DE102019202215A1

DE102019202215A1 - Arrangement for fastening a brake disc

Info

Publication number: DE102019202215A1
Application number: DE102019202215.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Lang; Thomas Auer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe (2), welche einen Bremsscheibenhals (2a) und einen Bremsscheibenflansch (2b) aufweist, gegenüber einer auf einem Radlager (8) angeordneten Nabe (7).Es wird vorgeschlagen, dass die Nabe (7) einen Nabenkörper (7a) und einen Nabenflansch (7b) aufweist, wobei die Bremsscheibe (2) über den Bremsscheibenflansch (2b) mit dem Nabenflansch (7b) verbunden und der Bremsscheibenhals (2a) zwischen einem Stützelement (11), welches sich an der Nabe (7) abstützt, und dem Nabenflansch (7b) eingespannt ist.The invention relates to an arrangement for fastening a brake disc (2), which has a brake disc neck (2a) and a brake disc flange (2b), opposite a hub (7) arranged on a wheel bearing (8). It is proposed that the hub (7 ) has a hub body (7a) and a hub flange (7b), the brake disc (2) being connected to the hub flange (7b) via the brake disc flange (2b) and the brake disc neck (2a) between a support element (11) which is attached to the Hub (7) is supported, and the hub flange (7b) is clamped.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an arrangement for fastening a brake disk according to the preamble of patent claim 1.

Durch die DE 10 2015 016 036 A1 wurde eine Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe an einer Radlagereinheit für ein Fahrzeug bekannt. Die Bremsscheibe weist einen Bremsscheibenhals mit einem Befestigungsflansch auf, über welchen die Bremsscheibe mittels Schraubbolzen mit einem radseitigen Verbindungselement, auch Radflansch genannt, verbunden ist. Das Verbindungselement ist gleichzeitig mit einem Radlagergehäuse, auch Nabe genannt, über weitere Schraubbolzen verbunden. Der Bremsscheibenhals und das Radlagergehäuse sind jeweils gegenüber dem Radflansch zentriert, sodass sich eine koaxiale Anordnung ergibt. Der Bremsscheibenhals ist somit endseitig eingespannt und ist im übrigen Bereich, insbesondere im Bereich der Bremsscheibe frei tragend angeordnet.Through the DE 10 2015 016 036 A1 an arrangement for fastening a brake disc to a wheel bearing unit for a vehicle was known. The brake disc has a brake disc neck with a fastening flange, via which the brake disc is connected to a wheel-side connecting element, also called a wheel flange, by means of screw bolts. The connecting element is simultaneously connected to a wheel bearing housing, also called a hub, via further screw bolts. The brake disc neck and the wheel bearing housing are each centered with respect to the wheel flange, so that a coaxial arrangement results. The brake disc neck is thus clamped at the end and is arranged in a cantilevered manner in the remaining area, in particular in the area of the brake disc.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Konstruktion für die Anordnung der Bremsscheibe und der Nabe vorzuschlagen.An object of the present invention is to propose an improved construction for the arrangement of the brake disc and the hub.

Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention comprises the features of patent claim 1. Advantageous embodiments result from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist bei einer Anordnung zur Befestigung einer Bremsscheibe, die einen Bremsscheibenhals und einen Bremsscheibenflansch aufweist, vorgesehen, dass die Nabe einen Nabenkörper und einen Nabenflansch aufweist, dass der Bremsscheibenhals koaxial zu dem Nabenkörper angeordnet, dass die Bremsscheibe über den Bremsscheibenflansch mit dem Nabenflansch verbunden und der Bremsscheibenhals über ein Stützelement gegenüber dem Nabenflansch verspannt ist. Das Stützelement stützt sich dabei gegenüber der Nabe, insbesondere gegenüber dem Nabenkörper ab. Die Verspannung erzeugt in dem Bremsscheibenhals eine Druckspannung und in dem Nabenkörper eine Zugspannung, sodass sich ein geschlossener Kraftfluss ergibt. Seitenkräfte, welche insbesondere bei Kurvenfahrten auftreten und ein Biegemoment auf den Nabenflansch ausüben, werden durch die Stützwirkung des Stützelements abgefangen, wodurch die kritische Biegebeanspruchung in der Nabe reduziert wird.According to the invention, in an arrangement for fastening a brake disc which has a brake disc neck and a brake disc flange, it is provided that the hub has a hub body and a hub flange, that the brake disc neck is arranged coaxially to the hub body, that the brake disc is connected to the hub flange via the brake disc flange and the brake disc neck is braced against the hub flange via a support element. The support element is supported against the hub, in particular against the hub body. The tension creates a compressive stress in the brake disc neck and a tensile stress in the hub body, so that a closed force flow results. Lateral forces, which occur in particular when cornering and exert a bending moment on the hub flange, are absorbed by the supporting effect of the support element, which reduces the critical bending stress in the hub.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement als Nutmutter ausgebildet, welche auch als Normteil (DIN 1804) erhältlich ist. Die Nutmutter weist ein Innengewinde auf, welches auf ein Außengewinde auf dem Nabenkörper geschraubt wird, sodass die Nutmutter gegen die Bremsscheibe bzw. gegen den Bremsscheibenhals gepresst wird und damit die Vorspannung erzeugt. Auf ihrem Umfang weist die Nutmutter Axialnuten auf, in welche ein Werkzeug zum Anziehen der Nutmutter eingreifen kann. Die Nutmutter stellt somit eine einfache und kostengünstige Lösung für die Erzeugung einer Stützwirkung durch Vorspannung dar.According to a preferred embodiment, the support element is designed as a locknut, which is also available as a standard part (DIN 1804). The locknut has an internal thread which is screwed onto an external thread on the hub body, so that the locknut is pressed against the brake disc or against the brake disc neck and thus generates the preload. The groove nut has axial grooves on its circumference, into which a tool for tightening the groove nut can engage. The locknut thus represents a simple and inexpensive solution for generating a supporting effect by preloading.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement als Ring ausgebildet, welcher auf dem Nabenkörper angeordnet und in axialer Richtung gegenüber dem Nabenkörper fixiert ist. Der Ring weist auf seinem Umfang verteilte Gewindebohrungen auf, in welche Stellschrauben eingeschraubt sind, welche gegen die Bremsscheibe bzw. den Bremsscheibenhals drücken und somit eine Vorspannung erzeugen. Die Stellschrauben, auch Druckschrauben genannt, können mit relativ geringem Anzugsmoment verstellt werden, da sich die Gesamtaxialkraft, welche auf den Bremsscheibenhals wirkt, aus der Summe durch die einzelnen Stellschrauben erzeugten Druckkräfte ergibt.According to a further preferred embodiment, the support element is designed as a ring which is arranged on the hub body and fixed in the axial direction with respect to the hub body. The ring has threaded bores distributed around its circumference, into which adjusting screws are screwed, which press against the brake disc or the brake disc neck and thus generate a preload. The adjusting screws, also called pressure screws, can be adjusted with a relatively low tightening torque, since the total axial force which acts on the brake disc neck results from the sum of the pressure forces generated by the individual adjusting screws.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ring kraftschlüssig auf dem Nabenkörper fixiert, vorzugsweise durch einen Presssitz. Somit wirkt der Ring auf dem Nabenkörper als Widerlager für die Stellschrauben.According to a further preferred embodiment, the ring is non-positively fixed on the hub body, preferably by a press fit. Thus, the ring on the hub body acts as an abutment for the adjusting screws.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Bremsscheibe respektive der Bremsscheibenflansch über Schraubbolzen mit dem Naben- oder Radflansch kraftschlüssig verbunden. Über diesen Kraftschluss wird das Bremsmoment übertragen.According to a further preferred embodiment, the brake disc or the brake disc flange is non-positively connected to the hub or wheel flange via screw bolts. The braking torque is transmitted via this frictional connection.

Wenn die durch die Stellschrauben oder das Stützelement ausgeübte Vorspannkraft (Axialkraft) hinreichend groß ist, um einen Reibschluss zur Übertragung des Bremsmomentes zu erzeugen, könnten die Schraubbolzen entfallen.If the pre-tensioning force (axial force) exerted by the adjusting screws or the support element is sufficiently large to generate a frictional connection for transmitting the braking torque, the screw bolts could be omitted.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

1 eine perspektivische Darstellung einer Radkopfanordnung mit einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug,
2 einen Axialschnitt einer Verbindung zwischen einer Bremsscheibe und einer Nabe mit einem Stützelement und
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Stützelement.

Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below, it being possible for further features and / or advantages to emerge from the description and / or the drawing. Show it

1 a perspective view of a wheel head arrangement with a disc brake for a vehicle,
2 an axial section of a connection between a brake disc and a hub with a support element and
3 another embodiment for the support element.

1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Anordnung eines Radkopfes 1 mit einer Scheibenbremse, welche eine Bremsscheibe 2 aufweist. Am Radkopf 1 ist ein kreisringförmiger Radflansch 3 mit einer Vielzahl von Radbolzen 4 zur Befestigung eines hier nicht dargestellten Fahrzeugrades angeordnet. An einer Achsbrücke 5, welche Teil einer Fahrzeugachse ist, ist ein Nabenträger 6 befestigt, auf welchem eine hier nicht sichtbare Nabe gelagert ist. Der Radkopf 1, der ein Planetengetriebe aufnehmen kann, ist Teil einer Achse eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges. 1 shows a perspective view of an arrangement of a wheel head 1 with a disc brake, which is a brake disc 2 having. At the wheel head 1 is a circular wheel flange 3 with a variety of wheel studs 4th arranged for fastening a vehicle wheel, not shown here. On an axle bridge 5 , which is part of a vehicle axle, is a hub carrier 6th attached, on which a not visible here hub is mounted. The wheel head 1 , which can accommodate a planetary gear, is part of an axle of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle.

2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Anordnung zur Befestigung der Bremsscheibe 2 an einer Nabe 7, welche über ein Radlager 8, hier ausgebildet als Doppelkegelrollenlager, gegenüber dem Nabenträger 6 angestützt ist. Die beiden Kegelrollenlager 8a, 8b weisen eine O-Anordnung auf, d. h. die Drucklinien der Kegelrollen laufen in Richtung der Drehachse (nicht dargestellt) auseinander und bilden somit eine relativ breite Abstützbasis. Die Nabe 7 weist einen als Hohlkörper ausgebildeten Nabenkörper 7a sowie einen sich an den Nabenkörper 7a anschließenden Nabenflansch 7b auf, in dessen äußerem Bereich die Radbolzen 4 angeordnet sind. Der Nabenflansch 7b ist somit Teil des in 1 dargestellten Radflansches 3. Die Bremsscheibe 2 weist einen etwa hohlzylindrisch ausgebildeten Bremsscheibenhals 2a und einen daran anschließend Bremsscheibenflansch 2b auf. Der Bremsscheibenhals 2a ist koaxial zum Nabenkörper 7a angeordnet und wird bei der Montage über einen Zentriersitz 9 zentriert. Mittels Schraubbolzen 10, welche den Bremsscheibenflansch und den Nabenflansch 7b durchsetzen, ist die Bremsscheibe 2 kraftschlüssig mit der Nabe 7 verbunden. Im radial inneren Bereich weist die Bremsscheibe 2 eine ringförmige Aussparung 2c auf, in welcher ein als Nutmutter 11 ausgebildetes Stützelement 11 angeordnet und mit dem Nabenkörper 7a über ein Gewinde 12, bestehend aus einem Außengewinde auf dem Nabenkörper 7a und einem Innengewinde in der Nutmutter 11, verschraubt ist. Über die Nutmutter 11, welche als Normteil (DIN 1804) ausgebildet sein kann, wird der Bremsscheibenhals 2a gegen den Nabenflansch 7b verspannt, wobei sich die Nutmutter 11 über das Gewinde 12 am Nabenkörper 7a abstützt. Durch die Vorspannung ergibt sich ein geschlossener Kraftfluss mit einer Druckspannung, angedeutet durch Pfeile D, im Bremsscheibenhals 2a und eine Zugspannung, angedeutet durch Pfeile Z, im Nabenkörper 7a. Ohne die Abstützung weiter hinten auf die Nabe 7, wäre der Übergangsradius an Nabe 16 die am höchsten belastetet Position (Spannungen im Bauteil), da die Radseitenkraft F über diesen Radius 16 biegen würde. 2 shows in a sectional view an arrangement for fastening the brake disc 2 on a hub 7th which has a wheel bearing 8th , here designed as a double tapered roller bearing, opposite the hub carrier 6th is supported. The two tapered roller bearings 8a , 8b have an O-arrangement, ie the pressure lines of the tapered rollers diverge in the direction of the axis of rotation (not shown) and thus form a relatively wide support base. The hub 7th has a hub body designed as a hollow body 7a as well as one to the hub body 7a subsequent hub flange 7b on, in the outer area the wheel bolts 4th are arranged. The hub flange 7b is therefore part of the in 1 shown wheel flange 3 . The brake disc 2 has an approximately hollow-cylindrical brake disc neck 2a and an adjoining brake disc flange 2 B on. The brake disc neck 2a is coaxial with the hub body 7a arranged and is mounted on a centering seat 9 centered. By means of screw bolts 10 , which is the brake disc flange and the hub flange 7b prevail is the brake disc 2 force-fit with the hub 7th connected. The brake disk has in the radially inner area 2 an annular recess 2c on, in which one is called a locknut 11 formed support element 11 arranged and with the hub body 7a via a thread 12 , consisting of an external thread on the hub body 7a and an internal thread in the locknut 11 is screwed. About the locknut 11 , which can be designed as a standard part (DIN 1804), is the brake disc neck 2a against the hub flange 7b braced, with the locknut 11 about the thread 12 on the hub body 7a supports. The preload results in a closed flow of force with compressive stress, indicated by arrows D. , in the brake disc neck 2a and tension, indicated by arrows Z , in the hub body 7a . Without the support further back on the hub 7th , would be the transition radius on the hub 16 the most heavily loaded position (stresses in the component), since the wheel side force F. over this radius 16 would bend.

In bestimmten Fahrsituationen, insbesondere bei Kurvenfahrten treten am Rad Seitenkräfte auf, welche durch einen Pfeil F dargestellt sind, ein Biegemoment auf den Nabenflansch 7b ausüben und eine kritische Beanspruchung im Übergangsbereich vom Nabenflansch 7b zum Nabenkörper 7a bewirken. Aufgrund der durch das Stützelement 11 erzeugten Druckspannung im Bremsscheibenhals 2a wird das Biegemoment über den Bremsscheibenflansch 2b abgestützt, und die kritische Beanspruchung im gefährdeten Querschnitt wird reduziert.In certain driving situations, especially when cornering, lateral forces occur on the wheel, indicated by an arrow F. are shown, a bending moment on the hub flange 7b and a critical load in the transition area from the hub flange 7b to the hub body 7a cause. Because of the support element 11 generated compressive stress in the brake disc neck 2a is the bending moment via the brake disc flange 2 B and the critical stress in the endangered cross-section is reduced.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für ein Stützelement 13, welches als Ring 13 mit auf dessen Umfang verteilt angeordneten Stellschrauben 14 ausgebildet ist. Für gleiche Teile in 2 und 3 werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Ring 13 ist fest mit dem Nabenkörper 7a verbunden, vorzugsweise durch einen Presssitz 15, sodass er als axiales Widerlager für die Stellschrauben 14 dient, welche gegen die Bremsscheibe 2 bzw. den Bremsscheibenhals 2a angezogen werden und damit eine Druckspannung - wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 - erzeugen, sodass der Bremsscheibenflansch 2b gegen den Nabenflansch 7b gepresst wird. Die mit dem als Ring 13 ausgebildeten Stützelement in Verbindung mit den Stellschrauben 14 erzielte Wirkung ist grundsätzlich die gleiche wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 und dort beschrieben: Es ergibt sich eine Entlastung der Nabe 7 durch Abstützung des Biegemoments. 3 shows a further embodiment of the invention for a support element 13th which as a ring 13th with set screws distributed over its circumference 14th is trained. For equal parts in 2 and 3 the same reference numerals are used. The ring 13th is fixed to the hub body 7a connected, preferably by a press fit 15th so that it acts as an axial abutment for the adjusting screws 14th which serves against the brake disc 2 or the brake disc neck 2a are attracted and thus a compressive stress - as in the embodiment according to 2 - Generate so that the brake disc flange 2 B against the hub flange 7b is pressed. The one with that as a ring 13th trained support element in connection with the adjusting screws 14th The effect achieved is basically the same as in the exemplary embodiment according to FIG 2 and described there: There is a relief of the hub 7th by supporting the bending moment.

Alternativ wäre es auch möglich, den Ring 13 durch eine Verschraubung - anstelle des Presssitzes 15 - mit dem Nabenkörper 7a zu verbinden und damit eine axiale Fixierung des Ringes 13 zu erreichen. Über die Stellschrauben 14 könnte dann die erforderliche Vorspannung im Bremsscheibenhals 2a erzielt werden.Alternatively it would also be possible to use the ring 13th by a screw connection - instead of the press fit 15th - with the hub body 7a to connect and thus an axial fixation of the ring 13th to reach. About the adjusting screws 14th could then the required preload in the brake disc neck 2a be achieved.

Bei beiden Ausführungsbeispielen - gemäß 1 und 2 - wird im Bremsscheibenhals 2a eine Druckspannung erzeugt, sodass sich zwischen dem Bremsscheibenflansch 2b und dem Nabenflansch 7b eine Pressung ergibt, durch welche eine kraft- bzw. reibschlüssige Verbindung erzielt wird. Insofern wäre es grundsätzlich möglich - bei hinreichender Anpresskraft zwischen dem Bremsscheibenflansch 2b und dem Nabenflansch 7b - auf die Schraubbolzen 10 zu verzichten.In both embodiments - according to 1 and 2 - is in the brake disc neck 2a a compressive stress is generated, so that between the brake disc flange 2 B and the hub flange 7b a pressure results through which a non-positive or frictional connection is achieved. In this respect it would be possible in principle - with sufficient contact pressure between the brake disk flange 2 B and the hub flange 7b - on the bolts 10 to renounce.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: RadkopfWheel head
22: BremsscheibeBrake disc
2a2a: BremsscheibenhalsBrake disc neck
2b2 B: BremsscheibenflanschBrake disc flange
2c2c: AussparungRecess
33: RadflanschWheel flange
44th: RadbolzenWheel studs
55: AchsbrückeAxle bridge
66th: NabenträgerHub carriers
7 7th: Nabe (Radnabe)Hub (wheel hub)
7a7a: NabenkörperHub body
7b7b: NabenflanschHub flange
88th: Radlager(Doppelkegelrollenlager)Wheel bearing (double tapered roller bearing)
8a8a: Kegelrollenlager, linksTapered roller bearing, left
8b8b: Kegelrollenlager, rechtsTapered roller bearing, right
99: ZentriersitzCentering seat
1010: SchraubbolzenBolt
1111: Nutmutter/StützelementLocknut / support element
1212: Gewindethread
1313: Ring/StützelementRing / support element
1414th: StellschraubeAdjusting screw
1515th: PresssitzPress fit
1616: Übergangsradius an Nabe Transition radius on the hub
FF.: RadseitenkraftLateral force
DD.: DruckspannungCompressive stress
ZZ: ZugspannungTensile stress

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015016036 A1 [0002]

Claims

Arrangement for fastening a brake disc (2), which has a brake disc neck (2a) and a brake disc flange (2b), opposite a hub (7) arranged on a wheel bearing (8), characterized in that the hub (7) has a hub body (7a ) and a hub flange (7b), the brake disk (2) being connected to the hub flange (7b) via the brake disk flange (2b) and the brake disk neck (2a) between a support element (11, 13) which is attached to the hub (7 ) and the hub flange (7b) is clamped.

Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the support element is designed as a groove nut (11) which can be screwed to the hub body (7a).

Arrangement according to Claim 2 , characterized in that the groove nut (11) is supported on the hub body (7a) via a thread (12) comprising an internal thread in the groove nut (11) and an external thread on the hub body (7a).

Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the support element is designed as a ring (13) which can be axially fixed on the hub body (7b) and has adjusting screws (14) distributed around the circumference, and that the brake disc neck (2a) is secured by the adjusting screws (14 ) can be braced against the hub flange (7b) in the axial direction.

Arrangement according to Claim 4 , characterized in that the ring (13) can be fixed on the hub body (7a) in a non-positive manner, in particular by a press fit (15).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the brake disk flange (2b) is connected to the hub flange (7b) by screw bolts (10).