DE102005032745B4

DE102005032745B4 - Radanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005032745B4
Application number: DE200510032745
Authority: DE
Inventors: Riccardo Venaria Reale Dell'Anna; Domenico Marentino Ducci; Angelo Vignotto
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: DE102005032745A1; ITTO20040488A1

Abstract

Radlagerung für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
– einen Bremsrotor (10),
– eine Felge (2) aus Leichtmetall, welche durch den Bremsrotor (10) aufgenommen wird und drehfest mit diesem mittels mehrerer Vorsprünge (12; 22) gekoppelt ist, welche in einem Winkelabstand voneinander um eine Drehachse (x) angeordnet und an der Felge (2) oder dem Bremsrotor (10) ausgebildet sind und mit entsprechenden an der Felge (2) oder dem Bremsrotor (10) ausgebildeten Ausnehmungen (11; 21) in Eingriff stehen, und
– eine Zentralverriegelung (14), welche gegen die Außenseite (2a) der Felge (2) drückt,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Radlagerung ferner eine angetriebene Radnabe (1) umfasst, welche um die Drehachse (x) drehbar ist,
– der Bremsrotor (10) von der Radnabe (1) aufgenommen wird und drehfest mit dieser gekoppelt ist und
– die Zentralverriegelung (14) an der Radnabe (1) angeordnet ist, um die Felge (2) in Bezug auf die Radnabe (1) axial...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagerung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist bekannt, dass das Rad, der Bremsrotor und die drehbare Nabe starr aneinander befestigt werden müssen, um als eine Einheit zu drehen und um das Antriebsdrehmoment von der Nabe auf das Rad und das Bremsdrehmoment von dem Bremsrotor auf das Rad zu übertragen.
Herkömmlich sind das Rad und der Bremsrotor beide direkt an der drehbaren Nabe angebracht und an dieser durch axiale Bolzen befestigt, welche durch axial ausgerichtete Bohrungen verlaufen, die das Rad, einen radialen Flansch des Bremsrotors und einen radialen Flansch der Nabenlagereinheit durchsetzen. Es wird z. B. auf die EP 0 568 958 A1 und die EP 0 849 096 A2 verwiesen.
Die gattungsbildende DE 197 43 539 A1 offenbart eine Radlagerung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Bremsrotor, ein Leichtmetallrad und ein zentrales Verriegelungselement, wobei der Bremsrotor auf der Achse drehbar gelagert und das Leichtmetallrad am Bremsrotor befestigt ist.
Zur weiteren Illustration des Stands der Technik wird ferner auf die Druckschrift EP 0 921 018 A1 verwiesen, welche eine Radlagerung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremsscheibenflansch, einer Felge und einer Zentralverriegelung offenbart, wobei zur Übertragung eines Antriebsmoments von einer Kugelschale auf die Achse der Radlagerung die Achse eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur aufweist, die in eine entsprechende Innenkontur eines Antriebsabschnitts passt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radlagerung bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Übertragung des Antriebsdrehmoments von der Nabe auf das Rad und die Übertragung des Bremsdrehmoments von dem Bremsrotor auf das Rad zu verbessern, um die Entstehung eines Spiels in Umfangsrichtung zwischen der Nabe und einer Leichtmetallfelge zu verhindern. Zudem soll der Vorgang der Montage des Rads an der Nabe vereinfacht und beschleunigt werden und eine genaue Zentrierung des Rads bezüglich der Achse oder der Rotation der Nabe sichergestellt werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Radlagerung gelöst, welche die im Anspruch 1 definierten Merkmale aufweist.
Es werden nun zwei bevorzugte, jedoch nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:
1 eine axiale Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Radanordnung gemäß der Erfindung ist,
2 schematisch die Konturen zweier Grenzflächen einer Nabe und eines Bremsrotors illustriert, welche Teil der Radanordnung von 1 sind,
3 eine axiale Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Radanordnung gemäß der Erfindung ist und
4 eine Vorderansicht der Radanordnung aus Sicht des Pfeils IV in 3 ist.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen. Eine Nabeneinheit 1 für ein Antriebsrad 2 eines Kraftfahrzeugs ist durch eine Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs durch eine Lagereinheit 3 mit einem Doppelsatz von Wälzelementen 4 und 5, in diesem Beispiel Kugeln, um eine Drehachse x drehbar getragen. Die Nabeneinheit 1 ist so eingerichtet, dass sie zur Drehung mit einem homokinetischen Gelenk (nicht gezeigt) zu koppeln ist. Das Rad 2 ist ein Rad aus einer Aluminiumlegierung oder aus anderen Leichtmetallen (z. B. Magnesium, Titan usw).
Die Nabeneinheit 1 umfasst eine Mittelachse 6 und eine Hülse 7, welche mittels einer Zahnkopplung 67 koaxial an der zylindrischen Außenfläche 6a der Achse angebracht ist. Die Hülse 7 bildet eine zylindrische Außenfläche 7a, an welcher die radial inneren Laufbahnen 8 und 9 der Lagereinheit 3 befestigt sind. Laufbahnen 8, 9 sind axial zwischen einer durch die Hülse 7 gebildeten radialen Schulter 7b und einer durch die Achse 6 gebildeten radialen Schulter 6b geklemmt. In der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen sollten die Begriffe und Ausdrücke, welche Richtungen und Orientierungen anzeigen, wie „radial”, „axial” oder „innen” und „außen”, als auf die Drehachse x bezogen interpretiert werden.
Die Mittelachse 6 weist ein Gewindeende 6c auf, welches an der axial äußeren Seite über die Hülse 7 hervorsteht. Die Lagereinheit 3 weist eine feste äußere Laufbahn 13 auf, welche durch die normale Aufhängung (nicht gezeigt) des Fahrzeugs getragen wird.
Die Hülse 7 bildet an ihrer axial äußeren Seite einen Abschnitt 7c, welcher axial über die Lagereinheit 3 hervorsteht und weist eine konische Fläche 7d auf, welche sich in einer axial äußeren Richtung verjüngt, und zwar mit einem nicht-kreisförmigen transversalen Querschnitt, vorzugsweise mit einem ovalen Querschnitt oder mit einer glatten Nasenform, z. B. mit drei Nasen, wobei die Nasen in Bezug auf die Drehachse x des Rads exzentrisch sind. Die nicht-kreisförmige konische Fläche 7d ist mit einer Fläche 10d von entsprechender Form gekoppelt, welche durch einen mittleren Abschnitt 10c des Bremsrotors 10 gebildet ist. 2 zeigt schematisch die Konturen der Flächen 7d und 10d in einer Querschnittsansicht transversal bezüglich der Drehachse x.
Der Bremsrotor bildet eine herkömmliche ringförmige Scheibe 10a mit gegenüberliegenden Bremsflächen 10b, welche mit dem mittleren Abschnitt 10c über einen zylindrischen Abschnitt 10f und eine radiale Wand 10e verbunden ist.
Ein wesentliches Merkmal der Radanordnung gemäß der Erfindung ist, dass das Rad 2 direkt durch den Bremsrotor 10 getragen ist.
In der radialen Wand 10e des Bremsrotors sind Ausnehmungen 11 (welche im Beispiel von 1 Öffnungen sind) ausgebildet, welche im gleichen Winkelabstand um die Drehachse x herum angeordnet sind und als Sitze für entsprechende, im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete Vorsprünge 12 dienen, die durch das Rad 2 gebildet werden und in eine axial innere Richtung vorstehen.
Eine axiale Verriegelung der Anordnung, welche aus dem Rad 2, dem Bremsrotor 10, der Nabeneinheit 1 und der Lagereinheit 3 gebildet ist, ist durch eine Zentralmutter 14 vorgesehen, welche auf das Gewindeende 6c der Achse 6 aufgeschraubt ist. Beim Schrauben der Zentralmutter 14 wird so eine axiale Druckkraft gegen die Außenseite 2a des Rads und gegen den Endabschnitt 7c der Hülse 7 ausgeübt, wodurch alle Bauteile der Anordnung axial verriegelt werden und die Vorsprünge 12 zuverlässig in Eingriff mit den Ausnehmungen 11 bleiben.
Aufgrund der Tatsache, dass das Rad direkt durch den Bremsrotor getragen wird, wird das Bremsdrehmoment direkt von dem Bremsrotor auf das Rad übertragen, wodurch die Nabe umgangen wird. Die passende Form der Grenzflächen 7d, 10d zwischen der Nabe und dem Bremsrotor verhindert eine Relativdrehung zwischen diesen beiden Bauteilen, so dass das Antriebsdrehmoment aufgrund der Kopplung zwischen den Ausnehmungen 11 und den Vorsprüngen 12 von der Nabe auf den Bremsrotor und weiter von diesem auf das Rad übertragen wird. Eine genaue Zentrierung des Rads in Bezug auf die Drehachse der Nabe wird aufgrund der konischen und nicht-kreisförmigen Grenzflächen 7d, 10d erreicht.
Es ist ferner zu erkennen, dass die Arbeitsvorgänge der Montage und Demontage des Rads dank einem einzelnen Befestigungselement (einer Zentralmutter 14) anstatt der herkömmlichen, zwangsweise durch den Flansch der drehbaren Nabe eingesetzten vier/fünf Bolzen, wie im einleitenden Teil der Beschreibung erwähnt, vereinfacht und beschleunigt werden.
In einer in 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Rad 2 durch den Bremsrotor 10 getragen und zur Drehung mit diesem mittels einer Zahnkopplung gesichert, welche entsprechende Zähne 21, 22 umfasst, die jeweils in der Zentralöffnung 2b des Rads und an der radial äußeren Fläche des Zentralabschnitts 10c des Bremsrotors ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Zähne 21, 22 leicht konisch und in einer axial äußeren Richtung verjüngt. Diese leicht konische Form (in der Darstellung von 3 nicht sichtbar) unterstützt die Montage des Rads an der Scheibe und stellt eine genaue Zentrierung des Rads in Bezug auf die Nabe sicher.
Die Zähne 21, 22 können als Alternative zu den mit 11 und 12 bezeichneten Ausnehmungen und Vorsprüngen oder, wie im in 3 gezeigten Beispiel, zusätzlich zu den Ausnehmungen und Vorsprüngen 11, 12 vorgesehen sein.
Im Rahmen des Prinzips der Erfindung können die Details von Konstruktion und Form der Ausführungsform in Bezug auf die beschriebenen und illustrierten Ausführungsformen natürlich stark variieren, ohne dadurch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die konischen Grenzflächen 7d, 10d zwischen der Nabe und dem Bremsrotor ebenso gut einen transversalen Querschnitt von ovaler Form aufweisen, vergleichbar mit der Form eines Eies, d. h. mit einer einzelnen, nicht-kreisförmigen Nase, oder elliptisch mit zwei abgerundeten Nasen oder mit drei oder mehr Nasen (wie in 2 gezeigt), oder sie können allgemeiner als gekrümmte Flächen ausgebildet sein, welche durch Punkte definiert sind, die radiale Abstände „r” aufweisen, die sich fortwährend gleichmäßig um und bezüglich der Rotationsachse x verändern.

Claims

Radlagerung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – einen Bremsrotor (10), – eine Felge (2) aus Leichtmetall, welche durch den Bremsrotor (10) aufgenommen wird und drehfest mit diesem mittels mehrerer Vorsprünge (12; 22) gekoppelt ist, welche in einem Winkelabstand voneinander um eine Drehachse (x) angeordnet und an der Felge (2) oder dem Bremsrotor (10) ausgebildet sind und mit entsprechenden an der Felge (2) oder dem Bremsrotor (10) ausgebildeten Ausnehmungen (11; 21) in Eingriff stehen, und – eine Zentralverriegelung (14), welche gegen die Außenseite (2a) der Felge (2) drückt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Radlagerung ferner eine angetriebene Radnabe (1) umfasst, welche um die Drehachse (x) drehbar ist, – der Bremsrotor (10) von der Radnabe (1) aufgenommen wird und drehfest mit dieser gekoppelt ist und – die Zentralverriegelung (14) an der Radnabe (1) angeordnet ist, um die Felge (2) in Bezug auf die Radnabe (1) axial festzulegen und die Vorsprünge (12; 22) in Eingriff mit den Ausnehmungen (11; 21) zu halten.
Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) und der Bremsrotor (10) jeweils Grenzflächen (7d; 10d) aufweisen, welche konisch sind und sich nach axial außen verjüngen und welche zueinander passende gekrümmte Konturen aufweisen mit radialen Abständen (r), welche um und in Bezug auf die Drehachse (x) fortschreitend gleichmäßig variieren.
Radlagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Grenzflächen (7d; 10d) wenigstens einen Nasenabschnitt aufweisen, der in Bezug auf die Drehachse (x) exzentrisch ist.
Radlagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der Grenzflächen (7d; 10d) mehrere Nasenabschnitte aufweisen, die in Bezug auf die Drehachse (x) exzentrisch sind.
Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11; 21) axiale Ausnehmungen (11) umfassen, welche in einem Winkelabstand voneinander um die Drehachse (x) an einer radialen Wand (10e) des Bremsrotors (10) ausgebildet sind.
Radlagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (12; 22) axiale Vorsprünge (12) umfassen, welche an der Felge (2) in einem Winkelabstand voneinander um die Drehachse (x) angeordnet sind und mit den axialen Ausnehmungen (11) des Bremsrotors (10) in Eingriff stehen.
Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11; 21) und Vorsprünge (12; 22) axial verlaufende radiale Zähne (21; 22) umfassen, welche jeweils in einer Zentralöffnung (2b) der Felge (2) oder an einer radial äußeren Fläche eines Zentralabschnitts (10c) des Bremsrotors (10) ausgebildet sind.
Radlagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (21; 22) leicht konisch und nach axial außen verjüngt sind.
Radlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) eine Antriebswelle (6) umfasst, welche einen Gewindeendabschnitt (6c) aufweist, der an der axial äußeren Seite der Radnabe (1) vorsteht, und dass die Zentralverriegelung (14) eine Gewindemutter ist, welche auf den Gewindeendabschnitt (6c) aufgeschraubt ist.
Radlagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) eine Antriebswelle (6) und eine koaxial auf der Antriebswelle (6) montierte und mit dieser drehverriegelte Hülse (7) umfasst, wobei die Hülse (7) an ihrer axial äußeren Seite eine der konischen, nicht-kreisförmigen Grenzflächen (7d) bildet.