專利名稱：汽車的車輪組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如第一權(quán)利要求的前序部分所述的汽車的車輪組件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)車輪的構(gòu)造及其支承包括車輪軸承、帶有車輪安裝法蘭的輪轂和帶有輪胎的 輪輞這些構(gòu)件。輪輞用車輪螺栓固定在車輪安裝法蘭上，其中，制動盤被夾緊在輪輞與車輪 安裝法蘭之間。DE 101 32 429 Al介紹了一種這樣的車輪軸承結(jié)構(gòu)。最大的制動盤摩擦半 徑此處由尺寸鏈內(nèi)輪輞半徑-制動鉗橋的高度-一半襯片高度所確定。因此，對于功率強(qiáng) 勁的車輛，常常需要使用較大的輪輞以安置必要的制動盤尺寸。
在確定制動盤的尺寸時(shí)，應(yīng)該力求盡可能大的摩擦半徑，因?yàn)檫@樣降低了制動鉗 的壓緊力和因此降低其重量。制動鉗橋的尺寸可以設(shè)計(jì)得較小以及液壓活塞可以相應(yīng)地較 小。但是反過來，制動盤的重量隨著制動盤直徑而增加。
還可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)大的摩擦半徑使制動鉗從內(nèi)側(cè)抱住制動盤，就是說將 制動鉗橋的高度從尺寸鏈中提取出來。其先決條件是制動盤是固定在輪輞上，或車輪安裝 法蘭或者說輪盤必須構(gòu)造得近似與輪輞內(nèi)徑一樣大以及將內(nèi)側(cè)被抱住的制動盤固定在其 上。
EP 018 37 48 Al介紹了一種這樣的結(jié)構(gòu)，作為用于車輛的帶有盤式制動器的車 輪組件，其包括一個帶有被固定在輪轂上的基礎(chǔ)件的缽狀盤支架以及一個鼓形部件，該鼓 形部件與輪輞保持微小徑向間距地軸向向內(nèi)延伸并且與制動盤的徑向外部邊緣固定連接。 另外還包括一個制動鉗，該制動鉗支撐在一個固定不動的車輪軸承殼體上、將制動盤的徑 向內(nèi)側(cè)邊緣箍抱包住、支撐設(shè)置在制動盤兩側(cè)的制動塊以及至少在制動盤的一側(cè)上具有一 個操縱裝置。在輪輞內(nèi)部徑向地設(shè)置有通風(fēng)道。
已知的是，內(nèi)側(cè)被抱住的、固定于輪輞的制動盤迄今為止僅僅用在摩托車中。其背 景是與汽車不同，摩托車中不存在顯著的側(cè)向力。車輪軸承直接安置在車輪中，因此制動 器支座可以相對軸承安置位置以微小的允差被加工制成。相反，在單側(cè)車輪導(dǎo)向的情況下 制造公差和輪輞在側(cè)向力作用下的變形則會導(dǎo)致無法給定固定于輪輞的制動盤的端面跳 動。制動襯片被推回，從而在操縱制動器時(shí)產(chǎn)生一個不可接受的空行程，直到制動襯片重新 貼靠為止。另外還產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)振動。車輪橫向跑偏通過如下方式得以控制非常精確 地加工制造輪轂法蘭和制動盤。只有輪架與輪轂法蘭之間的變形作用于端面跳動。如果將 內(nèi)側(cè)被抱住的制動盤固定在這種單側(cè)車輪導(dǎo)向的傳統(tǒng)輪輞上的話，單是由于車輪螺栓的不 均勻擰緊所導(dǎo)致的輪輞變形就會超過容許的公差。
由于在拆卸或者裝配時(shí)必須將制動盤從制動鉗中抽出或者插入，所以制動盤被固 定在輪輞上的車輪的更換要明顯困難得多。裝配時(shí)操作失誤的危險(xiǎn)性或者例如在制動盤拆 除時(shí)操作制動器的危險(xiǎn)性很大。
為了在現(xiàn)有技術(shù)的車輪組件中在裝配狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)必要的端面跳動，輪轂法蘭在車 輪外部側(cè)與車輪軸承在車輪內(nèi)部側(cè)要一起進(jìn)行精車削(Uberdrehen)。在此，制動盤公差便加上了輪輞的公差和由操作、例如由車輪螺栓的不均勻擰緊所產(chǎn)生的誤差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種汽車的車輪組件，這種車輪組件在避免盡可能多的上 述缺點(diǎn)的情況下盡可能地輕便，以及因此其結(jié)構(gòu)可以按負(fù)荷要求適當(dāng)設(shè)計(jì)。
上述目的通過權(quán)利要求1特征部分的特征得以實(shí)現(xiàn)。對本發(fā)明的其他的設(shè)計(jì)方式 在從屬權(quán)利要求中加以闡述。
根據(jù)本發(fā)明，用于汽車車輪單側(cè)懸掛的車輪組件包括一盤式制動器的制動盤，該 制動盤沿徑向方向觀察在其外周處靠近輪輞地被固定于輪盤上，所述盤式制動器的制動鉗 將所述制動盤在其內(nèi)周上箍抱并且被固定于輪架上，該輪架支撐車輪軸承的固定環(huán)，所述 車輪軸承的旋轉(zhuǎn)環(huán)支承輪轂，該輪轂與輪盤抗扭轉(zhuǎn)和軸向固定地相連接，其特征在于輪盤 與輪轂的連接由壓配合(過盈配合)或者由平面切口齒槽部、特別是福伊特端面齒構(gòu)成。
附加地，因?yàn)轵?qū)動力矩和制動力矩不通過輪盤傳導(dǎo)，故而可以使非驅(qū)動車輪專門 針對于側(cè)向力進(jìn)行設(shè)計(jì)，這本身同樣帶來了重量優(yōu)勢。
本發(fā)明的有益的實(shí)施方式規(guī)定輪轂在車輪軸承的居于車輪內(nèi)部的那側(cè)上通過另 一平面切口齒槽部(Plan-Kerbverzahnung)、特別是另一福伊特端面齒與驅(qū)動軸相連接。此 外，所述平面切口齒槽部的和/或所述另一平面切口齒槽部的和/或壓配合的軸向預(yù)緊能 夠有益地通過在輪轂的居于車輪外部的那側(cè)可接近的螺栓連接得以實(shí)現(xiàn)。因此輪盤可以通 過擰松螺栓連接容易地被拆下。這樣就大大地簡化了維保作業(yè)，例如在制動器上的維保作 業(yè)。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式規(guī)定制動盤浮動地或沿徑向方向撓彈性(elastisch nachgiebig)地固定在輪盤上。這一點(diǎn)例如可以通過沿徑向方向撓彈性的、固定在輪盤上的 保持環(huán)得以實(shí)現(xiàn)。由于遠(yuǎn)在外部作用的制動力的力的水平(Kraftniveau)低,這樣的制動 盤保持架簡直可以構(gòu)造成具有彈性的，從而有益地允許制動盤無阻礙地伸展。因此避免了 所謂的制動盤翹曲(Schilsselung)并且輪盤在側(cè)向力作用下的局部軸向變形不被傳遞到制 動盤上。
如果車輪被這樣地分成兩個功能單元的話，即車輪螺栓將輪輞與輪盤連接，那么 在拆下車輪時(shí)在車輛上留下一個在直徑方面明顯更大的輪轂法蘭，該輪轂法蘭還支承著內(nèi) 側(cè)被抱住的制動盤。于是，在更換輪胎時(shí)輪輞作為輪胎支架被從輪盤上旋下。
制動盤在沒有固定連接的缽狀體的情況下就足夠?qū)崿F(xiàn)其功能并且因此能夠有益 地由板坯沖壓而成，這便帶來了重量優(yōu)勢和成本優(yōu)勢。由于較大的摩擦半徑的原因使得必 要的壓緊力較小，這樣就降低了制動鉗的重量，而制動鉗橋用的大的可能的結(jié)構(gòu)空間允許 在重量減少的情況下實(shí)現(xiàn)高的剛度。另外，改善的傳動比使得采用較小型的制動力放大器 成為可能。
另外，如果輪輞由空腔擠壓型材構(gòu)成的話是有益的。同時(shí)它和/或輪盤在本發(fā)明 的一種特別有益的結(jié)構(gòu)中可以由鋁或鎂構(gòu)成或者由塑料、特別是通過碳素纖維或玻璃纖維 增強(qiáng)的塑料構(gòu)成。在這種情況下，輪轂與輪盤也可以由不同的材料組成。通過輪轂與輪盤 的分開式的構(gòu)造產(chǎn)生多種多樣的涉及結(jié)構(gòu)形式和材料的設(shè)計(jì)可能性，而沒有現(xiàn)有技術(shù)中車 輪螺栓連接本身所帶來的限制。所有的力和力矩在此必須從輪轂法蘭通過螺栓連接被傳遞到輪輞上。通過壓配合或者福伊特端面齒的部件連接，在更好的力鎖合的情況下有益地具有較大的剛性。輪輞底可以由彎曲的擠壓型材制成，通過這種方式，由于材料的最大部分位于零軸(中性軸線)附近，因此與傳統(tǒng)的輪輞相比還產(chǎn)生較高的輪輞底剛性。經(jīng)濟(jì)的第二輪輞例如可以用于冬季輪胎或者用于在損壞時(shí)備用，因?yàn)橹恍韪鼡Q(輪胎)墊帶即可。
車輪單元和制動鉗可以如此地構(gòu)造，S卩，與現(xiàn)有技術(shù)的車輪或者制動器相反，該車輪單元和制動鉗能夠容易地被更換。因此本發(fā)明的一個方案例如可以只應(yīng)用于功率強(qiáng)大的車輛，而與此相比功率較弱的變型方案則可以裝備按照現(xiàn)有技術(shù)的車輪/制動系統(tǒng)。這特別是提供給昂貴的車輪構(gòu)造形式，諸如碳素纖維結(jié)構(gòu)。因此同樣可以考慮在配件商店中實(shí)現(xiàn)改裝。
本發(fā)明的一個特別有益的實(shí)施方式的特征如下車輪軸承在車輪內(nèi)部側(cè)通過其內(nèi)環(huán)借助鎖緊螺母被定位在輪轂上。作為此外的可選方案，車輪軸承在車輪內(nèi)部側(cè)也可以通過其內(nèi)環(huán)借助輪轂的外徑擴(kuò)大部、特別是通過翻邊被定位在輪轂上。在這種情況下，輪轂的用于定位車輪軸承的外徑擴(kuò)大部可以在制造輪轂上的平面切口齒槽部之際被制成。 特別是，這一點(diǎn)可以借助一種切削工具(Spannmittel，夾緊工具)在用于輪轂的切削過程 (Spannvorgang,夾緊過程)之內(nèi)并且特別是在一道工序中完成。由于制動盤的支座和輪輞底的支座可以在裝配狀態(tài)下與車輪軸承一起進(jìn)行精車削并因此達(dá)到端面跳動的最大限度， 所以至少在維修保養(yǎng)情況下不可拆卸的連接是有好處的。這特別是適用于制動盤保持架與輪盤被構(gòu)造成一體的情況。另外，廢除傳統(tǒng)的輪轂法蘭能夠在車輪軸承直徑較小的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較大的車輪軸承寬度，這樣產(chǎn)生較少的軸承摩擦和密封摩擦或者允許實(shí)現(xiàn)對于高剛性所需的較大的輪盤深度。


下文將參照不同的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。全部進(jìn)一步說明的特征都會是本發(fā)明的重要內(nèi)容。附圖中
圖1為帶有鑄造構(gòu)造的輪盤的本發(fā)明的車輪組件；
圖2為本發(fā)明的車輪組件用的、金屬板殼構(gòu)造的輪盤；
圖3為本發(fā)明的車輪組件用的、帶有鑄造輪輻的、作為非驅(qū)動車輪的輪盤；
圖4為本發(fā)明的車輪組件用的、帶有鑄造輪輻的、作為受驅(qū)動車輪的輪盤；
圖5為本發(fā)明的車輪組件用的、夾層構(gòu)造的輪盤，和
圖6為帶有作為非驅(qū)動車輪的鑄造輪盤的本發(fā)明的車輪組件。
具體實(shí)施方式
輪架I配置有圖1中所示出的車輪組件,該輪架固定僅僅被示意性示出的車輪軸承2的外環(huán)。車輪軸承2的內(nèi)環(huán)圍繞著虛線畫出的軸線4可旋轉(zhuǎn)傳動地支承輪轂3。輪轂 3通過一個被構(gòu)造成福伊特端面齒的平面切口齒槽部5抗扭轉(zhuǎn)和軸向固定地與輪盤6相連接。車輪軸承2在車輪內(nèi)部側(cè)通過它的內(nèi)環(huán)借助輪轂3的通過翻邊而擴(kuò)大的外徑3'被固定在這個輪轂上，其中所述擴(kuò)大的外徑3'在制造用于使所述輪轂3與未示出的驅(qū)動軸連接的另一平面切口齒槽部5'之際被制成。優(yōu)選這借助一個未示出的切削工具在用于輪轂 3的切削 過程之內(nèi)完成，優(yōu)選在一道工序中完成。這樣，輪轂3在車輪軸承2的居于車輪內(nèi)部的那側(cè)上通過另一構(gòu)造成福伊特端面齒的平面切口齒槽部5'與驅(qū)動軸的未示出的軸頸 相連接。通過一個在輪轂3的居于車輪外部的那側(cè)可接近的螺栓連接實(shí)現(xiàn)對所述平面切口 齒槽部5和所述另一平面切口齒槽部5'的軸向預(yù)緊。為此，未示出的貫穿螺栓與所述驅(qū)動 軸螺栓連接地穿過一個孔4'沿軸向方向延伸。
與由鋁或鎂構(gòu)成的輪轂3抗扭地連接的、雙壁式的輪盤6在居于車輪外部的那側(cè) 上沿徑向方向延伸，直至由空腔擠壓型材構(gòu)成的、帶有內(nèi)伸螺栓連接凸緣8的輪輞7，該螺 栓連接凸緣具有未示出的孔，通過這些孔，輪輞7借助穿過輪盤6外周上未示出的對應(yīng)孔 的、未示出的車輪螺栓與制動盤保持架20的輪輞支承環(huán)9相連接。制動盤保持架20被構(gòu) 造成沿徑向方向撓彈性的并且在它的朝向內(nèi)部的制動盤支座10上支承有盤式制動器的制 動盤11，該盤式制動器的制動鉗12將制動盤11在其內(nèi)周上箍抱并被固定于輪架I上。制 動盤保持架20的沿徑向方向撓彈性的構(gòu)造通過在輪輞支承環(huán)9與制動盤保持架20的制 動盤支座10之間沿周向間隔開的連接件21得以實(shí)現(xiàn)，所述制動盤保持架帶有U形匝卷部 (U-Schlag),該U形匝卷部具有對于滿足所需彈性足夠小的壁厚。這樣，制動盤保持架20 由輪輞支承環(huán)9、沿徑向方向具有彈性的連接件21和制動盤支座10構(gòu)成。
圖2示出的是與圖1相當(dāng)?shù)谋景l(fā)明的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)，主要的不同之處在于輪盤6 不是以鑄造結(jié)構(gòu)形式、而是以金屬板殼結(jié)構(gòu)形式與輪轂3裝配地相連接。車輪外部金屬板 殼13和車輪內(nèi)部金屬板殼14在它們的外周或者內(nèi)周上為了傳遞扭矩分別與輪輞7和輪輞 支承環(huán)9或者輪轂3固定連接。在外周上通過帶有制動盤保持架20的輪輞支承環(huán)9與未 示出的輪輞的連接與圖1中所闡述的連接相同。與圖1的不同之處還有被裝入的、看不到 的車輪軸承2是借助一個鎖緊螺母22定位在輪轂3上。
與圖1的該不同之處也存在于圖3和4中。此外，這些圖對圖1和2補(bǔ)充地另示 出各一個輪盤6，該輪盤具有與受驅(qū)動的或者隨動的輪轂3相連接的輪輻15。受驅(qū)動的輪 轂3具有另一平面切口齒槽部5'?？梢员昏T造或者壓鑄(壓注)成型的輪盤6的材料既可 以是輕金屬也可以是塑料，特別是纖維增強(qiáng)塑料。帶有制動盤支座10的制動盤保持架20 在此與輪盤6構(gòu)造成一體。但是制動盤也可以與圖1相同地通過一個輪輞支承環(huán)9與制動 盤保持架20固定在一起。在與輪盤6成一體的構(gòu)造方式中，沿徑向方向的充分彈性通過根 據(jù)所用材料對制動盤保持架20厚度的不同選擇得以實(shí)現(xiàn)。此處示出的是塑料制的輪盤6。
與此不同，圖5示出的是本發(fā)明的塑料-金屬類型的結(jié)構(gòu)，其具有與圖3和4相應(yīng) 的制動盤支座10，與其不同的是輪盤6由夾層結(jié)構(gòu)形式的碳素纖維層構(gòu)成。輪轂3和用 于輪輞7與制動盤11 (二者在這個附圖中均未示出)的支承環(huán)17在輪盤的由碳素纖維和/ 或碳素織物增強(qiáng)的塑料殼18上被層壓壓合到輪盤6中。在塑料殼18之間具有所謂的夾層 結(jié)構(gòu)填充材料16 (例如由泡沫塑料構(gòu)成)和延展性的鋼板襯里19。在這種情況下，至少在 車輪內(nèi)部側(cè)朝向制動盤支座10，作為可選方案，支承環(huán)17也可以與輪輞支承環(huán)9 一樣構(gòu)造 有圖1所示的彈性連接件21。此外，這里可以看到其他哪個地方都沒有繪出的、用于未示出 的車輪螺栓的孔23，利用這些孔，輪輞7 (圖1)通過其在輪盤6外周上向內(nèi)突伸的螺栓連 接凸緣8與制動盤保持架20的支承環(huán)17相連接。
在圖6所示出的非驅(qū)動車輪組件中，輪轂3通過未示出的、位于附圖標(biāo)記2位置處 的車輪軸承被固定在未示出的輪架上，該輪架還支承未示出的制動鉗。車輪軸承2的未示 出的內(nèi)環(huán)圍繞著虛線畫出的軸線4可旋轉(zhuǎn)地支承輪轂3。輪轂3通過一種壓配合25與輪盤6抗扭轉(zhuǎn)和軸向固定地連接。車輪軸承2在車輪內(nèi)部側(cè)通過它的內(nèi)環(huán)借助輪轂3的通過翻 邊而擴(kuò)大的外徑3'被固定在這個輪轂上。壓配合25的軸向固定通過在輪轂3的居于車輪 外部的那側(cè)可接近的螺栓連接借助鎖緊螺母26得以實(shí)現(xiàn)。所述壓配合借此在裝配過程中 還可以被拉向內(nèi)部。輪轂3的攜動法蘭27可以這樣軸向向內(nèi)一直延伸越過車輪軸承2，這 樣，除了實(shí)現(xiàn)較大的輪輻深度之外還產(chǎn)生高的抗傾覆穩(wěn)定性。
由鋁或者塑料構(gòu)成的、通過壓配合25與輪轂3抗扭地連接的輪盤6在居于車輪外 部的那側(cè)上沿徑向方向延伸，直至由擠壓型材構(gòu)成的、帶有內(nèi)伸的螺栓連接凸緣8的輪輞 7，該螺栓連接凸緣通過孔28借助未示出的螺栓被固定在輪盤6的外周6'上。輪盤6的外 周6'在車輪內(nèi)部側(cè)延伸并且沿徑向方向與制動盤保持架20撓彈性地相連接。制動盤保持 架20在它的內(nèi)指的制動盤支座10上支承盤式制動器的制動盤11，該盤式制動器的未示出 的制動鉗將制動盤11在其內(nèi)周上箍抱并且被固定于未示出的輪架上。制動盤保持架20的 沿徑向方向撓彈性的固定通過在輪盤6的外周6'與制動盤保持架20之間沿周向間隔開的 連接件21得以實(shí)現(xiàn)，所述制動盤保持架具有足以滿足所需彈性的小的壁厚。
權(quán)利要求
1.用于汽車車輪單側(cè)懸掛的車輪組件，包括一盤式制動器的制動盤(11)，該制動盤沿徑向方向觀察在其外周處靠近輪輞(7)地被固定于輪盤(6)上，所述盤式制動器的制動鉗(12)將所述制動盤(11)在其內(nèi)周上箍抱并且被固定于輪架(I)上，該輪架支撐車輪軸承(2)的固定環(huán)，所述車輪軸承的旋轉(zhuǎn)環(huán)支承輪轂(3)，該輪轂與所述輪盤(6)抗扭轉(zhuǎn)和軸向固定地相連接，其特征在于所述輪盤(6 )與所述輪轂(3 )的連接由壓配合(25 )或者由平面切口齒槽部(5)、特別是福伊特端面齒構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的車輪組件，其特征在于所述輪轂(3)在所述車輪軸承(2)的居于車輪內(nèi)部的那側(cè)上通過另一平面切口齒槽部(5')、特別是另一福伊特端面齒與驅(qū)動軸相連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車輪組件，其特征在于通過在所述輪轂(3)的居于車輪外部的那側(cè)可接近的螺栓連接而實(shí)現(xiàn)對所述平面切口齒槽部(5)和/或所述另一平面切口齒槽部(5')和/或所述壓配合(25)的軸向預(yù)緊。
4.如權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的車輪組件，其特征在于所述制動盤(11)浮動地和/或沿徑向方向撓彈性地固定在所述輪盤(6)上。
5.如權(quán)利要求4所述的車輪組件，其特征在于所述制動盤(11)通過沿徑向方向撓彈性的制動盤保持架(20)固定在所述輪盤(6)上。
6.如權(quán)利要求1至5之任一項(xiàng)所述的車輪組件，其特征在于所述輪輞(7)由空腔擠壓型材構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的車輪組件，其特征在于所述輪輞(7)和/或所述輪盤(6)由鋁或鎂構(gòu)成或者由塑料、特別是通過碳素纖維或玻璃纖維增強(qiáng)的塑料構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)所述的車輪組件，其特征在于所述車輪軸承(2)在車輪內(nèi)部側(cè)通過其內(nèi)環(huán)借助鎖緊螺母(22)被定位在所述輪轂(3)上。
9.如權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)所述的車輪組件，其特征在于所述車輪軸承(2)在車輪內(nèi)部側(cè)通過其內(nèi)環(huán)借助所述輪轂(3)的外徑(3')擴(kuò)大部、特別是通過翻邊被定位在所述輪轂(3)上。
10.如權(quán)利要求9所述的車輪組件，其特征在于所述輪轂(3)的用于定位所述車輪軸承(2)的外徑(3')擴(kuò)大部在制造所述輪轂(3)上的平面切口齒槽部(5)之際被制成。
11.如權(quán)利要求10所述的車輪組件，其特征在于用于定位所述車輪軸承(2)的外徑(3')擴(kuò)大部以及所述平面切口齒槽部(5)在所述輪轂(3)上的制造借助于切削工具在用于該輪轂(3)的切削過程之內(nèi)完成，特別是在一道工序中完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車車輪單側(cè)懸掛的車輪組件，包括一盤式制動器的制動盤，該制動盤沿徑向方向觀察在其外周處靠近輪輞地被固定于輪盤上，所述盤式制動器的制動鉗將所述制動盤在其內(nèi)周上箍抱并且被固定于輪架上，該輪架支撐車輪軸承的固定環(huán)，所述車輪軸承的旋轉(zhuǎn)環(huán)支承輪轂，該輪轂與所述輪盤抗扭轉(zhuǎn)和軸向固定地相連接，其特征在于輪盤與輪轂的連接由壓配合或者由平面切口齒槽部、特別是福伊特端面齒構(gòu)成。
文檔編號F16D55/22GK103038070SQ201080068308
公開日2013年4月10日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者R·施密特, J·杜德科維亞克 申請人:寶馬股份公司