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Die
Erfindung betrifft ein Schmutzblech für eine Bremsscheibe sowie eine
Fahrzeugbaugruppe mit einem solchen Schmutzblech, wobei die Fahrzeugbaugruppe
insbesondere eine Radnabe und eine Bremsscheibe aufweist.
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Derartige
Schmutzbleche sind im Stand der Technik bekannt, insbesondere aus
der britischen Patentschrift
GB
312 138 , den französischen
Patentschriften
FR 1 226 608 und
FR 731 041 , der U.S.-Patentschrift
US 3 213 976 , den deutschen
Patentschriften
DE 2 706 377 und
DE 3 824 917 sowie der deutschen
Auslegeschrift
DE 1 555 209 .
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Solche
Schmutzbleche haben den Zweck, die reibenden Flächen einer Bremse vor Veränderungen
ihres Reibwertes zu schützen.
Reibwertbeeinträchtigungen
können
insbesondere durch Schmutz oder Spritzwasser verursacht werden.
Bei Trommelbremsen übernimmt
häufig
die Ankerplatte auch die Funktion eines Schmutzbleches. Bei Scheibenbremsen
ist das Schmutzblech regelmäßig ein
für den
genannten Zweck vorgesehenes gesondertes Bauteil. Da bei einer Scheibenbremse
in der üblichen
Bauweise das Schmutzblech keine Kräfte aufnehmen muss, genügt in der
Regel eine geringe Stärke
desselben.
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Scheibenbremsen
werden gemäß dem Stand
der Technik üblicherweise
mittels eines Bremsträgers
an einem Achsschenkel befestigt. Bei dieser Bauart werden die Bremskräfte über den
Bremsträger
in den Achsschenkel eingeleitet. Das Schmutzblech wird dann bei
dieser Konstruktion am Achsschenkel angeschraubt.
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Der
Stand der Technik kennt aber auch Konstruktionen, bei denen kein
Achsschenkel in der vorstehend genannten Weise eingesetzt wird,
sondern nur noch eine Radnabe an einem Achsteil angeschraubt wird.
Bei solchen Konstruktionen wird der Bremsträger regelmäßig an einem Trägerblech
befestigt, zum Beispiel durch Schrauben. Das Trägerblech wird zusammen mit
der Radnabe an dem genannten Achsteil angeschraubt. Bei diesem Aufbau kann
ein Schutzblech als weiteres Teil am Trägerblech befestigt werden.
Auf diese Weise kann eine funktionsmäßige Trennung zwischen den
kräfteaufnehmenden
und den Schmutz und Spritzwasser fernhaltenden Teilen erreicht werden.
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Im
Stand der Technik (vgl. z.B.
GB
312 138 ) war es üblich,
die Bauteile einzeln nacheinander am Achsschenkel anzubringen.
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Im
Zuge einer fortschreitenden Automatisierung der Montage wird angestrebt,
mehr und mehr Bauteile jeweils zu Baugruppen zusammenzufassen, die
gesondert montiert werden, um so die Gesamtmontage zu beschleunigen.
Insbesondere wird eine Baugruppe gebildet aus Radnabe, Bremsscheibe und
Scheibenbremse sowie Trägerblech
und Schmutzblech. Dabei besteht die Radnabe typischerweise aus einem
Lagergehäuse,
Kugellagern, einem Achszapfen und einem Radnabenflansch sowie Dichtungen.
Eine solche Baugruppen kann statt mit einer Scheibenbremse auch
mit einer Trommelbremse versehen sein.
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Wird
nun eine solche Baugruppe an die Fahrzeugachse angeschraubt, so
müssen
Kräfte
sowohl auf der Seite der Bremsscheibe, als auch – in entgegengesetzter Richtung – auf der
Seite des Schmuzlbleches aufgebracht werden. Dies gilt sowohl für eine Handmontage
als auch für
eine automatisierte Montage. Dabei erfordert das Gewicht der Baugruppe
große
Kräfte.
Hat das Schmutzblech eine relativ geringe Stärke, was in der Regel aus Gewichtsgründen angestrebt
wird, so kann es aufgrund der genannten Kräfte zu einer beträchtlichen
Verbiegung des Schmutzbleches kommen. Wird das Schmutzblech dabei
aus dem elastischen Bereich bis in den plastischen Bereich verbogen,
hat dies zur Folge, dass das Schmutzblech nach der Montage der Baugruppe
nicht wieder hinreichend in die gewünschte Stellung zurückfedert.
Das Schmutzblech hat nach einer plastischen Verformung einen geringeren
Abstand von der Bremsscheibe. Dies wiederum verringert den Kühlluftdurchsatz
an der Bremsscheibe. Auch können
sich kleine Gegenstände
(Äste,
Steine oder dergleichen) zwischen dem Schmutzblech und gegenüberliegenden
Bauteilen festsetzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmutzblech für eine Bremse
derart auszugestalten, dass bei einfacher Montage eine erhöhte Betriebssicherheit
der Bremse gegeben ist.
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Nach
der Erfindung wird dieses Ziel durch mehrere Vorsprünge am Schutzblech
erreicht, die sich in Richtung auf die Bremsscheibe erstrecken.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung sind die Vorsprünge als Noppen ausgeformt.
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Vorzugsweise
haben die Vorsprünge
bzw. Noppen eine Höhe
im Bereich von etwa 3 bis 12 mm.
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Eine
andere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest ein Teil
der Vorsprünge
gelocht ist, was insbesondere die Kühlluftströmung fördert.
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Bevorzugt
sind die Vorsprünge
gleichmäßig über das
Schmutzblech verteilt.
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Eine
andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das
Schmutzblech mehrere Vorsprünge
aufweist, die in Richtung auf die Bremsscheibe von dem Schmutzblech
vorstehen und deren Höhe
jeweils so bemessen ist, dass ein Biegen des Schmutzbleches in Richtung
auf die Bremsscheibe stets im elastischen Bereich des Schmutzbleches bleibt.
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Bei
dieser Variante der Erfindung sind die Vorsprünge bzw. Noppen bevorzugt so
am Schmutzblech angeordnet, dass die Eigenfrequenzen des an den
anderen Bauteilen befestigten Schmutzbleches für das Schwingungsverhalten
der gesamten Baugruppe möglichst
unschädlich
sind. Die Ermittlung derjenigen Stellen, an denen die Vorsprünge bzw. Noppen
mit dieser Wirkung positioniert werden können, muss im Einzelfall anhand
der konkret gegebenen Bauteile empirisch durchgeführt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Fahrzeugbaugruppe mit wenigstens einer
Radnabe, einer Bremsscheibe und einem Schmutzblech, bei dem die genannten
Vorsprünge
bzw. Noppen in Richtung auf die Bremsscheibe vom Schutzblech vorstehen,
wobei die Abmessungen, mit denen die Vorsprünge bzw. Noppen in Richtung
auf die Bremsscheibe vorstehen, so gewählt sind, dass ein Biegen des
Schutzbleches in Richtung auf die Bremsscheibe stets im elastischen
Bereich des Schmutzbleches bleibt weil die Vorsprünge gegen
die Bremsscheibe anstoßen, bevor
die Verbiegung des Schmutzbleches in einen plastischen Bereich übergehen
kann.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen
Schnitt durch eine Bremsenbaugruppe eines Fahrzeuges einschließlich Radnabe und
Schmutzblech, gemäß dem Stand
der Technik;
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2 einen
Schnitt ähnlich 1,
wobei zusätzlich
eine Radfelge montiert ist;
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3 einen
Schnitt durch die Radnabe, die Bremsscheibe, das Trägerblech
und ein Schmutzblech gemäß dem Stand
der Technik, wobei die Teile in einer typischen Montagesituation
Kräften
ausgesetzt sind;
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4 einen
Schnitt durch die Radnabe, die Bremsscheibe, das Trägerblech
und ein Schmutzblech gemäß der Erfindung;
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5 einen
Schnitt gemäß 4 in
einer typischen Montagesituation, in der das Schmutzblech und die
Bremsscheibe Kräften
ausgesetzt sind;
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6 eine
Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Schmutzblech;
und
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7 einen
Schnitt durch das Schmutzblech gemäß 6 entlang
der Linie A-B.
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In
den Figuren sind einander entsprechende oder funktionsähnliche
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 3 erläutern unter
Bezugnahme auf den Stand der Technik die der vorliegenden Erfindung
zugrundeliegende Problematik. Das diese Problematik lösende erfindungsgemäße Schmutzblech
wird dann anhand der 3 bis 7 erläutert.
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Gemäß 1 besteht
eine Baugruppe aus einer Radnabe 10, einer Bremsscheibe 12,
einer Scheibenbremse 14, einem sogenannten Trägerblech 16 und
einem Schmutzblech 18. Dabei bilden die Radnabe 10 und
die Scheibenbremse 14 jeweils eine Untergruppe, die zuvor
für sich
montiert worden ist.
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Zu
der Radnabe 10 gehören
ein Radnabenflansch 20, ein Achszapfen 22, ein
Lagergehäuse 24, eine
durch Kugeln 26 gebildete Lagerung, und Abdichtungen, nämlich ein
Wellen-Dichtring 28 und eine Fettkappe 30.
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Vom
Radnabenflansch 20 stehen Radbolzen 32 axial vor,
an denen die Bremsscheibe 12 und das Fahrzeugrad (1 noch
nicht gezeigt) angeschraubt werden.
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Die
Radnabenbaugruppe 10 weist auf ihrer der Fahrzeugmitte
zugewandten Seite, in 1 also links, einen Bund 34 und
einen Flansch 36 auf. In dem Flansch 36 sind mehrere
Gewindebohrungen 38 vorgesehen. Auf dem Bund 34 ist
das Trägerblech 16 konzentrisch
montiert. Das Trägerblech 16 weist Durchgangslöcher 40 auf,
die mit den Gewindebohrungen 38 im Flansch 36 des
Lagergehäuses 24 fluchten.
Die Scheibenbremse 14 wird mit ihrem Bremsträger 42 an
dem Trägerblech 16 verschraubt, sodass
das Trägerblech 16 im
Betriebszustand der Bremse die Bremskräfte aufnimmt und in die Achse weiterleitet. 1 zeigt
auch die Befestigung des Schmutzbleches 18 an dem Trägerblech 16 mittels Stanznietpunkten 44.
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Die
Baugruppe gemäß 1 wird
entsprechend 2 an einem Teil der Fahrzeugachse,
beispielsweise einem Schwingarm 50, befestigt. Hierzu weist
der Schwingarm 50 einen Flansch 52 auf. Im Flansch 52 ist
eine Zentrierbohrung 54 ausgeformt. Der Bund 13 der
Baugruppe gemäß 1 wird
dann in die Zentrierbohrung 54 geschoben, sodass die Teile
konzentrisch angeordnet sind. Durch Drehung können die Bohrungen 38,
die Löcher 40 und
auch entsprechende Löcher
im Flansch 52 des Schwingarmes 50 in Fluchtung
gebracht werden, sodass die Baugruppe gemäß 1 mittels
Schrauben 56 am Schwingarm 50 der Achse befestigt
werden kann.
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Sodann
kann eine Radfelge 60 (2) mittels
Radmuttern 58 in bekannter Weise auf den Radbolzen 32 befestigt
werden.
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3 zeigt
insbesondere das Schmutzblech 18 und die Bremsscheibe 12 in
einer typischen Montagesituation, bei der Kräfte K1, K2, K3 und K4 in den mit
Pfeilen dargestellten Richtungen auf die Bauteile wirken. Das Schmutzblech 18 verbiegt
sich aufgrund dieser Kräfte
in Richtung auf die Bremsscheibe 12 und stößt dabei
an Kontaktstellen 66 (3) gegen die
Bremsscheibe 12. Die Verbiegung des Schmutzbleches erfolgt
hauptsächlich
im Bereich 62 (3). 1 zeigt
den Abstand 64 zwischen Schmutzblech 18 und Bremsscheibe 12 ohne
diese Verbiegung.
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Bei
einer Verbiegung des Schmutzbleches 18 gemäß 3 kann
das Schmutzblech in den plastischen Verformungsbereich gelangen,
sodass es nach der Montage nicht wieder in die Ausgangslage gemäß 1 zurückfedert.
Dies ist das oben angesprochene Problem.
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Um
auszuschließen,
dass das Schmutzblech 18 bei der Montage in einen plastischen
Verformungsbereich gelangt, sind gemäß 4 am Schmutzblech 18 Vorsprünge 70 ausgebildet.
Die Vorsprünge 70 haben
einen solchen Abstand 68 (4) von der
Bremsscheibe 12, das sie gemäß 5 bei Einwirkung
der Kräfte
K1, K2, K3 und K4 gegen die Bremsscheibe 12 anschlagen
und so ein weiteres Verbiegen des Schmutzbleches 18 in
einen plastischen Bereich sicher verhindern.
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Nach
der Montage, also nach Verschwinden der Kräfte K1, K2, K3 und K4, federt
das Schmutzblech 18 vollständig elastisch in seine Ausgangslage gemäß 4 zurück, sodass
der Spalt für
den Kühlluftstrom
zwischen dem Schmutzblech 18 und der Bremsscheibe 12 die
gewünschte
Abmessung hat und die Kühlluftströmung nicht
behindert wird. Die als Noppen ausgebildeten Vorsprünge 70 behindern
die Kühlluftströmung nicht.
Vielmehr fördern
sie eine Verwirbelung derselben.
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Die 6 und 7 zeigen
das Schmutzblech 18 in Draufsicht bzw. im Schnitt entlang
der Linie A-B. Das Schmutzblech 18 ist etwa U-förmig und beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind vier Vorsprünge 40 derart
im Schmutzblech ausgeformt, dass die Eigenschwingungen des Schmutzbleches insgesamt
eine dämpfende
Wirkung gegenüber
den möglichen
Schwingungen haben, die in der Baugruppe, in der das Schmutzblech 18 befestigt
ist, entstehen können.
Sind die Vorsprünge 70 als
kegelförmige Noppen
wie in 4 und 5 gezeigt ausgebildet, sind
die Herstellung besonders einfach und die vorstehend beschriebene
Funktion besonders wirkungsvoll.
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Die
beschriebenen Vorsprünge 70,
bevorzugt in der Form der gezeigten Noppen, bringen noch einen weiteren
Vorteil: Sie können
zur Aufnahme von Spannvorrichtungen dienen, mit denen die Bauteile bei
automatisierter Montage relativ zueinander positioniert und in Eingriff
gebracht werden. Ein Spannstempel (nicht gezeigt) kann in die Rückseite
der Vorsprünge
(also in den Figuren von links) eingreifen und so die Böden der
Vorsprünge
(also bevorzugt die Noppenböden)
gegen die Bremsscheibe 12 drücken.
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Auch
können
größere Vorsprünge 70,
wenn sie in Noppenform ausgebildet sind, mit zentrischen Löchern von
zum Beispiel 5 mm Durchmesser, versehen sein. In diesem Fall kann
ein Spannstempel (nicht gezeigt) noch besser in Eingriff mit dem Schmutzblech 18 kommen
und bei der Montage gegen die Bremsscheibe 2 anschlagen.
Dabei erfasst der Spannstempel auch das Schmutzblech 18 und erzeugt
die erforderlichen axialen Kräfte
für die
sichere Verschraubung der Bauteile. Auch bei dieser Ausgestaltung
der Erfindung behalten letztlich die Vorsprünge 70 ihre Funktion
und verhindern sicher ein plastisches Verbiegen des Schmutzbleches.