DE10128072A1 - Radnabe mit Lagerung und Bremsscheibe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit einer Lagerung, die mindestens einen Außenring der Lagerung darstellt oder aufnimmt und mit einem Radflansch sowie einer aus Bremsscheibentopf und mindestens einem Reibring bestehenden Bremsscheibe, deren kleinster nutzbarer Durchmesser kleiner ist als der Radauflagedurchmesser des Radflansches. Dazu sitzt der Radflansch auf der Außenkontur des Bremsscheibenkopfes. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Radnabe mit einer Lagerung und einer Bremsscheibe entwickelt, bei der die Funktionen des Antriebs und der Bremse weitgehend getrennt sind. Diese wird auf eine vorhandene Konstruktion einer Radlagerung aufgebaut.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit einer Lagerung, die mindestens einen Außenring der Lagerung darstellt oder auf­ nimmt und mit einem Radflansch sowie einer aus Bremsscheiben­ topf und mindestens einem Reibring bestehenden Bremsscheibe, deren kleinster nutzbarer Durchmesser kleiner ist als der Rad­ auflagedurchmesser des Radflansches.

Aus der DE 196 47 391 A1 ist eine derartige Radnabe bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Radnabe einer nicht angetrie­ benen Achse. Die Bremsscheibe und der Radflansch sind an der Radnabe mit Hilfe von Nabenschrauben befestigt. Ist die Achse angetrieben, wird mit diesen Nabenschrauben außer dem Rad­ flansch und der Bremsscheibe zusätzlich ein Antriebswellen­ flansch an der Nabe befestigt. Beim Anziehen der Schrauben er­ geben sich einschließlich des Gewindes fünf Setzfugen der ver­ spannten Bauteile. Um die für den Betrieb erforderliche Rest­ klemmkraft nach dem Setzen der Fugen zu gewährleisten, sind hohe Vorspannkräfte der Nabenschrauben erforderlich.

Das Anziehen der Nabenschrauben führt zu einer kraftschlüssi­ gen Verbindung zwischen der Bremsscheibe und dem Radflansch einerseits und dem Antriebswellenflansch und dem Radflansch andererseits. Über die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Bremsscheibe und dem Radflansch werden beim Bremsen die Brems­ momente von der Bremsscheibe auf den Radflansch als Schub­ kräfte mit dem Hebelarm des Abstandes des jeweiligen Übertra­ gungselementes zur Raddrehachse übertragen. Die Antriebsmo­ mente werden vom Antriebswellenflansch in Form von Schubkräf­ ten, integriert über den jeweiligen Hebelarm, über die kraft­ schlüssige Verbindung zwischen dem Antriebswellenflansch und dem Radflansch auf den Radflansch übertragen. Da das Bremsmo­ ment dem Antriebsmoment entgegenwirkt, wechselt die Richtung der Schubbeanspruchungen.

Die Bremsscheibe ist an der Radnabe zentriert. Der Radflansch ist sowohl an der Bremsscheibe als auch mit Hilfe der Naben­ schrauben an der Radnabe zentriert. Hierdurch ist die Anzahl der passgenau zueinander bearbeiteten Flächen hoch und die Be­ arbeitung aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zu­ grunde, eine Radnabe mit einer Lagerung, einem Radflansch und einer Bremsscheibe zu entwickeln, die auch bei angetriebenen Achsen eine hohe Ausnutzung der Vorspannkraft der Nabenschrau­ ben ermöglicht. Die Bauteile sollen einfach und kostengünstig zu bearbeiten und zu montieren sein. Außerdem soll die Funk­ tion des Antriebs von der Funktion des Bremsens weitgehend ge­ trennt sein. Die Radnabe soll auf einem bestehenden Achskörper und einer bestehenden Lagerung aufbauen.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspru­ ches gelöst. Dazu sitzt der Radflansch auf der Außenkontur des Bremsscheibentopfes.

Bei einer angetriebenen Achse ist nur die Bremsscheibe und der Antriebswellenflansch mit Hilfe von Nabenschrauben an der Rad­ nabe befestigt. Beim Anziehen der Nabenschrauben ergeben sich einschließlich des Gewindes vier Setzfugen. Eine davon ist zwischen dem Schraubenkopf und dem Antriebswellenflansch, die zweite zwischen dem Antriebswellenflansch und der Bremsscheibe und die dritte zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe.

Beim Bremsen werden die Bremsmomente von der Bremsscheibe di­ rekt auf den auf ihr sitzenden Radflansch übertragen. Die An­ triebsmomente werden vom Antriebswellenflansch über die kraft­ schlüssige Verbindung zwischen dem Antriebswellenflansch und der Bremsscheibe auf diese und von der Bremsscheibe auf den Radflansch übertragen.

Die zur Sicherung der Restklemmkraft erforderliche Vorspannung der Nabenschrauben ist wegen der geringen Anzahl der Setzfugen gering. Außerdem ist die Momentenübertragung beim Antreiben getrennt von der Momentenübertragung beim Bremsen. Über die kraftschlüssige Verbindung im Bereich der Nabenschrauben wird daher im wesentlichen eine Schubschwellbeanspruchung übertra­ gen und nur ein geringer Anteil an Schubwechselbelastung. Hierdurch kann eine gegebene Vorspannkraft wegen des geringen Setzbetrages weit ausgenutzt werden und es können z. B. hohe Antriebsmomente vom Antriebswellenflansch aus übertragen wer­ den.

Der Radflansch sitzt auf der Bremsscheibe und ist zusammen mit dieser an der Radnabe zentriert. Die Bauteile werden jeweils nur an einem Anschlussbauteil zentriert. Hierdurch ergeben sich wenige, einfach und kostengünstig zu bearbeitende Passun­ gen. Auch sind die Bauteile einfach und kostengünstig zu mon­ tieren.

Eine derartige Radnabe mit Radflansch und Bremsscheibe kann mit verschiedenen Achskörpern und Lagerungen kombiniert wer­ den. Die Lagerung kann zum Beispiel aus einem zweireihigen Ke­ gelrollenlager, aus zwei einzelnen Kegelrollenlagern oder aus entsprechenden Lagerkombinationen aufgebaut sein. Diese Lage­ rungen können auf einem vorhandenen Achskörper sitzen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schema­ tisch dargestellten Ausführungsform.

Fig. 1 Radlagerung einer angetriebenen Achse.

Die Fig. 1 zeigt eine Radlagerung einer angetriebenen Achse, beispielsweise einer Hinterachse mit Zwillingsbereifung eines Nutzfahrzeuges. Das einzelne Treibrad ist über ein Wälzla­ ger (10) auf einem am Fahrzeugaufbau in der Regel federnd ab­ gestützten Achskörper (1) gelagert. Eine das Treibrad antrei­ bende Welle (30) ist im hohlen Achskörper (1) angeordnet. Die Antriebswelle (30) treibt über einen angeformten Antriebswel­ lenflansch (31) eine Radnabe (20) und eine Bremsscheibe (40) an. Die Bremsscheibe (40) umfasst u. a. einen Reibring (52) und einen Bremsscheibentopf (42). Ein Teil dieses Bremsscheiben­ topfes (42) ist als Radflansch (45) ausgebildet. An letzterem sind lösbar die hier nicht dargestellten Felgen der Räder be­ festigt.

In Fig. 1 endet der sich nach außen verjüngende, hohle Achs­ körper (1), der auch Teil einer lenkbaren Achse sein kann, in einem Lagersitz (2). Letzterer ist zum einen zur Fahrzeugmitte hin durch eine Achskörperschulter (3) und zum anderen zur Fahrzeugaußenseite hin durch ein Gewinde (4) begrenzt. Auf dem Lagersitz (2) sind zwei Innenringe (12) eines in O-Anordnung montierten zweireihigen Kegelrollenlagers (10) angeordnet. Die Innenringe (12) werden mit Hilfe einer sicherbaren Wellenmut­ ter (5) über eine verdrehsichere Stützscheibe (6) gegen die Achskörperschulter (3) verspannt.

Die Radnabe (20) stützt sich über einen Wälzkörperaußen­ ring (11) mit zylindrischer Außenkontur und die Wälzkör­ per (13) auf den Innenringen (12) ab. Sie ist zumindest ab­ schnittsweise ein zylindrisches Rohr mit konzentrischen, bear­ beiteten Innen- und Außenflächen. Ein Teil der Innenfläche ist die Radnabenbohrung (24). Der Außendurchmesser der Rad­ nabe (20) ist hierbei etwa 25% größer als die Radnabenboh­ rung (24). An dem zur Fahrzeugmitte orientierten Ende der Rad­ nabe (20) ist an der Innenfläche eine Anschlagschulter (22) angeordnet.

An der zur Radaußenseite orientierten planen Stirnseite der Radnabe (20) befinden sich Gewindebohrungen (26).

Um die Radnabe (20) herum ist der Bremsscheibentopf (42) ange­ ordnet. Dieser hat einen zylindrischen, zumindest bereichs­ weise bearbeiteten Innendurchmesser. An seinem zur Radaußen­ seite ausgerichtetem Ende hat er einen Befestigungs­ flansch (43). Dieser ist normal zur Raddrehachse (8) ausge­ richtet und umfasst zwei zueinander parallele und plane Sei­ tenflächen. Am Befestigungsflansch (43) sind Bohrungen (44) fluchtend zu den Gewindebohrungen (26) der Radnabe (20) ange­ ordnet.

Die im wesentlichen radiale Außenfläche des Bremsscheibentop­ fes (42) ist in drei Abschnitte aufgeteilt.

Die Länge des ersten Abschnittes beträgt etwa ein Drittel der Länge des Bremsscheibentopfes (42). In diesem Abschnitt weitet sich der Außendurchmesser entlang der ersten zwei Drittel der Länge der Mantelfläche kegelstumpfartig um etwa 10% seines Ausgangsdurchmessers auf. Das letzte Drittel dieses ersten Ab­ schnittes ist zylindrisch ausgebildet.

Der mittlere Abschnitt der Außenfläche des Bremsscheibentop­ fes (42) ist als Radflansch (45) ausgebildet. Der Rad­ flansch (45) sitzt hierbei auf der Außenkontur des Bremsschei­ bentropfes (42). Die Länge dieses Abschnittes beträgt etwa ein Viertel der Gesamtlänge des Bremsscheibentopfes (42), so dass der Radflansch (45) etwa auf der halben Länge des Bremsschei­ bentopfes (42) angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Rad­ flansches (45) ist ca. anderthalb mal so groß wie der Ausgangsdurchmesser des ersten Abschnittes des Bremsscheiben­ topfes (42). Der Radflansch (45) hat an seiner zur Radaußen­ seite orientierten Seite eine Radauflagefläche (46). Dies ist eine plane, bearbeitete Ringfläche, die normal zur Raddreh­ achse (8) angeordnet ist. Der maximale Außendurchmesser der Radauflagefläche (46) entspricht dem Außendurchmesser des Rad­ flansches (45), der minimale Innendurchmesser entspricht etwa dem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes des ersten Ab­ schnittes des Bremsscheibentopfes (42).

Zwischen der bearbeiteten Radauflagefläche (46) und dem zy­ lindrischen Abschnitt des ersten Abschnitts der Außenfläche des Bremsscheibentopfes (42) ist eine Entlastungskerbe ange­ ordnet. Die Radauflagefläche (46) ist Teil einer Ebene, die die Lagerung (10) etwa mittig schneidet. Parallel zur Raddreh­ achse (8) sind in der Radauflagefläche (46) auf einem gemein­ samen Teilkreis Durchgangsbohrungen (47) angeordnet. In diesen Bohrungen (47) werden die Befestigungsmittel zur Befestigung der Felgen angeordnet.

Die zur Radinnenseite orientierte Stirnfläche des Radflan­ sches (45) ist parallel zur Radauflagefläche (46). Diese Flä­ che ist ebenfalls eine Ringfläche, ihr innerer Durchmesser ist jedoch etwa 10% größer als der innere Durchmesser der Radauf­ lagefläche (46). Am Innendurchmesser dieser Fläche schließt ein Übergangsradius an, der in die radiale Außenfläche des dritten Abschnitt des Bremsscheibentopfes (42) übergeht.

Durch die Anordnung des Radflansches (45) auf dem Bremsschei­ bentopf (42) werden Kräfte aus dem Radflansch (45) in die ra­ diale Außenseite des Bremsscheibentopfes (42) eingeleitet.

Der dritte Abschnitt der Außenfläche des Bremsscheibentop­ fes (42) ist weitgehend zylindrisch. Der Durchmesser dieses Abschnittes entspricht etwa dem Ausgangsdurchmesser des ersten Abschnitts des Bremsscheibentopfes (42).

An der Außenfläche des Bremsscheibentopfes (42) ist an deren zur Fahrzeugmitte hin ausgerichteten Ende ein Reibring (52) angeordnet. In der Übergangsstelle (51), der sogenannten Schirmung, kann eine Montagefuge angeordnet sein.

Der Reibring (52) kann unlösbar oder lösbar mit dem Brems­ scheibentopf (42) verbunden sein. Im Falle einer lösbaren Verbindung kann dies z. B. eine form­ schlüssige Welle-Nabe-Verbindung in Form eines Vielnutprofils, eines Kerbzahnprofils etc. sein.

Die parallelen Außenflächen des Reibringes (52) bilden die Reibflächen (53), an denen beim Bremsen die Bremsbeläge anlie­ gen. Der Außendurchmesser dieser Flächen ist z. B. etwa 75% größer als der Innendurchmesser. Der nutzbare Innendurchmesser einer Reibfläche (53) ist hierbei kleiner als der Außendurch­ messer der Radauflagefläche (46) am Radflansch (45). Er ent­ spricht dem Außendurchmesser des dritten Abschnittes des Bremsscheibentopfes (42).

Bei der Montage wird das Wälzlager (10), hier ein Patronenla­ ger, in die Radnabe (20) eingesetzt. Das Wälzlager (10) wird über seinen Außenring (11) soweit in die Bohrung (24) der Rad­ nabe (30) geschoben, bis sein Außenring (11) an der Axial­ schulter (22) der Radnabe (20) anliegt.

Die Radnabe (20) wird zusammen mit dem Wälzlager (10) auf den Achskörper (1) geschoben, bis ein Innenring (12) des Wälzla­ gers (10) an der Achskörperschulter (3) anliegt. Mit Hilfe der Wellenmutter (5) und der Sicherungsscheibe (6) wird die Vor­ spannung des Wälzlagers (10) eingestellt und das Wälzla­ ger (10) auf dem Achskörper (1) gesichert.

Als nächstes wird der Bremsscheibe (40) über die Radnabe (20) geschoben, bis der Befestigungsflansch (43) des Bremsscheiben­ topfes (42) an der Stirnseite der Radnabe (20) anliegt und die Gewindebohrungen (26) der Radnabe (20) mit den Bohrungen (44) des Bremsscheibentopfes (42) fluchten. Der Radflansch (45) zur Befestigung der Felgen steht dann annähernd mittig über dem Wälzlager (10). Der Bremsscheibentopf (42) wird hierbei zumin­ dest bereichsweise am Außendurchmesser der Radnabe (20) zent­ riert.

Bei der Montage werden die drei Teile, der Antriebswellen­ flansch (31), der Bremsscheibentopf (42) und die Radnabe (20), nachdem sie z. B. mit Hilfe eines Hilfszentrierstifts zentriert sind, durch eine Vielzahl von Nabenschrauben (62) gegeneinan­ der verspannt und gesichert. Diese Nabenschrauben (62) sind beispielsweise Dehnschrauben oder Dehnschrauben mit Zentrier­ abschnitt.

Die Nabenschrauben (62) haben im Bereich des Antriebswellen­ flansches (31) und des Bremsscheibentopfes (42) kein Gewinde. Im Falle einer Dehnschraube mit Zentrierabschnitt beginnt die Taille der Dehnschraube erst im Bereich des Bremsscheibentop­ fes (42) und der Radnabe (20).

Die Demontage erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Nach dem Lö­ sen der Nabenschrauben (62) wird der Antriebswellen­ flansch (31) mit der Antriebswelle (30) abgezogen. Jetzt kann die gesamte Bremsscheibe (40) demontiert werden, ggf. mit Hilfe eines Abziehwerkzeuges. Das Wälzlager (10) braucht hier­ bei nicht vom Achskörper (1) demontiert zu werden.

Das Anwendungsbeispiel bezieht sich auf die Radnabe eines an­ getriebenen Rades. Selbstverständlich kann eine solche Anord­ nung auch für ein nicht angetriebenes Rad eingesetzt werden.

Claims (10)

1. Radnabe mit einer Lagerung, die mindestens einen Außenring der Lagerung darstellt oder aufnimmt und mit einem Radflansch sowie einer aus Bremsscheibentopf und mindestens einem Reib­ ring bestehenden Bremsscheibe, deren kleinster nutzbarer Durchmesser kleiner ist als der Radauflagedurchmesser des Rad­ flansches, dadurch gekennzeichnet, dass der Radflansch (45) auf der Außenkontur des Bremsschei­ bentopfes (42) sitzt.

2. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radflansch (45) Teil des Bremsscheibentopfes (42) ist.

3. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitung des Radflansches (45) auf der radialen Außen­ seite des Bremsscheibentopfes (42) erfolgt.

4. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (42) eine zylindrische Mantelinnenfläche aufweist, mit der er am Außendurchmesser einer zylindrischen Außenfläche der Radnabe (20) zumindest bereichsweise zentriert ist.

5. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Überganges (51) zwischen einem Reibring (52), der Teil der Bremsscheibe (40) ist, und dem Bremsscheibentopf (42) eine Montagefuge sitzt.

6. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radflansch (45) annähernd auf der Hälfte der Länge des Brems­ scheibentopfes (42) angeordnet ist.

7. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radflansch (45) eine Radauflagefläche (46) umfasst, die Teil einer Ebene ist, die die Lagerung (10) schneidet.

8. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (20) zumindest bereichsweise ein Rohr mit annähernd konzentrischen Innen- und Außenflächen ist.

9. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (20) Teil einer angetriebenen Achse ist.

10. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (10) ein doppelreihiges Kegelrollenlager umfasst, das als Patronenlager mit zumindest einem gemeinsamen Außen­ ring (11) aufgebaut ist.