and thus the corresponding leverage.

Innerhalb der Erfindung kann eine derartige Deplatzierung durch eine zumindest teilweise Verformung oder durch einen Abriss eines Teilbereichs des Schraubenkopfes erfolgen. Dadurch bleibt der zentrale Bereich des Schraubenkopfes mit dem Schraubenantrieb erhalten und die die beschädigte Sicherungsschraube problemlos ersetzbar.Within the invention, such a misplacement may be effected by an at least partial deformation or by a demolition of a portion of the screw head. As a result, the central area of the screw head is maintained with the screw drive and the damaged locking screw easily replaced.

Besonders einfach werden die gewünschten Eigenschaften bei der Sicherungsschraube erreicht, wenn diese aus Kunststoff, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, besonders einem Polyamid und insbesondere einem PA 6. 6 hergestellt ist, womit ein optimales Kompromiss zwischen einfacher Herstellung bei geringen Kosten und ausreichenden mechanischen Eigenschaften erzielt werden kann.The desired properties of the locking screw are achieved in a particularly simple manner if this is made of plastic, preferably a thermoplastic, in particular a polyamide and in particular a PA 6. 6, thus achieving an optimum compromise between simple production with low costs and sufficient mechanical properties can.

Für eine besonders einfache, sichere und jederzeit mögliche Montage und Demontage der Sicherungsschraube sieht die Erfindung vor, dass im Schraubenkopf stirnseitig wenigstens eine Kavität mit einem Antriebsprofil zur formschlüssigen Aufnahme eines Schraubendrehers vorgesehen ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht dabei einen Pozidriv (PZ) Antrieb vor, mit dem eine breite Verfügbarkeit von geeigneten Schraubwerkzeigen mit einer guten Kraftübertragung und geringen Beschädigungsgefahr des Antriebs einhergeht.For a particularly simple, safe and at any time possible assembly and disassembly of the locking screw, the invention provides that in the screw head frontally at least one cavity with a drive profile for positive recording a screwdriver is provided. A particularly preferred embodiment provides a Pozidriv ( PZ ) Drive with which a wide availability of suitable Schraubwerkzeigen associated with a good power transmission and low risk of damage to the drive.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die die Sicherungsschraube als eine Flachkopfschraube mit einem umlaufenden Kragen mit einer ringförmigen Anlagefläche zur planaren Anlage am Schraubensitz ausgebildet. Damit kann die gewünschte Festigkeit und die Herausbildungsart von Deplatzierung des Schraubenkopfes besonders exakt und sicher reproduzierbar durch konstruktive Auslegung vom Kragen gesteuert werden.According to the preferred embodiment, the securing screw is designed as a flat head screw with a circumferential collar with an annular contact surface for planar contact with the screw seat. Thus, the desired strength and the formation of deplacement of the screw head can be controlled particularly accurately and safely reproducible by constructive design of the collar.

Innerhalb der Erfindung kann diese Herausbildung von Schraubenkopfdeplatzierung insbesondere entweder durch eine durch einen Abriss des Kragens, oder durch eine Verformung, insbesondere durch Abknicken des Kragens in axiale Richtung erfolgen. In beiden Fällen bleibt die Bremsscheibe unbeschädigt und die Sicherungsschraube mit einem geringen Aufwand und ohne Sonderwerkzeuge ersetzbar.Within the invention, this formation of screw head placement can be carried out in particular either by a tear of the collar, or by a deformation, in particular by bending the collar in the axial direction. In both cases, the brake disc remains undamaged and the locking screw with little effort and without special tools replaceable.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Sicherungsschraube mit einer axialen Kragenstärke in einem Bereich zwischen 1 und 2mm, vorzugsweise annähernd 1,2mm ausgebildet. Mit einer derartigen Kragenstärke kann ein besonders optimaler Kompromiss erreicht werden. So kann die Sicherungsschraube mit besonders dünnwandigen Bremsscheibentöpfen eingesetzt werden, gleichzeitig ist der Kragen ausreichend dick, um nicht bei Transport oder Handhabung beschädigt zu werden oder eine Verletzungsgefahr darzustellen, ebenso kann der erforderliche Anziehmoment von unter 5 Nm problemlos sowohl mit Hand als auch mit Standardwerkzeugen und Anlagen erreicht werden.According to the preferred embodiment, the locking screw is formed with an axial collar thickness in a range between 1 and 2mm, preferably approximately 1.2mm. With such a collar thickness, a particularly optimal compromise can be achieved. Thus, the locking screw can be used with particularly thin-walled brake disc pots, at the same time the collar is sufficiently thick so as not to be damaged during transport or handling or pose a risk of injury, as can the required tightening torque of less than 5 Nm easily both by hand and with standard tools and Plants are reached.

Für eine effektive Schraubensicherung gegen ungewolltes Herausdrehen auch bei geringen Anzieh- und Vorspannkräften sieht die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Sicherungsschraube wenigstens einen, vom Gewindegrund des Schraubengewindes zwischen zwei benachbarten Gewindeflanken radial nach Außen vorgestreckten, sowie in Umfangsrichtung begrenzten Vorsprung aufweist. Dieser Vorsprung wird beim Einschrauben in die Gewindebohrung deformiert beziehungsweise gequetscht und verursacht dadurch im Gewinde eine erhöhte Klemmkraft. Innerhalb der Erfindung können derartige Vorsprünge sowohl über die gesamte Gewindelänge als auch nur einen Teilbereich davon vorgesehen sein.For an effective screw lock against unintentional unscrewing even with low tightening and preload forces, the preferred embodiment of the invention provides that the locking screw has at least one, from the thread root of the screw thread between two adjacent thread flanks radially outwardly stretched, as well as limited in the circumferential direction projection. This projection is deformed or squeezed when screwed into the threaded hole and thereby causes an increased clamping force in the thread. Within the invention, such protrusions may be provided both over the entire thread length and only a portion thereof.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann am Schraubenkopf eine axial gerichtete Nut angeordnet werden, welche, insbesondere in Abhängigkeit von ihrem Profil, zu einer exakten Steuerung von der Festigkeit, der Herausbildungsart und -ort der Schraubenkopfdeplatzierung beiträgt.According to one embodiment of the invention, an axially directed groove can be arranged on the screw head, which, in particular as a function of its profile, contributes to an exact control of the strength, the formation type and location of the screw head placement.

Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Sicherungsschraube insbesondere mit einer gewichtsreduzierten Bremsscheibe verwendet werden, welche entweder derart dünnwandigen Topfboden aufweist, dass dieser aufgrund der erhöhten quer gerichteten Einwirkkraft beschädigt werden kann, oder mit einer gebauten Bremsscheibe mit einem im gesonderten Arbeitsschritt mit dem Bremsscheibentopf verbundenen Reibring, wobei die die Deformation der Bremsscheibe vorwiegend an der Verbindungsstelle zwischen dem Reibring und dem Bremsscheibentopf erfolgt, oder mit Bremsscheiben, welche beide Eigenschaften aufweisen.Particularly advantageously, the locking screw according to the invention can be used in particular with a weight-reduced brake disc, which either has such a thin-walled pot bottom that it can be damaged due to the increased transversely directed contact force, or with a built brake disc with a connected in a separate step with the brake disc pot friction ring, said the deformation of the brake disc takes place predominantly at the connection point between the friction ring and the brake disc hub, or with brake discs, which have both properties.

Ebenso beansprucht die Erfindung eine Baugruppe, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäße Sicherungsschraube und wenigstens eine Bremsscheibe.Likewise, the invention claims an assembly comprising at least one locking screw according to the invention and at least one brake disc.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen. Hierbei zeigen:

  • 1 Eine isometrische Ansicht einer gattungsgemäßen Bremsscheibe mit einem dünnwandigen Bremsscheibentopf.
  • 2 Stark vereinfachte Schnittansicht einer auf einer Radnabe mit der erfindungsgemäßen Sicherungsschraube gehaltenen, zweiteiligen gebauten Bremsscheibe.
  • 3 Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Sicherungsschraube.
  • 4 Vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts des Schraubengewindes mit einer integrierten Schraubensicherung.
  • 5 Schnittansicht vom Schraubenkopf einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Sicherungsschraube mit einer Nut.
  • 6 Vereinfachte Darstellung von Halteverlust einer erfindungsgemäßen Sicherungsschraube durch Umklappen des Kragens des Schraubenkopfes.
  • 7 Vereinfachte Darstellung von Halteverlust einer erfindungsgemäßen Sicherungsschraube durch Abriss des Kragens des Schraubenkopfes.
  • 8 Isometrische Ansicht der Sicherungsschraube gemäß 3.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment and the drawings. Hereby show:
  • 1 An isometric view of a generic brake disc with a thin-walled brake disc hub.
  • 2 Highly simplified sectional view of a two-piece built brake disc held on a wheel hub with the locking screw according to the invention.
  • 3 Sectional view of an embodiment of the locking screw according to the invention.
  • 4 Enlarged view of a section of the screw thread with an integrated screw lock.
  • 5 Sectional view of the screw head of a further embodiment according to the invention of the locking screw with a groove.
  • 6 Simplified representation of holding loss of a locking screw according to the invention by folding over the collar of the screw head.
  • 7 Simplified representation of holding loss of a safety screw according to the invention by demolition of the collar of the screw head.
  • 8th Isometric view of the locking screw according to 3 ,

Fig. 1 Fig. 1

Eine Bremsscheibe 2 welche bevorzugt mit der erfindungsgemäßen Sicherungsschraube 1 verwendet wird, umfasst einen, vorzugsweise dünnwandig ausgeführten Bremsscheibentopf 5 und wenigstens einen, am Bremsscheibentopf 5 angeformten oder befestigten Reibring 16 zur Erzeugung von Reibung mit wenigstens einem nicht gezeigten Bremsbelag einer Bremse. Der Bremsscheibentopf 5 weist eine Mittelbohrung 19 auf, mit der er passgenau zentriert auf einer Radnabe 3 (siehe 2) aufgesetzt wird. Ebenso weist der Bremsscheibentopf 5 in seinem Topfboden 5 mehrere, auf einem Kreisdurchmesser regelmäßig angeordnete Durchgangsbohrungen 17 zum durchstecken von hier nicht gezeigten Radbefestigungselementen wir Radschrauben oder Radbolzen. Des Weiteren ist in dem Topfboden 6 ein, im vorliegenden Beispiel als eine Stufenbohrung ausgeführter Schraubensitzt 7 angeordnet, welcher zur versenkten Anlage vom Schraubenkopf 8 einer Sicherungsschraube 1 vorgesehen ist.A brake disc 2 which preferably with the safety screw according to the invention 1 is used, comprises a, preferably thin-walled brake disc pot 5 and at least one, on the brake disk pot 5 molded or fixed friction ring 16 for generating friction with at least one brake lining, not shown, of a brake. The brake disk pot 5 has a center hole 19 on, with which he fits perfectly centered on a wheel hub 3 (please refer 2 ) is placed. Likewise, the brake disk pot 5 in his pot bottom 5 several, on a circular diameter regularly arranged through holes 17 for the passage of not shown here Radbefestigungselementen we wheel bolts or wheel bolts. Furthermore, in the bottom of the pot 6 a, in the present example designed as a stepped bore Schraubensitzt 7 arranged, which to the recessed system from the screw head 8th a safety screw 1 is provided.

Fig.2Fig.2

In der 2 ist vereinfacht eine an der Radnabe 3 montierte und mit der erfindungsgemäßen Sicherungsschraube 1 verliergesichert gehaltene Bremsscheibe 2 dargestellt. Im gezeigten Beispiel ist die Bremsscheibe 2 von einer gebauten Ausführungsart mit einem mit dem Bremsscheibentopf 5 gesondert verbundenen Reibring 16. Dabei ist der Topfboden 6 in axiale Richtung zwischen der Radnabe 3 und der Schraubenkopf 8 der Sicherungsschraube 1 eingeklemmt. Die Sicherungsschraube 1 ist in eine, mit dem Schraubensitz 7 fluchtende Gewindebohrung 4 eingeschraubt. Der Schraubenkopf 8 der Sicherungsschraube 1 liegt auf einem als Stufenbohrung versenkt ausgebildeten Schraubensitz 7, so dass nicht über die Außenkontur des Topfbodens 6 hinaustritt.In the 2 is simplified one at the wheel hub 3 mounted and with the locking screw according to the invention 1 held brake disc 2 shown. In the example shown is the brake disc 2 from a built embodiment with one with the brake disk pot 5 separately connected friction ring 16 , Here is the bottom of the pot 6 in the axial direction between the wheel hub 3 and the screw head 8th the locking screw 1 pinched. The locking screw 1 is in one, with the screw seat 7 aligned threaded hole 4 screwed. The screw head 8th the locking screw 1 lies on a sunken than stepped bore screw seat 7 , so do not over the outer contour of the pot bottom 6 also occurs.

Für jede Bremsscheibe 2, welche bei einem abmontierten Rad mit einer (oder mehreren) Sicherungsschraube(n) 1 an der Radnabe 3 gehalten ist, kann eine konstruktionsbedingte höchstzulässige Querbelastung durch Tests oder Berechnung festgestellt werden, welche zu ihrer mechanischen Beschädigung führen würde. Die Querbelastung entsteht, wenn die Bremsscheibe 2 in einem bestimmten radialen Abstand von der Raddrehachse A, insbesondere im radialen Außenbereich, mit einer parallel zur der Raddrehachse A gerichteten Kraftkomponente - Einwirkkraft FE - belastet wird, beispielsweise wenn ein Monteur am Reibring 16 drückt oder zieht. In Abhängigkeit vom jeweiligen Kraftangriffspunkt und der Hebelwirkung des Hebels H kann eine kleinste Deformierungskraft FD festgestellt werden, welche bei Herbeiführung einer Beschädigung der Bremsscheibe 2 aus dem Schraubensitz 7 auf den Schraubenkopf 8 der Sicherungsschraube 1 wirken würde.For every brake disc 2 , which with a dismantled wheel with one (or more) locking screw (s) 1 at the wheel hub 3 a design-related maximum allowable lateral load can be determined by testing or calculation, which would lead to their mechanical damage. The lateral load arises when the brake disc 2 at a certain radial distance from the Raddrehachse A , in particular in the radial outer region, with a parallel to the Raddrehachse A directed force component - acting force FE - Is charged, for example, if a fitter on the friction ring 16 presses or pulls. Depending on the respective force application point and the leverage of the lever H can have a smallest deformation force FD be found, which in causing damage to the brake disc 2 from the screw seat 7 on the screw head 8th the locking screw 1 would work.

Die Festigkeit von bekannten Standard-Sicherungsschrauben überschreitet in der Regel eine durch derartige Deformierungskraft FD entstehende mechanische Belastung, insbesondere für gewichtsreduzierten Bremsscheiben 2, um das Vielfache. Als Folgeschäden können dabei beispielsweise eine plastische Verformung oder Anriss des Topfbodens 6, ein Aufreißen des Schraubensitzes 7 oder, bei gebauten Bremsscheiben, ein Versatz des Reibrings 16 an seiner Verbindungsstelle 20 zum Bremsscheibentopf 5 auftreten.The strength of known standard locking screws usually exceeds a by such deformation force FD resulting mechanical stress, especially for weight-reduced brake discs 2 , many times over. As consequential damage can be, for example, a plastic deformation or cracking of the pot bottom 6 , a tearing of the screw seat 7 or, with built-in brake discs, an offset of the friction ring 16 at its junction 20 to the brake disk pot 5 occur.

Die erfindungsgemäße Sicherungsschraube 1 wird konstruktiv derart ausgelegt, dass bei einer definierten Losreißkraft FL, welche aus dem Schraubensitz 7 auf den Schraubenkopf 8 wirkt, dieser deplatziert wird und die Sicherungsschraube 1 dadurch ihre Haltewirkung verliert. Die Losreißkraft FL ist dabei geringer als eine, mit der Losreißkraft FL gleichplatzierte und gleichgerichtete, zur Beschädigung der Bremsscheibe 2 erforderliche Deformierungskraft FD. Weitere Einzelheiten sind insbesondere der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.The locking screw according to the invention 1 is structurally designed so that at a defined breaking strength FL , which from the screw seat 7 on the screw head 8th acts, this is misplaced and the locking screw 1 thereby loses its holding effect. The breaking strength FL is less than one, with the breakaway force FL Equal and rectified, to damage the brake disc 2 required deformation force FD , Further details are given in particular in the following description.

Fig. 3Fig. 3

In der 3 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherungsschraube 1 im Schnitt dargestellt. Die Sicherungsschraube 1 ist als eine Flachkopfschraube ausgebildet. Der Schraubenkopf 8 weist dabei einen umlaufenden Kragen 10 mit einer ringförmigen Anlagefläche 11 zur planaren Anlage am Schraubensitz 7 auf. Stirnseitig im Schraubenkopf 8 angeordnet ist eine Kavität 9 mit Antriebsprofil zur formschlüssigen Aufnahme eines Schraubendrehers. In der gezeigten bevorzugten Variante ist ein Pozidriv (PZ) Antrieb vorgesehen, wobei innerhalb der Erfindung selbstverständlich auch andere Antriebe zulässig und möglich sind wie insbesondere Innensechskant, Innenvielzahn, Innensechsrund(Torx) oder auch andere Kreuzschlitzantreibe.In the 3 is a first embodiment of a locking screw according to the invention 1 shown in section. The locking screw 1 is designed as a flat head screw. The screw head 8th has a circumferential collar 10 with an annular contact surface 11 to the planar system on the screw seat 7 on. Front side in the screw head 8th arranged is a cavity 9 with drive profile for positive engagement of a screwdriver. In the preferred embodiment shown is a Pozidriv ( PZ ) Drive provided, within the invention, of course, other drives are permitted and possible as particular hexagon, internal serration, hexalobular (Torx) or other Kreuzschlitzantreibe.

Zwecks Erhöhung und einer besonders exakten Dosierung des Anziehmoments ist das Schraubengewinde 13 bevorzugt als Feingewinde vorzusehen.To increase and a particularly exact dosage of the tightening torque is the screw thread 13 preferably provided as a fine thread.

Es hat sich herausgestellt, dass gestellte technische Aufgabe besonders optimal gelöst werden kann, wenn die Sicherungsschraube 1 aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem PA 6.6 Polyamid hergestellt ist.It has been found that asked technical problem can be solved optimally when the locking screw 1 made of plastic, more preferably of one PA 6.6 Polyamide is produced.

Die mechanischen Eigenschaften von PA 6.6 ermöglichen eine gewünschte Festigkeit mit einer axialen Kragenstärke s in einem Bereich zwischen 1 und 2 mm, vorzugsweise annähernd 1,2mm, zu erreichen.The mechanical properties of PA 6.6 allow a desired strength with an axial collar thickness s in a range between 1 and 2 mm, preferably approximately 1.2 mm.

Fig.4Figure 4

Innerhalb der Erfindung wird die Sicherungsschraube 1 bevorzugt mit einer integrierten Schraubensicherung ausgestattet, welche ein ungewollten Herausdrehen der Sicherungsschraube 1 bei dem form- und werkstoffbedingt niedrigen zulässigen Grenzwerten für Anziehmoment und Vorspannkraft verhindert und die Sicherungsschraube 1 in allen Betriebssituationen zuverlässig in der Gewindebohrung 4 hält.Within the invention, the locking screw 1 preferably equipped with an integrated screw lock, which unintentionally unscrewing the locking screw 1 which prevents low permissible tightening torque and preload limit values due to the shape and material, and the locking screw 1 reliable in the threaded hole in all operating situations 4 holds.

Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird zu diesem Zweck jeweils zwischen zwei benachbarten Gewindeflanken 14 des Schraubengewindes 13 ein in Umfangsrichtung begrenzter Vorsprung 15 vorgesehen, der sich vom Gewindegrund 12 radial nach Außen vorstreckt. Beim Einschrauben in die Gewindebohrung 4 deformiert beziehungsweise gequetscht, bedingt dadurch im Gewinde auch bei geringen Vorspannkräften eine signifikant erhöhte Klemmkraft.According to the illustrated embodiment, for this purpose in each case between two adjacent thread flanks 14 of the screw thread 13 a circumferentially limited projection 15 provided, depending on the thread root 12 extends radially outward. When screwing into the threaded hole 4 deformed or squeezed, thereby causing a significantly increased clamping force in the thread even at low preload forces.

Fig.5Figure 5

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung der Sicherungsschraube 1 wird im Schraubenkopf 8 eine axial gerichtete umlaufende Nut 18 angeordnet. Damit wird gezielt eine Schwachstelle installiert und so die Bildung einer Biegestelle oder Sollbruchstelle gezielt beeinflusst. Hierbei können innerhalb der Erfindung neben der gezeigten verrundeten Nutkontur auch andere Konturen, verwendet werden, beispielsweise V-förmige um eine Abscherung des Kragens 10 zu begünstigen.According to another embodiment of the locking screw according to the invention 1 is in the screw head 8th an axially directed circumferential groove 18 arranged. Thus, a vulnerability is selectively installed and thus influenced the formation of a bending point or predetermined breaking point targeted. In this case, other contours can be used within the invention in addition to the rounded groove contour shown, for example, V-shaped to a shearing of the collar 10 to favor.

Fig.6 und 7Fig.6 and 7

In den 6 und 7 werden zwei verschiedene Herausbildungen von Deplatzierung des Schraubenkopfes 8 am Beispiel der Ausführungsform der Sicherungsschraube 1 nach 3 vereinfacht dargestellt.In the 6 and 7 become two different formations of deplacement of the screw head 8th the example of the embodiment of the locking screw 1 to 3 shown in simplified form.

Gemäß der Herausbildung nach 6 wird der Schraubenkopf 8 verformt, indem der Kragen 10 unter Wirkung der Losreißkraft FL durch den Innenrand des Schraubensitzes 7 axial in die Kraftrichtung umgebogen beziehungsweise umgeschlagen wird. According to the formation after 6 becomes the screw head 8th deformed by the collar 10 under the effect of the breaking force FL through the inner edge of the screw seat 7 axially bent or overturned in the direction of force.

Gemäß der Herausbildung nach 7 erfolgt eine teilweise Deplatzierung des Schraubenkopfes 8, indem der Kragen 10 unter Wirkung der Losreißkraft FL durch den Innenrand des Schraubensitzes 7 abgerissen beziehungsweise abgeschert wird.According to the formation after 7 a partial misplacement of the screw head takes place 8th by removing the collar 10 under the effect of the breaking force FL through the inner edge of the screw seat 7 demolished or sheared off.

In beiden Fällen bleibt die Kavität 9 mit dem Schraubantrieb für das Schraubwerkzeug zugänglich, so dass die beschädigte Sicherungsschraube 1 einfach herausgeschraubt und durch einen neue ersetzt werden kann.In both cases, the cavity remains 9 accessible with the screw drive for the screwing, so that the damaged locking screw 1 simply unscrewed and replaced with a new one.

Innerhalb der Erfindung sind beide Herausbildungen grundsätzlich gleichberechtigt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der einen oder der anderen hängt von vielen Faktoren ab. Beispielsweise begünstigt eine niedrigen Temperatur wegen Werkstoffversprödung eher eine Abscherung, wogegen eine höhere Temperatur eher ein Umschlagen. Ebenso wird die Abscherung eher bei einem schnellen Kraftanstieg auftreten, wogegen ein Umschlagen eher bei einer langsamen Krafteinwirkung.Within the invention, both formations are basically equal and the probability of the occurrence of one or the other depends on many factors. For example, a low temperature promotes shearing rather than material embrittlement, whereas a higher temperature tends to turn over. Likewise, the shearing will be more likely to occur with a rapid force increase, whereas a shuffle will tend to occur with a slow force.

Die eine oder die andere Herausbildung kann jedoch auch gezielt durch konstruktive Maßnahmen gefördert werden, beispielsweise wie zur Ausführung nach 5 beschrieben.However, one or the other development can also be specifically promoted by constructive measures, for example as to the execution 5 described.

Fig.8Figure 8

In der 8 wird die Ausführung der Sicherungsschraube 8 gemäß 3 zur Verdeutlichung in einer isometrischen Ansicht dargestellt.In the 8th will be the execution of the safety screw 8th according to 3 for clarity in an isometric view.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sicherungsschraubelocking screw
22
Bremsscheibebrake disc
33
Radnabewheel hub
44
Gewindebohrungthreaded hole
55
Bremsscheibentopfbrake disc pot
66
Topfbodenpot base
77
Schraubensitzscrew seat
88th
Schraubenkopfscrew head
99
Kavitätcavity
1010
Kragencollar
1111
Anlageflächecontact surface
1212
Gewindegrundthread base
1313
Schraubengewindescrew thread
1414
Gewindeflankethread flank
1515
Vorsprunghead Start
1616
Reibringfriction ring
1717
DurchgangsbohrungThrough Hole
1818
Nutgroove
1919
Mittelbohrungcenter bore
AA
Raddrehachsewheel rotation
FEFE
Einwirkkraftimpact force
FDFD
Deformierungskraftdeforming force
FLFL
Losreißkraftbreakaway

Claims (13)

Sicherungsschraube (1) zum Halten einer Bremsscheibe (2) an einer Radnabe (3) eines Fahrzeugs, wobei die Sicherungsschraube (1) zum Einschrauben in eine achsparallel zu einer Raddrehachse (A) ausgerichtete Gewindebohrung (4) in der Radnabe (3) vorgesehen ist, wobei die Bremsscheibe (2) einen Bremsscheibentopf (5) mit einem Topfboden (6) und wenigstens einem, mit der Gewindebohrung (4) fluchtend in dem Topfboden (6) vorgesehenem Schraubensitz (7) umfasst und die Sicherungsschraube (1) einen Schraubenkopf (8) zur Anlage am Schraubensitz (7) und dadurch zum Einklemmen des Bremsscheibentopfs (2) zwischen dem Schraubenkopf (8) und der Radnabe (3) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) dazu ausgebildet ist, bei einer definierten, aus dem Schraubensitz (7) auf den Schraubenkopf (8) wirkenden Losreißkraft (FL) durch eine zumindest teilweise Deplatzierung des Schraubenkopfes (8) ihre Haltewirkung zu verlieren, wobei - die Losreißkraft (FL) aus einer in einem radialen Außenbereich der Bremsscheibe (2) auf diese im Wesentlichen parallel zur Raddrehachse (A) einwirkenden Einwirkkraft (FE) resultiert - und wobei eine Erhöhung der Einwirkkraft (FE) bei einem gleichzeitigen Ausbleiben des Haltewirkungsverlustes der Sicherungsschraube (1) zu einer nichtreversiblen Deformation der Bremsscheibe (2) führt.Securing screw (1) for holding a brake disc (2) on a wheel hub (3) of a vehicle, wherein the locking screw (1) for screwing into an axially parallel to a Raddrehachse (A) aligned threaded bore (4) in the wheel hub (3) is provided in which the brake disk (2) comprises a brake disk pot (5) with a pot bottom (6) and at least one screw seat (7) provided with the threaded bore (4) in the pot bottom (6), and the safety screw (1) comprises a screw head ( 8) for abutment with the screw seat (7) and thereby for clamping the brake disk hub (2) between the screw head (8) and the wheel hub (3), characterized in that the locking screw (1) is adapted to, at a defined, from the Screw seat (7) on the screw head (8) acting break-open force (FL) by at least partially misplacement of the screw head (8) lose their holding effect, wherein - the break-open force (FL) from a in a radial n outer region of the brake disc (2) to this substantially parallel to the wheel rotation axis (A) acting impact force (FE) results - and wherein an increase of the contact force (FE) with a simultaneous failure of the holding effect loss of the locking screw (1) to a non-reversible deformation of the brake disc (2) leads. Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Deplatzierung durch eine zumindest teilweise Verformung des Schraubenkopfes (8) erfolgt.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that the dislocation takes place by an at least partial deformation of the screw head (8). Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Deplatzierung durch einen Abriss eines Teilbereichs des Schraubenkopfes (8) erfolgt.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that the dislocation takes place by a demolition of a portion of the screw head (8). Sicherungsschraube (1) nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) aus Kunststoff, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem Polyamid, insbesondere einem PA 6.6 hergestellt ist.Locking screw (1) according to one of Claims 1 - 3 characterized in that the locking screw (1) made of plastic, preferably thermoplastic material, in particular a polyamide, in particular a PA 6.6 is produced. Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Schraubenkopf (8) stirnseitig wenigstens eine Kavität (9) mit einem Antriebsprofil zur formschlüssigen Aufnahme eines Schraubendrehers, insbesondere von einem Pozidriv-Typ vorgesehen ist.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that in the screw head (8) frontally at least one cavity (9) is provided with a drive profile for the positive reception of a screwdriver, in particular of a Pozidriv type. Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) als eine Flachkopfschraube mit einem umlaufenden Kragen (10) mit einer ringförmigen Anlagefläche (11) zur planaren Anlage am Schraubensitz (7) ausgebildet ist und die Verformung durch Abknicken des Kragens (10) im Wesentlichen in axiale Richtung vorgesehen ist.Locking screw (1) after Claim 2 characterized in that the locking screw (1) as a flat head screw with a circumferential collar (10) with an annular contact surface (11) for planar contact with the screw seat (7) is formed and the deformation by bending the collar (10) substantially in axial Direction is provided. Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) als eine Flachkopfschraube mit einem umlaufenden Kragen (10) mit einer ringförmigen Anlagefläche (11) zur planaren Anlage am Schraubensitz (7) ausgebildet ist und die Deplatzierung durch Abriss des Kragens (10) vorgesehen ist.Locking screw (1) after Claim 3 characterized in that the locking screw (1) is designed as a flat head screw with a circumferential collar (10) with an annular contact surface (11) for planar contact with the screw seat (7) and the deplacement is provided by demolition of the collar (10). Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) zur Schraubensicherung wenigstens einen, vom Gewindegrund (12) des Schraubengewindes (13) zwischen zwei benachbarten Gewindeflanken (14) radial nach Außen vorgestreckten, sowie in Umfangsrichtung begrenzten Vorsprung (15) aufweist, welcher beim Einschrauben in die Gewindebohrung (4) deformiert wird und dadurch eine erhöhte Klemmkraft verursacht.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that the locking screw (1) for securing the screw at least one, from the thread base (12) of the screw thread (13) between two adjacent thread flanks (14) radially outwardly extended, and circumferentially limited projection (15) which when screwing in the threaded hole (4) is deformed, thereby causing an increased clamping force. Sicherungsschraube (1) nach Ansprüchen 4 und 7 oder 4 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Kragenstärke (s) weniger als 2mm, vorzugsweise annähernd 1,2mm beträgt.Locking screw (1) after Claims 4 and 7 or 4 and 8th characterized in that an axial collar thickness (s) is less than 2mm, preferably approximately 1.2mm. Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass am Schraubenkopf (8) eine axial gerichtete Nut (18) zur gezielten Ausbildung einer Biegestelle oder Sollbruchstelle vorgesehen ist.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that on the screw head (8) an axially directed groove (18) is provided for the targeted formation of a bending point or predetermined breaking point. Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (2) mit einem derart dünnwandigen Topfboden (6) ausgelegt ist, dass ihre Deformation aufgrund der erhöhten Einwirkkraft (FE) zuerst am Topfboden (6) erfolgt.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that the brake disc (2) is designed with such a thin-walled pot bottom (6), that their deformation due to the increased contact force (FE) first on the bottom of the pot (6). Sicherungsschraube (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (2) wenigstens einen Reibring (16) zur Erzeugung von Reibung mit wenigstens einem Bremsbelag einer Bremse aufweist, wobei der Reibring (16) in einem gesonderten Arbeitsschritt mit dem Bremsscheibentopf (5) verbunden ist und die Deformation der Bremsscheibe (2) aufgrund der erhöhten Einwirkkraft (FE) zuerst an einer Verbindungsstelle zwischen dem Reibring (16) und dem Bremsscheibentopf (5) erfolgt.Locking screw (1) after Claim 1 characterized in that the brake disc (2) has at least one friction ring (16) for generating friction with at least one brake pad of a brake, wherein the friction ring (16) is connected in a separate step with the brake disc hub (5) and the deformation of the brake disc (2) due to the increased contact force (FE) first takes place at a connection point between the friction ring (16) and the brake disk chamber (5). Baugruppe umfassend wenigstens eine Sicherungsschraube (1) und wenigstens eine Bremsscheibe (2) nach wenigstens einem der Ansprüche 1-12. Assembly comprising at least one locking screw (1) and at least one brake disc (2) according to at least one of Claims 1 - 12 ,
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