DE10207815A1

DE10207815A1 - Radsicherungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge des Rennsports

Info

Publication number: DE10207815A1
Application number: DE2002107815
Authority: DE
Inventors: Arndt Hartelt; Marcus Becker; Oswald Gerl
Original assignee: NITEC ENGINEERING GmbH
Current assignee: CARBOSYSTEMS GMBH, 56651 NIEDERZISSEN, DE
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: DE10207815B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radsicherungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge des Rennsports, zur Lagesicherung einer Felge auf einer Radnabe mittels einer Radmutter, wobei die Radmutter mittels einer, in der Radnabe angeordneten mechanischen Stelleinrichtung, welche wenigstens einen Sicherungsbolzen aufweist, in Verriegelungsstellung auf der Radnabe durch einen ersten Anschlag des Sicherungsbolzens axial fixiert ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist der Sicherungsbolzen einen zweiten Anschlag auf, der auf der radabgewandten Seite der Radmutter an eine Kontur der Radmutter anlegbar ist und eine radiale Bewegung des Sicherungsbolzens verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radsicherungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge des Rennsports, nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Nach DE 198 29 723 A1 ist eine Vorrichtung zum Sichern einer Radmutter auf einer Radnabe eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei ein manuell betätigbarer Sperrriegel verwendet wird, der auf einem Bolzen über eine Stelleinrichtung in eine Freigabe- und Arretierstellung zur Radmutter verschwenkbar ist. Die manuelle Verstellung ist jedoch sehr aufwendig. Eine Vorrichtung zum Verdrehen und Sichern einer zentralen Radmutter eines Kraftfahrzeugrades mittels radial nach außen verstellbarer Rastkugeln, die in Aufnahmen eines innenliegenden Verriegelungsabschnittes der Radmutter einrasten, und welche mittels eines Werkzeuges beim Radwechsel betätigbar ist, beschreibt DE 38 44 169. Diese Lösung ist jedoch relativ aufwendig herstellbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radsicherungssystem zu entwickeln, welches einen einfachen Aufbau aufweist, das unbeabsichtigte Lösen der Radmutter und des Rades während der Fahrt sicher verhindert und mittels eines entsprechenden Werkzeuges beim Wechseln des Rades betätigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.
Das Radsicherungssystem dient dabei insbesondere für Kraftfahrzeuge des Rennsports, zur Lagesicherung einer Felge auf einer Radnabe mittels einer Radmutter, wobei die Radmutter mittels einer, in der Radnabe angeordneten mechanischen Stelleinrichtung, welche wenigstens einen Sicherungsbolzen aufweist, in Verriegelungsstellung auf der Radnabe durch einen ersten Anschlag des Sicherungsbolzens axial fixiert ist. Erfindungsgemäß weist der Sicherungsbolzen einen zweiten Anschlag auf, der auf der radabgewandten Seite der Radmutter an eine Kontur der Radmutter anlegbar ist, und eine radiale Bewegung des Sicherungsbolzens verhindert.
Der Sicherungsbolzen ist dabei über wenigstens ein, in der Stelleinrichtung angeordnetes Stellelement radial verstellbar

- zwischen einer Montagestellung, in welcher die Radmutter montierbar oder demontierbar ist und
- einer Verriegelungsstellung, in welcher der Sicherungsbolzen die Radmutter axial fixiert.

Die Stelleinrichtung ist in die Radnabe einschiebbar und die Radnabe weist an ihrem, die Radmutter überragenden freien Bereich wenigstens einen Durchbruch auf, durch welchen der Sicherungsbolzen reicht, welcher in Verriegelungsstellung die Außenkontur der Radmutter zumindest teilweise überragt.
Der zweite Anschlag des Sicherungsbolzens wird durch einen, im Vergleich zur Anlagefläche der Mutter in Richtung zur Felge vorstehenden, Bereich gebildet wird der radial an eine sich anschließende Fläche der Radmutter anlegbar ist.
Die Stelleinrichtung besteht aus einem Gehäuse, in dem der Sicherungsbolzen radial entgegen der Rückstellkraft des Stellelements verschiebbar ist. Bevorzugt wird der Sicherungsbolzen mittels der Rückstellkraft des Stellelements in Verriegelungsposition gehalten, wobei der Sicherungsbolzen wenigstens einen dritten Anschlag aufweist, der am Innendurchmesser der Radnabe anliegt und die radiale Bewegung des Sicherungsbolzens begrenzt. Vorzugsweise ist dabei das Stellelement als Druckfeder ausgebildet.
Das Gehäuse weist vorzugsweise zum Einschieben in die Radnabe eine zylindrische Außenkontur auf, deren Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser der Radnabe entspricht. Eine axiale Bohrung mit Gewinde im Zylindermittelpunkt dient zum Herausziehen der Stelleinrichtung aus dem Gehäuse.
Der Sicherungsbolzen ist in einen Führungs- und einen, den ersten und den zweiten Anschlag aufweisenden Sicherungsbereich unterteilt, wobei der Führungsbereich des Sicherungsbolzens von einer radialen Bohrung im Gehäuse aufgenommen wird. Der Führungsbereich schließt durch eine, innen an der zylindrischen Wandung der Radnabe anliegende und den dritten Anschlag bildende, Schulter ab.
Der Sicherungsbereich des Sicherungsbolzens weist auf der, der Radmutter zugewandten Seite, eine Vertiefung in Gehäuselängsrichtung auf, welche in radialer Richtung die dem Sicherungsbolzen zugewandte Seite der Radmutter (Radmutterbund) überragt. Der Nutgrund bildet dabei den ersten Anschlag (axial) für die Radmutter und der außen liegende achsparallele Schenkel der Nut bildet den zweiten Anschlag (radial) zur Verhinderung der radialen Bewegung des Sicherungsbolzens entgegen der Kraft des Stellelements.
Der Sicherungsbereich des Sicherungsbolzens weist auf der dem Gehäuse abgewandten Stirnfläche einen konischen Verlauf auf, und ist dadurch leicht mittels eines entsprechenden Werkzeuges beim Montieren oder Demontieren der Radmutter zusammendrückbar, wobei der Konus den kleinsten Durchmesser auf der der Radmutter abgewandten Seite aufweist.
Die zur Radsicherung eingesetzten Sicherungsbolzen werden so über dem Umfang des Gehäuses aufgeteilt, dass sich eine der Anzahl der Sicherungsbolzen entsprechende Anzahl von gleichgroßen Kreissegmenten ergibt.
Bevorzugt werden zwei im Winkel von 180° angeordnete Sicherungsbolzen eingesetzt, wobei dann der Führungsbereich in der Stelleinrichtung als eine radiale Durchgangsbohrung, von der beide Sicherungsbolzen aufgenommen werden, ausgebildet ist. Zwischen den zwei Sicherungsbolzen ist dann nur eine Druckfeder angeordnet, die für beide Sicherungsbolzen als Stellelement wirkt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Radsicherungssystem geschaffen, welches einen einfachen Aufbau aufweist und mittels eines entsprechenden Werkzeuges beim Wechseln des Rades betätigbar ist. Es wird eine hohe Sicherheit gegen das unbeabsichtigte Lösen der Radmutter während der Fahrt geschaffen, da die Radmutter mit dem Sicherungsbolzen axial gesichert wird und der Sicherungsbolzen durch seinen zusätzlichen zweiten Anschlag in seiner Verriegelungsposition fixiert wird.
Es wurde in zahlreichen Tests festgestellt, dass auch bei einer sich während der Fahrt lösenden Radmutter, diese mit dem erfindungsgemäßen Radsicherungssystem auf der Radnabe gehalten wurde. Dadurch bleibt das Rad auch bei gelöster Radmutter auf der Radnabe!
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Zusammenbaudarstellung des Radsicherungssystems in dreidimensionaler Ansicht,
Fig. 2 Längsschnitt des Sicherungsbolzens,
Fig. 2a Vorderansicht des Sicherungsbolzens
Fig. 3 Draufsicht des Sicherungsbolzens,
Fig. 4 dreidimensionale Ansicht des Sicherungsbolzens,
Fig. 5 Draufsicht auf das Gehäuse,
Fig. 6 Schnitt A-A gem. Fig. 5,
Fig. 7 Schnitt B-B gem. Fig. 6,
Fig. 8 dreidimensionale Darstellung des Gehäuses,
Fig. 9 Schnittdarstellung der Radnabe,
Fig. 10 Zusammenbauzeichnung im Längsschnitt.
Auf der Radnabe 1 wird eine nicht dargestellte Felge mittels einer Radmutter 2 fixiert, wobei die Radmutter 2 mittels der in der Radnabe 1 angeordneten mechanischen Stelleinrichtung 3, welche zwei im Winkel von 180° angeordnete Sicherungsbolzen 4 aufweist, gesichert wird. Die Sicherungsbolzen 4 ragen jeweils mit ihrem Sicherungsbereich 4b durch einen Durchbruch 1.1 in der Radnabe 1. Der Sicherungsbolzen 4 weist in seinem Sicherungsbereich 4a, Richtung zur aufgeschraubten Radmutter 2, eine Nut N auf. Der Nutgrund bildet dabei einen ersten Anschlag 4.1 zur axialen Sicherung der Radmutter 2 und der außenliegende achsparallele Schenkel der Nut N bildet den zweiten Anschlag 4.2 (radial) zur Verhinderung der radialen Bewegung des Sicherungsbolzens 4 entgegen der Kraft des hier nicht sichtbaren Stellelements (S. Fig. 2). Mittels des Stellelements werden die Sicherungsbolzen 4 radial nach außen gedrückt, wobei sie am Innendurchmesser der Radnabe 1 mit einem dritten Anschlag 4.3 anliegen (Fig. 8).
In Fig. 2 bis 4 wird der Sicherungsbolzen 4 in Einzeldarstellung gezeigt. Er ist in der Art eines Bolzens mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt. Der kreisförmige Querschnitt bildet den Führungsbereich 4a und verringert sich, wodurch zwei Schultern gebildet werden, die den dritten Anschlag 4.3 (innen an der Radnabe 1) in Verriegelungsposition bilden. Es schließt sich der Sicherungsbereich 4b an. Der Sicherungsbereich 4b weist zwei zueinander parallele Seitenwände 4.4 auf und ist in einem radienförmigen Verlauf in Aufschraubrichtung (für Radmutter) mit einer Montageschräge 4.5 abgeschrägt. In Richtung zur montierten Radmutter (hier nicht dargestellt) ist im Sicherungsbereich 4b die Nut N eingebracht. Der Nutgrund bildet den ersten Anschlag 4.1 und die obere Seitenkante den zweiten Anschlag 4.2. Der Sicherungsbolzen weist gem. Fig. 2 und Fig. 2a eine Bohrung 4.6 für die Aufnahme der Druckfeder (hier nicht dargestellt) auf.
Die Stelleinrichtung 3 für die Betätigung der Sicherungsbolzen 4 besteht gem. Fig. 5 bis 8 aus einem Gehäuse 5, welches eine radiale Durchgangsbohrung 5.1aufweist. Die Durchgangsbohrung 5.1 dient zur Aufnahme der Sicherungsbolzen 4 und der Druckfeder D (s. Fig. 10).
Es ist weiterhin eine mittige axiale Gewindebohrung 5.2 vorgesehen, die zum Herausziehen des Gehäuses 5 aus der Radnabe 1 dient. Zwei zur Durchgangsbohrung 5.1 um 90° versetzte Gewindebohrungen 5.3 dienen zur Lagefixierung des Gehäuses 5 in der Radnabe 1. Der Längsschnitt der Radmutter 2 ist in Fig. 9 dargestellt. Die Radmutter 2 weist in Montagerichtung eine Schräge 2.1 auf, deren Winkel der Montageschräge 4.5 der Sicherungsbolzen 4 angepasst ist, so dass beim Aufschrauben der Radmutter 2 die Schräge 2.1 über den kleinsten Bereich der Montageschräge 4.5 greift und beim weiteren Aufschrauben die Sicherungsbolzen 4 entgegen der Federkraft der Druckfeder D soweit zusammengedrückt werden, dass ein darübergleiten der Radmutter 2 beim weiteren Aufschraubvorgang möglich ist.
Die Zusammenbauzeichnung mit auf der Radnabe 1 montierter Radmutter 2 im Längsschnitt zeigt Fig. 10. Ein Bereich B der Radnabe 1 überragt die Radmutter 2. In diesem Bereich B der Radnabe 1 befindet sich die Stelleinrichtung 3 für die Betätigung der Sicherungsbolzen 4. Die Radnabe 1 weist dabei zwei um 180° versetzte Durchbrüche 1.1 auf, durch welche jeweils der Sicherungsbereich 4b der Sicherungsbolzen 4 ragt. Die Stelleinrichtung 3 für die Sicherungsbolzen 4 besteht aus einem Gehäuse 5 und einer Druckfeder D. Die Sicherungsbolzen 4 werden durch die zwischen ihnen angeordnete Druckfeder D nach außen gedrückt und liegen mit ihrem hier nicht sichtbaren dritten Anschlag am Innendurchmesser der Radnabe 1 in Verriegelungsposition an.
Das Gehäuse 4 weist eine zylindrische Außenkontur auf, deren Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser der Radnabe 1 entspricht.
Die Wirkungsweise des Radsicherungssystems ist folgende:
Die Stelleinrichtung 3 mit darin befindlichen, entgegen der Kraft der Rückstellfeder D zusammengedrückten Sicherungsbolzen 4, wird in die Radnabe 1 eingeschoben, so dass der Sicherungsbereich 4a der Sicherungsbolzen 4 durch die beiden Durchbrüche 1.1 in der Radnabe 1 schnappt, wobei sich der dritte Anschlag 4.3 der Sicherungsbolzen 4 innen an der Radnabe 1 anlegt und die radiale Bewegung nach außen begrenzt.
Die Radmutter 2 weist in Richtung zur Felge eine Schräge 2.1 auf. Beim Aufschrauben der Radmutter 1 greift die Schräge 1.1 über die Montageschräge 4.5 der beiden Sicherungsbolzen 4, wodurch diese entgegen der Kraft der Druckfeder D so lange zusammengedrückt werden, bis die Radmutter 2 über die Sicherungsbolzen 4 hinweggeschraubt ist. Nach dem Überschrauben der Radmutter 2 drückt die Druckfeder D dann die Sicherungsbolzen 4 wieder radial nach außen. Der erste Anschlag 4.1 der Sicherungsbolzen bildet nun einen axialen Anschlag für die Radmuter 2. Löst sich die Radmutter, so drückt sie gegen diesen Anschlag 4.1. Eine radiale Bewegung der Sicherungsbolzen 4 ist nun nicht möglich, da die achsparallele Außenkante einen zweiten Anschlag 4.2 bildet, der sich an den Außendurchmesser der Radnabe 1 anlegt. Löst sich die Radmutter 2 unbeabsichtigt, so legt sich ihre in Richtung zu den Sicherungsbolzen 4 weisende Stirnfläche an die Sicherungsbolzen 4 an, der zweite Anschlag 4.2 drückt gegen den Bund der Radmutter 2 und fixiert den Sicherungsbolzen 4.2, so dass er sich nicht radial nach innen bewegen kann und die Radmutter 2 wird somit auf der Radnabe 1 gehalten. Dabei drücken die Sicherungsbolzen 4 mit ihrem Sicherungsbereich 4a axial gegen die radabgewandten Bereiche der Durchbrüche 1.1 in der Randnabe 1, so dass die beim Lösen der Räder auf die Radmutter wirkende Axialkraft über die Sicherungsbereiche 4a der Sicherungsbolzen übertragen und über die radabgewandten Bereiche der Durchbrüche 1.1 in der Radnabe 1 aufgenommen wird. Das Demontieren ist nicht näher dargestellt. dabei erfolgt das Wechseln der Räder mit einem Werkzeug, welches ebenfalls eine Schräge aufweist und die Sicherungsbolzen 4 zusammengedrückt, wonach die Radmutter 2 von der Radnaben 1 abgeschraubt werden kann.
Es wird somit eine äußerst einfache Sicherungseinrichtung geschaffen.
Neben dem vorgenannten Ausführungsbeispiel mit zwei Sicherungsbolzen ist es auch möglich, nur einen oder mehr als zwei Sicherungsbolzen zu verwenden.

Claims

1. Radsicherungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge des Rennsports, zur Lagesicherung einer Felge auf einer Radnabe mittels einer Radmutter, wobei die Radmutter mittels einer, in der Radnabe angeordneten mechanischen Stelleinrichtung, welche wenigstens einen Sicherungsbolzen aufweist, in Verriegelungsstellung auf der Radnabe durch einen ersten Anschlag des Sicherungsbolzens axial fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbolzen einen zweiten Anschlag aufweist, der auf der radabgewandten Seite der Radmutter an eine Kontur der Radmutter anlegbar ist, und eine radiale Bewegung des Sicherungsbolzens verhindert.

2. Radsicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbolzen über wenigstens ein, in der Stelleinrichtung angeordnetes Stellelement radial verstellbar ist
zwischen einer Montagestellung, in welcher die Radmutter montierbar oder demontierbar ist und
einer Verriegelungsstellung, in welcher der Sicherungsbolzen die Radmutter axial fixiert.

3. Radsicherungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung in die Radnabe einschiebbar ist und dass die Radnabe an ihrem, die Radmutter überragenden freien Bereich wenigstens einen Durchbruch aufweist, durch welchen der Sicherungsbolzen reicht, welcher in Verriegelungsstellung die Außenkontur der Radmutter zumindest teilweise überragt.

4. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radabgewandte Bereich des Durchbruchs der Radnabe als Anschlag des Sicherungsbolzens bei einer Axialbelastung des Sicherungsbolzens durch die Radmutter dient.

5. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag des Sicherungsbolzens durch einen in Richtung zur Felge, im Vergleich zur Anlagefläche der Mutter in Richtung zur Felge vorstehenden Bereich gebildet wird.

6. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung aus einem Gehäuse besteht, in dem der Sicherungsbolzen radial entgegen der Rückstellkraft des Stellelements verschiebbar ist.

7. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbolzen mittels der Rückstellkraft des Stellelements in Verriegelungsposition gehalten wird, wobei der Sicherungsbolzen wenigstens einen dritten Anschlag aufweist, der am Innendurchmesser der Nabe anliegt und die radiale Bewegung des Sicherungsbolzens begrenzt.

8. Radsicherungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement als Druckfeder ausgebildet ist.

9. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse im wesentlichen eine zylindrische Außenkontur aufweist.

10. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine axiale Bohrung im Zylindermittelpunkt aufweist.

11. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsbolzen in einen Führungs- und einen, den ersten und den zweiten Anschlag aufweisenden Sicherungsbereich untereilt sind.

12. Radsicherungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich des Sicherungsbolzens von einer radialen Bohrung im Gehäuse aufgenommen wird.

13. Radsicherungssystem nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich eine, innen an der zylindrischen Wandung der Radnabe anliegende und den dritten Anschlag bildende, Schulter aufweist.

14. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich des Sicherungsbolzens auf der, der Radmutter zugewandten Seite, eine Vertiefung in Gehäuselängsrichtung aufweist, welche in radialer Richtung die dem Sicherungsbolzen zugewandte Seite der Radmutter überragt.

15. Radsicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbereich des Sicherungsbolzens auf der dem Gehäuse abgewandten Stirnfläche einen konischen Verlauf aufweist.

16. Radsicherungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus den kleinsten Durchmesser auf der, der Radmutter abgewandten Seite aufweist.

17. Radsicherungssystem nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Radsicherung eingesetzten Sicherungsbolzen so über dem Umfang des Gehäuses aufgeteilt werden, dass sich eine der Anzahl der Sicherungsbolzen entsprechende Anzahl von gleichgroßen Kreissegmenten ergibt.

18. Radsicherungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von zwei im Winkel von 180° angeordneten Sicherungsbolzen der Führungsbereich in Form der radialen Bohrung in der Stelleinrichtung als radiale Durchgangsbohrung ausgebildet ist.

19. Radsicherungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei Sicherungsbolzen die Druckfeder angeordnet ist, die für beide Sicherungsbolzen als Stellelement wirkt.