DE102013113550A1

DE102013113550A1 - Anordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe

Info

Publication number: DE102013113550A1
Application number: DE102013113550.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pahle
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: EP3077696A1; US20160280006A1; WO2015082428A1; DE102013113550B4

Abstract

Eine Anordnung einer Bremsscheibe (4) an einer Radnabe (1) eines Nutzfahrzeuges, wobei die Radnabe (1) einen mindestens ein Wälzlager aufnehmenden Nabenkörper (2) und einen Radträger (3) aufweist, ist so ausgebildet, dass der Radträger (3) gegenüber dem Nabenkörper (2) als separates, mit dem Nabenkörper (2) verbundenes Bauteil ausgebildet ist und einen den Nabenkörper (2) zumindest teilweise umhüllenden Halsabschnitt (6) aufweist, an dem die Bremsscheibe (4) in Umfangsrichtung formschlüssig verdrehsicher gehalten ist, wobei der Radträger (3) einen inneren, sich radial erstreckenden Kranz (10) aufweist, mit Durchgangsbohrungen für Schrauben (11), die in stirnseitige Gewindebohrungen des Achskörpers (2) eingedreht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur verdrehsicheren Verbindung einer Bremsscheibe mit einer Radnabe sind unterschiedliche Konstruktionen bekannt. So kommen Verbindungen zum Einsatz, bei denen die Bremsscheibe einen topfartigen Ansatz aufweist, mit einer radialen Flanschfläche, die an der Stirnseite eines Nabenkörpers durch Verschrauben befestigt ist.
Hierbei liegt der Radträger auf der dem Nabenkörper gegenüberliegenden Seite des Flansches an der Bremsscheibe an und ist über die Verschraubung des Bremsscheibentopfes mit dem Nabenkörper verbunden, d.h., die Bremsscheibe ist zwischen dem Nabenkörper und dem Radträger eingeklemmt.
Im Betrieb, insbesondere bei Kurvenfahrten, wirken nicht nur Umfangskräfte in Form eines auftretenden Drehmoments, sondern auch Querkräfte auf den Radträger bzw. die Verschraubung, die dadurch außerordentlich hoch belastet wird.
Je mehr Trennstellen eine Verschraubung aufweist, desto größer ist die Gefahr, dass sich die Verschraubung löst, was naturgemäß ein im Grunde inakzeptables Problem darstellt.
Überdies wird über den topfartigen Ansatz der Bremsscheibe die beim Bremsen entstehende Wärme unmittelbar auf den Nabenkörper übertragen, in dem Wälzlager angeordnet sind, mit denen die Radnabe mit angeschlossener Bremsscheibe an einem Achsschenkel drehbar ist.
Dies führt zu einer deutlichen Lagerbelastung, die den Alterungsprozess von Lagerfett beschleunigt. Sogar ein spontaner Ausfall der Lagerschmierung ist schon festgestellt worden, mit den sich daraus ergebenden Konsequenzen hinsichtlich entsprechender Reparaturarbeiten.
Um hier Abhilfe zu schaffen, kommen zur Verdrehsicherung der dann halslosen Bremsscheibe Formschlusselemente zum Einsatz in Form einer Innenverzahnungen am Innenumfang der Bremsscheibe und einer damit in Eingriff stehenden Außenverzahnung der Radnabe, wobei in der Schnittstelle der Bremsscheibe zur Radnabe Zwischenelemente vorgesehen sind, durch die eine Wärmeleitung in die Radnabe reduziert wird. Eine solche Verbindung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 041 953 A1 bekannt.
Eine andere Lösung des Problems bietet die EP 2 066 503 B1 an, bei der die Zähne der Außenverzahnung der Radnabe abständig zum Nabenkörper angeordnet sind, unter Bildung eines Spaltes. Diese Konstruktion ist jedoch sehr aufwendig und nur mit einem erheblichen Fertigungsaufwand zu realisieren.
Dies trifft gleichermaßen auf eine Verbindung zu, wie sie in der EP 0 849 487 A2 geoffenbart ist und bei der die Bremsscheibe einen angeformten Hals aufweist, der außerhalb der Radlager am Nabenkörper anliegt.
Hierbei, ebenso wie bei den zuvor erwähnten Konstruktionen, bei denen die Bremsscheibe mittels Formschlusselementen am Nabenkörper verdrehsicher gehalten ist, sind der Radträger und der Nabenkörper einstückig als Guss ausgebildet, wobei aufgrund der hohen Belastungen der Radträger aus hochfestem Sphäroguss hergestellt ist. Die Bremsscheibe hingegen wird wegen der guten Wärmeleitfähigkeit aus Grauguss gefertigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit durch eine Verbesserung der Wärmeisolierung erhöht wird, ebenso wie die Betriebssicherheit.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die separate Ausbildung des Radträgers gegenüber dem Nabenkörper besteht nun die Möglichkeit ohne wesentlichen konstruktiven und fertigungstechnischen Mehraufwand eine sozusagen ebene Bremsscheibe zu verwenden, die zur Verdrehsicherung mit ihrer Innenverzahnung in eine Außenverzahnung des Radträgers eingreift.
Hierzu weist der Radträger einen bevorzugt einstückig angeformten Halsabschnitt auf, an dessen äußerer Mantelfläche die Zähne der Außenverzahnung angeformt sind. Prinzipiell denkbar ist auch die getrennte Ausbildung des Radträgers und des Halsabschnitts, die dann beispielsweise durch Verschrauben, aber auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein können.
Die Befestigung des Radträgers mit dem Nabenkörper erfolgt durch Schrauben, die durch einen inneren Kranz des Radträgers geführt und in stirnseitig vorgesehene Gewindebohrungen des Nabenkörpers eingedreht sind. Dadurch wird eine besonders robuste Befestigung erreicht, die es ermöglicht, dass der Radträger nur mit einer klein dimensionierten Anlagefläche am Nabenkörper anliegt.
Prinzipiell sind die sich darstellenden Vorteile der bekannten innenverzahnten Bremsscheibe nutzbar, insbesondere hinsichtlich der zum Stand der Technik beschriebenen Wärmeisolation.
Darüber hinaus kann der Nabenkörper mit integrierter Wälzlagerung unverändert genutzt werden, wie er bei Einsatz einer mit einem topfartigen Ansatz versehenen Bremsscheibe Verwendung findet, da die stirnseitigen Gewindebohrungen im Nabenkörper bereits vorhanden sind.
Im Übrigen kann der Radträger, einschließlich des angeschlossenen Halsabschnitts auch als separates Bauteil aus hochfestem Sphäroguss bestehen, während die Bremsscheibe aus gut wärmeleitendem Grauguss hergestellt ist. Gegenüber Grauguss ist die Wärmeleitfähigkeit von Sphäroguss wesentlich geringer. Damit ergibt sich ein zusätzlicher Schutz vor Wärmebeaufschlagung des Nabenkörpers und damit der darin gehaltenen Wälzlager. Die Standzeit der Wälzlager erhöht sich dadurch in durchaus bemerkenswerter Weise, woraus sich wiederum eine Reduzierung der Betriebskosten ergibt.
Da nun eine Zentrierungsstelle entfällt, ergibt sich eine geringere Unwucht des montierten Rades, was ebenfalls als durchaus bemerkenswerter Vorteil anzusehen ist.
Wie erwähnt, besteht die Möglichkeit die neue Verbindung bei einer bereits bestehenden Radnabe einzusetzen, die die Bremsscheibe mit einem topfartigen Ansatz trägt. Die beschriebenen Vorteile der Erfindung, insbesondere hinsichtlich der minimierten Wärmebelastung der Lagerstellen, werden somit auch dann nutzbar, wenn beispielsweise bei einem Bremsscheibenwechsel eine Demontage der Bremsscheibe und des Radträgers erforderlich wird, wobei der neue Radträger lediglich an die Gegebenheiten hinsichtlich der maßlichen Abstimmung und Konfiguration angepasst werden muss.
Weiter erlaubt die Erfindung den Radträger und die Bremsscheibe als werksseitig vormontierte Baueinheit bereitzuhalten, wenn beispielsweise die Radnabe mit einer erfindungsgemäßen Anordnung nachgerüstet werden soll. Naturgemäß ergeben sich dadurch Montagevorteile, die zu einer Kostenreduzierung beitragen.
Dies ergibt sich auch bei einem Bremsscheibenwechsel, wenn die neue Anordnung bereits in Betrieb ist, da durch eine Demontage der Baueinheit ein einfacherer Zugriff auf die Bremsscheibe zu deren Wechsel möglich ist.
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 Verbindung zwischen einer Radnabe und einer Bremsscheibe in einer geschnittenen Seitenansicht
2 die Verbindung als Explosionsdarstellung
3 die Verbindung in einer perspektivischen Ansicht.
In den Figuren ist eine verdrehsichere Verbindung einer Bremsscheibe 4 mit einer Radnabe 1 eines Nutzfahrzeuges dargestellt. Dabei weist die Radnabe 1 einen Nabenkörper 2 auf, der am inneren Umfang mit Lagerstellen 5 zur Aufnahme von nicht dargestellten Wälzlagern versehen ist, so dass die Baueinheit Radnabe 1/Bremsscheibe 4 auf einem insoweit fest stehenden Achsschenkel 7 drehbar ist.
Zum Halten eines Rades ist ein Radträger 3 vorgesehen, der, gemäß der Erfindung, als separates Bauteil mit dem Nabenkörper 2 verbunden ist.
Hierzu weist der Radträger 3 am Innenumfang einen umlaufenden, sich radial erstreckenden Kranz 10 auf, mit einer Vielzahl, vorzugsweise in gleichem Winkelabstand zueinander umfänglich verteilter Durchgangsbohrungen, durch die Schrauben 11 geführt sind, die in entsprechende Gewindebohrungen des Nabenkörpers 2 eingedreht sind, wobei diese Gewindebohrungen stirnseitig in den Nabenkörper 2 eingebracht sind.
Der Radträger 3 weist einen im Wesentlichen konzentrisch zum Nabenkörper 2 verlaufenden zylinderförmigen Halsabschnitt 6 auf, der sich achsparallel zum Nabenkörper 2 erstreckt und an dessen äußerer Mantelfläche umfänglich verteilt Außenzähne 8 angeformt sind, die gegenüber der Mantelfläche vorstehen.
Der im Beispiel zylinderförmige Halsabschnitt 6 liegt lediglich mit einem dem Kranz 10 benachbarten umfänglichen Randbereich am Nabenkörper 2 an, so dass im übrigen Überdeckungsbereich ein Spalt 14 gebildet ist. Ein Wärmeübergang vom Radträger 3 auf den Nabenkörper 2 wird somit minimiert.
In die gebildeten Zahnlücken zwischen den Außenzähnen 8 des Halsabschnitts 6 greifen Innenzähne 9, die am Innenumfang der Bremsscheibe 4 angeordnet sind, die im Übrigen innenbelüftet ist.
Hierdurch wird zur verdrehsicheren Verbindung der Bremsscheibe 4 mit der Radnabe 1 ein Formschluss hergestellt.
Als Wärmeisolierung sind zwischen den Außenzähnen 8 des Radträgers 3 und den Innenzähnen 9 unter Spaltbildung Zwischenelemente 12 eingefügt, durch die ein direkter Wärmeübergang zwischen den miteinander korrespondierenden Außen- und Innenzähnen 8, 9 vermieden wird. Im Übrigen dienen die Zwischenelemente 12 auch einem Toleranzausgleich.
Zur axialen Sicherung der Bremsscheibe 4 sind Sicherungselemente 13 in Form von Blattfedern vorgesehen, die mit den Außenzähnen 8 des Radträgers 3 verschraubt sind.
Prinzipiell sind auch andere Befestigungsmittel denkbar, mit denen die Bremsscheibe 4 am Radträger 3 verdrehsicher verbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009041953 A1 [0008]
EP 2066503 B1 [0009]
EP 0849487 A2 [0010]

Claims

Anordnung einer Bremsscheibe (4) an einer Radnabe (1) eines Nutzfahrzeuges, wobei die Radnabe (1) einen mindestens ein Wälzlager aufnehmenden Nabenkörper (2) und einen Radträger (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (3) gegenüber dem Nabenkörper (2) als separates, mit dem Nabenkörper (2) verbundenes Bauteil ausgebildet ist und einen den Nabenkörper (2) zumindest teilweise umhüllenden Halsabschnitt (6) aufweist, an dem die Bremsscheibe (4) in Umfangsrichtung formschlüssig verdrehsicher gehalten ist, wobei der Radträger (3) einen inneren, sich radial erstreckenden Kranz (10) aufweist, mit Durchgangsbohrungen für Schrauben (11), die in stirnseitige Gewindebohrungen des Nabenkörpers (2) eingedreht sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halsabschnitt (6) an einem umfänglichen Randbereich der Außenseite des Nabenkörpers (2) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halsabschnitt (6) bereichsweise unter Bildung eines Spaltes (14) abständig zum Nabenkörper (2) positioniert ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halsabschnitt (6) über den Umfang verteilte Außenzähne (8) aufweist, wobei in die gebildeten Zahnlücken Innenzähne (9) der Bremsscheibe (4) eingreifen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und Innenzähne (8, 9) in gleichem Winkelabstand über den Umfang verteilt sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (4) aus Grauguss und der Radträger (3) aus Sphäroguss bestehen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Außen- und Innenzähnen (8, 9) Zwischenelemente (12) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (4) und der Radträger (3) als vormontierte Baueinheit zusammengefasst und einbaubar sind.