DE10260467A1

DE10260467A1 - Radlager mit Bremsscheibe

Info

Publication number: DE10260467A1
Application number: DE10260467A
Authority: DE
Inventors: Peter Niebling; Heinrich Hofmann; Jens Heim; Horst Masuch
Original assignee: FAG Kugelfischer AG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2004-07-08
Also published as: US20040134720A1; US6978866B2

Abstract

Die Radlagerungs- und Bremsscheibeneinheit ist so gestaltet, dass die Kräfte (Verformungen) bei Anschrauben der Felge den daraus resultierenden Axialschlag in der Bremsscheibe weitgehend vermeiden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Gestaltung des Flansches des Radlagers und der Bremsscheibe in Kraftfahrzeuge.
Hintergrund der Erfindung
In Kraftfahrzeugen ist das Problem des Bremsenquietschens bzw. Bremsenrubbeln schon lange bekannt. Um dieses Problem zu lösen, wurden bisher die verschiedensten Ansätze unternommen. Das Problem des Bremsenquietschens äußert sich darin, dass beim Bremsvorgang Vibrationen verbunden mit Geräuschentwicklungen auftreten, die schädlich sind und als unangenehm empfunden werden. Bei Untersuchungen, bei denen die elastische Verformung der Bremsscheibe gemessen wurde, um so der Ursache des Bremsenquietschens auf den Grund zu kommen, wurde festgestellt, dass das Anzugsmoment der Schrauben, mit denen die Felge befestigt wird, einen Einfluss auf den Axialschlag der Bremsscheibe hat. Beim Befestigen der Felge auf der Radlagereinheit werden die Befestigungsschrauben durch den topfförmigen Bereich der Scheibenbremse hindurchgeführt und im drehenden Flansch des Radlagers in ein Gewinde geschraubt. Beim Befestigen der Schrauben stützt sich die Felge auf dem topfförmigen Befestigungsbereich der Bremsscheibe ab und verformt diesen Bereich dadurch elastisch und zum Teil auch plastisch. Diese Verformungen führen zu einem axialen Schlag in der Bremsscheibe. Da in der Praxis die Schrauben oft unterschiedlich stark angezogen werden, wirken unterschiedlich große axiale Kräfte auf den topfförmigen Befestigungsbereich der Bremsscheibe ein und führen somit zu unterschiedlichen axialen „Schlägen" in der Bremsscheibe. Diese führen zu einer elastischen Verformung der Bremsscheibe und beeinflussen so das Bremsenquietschen.

In der DE 196 52 464 A1 ist in der Figur 7 eine Bremsscheibe mit topfförmigen Befestigungsteil gezeigt. Die Aussparungen im topfförmigen Bereich der Bremsscheibe dienen einer optimierten Kühlung und lösen nicht das Problem des axialen Schlages in der Bremsscheibe.

In der DE 10113541 A1 ist eine Bremsscheibe mit topfförmigen Befestigungsteil gezeigt, die unterschiedliche Durchmesserbereiche im Befestigungsteil hat. Diese unterschiedlichen Durchmesserbereiche lösen das Problem des axialen Schlages in der Bremsscheibe nicht, da in axialer Richtung der Befestigungsteil nicht versteift ist.

Es besteht also die Aufgabe, die Anordnung der Bremsscheibe mit topfförmigem Befestigungsteil und dem Flansch des Radlagers so zu gestalten, dass die Belastungen durch die Schraubenkräfte beim Befestigen der Felge nahezu keinen Einfluss auf den Planlauf der Bremsscheibe haben.

Beschreibung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass bei dem topfförmigen Befestigungsteil der Bremsscheibe als auch bei dem Flansch des Radlagers, Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet werden. Hierbei wird im Bereich der Befestigungsöffnungen des Flansches als auch des topfförmigen Befestigungsteiles ein größerer Durchmesser vorgesehen, als im Bereich zwischen zwei benachbarten Befestigungsöffnungen. Im Übergangsbereich zwischen den beiden Durchmesserbereichen im topfförmigen Befestigungsteil der Bremsscheibe werden versteifte Bereiche gebildet. Die Gestaltung der verschiedenen Durchmesserbereiche ermöglicht versteifte Übergangsbereiche in fast jeder beliebigen Lage. Durch diese Winkellage lässt sich die Kraftflussrichtung gezielt beeinflussen, wodurch ein möglichst gleichmäßiges Einleiten der axialen Kräfte im Bereich des topfförmigen Befestigungsteils der Bremsscheibe möglich wird.

Diese Versteifung führt zu einem deutlich geringeren Axialschlag der Bremsscheibe, beim Festziehen der Schrauben der Felge. Eine weitere Optimierung des topfförmigen Befestigungsteils der Bremsscheibe mit den versetzten Ebenen besteht darin, dass Aussparungen eingebracht werden, mit denen zusätzlich der Kraftfluss im topfförmigen Befestigungsteil der Bremsscheibe beeinflusst wird. Durch die Aussparungen ist es möglich, den Kraftfluss gezielt auf die Versteifungselemente zu leiten. Die Aussparungen im topfförmigen Befestigungsteil der Bremsscheibe zwischen den Befestigungsöffnungen und der Bremsscheibe bewirken, dass keine direkte Verbindung zwischen den Krafteinleitenden Punkt und der Bremsscheibe bestehen, die zu einem höheren Axialschlag führen würden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden diese Kräfte über die schräg angeordneten Versteifungsrippen, die durch die zwei Ebenen entstehen, schräg in die Bremsscheibe eingeleitet. Die Aussparungen führen somit zu einem Unterbrechen der direkten Kraftflussrichtung. Ein positiver Nebeneffet dieser Aussparungen besteht darin, dass durch diese zusätzlich das Gewicht des topfförmigen Befestigungsteils der Bremsscheibe reduziert wird, was Vorteile in Richtung Leichtbau hat.

1 zeigt einen Schnitt durch das Gesamtsystem bestehend aus Felge, Bremsscheibe und Radlager gemäß des Standes der Technik.
2 zeigt den erfindungsgemäßen Flansch des Radlagers in einer drei D-Darstellung.
3 zeigt die erfindungsgemäße Bremsscheibe mit topfförmigen Befestigungsteil in einer drei D-Darstellung.
4 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit topfförmigen Befestigungsteil in einer drei D-Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In der 1 wird das Gesamtsystem bestehend aus Radlager bzw. Wälzlager 1, ebener Bremsscheibe 5 mit topfförmigen Befestigungsteil 6, der Felge 7 sowie den Befestigungsschrauben 4 im Schnitt dargestellt. Das Radlager bzw. Wälzlager 1 besteht dabei aus den Innenringen 1a, den Wälzkörpern 1b und dem Käfig 1c. Am drehenden Außenring des Radlagers 1 ist der Flansch 2 integriert, der erste Befestigungsöffnungen 3 zur Aufnahme der Schraube 4 hat. Die adäquate Lösung mit stehenden Bolzen zur Aufnahme der Felge, ist zeichnerisch nicht dargestellt. Die Felge 7 wird also über die Schrauben 4, die durch die zweiten Befestigungsöffnungen 6d im topfförmigen Bereich 6 hindurchragen in den ersten Befestigungsöffnungen 3 des Flansches 2 verschraubt. Die Anlagepunkte der Felge 7a sind in dieser Darstellung gekennzeichnet. Bei der Anlage der Felge handelt es sich um eine Linienberührung die im wesentlichen um die Befestigungsschrauben 4 herum ausgeprägt ist. Diese Linienberührung um die Schraube 4 herum führt zu axialen Spannungen um die Schraube 4 herum, die sich dann in axialen Schlägen in der Bremsscheibe 5 äußert. Mit dem Pfeil 10 ist der axiale Kräftefluss um den Bereich der Schraube 4 gekennzeichnet, der zum Axialschlag der Bremsscheibe 5 führt. Ist die Felge wie in diesem Beispiel mit fünf Befestigungsschrauben 4 mit dem Radlager über den topfförmigen Befestigungsbereich der Bremsscheibe verbunden, erzeugt diese Befestigungsweise 5 axiale Schläge im Bereich der Bremsscheibe.
In der 2 ist der Außenring des Radlagers mit dem integrierten Flansch 2 dargestellt. Während der Flansch in der 1 im Stand der Technik, einen konstanten Außendurchmesser hatte, weist der erfindungsgemäße Flansch verschiedene Durchmesserbereiche auf. Zwischen den ersten Befestigungsöffnungen 3 ist ein kleinerer Durchmesserbereich des Flansches 2b vorgesehen, als im Bereich 2a. In der Zeichnung ist ein Bereich 2b gezeigt, der über weite Strecken einen gleichen Durchmesser hat. Nicht dargestellt sind äquivalente Lösungen in denen der Durchmesser 2b konkav gestaltet ist um den erfin dungsgemäßen topfförmigen Befestigungsteil der Bremsscheibe aufnehmen zu können.
In der 3 wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe 5 mit topfförmigen Befestigungsteil 6 dargestellt. Im Bereich der zweiten Befestigungsöffnungen 6d ist der erste Durchmesserbereich des Topfes 6a angeordnet. Zwischen zwei benachbarten zweiten Befestigungsöffnungen 6d ist der Durchmesserbereich des topfförmigen Bereiches radial nach innen gezogen (hohl). Nicht dargestellt ist eine äquivalente Variante in dem dieser nach innen gezogene Bereich einen weitgehend gleichen Durchmesser aufweist, also etwa kreisförmig gestaltet ist. Der Übergang zwischen den Bereich 6a und dem Bereich 6b bildet die Versteifungsrippen 8. In diesem Beispiel sind die Versteifungsrippen 8 halbkreisförmig angeordnet. Nicht dargestellt ist das gerade oder schräge Anordnen der Versteifungsrippen. Zusätzlich sind in diesem Bild im Bereich 6a Aussparungen 9 vorgesehen, die einen direkten Kraftfluss von der Linienberührung 7a der anliegenden Felge 7 auf die Bremsscheibe 5 verhindern. Durch diese Aussparungen 9 sollen die Kräfte auf die Versteifungsrippen 8 gezielt gelenkt werden. In dieser Figur laufen die Aussparungen 9 bis an den Rand der Versteifungsrippen. Nicht dargestellt ist eine Lösung, in der diese Aussparungen 9 so groß gewählt werden, dass diese bis in die Versteifungsrippen 8 hineinragen.
In der 4 wird eine Ausführungsvariante der 3 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu der 3 besteht darin, dass zusätzlich zu den Aussparungen 9 (hier anders ausgeführt), die im Bereich des Durchmesserbereiches 6a liegen noch zusätzliche Aussparungen 9a vorgesehen sind, die in dem radialen nach innen versetzten Bereich 6b angeordnet sind. Die Aussparungen 9 liegen somit radial weiter außen als die Aussparungen 9a. Die Aussparungen 9a haben zwei Aufgaben und zwar sollen diese zum einen die Kraftflussrichtung in dem topfförmigen Befestigungsteil 6 der Bremsscheibe 5 beeinflussen, so dass diese in Richtung der Versteifungsrippen 8 gelenkt werden und zum anderen haben diese Aussparungen 9a die zusätzliche Aufgabe das Gewicht des topfförmigen Befestigungsteils der Bremsscheibe zu reduzieren.

1: Radlager, Wälzlager
1a: Innenring
1b: Wälzkörper
1c: Käfig
2: Flansch am drehenden Außenring des Radlagers
2a: Durchmesser des Flansches im Bereich der ersten Befestigungsöffnungen
: 3
2b: Durchmesser des Flansches 2 zwischen den ersten Befestigungsöff
: nungen 3
3: Erste Befestigungsöffnungen
4: Befestigungselement siehe Schraube
5: Ebene Bremsscheibe
6: topfförmiges Befestigungsteil der Bremsscheibe 5
6a: Durchmesser des topfförmigen Befestigungsteil im Bereich der zweiten
: Befestigungsöffnungen 6d
6b: Durchmesserbereich des topfförmigen Befestigungsteils zwischen den
: zweiten Befestigungsöffnungen 6d
6d: zweite Befestigungsöffnungen
7: Felge
7a: Berührflächen zwischen Felge und topfförmigen Befestigungsbereich der
: Bremsscheibe
8: Versteifungsbereiche im topfförmigen Befestigungsteil der Bremsscheibe
9: Aussparungen im Bereich 6a
9a: Aussparungen im Bereich 6b
10: Bereich der axialen Verformung

Claims

Radlagerungs- und Bremsscheibeneinheit bestehend aus einem Wälzlager (1) mit angeordnetem Flansch (2), der erste Befestigungsöffnungen (3) zur Befestigung der Felge (7) als auch des topfförmigen Befestigungsteils (6) der Bremsscheibe (5) enthält, sowie einer ebenen Bremsscheibe (5) mit topfförmigem Befestigungsteil (6) und zweiten Befestigungsöffnungen (6d), dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Flansches (2) zwischen zwei benachbarten (2b) ersten Befestigungsöffnungen (3) kleiner ist als im Bereich (2a) der ersten Befestigungsöffnungen (3), und dass der Außendurchmesser im topfförmigen Befestigungsteil (6) zwischen zwei benachbarten (6b) zweiten Befestigungsöffnungen (6d) kleiner ist als im Bereich (6a) der zweiten Befestigungsöffnungen (6d).
Radlagerungs- und Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bereichen mit unterschiedlichem Außendurchmesser (6a, 6b) im topfförmigen Befestigungsteil (6) versteifende Bereiche (8) ausgebildet sind.
Radlagerungs- und Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den zweiten Befestigungsöffnungen (6d) und der ebenen Bremsscheibe (5) Aussparungen (9) vorgesehen sind.
Radlagerungs- und Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (9) im Bereich der zweiten Befestigungsöffnungen (6d) des topfförmigen Befestigungsteiles (6) bis in den versteifenden Bereich (8) hinein reichen.
Radlagerungs- und Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Aussparungen (9a) vorgesehen sind, die im Bereich zwischen zwei benachbarten zweiten Befestigungsöffnungen (6d) liegen.