Einrichtung zur Befestigung eines Bremsringes an seinem rotierenden Träger Vorliegende Erfindung betrifft eine, Einrichtung zur Befestigung eines Bremsringes an seinem rotie renden Träger, beispielsweise an Rädern, Naben und dergleichen.
Die Bremstrommeln werden heute durchwegs mit relativ hohen Flanschen versehen und mit Hilfe eines Kranzes von Schrauben am mitnehmenden, rotieren den Träger festgeschraubt. Bei Scheibenrädern kann dieser Flansch eine beträchtliche radiale Höhe be sitzen, um an einem Flansch mit relativ geringem Durchmesser festgeschraubt zu werden.
Durch die hohen Geschwindigkeiten und die grossen Bremsverzögerungen, wie sie im heutigen Verkehr üblich sind, werden in der Bremsfläche kurzfristig enorme Wärmemengen und hob-- Tempe raturspitzen bis in die Nähe der Glühtemperatur er zeugt. Die Ableitung dieser Wärmemengen erfolgt relativ so langsam, dass grosse Temperaturunter schiede zwischen der eigentlichen Bremsfläche und den darunter liegenden, tieferen Schichten der Brems trommel entstehen. Ganz besonders wirkt sich das aus im Temperaturunterschied zwischen dem Brems- trommelring und dem Flansch.
Dies hat zur Folge, dass der Ring sich durch die Wärme ausdehnt, wäh rend der relativ kalte Flansch diese Ausdehnung nicht mitmacht, wodurch vor allem in der über- gangszone zwischen Flansch und Ring starke Wär mespannungen entstehen. Es ist bekannt, dass viele Bremstrommeln aus Gusseisen genau im übergang zwischen Flansch und Ring abreissen.
Dieser Nachteil wird dadurch noch verstärkt, dass zumeist an dieser Stelle aus konstruktiven Grün den eine Kerbe besteht oder bei schlechten Konstruk tionen sogar eine Einschnürung des Werkstoff-Quer- schnittes vorhanden ist, wodurch die Ableitung der Wärme noch künstlich gehemmt wird. Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Nachteile zu beheben.
Erfindungsgemäss ist der Bremsring mit Hilfe einer Keil-Nuten-Verbindung mit wenigstens annä hernd radialen Flanken am Träger in Umfangsrich tung gesichert und radial zentriert.
Das gesamte Bremsmoment soll von dieser Ver bindung aufgenommen werden, so dass dann die Schrauben nur noch behelfsmässige Funktion haben, um den Bremsring in der axialen Lage zu fixieren. Sie können deshalb sehr schwach dimensioniert sein. Die Schrauben sollen mit grossem Spiel in der Schraubenbohrung gelagert sein, damit sie die Wär meausdehnung des Ringes auf keinen Fall behindern können. Vorteilhafterweise sollen dieselben mit einem Drehmomentenschlüssel angezogen werden oder beim Anziehen durch einen Anschlag daran ge hindert werden, dass der Ring so stark angezogen wird, dass durch starke Reibung eine Behinderung der Expansion eintreten kann.
Die Nuten besitzen vorteilhaft Flanken, welche parallel zu ihrer radial gerichteten Mittellinie ver laufen. Bei enger Teilung können auch rein radial gegen das Achszentrum verlaufende Flanken ange wendet sein, weil das Passsungsspiel bei schlanken Kegeln ein Verkeilen verhütet. Aus fabrikatorischen Gründen sind jedoch parallele Nutenflanken vorzu ziehen.
Eine Wärmeausdehnung des Ringes soll sich bei Vorhandensein von mindestens drei gleichmässig auf dem Umfang verteilten Nuten so auswirken,dass sich der Ring genau zentrisch ausweitet und keineWärme- spannungen entstehen. Vorzugsweise dürfte eine 600- oder 900-Teilung verwendet werden, allenfalls mit mehreren parallelen Nuten und Keilen. Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
Fig. <B>1</B> zeigt einen Querschnitt durch ein Spei chenrad mit einer Bremsring-Befestigungseinrichtung. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer radialen Aufsicht des Speichenrades, von der Schnittlinie<B>11</B> bis<B>11</B> in Fig. <B>1</B> aus betrachtet.
Fig. <B>3</B> zeigt einen Teil-Querschnitt eines Spei chenrades mit einer Breinsring-Befestigungseinrich- tung, wobei der Bremsring eine geringe Wandstärke und einen niedrigen Flansch aufweist.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer radialen Aufsicht des Speichenrades nach Fig. <B>3.</B>
Fig. <B>5</B> zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsart der Einrichtung.
Fig. <B>6</B> zeigt den zu Fig. <B>5</B> gehörenden Ausschnitt der radialen Aufsicht, von der Schnittlinie<B>111-111</B> in Fig. <B>5</B> aus betrachtet.
Fig. <B>7</B> zeigt einen Querschnitt nach der Linie 14 in Fig. <B>8</B> durch eine weitere Ausführungsform der Einrichtung an einem verrippten Scheibenrad.
Fig. <B>8</B> zeigt einen Teil des Rades nach Fig. <B>7</B> in einem Aufriss.
Fig. <B>9</B> zeigt eine weitere Ausführungsart der Ein richtung im Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 10.
Fig. <B>10</B> zeigt den zur Ausführung nach Fig. <B>9</B> gehörenden Aufriss.
Gemäss Fig. <B>1</B> und 2 ist der mit Kühlrippen 2 versehene, als Zylinder ausgebildete Bremsring<B>1</B> an seinem vorderen Ende<B>3</B> mit vorzugsweise vier oder sechs über den Umfang verteilten Nuten 4 (Fig. 2) ausgerüstet. Die Speichenköpfe<B>5</B> (Fig. 2) des Spei chenrades<B>6</B> sind an ihrer Rückwand<B>7</B> mit Augen<B>8</B> versehen. In diesen Augen<B>8</B> sind den Nuten 4 ent sprechende Keile<B>9</B> mit radialen, vorzugsweise pa rallelen Flanken<B>10</B> und 20, mit geringem Spiel von ca. Vio mm eingearbeitet. Selbstverständlich können auch mehrere parallele Nuten vorgesehen sein.
Die Mittelachse dieser Nuten soll jedoch vorzugsweise auf das Achszentrum ausgerichtet sein, damit die Auswechselbarkeit jederzeit gewährleistet ist. Rein radiale Nutenflanken, welche kegelfönnig verlaufen, sind ebenfalls möglich, falls das Flankenspiel gross genug gewählt wird. Damit keine Behinderung der Expansion des Bremsringes<B>1</B> eintreten kann, müs sen die Bohrungen<B>11</B> für die Schrauben 12 mit grossem Spiel angelegt sein. Zwecks eindeutiger Be grenzung der Reibung zwischen Bremsring<B>1</B> und Rad<B>6</B> ist an der Schraube 12 ein Absatz<B>13</B> vor gesehen, so dass dieselbe am Bremsring ansteht und entsprechend den Längentoleranzen zwischen Schrau benschaft 14 und Bohrung<B>11</B> verspannt wird bzw. Spiel erhält.
In den meisten Fällen genügt es, die Vorspannung der Schrauben und damit die Reibung zwischen Bremsring<B>1</B> und Rad<B>6</B> bzw. Mitnehmer mit Hilfe eines Drehmomentenschlüssels oder einer federnden Unterlagscheibe zu begrenzen. Der Bremsring<B>1</B> kann aus verschiedenen Mate rialien einheitlich hergestellt sein. Er kann ferner ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein.
In diesem Falle muss die eigentliche Bremsfläche aus einem Mate rial mit guten Versohleisseigenschaften, beispiels weise Gusseisen, bestehen, während der äussere Mantel aus einem Material von gutem Wärmeleit- wert und hoher spezifischer Wärme, beispielsweise Aluminium, bestehen kann.
Solche glatte Bremsringe<B>1</B> ohne Flansch können sehr leicht und in hervorragender Qualität im Schleu- derguss-Verfahren hergestellt werden. Dank der ein fachen Form ist es ferner möglich, in einer einheitli chen, relativ langen Kokille mehrere, verschieden lange Ringe gleichzeitig zu schleudern, und an- schliessend auf die gewünschte Länge abzustechen.
Fig. <B>3</B> und 4 zeigen die Einrichtung zur Befesti gung einer dünnwandigen Bremstrommel<B>31</B> mit einem niedrigen Flansch<B>33</B> durch Keil-Nuten-Ver- bindung. Bei dieser Ausführung sind die<B>3</B> Nuten 34 in en Radkörper eingearbeitet, während die<B>3</B> Keile<B>39</B> über den Flansch<B>33</B> der Bremstrommel vorstehen.
Die Fig. <B>5</B> und<B>6</B> zeigen eine Einrichtung zur Be festigung des Bremsringes<B>51</B> mit Hilfe eines nie drigen Flansches bzw. Randes<B>53.</B> Am Rad<B>56</B> kön nen entweder Klemmplatten 54 oder ein umlaufen der Klemmring mittels Schrauben<B>55</B> zur axialen Fixierung des Bremsringes<B>51</B> befestigt sein. Diese Klemmplatten 54 und Schrauben<B>55</B> können sehr klein dimensioniert sein.
Die Stärke der Verspannung und des Reib schlusses zwischen Ring<B>51</B> und Rad<B>56</B> kann sehr einfach durch die Toleranzen der Höhe<B>57</B> von Flanschen<B>53</B> und Klemmplatte 54 einreguliert werden.
Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zeigen eine Festigungseinrichtung an einem verrippten Scheibenrad<B>76.</B> Die radialen Rippen<B>79</B> sind an ihrem äusseren Ende mit einem bearbeiteten Keil<B>78</B> versehen, welche Keile in ent sprechende Nuten 74 des Bremsringes<B>71</B> eingreifen. Für die Schraubenbohrungen<B>81</B> können bis zum Bremsring<B>71</B> vorstehende Augen<B>77</B> vorgesehen sein. Noch besser ist die<B> </B> fliegende<B> </B> Anordnung der Schrauben zwischen Bremsring<B>71</B> und Scheibenrad <B>76,</B> das heisst eine Ausführung ohne die Augen<B>77.</B>
Eine Ausführung, welche stärker von den bis herigen Ausführungen abweicht, jedoch ebenfalls eine Keil-Nuten-Verbindung anwendet, zeigen die Fig. <B>9</B> und<B>10.</B> Der mit axialen Rippen<B>92</B> versehene Bremsring<B>91</B> besitzt einen niedrigen Flansch<B>93.</B> Dieser ist mit einer koaxialen, zylindrischen Bohrung <B>95</B> auf ein verripptes Scheibenrad<B>96</B> aufgesetzt. Beide Teile besitzen radial zentrierte Nuten 94 und <B>97,</B> in welche seitlich satt passende Einlegkeile <B>99</B> eingepasst sind. Diese Keile<B>99</B> übertragen das ganze Bremsdrehmoment.
Sie übernehmen aber auch die Zentrierung des Bremsringes<B>91</B> auf dem verrippten Scheibenrad<B>96</B> bei einer Wärmeausdehnung des Ringes<B>91.</B> Je zwei im rechten Winkel zueinander stehende Keile ergeben eine zwangläufige Zentrie rung auf die Radachse. Zur axialen Führung des Ringes<B>91</B> auf Seitenschlag, gegenüber dem Schei benrad<B>96</B> sind beispielsweise die Keile<B>99</B> mit einer Bohrung<B>101</B> und mit Schrauben 102 und Unter- legscheiben <B>103</B> und 104 versehen. Diese richten die axialen Anschlagflächen<B>105, 106</B> des Ringes<B>91</B> gegen die Flächen<B>107, 108</B> des Scheibenrades<B>96</B> aus.
Die axiale Ausrichtung auf Seitenschlag kann jedoch auch durch Schrauben, welche vom Keil un abhängig sind, erfolgen.
Die beschriebenen Einrichtungen haben den Vorteil, dass die Wärmespannungen und die Bruch gefahr in den Bremstrommeln ganz wesentlich ver ringert werden. Dadurch können auch die Bremslei stungen und Bremstemperaturen noch gesteigert wer den. Der Konstrukteur ist in der Auswahl der Ma terialien und der Herstellverfahren für Bremstrom meln weniger stark eingeengt.
Device for attaching a brake ring to its rotating carrier The present invention relates to a device for attaching a brake ring to its rotating carrier, for example on wheels, hubs and the like.
The brake drums are now consistently provided with relatively high flanges and with the help of a wreath of screws on the driving, rotating, the carrier is screwed tight. In the case of disc wheels, this flange can have a considerable radial height to be screwed onto a flange with a relatively small diameter.
Due to the high speeds and the large braking decelerations that are common in today's traffic, enormous amounts of heat are briefly generated in the braking surface and temperature peaks close to the glowing temperature are generated. The dissipation of this amount of heat takes place relatively so slowly that large temperature differences arise between the actual braking surface and the deeper layers of the brake drum below it. This has a particularly important effect on the temperature difference between the brake drum ring and the flange.
This has the consequence that the ring expands due to the heat, while the relatively cold flange does not take part in this expansion, which creates strong thermal stresses, especially in the transition zone between the flange and the ring. It is known that many cast iron brake drums tear off exactly in the transition between flange and ring.
This disadvantage is exacerbated by the fact that there is usually a notch at this point for structural reasons or, in the case of poor constructions, there is even a constriction of the material cross-section, whereby the dissipation of heat is artificially inhibited. The purpose of the present invention is to remedy these disadvantages.
According to the invention, the brake ring is secured with the help of a wedge-groove connection with at least approximate radial flanks on the carrier in the circumferential direction and centered radially.
The entire braking torque is to be absorbed by this connection, so that the screws only have a temporary function to fix the brake ring in the axial position. You can therefore be very weak. The screws should be stored with a large play in the screw hole so that they can not hinder the thermal expansion of the ring under any circumstances. Advantageously, the same should be tightened with a torque wrench or, when tightened, be prevented by a stop from tightening the ring so strongly that the expansion can be hindered by strong friction.
The grooves advantageously have flanks which run parallel to their radially directed center line ver. In the case of a narrow pitch, flanks that run purely radially against the center of the axis can also be used because the fit clearance prevents wedging in the case of slender tapers. For manufacturing reasons, however, parallel groove flanks are preferable.
If there are at least three grooves evenly distributed around the circumference, thermal expansion of the ring should have the effect that the ring expands exactly in the center and no thermal stresses arise. A 600 or 900 pitch should preferably be used, if necessary with several parallel grooves and wedges. In the drawing, various Ausfüh approximately examples of the subject invention are Darge provides.
Fig. 1 shows a cross section through a Spei chenrad with a brake ring fastening device. FIG. 2 shows a detail from a radial top view of the spoke wheel, viewed from the section line <B> 11 </B> to <B> 11 </B> in FIG. <B> 1 </B>.
Fig. 3 shows a partial cross-section of a spoke wheel with a Breinsring fastening device, the brake ring having a small wall thickness and a low flange.
FIG. 4 shows a detail from a radial top view of the spoke wheel according to FIG. 3
Fig. 5 shows a cross section through a further embodiment of the device.
FIG. 6 shows the detail of the radial top view belonging to FIG. 5, from the section line 111-111 in FIG. 5 / B> viewed from.
FIG. 7 shows a cross section along line 14 in FIG. 8 through a further embodiment of the device on a ribbed disk wheel.
FIG. 8 shows part of the wheel according to FIG. 7 in an elevation.
FIG. 9 shows a further embodiment of the device in cross section along the line IV-IV in FIG. 10.
FIG. 10 shows the front view belonging to the embodiment according to FIG. 9.
According to FIGS. 1 and 2, the brake ring 1, which is provided with cooling fins 2 and designed as a cylinder, is preferably four or six across at its front end 3 the circumference distributed grooves 4 (Fig. 2) equipped. The spoke heads <B> 5 </B> (Fig. 2) of the spoke wheel <B> 6 </B> are provided with eyes <B> 8 </B> on their rear wall <B> 7 </B>. In these eyes <B> 8 </B> there are wedges <B> 9 </B> corresponding to the grooves 4 with radial, preferably parallel flanks <B> 10 </B> and 20, with little play of approx. Vio mm incorporated. Of course, several parallel grooves can also be provided.
However, the central axis of these grooves should preferably be aligned with the axis center so that interchangeability is guaranteed at all times. Purely radial groove flanks, which run in the shape of a cone, are also possible if the flank clearance is chosen large enough. So that the expansion of the brake ring <B> 1 </B> cannot be impeded, the bores <B> 11 </B> for the screws 12 must be made with a large amount of play. In order to clearly limit the friction between brake ring <B> 1 </B> and wheel <B> 6 </B>, a shoulder <B> 13 </B> is seen on screw 12 so that the same is applied to the brake ring and according to the length tolerances between screw shank 14 and hole <B> 11 </B> is clamped or given play.
In most cases it is sufficient to limit the preload of the screws and thus the friction between the brake ring <B> 1 </B> and wheel <B> 6 </B> or the driver with the aid of a torque wrench or a spring-loaded washer. The brake ring <B> 1 </B> can be made uniformly from different materials. It can also be designed in one or more layers.
In this case, the actual braking surface must be made of a material with good sole properties, for example cast iron, while the outer jacket can be made of a material with good thermal conductivity and high specific heat, such as aluminum.
Such smooth brake rings <B> 1 </B> without a flange can be produced very easily and in excellent quality using the centrifugal casting process. Thanks to the simple shape, it is also possible to throw several rings of different lengths at the same time in a uniform, relatively long mold, and then to cut them off to the desired length.
FIGS. 3 and 4 show the device for fastening a thin-walled brake drum 31 with a low flange 33 by means of a wedge-groove connection. In this design, the <B> 3 </B> grooves 34 are incorporated into the wheel body, while the <B> 3 </B> wedges <B> 39 </B> over the flange <B> 33 </B> protrude from the brake drum.
FIGS. 5 and 6 show a device for fastening the brake ring 51 with the aid of a low flange or edge 53. </B> On the wheel <B> 56 </B> either clamping plates 54 or a rotating clamping ring by means of screws <B> 55 </B> can be attached to axially fix the brake ring <B> 51 </B>. These clamping plates 54 and screws <B> 55 </B> can have very small dimensions.
The strength of the tension and the frictional connection between ring <B> 51 </B> and wheel <B> 56 </B> can be adjusted very easily through the tolerances of the height <B> 57 </B> of flanges <B> 53 </B> and clamping plate 54 can be adjusted.
FIGS. 7 and 8 show a fastening device on a ribbed disk wheel 76. The radial ribs 79 are on the outside The end is provided with a machined wedge <B> 78 </B>, which wedges engage in corresponding grooves 74 of the brake ring <B> 71 </B>. For the screw bores <B> 81 </B>, protruding eyes <B> 77 </B> can be provided up to the brake ring <B> 71 </B>. Even better is the <B> </B> flying <B> </B> arrangement of the screws between the brake ring <B> 71 </B> and the disc wheel <B> 76, </B> that is, a design without the eyes <B> 77. </B>
A version which differs more from the previous versions, but also uses a keyway connection, is shown in FIGS. 9 and 10. The one with axial ribs > 92 </B> provided brake ring <B> 91 </B> has a low flange <B> 93. </B> This is with a coaxial, cylindrical bore <B> 95 </B> on a ribbed disc wheel < B> 96 </B> attached. Both parts have radially centered grooves 94 and <B> 97 </B> into which fitting wedges <B> 99 </B> are fitted laterally. These wedges <B> 99 </B> transmit the entire braking torque.
However, they also center the brake ring <B> 91 </B> on the ribbed disc wheel <B> 96 </B> in the event of thermal expansion of the ring <B> 91. </B> Two wedges each at right angles to one another result in an inevitable centering on the wheel axle. The wedges <B> 99 </B> with a bore <B> 101 </ B are, for example, for axial guidance of the ring <B> 91 </B> on the side run opposite the disk wheel <B> 96 </B> > and provided with screws 102 and washers <B> 103 </B> and 104. These align the axial stop surfaces <B> 105, 106 </B> of the ring <B> 91 </B> against the surfaces <B> 107, 108 </B> of the disk wheel <B> 96 </B>.
The axial alignment on side runout can, however, also be done by screws, which are dependent on the wedge.
The devices described have the advantage that the thermal stresses and the risk of breakage in the brake drums are significantly reduced. As a result, the braking performance and braking temperatures can also be increased. The designer is less restricted in the selection of the materials and the manufacturing process for brake current devices.