DE102013009096A1

DE102013009096A1 - Device for arranging a wheel rim

Info

Publication number: DE102013009096A1
Application number: DE102013009096.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schmitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Vorrichtung 1 zur Anordnung einer Radfelge 2 mit Mitteln 3 zur axialen Anlage der Radfelge 2, wobei die Radfelge 2 und die Mittel 3 im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich 4 aufweisen, wobei die Mittel 3 zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel 3 abscheidet und wobei die oberflächlichen Hartstoffpartikel der Mittel 3 im Anlagebereich 4 einen Formschluss mit der Radfelge 2 ausbilden.Device 1 for arranging a wheel rim 2 with means 3 for the axial contact of the wheel rim 2, the wheel rim 2 and the means 3 having a common contact area 4 in the assembled state, the means 3 at least partially consisting of a hypereutectic aluminum alloy, which when solidifying the melt separates crystalline hard material particles on the surface of the means 3 and wherein the superficial hard material particles of the means 3 in the contact area 4 form a form fit with the wheel rim 2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge mit Mitteln zur axialen Anlage der Radfelge, wobei die Radfelge und die Mittel im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich aufweisen und wobei die Mittel zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel abscheidet.The present invention relates to a device for arranging a wheel rim with means for axial contact of the wheel rim, wherein the wheel rim and the means in the assembled state have a common contact region and wherein the means consist at least partially of a hypereutectic aluminum alloy which crystallizes upon solidification from the melt Hard material particles deposited on the surface of the agent.

Derartige Vorrichtungen werden üblicherweise im Automobilbau verwendet, wobei die Radfelge (aus Stahl, Aluminium oder Magnesium) den Radreifen trägt und mittelbar, in der Regel über eine dazwischen angeordnete Scheibenbremse, an einer drehbaren Radnabe des Fahrzeugs angeordnet werden kann. Radnabe und Radfelge werden durch mehrere, in der Regel vier bzw. fünf, Radschrauben kraftschlüssig miteinander verbunden. Es hat sich gezeigt, dass die Radfelge bei bestimmten Belastungszuständen (Verzögern des Fahrzeugs bzw. Beschleunigen des Fahrzeugs) sehr geringe, aber dennoch unerwünschte, Relativbewegungen um die gemeinsame Drehachse relativ zur Radnabe ausführen kann. Diese Relativbewegung kann zu störenden Geräuschen führen. Die Radschrauben können bei pos. oder neg. Beschleunigung mit deren Gewinde in den Durchgangsbohrungen des Topfes der Scheibenbremse anschlagen und unerwünschte, zu vermeidende Abdrücke hinterlassen, die auf Biegespannungen in der Schraube schließen lassen. Der Festsitz der Radfelge ist so nicht gewährleistet.Such devices are commonly used in the automotive industry, with the wheel rim (made of steel, aluminum or magnesium) supporting the tire and indirectly, usually via an interposed disc brake, can be arranged on a rotatable hub of the vehicle. Wheel hub and wheel rim are non-positively connected by several, usually four or five wheel bolts. It has been found that under certain load conditions (deceleration of the vehicle or acceleration of the vehicle) the wheel rim can execute very small, but nevertheless undesired, relative movements about the common axis of rotation relative to the wheel hub. This relative movement can lead to disturbing noises. The wheel bolts can be used at pos. or neg. Accelerate with its thread in the through holes of the pot of the disc brake and leave unwanted, avoidable impressions that suggest bending stresses in the screw. The tight fit of the wheel rim is not guaranteed.

Die DE 94 00 562 U1 offenbart eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Schienenfahrzeugen als aus Nabe und Reibringen zusammengesetzte Scheibe, wobei zumindest der Reibring aber auch die Nabe aus einer verschleißbeständigen AlSi-Basislegierung mit hohem Anteil an freien Si-Kristallen, vorzugsweise 15 bis 25 Gew% Si, besteht. Die Si-Kristalle dienen hier der Verbesserung einer Reibpaarung mit den an dem Reibring anlegbaren Bremsbelägen.The DE 94 00 562 U1 discloses a brake disc for disc brakes of rail vehicles as composite of hub and friction rings disc, wherein at least the friction ring but also the hub of a wear-resistant AlSi base alloy with a high proportion of free Si crystals, preferably 15 to 25% by weight of Si consists. Here, the Si crystals serve to improve a friction pairing with the brake linings which can be applied to the friction ring.

Die DE 295 22 189 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge mit einem Topf einer Scheibenbremse zur axialen Anlage der Radfelge, wobei die Radfelge und der Topf im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich aufweisen und wobei die Scheibenbremse aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung besteht, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline Hartstoffpartikel an der Oberfläche abscheidet. Auch hier werden die Hartstoffpartikel zur Verbesserung einer Reibpaarung mit den Bremsbelägen verwendet.The DE 295 22 189 U1 describes a device for arranging a wheel rim with a pot of a disc brake for axial contact of the wheel rim, wherein the wheel rim and the pot in the assembled state have a common contact area and wherein the disc brake is made of a hypereutectic aluminum alloy, which upon solidification from the melt crystalline hard material particles the surface separates. Again, the hard particles are used to improve a friction pair with the brake pads.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge bereitzustellen, die eine unerwünschte Relativbewegung zwischen der Radfelge und einer Radnabe minimiert bzw. ausschließt.The object of the present invention is therefore to provide a device for arranging a wheel rim, which minimizes or precludes undesirable relative movement between the wheel rim and a wheel hub.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anordnung einer Radfelge hat Mittel zur axialen Anlage der Radfelge, wobei die Radfelge und die Mittel im zusammengebauten Zustand einen gemeinsamen Anlagebereich aufweisen, wobei die Mittel zumindest teilweise aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung bestehen, die beim Erstarren aus der Schmelze kristalline (nicht-metallische) Hartstoffpartikel an der Oberfläche der Mittel abscheidet und wobei die oberflächlichen Hartstoffpartikel der Mittel im Anlagebereich einen Formschluss mit der Radfelge ausbilden.A device according to the invention for arranging a wheel rim has means for axial engagement of the wheel rim, wherein the wheel rim and the means in the assembled state have a common abutment region, wherein the means consist at least partially of a hypereutectic aluminum alloy which crystallizes upon solidification from the melt crystalline (non- metallic) hard material particles deposited on the surface of the agent and wherein the superficial hard material particles of the agent form a positive connection with the wheel rim in the contact area.

Indem von der Oberfläche der Mittel mikroskopisch kleine kristalline Hartstoffpartikel unregelmäßig abstehen, kann beim axialen Fügen der Mittel mit der Radfelge ein Formschluss ausgebildet werden. Vorzugsweise geschieht dies durch ein zumindest teilweises Eindringen der oberflächlichen Hartstoffpartikel in das Material der Radfelge. Dieser Formschluss verhindert wirksam eine unerwünschte Relativbewegung der Radfelge zur mittelbar daran angeordneten Radnabe. Die Radnabe ist in diesem Zusammenhang ein Teil des Radlagers und drehfest mit den Mitteln zur axialen Anlage der Radfelge verbunden. Die Ausbildung der Kristallspitzen lässt sich weiter verbessern, indem das um die Hartstoffpartikel vorhandene Aluminium mechanisch oder chemisch abgetragen wird, was die Kristallspitzen noch weiter von der Oberfläche abstehen ließe. Dabei ist darauf zu achten, dass die Spitzen der Kristalle möglichst wenig abgetragen werden, damit diese besonders gut in das Material der Radfelge (Aluminium, Magnesium, Stahl) eindringen können. In einer bevorzugten Ausführung weisen die Mittel zumindest eine zu einer Durchgangsbohrung der Radfelge komplementäre Durchgangsbohrung und die dahinterliegende Radnabe zumindest eine entsprechende Gewindebohrung auf. Somit ließe sich der Verbund aus Radfelge, Mitteln zur axialen Anlage der Radfelge und Radnabe durch Eindrehen zumindest einer Radschraube in die Gewindebohrung der Radnabe kraftschlüssig Fügen.By protruding irregularly from the surface of the agent microscopic crystalline hard particles, a positive connection can be formed during axial joining of the means with the wheel rim. This is preferably done by an at least partial penetration of the superficial hard material particles into the material of the wheel rim. This positive engagement effectively prevents unwanted relative movement of the wheel rim to the wheel hub indirectly arranged thereon. The hub is in this context a part of the wheel bearing and rotatably connected to the means for axial contact of the wheel rim. The formation of the crystal tips can be further improved by mechanically or chemically removing the aluminum present around the hard material particles, which would allow the crystal tips to protrude still further from the surface. It is important to ensure that the tips of the crystals are as little as possible removed, so that they can penetrate particularly well in the material of the wheel rim (aluminum, magnesium, steel). In a preferred embodiment, the means have at least one through hole complementary to a through bore of the wheel rim and the rear wheel hub has at least one corresponding threaded hole. Thus, the composite wheel rim, means for axial abutment of the wheel rim and wheel hub by screwing at least one wheel bolt into the threaded bore of the wheel hub can be force fit joining.

In einer bevorzugten Ausführung sind die Mittel als ein Topf einer Scheibenbremse ausgebildet. Der Topf der Scheibenbremse wird mittels zumindest einer Radschraube einerseits drehfest mit der Radnabe und andererseits drehfest mit der Radfelge verbunden. Der Topf der Scheibenbremse ist von einem koaxialen Reibring umgeben, der bedarfsweise innenbelüftet sein kann. In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Scheibenbremse einen Reibring aus einer Eisenlegierung, beispielsweise Grauguss, oder einem Keramik-Verbundwerkstoff auf. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführung ist der Reibring mit dem Topf gießtechnisch von der Art einer Verbundgussbremsscheibe verbunden. Dabei wird zunächst der Reibring aus Grauguss gegossen und anschließend der über mehrere Stifte mit dem Reibring verbundene Topf formschlüssig angegossen.In a preferred embodiment, the means are designed as a pot of a disc brake. The pot of the disc brake is connected by means of at least one wheel bolt on the one hand rotatably connected to the wheel hub and on the other hand rotatably connected to the wheel rim. The pot of the disc brake is surrounded by a coaxial friction ring, which may be ventilated as needed. In a particularly preferred embodiment, the disc brake has a friction ring made of an iron alloy, For example, gray cast iron, or a ceramic composite material. In a very particularly preferred embodiment, the friction ring is connected to the pot by casting technology of the type of composite brake disc. In this case, the friction ring is first cast from gray cast iron and then the pot connected via several pins with the friction ring molded fit.

In einer bevorzugten Ausführung sind die Mittel als Bremstrommel einer Trommelbremse ausgebildet.In a preferred embodiment, the means are designed as a brake drum of a drum brake.

In einer bevorzugten Ausführung werden die Mittel von einer Distanzscheibe gebildet. Die Distanzscheibe wird dabei zwischen dem Topf der Scheibenbremse bzw. der Bremstrommel einer Trommelbremse angeordnet und diese bewirkt unter anderem, dass die Radfelge weiter nach außen rückt, also sich die Spur verbreitert. Wird eine Distanzscheibe aus der übereutektischen Aluminiumlegierung gegossen, so können herkömmliche Scheiben- bzw. Trommelbremsen verwendet werden und dennoch ein guter Formschluss der erfindungsgemäßen Art erzeugt werden.In a preferred embodiment, the means are formed by a spacer. The spacer is placed between the pot of the disc brake and the brake drum of a drum brake and this causes, inter alia, that the wheel rim moves further out, so widened the track. If a spacer is cast from the hypereutectic aluminum alloy, then conventional disc or drum brakes can be used and still a good fit of the type according to the invention can be produced.

In einer bevorzugten Ausführung ist die übereutektische Aluminiumlegierung als Aluminium-Silizium-Legierung ausgebildet und die Hartstoffpartikel sind Siliziumpartikel, insbesondere Primär- und Sekundärsiliziumkristalle. In einer besonders bevorzugten Ausführung enthält die Aluminium-Silizium-Legierung einen Anteil von 15 bis 25 Gew% Silizium, besonders bevorzugt 16 bis 19 Gew% Silizium. Eine mögliche Legierung wäre beispielsweise AlSi17Cu5Mg.In a preferred embodiment, the hypereutectic aluminum alloy is formed as an aluminum-silicon alloy and the hard material particles are silicon particles, in particular primary and secondary silicon crystals. In a particularly preferred embodiment, the aluminum-silicon alloy contains a proportion of 15 to 25% by weight of silicon, particularly preferably 16 to 19% by weight of silicon. A possible alloy would be, for example, AlSi17Cu5Mg.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings.

Darin zeigen:Show:

1 eine Vorderansicht einer Scheibenbremse; 1 a front view of a disc brake;

2 eine teilweise Draufsicht auf eine Vorrichtung mit einer Radfelge und einer Scheibenbremse. 2 a partial plan view of a device with a wheel rim and a disc brake.

Gemäß der 1 hat eine Scheibenbremse einen zylindrischen Topf 5 mit einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 7 zur Aufnahme von nicht dargestellten Radschrauben und einen koaxial um den Topf 5 angeordneten scheibenförmigen Reibring 6. Der Topf 5 bildet die Mittel 3 zur axialen Anlage einer nicht dargestellten Radfelge im Sinne der Erfindung und weist einen flächigen Anlagebereich 4 für die Radfelge auf. Der Topf 5 wird aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gegossen, wobei sich während des Erstarrens Siliziumkristalle auf der Oberfläche des Topfes 5 bilden, die als mikroskopisch kleine Spitzen unregelmäßig von dem Topf 5 abragen. Der Reibring 6 hingegen ist aus einer Eisen-Kohlenstofflegierung, vorzugsweise aus Grauguss, oder aus Keramik-Verbundwerkstoff gefertigt, wobei Reibring 6 und Topf 5 gießtechnisch miteinander verbunden sind. In der Regel wird dazu zunächst der Reibring 6 gegossen und über Stifte mit dem anschließend gegossenen Topf 5 zumindest axial und tangential formschlüssig verbunden.According to the 1 has a disc brake a cylindrical pot 5 with a plurality of through holes 7 for holding not shown wheel bolts and a coaxial around the pot 5 arranged disc-shaped friction ring 6 , The pot 5 forms the means 3 for the axial contact of a wheel rim (not shown) in the sense of the invention and has a flat contact area 4 for the wheel rim on. The pot 5 is cast from a hypereutectic aluminum-silicon alloy, wherein during solidification silicon crystals on the surface of the pot 5 form as irregular peaks of the pot as microscopic tips 5 protrude. The friction ring 6 however, is made of an iron-carbon alloy, preferably of gray cast iron, or of ceramic composite material, wherein friction ring 6 and pot 5 are connected by casting technology. As a rule, the friction ring is first used 6 poured and over pins with the subsequently poured pot 5 at least axially and tangentially positively connected.

In 2 ist die bereits in 1 beschriebene Scheibenbremse aus Topf 5 und Reibring 6 mit einer Radfelge 2 zu einer erfindungsgemäße Vorrichtung 1 verbunden, wobei sich der Topf 5 und die Radfelge 2 in dem Anlagebereich 4 berühren. Beim Fügen (vorliegend durch Verschrauben) der Radfelge 2 mit dem als Mittel 3 zur axialen Anlage der Radfelge 2 wirkenden Topf 5 dringen die Siliziumkristalle in das Material der Radfelge 2 ein und bilden einen tangential wirksamen Formschluss aus. Eine Relativbewegung der Radfelge 2 zu dem Topf 5 wird damit deutlich verringert bzw. vollständig unterbunden.In 2 is already in 1 described disc brake from pot 5 and friction ring 6 with a wheel rim 2 to a device according to the invention 1 connected, with the pot 5 and the wheel rim 2 in the investment area 4 touch. When joining (in this case by screwing) the wheel rim 2 with that as a means 3 for the axial contact of the wheel rim 2 acting pot 5 The silicon crystals penetrate the material of the wheel rim 2 and form a tangential effective form fit. A relative movement of the wheel rim 2 to the pot 5 is thus significantly reduced or completely prevented.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtungcontraption
22: Radfelgewheel rim
33: Mittel zur axialen AnlageMeans for axial installation
44: Anlagebereichplant area
55: Topfpot
66: Reibringfriction ring
77: Gewindebohrungthreaded hole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 9400562 U1 [0003]
DE 29522189 U1 [0004]

Claims

Contraption ( 1 ) for arranging a wheel rim ( 2 ) with means ( 3 ) for the axial contact of the wheel rim ( 2 ), wherein the wheel rim ( 2 ) and the funds ( 3 ) in the assembled state a common investment area ( 4 ) and where the means ( 3 ) consist at least partially of a hypereutectic aluminum alloy, which upon solidification from the melt crystalline hard material particles on the surface of the means ( 3 ), characterized in that the superficial hard material particles of the agent ( 3 ) in the investment area ( 4 ) a positive connection with the wheel rim ( 2 ) train.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the form fit in the investment area ( 4 ) by an at least partial penetration of the superficial hard material particles into the material of the wheel rim ( 2 ) is formed.

Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 3 ) as a pot ( 5 ) are formed of a disc brake.

Contraption ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the disc brake has a friction ring ( 6 ) made of an iron alloy.

Contraption ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the friction ring ( 6 ) with the pot ( 5 ) is connected by casting.

Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 3 ) are designed as a brake drum of a drum brake.

Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 3 ) are formed by a spacer.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the hypereutectic aluminum alloy is formed as aluminum-silicon alloy and the hard particles are silicon particles.

Contraption ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the aluminum-silicon alloy contains a proportion of 15 to 25 wt% silicon.