DE10035030A1 - Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Körpern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Körpern bezüglich einer Rotationsachse und zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst der Schwerpunkt des Körpers bestimmt wird und anschließend die Rotationsachse des Körpers in den Schwerpunkt des Körpers verschoben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vielzahl von rotierenden Präzessionsbauteilen insbesondere in der Fahrzeugtechnik müssen in sehr engen Toleranzen ausge­ wuchtet werden. Allgemein ist dies von Fahrzeugrädern bekannt. Bei unzureichend ausgewuchteten Rädern verschlechtert sich das Fahrverhalten erheblich und die Radlager werden stark belastet. Hierfür stehen handelsübliche Auswuchtmaschinen, die die Un­ wucht mit der Einheit Gramm mal Millimeter und die Richtung der Unwucht (Unwuchtvektor) bestimmen, zur Verfügung. Zum Ausgleich der Unwucht werden bei Rädern definierte Gewichte am äußeren Rand des Rades befestigt.

Neben Fahrzeugrädern müssen auch Bremsscheiben, die ebenfalls mit dem Rad rotieren, ausgewuchtet werden. Hier ist das Anbrin­ gen von Gewichten nicht zweckmäßig, da durch die geometrische Anordnung der Bremsbeläge und des Bremssattels kein Raum für zusätzliche Gewichte besteht. Es besteht zwar die Möglichkeit bei Bremsscheiben Zusatzgewichte (Wuchtklammern) im Kühlkanal zwischen den Reibflächen anzubringen, die jedoch stark durch Korrosion belastet sind und keine ausreichende Dauerhaltbarkeit aufweisen.

Im Allgemeinen werden deshalb bei Bremsscheiben die Unwucht und der Unwuchtvektor analog wie bei Rädern bestimmt, es wird je­ doch in entgegengesetzter Richtung des Unwuchtvektors am äuße­ ren Rand Material in Form von Fräsnuten mechanisch entfernt, anstatt in Richtung des Unwuchtvektors Gewichte hinzugefügt.

In der DE 40 18 961 wird vorgeschlagen, insbesondere bei innen­ belüfteten Bremsscheiben die Stege zwischen den Reibflächen der Bremsscheibe am äußeren Rand mit erhöhter Masse auszustatten und diese nach Bedarf mechanisch abzutragen. Bei besonders har­ ten rotierenden Körpern, z. B. bei Reibringen von Bremsscheiben aus Kompositmaterial ist dies nicht kostengünstig und ohne ei­ nen hohen Werkzeugverschleiß zu realisieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, ein Auswucht­ verfahren von rotierenden Körpern, insbesondere für harte Mate­ rialien bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik kostengünstiger und technologisch vorteilhafter ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 1 besteht darin, dass nicht wie in herkömmlichen Auswuchtverfahren die Rotationsachse konstant bleibt und Massenänderung am äußeren Rand des Körpers vorgenommen werden, sondern dass die Auswucht­ korrektur durch Verschieben der Rotationsachse erfolgt.

Der auszuwuchtende Körper weist eine Rotationsachse auf, die unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen in der Nähe des Schwerpunktes des Körpers liegt. In der Regel wird der Schwer­ punkt durch eine herkömmliche Unwuchtprüfung bestimmt. Die ur­ sprüngliche Rotationsachse, an der die Unwucht bestimmt wurde, wird nun so parallel Verschoben, dass sie mit einer Achse durch den Schwerpunkt (Schwerpunktachse) zusammenfällt.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass keine Gewich­ te angebracht werden müssen, die die funktionalen Eigenschaften des Körpers beeinträchtigen. Ferner müssen keine mechanischen Abtragungen am äußeren Rand des Körpers vorgenommen werden, die insbesondere bei sehr harten und verschleißbeständigen Körpern technisch sehr aufwendig sind.

Der Schwerpunkt s des Körpers wird in der Regel durch eine kon­ ventionelle Unwuchtprüfung bestimmt. Hierbei wird zuerst die Masse des Körpers bestimmt, anschließend ergibt die Unwuchtprü­ fung die Unwucht des Körpers mit der Einheit Gramm mal Millime­ ter [gmm] und die Richtung der Unwucht ausgehend von der Rotationsachse (Unwuchtvektor). Aus diesen Angaben kann die Po­ sition des Schwerpunktes des Körpers über die in Gleichung 1 angegebene Beziehung errechnet werden (Anspruch2):

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rotationsachse zentrisch durch eine Zentrierbohrung verläuft. Die Zentrierbohrung und somit die Rotationsachse kann nach der Unwuchtprüfung verscho­ ben werden (Anspruch 3).

Es ist dabei zweckmäßig, die Zentrierbohrung zu erweitern. Dies ist vor allem bei zweiteiligen Körpern von Vorteil, wenn ein innerer Teil des Körpers, durch den die Zentrierbohrung ver­ läuft, aus einem weicheren Material besteht als ein äußerer Teil des Körpers. Durch das Erweitern der Zentrierbohrung und der Änderung ihrer Lage wird zwar der Schwerpunkt wiederum ge­ ringfügig verändert, da es sich hierbei jedoch um sehr geringe Verschiebungen handelt und diese im Zentrum des Körpers liegen, sind die Auswirkungen auf den Schwerpunkt nicht meßbar (An­ spruch 4).

Die Erweiterung der Zentrierbohrung erfolgt durch mechanisches Abtragen, hierfür kann die Zentrierbohrung aufgefräst, aufge­ spindelt oder aufgebohrt werden. Bei dünnwandigen Teilen kann auch eine Umformtechnik wie Stanzen oder Falzen zweckmäßig sein (Anspruch 5).

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders gut auf das Auswuchten von Bremsscheiben anwenden. Insbesondere Bremsschei­ ben aus unterschiedlichen Materialien für einen Reibring und einem Halteteil sind hierfür besonders geeignet. Das Halteteil besteht in diesen Fällen in der Regel aus einem weicheren und zäheren Material, das leichter zu bearbeiten ist als der ver­ schleißbeständigere und härtere Reibring.

In der einzigen Figur ist das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer Bremsscheibe veranschaulicht.

Eine Bremsscheibe 1 nach Fig. 1 mit einem Reibring 2 aus einem keramischen Verbundwerkstoff mit einem Halteteil 3 aus Alumini­ um wird mit einer Zentrierbohrung 4 auf einer hier nicht darge­ stellten handelsüblichen Auswuchtmaschine aufgespannt. Durch den Mittelpunkt 5 der Zentrierbohrung 4 verläuft senkrecht zur Zeichenebene eine Rotationsachse, bezüglich derer die Unwucht [gmm] der Bremsscheibe 1 und der Unwuchtvektor 8 mit Hilfe der Auswuchtmaschine bestimmt werden. Aus der vorher gemessenen Masse der Bremsscheibe und der durch die Unwuchtmessung ermit­ telten Daten läßt sich nach Gleichung 1 der Weg s errechnen, durch den in Kombination mit dem Unwuchtvektor 8 die Lage des Schwerpunktes 6 definiert wird.

Der Abstand 7 zwischen dem Mittelpunkt 5 der Zentrierbohrung 4 und dem Schwerpunkt 6 ist durch zwei Pfeile gekennzeichnet und entspricht dem Weg s der Gleichung 1. Die Bremsscheibe 1 wird nun auf einer Fräsmaschine zentriert. Ausgehend vom Mittelpunkt 5 der Zentrierbohrung 4 wird ein Fräser, der den Durchmesser der Zentrierbohrung 9 aufweist um den Weg s in Richtung des Un­ wuchtvektors 8 verschoben und die Zentrierbohrung 9 gebohrt. Der Mittelpunkt der erweiterten Zentrierbohrung 9 ist der Schwer­ punkt 6. Die Rotationsachse der ausgewuchteten Bremsscheibe verläuft durch den Schwerpunkt 6 und steht senkrecht zur Rei­ bringoberfläche 10. In Fig. 1 ist die Verschiebung um den Weg s und die Erweiterung der Zentrierbohrung 4 nicht maßstabsgetreu dargestellt, der Weg s liegt in der Praxis unter einem Millime­ ter.

Claims (6)

1. Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Körpern bezüglich einer Rotationsachse,
dadurch gekennzeichnet, dass

• - zunächst der Schwerpunkt des Körpers bestimmt wird und anschließend
• - die Rotationsachse des Körpers in den Schwerpunkt des Körpers verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt durch eine Unwuchtprüfung bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse zentrisch durch eine Zentrierbohrung ver­ läuft, und die Rotationsachse mit der Zentrierbohrung zur Schwerpunktachse des Körpers verschoben wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zentrierbohrung erweitert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbohrung durch abtragende Bearbeitung vergrößert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine Bremsscheibe ist.