DE10339431A1

DE10339431A1 - Radbolzen für die Befestigung eines Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE10339431A1
Application number: DE2003139431
Authority: DE
Inventors: Jörg EBERT
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: DE10339431B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Radbolzen für die Befestigung eines Fahrzeugrades an einem über seinen Umfang mit Radbolzenaufnahmen in Gestalt von Durchgangsbohrungen versehenen Radträger, vorzugsweise an einer Radnabe. Der Radbolzen verfügt über einen Gewindeabschnitt (30) zum Aufschrauben einer Radmutter, einen runden Zentrierabschnitt (31) für den spielfreien Sitz in der Radbolzenaufnahme des Radträgers und eine nradial erweiterten Abschnitt (32) zur axialen Abstützung des Radbolzens (16) gegenüber dem Radträger. Die Mantelfläche des Zentrierabschnitts (31) ist mit mindestens einer vorzugsweise wendelförmig umlaufend ausgebildeten Nut (33) versehen. DOLLAR A Um dem Radbolzen auch dann einen sicheren Sitz in der Durchgangsbohrung des Radträgers zu ermöglichen, wenn sich dieser in seinem Zentrierabschnitt (31) geringfügig eingeschnürt hat, ist in der Nut (33) ein Sicherungselement (34) aus Kunststoff angeordnet. Vorzugsweise ist der Kunststoff, bei dem es sich z. B. um Polyethylen handeln kann, in die Nut (33) eingeschmolzen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radbolzen für die Befestigung eines Fahrzeugrades an einem über seinen Umfang mit Radbolzenaufnahmen in Gestalt von Durchgangsbohrungen versehenen Radträger, vorzugsweise an einer Radnabe, mit einem Gewindeabschnitt zum Aufschrauben einer Radmutter, einem runden Zentrierabschnitt für den spielfreien Sitz in der Radbolzenaufnahme des Radträgers, und einem radial erweiterten Abschnitt zur axialen Abstützung des Radbolzens gegenüber dem Radträger, wobei die Mantelfläche des Zentrierabschnitts mit mindestens einer vorzugsweise wendelförmig umlaufend ausgebildeten Nut versehen ist.
Radbolzen übernehmen die Befestigung des Fahrzeugrades an dem jeweiligen Radträger. Dieser Radträger ist zumeist die Radnabe, jedoch kann die Befestigung des Fahrzeugrades auch z. B. an einer Bremstrommel erfolgen, die ihrerseits wiederum an der Radnabe befestigt ist. Zur Befestigung des Fahrzeugrades werden außen auf die Radbolzen, die zu diesem Zweck mit einem Gewinde versehen sind, Radmuttern aufgeschraubt. Hierbei stützt sich die Radmutter von außen her an dem Fahrzeugrad ab, wohingegen die Reaktionskraft durch einen radial erweiterten Abschnitt des Radbolzens aufgenommen wird, mit dem sich der Radbolzen von innen her gegen den Radträger abstützt.
Bei einem Wechsel des Fahrzeugrades ist es oft erwünscht, daß die Radbolzen in dem Radträger verbleiben. Zu diesem Zweck sitzen die Radbolzen so fest in den entsprechenden Durchgangsbohrungen des Radträgers, daß sie nur entgegen eines Widerstandes nach innen aus den Durchgangsbohrungen herausgestoßen werden können. Hierdurch wird erreicht, daß beim anschließenden erneuten Ansetzen des Fahrzeugrades die Radbolzen nicht versehentlich nach innen aus ihren Durchgangsbohrungen herausgeschoben werden mit der Folge, daß sie erneut durch zunächst den Radträger und sodann das Fahrzeugrad durchgesteckt werden müssen.
Zur Erzielung des genannten Widerstandes sind aus der Praxis verschiedene Lösungen bekannt, die Radbolzen so stramm in den zugehörigen Durchgangsbohrungen anzuordnen, daß diese jedenfalls nicht ohne weiteres aus dem Radträger herausfallen können. Zum Beispiel wird der Weg beschritten, sowohl den runden Zentrierabschnitt des Radbolzens wie auch die diesen umgebende Durchgangsbohrung des Radträgers als Passungen auszubilden, welche einen strammen Sitz sicherstellen. Das Herstellen einer solchen Passung erfordert allerdings eine hohe Fertigungsgenauigkeit der beteiligten Passungsflächen. Dies ist insbesondere bei den Radbolzen problematisch, da diese häufig ihr Maß nicht durch Drehen und Schleifen erhalten, sondern durch Walzen, mit entsprechend höheren Fertigungstoleranzen.

Bei einer in der EP 1 162 385 A2 dargestellten Lösung sind die Radbolzen im Bereich des runden Zentrierabschnittes mit einer gleichmäßig über den Umfang verteilten Rändelung versehen. Nachteilig an der Rändelung ist allerdings, daß diese sich in die Durchgangsbohrung eingräbt, wodurch die Bohrung beschädigt wird.

Bei einer weiteren Lösung aus der Praxis, welche hier als gattungsbildend angenommen wird, ist in den runden Zentrierabschnitt eine oder mehrere Nuten eingearbeitet, welche die Gestalt einer Wendel aufweisen. Diese Oberflächengestaltung führt zu einer Reduzierung der Kontaktflächen zu der umgebenden Durchgangsbohrung, weshalb an die Fertigungstoleranzen geringere Anforderungen zu stellen sind, als bei einem glatten zylindrischen Zentrierabschnitt.

Bei solchen gattungsgemäßen Radbolzen sind Fälle aufgetreten, in denen die Radbolzen, deren Zentrierabschnitt ursprünglich einen ausreichend straften Sitz in den Durchgangsbohrungen des Radträgers aufwies, bei späterer Benutzung den gewünschten axialen Reibschluß nicht mehr aufwiesen. Zurückgeführt wurde dieses Lockern auf Abnutzungseffekte infolge eines mechanischen Verschleißes der Verbindungsflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radbolzen zu schaffen, der die vorgenannten, erst im Gebrauch eintretenden Nachteile nicht zeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Radbolzen mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen, in der Nut, mit welcher die Mantelfläche des Zentrierabschnitts versehen ist, ein Sicherungselement aus Kunststoff anzuordnen. Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die Nut, z. B. nach dem Herstellen des Radbolzens durch einen Walzprozeß, mit dem Kunststoff ausgefüllt wird, z. B. indem der Kunststoff in die Nut eingeschmolzen wird. Als Kunststoff ist insbesondere Polyethylen geeignet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ursächlich für die in der Praxis bisweilen beobachtete Lockerung der Radbolzen in den entsprechenden Durchgangsbohrungen des Radträgers nicht Abnutzungseffekte infolge eines mechanischen Verschleißes der Kontaktflächen sind, sondern die Ursache vielmehr in einem zu starken Anziehen der Radbolzen zu suchen ist. Werden die Radbolzen durch zu starkes Anziehen der Radmuttern über den vorgegebenen Wert hinaus angezogen, kann es zu einer Streckung der Radbolzen kommen, welche den Bereich der Materialrückverformung übersteigt. Es kommt dann zu einer geringfügigen plastischen und damit bleibenden Dehnung der Radbolzen, verbunden mit einer bleibenden Durchmesserverringerung im Vergleich zu dem ursprünglichen Durchmesser. Auf diese Weise sitzen die Radbolzen anschließend zu locker in den Durchgangsbohrungen.

Die geschilderten Folgen treten nicht ein wenn, wie dies mit der Erfindung vorgeschlagen wird, in der in der Mantelfläche des Zentrierabschnitts angeordneten Nut zusätzlich ein Sicherungselement aus Kunststoff angeordnet ist. Kommt es zu der geschilderten Reduzierung des Durchmessers des Zentrierabschnittes, führt der in der Nut angeordnete Kunststoff immer noch zu einem ausreichenden axialen Reibwert zwischen Radbolzen und Durchgangsbohrung. Das Sicherungselement aus Kunststoff folgt der durch Überdehnung hervorgerufenen Einschnürung des Zentrierabschnittes nicht und behält eine Restklemmkraft zwischen Radbolzen und Durchgangsbohrung bei. Diese Restklemmkraft ist ausreichend, um ein axiales Verrutschen des Radbolzens in der Durchgangsbohrung zu verhindern.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radbolzens ist gekennzeichnet durch drei wendelförmig umlaufende Nuten, die eine dreigängige Wendel bilden.

Zur Vermeidung zu hoher axialer Kerbspannungen in dem Zentrierabschnitt wird des weiteren vorgeschlagen, daß das Verhältnis des genuteten zu dem nicht-genuteten Anteil der Mantelfläche des Zentrierabschnittes kleiner als 1 ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezugnahme auf ein auf der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert. Auf der Zeichnung zeigen:
1 einen Teilschnitt durch die Befestigung eines Fahrzeugrades an einem Radträger und
2 in einer Ansicht einen für die Radbefestigung nach 1 verwendeten Radbolzen.
Die in 1 im Schnitt dargestellte Radlagerung findet vor allem bei schweren Anhängerachsen Anwendung. Am Ende des Achskörpers 1 der Fahrzeugachse ist ein Achsschenkel 2 befestigt oder angeformt, auf dem eine Lagereinheit 3 sitzt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Lagereinheit 3 ein Kompakt-Wälzlager mit inneren Wälzkörpern 4 und äußeren Wälzkörpern 5. Der Achsschenkel nimmt die inneren Lagerringe 6, 7 auf, in denen die Wälzbahnen für die Wälzkörper 4, 5 ausgebildet sind. Der äußere Lagerring ist zugleich der Nabengrundkörper 9 der Radlagerung. Zu diesem Zweck sind an der Innenseite des Nabengrundkörpers 9 die Wälzbahnen für die Wälzkörper 4, 5 unmittelbar angeformt.
Am äußeren Ende des Achsschenkels 2 ist zur Abstützung der inneren Lagerringe eine Achsmutter 10 angeordnet und in bekannter Weise gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Eine Radkapsel 12 verhindert das Eintreten von Schmutz in die Radlagerung.
An einer nach außen weisenden Stirnfläche 13 des Nabengrundkörpers 9 ist über mehrere Schrauben 14 ein Nabenflansch 15 lösbar befestigt. Nahe seines Außenumfanges ist der Nabenflansch 15 mit einer Mehrzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter Durchgangsbohrungen 11 versehen, durch die Radbolzen 16 stramm hindurchgesetzt sind. Mittels der Radbolzen 16 wird an der Außenseite des Nabenflansches 15 das Rad 17 bzw. die Felge des Rades befestigt. Zugleich übernehmen die Radbolzen 16 auch die Befestigung der Bremsscheibe 19. Die Bremsscheibe 19 ist mit einem Bremsscheibentopf 18 einstückig verbunden, jedoch können Bremsscheibe 19 und Bremsscheibentopf 18 auch mehrteilig ausgeführt sein. Insgesamt durchdringt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeder der Radbolzen 16 sowohl die entsprechende Durchgangsbohrung 11 des Nabenflansches 15, wie auch einen äußeren Flansch 22 des Bremsscheibentopfes 18 sowie schließlich das Fahrzeugrad 17, d. h. die Felge.
Einstückig an jedem Radbolzen angeformt ist eine radiale Erweiterung in Form eines Kopfes 20, mit dem sich der Radbolzen 16 an der nach innen weisenden Fläche 21 des Befestigungsflansches 22 der Bremsscheibe abstützt. Zum Zwecke der Verdrehsicherung ist der Kopf 20 des Radbolzens asymmetrisch gestaltet.
An seinem anderen Ende ist der Radbolzen 16 mit einem Außengewinde 23 versehen, auf welches eine Radmutter 24 aufgeschraubt ist. Die Radmutter 24 stützt sich von außen gegen das Fahrzeugrad 17 ab, so daß der Radbolzen 16 zusammen mit der Radmutter 24 die Nabe, das Fahrzeugrad und die Bremsscheibe miteinander verbindet und verspannt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Nabenflansch 15, an dem das Fahrzeugrad 17 befestigt ist, auch einstückig mit dem Nabengrundkörper 9 sein kann. Auch in diesem Fall bildet die Kombination von Nabengrundkörper und Nabenflansch den Radträger für das Fahrzeugrad 17.
Die Durchgangsbohrung 11 ist als Passung ausgebildet, deren Größe exakt auf den Außendurchmesser des Radbolzens 16 in jenem Abschnitt abgestimmt ist, welcher durch die Bohrung 11 hindurchführt. Einzelheiten hierzu werden nachfolgend anhand der 2 erläutert, in welcher ausschließlich der Radbolzen 16 dargestellt ist.
Der Radbolzen 16 setzt sich im wesentlichen aus drei Längsabschnitten zusammen, nämlich, von außen nach innen, einem Gewindeabschnitt 30 zur Aufnahme der Radmutter, einem Zentrierabschnitt 31 sowie einem radial erweiterten Abschnitt 32, der durch den bereits beschriebenen Kopf 20 gebildet wird. Gewindeabschnitt 30 und Zentrierabschnitt 31 weisen in etwa denselben Durchmesser auf. Zwar ist der runde Zentrierabschnitt 31 jener Abschnitt, welcher durch die Durchgangsbohrung 11 führt, jedoch ragen, wie insbesondere 1 erkennen läßt, Teile des Zentrierabschnittes 31 auch in die entsprechenden Durchgangsbohrungen des Fahrzeugrades sowie des Bremsscheibentopfes.
Über eine Teillänge L ist der runde Zentrierabschnitt 31 mit Nuten 33 versehen, wohingegen die übrige Länge des Zentrierabschnittes 31 glattzylindrisch ohne entsprechende Nuten ist. Die mit Nuten 33 versehene Länge L befindet sich in eingebautem Zustand zumindest in der Durchgangsbohrung 11 des Radträgers 15, vorzugsweise auch teilweise in der hierzu fluchtenden Durchgangsbohrung des Bremsscheibentopfes 18. Hingegen befindet sich die genutete Länge L nicht mehr auf jenem Längsabschnitt des Radbolzens, welcher durch die Durchgangsbohrung des Fahrzeugrades 17 hindurchführt.
Bei dem in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel sind drei jeweils wendelförmige Nuten 33 zu einer dreigängigen Wendel zusammengesetzt, was eine größere Steigung im Vergleich zu einer eingängigen Wendel ermöglicht. Das Verhältnis des genuteten zu dem nicht-genuteten Anteil der Mantelfläche des Zentrierabschnittes 31 ist kleiner als 1. Der Querschnitt der Nuten 33 kann rechteckig sein, aus fertigungstechnischen Gründen ist er vorzugsweise halbkreisförmig bzw. muldenförmig. Auf diese Weise lassen sich die Nuten 33 durch Walzen des Bolzenrohlings herstellen.
In der Nut bzw. in den Nuten ist ein Sicherungselement 34 aus Kunststoff angeordnet. Fertigungstechnisch erfolgt dies, indem in die Nuten Kunststoff eingeschmolzen wird, so daß im Ergebnis die Nuten mit Kunststoff ausgefüllt sind. Als Kunststoff eignet sich insbesondere Polyethylen. Die Sicherungselemente 34 können, wie dies 2 zeigt, bei nicht eingesetztem Radbolzen teilweise aus den Nuten herausragen.
In der Praxis kommt es vor, daß Radbolzen der beschriebenen Art zu stark angezogen werden, wodurch es zu einer Überdehnung des mit den Nuten 33 versehenen Zentrierabschnittes 31 kommt. Dieses Überdehnen führt aufgrund des zweiachsigen Spannungszustandes zu einer Einschnürung des Zentrierabschnittes. Dieser Einschnürung folgt die eingeschmolzene Wendel aus Polyethylen nicht, vielmehr führt diese weiterhin zu einer Restklemmkraft zwischen Radbolzen 16 und Durchgangsbohrung 11. Diese Restklemmkraft ist ausreichend, um ein axiales Verrutschen des Radbolzens in der Durchgangsbohrung 11 oder auch in der korrespondierenden Durchgangsbohrung des Bremsscheibentopfes 18 zu verhindern.

1: Achskörper
2: Achsschenkel
3: Lagereinheit
4: Wälzkörper
5: Wälzkörper
6: Lagerring
7: Lagerring
9: Nabengrundkörper
10: Achsmutter
11: Durchgangsbohrung
12: Radkapsel
13: Stirnfläche der Nabe
14: Schraube
15: Nabenflansch
16: Radbolzen
17: Fahrzeugrad, Felge
18: Bremsscheibentopf
19: Bremsscheibe
20: Kopf
20a: Abflachung
21: Fläche
22: Befestigungsflansch
23: Außengewinde
24: Radmutter
30: Gewindeabschnitt
31: Zentrierabschnitt
32: radial erweiterter Abschnitt
33: Nut
34: Sicherungselement
L: Länge des genuteten Abschnitts

Claims

Radbolzen für die Befestigung eines Fahrzeugrades an einem über seinen Umfang mit Radbolzenaufnahmen in Gestalt von Durchgangsbohrungen versehenen Radträger, vorzugsweise an einer Radnabe, mit einem Gewindeabschnitt (30) zum Aufschrauben einer Radmutter (24), einem runden Zentrierabschnitt (31) für den spielfreien Sitz in der Radbolzenaufnahme des Radträgers (15), und einem radial erweiterten Abschnitt (32) zur axialen Abstützung des Radbolzens (16) gegenüber dem Radträger (15), wobei die Mantelfläche des Zentrierabschnitts (31) mit mindestens einer vorzugsweise wendelförmig umlaufend ausgebildeten Nut (33) versehen ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (33) ein Sicherungselement (34) aus Kunststoff angeordnet ist.
Radbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (33) mit Kunststoff ausgefüllt ist.
Radbolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in die Nut (33) eingeschmolzen ist.
Radbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Polyethylen als Kunststoff.
Radbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch drei wendelförmig umlaufende Nuten (33), die eine dreigängige Wendel bilden.
Radbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des genuteten zu dem nicht-genuteten Anteil der Mantelfläche des Zentrierabschnittes kleiner als 1 ist.
Radbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (34) teilweise aus der Nut (33) herausragt.