Schaeffler KG Industriestraße 1 - 3, 91074 Herzogenaurach

Bezeichnung der Erfindung

Radnabe mit zwischen den Löchern für Radschrauben ausgebildeten axialen Ausnehmungen

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit einem Zentralabschnitt und einem sich daran radial anschließenden Radialabschnitt, mit einem vom Zentralabschnitt axial abstehenden Lagerabschnitt zur Aufnahme eines Radlagers sowie mit einem axial gegenüberliegenden Aufnahmeanschnitt zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge, wobei in dem Radialabschnitt Löcher zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind.

Hintergrund der Erfindung

Radnaben für Kraftfahrzeuge sind dem Fachmann in vielen Ausgestaltungs- Varianten bekannt. Sie werden im Kraftfahrzeug als Bindeglied zwischen einer Antriebswelle und einem Fahrzeugrad genutzt. Zur Verbindung mit der Antriebswelle weist eine Radnabe üblicherweise einen zentralen Aufnahmeabschnitt mit einer Steckverzahnung auf, in die das freie Ende der Antriebs-

welle einsteckbar ist. Zur Befestigung der Felge eines Fahrzeugrades sind an einem Radialabschnitt der Radnabe Löcher mit Schraubgewinde ausgebildet, in die unter Zwischenlage einer Bremsscheibe Radschrauben einschraubbar sind. Zudem weisen Radnaben üblicherweise einen Axialab- schnitt zur Aufnahme und radialen Zentrierung der Radfelge bzw. der Bremsscheibe auf.

Es ist auch bekannt, dass derartige Radnaben mit nicht durchgängigen Ma- terialausnehmungen versehen sind, um im Betrieb des Fahrzeuges die mit dem Fahrzeugrad drehenden Massen zu reduzieren, wodurch sich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs verbessern lassen.

Aufgabe der Erfindung

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Radnabe derart weiterzubilden, dass bei mit konventionellen Radnaben vergleichbaren Abmessungen deren Masse weiter reduziert ist. Dabei soll die Radnabe eine hohe Kipp- und Verwölbungssteifigkeit aufweisen sowie eine genaue Führung der Bremsscheibe und der Felge sowohl im Hinblick auf die Anzugsdrehmomente der Radschrauben als auch in Bezug auf während des Betriebs auftretende Kräfte gewährleisten.

Zusammenfassung der Erfindung

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Radnabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Demnach wird eine Radnabe vorgeschlagen, mit einem Zentralabschnitt und einem sich daran anschließenden Radialabschnitt, mit einem vom Zentral-

abschnitt axial abstehenden Lagerabschnitt zur Aufnahme eines Radlagers sowie mit einem axial gegenüberliegenden Aufnahmeanschnitt zur Aufnahme einer Bremsscheibe bzw. Radfelge, wobei in dem Radialabschnitt Löcher zur Aufnahme von Radschrauben ausgebildet sind. Bei dieser Radnabe ist zudem vorgesehen, dass zumindest zwischen einigen Löchern im Radialabschnitt Ausnehmungen ausgebildet sind, die die Wand des Radialabschnitts vollständig durchdringen, und dass am radialen Ende der Radnabe zumindest ein Versteifungsmittel ausgebildet ist.

Durch die vorgeschlagene technische Lösung ist demnach eine Radnabe geschaffen, die axial Vorrichtungsbestandteile zur Verbindung mit einer Fahrzeugantriebswelle, zur Aufnahme eines Radlagers sowie zur Aufnahme einer Bremsscheibe und einer Radfelge aufweist. Dabei verfügt diese Radnabe über einen Radialabschnitt, welcher durch die Löcher für die Rad- schrauben und die durchgängigen Ausnehmungen im hohen Maße eine Leichtbaukonstruktion darstellt. Das am Umfang der Radnabe ausgebildet Versteifungsmittel sorgt für eine ausreichend hohe Steifigkeit der Radnabe trotz deren Aussparungen im Radialabschnitt, wobei das zusätzliche Material der Radnabe im Versteifungsbereich geringer ist als die Summe der Materi- aleinsparungen im Bereich der Aussparungen.

Entsprechend den jeweiligen Abmessungen und/oder mechanischen Anforderungen an die Radnabe kann diese gemäß den nachfolgenden Merkmalen aufgebaut sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Radnabe ist diese zudem dadurch gekennzeichnet, dass sich das Versteifungsmittel axial über den Rand der Radnabe hinaus in Richtung und koaxial zum Lagerabschnitt erstreckt. Durch dieses Konstruktionsmerkmal wird die auf der anderen Seite befindliche Anlagefläche für eine Bremsscheibe axial frei-

gehalten.

In einer ersten Variante ist das Versteifungsmittel durch eine Mehrzahl von Nasen oder axialen Fortsätzen gebildet, die unter Einhaltung von Zwischen- räumen umfangsbezogen voneinander beabstandet sind. Bevorzugt sind diese Nasen in demjenigen Umfangssektor der Radnabe angeordnet, in dem auch die genannten Ausnehmungen in der Radnabe ausgebildet sind, wobei die Zwischenräume zwischen den Nasen im Bereich der genannten Löchern zur Aufnahme der Radschrauben freigehalten sind.

Eine zweite Variante sieht vor, dass das Versteifungsmittel als Versteifungsring ausgebildet ist, der sich über den gesamten Umfang der Radnabe erstreckt.

Gemäß der Erfindung ist zudem vorgesehen, dass die Ausnehmungen über den Umfang der Radnabe gleich verteilt zwischen jeweils zwei Löchern des Radialabschnittes ausgebildet sind.

Entsprechend einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist vorge- sehen, dass zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen der radial außen liegende kürzeste Abstand Sa zwischen diesen kleiner ist als ein Abstand Si zwischen zwei Punkten A, B der geringsten radialen Entfernung der Ausnehmungen zur Drehachse der Radnabe. Durch dieses Prinzip ist sichergestellt, das die beste Kombination von Gewichtsreduzierung, hoher Bauteil- Steifigkeit und günstigster Spannungsverteilung in der Radnabe realisierbar ist.

Nach diesem Konstruktionsprinzip weisen die Ausnehmungen im Querschnitt zur Radialebene des Radialabschnitts daher favorisiert eine im Wesentlichen trapezförmige, nierenförmige oder dreieckförmige Geometrie mit vorzugsweise gerundeten Ecken auf.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen in Richtung zum Lagerabschnitt gesehen über einen ersten Axialabschnitt, einen sich daran anschließenden zweiten Axialabschnitt sowie einen sich daran anschließen- den dritten Axialabschnitt aufweisen. Während die Wandflächen der Ausnehmungen im ersten Axialabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Radialebene des Radialabschnitts, also parallel zur Drehachse der Radnabe, verlaufen, sind die Wandflächen der beiden letztgenannten Abschnitte der Ausnehmungen mit unterschiedlichen und axial kleiner werdenden Winkeln von weniger als 90° zur genannten Radialebene angestellt. Dadurch weisen die Ausnehmungen sich stufig aufweitende öffnungen auf.

Gemäß einem weiteren Merkmal kann vorgesehen, dass der Zentralabschnitt konisch ausgebildet ist, wobei sich dieser Zentralabschnitt in Richtung zum Lagerabschnitt axial verjüngt. Durch dieses konstruktive Detail wird eine besonders sichere Drehmomentübertragung von dem Zentralabschnitt der Radnabe in deren filigran aufgebauten Radialabschnitt erreicht. Zudem wird einer Bremsscheibe eine durch den konischen Verlauf vergrößerte axiale Anlagefläche geboten.

Eine andere Weiterbildung der Konstruktion der Radnabe sieht vor, dass sich die Ausnehmungen radial bis in den konischen Bereich des Zentralabschnitts erstrecken. Bei trapezförmigen bzw. nierenförmigen Ausnehmungen ist zudem bevorzugt vorgesehen, dass deren kurze Seite radial nach innen in Richtung zur Drehachse der Radnabe weist, so dass im umfangsbezogen längeren Abschnitt des Radialabschnitts der Radnabe mehr Material entnommen ist als im umfangsbezogen kürzeren, radial inneren Abschnitt desselben.

Hinsichtlich der im Wesentlichen dreieckförmigen Ausnehmungen ist vorgesehen, dass diese derart im Radialabschnitt der Radnabe ausgebildet sind,

dass deren Dreieckspitze radial nach innen in Richtung zu Längsachse der Radnabe weist.

Dadurch, dass der Radialabschnitt der Radnabe im Bereich der Löcher für die Radschrauben eine axiale Wandstärke D1 aufweist, die größer ist als die axiale Wandstärke D2 im Bereich des ersten Axialabschnitts der Ausnehmungen, wird erreicht, dass sich beim Umformen und Lochen eines Radnabenrohlings eine geforderte bauteilbezogene Genauigkeit gut einhalten sowie die jeweiligen Fertigungsschritte problemlos durchführen lassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an zwei Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß ausgebildeten Radnabe, gesehen von der Antriebsseite,

Fig. 2 die Radnabe gemäß Fig. 1 , dargestellt von der gegenüberliegenden Seite,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante einer Radnabe gemäß der Erfindung, gesehen von der Felgen- und Bremsscheibenseite, und

Fig. 4 die Radnabe gemäß Fig. 3, dargestellt von der gegenüberliegenden Antriebsseite.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Wie die Figuren 1 und 2 verdeutlichen, umfasst eine erfindungsgemäß ausgebildete Radnabe 1 zunächst einen Zentralabschnitt 2, welcher im Wesent- liehen senkrecht zur Längsachse 21 der Radnabe 1 ausgebildet ist. Von diesem Zentralabschnitt 2 erstrecken sich koaxial zur Längsachse 21 ein Lagerabschnitt 4 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Radlagers sowie ein gestufter Aufnahmeabschnitt 20 zur Halterung und Zentrierung einer hier nicht dargestellten Bremsscheibe sowie einer ebenfalls nicht gezeigten Radfelge. Der Lagerabschnitt 4 ist so ausgebildet, dass auf seiner radialen Außenfläche ein Innenring des Radlagers befestigbar ist, während in seiner axialen Bohrung eine Steckverzahnung 19 zur Aufnahme eines axial verzahnten Zapfens einer Antriebswelle ausgebildet ist. Das freie axiale Ende des Lagerabschnitts 4 ist durch einen Ringwulst 18 begrenzt.

Der Zentralabschnitt 2 der Radnabe 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel konisch zur Längsachse 21 ausgebildet, wobei der Durchmesser dieses Zentralabschnitts 2 von radial außen in Richtung zum Lagerabschnitt 4 abnimmt. Der Zentralabschnitt 2 geht an seinem durchmessergrößten Umfang in einen Radialabschnitt 3 über, der zur Befestigung der auf dem Aufnahmeabschnitt 20 der Radnabe 1 aufgeschobenen Bremsscheibe und Radfelge dient.

Zumindest die Radfelge ist mittels Radschrauben an dem Radialabschnitt 3 der Radnabe 1 befestigbar. Dazu werden die Radschrauben in die mit nicht dargestelltem Schraubgewinde versehenen Löcher 5, 6, 7 und 8 eingeschraubt.

In der Radnabe 1 sind deren Radialwand durchgreifende Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 ausgebildet, die gleich verteilt zwischen den Löchern 5, 6, 7 und 8 angeordnet sind. In dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittsgeometrie in der Radialebene auf.

Dabei ist die umfangsbezogen längere Seite der Ausnehmungen radial außen und die umfangsbezogen kürzere Seite radial innen am Radialabschnitt 3 ausgebildet. Wie diese Figuren 1 und 2 deutlich zeigen, können sich die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 radial bis in den konischen Zentralab- schnitt 2 hinein erstrecken.

Die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 weisen in Richtung zum Lagerabschnitt 4 gesehen jeweils drei Axialabschnitte 14, 15 und 16 auf, von denen der ersten Axialabschnitte 14 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 21 bzw. senkrecht zur Radialebene des Radialabschnitts 3 ausgerichtete Wandflächen aufweist, während die Wandflächen der beiden daran anschließenden Axialabschnitte 15 und 16 mit unterschiedlichen und zueinander axial abnehmenden Winkel von weniger als 90° zur Radialebene angestellt sind.

Zudem kann gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 an ihrer radial innen liegenden Seite einen bogenförmigen Verlauf 17 aufweisen und/oder insgesamt abgerundete Ecken haben. Dadurch weisen die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 eine etwa nierenförmige Geometrie auf. Durch die geschilder- te Ausbildung der Ränder und der Seiten der Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 ist ein spannungsarmer Kraftverlauf innerhalb der Radnabe 1 realisiert.

Fig. 2 verdeutlicht, dass die Radnabe 1 wegen der gestuften Axialabschnitte 13, 14, 15 der Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 in deren Bereich sowie im Bereich der Löcher 5, 6, 7, 8 unterschiedliche Wandstärken aufweist. So ist die Wandstärke D1 im Bereich der Löcher 5, 6, 7, 8 größer ist als die Wandstärke D2 im Bereich des ersten Axialabschnitts 13 der Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13. Bevorzugt ist die Wandstärke D1 im Bereich der Löcher 5, 6, 7, 8 mehr als doppelt so groß wie die Wandstärke D2.

Durch die Wandstärkenausbildung ist beim fertigungstechnischen Erzeugen der Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12,13 und der Löcher 5, 6, 7, 8 die Werkstückintegrität sowie eine hohe Fertigungsgenauigkeit gewährleistet. Dabei werden die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12 und 13 vorzugsweise durch einen Um- formvorgang und die Löcher 5, 6, 7, 8 durch Bohren hergestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12, 13 hinsichtlich ihrer Abmessungen und ihres Abstandes dahingehend optimiert ausgebildet sind, dass eine möglichst leichte Radnabe 1 herstellbar ist, die alle auf diese einwirkenden Betriebsbelastungen unbeschadet aufnehmen kann und eine umfangsbezogen nicht wellige Anlagefläche für eine Bremsscheibe bildet.

Dazu sind die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12,13 derart ausgebildet und zuein- ander beabstandet, dass der radial außen liegende kürzeste Abstand Sa zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen kleiner ist als derjenige Abstand Si zwischen zwei Punkten A und B, die den geringsten radialen Abstand der Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12,13 zur Drehachse 21 der Radnabe 1 markieren.

Die Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12,13 können in ihrem radial äußeren Bereich auch weitgehend oval und im radial zur Drehachse 21 weisenden Bereich vergleichsweise spitz ausgebildet sein, welches hier nicht weiter dargestellt ist. Dabei erstreckt sich die Spitze der jeweiligen Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12,13 radial in Richtung zur Drehachse 21 der Radnabe 1. Die genannten Punkte A und B von zwei benachbarten Ausnehmungen 9, 10, 11 , 12,13 sind hierbei durch die jeweilige Spitze definiert.

Zur Versteifung der Radnabe 1 weist diese gemäß dem in den Figuren 1 und 2 gezeigtem Ausführungsbeispiel Nasen 23, 24, 25, 26 und 27 auf, die sich koaxial vom radialen Ende 28 der Radnabe 1 in Richtung zum Lagerabschnitt 4 erstrecken. Dabei ist zwischen jeder Nase umfangsbezogen ein

Zwischenraum freigelassen, der im Bereich der Löcher 5, 6, 7 und 8 zur Aufnahme der Radschrauben ausgebildet ist. Wie die Figuren 1 und 2 verdeutlichen, weisen die Nasen 23, 24, 25, 26 und 27 einen weitgehend bogenförmigen Verlauf auf, wobei sich die größte axiale Erstreckung etwa in der Mitte der zugeordneten Aussparung 9, 10, 11 , 12,13 befindet.

Den Figuren 3 und 4 ist entnehmbar, dass das Versteifungsmittel auch durch einen Verstärkungsring 29 gebildet sein kann, welcher am radialen Ende 28 der Radnabe 1 angesetzt ist und sich koaxial in Richtung des Lagerab- Schnitts 4 erstreckt sowie dabei alle Löcher 5, 6, 7, 8 und Aussparung 9, 10, 11 , 12,13 überdeckt.

Bezugszeichen

1 Radnabe

2 Zentralabschnitt

3 Radialabschnitt

4 Lagerabschnitt

5 Loch für Radschraube

6 Loch für Radschraube

7 Loch für Radschraube

8 Loch für Radschraube

9 Ausnehmung

10 Ausnehmung

11 Ausnehmung

12 Ausnehmung

13 Ausnehmung

14 Erster Axialabschnitt

15 Zweiter Axialabschnitt

16 Dritter Axialabschnitt

17 Bogenförmiger Verlauf der Ausnehmung

18 Ringwulst

19 Steckverzahnung

20 Aufnahmeanschnitt für Bremsscheibe und Radfelge

21 Drehachse

23 Nase

24 Nase

25 Nase

26 Nase

27 Nase

28 Radiales Ende der Radnabe

29 Verstärkungsring

A Punkt an einer Ausnehmung

B Punkt an einer Ausnehmung

D1 Wandstärke

D2 Wandstärke

Sa Abstand außen

Si Abstand innen