DE102009019420A1

DE102009019420A1 - Bremsscheiben/Nabenverbindung

Info

Publication number: DE102009019420A1
Application number: DE102009019420A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pahle
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: DE102009019420B4

Abstract

Eine Bremsscheiben/Nabenverbindung, wobei eine Bremsscheibe (1) an ihrem inneren Umfang eine Vielzahl gleichmäßig verteilter Stützelemente (4) aufweist, die mit am Außenumfang einer Nabe (2) angeordneten Mitnehmern (5) im Sinne einer Verdrehsicherung korrespondieren, wobei in gebildeten Zwischenräumen zur Übertragung eines Bremsmomentes zwischen den Mitnehmern (5) und den Stützelementen (4) in Achsrichtung der Bremsscheibe (1) eingefügte streifenförmige Zwischenelemente (3) angeordnet sind, an denen jeweils ein einerseits ein zugeordnetes Stützelement (4) und andererseits ein zugeordneter Mitnehmer (5) flächig anliegt, ist so ausgebildet, dass die Anlageflächen (8, 9) jedes Zwischenelementes (3) in Einfügerichtung zumindest bereichsweise kovergierend verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheiben/Nabenverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Befestigung einer Bremsscheibe an einer Nabe sowie zur Übertragung eines beim Bremsen entstehenden Bremsmoments auf die Nabe und damit auf ein angeschlossenes Fahrzeugrad sind ineinander greifende, zahnförmige Formschlussmittel bekannt, die aus am Innenumfang der Bremsscheibe vorgesehenen Stützelementen und damit im Sinne einer Verdrehsicherung korrespondierenden, am Außenumfang der Nabe angeordneten Mitnehmern bestehen.
Eine solche Bremsscheiben/Nabenverbindung ist beispielsweise in der DE 199 18 069 A1 bekannt. Darin ist eine Verbindung der Bremsscheibe mit einer Nabe mittels der Zwischenelemente beschrieben, über die eine Übertragung des Bremsmomentes von der Bremsscheibe auf die Nabe erfolgt, wobei die Zwischenelemente zwei glattflächige, parallel zueinander verlaufende und in Funktionsstellung aneinander liegende Schenkel aufweisen, die durch Faltung eines Blechstreifens gebildet sind. An einem der Schenkel liegt ein zugeordnetes Stützelement und am anderen Schenkel ein zugeordneter Mitnehmer an.
Funktional hat sich diese Konstruktion durchaus bewährt. Allerdings kann sich eine Demontage der Zwischenelemente, beispielsweise um einen Bremsscheibenwechsel vorzunehmen, unter Umständen etwas schwierig gestalten, da durch Korrosion und betriebsbedingte Verschmutzung die Zwischenelemente quasi eingebacken sein können, so dass sie nur mit einem relativ hohen Kraftaufwand aus den Zwischenräumen heraustreibbar sind.
Auch ein Schrumpfen der Bremsscheibe kann zu einer Verspannung der Zwischenelemente führen, durch die ein Lösen aus diesem undefinierten Presssitz nur mit einem entsprechenden Aufwand möglich ist.
Um eine einfachere Demontage zu erreichen, die vor allem dadurch erschwert wird, dass die aus der genannten Literatur bekannten Zwischenelemente über den gesamten Ausdrückweg mit ihren Anlageflächen am entsprechenden Stützelement und Mitnehmer anliegen, wird in der WO 2005/088151 A1 vorgeschlagen, die beiden Schenkel des Zwischenelementes bei einem Austreiben relativ zueinander zu verschieben, wobei nach einem gewissen, wenngleich kurzen Verschiebeweg diese Schenkel ineinander greifen, so dass die Dicke des Zwischenelementes verringert wird und ohne Kraftaufwand aus dem Zwischenraum entfernt werden kann.
Tatsächlich ist der zuvor beklagte hohe Kraftaufwand zum Auspressen des Zwischenelementes auf einen relativ kleinen Verschiebeweg beschränkt. Wenngleich dies eine erhebliche Verbesserung darstellt, so ist eine Demontage im Wesentlichen ohne Kraftaufbringung nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheiben/Nabenverbindung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie leichter lösbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheiben/Nabenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Im Gegensatz zu den bekannten Zwischenelementen, deren Anlageflächen in eingebauter Stellung parallel zueinander verlaufen, ist das bevorzugt einlagig ausgebildete Zwischenelement nach der Erfindung im Sinne eines Keiles ausgebildet, wobei zur axialen Sicherung des Zwischenelementes und damit der Bremsscheibe ein an sich bekanntes Sicherungselement vorgesehen sein kann, beispielsweise in Form einer Blattfeder, die mit dem Mitnehmer verbunden ist und die beidseitig sich erstreckende Flügel aufweist, die sich an zwei, dem Mitnehmer zugeordneten Zwischenelementen abstützen. Dazu weist jedes Zwischenelement einen von dem keilförmigen Teil abgewinkelten Schenkel auf, der an dem zugeordneten Stützelement der Bremsscheibe anliegt.
Prinzipiell können die Zwischenelemente auch durch einen Sicherungsring gehalten sein, wie er aus der WO 2005/088151 A1 bekannt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Keilwinkel so gering ausgelegt ist, dass das Zwischenelement selbsthemmend einliegt, so dass eine Axialbewegung der Bremsscheibe beim Bremsen, verursacht durch die entstehenden Umfangskräfte, verhindert wird.
Denkbar ist aber auch, dass der Keilwinkel so gewählt ist, dass keine Selbsthemmung gegeben ist. Hierbei kommt es beim Bremsen zu einer axialen Verschiebung der Bremsscheibe hin zu einer Anlage an der Nabe und damit zu einer zusätzlichen Axialkraft in der Bremse. Die Axialkraft führt bei einem Bremsbelag der Scheibenbremse zur Erhöhung und am gegenüberliegenden Bremsbelag zur Reduzierung der Zuspannkraft.
Dieser Effekt lässt sich gezielt dort einsetzen, wo beispielsweise durch starken Schmutzauftrag auf einer Reibfläche des Bremsbelages systematisch ungleichmäßiger Verschleiß beider Bremsbeläge auftritt. Die Erfindung eignet sich aufgrund der vorstehend beschrieben Effekte besonders vorteilhaft für Festsattel-Scheibenbremsen, welche dann eine auf der Nabe axial verschiebliche Bremsscheibe aufweisen.
Die Erfindung eignet sich aber auch für Bremssättel verschiedener Art, so für Schiebe- oder Schwenksattel-Scheibenbremsen.
Vorteilhaft kann eine derart konfigurierte Bremsscheiben/Nabenverbindung auch eingesetzt werden, wenn eine belüftete Bremsscheibe einseitig deutlich schlechter belüftet wird, beispielsweise wenn sie innerhalb einer von außen verschlossenen Radfelge montiert ist. Der sich dadurch ergebende höhere Belagverschleiß lässt sich zumindest teilweise durch die genannte Verschiebung der Bremskräfte zum innen liegenden Belag kompensieren.
Zur Demontage der Zwischenelemente ist lediglich eine kurzzeitig aufzubringende axiale Kraft erforderlich, die ein Lösen der Zwischenelemente selbst bei einem starken Verbacken durch Korrosion und Verschmutzung sehr leicht ermöglicht.
Bevorzugt schließt sich in Einführrichtung an die konvergierend verlaufenden Anlageflächen ein Abschnitt an, dessen die Fortsetzung der Anlageflächen bildenden Flächen parallel zueinander verlaufen. Dieser Abschnitt führt zu einer gegenüber der der Schräge der Anlagefläche angepassten Flanke des Mitnehmers zu einer Verspannung des Zwischenelementes in Umfangsrichtung. Ein vorhandenes Spiel in einem Spalt zwischen den Flanken des Mitnehmers und des Stützelementes einerseits und dem Zwischenelement andererseits kann somit federnd kompensiert werden.
Alternativ kann auf den Abschnitt mit parallelen Flächen verzichtet werden, wenn der abgewinkelte Schenkel, an dem das Sicherungselement anliegt, über 90° gebogen wird, wobei durch die Spannkraft des als Blattfeder ausgebildeten Sicherungselementes ein federnder Toleranzausgleich erzielt wird.
Im Übrigen zeichnet sich die Erfindung noch dadurch aus, dass das Zwischenelement sehr einfach herstellbar ist, wobei die Keilform durch spanende oder spanlose Bearbeitung herstellbar ist, im letzteren Fall beispielsweise durch Prägen lediglich einer Anlagefläche.
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 Bremsscheiben/Nabenverbindung in einer Explosivdarstellung
2 einen Teilausschnitt der Bremsscheiben/Nabenverbindung in einer geschnittenen Draufsicht
3 einen vergrößerten Teilausschnitt entsprechend der Kennzeichnung III in 2
4 eine schematische Darstellung der Erfindung
5 und 6 eine Einzelheit der Bremsscheiben/Nabenverbindung in jeweils einer anderen Ansicht.
In der 1 ist eine Bremsscheiben/Nabenverbindung dargestellt, zur Verbindung einer ringförmigen innen belüfteten Bremsscheibe 1 mit einer Nabe 2, die als Bremsscheibennabe, aber auch als Radnabe ausgebildet sein kann, auf die die Bremsscheibe aufschiebbar ist.
Zur Drehmomentenübertragung sind am Innenumfang der Bremsscheibe 1 sich radial nach innen erstreckende, abständig zueinander angeordnete und gleichmäßig über den Umfang verteilte Stützelemente 4 angeformt.
Die Nabe 2 weist auf ihrem der Bremsscheibe 1 zugewandten Endabschnitt über den Außenumfang verteilte, radial nach außen vorstehende Mitnehmer 5 auf, die im Sinne einer Verzahnung mit den Stützelementen 4 der Bremsscheibe 1 korrespondieren.
Zwischen den Stützelementen 4 und den Mitnehmern 5 sind Zwischenräume gebildet, in die Zwischenelemente 3 in Achsrichtung der Bremsscheibe 1 bzw. der Nabe 2 eingefügt sind. Das bei einer Bremsung wirksam werdende Bremsmoment wird von dem Stützelement 4 der Bremsscheibe 1 über die Zwischenelemente 3 auf die Mitnehmer 5 der Nabe 2 übertragen.
Wie insbesondere die 2 und 3 sehr deutlich wiedergeben, verlaufen Anlageflächen 8, 9, an denen der zugeordnete Mitnehmer 5 bzw. gegenüberliegend das Stützelement 4 anliegen, bereichsweise konvergieren, d. h., das Zwischenelement 3 ist in diesem Bereich keilförmig ausgebildet.
Während die Anlagefläche 8, an der ein Stützelement 4 anliegt, parallel zur Mittelachse der Bremsscheibe 1 bzw. der Nabe 2 verläuft, ist die Anlagefläche 9 in Einfügerichtung abgeschrägt, wobei die Anlageseite des Mitnehmers 5 an diese Schräge angepasst ist. Dies ist in der 4 durch den Keilwinkel α kenntlich gemacht.
Dieser Keilwinkel α sollte dann, wenn das Zwischenelement 3 selbsthemmend ausgebildet ist, sehr klein gehalten sein, wobei gilt: FT < μ·FN
Dabei ist F_T die Tangentialkraft, F_N die Normalkraft nach Kräftezerlegung einer Bremsumfangskraft F_B und μ der Reibwert.
Wenn keine Selbsthemmung gewünscht ist, wie zuvor beschrieben, gilt: FT > μ·FN
Eine Ausführungsvariante des Zwischenelementes 3 ist in den 5 und 6 gezeigt. An den die beiden Anlageflächen 8, 9 aufweisenden Streifen schließt sich ein abgewinkelter Schenkel 11 an, der, wie in der 2 sehr deutlich zu erkennen ist, am benachbarten Stützelement 4 anliegt und durch ein Sicherungselement gehalten ist, das sowohl eine Sicherung für das Zwischenelement 3 wie auch eine axiale Sicherung für die Bremsscheibe 1 bildet, die an der gegenüberliegenden Seite an einem Anschlag der Nabe 2 anliegt.
Das Sicherungselement 6 ist als Blattfeder ausgebildet, mit beidseitig sich erstreckenden Flügeln, von denen jeder am Schenkel 11 des Zwischenelementes 3 anliegt. Das Sicherungselement 6 ist mittels eines Verbindungselementes 7 am Mitnehmer 5 befestigt.
Das dargestellte Zwischenelement 3 weist auf seiner dem Schenkel 11 abgewandten Seite in Fortsetzung der Anlageflächen 8, 9 einen Abschnitt 10 auf, mit zwei parallelen Anlageflächen, von denen die der Anlagefläche 9 zugeordnete quasi unter Spannung an dem Mitnehmer 5 anliegt.

1: Bremsscheibe
2: Nabe
3: Zwischenelement
4: Stützelement
5: Mitnehmer
6: Sicherungselement
7: Verbindungselement
8: Anlagefläche
9: Anlagefläche
10: Abschnitt
11: Schenkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19918069 A1 [0003]
- WO 2005/088151 A1 [0006, 0011]

Claims

Bremsscheiben/Nabenverbindung, wobei eine Bremsscheibe (1) an ihrem inneren Umfang eine Vielzahl gleichmäßig verteilter Stützelemente (4) aufweist, die mit am Außenumfang einer Nabe (2) angeordneten Mitnehmern (5) im Sinne einer Verdrehsicherung korrespondieren, wobei in gebildeten Zwischenräumen zur Übertragung eines Bremsmomentes zwischen den Mitnehmern (5) und den Stützelementen (4) in Achsrichtung der Bremsscheibe (1) eingefügte streifenförmige Zwischenelemente (3) angeordnet sind, an denen jeweils ein einerseits ein zugeordnetes Stützelement (4) und andererseits ein zugeordneter Mitnehmer (5) flächig anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (8, 9) jedes Zwischenelementes (3) in Einfügerichtung zumindest bereichsweise konvergierend verlaufen.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (3) einlagig ausgebildet ist.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Keilwinkel (α) in Abhängigkeit vom Reibwert so gewählt ist, dass das Zwischenelement (3) selbsthemmend einliegt.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach Anspruch 1 oder 2 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Keilwinkel (α) in Abhängigkeit vom Reibwert so gewählt ist, dass das Zwischenelement (3) nicht selbsthemmend einliegt.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenbremse eine Festsattel-Scheibenbremse mit einer auf der Nabe axial verschieblichen Bremsscheibe ist.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Anlageflächen (8, 9) in Einfügerichtung ein Abschnitt (10) anschließt, der in Fortsetzung der Anlageflächen (8, 9) zwei parallel zueinander verlaufende Anlageflächen aufweist, von denen eine am Mitnehmer (5) oder am Stützelement (4) anliegt.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (3) einen abgewinkelten Schenkel (11) aufweist, der an dem zugeordneten Stützelement (4) anliegt.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente (3) durch mindestens ein Sicherungselement (6) axial gesichert gehalten sind.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einem Mitnehmer (5) zugeordnete Zwischenelemente (3) von einem Sicherungselement (6) gehalten sind, wobei das Sicherungselement (6) durch ein Verbindungselement (7) am Mitnehmer (5) befestigt ist.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (6) als Blattfeder ausgebildet ist und beidseitig des Verbindungselementes (7) sich erstreckende Flügel aufweist, die an den Schenkeln (11) des Zwischenelementes (3) anliegen.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Anlageflächen (8, 9) parallel zur Mittelachse der Bremsscheibe (1) bzw. Nabe (2) verläuft.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge zumindest einer Anlagefläche (8, 9) spanend oder spanlos, insbesondere durch Prägen hergestellt ist.
Bremsscheiben/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenbremse eine Schiebe- oder Schwenksattel-Scheibenbremse mit einer auf der Nabe axial feststehenden Bremsscheibe ist.