EP3548764A1 - Rad-nabe-verbindung für ein kraftfahrzeugrad - Google Patents

Rad-nabe-verbindung für ein kraftfahrzeugrad

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EP3548764A1
EP3548764A1 EP17808845.6A EP17808845A EP3548764A1 EP 3548764 A1 EP3548764 A1 EP 3548764A1 EP 17808845 A EP17808845 A EP 17808845A EP 3548764 A1 EP3548764 A1 EP 3548764A1
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EP
European Patent Office
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wheel
disc
coating
hub
brake
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17808845.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Hofstetter
Kordian Kokott
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3548764A1 publication Critical patent/EP3548764A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/14Attaching disc body to hub ; Wheel adapters
    • B60B3/16Attaching disc body to hub ; Wheel adapters by bolts or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2310/00Manufacturing methods
    • B60B2310/60Surface treatment; After treatment
    • B60B2310/616Coating with thin films
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60B2310/00Manufacturing methods
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    • B60B2310/64Effect of treatments
    • B60B2310/654Anti-corrosive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/02Braking members; Mounting thereof
    • F16D2065/13Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/134Connection
    • F16D2065/1384Connection to wheel hub
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0038Surface treatment
    • F16D2250/0046Coating

Definitions

  • the invention relates to an improved wheel-hub connection for a
  • the electrical voltage series of the metals indicates which normal potential individual metals have.
  • aluminum is about -1.6 V
  • steel is about -0.5 V since it consists only of carbon and iron. So between the two metals there is a potential difference of about 1 V.
  • the brake disc of a disc brake is formed of metal or a metal compound, coated at least in the region of the brake disc hub with a corrosion protection coating.
  • the nature and design of the anti-corrosion coating is chosen so that it can be easily and inexpensively applied to the brake disc.
  • a corrosion protection coating which can be effectively produced under mass production conditions is described, which is designed as a lacquer. Paints are inexpensive and easy to process. They are sufficiently suitable for use in aesthetic aspects, since direct mechanical effects on the surface of the disc holder are limited in normal use of vehicles on roads and paved paths.
  • the design of the corrosion protection coating as a paint coating provides adequate protection against external influences during operation such as heat, sunlight, water, salt and dust. Furthermore, a paint coating forms a relatively smooth surface, adhere to the dirt only bad and thus already has a self-cleaning effect by the movements and splash water.
  • a paint coating has the disadvantage that due to frequent wheel change intervals, for example, by the summer / VinterNeill Lobby eroded or damaged comparatively quickly, whereby the protective effect quickly decreases and then especially in built light metal brake disk pots in combination with
  • the invention has the object to improve a wheel-hub Verbi tion of the type mentioned above by simple means to that the disadvantages mentioned in the interaction of the components are avoided, and in addition, the individual components involved are economical to produce from an economic point of view.
  • the brake disc hub is made of light metal, characterized in that, at least over a surface area of possible contact surfaces of the wheel disc with the brake disc hub, at this a coating is attached, whose electrical potential is equal to that of the material of the wheel disc or with its own potential value in between lies between the electrical potential of the light metal of the brake disc hub and the electrical potential of the material of the wheel disc.
  • Preferred embodiments of the invention are characterized in that the coating is applied by a thermal spraying method, in particular by means of arc wire spraying.
  • FIGURE shows a wheel-hub connection according to the invention in a partial cross-section in the region of a wheel bolt.
  • the attachment of the wheel to the hub 2 is done via the wheel bolts 7 or not shown stud bolts, in combination with not shown wheel nuts, which are screwed by provided in the wheel disc 1 connection eyes 8 in the hub 2.
  • wheel bolts 7 or not shown stud bolts are screwed by provided in the wheel disc 1 connection eyes 8 in the hub 2.
  • wheel nuts are screwed by provided in the wheel disc 1 connection eyes 8 in the hub 2.
  • the associated nuts for mounting the wheel on screwed through the connecting eyes 8 projecting stud bolts.
  • the wheel disc 1 is pushed with the centrally arranged opening 4 on the centering extension 5 of the hub 2, so that a pre-centering of the vehicle wheel is achieved.
  • the wheel disc 1 By screwing in the wheel bolts 7 with a predetermined torque is then about the connection eyes 8, the wheel disc 1, finally centered, pressed against the brake disk hub 3, with the
  • a coating 9 is applied to this by arc wire spraying, localized, in each case in particular on the contact surfaces 10 between disc wheel 1 and brake disc hub.
  • Arc wire spraying as a method of thermal spraying, is a surface coating process.
  • filler materials, the so-called spray additives inside or outside a spray burner off, on or melted, accelerated in a gas stream in the form of spray particles and thrown at least at the contact surfaces 10 on the surface of the brake disk pot 3.
  • the surface of the brake disk hub 3 is, in contrast to the build-up welding, not melted and only a small thermal load.
  • the formation of a coating layer 9 takes place, since the spray particles in
  • Spray particles of the coating 9 are made of a steel material, which has the same standard potential in the electrochemical series, as the material of the disc wheel 1.
  • the spray particle coating 9 with its own potential value between, between the electric Self-potential of the light metal of the brake disk hub 3 and the electrical potential of the material of the wheel disc. 1
  • wheel disc 1 made of carbon fiber reinforced plastic, CFRP, and a coating 9 is applied, which has an own potential value corresponding to this material.
  • the surface of the coating 9 on the brake disk chamber 3 may be larger than the contact surface 10 between the latter and the wheel disc 1 to prevent bimetallic corrosion with an embodiment of a brake disk well 3 for different embodiments of wheel disks 1 at all their contact points with the brake disk chamber ,
  • the coating 9 can be applied, for example in circular rings on the surface of the brake disk hub 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Nach der Erfindung ist eine Radscheiben-Radnaben-Verbindung für ein Kraftfahrzeug, mit einer dazwischen befestigten Bremsscheibe einer Scheibenbremse, deren Bremsscheibentopf (3) aus Leichtmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens über einen Flächenbereich möglicher Berührflächen (10) der Radscheibe (1) mit dem Bremsscheibentopf (3), an diesem eine Beschichtung (9) angebracht ist, deren elektrisches Eigenpotential gleich dem des Werkstoffs der Radscheibe (1) ist oder die mit ihrem Eigenpotential- Wert dazwischen liegt, zwischen dem elektrischen Eigenpotential des Leichtmetalls des Bremsscheibentopfes (3) und dem elektrischen Eigenpotential des Werkstoffs der Radscheibe (1).

Description

Rad-Nabe-Verbindung für ein Kraftfahrzeugrad
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Rad-Nabe-Verbindung für ein
Kraftfahrzeugrad nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs, zur Kombination von Leichtmetallbremsscheiben mit Stahlrädern.
Besteht zwischen mittels einer Verbindung zu paarenden unterschiedlichen Metallwerkstoffen Kontakt, kann dieser unter Anwesenheit eines Elektrolyten dazu führen, dass Bimetallkorrosion stattfindet. Dies umso eher, je größer die Differenz der Eigenpotentiale der unterschiedlichen Metalle ist.
Die elektrische Spannungsreihe der Metalle gibt an, welches Normalpotenzial einzelne Metalle haben. Aluminium liegt hier bei etwa -1 ,6 V, während Stahl in den meisten Fällen bei ungefähr -0,5 V liegt, da er nur aus Kohlenstoff und Eisen besteht. Zwischen den beiden Metallen besteht also eine Potenzialdifferenz von rund 1 V.
In der Praxis bedeutet das, bei der Materialauswahl immer darauf zu achten, dass aneinander grenzende, unterschiedliche Metalle nur ein minimal unterschiedliches Eigenpotenzial haben.
Bedingt durch das relativ niedrige Potenzial von Aluminium kann Bimetallkorrosion unter passenden Umständen auch zwischen Leichtmal! und Stahl auftreten.
Zur Vermeidung von Korrosion ist es bekannt, eine Bremsscheibe mit einem Schutzlack zu versehen. Die DE 20 2012 004 37 beschreibt eine solche Bremsscheibe, die ihr ästhetisches Erscheinungsbild im Betrieb länger beibehält, wobei dies einfach und kostengünstig erreicht werden soll. Dazu wird die Bremsscheibe einer Scheibenbremse, deren Bremsscheibentopf aus Metall oder einer Metallverbindung gebildet ist, mindestens im Bereich des Bremsscheibentopfes mit einer Korrosionsschutzbeschichtung überzogen. Die Art und Ausführung der Korrosionsschutzbeschichtung wird so gewählt, dass sie einfach und kostengünstig auf die Bremsscheibe aufgebracht werden kann.
Eine unter Serienfertigungsbedingungen effektiv herstellbare Korrosionsschutzbeschichtung wird beschrieben, die als Lack ausgestaltet ist. Lacke sind kostengünstig und einfach verarbeitbar. Sie sind für den Einsatzzweck ästhetischer Gesichtspunkte ausreichend geeignet, da direkte mechanische Einwirkungen auf die Oberfläche des Bremsscheibentopfes bei normaler Verwendung von Fahrzeugen auf Straßen und befestigten Wegen begrenzt sind. Die Ausgestaltung der Korrosionsschutzbeschichtung als Lackbeschichtung bietet einen hinreichenden Schutz vor äußeren Einflüssen im Betrieb wie Hitze, Sonneneinstrahlung, Wasser, Salz und Staub. Ferner bildet eine Lackbeschichtung eine verhältnismäßig glatte Oberfläche, an der Verschmutzungen nur schlecht anhaften und die damit bereits durch die Fahrbewegungen und durch Spritzwasserbenetzung einen Selbstreinigungseffekt besitzt.
Allerdings weist eine Lackbeschichtung jedoch den Nachteil auf, dass diese aufgrund häufiger Radwechselintervalle beispielsweise durch den Sommer- Λ/Vinterreifenwechsel vergleichsweise schnell abgetragen oder beschädigt wird, womit die schützende Wirkung schnell nachlässt und dann vor allem bei verbauten Leichtmetall-Bremsscheibentöpfen in Kombination mit
Stahlradscheiben an deren Kontaktfläche oben erwähnte Bimetallkorrosion entstehen kann.
Deshalb hat die Erfindung die Aufgabe, eine Rad-Nabe-Verbi dung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, dass die genannten Nachteile im Zusammenspiel der Komponenten vermieden werden, wobei zudem die einzelnen betroffenen Komponenten unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten preiswert herzustellen sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Rad-Nabe-Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Nach der Erfindung ist eine Radscheiben-Radnaben-Verbindung für ein Kraftfahrzeug, mit einer dazwischen befestigten Bremsscheibe einer
Scheibenbremse, deren Bremsscheibentopf aus Leichtmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens über einen Flächenbereich möglicher Berührflächen der Radscheibe mit dem Bremsscheibentopf, an diesem eine Beschichtung angebracht ist, deren elektrisches Eigenpotential gleich dem des Werkstoffs der Radscheibe ist oder die mit ihrem Eigenpotential-Wert dazwischen liegt, zwischen dem elektrischen Eigenpotential des Leichtmetalls des Bremsscheibentopfes und dem elektrischen Eigenpotential des Werkstoffs der Radscheibe.
Das hat den Vorteil, dass mittels baulicher Trennung durch eine Zwischenschicht, der Potenzialunterschied der Stahlrad-Bremsscheibentopfpaarung durch die Materialauswahl zuverlässig verringert oder vermieden und so Bimetallkorrosion verhindert wird.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass. die Beschichtung durch ein thermisches Spritzverfahren aufgebracht ist, insbesondere mittels Lichtbogendrahtspritzen.
Das hat den Vorteil, dass eine widerstandsfähige Beschichtung des
Leichtmetall-Bremsscheibentopfes mit einem metallischen Werkstoff mit geeignetem Potential zum Zwecke der Veränderung und gezielten Anpas- sung der Oberflächeneigenschaften im elektrochemischen Bereich auf einfache Weise, insbesondere beschränkt auf die betroffene Berührpaa- rungsfläche stattfinden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung auf das Wesentliche beschränkt dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Rad-Nabe-Verbindung in einem Teil-Querschnitt im Bereich einer Radschraube.
Eine Radscheiben-Radnaben-Verbindung zur Befestigung eines Kraftfahrzeugrads mit einer nur teilweise gezeichneten Radscheibe 1 an einer Radnabe 2, die einen Bremsscheibentopf 3 und das Kraftfahrzeugrad trägt, das in seiner Radscheibe 1 eine an die Radnabe 2 angepasste Durchbrechung 4 aufweist, wofür die Radnabe 2 einen Zentrierfortsatz 5 besitzt und mit diesem und der Durchbrechung 4 der Radscheibe 1 einen Sitz für das Rad bildet, dessen Radscheibe 1 über Ausbuchtungen 6, wenigstens in der Nähe von Radschrauben 7, verfügt, die in axialer Richtung, zur Radnabe 2 hin, das Rad an dem Bremsscheibentopf 3 abstützen, während die Radschrauben 7 das Rad über die Radscheibe 1 zentriert fixieren. Die Befestigung des Rades an der Radnabe 2 geschieht über die Radschrauben 7 oder aber über nicht gezeichnete Stehbolzen, in Kombination mit nicht gezeichneten Radmuttern, die durch in der Radscheibe 1 vorgesehene Anschlussaugen 8 in die Radnabe 2 eingeschraubt werden. Üblich sind bei Personenkraftwagen drei bis fünf über den Umfang verteilte Radschrauben 7 oder Stehbolzen, regelmäßig angeordnet auf einem Teilkreis, angedeutet dargestellt durch dessen Radius R. Bei der Ausführungsform mit in die Radnabe 2 eingeschraubten Stehbolzen, werden die zugehörigen Muttern die zur Befestigung des Rades auf die durch die Anschlussaugen 8 ragenden Stehbolzen aufgeschraubt. Bei der Montage des Rades wird die Radscheibe 1 mit der zentrisch angeordneten Durchbrechung 4 auf den Zentrierfortsatz 5 der Radnabe 2 geschoben, so dass eine Vor-Zentrierung des Kraftfahrzeugrades erreicht wird. Durch das Einschrauben der Radschrauben 7 mit einem vorgegebenen Drehmoment wird dann über die Anschlussaugen 8, die Radscheibe 1 , endgültig zentriert, an den Bremsscheibentopf 3 angepresst, mit der
Radnabe 2 verbunden.
Zur Vermeidung von Bimetallkorrosion oder auch Kontaktkorrosion zwischen der Radscheibe 1 aus Stahl und dem Bremsscheibentopf 3 aus einer Leichtmetalllegierung, ist auf diesen eine Beschichtung 9 durch Lichtbogendrahtspritzen aufgebracht, örtlich begrenzt, jeweils insbesondere auf die Berührflächen 10 zwischen Scheibenrad 1 und Bremsscheibentopf 3.
Lichtbogendrahtspritzen ist als ein Verfahren des thermischen Spritzens ein Oberflächenbeschichtungsverfahren. Dabei werden Zusatzwerkstoffe, die so genannten Spritzzusätze, innerhalb oder außerhalb eines Spritzbrenners ab- , an- oder aufgeschmolzen, in einem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt und wenigstens an den Berührflächen 10 auf die Oberfläche des Bremsscheibentopfes 3 geschleudert. Die Oberfläche des Bremsscheibentopfes 3 wird dabei, im Gegensatz zum Auftragschweißen, nicht angeschmolzen und nur in geringem Maße thermisch belastet. Die Bildung einer Beschichtungsschicht 9 findet statt, da die Spritzpartikel beim
Auftreffen auf die Bauteiloberfläche prozess- und materialabhängig mehr oder minder abflachen, vorrangig durch mechanische Verklammerung haften bleiben und lagenweise die Spritzschicht 9 aufbauen. Qualitätsmerkmale der Spritzschicht 9 sind geringe Porosität, gute Anbindung an den Bremsscheibentopf 3, Rissfreiheit und homogene Mikrostruktur. Die erzielten Schichteigenschaften werden maßgeblich beeinflusst von der Temperatur und der Geschwindigkeit der Spritzpartikel zum Zeitpunkt ihres Auftreffens auf die zu beschichtenden Oberflächen der Berührstellen 0. Der Oberflächenzustand (Reinheit, Aktivierung, Temperatur) übt ebenfalls maßgeblichen Einfluss auf Qualitätsmerkmale wie die Haftfestigkeit aus.
Der qualitativ beste Korrosionsschutz wird dadurch erzielt, dass die
Spritzpartikel der Beschichtung 9 aus einem Stahl Werkstoff sind, der das gleiche Standardpotential in der elektrochemischen Spannungsreihe besitzt, wie der Werkstoff des Scheibenrads 1. Alternativ ist es auch möglich, dass die Spritzpartikel-Beschichtung 9 mit ihrem Eigenpotential-Wert dazwischen liegt, zwischen dem elektrischen Eigenpotential des Leichtmetalls des Bremsscheibentopfes 3 und dem elektrischen Eigenpotential des Werkstoffs der Radscheibe 1.
Dabei ist es in einem weiteren Anwendungsfall auch denkbar, dass die Radscheibe 1 aus Kohlenstofffaser verstärktem Kunststoff, CFK, besteht und eine Beschichtung 9 aufgebracht wird, die einen diesem Material entsprechenden Eigenpotential-Wert besitzt.
Außerdem kann die Fläche der Beschichtung 9 auf dem Bremsscheibentopf 3 auch größer sein als die Berührfläche 10 zwischen diesem und der Radscheibe 1 , um mit einer Ausführungsform eines Bremsscheibentopfs 3 auch für verschiedene Ausführungsformen von Radscheiben 1 an all deren Kontaktstellen mit dem Bremsscheibentopf 3 Bimetallkorrosion zu verhindern. So kann die Beschichtung 9 zum Beispiel in Kreisringen auf die Oberfläche des Bremsscheibentopfs 3 aufgebracht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Radscheiben (I)-Radnaben (2)-Verbindung für ein Kraftfahrzeug, mit einer dazwischen befestigten Bremsscheibe einer Scheibenbremse, deren Bremsscheibentopf (3) aus Leichtmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens über einen Flächenbereich möglicher Berührflächen (10) der Radscheibe (1) mit dem Bremsscheibentopf (3), an diesem eine Beschichtung (9) angebracht ist, deren elektrisches Eigenpotential gleich dem des Werkstoffs der Radscheibe (1) ist oder die mit ihrem Eigenpotential-Wert dazwischen liegt, zwischen dem elektrischen Eigenpotential des Leichtmetalls des Bremsscheibentopfes (3) und dem elektrischen Eigenpotential des Werkstoffs der Radscheibe (1).
2. Radscheiben (I)-Radnaben (2)-Verbindung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) durch ein thermisches Spritzverfahren aufgebracht ist.
3. Radscheiben (I)-Radnaben (2)-Verbindung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) mittels Lichtbogendrahtspritzen aufgebracht ist.
EP17808845.6A 2016-12-02 2017-11-27 Rad-nabe-verbindung für ein kraftfahrzeugrad Withdrawn EP3548764A1 (de)

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