DE10358088A1

DE10358088A1 - Bremsscheibeneinheit

Info

Publication number: DE10358088A1
Application number: DE2003158088
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bauer; Hans-Peter Metzen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibeneinheit (1), welche aus einer Nabe (2) und einer Reibringscheibe (3) lösbar zusammensetzt ist. Die Bremsscheibeneinheit besitzt eine Zentrierung (17, 18) zwischen Reibringscheibe und Nabe und ein Sicherungselement (4), welches die auf die Nabe (2) axial aufgeschobene Reibringscheibe (3) sichert. Weiterhin ist ein in axialer Richtung wirksamer Anschlag (25, 15) zwischen Reibringscheibe und Nabe vorgesehen. Um ein Klappern oder Verklemmen der Reibringscheibe gegenüber der Nabe zu verhindern, sind die zentrierenden Flächen (17, 15) von Reibringscheibe und Nabe in den Bereich der Mittelebene der Reibringscheibe verlegt, so daß Umfangskräfte von der Reibringscheibe zu der Nabe axial zu beiden Seiten der Zentrierflächen (17, 15) übertragen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, aus mehreren Teilen zusammengesetzte Bremsscheibeneinheit für eine Scheibenbremse, bei der ein Reibring lösbar und drehfest mittels eines Befestigungselementes an einem Nabe befestigt ist.
Allgemein sind aus dem Stand der Technik mehrteilige Bremsscheibenanordnungen in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt, bei denen ein Reibring lösbar oder unlösbar an einem Halteteil (Nabe) befestigt ist.
Eine feste Verbindung des Reibringes am Halteteil einer Bremsscheibe erzielt man beispielsweise durch Schweißen, Vernieten oder Verschrauben. Der Nachteil einer solchen Anordnung besteht insbesondere darin, daß die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Reibring und Halteteil durch verschiedene thermische Belastungen zu einem unerwünschten Verspannen der gesamten Bremsscheibe führen können. Insbesondere besteht die Gefahr von Verwerfungen des Reibringes.
Zur schwimmenden Verbindung des Reibringes am Halteteil einer Bremsscheibe sind verschiedene Befestigungsverfahren bekannt. In der EP-OS 0610797 ist eine zusammengesetzte Bremsscheibe beschrieben, bei der ein Reibring über mehrere hohle Bolzen an einer Nabe befestigt ist.
Bei der schwimmenden Verbindung zwischen Reibring und Halteteil (Nabe) ist es besonders wichtig, daß der Reibring gegenüber dem Halteteil mit einer Tolerierung zentriert ist. Durch die schwimmende Verbindung soll einerseits eine relativ Bewegung von Reibring und Halteteil möglich sein, durch welche die unterschiedlichen Wärme-Ausdehnungen der beiden miteinander zu verbindenden Bauelemente ausgeglichen werden kann. Weiterhin kann durch die Toleranz eine gewisse Wärmesperre geschaffen werden, die den Übergang der Wärmeenergie von dem Reibring in das Halteteil in Grenzen behindert. Andererseits muß aber verhindert werden, daß durch eine Bewegung des Reibringes auf dem Halteteil sich eine unerwünschte Geräuschentwicklung (Klacken) ergibt. Schließlich soll der Reibring leicht auf das Halteteil montiertbar sein.
Aus der DE-OS 19628331 ist es bekannt die Nabe einer geteilten Bremsscheibeneinheit mit Verlängerungsstücken zu versehen, welcher in axialer Richtung seitlich von der Nabe abstehen. Diese Verlängerungsstücke sind mit in radialer Richtung weisenden Führungsflächen versehen, welcher zur radialen Zentrierung der Reibringscheibe gegenüber der Nabe dienen. Dabei werden die Zentrierflächen durch einen Drehvorgang hergestellt, wobei sich an die radialen Zentrierflächen gleichzeitig auch noch ein axialer Anschlag anschließt, der durch den gleichen Drehvorgang hergestellt wird. Nachteilige bei diesem Aufbau ist es, daß die Herstellung der Verlängerungsstücke einen relativ großen Aufwand bedeutet. Nachteilig ist weiterhin, daß die Zentrierung der Reibringscheibe um ein erhebliches Stück gegenüber den Flächen der Reibringscheibe in axialer Richtung verschoben ist, welche in Umfangsrichtung die Umfangskräfte der Reibringscheibe auf die Nabe durch eine Verzahnung übertragen. Mit anderen Worten, der Angriffspunkt der Umfangskräfte der Reibringscheibe gegenüber der Nabe ist um ein erhebliches Stück gegenüber den Zentrierflä chen und der axialen Anschlagfläche an der Nabe in axialer Richtung verschoben. Hieraus können Drehmomente um die jeweiligen radialen Achsen entstehen, die zu einer Verschlechterung der Zentrierung führen können, wobei die Reibringscheibe möglicherweise gegenüber der Nabe verklemmt.
Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Bremsscheibeneinheit der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Aufgabe der Erfindung ist es die Herstellung der Bremsscheibeneinheit zu vereinfachen und dafür zu sorgen, daß kräftemäßig die Zentrierflächen im wesentlichen in der Mittelebene der Reibringscheibe liegen. Das heißt dass die Zentrierflächen in axialer Richtung gesehen in dem Bereich liegen sollen, in dem auch die Umfangskräfte zwischen Reibringscheibe und Nabe übertragen werden.
Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebenden Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, die Zentrierflächen von Reibringscheibe und Nabe nicht axial an den seitlichen Rand dieser Bauelemente zu legen sondern im Abstand hierzu mehr in den Bereich der Mittelebene dieser Bauelemente, oder genauer gesagt in das Zentrum der Übertragung der Umfangskräfte zwischen Reibringscheibe und Nabe. Auf diese Weise werden somit (in axialer Richtung) zu beiden Seiten der Zentrierflächen Umfangskräfte zwischen Reibringscheibe und Nabe übertragen, so daß mögliche Drehmomente um radiale Achsen herabgesetzt oder verhindert werden.
Da die Zentrierflächen durch bearbeitete Flächen gebildet werden müssen empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung bei der Herausbildung der Zentrierflächen gleichzeitig auch noch einen Anschlag für die Bewegung der Reibringscheibe auf der Nabe in axialer Richtung an der Nabe herzustellen. Damit wird entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruchs 2 der Bearbeitungsgang für die Herstellung der Zentrierflächen gleichzeitig auch noch zur Herstellung des Anschlages ausgenutzt. Dies gilt sowohl für die Bearbeitung der Nabe als auch für die Bearbeitung der Reibringscheibe.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 liegt im zusammengebauten Zustand der Bremsscheibeneinheit der axiale Anschlag im axialen Abstand zu den äußeren Seitenwänden der Zähne der Reibringscheibe. Entsprechendes gilt auch für die die Umfangskräfte übertragenden Seitenwänden (Flanken) der Ausnehmungen an der Nabe.
Eine besonders wichtige Weiterbildung der Erfindung beschreibt die Merkmalskombination nach Anspruch 4. Danach werden die einzelnen Zentrierflächen an der Nabe nicht durch einzelne, voneinander getrennte Bearbeitungsgänge hergestellt sondern durch die Herausbildung einer umlaufenden Nut, die auch das Material der Nabe zwischen den Seitenwänden (Flanken) der Ausnehmungen durchschneidet. Auf diese Weise lassen sich durch einen einzigen spanabhebenden Bearbeitungsgang sämtliche Zentrierflächen an der Nabe herausbilden. Entsprechendes gilt in Weiterbildung der Erfindung gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 5 für den Anschlag zur Arretierung der Reibringscheibe gegenüber der Nabe in axialer Richtung.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 wird vorgeschlagen, daß eine Seitenwand der die Zentrierflächen schaffenden Nut gleichzeitig auch als Anschlag in axialer Richtung für die Reibringscheibe auf der Nabe angewendet wird. Zusätzliche vorteilhafte Weiterbildungen sowie ein erfindungsgemäßes gemäßes Verfahren zur Herstellung der Zentrierflächen und des Anschlages beschreiben die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine aus Nabe 2, Reibringscheibe 3 und Befestigungsring 4 zusammengesetzte Bremsscheibeneinheit 1 in auseinander gezogener perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Nabe 2 besitzt mehrere axiale Gewindebohrungen 7, an denen eine nicht gezeigte Felge eines Fahrzeugrades verschraubt werden kann. Gleichmäßig über den Umfang verteilt, wird die Nabe von trapezförmigen Ausnehmungen 8 unterbrochen, die über die gesamte axiale Erstreckung der Nabe 2 in Umfangsrichtung von seitlichen Flanken 9, 10 begrenzt werden. Die Flanken 9, 10 verlaufen in axialer Richtung über die Nabe 2, wobei sie gleichzeitig radial zum Bremsscheibenmittelpunkt ausgerichtet sind.
In jeder Ausnehmungen 8 an der Nabe greift jeweils ein am Innendurchmesser der Reibringscheibe 3 radial nach innen vorstehender Zahn 11 ein. Im montierten Zustand der Bremsscheibeneinheit 1 liegen die Zähne 11 an der Reibringscheibe mit geringfügigem Spiel in Umfangsrichtung formschlüssig an den Flanken 9, 10 der Nabe 2 an. Dadurch wird einerseits sicher die Übertragung von Bremsumfangskräften von der Reibringscheibe 3 auf den Nabe 2 gewährleistet und andererseits wird durch das tangentiale Spiel zwischen Nabe 2 und Reibringscheibe 3 eine minimale Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen zugelassen, die einen wirksamen Korrosionsschutz darstellt. Die Reibringscheibe 3, die als belüftete Reibringscheibe über zwei Reibringe 33, 34 mit entgegengesetzten Reibflächen 12, 13 verfügt, welche mittels radial verlaufender Stege 14 miteinander in Verbindung stehen, ist mit Hilfe eines Befestigungsringes 4 axial an der Nabe 2 befestigt. Dabei schlagen die Zähne 11 nach dem axialen Aufschieben der Reibringscheibe 3 auf die Nabe 2 jeweils an einer axialen Anschlagfläche 15 der Nabe 2 an. Der in eine umlaufende Öffnung 5 an der Nabe eingebrachte Befestigungsring 4 ist radial aufspreizbar und fesselt über geneigte Flächen die Reibringscheibe 3 unter axialer Vorspannung gegenüber der axialen Anschlagfläche 15 der Nabe. Jeder Zahn 11 der Reibringscheibe 3 wird auf seiner axialen Innenseite von einem radial verlaufenden, verlängert ausgeführten Steg 16 verstärkt, der zur Verbindung der beiden Reibringe 33, 34 dient. Jeder dieser verlängerten Stege 16 besitzt an seiner radialen Stirnseite eine reibringseitige Zentrierfläche 17, die mit einer zugehörigen nabenseitigen Zentrierfläche 18 die genaue Zentrierung der Reibringscheibe relativ zur Radachse 19 gewährleistet.
Die Nabe 2 besitzt an ihren Innendurchmesser Laufflächen 21, die zur Aufnahme von nicht gezeigten Radlagern eines Fahrzeugrades dienen. Damit kombiniert die kompakte Nabe in vorteilhafter Weise verschiedene Funktionen. Sie wird sowohl als Befestigungsbauteil für die Reibringscheibe 2 und die nicht gezeigte Felge eines Fahrzeugrades genutzt und gestattet weiterhin auch die Aufnahme der Radlager. Für eine derartig ausgeführte Bremsscheibeneinheit 1 entfällt somit der heute vielfach verwendete Bremsscheibentopf, der zur Anbindung einer Reibringscheibe am Radlager dient. Daraus ergeben sich für die erfindungsgemäße Anordnung erhebliche Gewichtsvorteile.
Die Übertragung der Bremsumfangskräfte von der Reibringscheibe 3 auf den Nabe 2 erfolgt über die die Reibringzähne 11 in Umfangsrichtung begrenzenden Seitenflächen 22, 23, die radial zur Radachse 19 angeordnet sind: Jeder Zahn 11 der Reibringscheibe 3 ist an seinen Seitenflächen 22, 23 maßgenau bearbeitet und liegt im Einbauzustand zwar formschlüssig aber mit geringfügigem tangentialem Spiel an den zugehörigen Flanken 9, 10 der Nabe 2 an. Im Gegensatz zu bekannten drehfesten Verbindungen von Reibring und Halteteil besitzt die erfindungsgemäße Anordnung bei Belastung in Umfangsrichtung eine gewisse Elastizität. Diese Elastizität ergibt sich sowohl aus der Gestaltung der Zähne 11 wie auch aus der Gestaltung der Flanken 9, 10, die bei Belastung im Umfangsrichtung innerhalb gewisser Grenzen in der Lage sind, elastisch nachzugeben. Dadurch wird gewährleistet, daß bei Belastung in Umfangsrichtung alle Zähne 11 der Reibringscheibe 3 an der Übertragung der Umfangskräfte beteiligt sind. Es ergibt sich aus der Elastizität in Umfangsrichtung sowohl ein Toleranzausgleich als auch ein Überlastungsschutz für jeden einzelnen Zahn 11. Die Nachgiebigkeit der Flanken 9, 10 der Nabe in Umfangsrichtung liegt in erster Linie darin begründet, daß sie als radial zum Bremsscheibenmittelpunkt verlaufende, freistehende Rippen in Umfangsrichtung eine gewisse Flexibilität aufweisen. Insgesamt wird durch eine in Umfangsrichtung elastische Anbringung der Reibringscheibe 3 an der Nabe 2 eine weiche, kontinuierliche und damit bauteilschonende Kraftübertragung in Umfangsrichtung erzielt.
An seinem radial inneren Ende besitzt jeder Zahn 11 der Bremsscheibeneinheit einen Endabschnitt 24, der in Umfangsrichtung abgestuft und eingeschnürt ist. Jeder dieser Endabschnitte 24 weist auf seiner axial innenliegenden Seite eine reibringseitige, axiale Anschlagfläche 25 auf, die an einer entsprechenden nabeseitigen Anschlagfläche 15 zum Anliegen kommt. Aufgrund der einzuhaltenden Toleranzen für die reibringseitige Anschlagfläche 25 wird diese durch Schlagen, Prägen, Fräsen oder ein anderes Fertigungsverfahren bearbeitet. An seinen seitlichen Begrenzungsflächen in Umfangsrichtung, die gegenüber den Seitenflächen 22, 23 abgestuft sind und somit nicht an der Übertragung der Bremsumfangskräfte beteiligt sind, ist jeder der Endabschnitte 24 unbearbeitet, d.h. im Rohzustand der durch Gießen hergestellten Reibringscheibe 3.
Die im wesentlichen trapezförmig, radial nach innen zulaufende Form der vorstehenden Zähne 11 an der Reibringscheibe 3 verhindert ein radiales Verklemmen der Reibringscheibe 3 am Nabe 2 bei Aufweitung der Reibringscheibe 3 infolge thermischer Belastung.
Die Zentrierung der belüfteten Reibringscheibe 3, die über zwei mit radialen Stegen 14 verbundene Reibringe 33, 34 verfügt, erfolgt , wie erwähnt, über eine nabeseitige Zentrierfläche 18. Die nabenseitige Zentrierflächen 18 wirkt mit der reibringseitigen Zentrierfläche 17 an der Stirnseite des verlängerten Steges 16 auf der axial innenliegenden Zahnseite zusammen.
Für die vorliegende Erfindung besonders wichtig ist nun, daß die nabenseitige Zentrierfläche 18 vorzugsweise durch eine einfache Drehbearbeitung gewonnen wird. An sich liegt es nahe die einzelnen Zentrierflächen 18 und Anschlagflächen 15 innerhalb der einzelnen Ausnehmungen 8 der Nabe 2 einzelnen und voneinander getrennt herauszuarbeiten. Um hier Genauigkeit in der Bearbeitung der Flächen zu erhöhen und gleichzeitig stark zu vereinfachen ist in der Nabe 2 eine umlaufende Nut 28 vorgesehen, die durch eine spanabhebenden Formgebung gewonnen wird. Der Boden 29 der Nut 28 dient dabei innerhalb der Ausnehmungen 8 gleichzeitig jeweils als Zentrierflächen 18. Gleichzeitig dient die Seitenwand 30 der umlaufenden Nut 28 innerhalb der Ausnehmungen 8 jeweils als Anschlagfläche 15. Dabei muß allerdings nicht die gesamte Nut 28 durch spanabhebenden Formgebung gewonnen werden. Vorteilhaft wird auch ein Teil des zu der Nut 28 gehörenden Freiraumes durch spanlose Formung geformt werden können, beispielsweise wenn die Nabe durch ein Gießverfahren hergestellt wird. Die gegossene Nut wird dann nur durch spanabhebenden Formung nachbearbeitet. Auf diese Weise lassen sich Arbeitskosten und Materialkosten sparen. Die Nut 28 muß auch keinen rechteckförmigen Querschnitt besitzen sondern kann beispielsweise auch einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Die beiden senkrecht zueinander stehenen Flächen 15, 18 können vorteilhaft durch einen einzigen spanenden Bearbeitungsschritt (vorzugsweise durch Drehen) hergestellt werden. Dabei erweist es sich insbesondere als günstig, daß axiale Anschlagfläche 15 und Zentrierfläche 18 bei einem einzigen Bearbeitungsschritt untereinander maßgenau sind.
Die Zeichnung zeigt wie für die Bremsscheibeneinheit 1, die Nabe 2 und die Reibringscheibe 3 durch einen Haltering 4 einstückig miteinander verbunden sind. Es ergibt sich damit eine deutlich vereinfachte Handhabung insbesondere während der Montage der Bremsscheibeneinheit 1, da mit dem Haltering nur noch ein einziges Befestigungsbauteil an der Bremsscheibeneinheit zu verbauen ist. Als Konsequenz der Einteiligkeit des Halteringes muß allerdings die Reibringscheibe 3 an der Nabe 2 nicht nur zentriert werden sondern es ist auch noch ein nicht gezeigter axialer Anschlag an der Nabe erforderlich, bis zu dem die Reibringscheibe während der Montage aufgeschoben wird. Der gesamte Haltering 4 wird in bekannter Weise lösbar an der Nabe 2 befestigt und verspannt damit die Reibringscheibe 3 axial gegenüber dem Anschlag an der Nabe 2 vorgespannt ist. Die Verwendung eines Halteringes 4 ermöglicht die Anzahl der über den Umfang verteilten Kraftübertragungspunkte insbesondere an der Reibringscheibe 3 frei wählbar zu verändern.
Die erfindungsgemäße Ausführung der einstückigen Verbindung zu einem einzigen kombinierten Halte- und Kraftübertragungsbauteil ist nicht auf das erläuterte Ausgestaltungsbeispiel beschränkt.

Claims

Bremsscheibeneinheit (1) mit einer Nabe (2) und einer Reibringscheibe (3), die über eine radiale Verzahnung (11, 8) drehfest mit der Nabe (2) verbunden ist, mit zumindest zwei die Verzahnung bildenden, radial nach innen hervorragenden Zähnen (11) an der Reibringscheibe (3) und zugehörigen Ausnehmungen (8) am Umfang der Nabe (2), wobei die Reibringscheibe (3) durch axiales Aufschieben auf die Nabe (2) und eine nachfolgende Sicherung (4) lösbar mit dieser verbunden ist, wobei durch einander zugeordnete Zentrierflächen (17, 18) zwischen den Zähnen (11) und den Ausnehmungen (8) eine axiale Zentrierung zwischen der Reibringscheibe (3) und Nabe (2) erfolgt und wobei zwischen den Zähnen (11) und den zugehörigen Ausnehmungen (8) mindestens ein Anschlag (25, 15) gebildet wird, welcher die axiale Bewegung der Reibringscheibe gegenüber der Nabe begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierflächen (18) der Nabe derart angeordnet sind, daß sie im zusammengebauten Zustand der Bremsscheibeneinheit in axialer Richtung zwischen den Seitenflächen (33, 34) der Zähne und im Abstand zu diesen liegen.
Bremsscheibeneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (25, 15) durch eine radiale erste Anschlagwand (15) eines die Zentrierflächen (18) begrenzenden Vorsprunges gebildet ist welcher eine radiale zweite Anschlagwand (25) eines entsprechenden Rücksprunges an den Zähnen (11) der Reibringscheibe zugeordnet ist.
Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im zusammengebauten Zustand der Bremsscheibeneinheit (1) die aneinander liegenden Anschlagwände (25, 15) derart angeordnet sind, daß Sie in axialer Richtung zwischen den Seitenflächen (33, 34) der Zähne (11) und im axialen Abstand zu diesen liegen.
Bremsscheibeneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zentrierflächen (18) der Nabe (2) durch den Boden (29) einer in Umfangsrichtung umlaufenden Nut (28) an der Nabe (2) gebildet werden, die das Material der Nabe zwischen den Seitenwänden (9, 10) der Ausnehmungen (8) an der Nabe (2) in Umfangsrichtung durchdringt.
Bremsscheibeneinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlagwand (15) der Nabe (2) durch eine Seitenwand (30) einer in Umfangsrichtung umlaufenden Nut (28) an der Nabe (2) gebildet wird, die das Material der Nabe zwischen den Seitenwänden (9, 10) der Ausnehmungen (18) an der Nabe in Umfangsrichtung durchdringt.
Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierflächen (18) an der Nabe und die Anschlagflächen (18) an der Nabe durch die Bodenfläche (29) bzw. eine Seitenwand (30) der gleichen Nut (28) gebildet werden.
Bremsscheibeneinheit (1) nach nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (2) im zusammengebauten Zustand der Bremsscheibeneinheit (1) etwa im Bereich der Mittelebene der Reibringscheibe (3) verläuft.
Verfahren zur Herstellung von Zentrierflächen (17, 18) und/oder der Anschlagwänden (15) einer Nabe (2) für eine Bremsscheibeneinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierflächen (18) und/oder Anschlagwände (15) an der Nabe (2) durch einen einzigen Arbeitsvorgang hergestellt werden in dem die in Umfangs Richtung umlaufende Nut (28) an der Nabe durch zerspanenden Fertigungsvorgang eingearbeitet wird.