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Die Anmeldung betrifft eine Radnabe mit einem Zentrierelement für eine Felge gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
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Aus der
DE 10 2009 015 950 A1 ist eine Radnabe mit drei Radzentrierungseinrichtungen bekannt, an denen ein zu befestigendes Rad zentriert werden kann. Die Radzentrierungseinrichtungen erstrecken sich entlang eines Umfangsabschnitts, wobei jeweils zwei benachbarte Radzentrierungsabschnitte voneinander beabstandet sind.
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Aus der
DE 2019 208 306 A1 ist eine Radnabe mit einer Zentrierungsvorrichtung bekannt, welche konzentrisch mit einer Symmetrieachse der Radnabe ist, um einen Radkranz, der einen Teil eines Rads bildet, zu halten. Die Zentrierungsvorrichtung weist abgeflachte Bereiche auf, die senkrecht bezüglich Mantellinien angeordnet sind, die durch die Symmetrieachse der Radnabe laufen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine verbesserte Radnabe mit einem Zentrierelement für eine Felge bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Entsprechend wird die Aufgabe gelöst durch eine Radnabe mit einem Zentrierelement für eine Felge, welches als ein geschlossenes Profil vorsteht, wobei das Zentrierelement eine Außenfläche, eine Innenfläche und eine Stirnfläche aufweist. Die Außenfläche des Zentrierelements weist unterschiedliche Bereiche auf, die in Segmenten entlang des Umfangs der Außenfläche verteilt sind. Ein erster Bereich bildet einen Zentriersitz, wobei die Segmente des Zentriersitzes durch Teilflächen einer äußeren Zylindermantelfläche gebildet sind. Ein zweiter Bereich ist eine radiale Einrückung gegenüber dem Zentriersitz, wobei die Segmente der radialen Einrückung durch Teilflächen einer zweiten Zylindermantelfläche gebildet sind. Ein dritter Bereich ist ein Übergangsbereich, wobei die Segmente des Übergangsbereichs jeweils einen Übergang zwischen Zentriersitz und radialer Einrückung bilden.
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Eine entsprechende Radnabe ermöglicht es, dass unerwünschte Ansammlungen von Wasser im Bereich des Zentrierelements hinter einer montierten Felge vermieden werden können. Das Wasser kann über die Bereiche der radialen Einrückungen ablaufen, so dass Wasseransammlungen in diesem Bereich weitgehend vermieden werden können. Gleichzeitig kann über das geschlossene Profil des Zentrierelements eine hohe Steifigkeit und Belastbarkeit erreicht werden. Die Segmente der radialen Einrückungen, welche als Außenfläche eine Teilfläche einer Zylindermantelfläche aufweisen, reduzieren Spannungsspitzen im Material. Dies wird zusätzlich unterstützt durch die Übergangsbereiche, wodurch sich in dem geschlossenen Profil des Zentrierelements ein gleichmäßiger Kraftverlauf unter Last ergibt. Weiterhin lässt hierdurch eine Fertigung in einem Schmiedeverfahren realisieren, da der Konturzug den Anforderungen des Verfahrens Schmieden entspricht, wobei die Wandstärke, welche verfahrensbedingt eingehalten werden muss, entsprechend ausgelegt ist. Eine minimale Wandstärke kann über das Profil aufrechterhalten werden, wodurch sich ein gleichmäßiger Materialfluss ergibt. Eine zerspanende Nachbearbeitung der Wandstärken des Profils kann vorzugsweise entfallen.
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Durch die entsprechende Gestaltung des zweiten Bereichs bzw. der radialen Einrückung ergibt sich eine Vergrößerung der konstruktiv verfügbaren Innenkontur, ohne die Wandstärke der radialen Einrückungen in unerwünschter Weise zu weit zu reduzieren. Alternativ oder ergänzend kann die Wandstärke auch erhöht werden, um eine verbesserte Stabilität zu ermöglichen.
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Eine Vergrößerung der konstruktiv verfügbaren Innenkontur, welche in vorteilhaften Ausführungsformen zylinderförmig bzw. ringförmig ist, ermöglicht vor allem eine vergrößerte Anlagefläche für eine Zentrierschraube innerhalb des Zentrierelements, wodurch die Zentrierschraube größer dimensioniert werden kann. Alternativ oder ergänzend können durch die Gestaltung der radialen Einrückungen mit einer vergrößerten Innenkontur Zerspannungsprozesse am Übergang von der Innenfläche des Zentrierelements zur Anlagefläche zur Vergrößerung der Anlagefläche minimiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenfläche des Zentrierelements eine kreisförmige Innenkontur auf bzw. entspricht die Innenfläche der Mantelfläche eines Zylinders. Die Wandstärken des Zentrierelements im ersten Bereich und im zweiten Bereich sind in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise konstant, wobei die Wandstärke im ersten Bereich des Zentriersitzes größer ist als im zweiten Bereich der radialen Einrückung ist. Der Übergangsbereich weist in diesem Fall zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich eine zum ersten Bereich hin ansteigende Wandstärke auf, welche zwischen den Wandstärken des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs liegt.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Innenfläche des Zentrierelements unterschiedliche Bereiche aufweist, die in Segmenten entlang des Umfangs der Innenfläche verteilt sind, wobei ein innerer Bereich aus Segmenten gebildet ist, die aus Teilflächen einer inneren Zylindermantelfläche gebildet sind. Die Wandstärke des Zentrierelements kann auf diese Weise ausreichend groß bei gleichzeitiger Maximierung der Innenkontur für die Anlagefläche gehalten werden. Diese Segmente des inneren Bereichs mit den Teilflächen der inneren Zylindermantelfläche sind vorzugsweise unterhalb der Segmente der radialen Einrückungen angeordnet, so dass die Wandstärke gerade im Bereich der geringsten Wandstärke dem Verfahren Schmieden angepasst und maximiert werden kann.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Innenfläche des Zentrierelements einen aus Segmenten gebildeten, vertieften Bereich aufweist, wobei die Segmente aus Flächen gebildet sind, welche außerhalb der inneren Zylindermantelfläche liegen. Dies ermöglicht eine Gewichtsreduzierung der Radnabe durch Materialeinsparung.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Segmente des vertieften Bereichs unterhalb der Segmente des Zentriersitzes liegen. Hierdurch werden gleichzeitig die Wandstärkenunterschiede über den Umfang des geschlossenen Profils deutlich reduziert, was die Herstellung in einem Schmiedeverfahren aufgrund des konstanteren Materialflusses ermöglicht bzw. erheblich vereinfacht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform bilden in der äußeren Kontur der Stirnfläche jeweils ein Segment des Zentriersitzes, des Übergangsbereichs und ein Segment der radialen Einrückung einen S-Schlag. Dies führt zu einem gleichmäßigeren Kraftfluss und vermeidet geometriebedingte Spannungsspitzen, welche zu Rissen führen können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in der inneren Kontur der Stirnfläche jeweils ein Segment des inneren Bereichs und des vertieften Bereichs einen S-Schlag bilden. Hierdurch können Spannungsspitzen in einem risskritischen Abschnitt des Zentrierelements vermieden werden. Ferner ist das Zentrierelement als Teil der Radnabe durch eine konturnahe Umformung herstellbar.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wandstärke t zwischen Innenfläche und Außenfläche des Zentrierelements über den gesamten Umfang des geschlossenen Profils t > 2 mm und t < 5 mm. Durch die geringere Varianz in der Wandstärke und die ausreichenden Mindestwandstärke werden die Stabilität und Rissfestigkeit des Zentrierelements gewährleistet, wobei gleichzeitig durch den gleichbleibenden Materialfluss eine gute Herstellbarkeit in einem Schmiedeverfahren erreicht wird.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Zentriersitz aus fünf Segmenten des ersten Bereichs gebildet ist. Dies ist ein guter Kompromiss zwischen ausreichender Funktion des Zentriersitzes mit ausreichender Kraftaufnahme und Kontaktfläche für eine Felge sowie Funktion des Wasserabflusses und einer Gewichtsminimierung.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Radnabe mit einem Zentrierelement; und
- 2 eine weitere Radnabe mit einem Zentrierelement.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Radnabe 1 mit einem Zentrierelement 2 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Zentrierelement 2 dient für die Zentrierung einer Felge bzw. eines Rades, welches auf der Radnabe 1 mit in der Darstellung nicht gezeigten Schraubverbindungen befestigt werden kann. Das Zentrierelement 2 weist auf seiner Außenfläche 3 einen Zentriersitz 6 auf, welche aus Segmenten einer äußeren Zylindermantelfläche aufgebaut, die einen Radius aufweist, der mit dem Radius eines Zentrierlochs einer Felge korrespondiert.
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Die Außenfläche 3 ist segmentiert mit fünf Segmenten des Zentriersitzes 6, sowie dazwischen angeordneten, fünf Segmenten einer radialen Einrückung 8, welche ebenso wie der Zentriersitz aus Teilflächen einer zweiten Zylindermantelfläche aufgebaut sind, wobei die zweite Zylindermantelfläche einen kleineren Radius aufweist als die äußere Zylindermantelfläche. Der zweite Bereich der radialen Einrückung 8 ist dementsprechend gegenüber dem ersten Bereich des Zentriersitzes 6 radial nach innen versetzt bzw. eingerückt und weist entsprechend der Versetzung einen verkleinerten Radius auf.
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Zwischen den Segmenten des Zentriersitzes 6 und den Segmenten der radialen Einrückung 8 ist ein dritter Bereich auf der Außenfläche 3 vorgesehen, der als Übergangsbereich 7 zwischen Zentriersitz 6 und radialer Einrückung 8 fungiert. Die entsprechenden Segmente des Übergangsbereichs 7 befinden sich zwischen den Segmenten des Zentriersitzes 6 und der radialen Einrückung 8, wodurch sich in diesem Ausführungsbeispiel zehn Segmente des Übergangsbereichs 7 ergeben.
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Die Innenfläche 4 des Zentrierelements 2 entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der Mantelfläche eines Zylinders. Der Übergang zwischen Innenfläche 4 und Außenfläche 3 bildet die Stirnfläche 5. Die Stirnfläche 5 bildet die am weitesten aus der Radnabe 1 hervorstehende Fläche des Zentrierelements 2. Die Außenkontur der Stirnfläche 5 weist mehrere S-Schläge auf, die sich an der äußeren Kante des Zentrierelements 2 über jeweils ein Segment des Zentriersitzes 6, des Übergangsbereichs 7 und der radialen Einrückung 8 erstrecken.
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Die Segmente der radialen Einrückung 8 und bilden mit korrespondieren Teilflächen auf der Innenfläche 4 vorteilhafterweise Segmente eines Hohlzylinders. Die Wandstärke t ist entlang des Umfangs des Profils der Segmente des Hohlzylinders dementsprechend über die einzelnen Segmente konstant und für alle gleichartigen Segmente der radialen Einrückung 8 gleich. Ferner bilden die Segmente des Zentriersitzes 6 mit dem korrespondieren Teilflächen auf der Innenseite 4 vorteilhafterweise ebenfalls Segmente eines weiteren Hohlzylinders, welcher einen entsprechend größeren Außendurchmesser aufweist als der erste Hohlzylinder.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Radnabe 1 mit Zentrierelement 2 gezeigt, welches in Bezug auf die Geometrie bei der Innenfläche 4 und entsprechend auch bei der Stirnfläche 5 vom Ausführungsbeispiel der 1 abweicht. Die Innenfläche 4 weist einen vertieften Bereich 10, in diesem Ausführungsbeispiel auf fünf Segmente aufgeteilt, welche unterhalb der Segmente des Zentriersitzes 6 angeordnet sind. Im vertieften Bereich 10 ist die Innenfläche 4 des Zentrierelements nach radial außen verschoben, so dass sich zusammen mit der gleichbleibenden Außenfläche 3 über den Umfang eine noch geringere Streuung der Wandstärke t ergibt. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellbarkeit in einem Schmiedeverfahren aufgrund des deutlich konstanteren Materialflusses. Gleichzeitig bleiben die Vorteile einer größeren Innenkontur für eine vergrößerte Anlagefläche für eine Zentralschraube erhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radnabe
- 2
- Zentrierelement
- 3
- Außenfläche
- 4
- Innenfläche
- 5
- Stirnfläche
- 6
- Zentriersitz
- 7
- Übergangsbereich
- 8
- radiale Einrückung
- 9
- innerer Bereich
- 10
- vertiefter Bereich
- 11
- äußere Kontur
- 12
- innere Kontur
- 13
- Anlagefläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009015950 A1 [0002]
- DE 2019208306 A1 [0003]
