Befestigungsscheibe und Radanordnung

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsscheibe zur Befestigung eines Gegenstandes an einer drehbaren Welle, wobei die Befestigungsscheibe mehrere zueinander beabstandete Ausnehmungen aufweist, die der Aufnahme von Befestigungselementen dienen, durch welche die Befestigungsscheibe mit der Welle verbindbar ist. Die Erfindung betrifft desweiteren eine Radanordnung zur Befestigung eines Reifens am Nabenbereich einer Fahrzeugachse.

Ackerschlepper werden in letzter Zeit auf immer höheren Transportgeschwindigkeiten ausgelegt. Es wurde beobachtet, daß beim Überschreiten bestimmter Geschwindigkeiten sich Radunwuchten nachteilig auswirken und zum Springen oder Hüpfen des Fahrzeugs führen. Dieser Effekt tritt besonders bei Vorderrädern oder Reifenanordnungen auf, die bezüglich der Achse nicht konzentrisch, sondern außermittig angeordnet sind.

Bei Rädern, die für Automobile entwickelt sind, wird häufig eine Kombination aus konischen Löchern mit konischen Schraubenmuttern verwendet, die auf einem Gewindebohrlochkreis liegen. Diese Ausbildung erlaubt einerseits den Ausgleich von Toleranzen und ermöglicht dennoch eine Zentrierung des Rades bezüglich der Achse. Die Verwendung von kegelförmigen Löchern ist jedoch bei Radanordnungen ungeeignet, bei denen ein Reversieren (Umdrehen) der Räder möglich sein soll, wie es beispielsweise bei Ackerschleppern gefordert wird, um unterschiedliche Spurweiten einstellen zu können. Da bei einer Anwendung der beschriebenen Ausbildung bei reversierbaren Rädern die Löcher sich zu beiden Seiten kegelförmig öffnen müßten, würde die Felgenscheibe im Bereich der Befestigungsschrauben erheblich geschwächt, so daß lediglich eine dünne Materialschicht zurückbleiben würde. In diesem Fall würde durch das zur Befestigung der Radanordnung aufzubringende Drehmoment die Befestigungsschraube durch die Felgenscheibe durchbrechen.

Alternativ oder zusätzlich zu der Verwendung von kegelförmigen Löchern weisen die Räder von Automobilen häufig ein zentrisches Führungsloch auf, welches mit einem Nabenabschnitt der Achse eine enge Passung bildet. Es ist jedoch in vielen Fällen, beispielsweise bei Fahrzeugen wie Ackerschleppern, unzweckmäßig, solch eng passende Führungslöcher zu verwenden, da diese Fahrzeuge manchmal über längere Zeitabschnitte nicht bewegt werden, so daß die zusammengefügten Teile zusammenrosten können, was es äußerst schwierig macht, die Radanordnung von der Achse zu lösen.

Übliche Vorderradscheiben für Fahrzeuge, wie Ackerschlepper, weisen im allgemeinen eine Anzahl von auf einem Schraubenlochkreis liegende Löchern auf, mittels der die Radanordnung an der Achse, bzw. eine Radscheibe an einer Radfelge, befestigt wird. Die Schrauben haben dabei innerhalb der Löcher ein ausreichendes Spiel, um Lagevariationen der zusammenfügbaren Teile zu ermöglichen. Dabei kann es jedoch leicht passieren, daß die Radanordnung exzentrisch an der Achse befestigt wird, denn es ist nicht wahrscheinlich, daß die Befestigungsschrauben in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung genau konzentrisch zu den zugehörigen Bohrungen verlaufen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Befestigungsscheibe der eingangs genannten Art, bzw. die Felgenscheibe einer Radanordnung, derart auszubilden, daß die genannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll die Befestigungsscheibe oder die Felgenscheibe eine genaue Zentrierung eines an ihr befestigten Gegenstands, beispielsweise eines Rades, bezüglich einer Welle oder Achse ermöglichen. Desweiteren soll eine leichte Montage des Gegenstandes oder Rades an der Welle oder der Achse möglich sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehren der Patentansprüche 1 oder 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Lösung bringt die aus der Aufgabenstellung resultierenden Vorteile mit sich.

Erfindungsgemäß weist die eingangs genannte Befestigungsscheibe wenigstens eine Ausnehmung, deren Querschnitt kleiner ist als der der anderen normalen Ausnehmungen, sowie wenigstens eine weitere Ausnehmung, die schlitzförmig ausgebildet ist, auf. Die Längsausrichtung des Schlitzes verläuft im wesentlichen radial in Richtung des Drehmittelpunktes der Befestigungsscheibe. Die Ausnehmung mit dem kleineren Querschnitt und die schlitzförmige Ausnehmung kooperieren derart miteinander, daß sie den zu befestigenden Gegenstand bezüglich der Drehachse zentrieren.

Vorzugsweise sind die Ausnehmung kleineren Durchmessers und die schlitzförmige Ausnehmung als Führungsausnehmungen ausgebildet, deren Querschnitt bzw. Breite derart eng an die verwendeten Befestigungselemente angepaßt sind, daß sich ein vernachlässigbar kleines Spiel (Paßsitz) zwischen Ausnehmung und Befestigungselement ergibt, während die normalen Ausnehmungen eine größere Toleranz mit größerem Spiel (Spielpassung) zulassen. Die schlitzförmige Ausnehmung bildet in Umfangsrichtung der Befestigungsscheibe einen engen Paßsitz und in radialer Richtung der Befestigungsscheibe eine Spielpassung, die einen radialen Ausgleich zuläßt.

Durch diese Ausbildung der Ausnehmung kleineren Durchmessers und der schlitzförmigen Ausnehmung wird die Befestigungsscheibe bezüglich der Welle, auf der sie befestigt wird, automatisch genau zentrieren. Die Ausbildung vermindert daher Exzentrizitäten und Unwuchten. Bei Verwendung dieser Ausbildung an Radanordnungen kann somit ein relativ ruhiger Lauf auch bei erhöhten Geschwindigkeiten erreicht werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Ausnehmung kleineren Querschnitts sich bezüglich der Drehachse im wesentlichen diametral gegenüberliegend zur schlitzförmigen Ausnehmung befindet. Beide Ausnehmungen können beispielsweise um etwa 180° zueinander versetzt angeordnet sein. Bei der Montage einer Radanordnung an der Fahrzeugachse kann bei dieser Ausbildung die Ausnehmung kleineren Durchmessers über einen oberen Befestigungsbolzen geschoben werden. Die Radanordnung hängt dann infolge der Gravitation nach unten, so daß ein Einfädeln eines unteren Befestigungsbolzens in die schlitzförmige Ausnehmung relativ einfach ist.

Die Ausnehmungen sind vorzugsweise im wesentlichen auf wenigstens einem konzentrisch zur Drehachse liegenden Kreis angeordnet. Soll die Befestigungsscheibe einerseits mit einer Welle und andererseits mit einem Gegenstand, beispielsweise einer Radfelge, verbindbar sein, so ist es von besonderem Vorteil, wenn die Ausnehmungen im wesentlichen auf zwei konzentrisch zur Drehachse liegenden Kreisen angeordnet sind. Dabei dienen beispielsweise die radial inneren Ausnehmungen der Zentrierung und Befestigung zwischen Befestigungsscheibe und Welle und die radial äußeren Ausnehmungen der Zentrierung und Befestigung zwischen Befestigungsscheibe und dem Gegenstand. Auf dem inneren Kreis und dem äußeren Kreis sind jeweils eine Ausnehmung kleineren Durchmessers und eine schlitzförmige Ausnehmung angeordnet.

Es ist aus Fertigungsgründen zweckmäßig die normalen, mit Spiel behafteten Ausnehmungen und die Ausnehmung kleineren Durchmessers im wesentlichen zylindrisch auszubilden, so daß sie sich einfach durch Bohren oder Stanzen herstellen lassen. Die Ausnehmung kleineren Querschnitts ist dabei als Führungsloch für ein zylindrisches, schraubenförmiges Befestigungselement ausgebildet und weist einen kleineren Durchmesser auf als die normalen Ausnehmungen.

Einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung zufolge ist die Befestigungsscheibe derart gekröpft ausgebildet, daß sie wenigstens zwei zueinander im wesentlichen parallele, axial zueinander versetzte Flanschringe aufweist. Dabei sind auf einem auf dem inneren Flanschring liegenden Lochkreis erste Ausnehmungen und auf einem auf dem äußeren Flanschring liegenden Lochkreis zweiten Ausnehmungen angeordnet.

Ein bevorzugter Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Befestigungsscheiben sind Radanordnungen für Fahrzeuge, insbesondere für Ackerschlepper, bei denen zur Befestigung eines Reifens am Nabenbereich einer Fahrzeugachse eine Befestigungsscheibe als Felgenscheibe ausgebildet ist. Die Felgenscheibe ist vorzugsweise gekröpft ausgebildet. Bei einer mehrteiligen Radstruktur enthält die Felgenscheibe vorzugsweise Löcher, die auf zwei Kreisen mit unterschiedlichem Radius angeordnet sind und deren Lagen mit entsprechenden Schraubenlochkreisen übereinstimmen. Die auf einem inneren Kreis liegenden Ausnehmungen dienen der Befestigung und Zentrierung der Felgenscheibe an der Radnabe der Fahrzeugachse und die auf einem äußeren Kreis liegende Ausnehmungen dienen der Befestigung und Zentrierung einer Radfelge an der Felgenscheibe.

Die Herstellungskosten einer erfindungsgemäßen Befestigungsscheibe oder Felgenscheibe sind nicht höher als die einer konventionellen Scheibe. Es werden keine zusätzlichen Teile, sondern lediglich ein anderes Stanzwerkzeug benötigt. Mit dem Einsetzen der Schrauben oder Kopfschrauben, zentriert sich die Befestigungsscheibe selbst, wodurch sich eine Radanordnung mit relativ geringem Schlag ergibt.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1

die Aufsicht auf eine Radanordnung mit einer erfindungsgemäßen Radscheibe für einen Traktor,

Fig. 2

die Aufsicht auf eine gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ausgebildeten Radscheibe, welche eine Anordnung von Schraubenlöchern aufweist,

Fig. 3

den Schnitt durch die Radscheibe entlang der Linie 3 - 3 der Fig. 2 und

Fig. 4

den Schnitt durch einen Teil der in Fig. 2 dargestellten Radscheibe, welche auf einer Radfelge montiert ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Radanordnung 2 mit Reifen 4 ist auf einem Nabenabschnitt 6, der sich an einem Ende der Achse eines nicht näher gezeigten Fahrzeugs, beispielsweise eines Traktors, befindet, befestigt. Die Radanordnung 2 enthält eine Radscheibe 10 sowie eine Radfelge 12, auf der ein Reifen 4 montiert ist. Die Radfelge 12 enthält ein radial nach innen gerichtetes Flanschstück 14, an dem die Radscheibe 10 festgeschraubt ist.

Wie es am besten aus Fig. 2 hervorgeht, enthält die Radscheibe 10 ein Führungsloch 16, in welches der Nabenabschnitt 6 der Achse paßt, sowie mehrere Öffnungen, die beabstandet zueinander auf Kreisen angeordnet sind, welche einem inneren und einem äußeren Schraubenlochkreis 18, 20 entsprechen. Die Öffnungen auf dem inneren Schraubenlochkreis 18 umfassen mehrere normale Löcher (Standardlöcher) 7, sowie ein kleineres Paßsitzloch 8 und einen länglichen Schlitz (Langloch) 9. Die Längsachse des länglichen Schlitzes 9 erstreckt sich radial in Richtung des Mittelpunktes der Radscheibe 10. Sie weist jedoch in Umfangsrichtung des inneren Schraubenlochkreises 18 eine hinsichtlich der verwendeten Kopfschrauben enge Passung auf. In entsprechender Ausbildung umfassen auch die Öffnungen auf dem äußeren Schraubenlochkreis 20 mehrere normale Löcher (Standardlöcher) 37, sowie ein kleineres Paßsitzloch 38 und einen länglichen Schlitz (Langloch) 39. Auch hier erstreckt sich die Längsachse des länglichen Schlitzes 39 radial in Richtung des Mittelpunktes der Radscheibe 10, während der längliche Schlitz in Umfangsrichtung des äußeren Schraubenlochkreises 20 eine enge Passung aufweist.

In die zwölf inneren Öffnungen 7, 8 und 9 sind Kopfschrauben 22 eingesetzt, durch welche die Radscheibe 10 an der Achse befestigt ist. Zwölf weitere Kopfschrauben 24 können durch die äußeren Öffnungen 37, 38 und 39 gesteckt werden, um die Radscheibe 10 an der Radfelge 12 zu befestigen.

Das Flanschstück 14 der Radfelge hat gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zwei unterschiedliche Flanschebenen, die die Einstellung unterschiedlicher Spurweiten erlauben. Das Flanschstück 14 weist zwei Sätze von je zwölf Löchern auf, die sich jeweils in Flanschbereichen befinden, die unterschiedliche axiale Lagen zueinander einnehmen. Die Radanordnung 2 läßt sich somit in verschiedenen axialen Positionen relativ zur Nabe 6 befestigen, so daß sich unterschiedliche seitliche Abstände zwischen den beiden Rädern einer Achse einstellen lassen. Mit jedem Satz von zwölf Löchern können die äußeren Öffnungen 37, 38 und 39 der Radscheibe 10 in Übereinstimmung gebracht werden, um die Radscheibe 10 mit Kopfschrauben 24 zu befestigen.

Um einen weiteren, alternativen Radabstand zu ermöglichen, ist das Flanschstück 14 an der Radfelge 12 hinsichtlich der axialen Richtung außermittig befestigt, wie es aus der Schnittdarstellung der Radfelge 12 in Fig. 4 hervorgeht. Durch umgekehrte Montage der Radfelge 12 auf der Radnabe 6 lassen sich somit weitere Variationen der Spurweite einstellen.

Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, weist die Radscheibe 10 einen radial inneren Bereich 30 auf, der von dem radial äußeren Bereichs 32 axial hervorsteht, bzw. zu diesem axial versetzt ist. Die Bereiche 30 und 32 sind über einen konischen Bereich 34 miteinander verbunden. Durch eine umgekehrte Ausrichtung und Montage der Radscheibe 10 auf der Radnabe 6 lassen sich somit unterschiedliche Spurweiten einstellen, indem bei an der Radnabe 6 befestigtem inneren Bereich 30 der äußere Bereich 32 entweder weiter nach außen vorsteht oder zur Achsmitte weist.

Durch die beiden alternativen Flanschebenen der Radfelge 12, den axialen Versatz des Flanschstücks 14 und den axialen Versatz zwischen dem inneren und dem äußeren Bereich 30, 32 der Radscheibe 10 lassen sich für jede Radanordnung 2 acht verschiedene axiale Positionen einstellen, so daß acht unterschiedliche Spurweiten möglich werden. Dabei werden sich entsprechende Radanordnungen 2 auf den sich gegenüberliegenden Nabenabschnitten 6 einer Achse spiegelbildlich montiert.

Nachdem eine gewünschte Spurweite bestimmt ist, lassen sich die Radscheibe 10 und die Radfelge 12 entsprechend miteinander verbinden, um die Radanordnung 2, wie sie aus Fig. 1 hervorgeht, zu vervollständigen. Dabei wird zuerst das Paßsitzloch 38 zu einer Kopfschraube 24 im äußeren Schraubenlochkreis 20 ausgerichtet. Dann wird durch eine zweite durch den länglichen Schlitz 39 gesteckte Kopfschraube 24 die Radscheibe 10 an der Radfelge 12 gegen eine Bewegung in radialer und in Umfangsrichtung festgelegt. Die genaue Lage der übrigen Standardlöcher 37 auf dem äußeren Schraubenlochkreis ergibt sich damit von selbst, so daß durch weitere in die Standardlöcher 20 eingesetzte Kopfschrauben, eine zusätzliche Befestigung der Radscheibe 10 an der Radfelge 12 erfolgen kann.

Die Radanordnung 2 läßt sich auf ähnliche Weise mit dem Nabenabschnitt 6 verbinden, indem zunächst das Paßsitzloch 8 durch eine Kopfschraube 22 auf dem inneren Schraubenlochkreis 18 gesichert und dann der längliche Schlitz 9 mit einer weiteren Kopfschraube 22 gesichert wird. Wegen der radialen und umfangsmäßigen Ausrichtung, die sich durch das Paßsitzloch 8 und den länglichen Schlitz 9 ergibt, zentriert sich die Radanordnung 2 selbst und erlaubt es, daß die Standardlöcher 7 Toleranzen mit größeren Durchmessern aufweisen. Die verbleibenden Standardlöcher 7 befinden sich dann automatisch in der richtigen Position zu den weiteren Kopfschrauben 22.

Wenn sich die Radanordnung 2 während des Betriebs des Fahrzeugs dreht, bleiben die Radanordnung 2 und der Reifen 4 bezüglich der Achse 6 zentriert, so daß radiale Unrundheiten und ein unerwünschtes Hüpfen auf der Straße vermindert werden und somit eine weichere, holperfreiere Fahrt ermöglicht wird.

Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels bezüglich einer mehrteiligen, reversierbaren Radanordnung beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen. So kann die Erfindung auch bei anderen Anwendungen, bei denen ein Schraubenlochkreis zur Befestigung und Ausrichtung eines um eine Welle rotierenden Bauteils verwendet wird, vorteilhaft sein.