DE10251437B4

DE10251437B4 - Sitz eines Rads auf der Nabe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10251437B4
Application number: DE2002151437
Authority: DE
Inventors: Angelo Vignotto; Carlo Maldera
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: US6739674B2; DE10251437A1; ITTO20011061A1; US20030102711A1

Abstract

Nabenanordnung für das Rad eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Nabe (10), die einen zentralen, eine axial auswärtige Seite (15) aufweisenden axialen rohrförmigen Vorsprung (11) zum Einsetzen in ein Mittelloch eines Rads (30) bildet, und ein zylindrisches Ringelement (20) mit einem radialen Rand (22), das auf den Vorsprung (11) aufgesetzt ist und mehrere mit Umfangsabstand angeordnete Federzungen (21) aufweist, die in der Lage sind, in Richtung radial auswärts auf das Radloch eine Kraft auszuüben, um das Rad (30) relativ zu der Nabe (10) in einem zentrierten Zustand federnd abzustützen, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Rand (22) des Ringelements (20) an der axial auswärtigen Seite (15) des Vorsprungs (11) abstützbar ist und dass das Ringelement (20) ferner mehrere Sperrzungen (23) aufweist, die in der Lage sind, in zumindest einen Sitz (16, 17) einzugreifen, der an der Nabe vorgesehen ist, um das Ringelement (20) an der Nabe (10) zu halten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nabenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein zylindrisches Ringelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Es sind Kraftfahrzeug-Radnaben bekannt, die einen zentralen rohrförmigen Vorsprung mit einer zylindrischen Oberfläche haben, auf die das Rad aufgesetzt wird, um es in einer vorläufigen Aufsetzphase auf die Nabe zu zentrieren. Die Nabe hat gewöhnlich auch einen radialen Flansch mit axialen Löchern, in die die Radbefestigungsbolzen eingedreht oder anderweitig befestigt werden.
Das Rad wird an der Nabe montiert, indem das Radmittelloch über den rohrförmigen Vorsprung der Nabe gesetzt wird und die von dem Nabenflansch vorstehenden Bolzen die entsprechenden axialen Löcher in dem Rad durchsetzen. Dann werden die Radmuttern auf den Bolzen festgezogen. Dieses Festziehen gewährleistet die letztendliche Zentrierung des Rads relativ zu der Nabe, wobei ein schmaler Umfangsspalt zwischen der zylindrischen Oberfläche des Nabenvorsprungs und dem Radmittelloch verbleibt.
Kraftfahrzeughersteller fordern, das radiale Spiel zwischen dem Radmittelloch und dem Nabenvorsprung zu minimieren, sodass bei der durch den Vorsprung erreichten Zentrierung die Bolzen bereits ausreichend in den jeweiligen Löchern in dem Rad zentriert sind, um das Festziehen der Muttern zu erleichtern, ohne dass die das Rad montierende Person das Rad anheben muss, um in der Lage zu sein, es zu den Bolzen auszurichten.
Die US 5,692,811 A offenbart eine Nabenanordnung mit einer einen axialen rohrförmigen Vorsprung aufweisenden Nabe, sowie einem auf den rohrförmigen Vorsprung der Nabe aufsetzbaren zylindrischen Ringelement. Der axiale rohrförmige Vorsprung der Nabe weist eine von einer axial auswärtigen Seite des Vorsprungs axial einwärts versetzte umfängliche Nut auf, mit der das zylindrische Ringelement im am axialen Vorsprung der Nabe aufgesetzten Zustand in Eingriff steht. Dabei ist ein Rad mittels einer Mehrzahl von Federabschnitten des zylindrischen Ringelements in einem im Wesentlichen zentrierten Zustand relativ zur Nabe federnd abstützbar.
Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung ist es daher, in einfacher und ökonomischer Weise eine Nabenanordnung anzugeben, die in der Lage ist, die Radmontagevorgänge, ob während des Zusammenbaus des Fahrzeugs oder während der Lebensdauer des Fahrzeugs, zu erleichtern, z. B. im Falle einer Reifenpanne oder wenn das Rad nach Austausch seines Reifens wieder montiert werden soll.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Entfernen des Rads von der Nabe zu erleichtern, auch wenn sich an der Grenze zwischen dem Radmittelloch und dem rohrförmigen Vorsprung der Nabe Rost gebildet hat. Rost bildet sich unvermeidlich in der Grenzzone aufgrund äußerer Verunreinigungen (Wasser, Schmutz), die in den oben erwähnten Spalt gelangen. Da es Rost schwierig macht, das Rad von der Nabe zu entfernen, fordern die Kraftfahrzeughersteller, dass die Nabenlieferanten Schritte unternehmen, um dieses Problem zu beseitigen.
Es sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um die Rostbildung zu vermeiden. Es ist versucht worden, die Rostbildung zu vermeiden, indem der rohrförmige Vorsprung der Nabe mit einer Schicht aus anti-korrosivem Material beschichtet wird (aufgetragen durch Lackieren oder elektrochemische Behandlung). Dies erwies sich als teuer, weil es eine kostenaufwendige und voluminöse Ausstattung erfordert (zum Reinigen der Naben, Auftragen des Antikorrosionsmaterials und Trocknen derselben), die zu den Nabenherstellungslinien hinzugefügt werden muss.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nabenanordnung anzugeben, die durch das oben genannte Rostproblem nicht beeinträchtigt wird und keine teuren Beschichtungsbehandlungen und zugeordnete Geräte benötigen, um die Rostbildung zu vermeiden.
Nach der Erfindung werden die Ziele durch eine Nabenanordnung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein zylindrisches Ringelement mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Es werden nun einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung lediglich als nicht einschränkende Beispiele in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 ist eine axiale Schnittansicht einer Nabenanordung;
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 1 mit II bezeichneten Details;
3 ist eine vergrößerte Ansicht ähnlich 2, jedoch gesehen von einer axialen Schnittebene, die relativ zu der Ebene von 2 winkelversetzt ist;
4 ist eine Seitenansicht in nur leicht vergrößertem Maßstab eines zylindrischen Ringelements;
5 ist eine Perspektivansicht des Ringelements von 4;
6 und 7 sind axiale Schnittansichten gemäß winkelversetzten Schnittebenen des Ringelements der 4 und 5;
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 6 mit VIII bezeichneten Details;
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 7 mit IX bezeichneten Details;
10 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 7 mit X bezeichneten Details;
11 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 4 mit XI bezeichneten Details;
12 ist eine schematische Perspektivansicht einer Variante des Ringelements von 4; und
13 und 14 sind schematische Schnittansichten ähnlich 2 zweier weiterer Variaten des Ringelements, mit der die Nabe versehen ist.
Zuerst zu 1. Die Nummer 10 bezeichnet eine Nabe für ein Kraftfahrzeugrad. Im Rest der Beschreibung folgen detaillierte Beschreibungen nur für solche Elemente besonderer Relevanz und von besonderem Interesse für die Zwecke der Durchführung der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf die Implementierung der Teile und Elemente, die im Detail nicht dargestellt sind, wird auf jede gewünschte Nabenanordnung oder Nabenlageranordnung bekannter Bauart verwiesen.
Die Nabe 10 hat eine zentrale rohrförmige Zentrierstruktur 11, die axial zur Außenseite des Fahrzeugs hin vorsteht, sowie einen Flansch 12, der radial vorsteht. In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen betreffen, solange nicht anders angegeben, alle Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Orientierungen angeben (wie etwa ”radial”, ”axial”, ”einwärts”, ”auswärts”) die Drehachsen x der Nabe und deren Befestigungszustand an einem Fahrzeug.
In dem Flansch 12 sind axiale Löcher 13 für die Radbefestigungsbolzen (nicht dargestellt) ausgebildet. Wenn ein Rad auf die Nabe aufgesetzt wird, ermöglicht es der rohrförmige Vorsprung 11, das Rad 30 (in 2 teilweise strichpunktiert dargestellt) relativ zu der Nabe zu zentrieren, wobei es in einer Position abgestützt wird, in der die Radlöcher im Wesentlichen mit dem Befestigungsbolzen und mit den Löchern 13 in dem Flansch 12 fluchten.
Erfindungsgemäß wird auf den rohrförmigen Vorsprung 11 ein im Wesentlichen ringförmiges zylindrisches metallisches Element aufgesetzt, allgemein mit 20 bezeichnet, wobei dieses Ringelement das Rad während der Montage federnd abstützt, um es in einer korrekt zentrierten Position an der Nabe zu halten. Auf diese Weise ist es möglich, die Löcher in dem Rad präzise mit dem Befestigungsbolzen auszurichten und die Radmuttern problemlos festzuziehen. Wie es bekannt ist, bewirkt dieses Festziehen die letztendliche Zentrierung des Rads relativ zu der Nabe.
Das Ringelement 20 bildet eine erste Serie über den Umfang gleich beabstandeter als Federzungen 21 ausgebildeter Federabschnitte, die relativ zu der zylindrischen Außenfläche 14 des rohrförmigen Vorsprungs 11 in Richtung radial auswärts vorstehen. Wenn, wie schematisch in 2 dargestellt, ein Rad 30 auf der Nabe montiert wird, wird das Radmittelloch um die Federzungen 21 herum angeordnet. In dem nicht verformten oder freien Zustand, bevor das Rad aufgesetzt wird, haben die Federzungen 21 gemeinsam eine maximale radiale Abmessung, die größer ist als der Durchmesser des Radmittellochs 30. Das Aufsetzen des Rads erzeugt einen Druck auf die Federzungen 21, sodass sich diese in Richtung radial einwärts federnd verbiegen. Im Ergebnis wirken die Federzungen 21 auf die Oberfläche des Radlochs, wobei sie in Richtung radial auswärts mit einer Kraft pressen, die ausreicht, um das Rad relativ zu der Nabe zentriert zu halten und das radiale Spiel zwischen dem Rad und dem rohrförmigen Vorsprung 11 der Nabe zu beseitigen.
Das Ringelement 20 ist in den 4 bis 7 separat dargestellt. Die Federzungen sind in einem freien oder nicht verformten Zustand, bevor das Ringelement 20 auf die Nabe aufgesetzt worden ist und bevor das Rad auf die Nabe und auf das Ringelement 20 aufgesetzt worden ist. In der in diesen Figuren dargestellten bevorzugten Ausführung wird das Ringelement 20 durch Stanzen und Knicken von Metallblech erhalten, bevorzugt Federstahlblech. Die Anzahl und die mechanischen Eigenschaften der Federzungen 21 sind so gewählt, dass ein normales Kraftfahrzeugrad, ausgestattet mit einem Reifen, relativ zu der Nabe zentriert abgestützt wird.
Wenn, wie aus 9 ersichtlich, die Federzungen 21, in ihrem nicht verformten oder freien Zustand vor dem Aufsetzen des Rads 30 sind, ist zumindest ihr axial äußerer Abschnitt 21a gemäß einer konischen Oberfläche geneigt, die in Richtung axial auswärts der Nabe konvergiert. In dem Beispiel von 9 sind die Federzungen 21 mit einem stumpfen Winkel von angenähert 180° geknickt und haben einen axial inneren Abschnitt 21b, der im Wesentlichen horizontal ist oder gemäß der axialen Zylinderfläche orientiert ist. Als Alternative zu der in 9 dargestellten Konfiguration mit stumpfen Winkel, können die Federzungen 21 gerade sein, sind jedoch bevorzugt gemäß einer konischen Oberfläche geneigt, wie für die axial äußeren Abschnitte 21a, die in 9 dargestellt sind.
Wie klarer aus den 2 und 9 zu entnehmen, stehen die Federzungen 21 von einem radialen Rand 22 ab, der im installierten Zustand in der Lage ist, sich gegen die axial auswärtige Seite 15 des rohrförmigen Vorsprungs 11 abzustützen.
In Bezug auf 3 bildet das Ringelement 20 bevorzugt auch eine zweite Mehrzahl als Sperrzungen 23 ausgebildeter Schnellschnappverbindungsmittel bzw. Haltezungenabschnitte, die in Bezug auf die ersten Federzungen 21 winkelversetzt sind. Die Sperrzungen 23 dienen dazu, das Ringelement 20 auf der Nabe zu sperren oder zumindest zurückzuhalten. Die Sperrzungen 23 sind gemäß einer leicht konischen Oberfläche orientiert, die zu der axialen Außenseite der Nabe hin konvergiert, stehen jedoch in Richtung radial einwärts vor, um in eine Umfangsvertiefung oder Nut 16 einzuschnappen, die in der zylindrischen Außenfläche 14 des V-förmigen Vorsprungs 11 vorgesehen ist.
Wie aus den 4 bis 7 klarer zu entnehmen, ist das Ringelement 20 allgemeinen kronenförmig mit einer Serie axialer Zähne 24, aus denen die zwei abwechselnden Serien von Federzungen 21 zum Stützen des Rads und von Sperrzungen 23 zum Sperren desselben auf der Nabe ausgestanzt sind. Die Sperrzungen 23 stehen von axial einwärtigen Umfangssegmenten 24a der Zähne 24 ab. Dank dieser Konfiguration trägt die Federstruktur der Zähne 24 dazu bei, die Federwirkung der Sperrzungen 23 zu erhöhen.
Als Alternative zu der in den 4 bis 7 dargestellten Ausführung ist es natürlich auch möglich, eine Serie von Zungen 21, 23 aus einem andersartig geformten Ringelement zu erhalten, z. B. ohne Ausbildung der Zähne 24, jedoch einfach durch Stanzen und Falten der Federzungen aus einem zylindrischen Ringelement, wie schematisch in 12 dargestellt.
Das erfindungsgemäße Ringelement 20 wird auf außerordentlich einfache Weise aufgesetzt: Sobald das Ringelement 20 auf dem rohrförmigen Vorsprung 11 der Nabe angeordnet worden ist, wird das Ringelement 20 in Richtung radial einwärts gepresst, wie in 3 mit dem Pfeil A angegeben. Beim Abschluss der Schiebebewegung, wenn sich der Rand 22 an der Außenseite oder Fläche 15 der Nabe abstützt, schnappen die Sperrzungen 23 federnd in die Vertiefung 16, wie in 3 dargestellt. Die axial auswärtigen Enden 23a der Sperrzungen 23 verhindern durch Eingriff gegen die radiale Schulterfläche 17 der Vertiefung 16, dass das Ringelement 20 von der Nabe entfernt wird, wenn das Rad entfernt werden muss, z. B. um den Reifen zu ersetzen.
Da durch das federnde Abstützen des Rads in einer zentrierten Position die Federzungen 21 das radiale Spiel zwischen dem Rad und der Nabe beseitigen, ist es möglich, im Vergleich zum Stand der Technik, das Präzisionsniveau, mit dem der rohrförmige Vorsprung 11 bearbeitet wird, zu senken und somit die Kosten einzusparen, die bei der Präzisionsbearbeitung dieser Zone entstehen.
Es versteht sich ferner, dass eine etwaige Rostbildung auf dem rohrförmigen Vorsprung der Nabe das Abnehmen des Rads von der Nabe nicht behindert, da das Rad durch die Federzungen 21 des Ringelements 20 federnd abgestützt ist.
Der Fachmann wird erkennen, dass in einer alternativen Ausführung der Erfindung es auch möglich wäre, das Ringelement auf den rohrförmigen Vorsprung 11 der Nabe zu pressen, um einen radialen Presssitz zu erreichen, anstatt die federnden Sperrzungen 23 vorzusehen. Jedoch ist ein Presssitz eine weniger bevorzugte Lösung, da sie eine präzise Bearbeitung sowohl des Vorsprungs 11 als auch des Ringelements 20 erfordert.
Gemäß weiter alternativen Ausführungen der Erfindung (nicht dargestellt), kann das Ringelement 20 auf der Nabe durch Schweißen oder eine Klebstoffverbindung fixiert werden.
In allen Ausführungen der Erfindung ist es bevorzugt, dass durch das erleichterte Einsetzen des Rads auf das Ringelement 20, die Federzungen 21, wenn sie in dem unverformten Zustand vor dem Aufsetzen des Rads sind, in Übereinstimmung mit einer leicht konischen Oberfläche orientiert werden, die zu der axial auswärtigen Seite der Nabe konvergiert (in Bezug auf den montierten Zustand an der Nabe). In 13, die allein zu illustrativen Zwecken dient und nicht im Maßstab ist, ist die Konizität (die Konversion in der axialen Auswärtsrichtung) des ”außen liegenden” Abschnitts 21a der Federzungen 21 übertrieben worden, die in diesem Beispiel unter Bildung eines stumpfen Winkels geknickt sind. 14 ist eine schematische Darstellung einer anderen Variante, in der die Federzungen 21 ähnlich wie die Zungen 13 zu einem stumpfen Winkel geknickt sind, wobei aber in diesem Beispiel die konisch auswärts konvergierenden Abschnitte 21a die freien Enden der Federzungen 21 darstellen und die entgegengesetzten Enden von dem Umfangsabschnitt 24a des Ringelements 20 abstehen.
Die Erfindung ist bei Naben von angetriebenen oder nicht angetriebenen Rädern gleich gut anwendbar, unabhängig vom Typ des der Nabe zugeordneten Lagers.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen und dargestellten Ausführungen beschränkt ist, die lediglich als Beispiele zu verstehen sind. Die Erfindung kann jedoch auch in Bezug auf die Form und Anordnung der Teile, der strukturellen Details und des Betriebs verändert werden. Zum Beispiel kann das Ringelement 20, das in der Beschreibung und in den Ansprüchen als ”im Wesentlichen zylindrisches ringförmiges” Element definiert ist, alternativ unterschiedlich geformt sein, z. B. als zylindrischer Deckel, worin sich der Rand 22 radial erstreckt, um eine geschlossene radiale Wand zu bilden, anstatt eine Öffnung zu definieren.
Um das korrekte Aufsetzen eines Kraftfahrzeugrads auf eine Nabe 10 zu erleichtern, die einen zentralen axialen rohrförmigen Vorsprung 11 zum Einsetzen in das Mittelloch eines Rads 30 bildet, umfasst eine Nabenanordnung ein zylindrisches Ringelement 20, das auf den Vorsprung 11 aufzusetzen ist und eine Mehrzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Federzungen 21 aufweist, die in der Lage sind, auf das Radloch in Richtung radial auswärts eine Kraft auszuüben, um das Rad 30 relativ zu der Nabe 10 im Wesentlichen zentriert federnd abzustützen.

Claims

Nabenanordnung für das Rad eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Nabe (10), die einen zentralen, eine axial auswärtige Seite (15) aufweisenden axialen rohrförmigen Vorsprung (11) zum Einsetzen in ein Mittelloch eines Rads (30) bildet, und ein zylindrisches Ringelement (20) mit einem radialen Rand (22), das auf den Vorsprung (11) aufgesetzt ist und mehrere mit Umfangsabstand angeordnete Federzungen (21) aufweist, die in der Lage sind, in Richtung radial auswärts auf das Radloch eine Kraft auszuüben, um das Rad (30) relativ zu der Nabe (10) in einem zentrierten Zustand federnd abzustützen, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Rand (22) des Ringelements (20) an der axial auswärtigen Seite (15) des Vorsprungs (11) abstützbar ist und dass das Ringelement (20) ferner mehrere Sperrzungen (23) aufweist, die in der Lage sind, in zumindest einen Sitz (16, 17) einzugreifen, der an der Nabe vorgesehen ist, um das Ringelement (20) an der Nabe (10) zu halten.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im freien Zustand, bevor das Rad (30) aufgesetzt wird, die Federzungen (21) des Ringelements (20) zusammen eine maximale radiale Abmessung haben, die größer ist als der Mittellochdurchmesser des Rads (30).
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im freien Zustand, bevor das Rad (30) aufgesetzt wird, ein axial äußerer Abschnitt (21a) der Federzungen (21) in Übereinstimmung mit einer konischen Oberfläche geneigt ist, die in der axialen Auswärtsrichtung der Nabe (10) konvergiert.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrzungen (23) federnd radial einwärts vorstehen.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (16, 17) eine Vertiefung (16) aufweist, die in der zylindrischen Außenfläche (14) des rohrförmigen Vorsprungs (11) ausgebildet ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (16, 17) eine im Wesentlichen radiale Schulterfläche (17) aufweist, die in der zylindrischen Außenfläche (14) des rohrförmigen Vorsprungs (11) ausgebildet ist.
Nabenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrzungen (23) und die Federzungen (21) zum Stützen des Rads (30) abwechselnd um das Ringelement (20) herum ausgebildet sind.
Nabenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrzungen (23) von Endabschnitten (24a) von Federzähnen (24), die integral mit dem Ringelement (20) ausgebildet sind, abstehen.
Zylindrisches Ringelement (20) mit einem radialen Rand (22), das mehrere mit Umfangsabstand angeordnete Federzungen (21) aufweist, die in der Lage sind, in Richtung radial auswärts auf ein Radloch eine Kraft auszuüben, um ein Rad (30) relativ zu einer Nabe (10) in einem zentrierten Zustand federnd abzustützen, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Rand (22) des Ringelements (20) an einer axial auswärtigen Seite (15) eines Vorsprungs (11) der Nabe (10) abstützbar ist, und dass das Ringelement (20) ferner mehrere Sperrzungen (23) aufweist, die in der Lage sind, in zumindest einen Sitz (16, 17) einzugreifen, der an der Nabe (10) vorgesehen ist, um das Ringelement (20) an der Nabe (10) zu halten.