WO2005082641A1 - Befestigungssystem zur befestigung von rädern an radträgern - Google Patents

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WO2005082641A1
WO2005082641A1 PCT/EP2005/001811 EP2005001811W WO2005082641A1 WO 2005082641 A1 WO2005082641 A1 WO 2005082641A1 EP 2005001811 W EP2005001811 W EP 2005001811W WO 2005082641 A1 WO2005082641 A1 WO 2005082641A1
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threaded
fastening system
threaded element
concave surfaces
wheel
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PCT/EP2005/001811
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Inventor
Werner Feinauer
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Daimlerchrysler Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B29/00—Apparatus or tools for mounting or dismounting wheels
    • B60B29/003—Wrenches, e.g. of the ratchet type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B13/00—Spanners; Wrenches
    • B25B13/02—Spanners; Wrenches with rigid jaws
    • B25B13/06—Spanners; Wrenches with rigid jaws of socket type
    • B25B13/065—Spanners; Wrenches with rigid jaws of socket type characterised by the cross-section of the socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/02—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body with a single disc body integral with rim
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/14—Attaching disc body to hub ; Wheel adapters
    • B60B3/16—Attaching disc body to hub ; Wheel adapters by bolts or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B23/00—Specially shaped nuts or heads of bolts or screws for rotations by a tool
    • F16B23/0007—Specially shaped nuts or heads of bolts or screws for rotations by a tool characterised by the shape of the recess or the protrusion engaging the tool
    • F16B23/003—Specially shaped nuts or heads of bolts or screws for rotations by a tool characterised by the shape of the recess or the protrusion engaging the tool star-shaped or multi-lobular, e.g. Torx-type, twelve-point star

Definitions

  • the invention relates to a fastening system for fastening wheels to wheel carriers of vehicles, with a wheel carrier rotatably mounted on a vehicle axle, with at least one threaded bolt or threaded bore provided on the wheel carrier, with at least one threaded element which can be screwed to the threaded bolt or the threaded bore for fastening a wheel on the wheel carrier, the threaded element having an actuation area for applying a torque.
  • a known fastening system has a wheel carrier rotatably mounted on a vehicle axle, in particular a drum brake, a disc brake or an unbraked wheel hub.
  • a single wheel or a double wheel composed of two individual wheels can be attached to the wheel carrier on the wheel carrier.
  • the wheel can in particular be designed as a disc wheel in the form of a steel rim.
  • the wheel carrier has at least one threaded bolt or a threaded bore, which is provided centrally or eccentrically with respect to an axis of rotation of the wheel carrier.
  • To attach the wheel is one with the threaded bolt or the threaded hole screwable threaded element is used, which connects the wheel with the wheel carrier.
  • an actuating area is provided on the threaded element.
  • the actuation area is designed as an external hexagon, that is to say the actuation area is thus formed by the outer surfaces of an equilateral, hexagonal body. Two outer surfaces are aligned parallel to each other.
  • the external hexagon can be actuated with an actuating tool, in particular with an open-ended wrench, a ring spanner or a socket wrench.
  • the actuating tool has at least two mutually parallel, opposite inner surfaces.
  • This object is achieved in that at least one concave surface is provided on the actuation area.
  • This enables a clearly resilient form fit of the actuating tool with the actuating area to be achieved than is the case with known fastening systems, in particular with hexagonal contours such as hexagon nuts.
  • the torque that can be transmitted from the actuating tool to the actuating area is higher due to the improvement of the positive connection, so that the risk of the actuating tool slipping off the actuating area is reduced. This enables increased safety in operation and thus a reduced risk of injury for the fastening system.
  • the improvement in the form fit between the actuating area and the actuating tool is in particular due to the fact that with a suitable configuration of the concave surface, a significantly deeper toothing can be achieved. Even in the event of severe deformation of the actuating tool and / or the actuating area due to high forces and / or torques, an improved positive fit is ensured.
  • the actuation area advantageously has a plurality of concave surfaces. This results in a more even distribution of the torque applied by the actuating tool to the concave surfaces. This means that even smaller reaction forces are exerted on the individual concave surfaces of the actuator. scope. The surface load, ie the reaction force to be transmitted per unit area, is thus reduced for the concave surfaces. At the same time, even in the case of a plurality of concave surfaces, a favorable relationship can be achieved between a base area available overall for the actuation area and a depth of engagement of the actuating tool in individual concave surfaces.
  • the depth of engagement in the individual concave surfaces is an approximate measure of the transmissible torques and / or forces, since it describes the form fit between the concave surfaces of the actuating area and the actuating tool. It is important to find a favorable compromise between a large depth of engagement and an overall still stable operating range.
  • four or in particular six concave surfaces distributed around the circumference are provided on the actuation area. This means a favorable compromise between the depth of engagement and the total area of the actuation area.
  • Such individualization can be used in particular to protect against unauthorized loosening or tightening of the threaded elements, since the actuating tool can only be attached if the specific arrangement of the concave surfaces is also correspondingly present in the actuating tool.
  • the concave surfaces distributed around the circumference are evenly distributed, with which a more homogeneous loading on the actuation area can be achieved.
  • concave surfaces are designed at least in sections as cylinder jacket sections.
  • the concave surfaces thus have a constant radius, at least in sections, a particularly simple and advantageous production and testing of the actuation area and of the corresponding actuation tool can be ensured by.
  • the central longitudinal axes of the concave surface are advantageously provided parallel to the central longitudinal axis of the threaded element. This ensures that the actuating device can be placed on the actuating area of the threaded element in a straight movement.
  • Direction-dependent torque transmission with reaction forces in or against an attachment direction of the actuating tool on the actuating area is therefore excluded.
  • Such a direction-dependent torque transmission takes place in particular when the concave surfaces are at a uniform angle to the central longitudinal axis of the threaded element and, if necessary, are also designed to be spiral.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the concave surfaces have a uniform main radius and center points of all main radii are arranged on a circle coaxial with a central longitudinal axis of the threaded element. This can ensure that the torque to be transmitted to the actuation area leads at least essentially to a uniform load on all concave surfaces. This uniform load also ensures a homogeneous distribution of tension in the actuation area and thus even wear of the concave surfaces. This ensures a particularly high level of security against the actuating tool slipping off the actuating device.
  • the actuating tool can be placed on the actuating area in several positions, corresponding to the number of concave surfaces of the actuating area, thereby enabling advantageous operation of the threaded element.
  • the tangential rounding avoids sharp edges on the actuation area, which can reduce the risk of injury.
  • potential weak points for crack formation such as notch effects and similar influences, can be greatly reduced.
  • all rounding radii are of the same type, so that complete homogeneity of the load is ensured when forces and torques are applied to the actuating area of the threaded element.
  • the threaded element has a pressure plate attached on the end face for bearing against the wheel carrier.
  • a pressure plate serves primarily to increase the contact surface of the threaded element on the wheel to be fastened between the threaded element and the wheel carrier.
  • the enlarged contact surface reduces the surface pressure between the threaded element and the wheel, so that even high forces between the threaded element and the wheel are not lead to material overload.
  • the threaded element is designed as a threaded nut or threaded screw.
  • the threaded nut can be designed as an external hexagon nut and the threaded screw as an external hexagon bolt.
  • Threaded screws are used in particular in the area of passenger cars. They allow the use of very different wheels in a simple manner, which in turn means that the screw lengths differ significantly. can demand.
  • the use of threaded nuts is in the foreground.
  • the threaded bolt required for a screw connection is firmly attached to the wheel carrier, since correspondingly dimensioned threaded screws would already be difficult to handle due to their own weight.
  • a particularly high load-bearing capacity of the fastening system can be guaranteed.
  • an actuating tool with engagement surfaces for torque transmission to the threaded element is provided, the engagement surfaces having a contour corresponding to the actuation area of the threaded element.
  • the corresponding contour of the engagement surface which can be designed in particular as projecting toothing elements with an at least sectionally cylindrical contour, advantageously allows a torque to be transmitted to the actuating area of the threaded element.
  • the advantageous form fit between the actuating tool and the actuating area ensures high operational reliability for the fastening system.
  • Show: 1 is an isometric view of a rear view of a truck with a wheel carrier rotatably attached to an axle,
  • FIG. 2 is a plan view of a fastening system according to the invention with an axle, wheel carrier, disk wheel and threaded elements,
  • Fig. 5 is an isometric view of an actuating tool according to the invention.
  • a vehicle shown in FIG. 1, designed as a 3-axle truck 2 has in the rear area shown below a loading platform 24 bordered by tail lifts 25 a rotatably mounted left wheel carrier 3 fastened to a first, driven rear axle 14.
  • a plurality of threaded bolts 4, which are arranged in parallel and point outward from the rear axle 14, are attached to the wheel carrier 3.
  • a left wheel, designed as a disk wheel 15, is fastened to a second rear axle 27, which is not driven and can be temporarily raised, with threaded elements according to the invention designed as multi-round nuts 5.
  • disk wheels 15 are also fastened with the threaded elements according to the invention.
  • the wheel carrier 3 designed as a brake drum, is rotatably mounted about a rotational axis 16 on the rear wheel axis 14 via a wheel bearing (not shown).
  • the threaded bolts 4 are concentric on one attached to an axis of rotation 16 arranged evenly distributed on the wheel carrier 3.
  • the threaded bolts 4 are screwed into the wheel carrier 3 from a flat end face 26 facing away from the rear axle 14 and secured in a manner not shown from the inside of the wheel carrier 3 with lock nuts.
  • the disc wheel 15 is designed as a one-piece steel rim 28 and has a plurality of through bores 30 arranged corresponding to the threaded bolts 4 and to an axis of symmetry 31.
  • a threaded bore 17 is provided in the threaded nut 5 concentrically to the central longitudinal axis 32, which bores the threaded nut. ter on a correspondingly designed threaded bolt 4, as shown in Figure 2, allowed.
  • a metric thread with an outer diameter of 22 mm is provided as the thread on the threaded element and the corresponding threaded bolt.
  • the thread has a pitch of 1.5mm per thread and is referred to as M22xl, 5 according to DIN 267 according to the specifications of the German Institute for Standardization (DIN).
  • DIN German Institute for Standardization
  • other thread diameters and / or pitches can be provided.
  • the outer round nut and the corresponding threaded bolt can be provided with a transverse bore, in order to enable protection against rotation of the outer round nut with respect to the threaded bolt, in particular by inserting a securing element such as a wire or a split pin.
  • a securing element such as a wire or a split pin.
  • only the threaded bolt is provided with a transverse bore, while a plurality of slots are provided on the end of the multi-round nut.
  • These slots all run at least almost through the central longitudinal axis of the outer round nut and allow a positive locking of the outer round nut on the threaded bolt by inserting a securing element.
  • This securing element creates a positive connection between the through hole in the threaded bolt and the slots of the outer round nut.
  • Such an external multi-round nut provided with end slots is also referred to as a crown nut.
  • the threaded element can also be designed as a threaded bolt 4, in which exemplary embodiment six concave surfaces 7 are equally distributed on the actuation area 6.
  • the concave surfaces 7 merge tangentially into each other via rounding radii 9.
  • a pressure plate 10 integrally formed on the actuation area 6 is provided on an end face of the actuation area 6 facing the threaded bolt section 18. With the pressure plate 10, a surface pressure exerted by the threaded element on the disk wheel 15 is reduced by enlarging the contact surface.
  • the threaded elements can be manufactured in particular by forging, rolling or massive forming (cold or hot extrusion).
  • the material used is preferably a high-strength, tempered alloy steel (34 CrMo 4) with chromium and molybdenum components.
  • FIG. 5 shows an actuating tool 12 which is constructed from a lever arm 19, which is only shown in sections, and an actuating key 20, which is fixed to the lever arm 19 and has a cylindrical design.
  • An inner contour 21 corresponding to the actuating area 6 of the threaded element 4 or 5 is introduced in the actuating key 20 as a profiled recess.
  • the inner contour 21 in turn has engaging surfaces 13 designed as projecting toothing elements and tangentially running rounding radii 9 arranged between them.
  • the depth of engagement of the actuating key 20 is determined by the difference between a circumference 22 and an inscribed circle 23 of the inner contour 21; it is to be regarded as an essential parameter for the forces and torques that can be transmitted via the positive fit between the actuating key 20 and the threaded element 4 or 5.

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Abstract

Ein Befestigungssystem zur Befestigung von Rädern (15) an Radträgern (3) von Fahrzeugen (2), insbesondere Lastkraftwagen, mit einem drehbar an einer Fahrzeugachse (14) gelagerten Radträger (3), mit zumindest einem an dem Radträger (3) vorgesehenen Gewindebolzen (4) bzw. einer Gewindebohrung, mit zumindest einem mit dem Gewindebolzen bzw. der Gewindebohrung verschraubbaren Gewindeelement (5) zur Befestigung eines Rades an dem Radträger, wobei das Gewindeelement (5) einen Betätigungsbereich (6) zur Aufbringung eines Drehmomentes aufweist, ist bekannt. Erfindungsgemäss ist an dem Betätigungsbereich (6) zumindest eine Konkavfläche (7) vorgesehen.

Description

Befestigungssystem zur Befestigung von Rädern an Radträgern
Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zur Befestigung von Rädern an Radträgern von Fahrzeugen, mit einem drehbar an einer Fahrzeugachse gelagertem Radträger, mit zumindest einem an dem Radträger vorgesehenen Gewindebolzen beziehungsweise einer Gewindebohrung, mit zumindest einem mit dem Gewindebolzen beziehungsweise der Gewindebohrung verschraubbaren Gewindeelement zur Befestigung eines Rades an dem Radträger, wobei das Gewindeelement einen Betätigungsbereich zur Aufbringung eines Drehmomentes aufweist.
Befestigungssysteme zur Befestigung von Rädern an Radträgern sind aus dem Stand der Technik in vielfältigen Ausführungs- formen bekannt. Ein bekanntes Befestigungssystem weist einen drehbar an einer Fahrzeugachse gelagerten Radträger, insbesondere eine Trommelbremse, eine Scheibenbremse oder eine ungebremste Radnabe auf. An dem Radträger kann ein einzelnes Rad oder ein aus zwei Einzelrädern zusammengesetztes Doppel- rad an dem Radträger befestigt werden. Das Rad kann dabei insbesondere als Scheibenrad in Form einer Stahlfelge ausgeführt sein. Zur Befestigung des Rades weist der Radträger zumindest einen Gewindebolzen beziehungsweise eine Gewindebohrung auf, die zentrisch oder exzentrisch, bezogen auf eine Rotationsachse des Radträgers, vorgesehen ist. Zur Befestigung des Rades wird ein mit dem Gewindebolzen beziehungsweise der Gewindebohrung verschraubbares Gewindeelement eingesetzt, das das Rad formschlüssig mit dem Radträger verbindet.
Um die zum Verschrauben des Gewindeelementes an den Radträger notwendigen Betätigungskräfte und/oder Drehmomente aufbringen zu können, ist an dem Gewindeelement ein Betätigungsbereich vorgesehen. Der Betätigungsbereich ist bei dem bekannten Befestigungssystem als Außensechskant ausgeführt, das heißt, der Betätigungsbereich wird somit durch die Außenflächen eines gleichseitigen, sechseckigen Körpers gebildet. Jeweils zwei Außenflächen sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. Der Außensechskant kann mit einem Betätigungswerkzeug, insbesondere mit einem Gabelschlüssel, einem Ringschlüssel o- der einem Steckschlüssel betätigt werden. Das Betätigungswerkzeug weist zur Übertragung von Drehmomenten zumindest zwei parallel zueinander ausgerichtete, gegenüberliegende Innenflächen auf.
Bei vielen Fahrzeugen, insbesondere bei Lastkraftwagen, Omnibussen und anderen Fahrzeugen mit hohen Radlasten, muss ein hohes Drehmoment auf den Betätigungsbereich des Gewindeelementes aufgebracht, um das Gewindeelement sicher mit dem Gewindebolzen bzw. der Gewindebohrung zu verbinden. In Anbetracht dieser hohen Drehmomente ist bei dem bekannten Befestigungssystem der Zustand des Betätigungsbereiches des Gewindeelementes sowie des zur Betätigung des Gewindeelementes benutzten Betätigungswerkzeugs von großer Bedeutung. Sobald entweder der Betätigungsbereich des Gewindeelementes und/oder des Betätigungswerkzeugs nicht innerhalb eines engen Toleranzbereiches hinsichtlich der Geometrien der Außen- bzw. Innenflächen liegen, oder durch Verschleiß deformiert sind, kann ein Abrutschen des Betätigungswerkzeugs von dem Gewindeelement auftreten. Neben den dadurch auftretenden Schwierigkeiten beim Anziehen oder Lösen des Gewindeelementes tritt ein ernstzunehmendes Verletzungspotential für den Bediener auf.
Es liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine zuverlässigere Bedienung des Gewindeelementes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Betätigungsbereich zumindest eine Konkavflache vorgesehen ist. Damit kann ein deutlich belastbarer Formschluss des Betätigungswerkzeugs mit dem Betätigungsbereich bewirkt werden, als dies bei bekannten Befestigungssystemen, insbesondere bei sechseckigen Konturen wie Außensechskantmuttern, der Fall ist. Das vom Betätigungswerkzeug auf den Betätigungsbereich übertragbare Drehmoment ist durch die Verbesserung des Formschlusses höher, so dass das Risiko des Abrutschens des Betätigungswerkzeugs vom Betätigungsbereich reduziert wird. Damit kann eine erhöhte Betätigungssicherheit und damit eine verringerte Verletzungsgefahr für das Befestigungssystem verwirklicht werden. Die Verbesserung des Formschlusses zwischen Betätigungsbereich und Betätigungswerkzeug ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass bei einer geeigneten Ausgestaltung der Konkavflache eine deutlich tiefere Verzahnung bewirkt werden kann. Selbst bei starker Deformation des Betätigungswerkzeugs und/oder des Betätigungsbereiches durch hohe Kräfte und/oder Drehmomente ist dadurch ein verbesserter Formschluss gewährleistet .
Vorteilhafterweise weist der Betätigungsbereich mehrere Kon- kavflachen auf. Dadurch wird eine gleichmäßigere Verteilung des durch das Betätigungswerkzeug aufgebrachten Drehmomentes auf die Konkavflachen erzielt. Damit gehen auch geringere Reaktionskräf e auf die einzelnen Konkavflachen des Betäti- gungsbereiches einher. Die Flächenbelastung, d.h. die pro Flächeneinheit zu übertragende Reaktionskraft ist damit für die Konkavflachen reduziert . Gleichzeitig kann auch bei einer Mehrzahl von Konkavflachen ein günstiges Verhältnis zwischen einer für den Betätigungsbereich insgesamt zur Verfügung stehenden Grundfläche und einer Eingriffstiefe des Betätigungs- werkzeugs in einzelne Konkavflachen realisiert werden. Die Eingriffstiefe in die einzelnen Konkavflachen ist ein ungefähres Maß für die übertragbaren Drehmomente und/oder Kräfte, da sie den Formschluss zwischen den Konkavflachen des Betätigungsbereiches und dem Betätigungswerkzeug beschreibt . Es gilt einen günstigen Kompromiss zwischen einer großen Eingriffstiefe und einem insgesamt noch stabilen Betätigungsbereich zu finden. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind an dem Betätigungsbereich vier oder insbesondere sechs am Umfang verteilte Konkavflachen vorgesehen. Diese bedeutet einen günstigen Kompromiss zwischen der Eingriffstiefe und der Gesamtfläche des Betätigungsbereiches. Je nach Verteilung der Konkavflachen am Umfang des Betätigungsbereichs lässt sich auch eine Individualisierung des Gewindeelementes und der dazugehörigen Betätigungseinrichtung erreichen. Eine derartige Individualisierung kann insbesondere zum Schutz gegen unberechtigtes Lösen oder Anziehen der Gewindeelemente eingesetzt werden, da ein Ansetzen des Betätigungswerkzeugs nur möglich ist, wenn die spezifische Anordnung der Konkavflachen auch entsprechend beim Betätigungswerkzeug vorliegt . In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die am Umfang verteilten Konkavflachen gleich verteilt, womit eine homogenere Belastung auf den Betätigungsbereich erzielt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Konkavflächen wenigstens abschnittsweise als Zylindermantelabschnitte ausgeführt sind. Damit weisen die Konkavflächen zumindest abschnittsweise einen konstanten Radius auf, wo- durch kann eine besonders einfache und vorteilhafte Herstellung und Prüfung des Betätigungsbereichs sowie des korrespondierenden Betätigungswerkzeugs gewährleistet werden kann.
Vorteilhafterweise sind die Mittellängsachsen der Konkavfl che parallel zur Mittellängsachse des Gewindeelementes vorgesehen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Betätigungseinrichtung in einer geraden Bewegung auf den Betätigungsbereich des Gewindeelementes aufgesetzt werden kann. Eine richtungsabhängige Drehmomentübertragung mit Reaktionskräften in oder gegen eine AufSteckrichtung des Betätigungswerkzeugs auf den Betätigungsbereich ist damit ausgeschlossen. Eine derartige richtungsabhängige Drehmomentübertragung findet insbesondere dann statt, wenn die Konkavflächen einen einheitlichen Winkel zur Mittellängsachse des Gewindeelementes einnehmen und eventuell noch zusätzlich spiralförmig ausgeführt sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Konkavflächen einen einheitlichen Hauptradius aufweisen und Mittelpunkte aller Hauptradien auf einem zu einer Mittellängsachse des Gewindeelementes koaxialen Kreis angeordnet sind. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das auf den Betätigungsbereich zu übertragende Drehmoment an allen Konkavflächen zumindest im Wesentlichen zu einer einheitlichen Belastung führt. Mit dieser einheitlichen Belastung ist auch eine homogene Spannungsverteilung an dem Betätigungsbereich und somit auch ein gleichmäßiger Verschleiß der Konkavflächen gewährleistet. Damit kann eine besonders hohe Sicherheit gegen das Abrutschen des Betätigungswerkzeuges von der Betätigungseinrichtung gewährleistet werden. Zudem kann das Betätigungswerkzeug in mehreren Stellungen, entsprechend der Anzahl der Konkavflächen des Betätigungsbereichs, auf den Betätigungsbereich aufgesetzt werden, wodurch eine vorteilhafte Bedienung des Gewindeelementes ermöglicht wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn tangentiale Verrundungen zwischen den aneinander grenzenden Konkavflächen vorgesehen sind, wobei alle Verrundungsradien wesentlich kleiner als die Hauptradien der Konkavflächen ausgeführt sind. Durch die tan- gentialen Verrundungen werden scharfe Kanten an dem Betätigungsbereich vermieden, wodurch die Verletzungsgefahr reduziert werden kann. Weiterhin können dadurch auch potentielle Schwachstellen für die Rissausbildung wie beispielsweise durch Kerbwirkung und ähnliche Einflüsse stark reduziert werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind alle Verrundungsradien gleichartig, so dass eine vollständige Homogenität der Belastung bei Aufbringung von Kräften und Drehmomenten auf den Betätigungsbereich des Gewindeelementes gewährleistet ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gewindeelement einen stirnseitig angebrachten Druckteller zur Anlage gegen den Radträger aufweist. Ein derartiger Druckteller dient in erster Linie zur Erhöhung der Auflagefläche des Gewindeelementes auf das zwischen dem Gewindeelement und dem Radträger zu befestigende Rad. Durch die vergrößerte Auflagefläche wird eine Reduzierung einer Flächenpressung zwischen Gewindeelement und Rad verwirklicht, so dass auch hohe Kräfte zwischen Gewindeelement und Rad nicht zum Werkstoffüberlastungen führen.
Es ist vorteilhaft, wenn das Gewindeelement als Gewindemutter beziehungsweise Gewindeschraube ausgebildet ist. Die Gewindemutter kann dabei als Außensechsrundmutter und die Gewindeschraube als Außensechsrundbolzenschraube ausgebildet sein. Gewindeschrauben kommen insbesondere im Bereich der Personenkraftwagen zur Anwendung. Sie erlauben in einfacher Weise die Verwendung recht unterschiedlicher Räder, die ihrerseits die Verwendung deutlich voneinander abweichende Schraublängen er- fordern können. Für den Bereich der Lastkraftwagen, Omnibusse und anderer Fahrzeuge mit hohen Radlasten steht die Verwendung von Gewindemuttern im Vordergrund. In Anbetracht der hohen Belastungen ist es vorteilhaft, wenn der für eine Ver- schraubung erforderliche Gewindebolzen fest am Radträger angebracht ist, da entsprechend dimensionierte Gewindeschrauben bereits durch ihr Eigengewicht mühsam in der Handhabung wären. Zudem kann durch die feste Verankerung der Gewindebolzen im Radträger eine besonders hohe Belastbarkeit des Befestigungssystems gewährleistet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Betätigungswerkzeug mit Eingriffsflächen zur Drehmomentübertragung auf das Gewindeelement vorgesehen, wobei die Eingriffsflächen eine zu dem Betätigungsbereich des Gewindeelementes korrespondierende Kontur aufweisen. Durch die korrespondierende Kontur der Eingriffsfläche, die insbesondere als vorspringende Verzahnungselemente mit einer zumindest abschnittsweise zylindrischen Kontur ausgestaltet sein können, lässt sich in vorteilhafter Weise ein Drehmoment auf den Betätigungsbereich des Gewindeelementes übertragen. Dabei wird durch den vorteilhaften Formschluss zwischen Betätigungswerkzeug und Betätigungsbereich eine hohe Betriebssicherheit für das Befestigungssystem gewährleistet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist .
Dabei zeigen: Fig. 1 in isometrischer Darstellung eine Heckansicht eines Lastkraftwagens mit einem drehbar an einer Achse befestigten Radträger,
Fig. 2 in ebener Darstellung ein erfindungsgemäßes Befes- ' tigungssystem mit Achse, Radträger, Scheibenrad und Gewindeelementen,
Fig. 3 in isometrischer Darstellung eine erfindungsgemäße Gewindemutter,
Fig. 4 in isometrischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Gewindebolzen,
Fig. 5 in isometrischer Ansicht ein Betätigungswerkzeug gemäß der Erfindung.
Ein in Figur 1 dargestelltes, als 3-achsiger Lastkraftwagen 2 ausgeführtes Fahrzeug weist in dem dargestellten Heckbereich unterhalb einer von Ladebordwänden 25 berandeten Ladepritsche 24 einen an einer ersten, angetriebenen Hinterachse 14 befestigten, drehbar gelagerten, linken Radträger 3 auf. An dem Radträger 3 sind mehrere, parallel angeordnete und von der Hinterachse 14 nach außen weisende Gewindebolzen 4 angebracht. An einer zweiten, nicht angetriebenen und zeitweilig anhebbaren Hinterachse 27 ist ein als Scheibenrad 15 ausgeführtes linkes Rad mit als Außenmehrrundmuttern 5 ausgeführten, erfindungsgemäßen Gewindeelementen befestigt. An den nicht dargestellten rechten Radträgern der beiden Hinterachsen und an einer dritten, ebenfalls nicht dargestellten, lenkbaren Vorderachse des Lastkraftwagens 2 sind ebenfalls Scheibenräder 15 mit den erfindungsgemäßen Gewindeelementen befestigt .
Wie in Figur 2 näher dargestellt, ist der als Bremstrommel ausgeführte Radträger 3 über ein nicht dargestelltes Radlager drehbar um eine Rotationsachse 16 an der Hinterradachse 14 angebracht. Die Gewindebolzen 4 sind auf einem konzentrisch zu einer Rotationsachse 16 angeordneten Kreis gleichverteilt an dem Radträger 3 angebracht. Von einer planen, der Hinterachse 14 abgewandten Stirnseite 26 sind die Gewindebolzen 4 in den Radträger 3 eingeschraubt und in nicht dargestellter Weise von einer Innenseite des Radträgers 3 mit Kontermuttern gesichert. Das Scheibenrad 15 ist als einteilige Stahlfelge 28 ausgeführt und weist mehrere, korrespondierend zu den Gewindebolzen 4 und zu einer Symmetrieachse 31 angeordnete Durchgangsbohrungen 30 auf. Dadurch ist sichergestellt, dass die Stahlfeige zentrisch auf die Gewindebolzen 4 aufgeschoben werden kann. In einem nachfolgenden Schritt werden dann die als Außenmehrrundmuttern 5 ausgeführten Gewindeelemente auf die Gewindebolzen aufgeschraubt. Dadurch kommt die Stahlfelge 28 flächig mit der Stirnseite 26 des Radträgers in Anlage und wird durch die Außenmehrrundmuttern 5 formschlüssig gehalten. Auf die Stahlfelge 28 ist ein schlauchloser Luftreifen 29 formschlüssig aufgezogen. In einer nicht dargestellten Aus- führungsform sind zwei Scheibenräder parallel aneinanderlie- gend mit Außenmehrrundmuttern an den Gewindebolzen 4 befestigt.
Bei dem in Figur 3 dargestellten und als Außenmehrrundmutter 5 ausgeführten Gewindeelement ist erkennbar, dass fünf am Umfang eines Betätigungsbereiches 6 gleichverteilt angeordnete Konkavflächen 7 durch Verrundungsradien 9, die tangential in die Konkavflächen 7 übergehen, miteinander verbunden sind. Die Konkavflächen 7 sind zumindest abschnittsweise als Zylindermantelflächen ausgeführt, wobei Hauptradien 8 der Konkavflächen 7 auf einem konzentrisch zur Mittellängsachse 32 der Außenmehrrundmutter 5 angeordnet sind. Mittellängsachsen der Konkavflächen 7 sind dabei parallel zur Mittellängsachse der Außenmehrrundmutter 5 angeordnet . In der Gewindemutter 5 ist eine konzentrisch zur Mittellängsachse 32 angebrachte Gewindebohrung 17 vorgesehen, die ein Aufschrauben der Gewindemut- ter auf einen korrespondierend gestalteten Gewindebolzen 4, wie in Figur 2 dargestellt, erlaubt. Als Gewinde ist an dem Gewindeelement und dem korrespondierenden Gewindebolzen ein metrisches Gewinde mit einem Außendurchmesser von 22mm vorgesehen. Das Gewinde weist eine Steigung pro Gewindegang von 1,5mm aufweist und wird nach den Vorgaben des Deutschen Instituts für Normung (DIN) mit als M22xl,5 nach DIN 267 bezeichnet. In einer nicht dargestellten Ausführungsform können andere Gewindedurchmesser und/oder -Steigungen vorgesehen sein. Die Verwendung von anderen Gewindetypen, die sich hinsichtlich einer Geometrie korrespondierender Außen- und Innengewindeflanke unterscheiden, kann ebenfalls vorgesehen sein, dabei kommen insbesondere hochbelastbare Trapezgewinde oder gegen Verschmutzung unanfällige Withworth-Gewinde in Frage. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Außenmehrrundmutter und der korrespondierende Gewindebolzen mit einer Querbohrung versehen sein, um eine Sicherung gegen Verdrehen der Außenmehrrundmutter gegenüber dem Gewindebolzen, insbesondere durch Einstecken eines Sicherungselementes wie einem Draht oder einem Splint zu ermöglichen. Vorzugsweise ist nur der Gewindebolzen mit einer Querbohrung versehen, während an der Außenmehrrundmutter an einer Stirnseite mehrere Schlitze vorgesehen sind. Diese Schlitze verlaufen alle zumindest nahezu durch die Mittellängsachse der Außenrundmutter und erlauben eine formschlüssige Verriegelung der Außenmehrrundmutter an dem Gewindebolzen durch Einstecken eines Sicherungselementes. Dieses Sicherungselement stellt einen Formschluss zwischen der Durchgangsbohrung im Gewindebolzen und den Schlitzen der Außenmehrrundmutter her. Eine derartige, mit stirnseitigen Schlitzen versehene Außenmehrrundmutter wird auch als Kronenmutter bezeichnet.
Wie in Figur 4 dargestellt, kann das Gewindeelement auch als Gewindebolzen 4 ausgeführt sein, bei dem im vorliegenden Aus- führungsbeispiel sechs am Betätigungsbereich 6 gleichverteilte Konkavflächen 7 vorgesehen sind. Die Konkavflächen 7 gehen jeweils über Verrundungsradien 9 tangential ineinander über. An einer dem Gewindebolzenabschnitt 18 zugewandten Stirnseite des Betätigungsbereichs 6 ist ein einstückig an dem Betätigungsbereich 6 angeformter Druckteller 10 vorgesehen. Mit dem Druckteller 10 wird eine von dem Gewindeelement auf das Scheibenrad 15 ausgeübte Flächenpressung durch Vergrößerung der Auflagefläche reduziert. Die Herstellung der Gewindeelemente kann insbesondere durch Schmieden, Rollen oder Massivumformen (Kalt- oder Warmfließpressen) erfolgen, als Werkstoff kommt vorzugsweise ein hochfester, vergüteter Legierungsstahl (34 CrMo 4) mit Chrom und Molybdänanteilen zur Anwendung .
In Figur 5 ist ein Betätigungswerkzeug 12 gezeigt, das aus einem nur abschnittsweise dargestellten Hebelarm 19 sowie einem an dem Hebelarm 19 fest angebrachten, zylindrisch ausgeführten Betätigungsschlüssel 20 aufgebaut ist. In dem Betätigungsschlüssel 20 ist eine mit dem Betätigungsbereich 6 des Gewindeelementes 4 bzw. 5 korrespondierende Innenkontur 21 als profilierte Ausnehmung eingebracht. Die Innenkontur 21 weist ihrerseits als vorspringende Verzahnungselemente ausgeführte Eingriffsflächen 13 und dazwischen angeordnete tangential einlaufende Verrundungsradien 9 auf. Die Eingriffstiefe des Betätigungsschlüssels 20 wird durch die Differenz eines Umkreises 22 und eines Inkreises 23 der Innenkontur 21 bestimmt, sie ist als wesentlicher Parameter für die über den Formschluss zwischen Betätigungsschlüssel 20 und Gewindeelement 4 bzw. 5 übertragbaren Kräfte und Drehmomente anzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. Befestigungssystem zur Befestigung von Rädern an Radträgern von Fahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen, mit einem drehbar an einer Fahrzeugachse gelagerten Radträger, mit zumindest einem an dem Radträger vorgesehenen Gewindebolzen bzw. einer Gewindebohrung, mit zumindest einem mit dem Gewindebolzen bzw. der Gewindebohrung verschraubbaren Gewindeelement zur Befestigung eines Rades an dem Radträger, wobei das Gewindeelement einen Betätigungsbereich zur Aufbringung eines Drehmomentes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betätigungsbereich zumindest eine Konkavflache vorgesehen ist.
2. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsbereich mehrere, insbesondere sechs, am Umfang verteilte, insbesondere gleichverteilte, Konkavflächen aufweist .
3. Befestigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konkavflächen wenigstens abschnittsweise als Zylindermantelabschnitte ausgeführt sind.
4. Befestigungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass Mittellängsachsen der Konkavflächen parallel zur Mittellängsachse des Gewindeelementes vorgesehen sind.
5. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konkavflächen einen einheitlichen Hauptradius aufweisen und Mittelpunkte aller Hauptradien auf einem zur einer Mittellängsachse des Gewindeelementes koaxialen Kreis angeordnet sind.
5. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass tangentiale Verrundungen zwischen den aneinander- grenzenden Konkavflächen vorgesehen sind, wobei alle Verrundungsradien insbesondere gleichartig und wesentlich kleiner als die Hauptradien der Konkavflächen ausgeführt sind.
6. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Konkavflächen gemäß Wert B nach Tabelle 1 vorgesehen is .
7. Befestigungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet , dass das Gewindeelement einen stirnseitig angebrachten Druckteller zur Anlage gegen den Radträger aufweist.
8. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeelement als Gewindemutter bzw. Gewinde- schraube ausgebildet ist .
9. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeelement eine Gewindemutter ist, die insbesondere eine zentrisch angeordnete Bohrung mit einem Innengewinde M22xl,5 aufweist.
10. Befestigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeelement eine Gewindeschraube ist, die insbesondere einen zentrisch angeordneten Gewindebolzenabschnitt mit einem Außengewinde M22xl,5 aufweist.
11. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsbereich des Gewindeelementes als Außenmehrrundkopf, insbesondere als Außensechsrundkopf , ausgeführt ist.
12. Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungswerkzeug mit Eingriffsflächen zur Drehmomentübertragung auf das Gewindeelement vorgesehen ist, wobei die Eingriffsflächen eine zu dem Betätigungs- bereich des Gewindeelementes korrespondierende Kontur aufweisen.
13. Gewindeelemente, insbesondere Gewindemutter oder Gewindeschraube, für ein Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Außenmehrrundkopf, insbesondere einem Außensechsrundkopf .
14. Verwendung eines Gewi deelementes, insbesondere eines Gewindeelementes nach Anspruch 13, mit einem Außenmehrrundkopf, insbesondere einem Außensechsrundkopf, zur Befestigung von Rädern an Radträgern.
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