DE102005023412B4

DE102005023412B4 - Einrichtung zur Lagerung einer ringförmigen Bremsscheibe auf einer Radnabe

Info

Publication number: DE102005023412B4
Application number: DE200510023412
Authority: DE
Inventors: Mario Springer; Georg Kempinger; Wlodzimierz Macke
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-05-21
Also published as: WO2006122820A1; EP1886043A1; DE102005023412A1

Abstract

Einrichtung zur radialen Abstützung und axial verschiebbaren Lagerung einer ringförmigen Bremsscheibe (1) auf einer damit verdrehsicher verbundenen Radnabe (2) eines Nutzfahrzeuges mittels Wälzkörpern (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (7) zwischen einem mit der Bremsscheibe (1) verbundenen Außenring (5) und einem mit der Radnabe (2) verbundenen Innenring (6), sich dort jeweils an einer Lauffläche (11) abstützend, angeordnet sind, wobei jede Lauffläche (11) sich zu einer Seite hin bis zum Rand des Außenringes (5) bzw. Innenringes (6) erstreckt und an der anderen Seite durch einen Anschlag (12) begrenzt ist, der dem Anschlag (12) der zugeordneten anderen Lauffläche (11) gegenüberliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur radialen Abstützung und axial verschiebbaren Lagerung einer ringförmigen Bremsscheibe auf einer damit verdrehsicher verbundenen Radnabe eines Nutzfahrzeuges mittels Wälzkörpern.

Aus der GB 983 548 sowie der US 4 798 268 ist jeweils eine gattungsgemäße Einrichtung bekannt.

Weiter ist zur radialen Abstützung einer Bremsscheibe auf einer Radnabe eine ineinandergreifende Verzahnung bekannt, die einerseits an der Bremsscheibe und andererseits an der Radnabe vorgesehen ist und die so konzipiert ist, dass eine axiale Relativbewegung im Sinne einer Mikroverschiebung zwischen der Bremsscheibe und der feststehenden Radnabe möglich ist. Unter Mikroverschiebbarkeit ist zu verstehen, dass nur der Arbeitshub der Bremse überbrückt wird, nicht aber der vollständige Verschleißweg der Beläge.

Bei dieser Konstruktion ergeben sich hinsichtlich einer dauerhaften Funktionsfähigkeit Probleme, da es nur schwerlich möglich ist, aufgrund der herrschenden Betriebsbedingungen eine wirksame Abdichtung der Verzahnung herzustellen. So treten infolge der beim Bremsen entstehenden Reibungswärme in diesem Bereich Temperaturen bis ca. 600 °C auf, denen die zur Verfügung stehenden elastischen Dichtmittel, insbesondere herkömmliche Elastomerdichtungen, die bis maximal 200 °C funktionsfähig sind, nicht gewachsen sind.

Insbesondere durch Korrosion, aber auch durch im Fahrbetrieb auftretende Verschmutzungen kann es weiter zu Einschränkungen der Funktionsfähigkeit, vor allem zu Einschränkungen der Verschiebbarkeit der Bremsscheibe auf der Nabe kommen, so dass die Standzeit dieser Abstützung bzw. Lagerung relativ kurz ist.

Naturgemäß führt dies zu erheblichen wirtschaftlichen Nachteilen, da eine Reparatur nur aufwendig durchführbar und überdies mit entsprechenden Kosten verbunden ist. Dies trifft gleichermaßen auf die daraus sich ergebenden Stillstandszeiten des Fahrzeuges zu, so dass die bekannte Einrichtung insgesamt in wirtschaftlicher Hinsicht keinen optimalen Einsatz gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie dauerhaft funktionsfähig bleibt und mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Die neue Einrichtung zeichnet sich besonders durch ihre Robustheit aus, so dass sie sowohl gegen Verschmutzung, hervorgerufen aus Bremsbelagstaub, Salzwasser oder sonstigem Schmutz, als auch gegen extreme äußere Einflüsse, wie die genannten hohen Temperaturen aufgrund der beim Bremsen entstehenden Reibungshitze, unempfindlich ist. Zwar ist die ein Lager bildende Einrichtung zu beiden Stirnseiten hin teilweise offen, so dass Schmutz eindringen kann, jedoch ist der relative axiale Verschiebeweg des Außen- und Innenringes zueinander aufgrund der geforderten Mikroverschiebbarkeit sehr gering, so dass eingedrungener Schmutz durch die gegebene hohe Hertzsche Pressung sozusagen weggedrückt wird und die Mikroverschiebbarkeit dadurch dauerhaft gewährleistet ist.

Durch die genannten geringen Axialwege sowie durch die im Vergleich zu herkömmlichen Lagerungen geringe Anzahl der Verschiebebewegungen wird die Funktion der Einrichtung durch eine möglicherweise abrasive Wirkung der Schmutzpartikel nicht gefährdet.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Wälzkörper als Kugeln oder Wälzrollen, vorzugsweise zylindrische Wälzrollen auszubilden, die sich auf einer jeweils tangential ausgerichteten Lauffläche sowohl des Außen- wie auch Innenringes abstützen, wobei die Mittelachsen der Wälzrollen natürlich ebenfalls tangential ausgerichtet verlaufen.

Jede Lauffläche ist in axialer Richtung des Außen- bzw. Innenringes zu einer Seite hin bis zum Außenrand bei Kugeln zylindrisch und bei Wälzrollen planeben und zur anderen Seite als böschungsartiger Anschlag ausgeformt, der eine Endbegrenzung für die Lauffläche der Kugel bzw. der Wälzrolle bildet.

Dabei sind die Anschläge der Laufflächen an dem Außen- und Innenring jeweils an gegenüberliegenden Seiten vorgesehen, so dass einem Anschlag des Innenringes der insoweit planebene Auslauf der entsprechenden Lauffläche des Außenringes zugeordnet ist. Im übrigen sind die Wälzkörper vorzugsweise in gleichem Winkelabstand über den Umfang verteilt und vorzugsweise gleich in Form und Abmaß ausgebildet.

Um eine Korrosion der Bauteile des Lagers zu verhindern und damit eine dauerhaft axiale Verschiebbarkeit des Außen- zum Innenring zu gewährleisten, können diese ebenso wie die Wälzkörper aus einem nicht rostenden Metall, vorzugsweise einem nicht rostendem Stahl hergestellt sein. Die Wälzkörper, hier vor allem die Wälzrollen oder Kugeln, sind als handelsübliche Serienteile sehr kostengünstig zu beziehen. Da auch der Außen- und Innenring konstruktiv einfach aufgebaut und insoweit preiswert herstellbar ist, stellt die neue Einrichtung auch in bezug auf die Fertigungskosten eine Optimierung gegenüber dem Stand der Technik dar.

Durch die genannte Materialwahl bleiben die durch die Bremsreibung entstehenden relativ hohen Temperaturen ohne Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Einrichtung, so dass die Standzeit insgesamt in gewünschtem Umfang verbessert wird.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine in einer Bremsscheiben/Radnaben-Verbindung montierte erfindungsgemäße Einrichtung in einem geschnittenen Teilausschnitt;
2 die Einrichtung nach 1 in einer anderen Schnittebene;
3 einen Teilausschnitt der Einrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
4 die Einrichtung ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht, und
5 die Einrichtung als Einzelheit in einer Querschnittsdarstellung.
In den 1 und 2 ist ein Teilausschnitt einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug dargestellt, die eine Bremsscheibe 1 aufweist, die verdrehsicher sowie axial mikroverschiebbar an einer Radnabe 2 befestigt ist.
Zur radialen Abstützung der Bremsscheibe 1 ist eine axial auslenkbare Scheibe 15 sowie eine Einrichtung in Form eines Lagers 4 vorgesehen, das gleichzeitig die Verschiebbarkeit der Bremsscheibe 1 über den Arbeitshub ermöglicht. Dieses Lager 4 besteht aus einem fest mit der Bremsscheibe 1 verbundenen Außenring 5, einem an der Radnabe 2 befestigten Innenring 6 sowie Wälzkörpern 7 in Form von Wälzrollen, die zwischen dem Außen- und dem Innenring 5, 6 angeordnet sind und an denen sich diese jeweils abstützen.
Zur Drehmomentübertragung zwischen der Radnabe 2 und der Bremsscheibe 1 sowie zur Befestigung des Außenringes 5 an der Bremsscheibe 1 sind axial sich erstreckende Schrauben 9 vorgesehen, die sich mit ihrem Kopf an der Bremsscheibe 1 abstützen, den Außenring 5 durchtreten und in einen Hals 3 eingeschraubt sind, über den die Bremsscheibe 1 mikroverschieblich an der Radnabe 2 befestigt ist. Die Schrauben 9 sind jeweils in einer Spannhülse 10 geführt, die in der Bremsscheibe 1, dem Außenring 5 und dem Hals 3 einliegt.
Zur Durchführung der Schrauben 9 bzw. der Spannhülsen 10 sind im Außenring 5 Durchgangsbohrungen 13 vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und sich in Achsrichtung erstrecken (4).
Die 2 zeigt einen Schnitt durch eine Ebene, in der eine Durchgangsbohrung 13 angeordnet ist, während die 1 einen Schnitt durch eine Ebene im Bereich neben einer Durchgangsbohrung 13 wiedergibt, in dem ein Wälzkörper 7 angeordnet ist.
Wie die 3 sehr deutlich zeigt, sind die Wälzkörper 7 als zylindrische Wälzrollen ausgebildet, wobei sich ihre Rollachsen in tangentialer Richtung erstrecken. Dabei liegen die Wälzkörper 7 auf Laufflächen 11 des Außen- und Innenringes 5, 6 auf, die in tangentialer Richtung plan sind und deren entsprechendes Abmaß der Länge des jeweiligen Wälzkörpers 7 entspricht, so dass dieser seitlich gegen Verrutschen gesichert ist.
Quer dazu, also in Achsrichtung des Außen- bzw. Innenringes 5, 6, geht die plane Lauffläche 11 in eine Richtung bis zum Außenrand, während in anderer Richtung die Lauffläche 11 durch einen Anschlag 12 begrenzt wird, der auf der dem Wälzkörper 7 zugewandten Seite eine konkave Wölbung aufweist, deren Krümmung dem Radius des Wälzkörpers 7 entspricht.
Wie auch aus der 5 zu erkennen ist, sind der Außen- und Innenring 5, 6 so zueinander angeordnet, dass die jeweiligen Anschläge 12 im Bereich der sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagers 4 verlaufen, wobei jeder Anschlag 12 unterhalb der Mittelachse des Wälzkörpers 7 endet. Anstelle von zylinderförmigen Wälzkörpern 7 können auch tonnenförmige oder kugelige vorgesehen sein, wobei hier allerdings die Herstellung der Lauffläche etwas aufwendiger ist.
Der Innenring 6 wird an der Radnabe 2 axial gesichert gehalten durch einerseits eine angeformte Schulter 14 und andererseits einen in die Radnabe 2 eingelassenen Anschlagring 6.

Claims

Einrichtung zur radialen Abstützung und axial verschiebbaren Lagerung einer ringförmigen Bremsscheibe (1) auf einer damit verdrehsicher verbundenen Radnabe (2) eines Nutzfahrzeuges mittels Wälzkörpern (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (7) zwischen einem mit der Bremsscheibe (1) verbundenen Außenring (5) und einem mit der Radnabe (2) verbundenen Innenring (6), sich dort jeweils an einer Lauffläche (11) abstützend, angeordnet sind, wobei jede Lauffläche (11) sich zu einer Seite hin bis zum Rand des Außenringes (5) bzw. Innenringes (6) erstreckt und an der anderen Seite durch einen Anschlag (12) begrenzt ist, der dem Anschlag (12) der zugeordneten anderen Lauffläche (11) gegenüberliegt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (7) aus Wälzrollen oder -kugeln bestehen.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzrollen (7) zylindrisch ausgebildet sind, wobei deren Mittelachse quer zur axialen Verschieberichtung des Außenringes (5) verläuft.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (7) in gleichem Abstand zueinander umfänglich verteilt sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (11) tangential ausgerichtet ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Laufflächen (11) der Länge des zugeordneten Wälzkörpers (7) entspricht.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (12) auf seiner dem Wälzkörper (7) zugewandten Seite konkav ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Krümmung des Anschlags (12) dem Krümmungsradius des Wälzkörpers (7) entspricht oder kleiner ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) mehrere, axial ausgerichtete Bohrungen (13) aufweist, durch die jeweils eine Schraube (9) und/oder eine Spannbuchse (10) geführt sind, mit denen die Bremsscheibe (1) an einem Hals (3) befestigt ist, der mikroverschiebbar mit der Nabe (2) verbunden ist.