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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Durch die
DE 10 2015 016 036 A1 wurde eine Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe an einer Radlagereinheit für ein Fahrzeug bekannt. Die Bremsscheibe weist einen Bremsscheibenhals mit einem Befestigungsflansch auf, über welchen die Bremsscheibe mittels Schraubbolzen mit einem radseitigen Verbindungselement, auch Radflansch genannt, verbunden ist. Das Verbindungselement ist gleichzeitig mit einem Radlagergehäuse, auch Nabe genannt, über weitere Schraubbolzen verbunden. Der Bremsscheibenhals und das Radlagergehäuse sind jeweils gegenüber dem Radflansch zentriert, sodass sich eine koaxiale Anordnung ergibt. Der Bremsscheibenhals ist somit endseitig eingespannt und ist im übrigen Bereich, insbesondere im Bereich der Bremsscheibe frei tragend angeordnet.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Konstruktion für die Anordnung der Bremsscheibe und der Nabe vorzuschlagen.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe, die einen Bremsscheibenhals und einen Bremsscheibenflansch aufweist, vorgesehen, dass die Nabe einen Nabenkörper mit einer annährend zylindrischen Außenfläche und einen Nabenflansch aufweist, dass der Bremsscheibenhals koaxial zu dem Nabenkörper angeordnet, dass die Bremsscheibe über den Bremsscheibenflansch mit dem Nabenflansch verbunden und durch einen Zentriersitz im Bereich der Bremsscheibe gegenüber der Nabe abgestützt ist. Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird der Vorteil erreicht, dass über den Nabenflansch eingeleitete Radkräfte zu einer Entlastung der Nabenbeanspruchung führen. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass eine im Übergangsbereich zwischen Nabenkörper und Nabenflansch auftretende Biegebeanspruchung dadurch reduziert wird, dass ein Teil des Kraftflusses über den Bremsscheibenhals verläuft und über den Zentriersitz im axialen Erstreckungsbereich der Bremsscheibe als Radialkraft in den Nabenkörper eingeleitet wird. Der Bremsscheibenhals in Verbindung mit dem Zentriersitz stützt somit einen Teil des Biegemomentes, welches auf den Nabenflansch wirkt, gegenüber der Nabe ab. Durch die koaxiale Anordnung von Bremsscheibenhals und Nabenkörper ergibt sich darüber hinaus ein erhöhtes Widerstandsmoment, welches sich aus den beiden Ringquerschnitten von Nabenkörper und Bremsscheibenhals zusammensetzt und der Biegebeanspruchung entgegenwirkt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein weiterer Zentriersitz im Bereich des Bremsscheibenflansches vorgesehen, welcher in erster Linie der Vorzentrierung bei der Montage von Bremsscheibe respektive Bremsscheibenhals und Nabe dient.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Zentriersitz im Bereich der Bremsscheibe, d. h. der Zentriersitz, welcher die Bremsscheibe gegenüber der Nabe abstützt, als Gleit- oder Schiebesitz ausgebildet. Bei der Montage kann die Bremsscheibe mit dem Bremsscheibenhals somit über die Außenfläche des Nabenkörpers geschoben werden. Der weitere Zentriersitz für die Vorzentrierung ist dagegen eher als Spielpassung, d. h. mit einer gröberen Toleranz ausgelegt, so dass keine Behinderungen bei der Montage auftreten. Augrund dieser Zentrierpassungen werden grundsätzlich keine Horizontal- oder Seitenkräfte auf die Bremsscheibe übertragen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bremsscheibenflansch mit dem Nabenflansch durch Schraubbolzen verbunden, d. h. zwischen dem Bremsscheibenflansch und dem Nabenflansch besteht eine kraftschlüssige Verbindung, welche durch die Zugkraft in den Schaubbolzen hergestellt wird. Der Nabenflansch kann auch als Radflansch bezeichnet werden, da er in seinem radial äußeren Bereich Radbolzen trägt, über welche ein Fahrzeugrad befestigt wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Radlager, welches mit seinen Außenringen in dem Nabenkörper aufgenommen ist, mit seinen Innenringen gegenüber einem Nabenträger, welcher mit der Fahrzeugachse verbunden ist, abgestützt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Radkopfanordnung mit einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug,
- 2 einen Axialschnitt einer Verbindung zwischen einer Bremsscheibe und einer Nabe und
- 3 den Axialschnitt gemäß 2 mit einer Darstellung des Kräfteverlaufs.
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1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Anordnung eines Radkopfes 1 mit einer Scheibenbremse, welche eine Bremsscheibe 2 aufweist. Am Radkopf 1 ist ein kreisringförmiger Radflansch 3 mit einer Vielzahl von Radbolzen 4 zur Befestigung eines hier nicht dargestellten Fahrzeugrades angeordnet. An einer Achsbrücke 5, welche Teil einer Fahrzeugachse ist, ist ein Nabenträger 6 befestigt, auf welchem eine hier nicht sichtbare Nabe gelagert ist. Der Radkopf 1, der ein Planetengetriebe aufnehmen kann, ist Teil einer Achse eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges.
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2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Anordnung zur Befestigung der Bremsscheibe 2 an einer Nabe 7, welche über ein Radlager 8, hier ausgebildet als Doppelkegelrollenlager, gegenüber dem Nabenträger 6 angestützt ist. Die beiden Kegelrollenlager 8a, 8b weisen eine O-Anordnung auf, d. h. die Drucklinien der Kegelrollen laufen in Richtung der Drehachse (nicht dargestellt) auseinander und bilden somit eine relativ breite Abstützbasis. Die Nabe 7 weist einen als Hohlkörper ausgebildeten Nabenkörper 7a sowie einen sich an den Nabenkörper 7a anschließenden Nabenflansch 7b auf, in dessen äußerem Bereich die Radbolzen 4 angeordnet sind. Der Nabenflansch 7b ist somit Teil des in 1 dargestellten Radflansches 3. Die Bremsscheibe 2 weist einen etwa hohlzylindrisch ausgebildeten Bremsscheibenhals 2a und einen daran anschließend Bremsscheibenflansch 2b auf. Zwischen der Bremsscheibe 2 und der zylindrischen Außenfläche des Nabenkörpers 7a ist ein Zentriersitz 9 angeordnet, welcher vorzugsweise als Gleit- oder Schiebesitz toleriert ist. Im Bereich des Bremsscheibenflansches 2b ist ein weiterer Zentriersitz 10 angeordnet, welcher eine gröbere Tolerierung als der erste Zentriersitz 9 im Bereich der Bremsscheibe 2 aufweist. Der weitere Zentriersitz 10 dient vornehmlich der Vorzentrierung des Bremsscheibenhalses 2a bei der Montage. Die Bremsscheibe 2 ist über den Bremsscheibenflansch 2b mit dem Nabenflansch 7b mittels Schraubbolzen 11 kraftschlüssig verbunden. Zwischen dem tragenden Zentriersitz 9 und dem weiteren Zentriersitz 10 ist ein ringförmiger Spalt s belassen; der weitere Zentriersitz 10 weist einen größeren Durchmesser als der Zentriersitz 9 auf. Die Flächen der beiden Zentriersitze 9, 10 sind jeweils zylindrisch ausgebildet. Wie im Folgenden mit Bezug auf 3 näher erläutert wird, dient der enger tolerierte Zentriersitz 9 der Abstützung der Bremsscheibe 2 gegenüber der Nabe 7. Ohne die Abstützung weiter hinten auf die Nabe 7, wäre der Übergangsradius an Nabe 12 die am höchsten belastetet Position (Spannungen im Bauteil), da die Radseitenkraft F über diesen Radius 12 biegen würde.
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3 zeigt den Axialschnitt gemäß 2 mit einer Darstellung des Kräfteverlaufs. Während der Fahrt des Fahrzeuges treten am Rad Kräfte auf, welche über den Radflansch 3 (1) und die Radbolzen 4 auf die Nabe 7 übertragen werden, welche sich über die beiden Kegelrollenlager 8a, 8b gegenüber dem Nabenträger 6 abstützt. Bei bestimmten Fahrmanövern, z. B. bei einer Kurvenfahrt, treten Seitenkräfte, dargestellt durch einen horizontalen Pfeil F, auf, welche in die Nabe 7 eingeleitet werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Befestigung der Bremsscheibe 2 gegenüber der Nabe 7 teilt sich der in den Nabenflansch 7b eingeleitete Kraftfluss in einen ersten Teil F1, welcher über den Nabenflansch 7b und den Nabenkörper 7a fließt, und in einen zweiten Teil F2, welcher über den Bremsscheibenflansch 2b und den Bremsscheibenhals 2a fließt, auf. Der Zentriersitz 9 zwischen Bremsscheibe 2 und Nabenkörper 7a bewirkt, dass der Kraftfluss F2 über eine Radialkraft FR , auch Abstützkraft genannt, in den Nabenkörper 7a eingeleitet wird. Horizontalkräfte werden vom Bremsscheibenhals 2a nicht aufgenommen, da die Bremsscheibe 2 in axialer nur am Nabenflansch 7b fixiert ist. Die im Bereich des Radbolzens 4 eingeleitete Seitenkraft F (Horizontalkraft) übt ein Biegemoment auf den Nabenflansch 7b aus. Dieses Biegemoment wird auch in den Bremsscheibenhals 2a eingeleitet und stützt sich über die Radialkraft FR gegenüber der Nabe 7 ab. Die Bremsscheibe 2 in Verbindung mit dem Bremsscheibenhals 2a fängt somit das Biegemoment ab und entlastet den durch Biegespannungen beanspruchten Querschnitt des Nabenkörpers 7a. Die wirksame Wandstärke des Nabenkörpers 7a ist mit h1 bezeichnet, und die Summe der Wandstärken des Nabenkörpers 7a und des Bremsscheibenhalses 2a ist mit h2 bezeichnet. Der Bremsscheibenhals 2a bewirkt somit - infolge der Abstützung der Bremsscheibe 2 über den Zentriersitz 9 auf der Nabe 7 -, dass sich ein größeres wirksames Widerstandsmoment ergibt, welches durch die größere effektive Wandstärke h2 bestimmt wird und die Biegespannungen reduziert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radkopf
- 2
- Bremsscheibe
- 2a
- Bremsscheibenhals
- 2b
- Bremsscheibenflansch
- 3
- Radflansch
- 4
- Radbolzen
- 5
- Achsbrücke
- 6
- Nabenträger
- 7
- Nabe (Radnabe)
- 7a
- Nabenkörper
- 7b
- Nabenflansch
- 8
- Radlager(Doppelkegelrollenlager)
- 8a
- Kegelrollenlager, links
- 8b
- Kegelrollenlager, rechts
- 9
- Zentriersitz
- 10
- weiterer Zentriersitz
- 11
- Schraubbolzen
- 12
- Übergangsradius an Nabe
- F
- Radseitenkraft
- FR
- Radialkraft in Zentriersitz 9
- F1
- Kraftfluss, Teil 1
- F2
- Kraftfluss, Teil 2
- h1
- Wandstärke Nabenkörper
- h2
- Wandstärke Nabenkörper und Bremsscheibenhals
- s
- Spalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015016036 A1 [0002]
