DE102004057752A1

DE102004057752A1 - Hub-brake rotor unit for motor vehicle wheel has annular clamp element arranged in peripheral groove for exerting elastic radial force so brake rotor is pressed axially against flat surface of brake carrier

Info

Publication number: DE102004057752A1
Application number: DE200410057752
Authority: DE
Inventors: Andrea Pinerolo Serafini; Bruno Abbadia Alpina Giai
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2005-06-30
Also published as: ITTO20030962A1

Abstract

The unit has a rotatable hub (10,11), a brake rotor (40) with internal radial protrusions forming first radial surfaces, an annular brake carrier fixed to the hub with a flat surface (34) perpendicular to the rotation axis and able to contact the brake rotor axially, a number of seats (36) for the protrusions for transferring braking torque from the rotor to the brake carrier, a peripheral groove (38) and an annular clamp element (50) arranged in the groove for exerting an elastic radial force so that the rotor is pressed axially against the flat surface of the brake carrier.

Description

Die Erfindung betrifft die Verbindung eines Bremsrotors, insbesondere eines scheibenförmigen Bremsrotors, mit der Radnabe eines Motorfahrzeugs.The The invention relates to the connection of a brake rotor, in particular a disc-shaped brake rotor, with the wheel hub of a motor vehicle.

Es ist bekannt, dass der Bremsrotor fest mit der drehbaren Radnabe eines Fahrzeugs verbunden sein muß, damit das Brems-Drehmoment auf das Rad übertragen wird.It It is known that the brake rotor fixed to the rotatable hub a vehicle must be connected, so that the braking torque transferred to the wheel becomes.

Üblicherweise weist die Scheibenbremse einen innenliegenden Flansch auf, der in axialer Richtung neben einer mit Flansch versehenen Nabe angeordnet und mit dieser durch die Bolzenschrauben der Radbefestigung verbunden ist. Das Anziehen der Bolzenschrauben bewirkt, dass der Mittelteil des Rades gegen die Bremsscheibe gedrückt wird, wodurch das Risiko entsteht, dass Verformungen der Bremsoberfläche der Bremsscheibe entstehen.Usually the disc brake has an internal flange, which in arranged in the axial direction next to a flanged hub and connected to it by the bolt bolts of the wheel attachment is. Tightening the stud bolts causes the middle section of the wheel is pressed against the brake disc, reducing the risk arises that deformations of the brake surface of the brake disc arise.

Nach dem US-Patent 5 988 324 wird ein innenliegender Flansch eines trommelförmigen Bremsrotors an seinem Umfang und mit radialer Interferenz (negativem Spiel) um den Nabenflansch herum durch Kaltverformung (gewöhnlich durch orbitales Rollbiegen) eines Teils des Randes des Nabenflansches befestigt. Diese Art der Verbindung bedingt insofern einen Nachteil, dass im Falle längerer und wiederholter Bremsungen, bei denen der Bremsrotor hohe Temperaturen erreicht, die radiale Wärmeausdehnung der Bremse durch die feste Verbindung mit dem Nabenflansch behindert wird und dies den Ebenheitsfehler der Bremsflächen (das sog. axiale runout) steigert. Ein hoher axialer runout ist unerwünscht, weil er übergroße Vibrationen, ein Ruckeln der Bremse (juddering) und eine unregelmäßige oder vorzeitige Abnutzung der Bremsfläche verursacht. Die Herstellung der Verbindung durch Kaltverformung kompliziert überdies den Ausbauvorgang beim Austausch des Bremsrotors.To US Pat. No. 5,988,324 discloses an internal flange of a drum-shaped brake rotor at its circumference and with radial interference (negative play) around the hub flange by cold working (usually by orbital roll bending) of a part of the edge of the hub flange attached. This type of connection thus causes a disadvantage that in case longer and repeated braking, where the brake rotor high temperatures achieved, the radial thermal expansion the brake is hindered by the fixed connection with the hub flange and this is the flatness error of the braking surfaces (the so-called axial runout) increases. A high axial runout is undesirable because it causes excessive vibration, a jerking of the brake (juddering) and an irregular or premature Wear of the braking surface caused. The preparation of the compound by cold deformation complicated moreover the removal process when replacing the brake rotor.

Nach einer weiteren Lösung, die vor kurzem in dem Versuch angeboten wurde, die vorerwähnten Nachteile abzustellen, wird die Bremsscheibe von der Nabe über einen ringförmigen Zwischen-Bremsträger getragen, der radial zwischen dem Nabenflansch und der Bremsscheibe eingeschaltet wird. Eine derartige Lösung ist in der italienischen Patentanmeldung TO2003A000305 beschrieben, die am 17. April 2003 von der gleichen Anmelderin eingereicht wurde und zum Zeitpunkt der Einreichung der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht veröffentlicht war.To another solution, which was recently offered in the trial, the aforementioned disadvantages off, the brake disc is supported by the hub via an annular intermediate brake carrier, the radially turned on between the hub flange and the brake disc becomes. Such a solution is described in Italian patent application TO2003A000305, filed on April 17, 2003 by the same Applicant and at the time of filing the present patent application not published yet was.

Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Verbindung eines Nabe-Bremsrotor-Aggregats einschließlich eines dazwischen eingeschalteten Bremsträger-Elements vorzuschlagen, um auf diese Weise die Einschränkungen und Nachteile des oben erwähnten Standes der Technik abzustellen.One general object of the present invention is therefore to provide an improved Connection of a hub brake rotor assembly including a to propose an intermediate brake carrier element, in this way the restrictions and disadvantages of the above State of the art off.

Ein besonderes Erfindungsziel ist es, den Einbau- und Ausbauvorgang eines Bremsrotors in das Radaggregat bzw. aus dem Radaggregat zu vereinfachen. Ein weiteres Erfindungsziel ist es, eine einwandfreie Übertragung des Brems-Drehmoments zwischen dem Bremsrotor und der Nabe zu gewährleisten und die ungehinderte (axiale und radiale) Wärmeausdehnung der Bremsscheibe zu ermöglichen, wodurch der axiale runout der Bremsoberflächen auf ein Mindestmaß verringert wird.One special invention goal is the installation and removal process a brake rotor in the Radaggregat or from the Radaggregat to simplify. Another object of the invention is a perfect transmission brake torque between to ensure the brake rotor and the hub and the unobstructed (axial and radial) thermal expansion to allow the brake disc whereby the axial runout of the brake surfaces is minimized becomes.

Diese und weitere Ziele und Vorteile, die nachfolgend noch verständlicher gemacht werden, werden erfindungsgemäß durch ein Nabe-Bremsrotor-Aggregat erreicht, das die in den beigefügten Ansprüchen angegebenen Merkmale aufweist.These and other goals and benefits, which will be more fully understood below are made according to the invention by a hub brake rotor assembly achieved in the attached claims having specified features.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert wird. Es zeigen:The Features and advantages of the invention will become apparent from the detailed Description of one of its embodiments, in the one embodiment with the attached Drawings is explained. Show it:

1 eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Aggregats im zusammengebauten Zustand; 1 an overall perspective view of the unit according to the invention in the assembled state;

2 eine perspektivische Ansicht des Aggregats von 1 in Explosionsdarstellung; 2 a perspective view of the unit of 1 in exploded view;

3 einen axialen Schnitt durch das Aggregat von 1; 3 an axial section through the aggregate of 1 ;

4 eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung von drei Bauteilen des Aggregats von 1; 4 an exploded perspective view of three components of the unit of 1 ;

5 eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung der drei in 4 dargestellten Bauteile, jedoch aus einem anderen Blickwinkel gesehen; 5 an exploded perspective view of the three in 4 shown components, but seen from a different angle;

6 eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung, die eine Phase des Zusammenbaus der Bauteile der 4 und 5 zeigt; 6 an exploded perspective view showing a phase of assembly of the components of 4 and 5 shows;

7 eine perspektivische Ansicht, die die Bauteile der 4 bis 6 in zusammengebautem Zustand zeigt und 7 a perspective view showing the components of 4 to 6 in assembled state shows and

8 einen axialen Schnitt durch das zusammengebaute Unteraggregat der 7. 8th an axial section through the assembled sub - aggregate of 7 ,

Bezugnehmend auf die Figuren trägt eine drehbare Radnabe 10 einen radial nach außen vorstehenden Flansch 11. In dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel ist um den Nabenflansch 11 herum ein scheibenartiger ringförmiger Adapter 20 angebracht, der in der Drehbewegung durch irgendeine bekannte Befestigungseinrichtung, beispielsweise durch Verschweißung, Vernietung oder durch Kaltverformung oder durch das Ineinandergreifen von nicht kreisförmigen Rändern fest mit der Nabe verbunden ist. Der Adapter 20 ist fakultativ und wird vorzugsweise bei Nabenflanschen mit weniger als 180 mm Durchmesser eingesetzt.Referring to the figures, a rotatable hub carries 10 a radially outwardly projecting flange 11 , In the example shown in the drawings is about the hub flange 11 around a disc-like annular adapter 20 attached, which is connected in the rotational movement by any known fastening device, such as by welding, riveting or by cold deformation or by the engagement of non-circular edges fixed to the hub. The adapter 20 is optional and is preferably used on hub flanges less than 180 mm in diameter.

Der Adapter 20 weist einen äußeren Umfangsrand 21 auf, auf dem ein Bremsträger 30 befestigt ist, der einen radial nach innen vorstehenden Flansch 31 trägt, so dass eine kreisförmige Öffnung 32 entsteht. Der Adapter 20 wird in die Öffnung 32 des Bremsträgers 20 aufgenommen und an diesem befestigt, beispielsweise durch Rollbiegen eines Teilbereichs des Randes 22 des Adapters.The adapter 20 has an outer peripheral edge 21 on, on which a brake carrier 30 is fixed, which has a radially inwardly projecting flange 31 carries, leaving a circular opening 32 arises. The adapter 20 gets into the opening 32 of the brake carrier 20 taken and attached to this, for example by roll bending a portion of the edge 22 of the adapter.

Bei einer nicht dargestellten abweichenden Ausführungsform der Erfindung, die keinen Adapter 20 aufweist, wird der Flansch 11 der Nabe in die Öffnung 32 des Bremsträgers aufgenommen und an diesem unmittelbar in ähnlicher Weise wie oben für den Adapter beschrieben oder durch andere bekannte Befestigungseinrichtungen befestigt.In an alternative embodiment of the invention, not shown, which does not have an adapter 20 has, the flange 11 the hub in the opening 32 received on the brake carrier and attached to this immediately in a similar manner as described above for the adapter or by other known fastening devices.

Der Bremsträger trägt einen radial außenliegenden Flansch 33, der eine ebene und zur Nabendrehachse x genau senkrecht verlaufende Fläche 34 ausbildet; die Fläche 34 bildet eine Oberfläche, gegen die in axialer Richtung ein Bremsrotor 40 anschlägt. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist der Bremsrotor ein Scheiben-Bremsrotor; selbstverständlich eignet sich die Erfindung auch zur Anwendung auf andersartige Bremsrotoren, beispielsweise solche in Trommelform.The brake carrier carries a radially outer flange 33 , which is a plane and the hub rotation axis x exactly vertical surface 34 forms; the area 34 forms a surface against which a brake rotor in the axial direction 40 strikes. In the embodiment shown in the drawings, the brake rotor is a disc brake rotor; Of course, the invention is also suitable for use on other types of brake rotors, for example those in drum shape.

Der außenliegende Flansch 33 des Bremsträger steht mit dem radial innenliegenden Flansch 31 über einen im wesentlichen zylindrischen oder schwach stumpfkegeligen Zwischenbereich 35 in Verbindung, in dem eine Vielzahl von Einschnitten oder Rücksprüngen 36 ausgespart sind, die in gleichen Winkelabständen angebracht sind und Öffnungen oder Sitze bilden zur Aufnahme einer entsprechenden Vielzahl von in radialer Richtung nach innen vorspringenden Flügeln 41 der Bremsscheibe. In dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel sind drei Einschnitte 36 in den Bremsträger und drei entsprechende Flügel 41 der Bremsscheibe vorgesehen.The external flange 33 The brake carrier is connected to the radially inner flange 31 via a substantially cylindrical or slightly frustoconical intermediate region 35 in conjunction, in which a large number of incisions or recesses 36 are recessed, which are mounted at equal angular intervals and openings or seats form for receiving a corresponding plurality of radially inwardly projecting wings 41 the brake disc. In the example shown in the drawings are three incisions 36 in the brake carrier and three corresponding wings 41 provided the brake disc.

Jeder Einschnitt 36 weist ein Paar von radial ausgerichteten Oberflächen 37 auf, zwischen die die Seiten 42 der Flügel 41 der Bremsscheibe eingreifen, um die Übertragung des Brems-Drehmoments von der Bremsscheibe auf den Bremsträger und somit auf die Nabe (gegebenenfalls über den Adapter, wenn ein solcher vorgesehen ist) zu gewährleisten.Every nick 36 has a pair of radially aligned surfaces 37 on, between the pages 42 the wing 41 the brake disc engage to ensure the transmission of the braking torque from the brake disc to the brake carrier and thus to the hub (possibly via the adapter, if such is provided).

Auf der äußeren Oberfläche des stumpfkegeligen Bereichs 35 des Bremsträgers ist eine längs des Umfangs verlaufende, nicht durchgehende, von den Einschnitten 36 unterbrochene Rille 38 ausgebildet, die ein elastisches Klemmelement 50 in Form eines offenen Rings aufzunehmen vermag, der die Bremsscheibe in axialem Anschlag gegen die Anliegefläche des Bremsträgers festzuhalten vermag.On the outer surface of the frustoconical area 35 the brake carrier is a non-penetrating, circumferential, of the cuts 36 broken groove 38 formed, which is an elastic clamping element 50 in the form of an open ring able to hold the brake disc in axial abutment against the abutment surface of the brake carrier.

Wie in 3 gezeigt, weist die Rille 38 eine der axial innenliegenden Seite (oder inboard-Seite) des Fahrzeugs zugewandte kegelige Oberfläche 39 auf, die mit den Stirnflächen 43 der Flügel der Bremsscheibe (die in 5 besser sichtbar sind) einen sich in radialer Richtung verjüngenden, nicht durchgehenden Kanal in der Weise bildet, dass das Elastikelement 50, indem es in radialer Richtung zwischen der kegeligen Oberfläche 39 und den Flügeln 41 der Bremsscheibe eingespannt wird, sich zwischen den Bremsträger 30 und die Bremsscheibe 40 einklemmt, wodurch die Scheibe in axialer Richtung gegen die ebene Oberfläche 34 des Bremsträgers gedrückt wird. Vorzugsweise hat die Rille 38 einen Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Trapezes.As in 3 shown points the groove 38 one of the axially inboard side (or inboard side) of the vehicle facing conical surface 39 on that with the end faces 43 the wing of the brake disc (the in 5 are more visible) forms a radially tapered, non-continuous channel in such a way that the elastic element 50 by moving in the radial direction between the conical surface 39 and the wings 41 the brake disc is clamped between the brake carrier 30 and the brake disc 40 clamped, causing the disc in the axial direction against the flat surface 34 of the brake carrier is pressed. Preferably, the groove has 38 a cross section in the form of an isosceles trapezium.

Die einschlägigen Fachleute werden vor allem würdigen, dass die Bremsscheibe einfach und schnell in das Radaggregat eingebaut und aus diesem ausgebaut werden kann. Außerdem ist zu bemerken, dass das stabile Anliegen der Bremsscheibe an der Fläche 34 des Bremsträgers, die genau senkrecht zur Nabendrehachse x verläuft, das axiale runout der Bremsoberflächen 44 der Bremsscheibe auf ein Mindestmaß verringert. Schließlich wirken die radial ausgerichteten Oberflächen 37 der in dem Bremsträger ausgebildeten Einschnitte mit den Seiten 42 der Flügel der Bremsscheibe zusammen und führen dadurch die Flügel in radialer Richtung, um die freie radiale Ausdehnung der Bremsscheibe zu ermöglichen, die durch auf die Bremswirkung zurückzuführende thermische Schwankungen verursacht wird. Diese "flottierende" Anbringung der Bremsscheibe verhindert das Auftreten von Spannungen und Verformungen, die Ebenheitsfehler in den Bremsflächen verursachen können, wie in der Beschreibungseinleitung ausgeführt; die freie Ausdehnung der Bremsscheibe in axialer Richtung wird dagegen durch das Klemmelement 50 ermöglicht, das jedes axiale Spiel zwischen Scheibe und Nabe elastisch aufhebt.The relevant experts will especially appreciate that the brake disc can be easily and quickly installed in the wheel assembly and removed from it. It should also be noted that the stable concern of the brake disc on the surface 34 of the brake carrier, which runs exactly perpendicular to the hub rotational axis x, the axial runout of the brake surfaces 44 the brake disc is reduced to a minimum. Finally, the radially oriented surfaces act 37 formed in the brake carrier incisions with the sides 42 the wing of the brake disc together and thereby guide the wings in the radial direction to allow the free radial expansion of the brake disc, which is caused by attributable to the braking effect thermal fluctuations. This "floating" mounting of the brake disc prevents the occurrence of stresses and deformations that may cause flatness errors in the braking surfaces, as stated in the introduction to the description; the free expansion of the brake disc in the axial direction, however, by the clamping element 50 allows that each axial clearance between the disc and hub lifts elastic.

Es gilt jedoch, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt ist. Die einschlägigen Fachleute werden beispielsweise erkennen, dass durch eine geeignete Modizifierung des Bremsträgers die axiale Festlegung der Bremsscheibe in gleichwertiger Weise dadurch erzielt werden kann, dass ein ringförmiges Klemmelement verwendet wird, das elastisch in einer in radial innerer Richtung offenen und sich radial nach außen verjüngenden Rille zusammengepresst wird, die von einander gegenüberliegenden Oberflächen des Bremsträgers und der Bremsscheibe gebildet wird.However, it is to be understood that the invention is not limited to the embodiment described and illustrated herein form is limited. For example, those skilled in the art will recognize that by appropriately modifying the brake carrier, the axial location of the brake disc can be equivalently achieved by using an annular clamping element that is resilient in a groove that is open radially inward and radially outwardly tapered is compressed, which is formed by opposing surfaces of the brake carrier and the brake disc.

Um das Brems-Drehmoment von der Bremsscheibe auf den ringförmigen, fest mit der Nabe verbundenen Bremsträger zu übertragen, hat die Bremsscheibe eine Reihe von radial innenliegenden Vorsprüngen, die von in dem Bremsträger vorgesehenen Rücksprüngen aufgenommen werden. Dieser weist eine nicht durchgehende, längs des Umfangs angeordnete, von den Rücksprüngen unterbrochene Rille auf, deren Oberfläche kegelig ausgebildet ist. In der Rille ist ein Klemmring gelagert, der in radialer Richtung eine elastische Kraft zwischen der kegeligen Oberfläche und der Bremsscheibe in der Weise ausübt, dass die Bremsscheibe in axialer Richtung gegen eine ebene, senkrecht zur Drehachse des Aggregats ausgerichtete Oberfläche des Bremsträgers gedrückt wird.Around the brake torque from the brake disc to the annular, To transfer firmly connected to the hub brake carrier, has the brake disc a series of radially inner projections provided by in the brake carrier Recesses recorded become. This has a non-continuous, arranged along the circumference, broken groove from the recesses on, whose surface is formed conically. In the groove, a clamping ring is mounted, in the radial direction an elastic force between the conical surface and the brake disc in such a way that the brake disc in axial direction against a plane, perpendicular to the axis of rotation of the unit aligned surface of the brake carrier is pressed.

Claims

A hub brake rotor assembly for the wheel of a motor vehicle, comprising - a hub rotatable about an axis of rotation (x) ( 10 . 11 ); A brake rotor ( 40 ) with a plurality of radially inner projections ( 41 ), the first radially oriented surfaces ( 42 ) form; An annular brake carrier ( 30 ), in its rotational movement and in the axial direction fixed to the hub ( 10 . 11 ), with a flat surface ( 34 ) which is perpendicular to the axis of rotation (x) and in the axial direction of the brake rotor ( 40 ), a variety of seats ( 36 ), each of which has one of the projections ( 41 ) of the brake rotor ( 40 ), each seat ( 36 ) at least one second radially oriented surface ( 37 ), to which one of the first radially aligned surfaces 42 ) abuts to the braking torque from the brake rotor ( 40 ) on the brake carrier ( 30 ), a non-continuous, along the circumferential groove ( 38 ), from the seats ( 36 ) and a substantially conical surface ( 39 ) having; An annular clamping element ( 50 ), in the groove ( 38 ) is arranged to provide a resilient force in the radial direction between the tapered surface ( 39 ) and the brake rotor ( 40 ) in such a way that the brake rotor ( 40 ) in the axial direction against the flat surface ( 34 ) of the brake carrier ( 30 ) is pressed.

Unit according to claim 1, characterized in that the annular fixing or clamping element ( 50 ) between the conical surface ( 39 ) of the groove ( 38 ) and the end faces ( 43 ) of the projections ( 41 ) of the brake rotor ( 40 ) is arranged.

Unit according to Claim 1, characterized in that the brake rotor ( 40 ) and the conical surface ( 39 ) of the groove ( 38 ) together form a non-continuous, tapered in the radial direction channel, the annular elastic clamping element ( 50 ).

An assembly according to claim 3, characterized in that said channel tapers in a radial direction to the central axis of rotation (x) of the hub and that the annular clamping element ( 50 ) exerts an elastic clamping force in the direction of this central axis (x).

Unit according to claim 1, characterized in that the radially inner projections ( 41 ) of the brake rotor ( 40 ) are arranged at equal angular intervals and the seats ( 36 ) of the brake carrier ( 30 ) are likewise provided in a corresponding manner at equal angular intervals from one another.

Unit according to Claim 1, characterized in that the annular clamping element ( 50 ) is an open ring.

Unit according to claim 1, characterized in that the groove ( 38 ) has a cross section in the form of an isosceles trapezium.

Unit according to Claim 1, characterized in that the brake rotor ( 40 ) is disc-shaped.