Gewichtseinsparpotenzial im Fahrwerk - Radnabe mit integrierter Anbindung der Bremsscheibe

08.12.2017

Radnabe und Bremsscheibe sind zwei wichtige Bauteile im Fahrwerk. Das typische Zusammenspiel der beiden Bauteile ist im Bild links oben gezeigt: Auf der Radnabe (über das Lager am tragenden Fahrwerk-Bauteil befestigt) wird die topfförmige Bremsscheibe zusammen mit der Felge mi

Radnabe und Bremsscheibe sind zwei wichtige Bauteile im Fahrwerk. Das typische Zusammenspiel der beiden Bauteile ist im Bild links oben gezeigt: Auf der Radnabe (über das Lager am tragenden Fahrwerk-Bauteil befestigt) wird die topfförmige Bremsscheibe zusammen mit der Felge mittels der Radschrauben befestigt. Dies erfordert allerdings einen großen Werkstoffeinsatz zwischen der Brems-Funktionsfläche der Bremsscheibe und der zentralen Anbindung.

Neuere Entwicklungen in diesem Bereich, die auch schon in Serie sind, ersetzen den schweren, gusseisernen Topfbereich durch einen Aluminium- oder Stahlblechtopf mit deutlich geringerer Masse. Für diese bedeutende Gewichtseinsparungen müssen zusätzliche Bauteile gefertigt und bearbeitet werden. Besonders zur Sicherstellung der radialen Beweglichkeit, die für den Ausgleich der Wärmeausdehnung der Bremsscheibe benötigt wird, sind recht unterschiedlich aufwendige Lösungen im Markt.

Hirschvogel stellt nun einen Lösungsvorschlag zur Diskussion, der Funktionen integriert und sowohl Leichtbau- als auch Kostenvorteile gleichermaßen erfüllen könnte. Kernidee ist es, die Bremsscheibe (jetzt nur noch als reiner Reibring) direkt an Arme anzubinden, die an die Radnabe angeschmiedet werden. Berechnungen zeigen, dass diese Arme in Bremsrichtung sehr steif sind. Auch die Gesamtsteifigkeit des Systems bezüglich der Radkräfte ist ähnlich wie bei konventioneller Ausführung. Aufgrund der Geometrie könnten die Arme aber in radialer Richtung einen gewissen Ausgleich schaffen, der thermische Dehnungen kompensieren könnte. Sollte dies nicht ausreichen, sind aber auch schwimmende Verbindungen zwischen Radnabe und Bremsscheibe denkbar.

An dem im Bild ausgeführten Beispiel kann mit der integrierten Bremsscheiben-Anbindung 620 g pro Rad, also knapp 2,5 kg pro Fahrzeug an Gewicht eingespart werden. Bei geringeren Kosten gegenüber anderen schon umgesetzten Leichtbau-Lösungen verbessert sich eventuell auch die Luftströmung durch die Bremsscheibe und an die Lagerung. Schließlich führt das offene Design zu einem filigranen Leichtbau-Look, der zusammen mit einem offenem Felgen-Design einen äußert sportlichen Eindruck hinterlässt. Die Schmiedbarkeit einer solchen Radnaben-Ausführung wurde prototypisch schon nachgewiesen (siehe Bild rechts).

In nächsten Schritten kann nun mit OEMs und Tier 1 im Bereich Corner-Modul, Bremssysteme und Lager eine Vorentwicklung begonnen werden.

Bild: Konventionelle Radnabe und Bremsscheibe, Neuausführung CAD, prototypisch geschmiedete Radnabe mit Armen, Zusammenbau real (von links oben gegen den Uhrzeigersinn)