DE19913024C2

DE19913024C2 - Radlagerung für Fahrzeugachsen

Info

Publication number: DE19913024C2
Application number: DE1999113024
Authority: DE
Inventors: Hans-Josef Leidig; Karl-Rainer Lang; Alexander Flocke; Frank Riera
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: DE19913024A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlagerung für Fahrzeugachsen mit einer auf einem Achsschenkel über Wälzlager drehbar gelagerten Nabe, die durch eine auf das freie Ende des Achsschenkels aufgeschraubte Achsmutter gehalten ist und zur Befestigung des Rades sowie der Bremsscheibe einer Scheibenbremse stirnseitig mit achsparallel zum Achsschenkel ausgerichteten und über den Umfang der Nabe verteilten Gewindebohrungen versehen ist, wobei die Bremsscheibe zur drehmomentfesten Verbindung mit dem Rad mit einem zu der Nabe koaxialen Abschnitt versehen ist, der sich von der Bremsscheibe zum Rad hin erstreckt, und wobei zum axialen Abziehen der Bremsscheibe über die Nabe die Außenseite der Nabe mit einander abwechselnden und sich jeweils axial erstreckenden Vorsprüngen und Rücksprüngen versehen ist.

Radlager für scheibengebremste Achsen und insbesondere Anhängerachsen können so konstruiert sein, daß für ein Wechseln der Bremsscheibe diese mit ihrem Topf nach Demontage der Felge und des Bremssattels über die auf dem Achsschenkel verbleibende Nabe vom Achsschenkel heruntergezogen werden kann. Aus der DE 197 04 353 A1 ist eine Radlagerung bekannt, bei der die Bremsscheibe einen mit Schlitzen versehenen, aus Stegen bestehenden Flansch aufweist, wobei die Stege die Verbindung zwischen der Radnabe und der Bremsscheibe herstellen. Die Schlitze besitzen eine Schlitzbreite und Schlitzhöhe, die größer als die Breite und Höhe der an der Radnabe ausgebildeten Laschen ausgestaltet ist. Bei der Montage der Bremsscheibe muß diese so weit um die Radachse gedreht werden, bis die Schlitze die Laschen der Radnabe überdecken. In dieser Stellung kann die Bremsscheibe über die Radnabe gezogen werden.

Die bei der bekannten Radlagerung konstruktiv erforderlichen Schlitze führen dazu, daß bei einer Übertragung des Bremsmomentes die damit einhergehende Torsionskraft alleine von den verhältnismäßig schmalen Stegen übertragen werden muß. Diese Stege unterliegen daher in nachteiliger Weise einer sehr hohen Belastung.

Ausgehend von dem aus der DE 197 04 353 A1 bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die beim Bremsvorgang auftretenden Torsionskräfte besser aufzunehmen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung besteht bei einer Radlagerung der eingangs genannten Art darin, daß der sich von der Bremsscheibe zum Rad hin erstreckende Abschnitt ein über seinen gesamten Umfang geschlossener Bremsscheibentopf ist, dessen Innenseite mit einander abwechselnden und sich jeweils axial erstreckenden Vorsprüngen und Rücksprüngen versehen ist, die auf die Vorsprünge und Rücksprünge auf der Außenseite der Nabe abgestimmt sind, und daß der von den Vorsprüngen der Nabe definierte Durchmesser geringer als der von den Rücksprüngen des Bremsscheibentopfes definierte Durchmesser und größer als der von den Vorsprüngen des Bremsscheibentopfes definierte Durchmesser ist.

Mit der Erfindung wird eine Radlagerung geschaffen, bei der zur Übertragung des Bremsmomentes keine Konstruktion mit einander abwechselnden Stegen und Schlitzen, sondern ein geschlossener Bremsscheibentopf verwendet wird. Hierdurch wird eine erhöhte Torsionssteifheit erzielt. Die von der Bremsscheibe abgeführten Bremsmomente führen daher zu einer geringeren Belastung der übertragenden Bauteile.

Vorzugsweise befinden sich die Vorsprünge auf der Außenseite der Nabe dort, wo sich auch die Gewindebohrungen zur Befestigung des Rades bzw. der Bremsscheibe der Nabe befinden. Die Vorsprünge stellen dann zugleich Verstärkungen dar, welche die Belastbarkeit der dort hinein reichenden Gewindebohrungen erhöhen.

Da in Gestalt der Vorsprünge die Nabe dort und nur dort über zusätzliches Material verfügt, wo die höchsten Zug- und Biegebelastungen auftreten, wird zudem eine Gewichtsoptimierung der Nabe erreicht. Dies ist auch deshalb von Vorteil, da die Nabe zu den ungefederten Massen des Fahrzeuges zählt.

In Bezug auf die aufeinander abgestimmte Kontur von Nabe und Bremsscheibentopf wird mit einer bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Vor- und Rücksprünge von Nabe und Bremsscheibentopf, im Querschnitt betrachtet, wellenförmig gestaltet sind, wobei die Wellenberge die Vorsprünge und die Wellentäler die Rücksprünge bilden.

Zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Bremsscheibentopfes wird ferner vorgeschlagen, daß die die mit Vor- und Rücksprüngen versehene Innenseite des Bremsscheibentopfes umgebende Außenseite kreiszylindrisch gestaltet ist, so daß die Materialstärke des Bremsscheibentopfes, über dessen Umfang betrachtet, im Bereich seiner Vorsprünge größer ist als im Bereich seiner Rücksprünge.

Die erfindungsgemäße Radlagerung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Verbindung mit einem Kompaktlager. Hierbei ist die Nabe zugleich der Außenring des Radlagers; an den Innenseiten der Nabe sind die äußeren Laufflächen für die Wälzkörper ausgebildet.

Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die an der Nabe ausgebildeten Gewindebohrungen der Befestigung eines Flansches dienen, an dem über auf einem größeren Durchmesser als dem der Nabe angeordnete Radbolzen das Rad und der Bremsscheibentopf mit seinem der Bremsscheibe abgewandten Ende befestigt sind. Infolge dieser Anbindung einerseits des Rades und andererseits der Bremsscheibe an der Nabe ergibt sich eine besonders einfache Montierbarkeit. Hierzu trägt ferner bei, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mittels der Radbolzen zugleich das Rad und die Bremsscheibe am Flansch befestigt sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radlagers dargestellt sind. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einer Schnittdarstellung eine Radlagerung für eine Anhängerachse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene III-III der Fig. 1;

Fig. 4 die Radlagerung nach Fig. 1 während des Abziehens von Rad und Bremsscheibe von der Nabe;

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung bei einer gegenüber Fig. 1 geänderten Ausführungsform der Radlagerung und

Fig. 6 einen Schnitt in der Ebene VI-VI der Fig. 5.

Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Radlagerung findet vor allem bei schweren Anhängerachsen Anwendung. Am Ende des Achskörpers 1 der Fahrtzeugachse ist ein Achsschenkel 2 befestigt oder angeformt, auf dem eine Lagereinheit 3 sitzt.

Bei der Lagereinheit 3 handelt es sich um ein Kompakt-Wälzlager mit inneren Wälzkörpern 4 und äußeren Wälzkörpern 5. Auf zwei unterschiedlich dicken Stufen des Achsschenkels 2 sitzen getrennte innere Lagerringe 6, 7 auf, in denen die Wälzbahnen für die Wälzkörper 4, 5 ausgebildet sind. Die beiden inneren Lagerringe 6, 7 sind über einen Klammerring 8 miteinander verbunden.

Der für beide Lagerhälften identische äußere Lagerring bildet zugleich die Nabe 9 der Radlagerung. Zu diesem Zweck sind an der Innenseite der Nabe 9 die Wälzbahnen für die inneren Wälzkörper 4 und die äußeren Wälzkörper 5 unmittelbar angeformt.

Am äußeren Ende des Achsschenkels 2 ist zur Abstützung der inneren Lagerringe 6, 7 der Lagereinheit 3 eine Achsmutter 10 mit einem angeformten Kragen 11 angeordnet. Die Achsmutter 10 ist in an sich bekannter Weise gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Eine Radkapsel 12 verhindert das Eintreten von Schmutz in die Radlagerung. In der Radkapsel 12 kann sich zudem eine Fettfüllung befinden.

An der nach außen weisenden Stirnfläche 13 der Nabe 9 ist über mehrere Schrauben 14 ein Flansch 15 lösbar befestigt. Nah des Außenumfanges des Flansches 15 ist dieser mit einer Mehrzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter Bohrungen versehen, durch die Radbolzen 16 hindurchgesetzt sind. Mittels der Radbolzen 16 wird an der Vorderseite des Flansches das Rad 17 bzw. die Felge des Rades befestigt und an der Rückseite des Flansches ein Bremsscheibentopf 18, der beim Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Bremsscheibe 19 der Scheibenbremse des Fahrzeuges verbunden ist. Jedoch lassen sich Bremsscheibe 19 und Topf 18 auch mehrteilig ausführen. Der Bremsscheibentopf 18 dient der Übertragung des Bremsmomentes von der Bremsscheibe 19 auf das Rad 17 des Fahrzeuges. In Fig. 1 eingezeichnet sind schließlich noch die beiderseits der Bremsscheibe 19 angeordneten Bremsbeläge 20, die jedoch bereits Bestandteil des auf der Zeichnung nicht dargestellten Bremssattels der Scheibenbremse sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Radlagerung läßt es zu, nach Lösen der Schrauben 14, welche den Flansch 15 mit der Nabe 9 verbinden, die gesamte Einheit bestehend aus Flansch 15, Bremsscheibentopf 18 und Bremsscheibe 19 von der Nabe 9 herunterzuziehen. Dabei ist jedoch zunächst hinderlich, daß der geringste Innendurchmesser d₁ des Bremsscheibentopfes 18 geringer ist, als der größte Außendurchmesser d₂ der Nabe 9. Um zu Wartungszwecken gleichwohl in der geschilderten Weise die Teile Flansch und Bremsscheibe mit Bremsscheibentopf abziehen zu können, ist die Außenseite der Nabe 9 ebenso wie die Innenseite des Bremsscheibentopfes 18 mit einer wellenförmigen Kontur aus Vorsprüngen und Rücksprüngen versehen.

Hierzu lassen die Fig. 2 und 3 das Aussehen dieser Konturen am Außenmantel der Nabe 9 sowie am Innenmantel des Bremsscheibentopfes 18 erkennen. Die Kontur setzt sich jeweils aus Vorsprüngen 21 bzw. 22 und dazwischen angeordneten Rücksprüngen 23 bzw. 24 zusammen. Die Vorsprünge 21, 22 und Rücksprünge 23, 24 sind in Gestalt von Wellenbergen und Wellentälern geformt und erstrecken sich exakt axial, d. h. in Längsrichtung der Fahrzeugachse. Vorsprünge 21, 22 und Rücksprünge 23, 24 sind ferner gleichmäßig über den Außenumfang der Nabe 9 bzw. den Innenumfang des Bremsscheibentopfes 18 verteilt. Die Vorsprünge 21 der Radnabe 9 befinden sich in Bezug auf die Umfangsrichtung der Radnabe 9 jeweils dort, wo in der Radnabe Gewindebohrungen 25 zur Aufnahme der Schrauben 14 angeordnet sind. Insoweit stellen die Vorsprünge 21 der Nabe 9 auch Materialverstärkungen dar, welche die Belastbarkeit der durch die Schrauben 14 hoch belasteten Gewindebohrungen 25 erhöhen.

Die Vorsprünge 21, 22 und die Rücksprünge 23, 24 ermöglichen es, die Bremsscheibe 19 einschließlich des Bremsscheibentopfes 18 über den Umfang der Nabe 9 hinüberzuziehen, obwohl der Mindestdurchmesser d₁ des Bremsscheibentopfes 18 geringer ist, als der größte Durchmesser d₂ der Nabe 9.

Gemäß Fig. 4 muß beim Abziehen der Bremsscheibe 19 lediglich darauf geachtet werden, daß Nabe 9 und Bremsscheibe 19 eine solche Drehlage zueinander einnehmen, daß während des Abziehens die Vorsprünge 21 der Nabe 9 durch die Rücksprünge 24 des Bremsscheibentopfes 18 hindurchtreten können. Desweiteren ist von Bedeutung, daß der von den Vorsprüngen 21 der Nabe 9 definierte Durchmesser d₂ geringer als der von den Rücksprüngen 24 des Bremsscheibentopfes 18 definierte Durchmesser und größer als der von den Vorsprüngen 22 des Bremsscheibentopfes 18 definierte Durchmesser d₁ ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1-4 ist die Außenseite 26 des Bremsscheibentopfes 18 kreiszylindrisch gestaltet. Die Materialstärke des Bremsscheibentopfes ist daher, über dessen Umfang betrachtet, im Bereich seiner Vorsprünge 22 größer als im Bereich seiner Rücksprünge 24.

Gemäß dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 kann jedoch auch die Außenseite 26a des Bremsscheibentopfes 18 die Wellenform aufnehmen. Dies läßt besonders gut die Schnittdarstellung Fig. 6 durch den Bremsscheibentopf 18 erkennen.

Bezugszeichenliste

1

Achskörper

2

Achsschenkel

3

Lagereinheit

4

innerer Wälzkörper

5

äußerer Wälzkörper

6

innerer Lagerring

7

innerer Lagerring

8

Klammerring

9

Nabe

10

Achsmutter

11

Kragen

12

Radkapsel

13

Stirnfläche der Nabe

14

Schraube

15

Flansch

16

Radbolzen

17

Rad

18

Bremsscheibentopf

19

Bremsscheibe

20

Bremsbeläge

21

Vorsprung

22

Vorsprung

23

Rücksprung

24

Rücksprung

25

Gewindebohrung

26

Außenseite

26

a Außenseite
d₁

Durchmesser
d₂

Durchmesser

Claims

1. Radlagerung für Fahrzeugachsen mit einer auf einem Achsschenkel (2) über Wälzlager drehbar gelagerten Nabe (9), die durch eine auf das freie Ende des Achsschenkels (2) aufgeschraubte Achsmutter (10) gehalten ist und zur Befestigung des Rades (17) sowie der Bremsscheibe (19) einer Scheibenbremse stirnseitig mit achsparallel zum Achsschenkel (2) ausgerichteten und über den Umfang der Nabe (9) verteilten Gewindebohrungen (25) versehen ist, wobei die Bremsscheibe (19) zur drehmomentfesten Verbindung mit dem Rad (17) mit einem zu der Nabe (9) koaxialen Abschnitt versehen ist, der sich von der Bremsscheibe (19) zu dem Rad (17) hin erstreckt, und wobei zum axialen Abziehen der Bremsscheibe (19) über die Nabe (9) die Außenseite der Nabe (9) mit einander abwechselnden und sich jeweils axial erstreckenden Vorsprüngen (21) und Rücksprüngen (23) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt ein über seinen gesamten Umfang geschlossener Bremsscheibentopf (18) ist, dessen Innenseite mit einander abwechselnden und sich jeweils axial erstreckenden Vorsprüngen (22) und Rücksprüngen (24) versehen ist, die auf die Vorsprünge (21) und Rücksprünge (23) auf der Außenseite der Nabe (9) abgestimmt sind, und daß der von den Vorsprüngen (21) der Nabe (9) definierte Durchmesser geringer als der von den Rücksprüngen (24) des Bremsscheibentopfes (18) definierte Durchmesser und größer als der von den Vorsprüngen (22) des Bremsscheibentopfes (18) definierte Durchmesser ist.

2. Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorsprünge (21) der Nabe (9) in Umfangsrichtung jeweils an den Orten der Gewindebohrungen (25) befinden.

3. Radlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- (21 und 22) und Rücksprünge (23 und 24) von Nabe (9) und Bremsscheibentopf (18) im Querschnitt betrachtet, wellenförmig gestaltet sind, wobei die Wellenberge die Vorsprünge (21 und 22) und die Wellentäler die Rücksprünge (23 und 24) bilden.

4. Radlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die mit Vor- (22) und Rücksprüngen (24) versehene Innenseite des Bremsscheibentopfes (18) umgebende Außenseite (26) kreiszylindrisch gestaltet ist, so daß die Materialstärke des Bremsscheibentopfes (18), über dessen Umfang betrachtet, im Bereich seiner Vorsprünge (22) größer ist als im Bereich seiner Rücksprünge (24).

5. Radlagerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (9) zugleich der Außenring des Radlagers ist, und daß an den Innenseiten der Nabe (9) die äußeren Laufflächen für die Wälzkörper (4 und 5) ausgebildet sind.

6. Radlagerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Nabe (9) ausgebildeten Gewindebohrungen (25) der Befestigung eines Flansches (15) dienen, an dem über auf einem größeren Durchmesser als dem der Nabe (9) angeordnete Radbolzen (16) das Rad (17) und der Bremsscheibentopf (18) mit seinem der Bremsscheibe (19) abgewandten Ende befestigt sind.

7. Radlagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Radbolzen (16) zugleich das Rad (17) und die Bremsscheibe (19) an dem Flansch (15) befestigt sind.