DE3713557A1 - Umlaufende verbindungseinrichtung einer radnabe mit einer radachse, insbesondere fuer ein rad eines motorrads - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Verbindungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese umlaufende Ver­ bindungseinrichtung dient sowohl zur Verbindung zwischen Radachse und Radnabe, vorzugsweise für das Rad eines Motor­ rads, als auch für die Verbindung der Radnabe mit einer Brems­ scheibe.

Die Räder von Landfahrzeugen werden gegenwärtig ökonomisch und verläßlich aus Leichtmetallegierungen wie beispiels­ weise Aluminiumlegierungen hergestellt. Es besteht jedoch das Problem, derartige Räder, die aus relativ weichem Material hergestellt werden, mit den Halte- und Führungsmitteln, die aus relativ hartem und starrem Material bestehen und zur Abstützung und Halterung des Rades dienen, zu verbinden. Das weiche Material des Rades soll an einer Vielzahl von Verbindungspunkten mit dem hartem Material verbunden werden, welches im allgemeinen gehärteter Stahl ist. Dieses harte Material soll das Rad bei hohen Geschwindigkeiten und für lange Lebensdauer halten und es mit einem Tragarm verbinden, welcher selbst sehr häufig aus leichten gegossenen Le­ gierungen besteht.

Die Verbindung des Rades oder bei einer Trägerachse mit einer thermisch hoch belastbaren Bremsscheibe, die ebenfalls aus relativ weichem Material, beispielsweise aus Karbon­ fasern besteht, schafft darüber hinaus noch schwieriger zu lösende Probleme, da die Bremsscheibe dazu in der Lage sein muß, sich frei auszudehnen und sogar geringfügig zu verwerfen, ohne das hierdurch die Drehverbindung mit dem Rad unterbrochen werden darf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem der sich drehenden Verbindung zwischen einem Rad und seiner Führung und der Drehachse zu lösen, wobei gegebenenfalls eine Bremsscheibe mit hoher thermischer Belastbarkeit mit dem Rad verbunden sein kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Konstruktion löst das der Erfindung zugrundeliegende Problem in einfacher und zuverlässiger Weise.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch die Drehachse des Rades, welcher die gesamte Achs­ lagerung, jedoch nur einen Teilbereich des Rades zeigt,

Fig. 2 eine teilweise in Drehachsrichtung gesehene Ansicht auf die Schrauben­ köpfe der Verbindungseinrichtung.

Ein Rad 1 ist einstückig aus einer Aluminiumlegierung gegossen. Das Rad 1 besitzt eine Felge 2 mit einem Felgen­ bett 3, das den Reifen 4 hält. Die Felge 2 ist mit einem dünnwandigen Flansch 5 oder einer Scheibe mit einer massiven Nabe 6 verbunden. Die Nabe 6 besitzt eine innere Bohrung 7 und eine geneigte äußere Stirnfläche 8, auf der die Anlagefläche 9 einer Befestigungsmutter 10 liegt. In die Bohrung 7, welche in einer Schulter 10 endet, ist eine Stahlhülse 12 eingepreßt. Die Radnabe 6 ist mittels der Hülse 12 auf eine Radachse 13 aufgepaßt. Die Hülse 12 ist so ausgebildet, daß sie auf einer zylindrischen Lager­ fläche 14 der Radachse 13 gleitet.

Die Radachse 13 besitzt eine Zentralbohrung 15, die zur Gewichtsersparnis vorgesehen ist. Ein Gewindebereich 16 trägt die aufgeschraubte Befestigungsmutter 10. Seitlich neben dem Halterarm ist auf der Radachse 13 ein Flansch 18 vorgesehen. Neben dem Flansch 18 sind Lager 19 und 20 vor­ gesehen, vorzugsweise Kugellager oder Rollenlager. Die Lager 19 und 20 werden durch eine Bohrung 21 des Tragarms 17 gehalten und durch einen teilverzahnten Bereich, auf den ein Kettenrad aufgesetzt ist. Auf das Kettenrad 23 ist mit Hilfe von Schrauben 24 ein Zahnkranz 25 aufgesetzt, der mit einer Kette 26 im Eingriff steht. Neben dem Kettenrad 23 endet die Radachse 13 in einem Gewindebereich 27, auf den eine Mutter 28 zum Anpressen des Kettenrads aufgeschraubt ist.

Ein Distanzblech 29 oder Distanzring ist zwischen den Flansch 18 und das Kugellager oder Rollenlager 19 ein­ gesetzt.

Die Kupplung zwischen der Radnabe 6 und dem Flansch 18 erfolgt mit Hilfe einer Anzahl von Schrauben 30, welche regelmäßig verteilt auf einem Umfang der Radnabe 6 an­ geordnet sind. Die Schrauben 30 verlaufen achsparallel zur Drehachse 13 a des Rades 1. Die Schrauben sind in Gewindebohrungen 31 mit relativ großen Durchmessern ein­ geschraubt, welche in der Radnabe 6 vorgesehen sind. Die Schrauben sind bis zur Anlage ihres zylindrischen Kopfes an der Stirnfläche 33 der Radnabe 6 eingeschraubt. Diese Stirnfläche 33 liegt an der Stirnfläche 34 des Flansches 18 an.

Der Flansch 18 trägt auf seinem zylindrischen Umfang 35 eine Anzahl von halbzylindrischen Ausnehmungen 36, die nach außen offen sind und in bekannter Weise hergestellt sein können, beispielsweise durch Fräsen oder Bohren. Jede der halbzylindrischen Ausnehmungen, die in Fig. 1 im Schnitt und in Fig. 2 in einer Stirnansicht dargestellt sind, korrespondiert mit einer Schraube 30 und jede der halbzylindrischen Ausnehmungen paßt mit der Form des Schraubenkopfes 32 zusammen, wobei sie einen Durchmesser aufweisen, der geringfügig größer als derjenige des Schrauben­ kopfes ist. Die Schrauben 30 bestehen aus hartem und widerstands­ fähigem Material, und verbinden in der Weise, daß sie Druck auf die Wände der halbzylindrischen Ausnehmungen im Flansch 18 übertragen, welcher ebenfalls aus hartem und widerstands­ fähigem Material besteht. Die beim Antrieb des Rades 1 über­ tragenen Scherkräfte werden in einer Vielzahl von Einzel­ punkten mit Hilfe der Schrauben 30 übertragen, welche diese Kräfte in die Radnabe mit Hilfe ihrer Köpfe übertragen.

Im unteren Teil von Fig. 1 ist die Gewindebohrung ohne ihre Schraube 30 dargestellt, um klarer die Form dieser Bohrung und ihre relative Lage gegenüber der Ausnehmung 36 zeigen zu können.

Eine Bremsscheibe 37 ist innerhalb des Rades 1 so montiert, daß deren innerer Durchmesser 38 (vergleiche Fig. 2) den zylindrischen Umfang 35 des Flansches 18 umgibt. Für eine Verbindung der Bremsscheibe 37, die beispielsweise aus Karbon­ fasermaterial bestehen kann, mit dem Flansch 18 und dem­ zufolge mit dem Rad 1, sind halbzylindrische Ausnehmungen 39 vorgesehen, die zum Innendurchmesser 38 offen sind. Jede der halbzylindrischen Ausnehmungen 39 korrespondiert mit einer Schraube 30. Die halbzylindrischen Ausnehmungen 39 passen mit der Form der zylindrischen Köpfe 32 zusammen und haben einen Durchmesser, der geringfügig größer als der­ jenige dieser Schraubenköpfe 32 ist. Die halbzylindrischen Ausnehmungen 39, die zum Zentrum des inneren Durchmessers 38 hin offen sind, werden in üblichen bekannten Techniken, beispielsweise durch Bohren oder Fräsen hergestellt. Sie können vorteilhafterweise auch beim Guß ihre natürliche geneigte Form aufweisen.

Die Bremsscheibe ist schwimmend auf dem Flansch 18 und den Schraubenköpfen 32 gelagert. Sie wird in axialer Richtung geführt und gehalten durch die Bremszange 40 und die beiden Bremsklötze 41 und 42 welche fest gegen die entsprechenden ebenen Reibflächen 43 und 44 der Bremsscheibe 37 gepreßt werden. Die Bremszange 40 oder der Bremssattel ist in nicht dargestellter Weise am Halterarm 17 befestigt.

Nachstehend wird die Montage des Rades 1 auf dem Halterarm 17 genauer beschrieben:

Die Radachse 13 wird auf den Kugellagern 20 und 19, die vom Halterarm 17 getragen werden, durch Verwendung eines Distanzstücks 45 in Position gebracht. Das Distanzstück 45 hält den Abstand zwischen diesen beiden Lagern und der Distanzscheibe 29, die zwischen den seitlichen Flächen des Flansches 18 und dem Innenring des Kugellagers 19 angeordnet ist. Danach wird die Radachse 13 mit dem Kettenrad 23 ver­ bunden, auf das die Kette 26 montiert ist. Die Verbindung erfolgt durch Aufschieben des Kettenrads auf den keilver­ zahnten Bereich 22 und durch Anziehen der Mutter 28.

Für einen Einbau des Rades 1 auf die Radachse 13 wird zunächst die Radnabe 6 mit deren Schrauben 30 ausgerüstet und die Scheibe 37 wird zwischen dem Bremssattel 40 in Position gebracht. Dabei liegen die Bremsklötze 41 und 42 an der Bremsscheibe an. Der innere Durchmesser 38 der Brems­ scheibe liegt genau gegenüber dem Flansch 18. Durch ein Verdrehen und einen relativen Versatz der Bremsscheibe 37 und des Flansches 18 werden die halbzylindrischen Aus­ nehmungen 39 der Scheibe gegenüber den halbzylindrischen Ausnehmungen 36 des Flansches 18 derart angeordnet, daß sie gemeinsam zylindrische Ausnehmungen für die Schraubenköpfe 32 bilden. Das mit der Hülse 12 versehene Rad 1 wird dann auf die zylindrische Lagerfläche 14 aufgeschoben. Beim Aufschieben gelangen die Köpfe 32 zwischen die sich ergänzenden halb­ zylindrischen Ausnehmungen 36 und 39. Dadurch, daß die Schraubenköpfe 32 in diese zylindrischen Ausnehmungen gelangen, erfolgt eine Drehverbindung der Bremsscheibe 37 und des Flansches 18 mit der Radnabe 6, wobei ein radiales Spiel j (vergleiche Fig. 2) zwischen dem inneren Durchmesser 38 der Bremsscheibe 37 und dem äußeren Umfang 35 des Flansches ebenso gehalten wird wie ein Drehspiel, welches durch eine gleichmäßige Übertragung aller Schraubenköpfe 32 auf die Seitenflächen der halbzylindrischen Ausnehmungen 36 und 39 eingestellt wird. Zur Komlettierung der Montage des Rades 1 genügt es, die Mutter 10 auf den Gewindebereich 16 der Radachse 13 aufzuschrauben. Die Radnabe 6 wird dadurch ohne Spiel mit ihrer Stirnfläche 33 auf die Stirnfläche 34 des Flansches 18 gedrückt. Die Torsionskräfte werden mittels der Schraubenköpfe übertragen.

Bei der Verwendung in Motorrädern können Bremsscheiben 37 aus Karbonfasern in ihrem Reibungsteil hohen Hitzebe­ lastungen ausgesetzt werden welche ohne weiteres 800°C und darüber ausmachen können. Die entstehende hohe Reibungs­ wärme wird in das Zentrum eingeleitet und führt zu einer Dehnung und Verwerfung des inneren Durchmessers 38. Das Spiel j, welches zwischen dem Flansch 18 und der Bohrung 38 vorgesehen ist und das Spiel zwischen dem Grund der halb­ zylindrischen Ausnehmungen 39 der Bremsscheibe 37 und den Schraubenköpfen 32 erlaubt es, diese Ausdehnungen und Ver­ werfungen aufzunehmen. Die aus Stahl bestehenden zylindrischen Köpfe 32 besitzen eine erstklassige mechanische Widerstands­ kraft auch im warmen Zustand, wenn sie beim Bremsen durch die Bremsscheibe 37 erhitzt werden.

Es ist hervorzuheben, daß der glockenartige Flansch 5 nicht nur die Bremsscheibe 37 sondern auch die Bremszangen oder Bremsättel 40 abdeckt, so daß diese gegen Verschmutzung durch das Rad geschützt werden. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel ist der Reibungsbereich (Reibflächen 43 und 44) der Bremsscheibe 37 geringfügig gegenüber der zentralen Laufebene des Rades geneigt. Es sind selbstverständlich auch andere Anordnungen möglich.

Claims (10)

1. Umlaufende Verbindungseinrichtung einer Radnabe mit einer Radachse, insbesondere für ein Rad eines Motorrads, bei der die Radnabe verschieblich auf der Radachse sitzt und diese einen Flansch aufweist, gegen den die Radnabe gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schrauben (30) mit außenliegenden zylindrischen Köpfen (32) aufweist, welche in parallel zur Drehachse (13 a) verlaufende Gewindebohrungen (31) eingeschraubt sind, die regelmäßig auf einem Umfang um die Drehachse (13 a) verteilt in der Radnabe (6) angeordnet sind, wobei die zylindrischen Köpfe (32) der Schrauben (30) jeweils auf ihrer zur Radachse (13) weisenden Seite von den Innen­ wänden halbzylindrischer Ausnehmungen (36) umgeben sind, die zu den Köpfen (32) passen und die auf dem Flansch (18) der Radachse (13) vorgesehen sind.

2. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachse (13), auf der die Radnabe (6) sitzt und welche drehbar mit der Radnabe (6) verbunden ist, neben dem Flansch einen Bereich aufweist, auf dem sie mittels zweier Lager (19; 20) geführt ist, die in einem Halterarm (17) sitzen.

3. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Lagern (19; 20) ein Zahnkranz (25) zum Antrieb des Rades (1) mittels eines Motors vorgesehen ist.

4. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachse neben einem den Zahnkranz (25) auf­ weisenden Kettenrad (23) einen Gewindebereich (27) auf­ weist, auf dem eine Mutter (28) für ein in axialer Richtung erfolgendes Anpressen des Kettenrads (23) vorgesehen ist.

5. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachse (13) eine in Achsrichtung sich er­ streckende Zentralbohrung (15) und einen relativ großen Außendurchmesser für eine gute Führung des Rades (1) auf seinen beiden Lagern (19; 20) aufweist, die jeweils an den äußeren Enden einer Bohrung (21) im Tragarm (17) vorge­ sehen sind.

6. Umlaufende Verbindungeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachse (13) an der vom Flansch (18) abgewandten Seite einen Gewindebereich (16) aufweist, auf den eine Mutter (10) zum Anpressen der Radnabe (6) gegen den Flansch (18) aufgeschraubt ist.

7. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabe (6) einteilig mit dem Rad in einer relativ weichen Legierung ausgebildet ist und in ihrer inneren Bohrung eine eingepreßte Hülse (12) aufweist, die aus relativ hartem Metall besteht und auf eine Lagerfläche (14) der Radachse (13) paßt.

8. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremsscheibe (37) vorgesehen ist, welche einen inneren Durchmesser (38) mit offenen halbzylindrischen Ausnehmungen (36) aufweist, deren jede im wesentlichen mit der Form einer der zylindrischen Schraubenköpfe (32) zusammenpaßt, wobei die Bremsscheibe (37) in axialer Richtung schwimmend auf diesen Schraubenköpfen (32) ge­ lagert ist und wobei der innere Durchmesser (38) der Bremsscheibe einen Durchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als der der äußeren zylindrischen Umfangs­ fläche (35) der gegenüber die Bremsscheibe (37) zwischen den zylindrischen Köpfen (32) eingeschlossen ist.

9. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (37) aus einem relativ weichen Material wie ein Karbonfaserverbundmaterial besteht und daß in ihrer zentralen Bohrung (38) die halb­ zylindrischen Ausnehmungen (39) für die zylindrischen Schraubenköpfe (32) vorgesehen sind.

10. Umlaufende Verbindungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (1) einen glockenförmigen Steg oder Flansch (5) aufweist, welcher die Bremsscheibe (37) und die Brems­ zange oder Bremszangen (40) vollständig umschließt.