DE3100586A1 - Vorrichtung zur lagerung eines scheibenfoermigen reibelements in einem traegerteil fuer eine brems- oder kupplungseinrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur lagerung eines scheibenfoermigen reibelements in einem traegerteil fuer eine brems- oder kupplungseinrichtung

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Description

ALFRED TEVES GMBH - 22. Dezember 198ο Frankfurt am Main ZL/Br/Wc
P 5o19
U. Lötzsch-5
Vorrichtung zur Lagerung eines scheibenförmigen Reibelements in einem Trägerteil für eine Brems- oder Kupplungseinrichtung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur drehfesten, axial beweglichen Lagerung eines scheibenförmigen Reibelements, vorzugsweise einer Ringscheibe f in einem Trägerteil einer drehmomentübertragenden Brems- oder Kupplungseinrichtung, bei der das Trägerteil in Richtung der Drehachse verlaufende Nuten aufweist, in die sich radial über den Rand des Reibelements hinaus erstreckende, gesonderte, am Reibelement in Ausnehmungen befestigte Mitnehmer eingreifen.
Vorrichtungen dieser Art werden bei hochbelasteten Bremsen oder Kupplungen verwendet, bei denen mehrere, drehfest an einem fahrzeugfesten Trägerteil angeordnete, scheibenförmige Reibelemente, Stator-Scheiben, -vorgesehen sind, zwischen denen weitere Reibelemente, Rotor-Scheiben, umlaufen, die drehfest an dem rotierenden Teil angeordnet sind. Die Stator-und Rotor-Scheiben werden beim Brems- oder Kupplungsvorgang unter axialer Verschiebung gegeneinander gepreßt. Hierzu ist es erforderlich, daß Stator- und Rotorscheiben axial leicht verschieblich sind, aber in ümfangsrichtung große Drehmomente übertragen können, welche aus den Reibmomenten der axial gegeneinander gepreßten Brems- oder Kupplungsscheiben herrühren.
Es ist bekannt, zur axial verschiebbaren, drehfesten Lagerung von Reibscheiben an einem Trägerteil eine Vorrichtung aus Nuten und Mitnehmcransätzen, vorzugsweise z.B. eine Vielkeilverbindung einzusetzen. Besonders bei großen zu übertragenden ümfangskräften sind die beiden Nuten und Mitnehmer aufv/eisendan Teile jedoch sorgfältig und mit genauer Einhaltung der Umt'angsteilung zu bearbeiten, da ansonsten von der Vielzahl der Nut/Mitnehmer - Anordnungen auf dem umfang nur einige wenige das Drehmoment übertragen.
Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß z.B. bei plötzlichem Lastwechsel oder Drehrichtungsänderungen ein Umfangsspiel zum harten Aufeinanderprallen der die Umfangskräfte übertragenden Flächen und zu vorzeitigen Zerstörungen insbesondere an den Mitnehmeransätzen führt; dies gilt besonders für Scheiben aus relativ sprödem Material, wie z.B.Kohlenstoffscheiben.
In der DE-OS 23 62 428 ist eine Mitnehmeranordnung beschrieben, bei der die Mitnehmer gegenüber dem Kohlenstoffmaterial der Reibscheibe durch fadenförmige Elemente verstärkt sind; die Mitnehmer sind als gesonderte Elemente ausgebildet, die in axialen Ausnehmungen der kreisförmigen Scheibe angeordnet sind und durch axial verlaufende Niete gesichert sind. Eine weitere ähnliche Ausgestaltung mit gesonderten Elementen ist in der DE-OS 25 o1 87o beschrieben. Dort sind die Mitnehmer als drehmomentbeanspruchte Teile nicht durch Zusätze zum Kohlenstoffmaterial verstärkt) sondern sie sind durch Fertigung als Metallteile stärker ausgebildet. Die Befestigung der Metallteile an der kreisförmigen Scheibe erfolgt durch Vernieten von in ümfangsrichtung verlaufenden Laschen; das Drehmoment wird dabei über die axial verlaufenden Niete übertragen.
In den obengenannten Fällen sind die Mitnehmer starr an der Scheibe befestigt. Als nachteilig ist dabei anzusehen, daß weiterhin eine maßgenaue Fertigung und eine genaue Einhaltung der Umfangsteilung erforderlich ist; das Drehmoment wird durch die starre Befestigung ungünstig in die Scheibe eingeleitet.
In der DE-OS 16 25 729 ist eine Nut-und Mitnehmeranordnung beschrieben, bei der mehrere rotierende Reibscheiben mit Mitnehmeransätzen in axial verlaufenden Nuten eines Radgehäuses angeordnet sind. Zwischen den Nutwänden und dem Mitnehmeransatz befindet sich eine federnde Metallstreifenanordnung.
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Mit dieser bekannten Anordnung ist zwar sichergestellt, daß Mitnehmeransätze und Nuten mit größerer Tolerierung hergestellt werden können, da die Anlage der Ansätze an der Nutwand über das Zusammendrücken der gewölbten, federnden Metallstreifenanordnung erfolgt; jedoch ist es insbesondere als nachteilig anzusehen, daß die Scheiben zur Formung der Mitnehmeransätze am restlichen Umfar.g Ausnehmungen aufweisen, die fertigungstechnisch aufwendig sind; zudem sind die spröden Scheiben insbesondere am Fußende der Mitnehmeransätze der Gefahr der Rißbildung ausgesetzt. Darüberhinaus kann die Metallstreifenanordnung nicht in gleicher Form für Rotor- und Stator-Scheiben verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lagerung eines Reibelements zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und niedrigen Herstellungskosten eine geringe Belastung des Reibelements bei der Kraftübertragung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mitnehmer ein federnder, im wesentlichen U-föriuiger Bügel ist, dessen Scheitelbereich in die Nut des Trägerteils eingreift, dessen Schenkel im wesentlichen radial verlaufen und in Drehrichtung einen Abstand aufweisen un<
im Reibelement eingreifen.
einen Abstand aufweisen und dessen Schenkelenden xn'Ausnehmungen
Durch die U-Form des Mitnehmers erreicht man in besonders vorteilhafter Weise eine gleichmäßigere Kraftübertragung: z.B. wird die Rotor-Scheibe, betrachtet man einen aus der Vielzahl der Mitnehmer, durch Anlage eines der Schenkel des Mitnehmers an einer Nutwand in dem rotierenden Teil mitgenommen; durch die Elastizität des Mitnehmers erfolgt die Krafteinleit.ung in die Scheibe jedoch durch jeden der in Umfangsrichtung mit Abstand angeordneten Schenkel des Mitnehmers. Durch diese Verteilung der weiterzuleitenden Kräfte wird insbesondere bei relativ spröden Scheiben, wie z.B. bei Kohlenstoffscheiben, die Ber.chädigungsgefahr vermindert. Durch die Ausgestaltung des Mitnehmers ist es möglich, Brems- oder Kupplungsscheiben mit einheitlichem Außendurchmesser bzw. Innendurchmesser zu verwenden.
Die Mitnehmer werden in rationell und kostengünstig zu fertit-l genden Ausnehmungen einzeln eingesteckt; die Mitnehmer selbst '©: sind für Massenfertigung geeignete Biegeteile.
Da die Mitnehmer aus federndem Material gefertigt sind, sind ία größere Toleranzen beim Nutabstand und der Nutbreite zulässig;
die Herstellungskosten sind dadurch geringer. Durch die Elastj-•f zität der Mitnehmer wird weiter ein unkomplizierter Austausch der Reibscheiben ermöglicht und es v/erden Anpassungsarbeiten an Reibscheiben vermieden.
Durch die Ausbildung des Mitnehmers als U-förmiges Federdrahtbiegeteil ist der Mitnehmer einfach und kostengünstig zu fertigen. Der Mitnehmer läßt sich vorteilhaft durch Einstecken der umgebogenen Schenkelenden in zwei, in Umfangsrichtung mit Abstand angeordneten, axial verlaufenden Bohrungen gelenkig befestigen; durch die gelenkige Anordnung ist die Reibscheibe im Befestigungsbereich der Mitnehmer weniger belastet. Besonders vorteilhaft ist es, den Scheitel des Federdraht-Mitnehmers aus der Schenkelebene zur Reibscheibenmitte hin zu versetzen, da hierdurch ein Biegemoment in der Scheibe vermieden wird. Ordnet man die Federdraht-Mitnehmer in Absätzen der Stirnfläche so an, daß die Tiefe der Absätze in etwa der Drahtdicke entspricht, so
e', ist sichergestellt, daß die montierten Mitnehmer bei aneinanderliegenden Scheiben sich nicht aus den Bohrungen herausbewegen können. Liegen die Abstützflächen der Mitnehmer außerhalb der Scheibenmitte, so ist es zur Verminderung der Scheibenbelastung
r< vorteilhaft, wenn die Mitnehmer in abwechselnder Folge auf beiden Seiten einer Scheibe angeordnet sind,
r
Bei einem Mitnehmer in Form einer U-förmigen Blattfeder erfolge die Anlage an der Nutwand vorteilhaft auf einer größeren Fläche. was die übertragung größerer Kräfte ermöglicht; darüberhinaus ergibt sich eine gute, axiale Verschiebbarkeit.
u In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Nutwändc durch υ je zv/ei umfangr.lfoste Zwischenelemente gebildet, dio sich über c die axiale Nutlängo arstrecken und,von beiden Umfangsseiten
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um ein geringes Maß über das obere Ende der Nutwand hinwegragcnd Anschläge für die Mitnehmer mehrerer Scheiben bilden; zwischen zwei Nuten überdecken zwei Zwischenelenente den zugehörigen Umfangsabschnitt. Man erreicht dadurch eine Abschirmung des Radgehäuses gegen die beim Bremsen entstehende Reibungswärme; durch die Anlage der Mitnehmer an den Zwischenelementen können die in die Nut hineinragenden Teile des Mitnehmers mit größeren Biegeradien ausgeführt werden, da die Kraftübertragung im gradlinigen Bereich der U-förmigen Mitnehmer erfolgt. ,
Das Zwischenelement wird vorteilhaft mit L-förmigen Profil versehen, da es auf diese Weise einfach durch Einsetzen des kürzeren Schenkels in Schlitze am Umfang des ersten Teils befestigt wird.
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Mehrfachscheibenbremse, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 Einzelheiten einer Verbindungsvorrichtung in '■ perspektivischer Darstellung, !
Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 mit anderem Mitnehmer , ' :
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 4
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 ist der Schnitt längs der Achse einer Mehrfachscheibenbremse dargestellt; koaxial zueinander sind ein umlaufender Rotor 1 , der mit einem drehbarer. Teil eines Fahrzeugs verbunden ist und ein fahrzeugfester Stator 2 sowie abwechselnd mehrere Rotor-Scheiben 3 und Stator-Scheiben 4 angeordnet. Die Rotor-Scheiben 3 haben Mitnehmer 5, die in Nuten 6 des Rotors 1, in diesem Beispiel des Radgehäuses 7 angeordnet sind; dadurch sind die Rotor-Scheiben 3 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Radgehäuse 7 verbunden- In ähnlicher Weise sind die Stator-Scheiben 4 über Mitnehmer 5 und Nuten 8 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Stator 2 verbunden. Fest zum Stator 2 sind über den Umfang verteilt Druckeinheiten 9 angeordnet. Beim Betätigen der Bremse werden die Kolben 1o der Druckeinheiten 9 durch den Bremsdruck hydraulisch in axialer Richtung verschoben und pressen über einen, mit einem Reibbelag 11 versehenen Druckring 12 die Scheiben 3,4 aneinander. Das entstehende Bremsmoment wird durch die Mitnehmer 5 der Stator-Scheiben 4 auf den Stator 2 übertragen und damit fahrzeugfest aufgenommen.
Einzelheiten der Mitnehmeranordnung sind in den Fig. 2 und 3 zu erkennen. Bei den Rotor-Scheiben 3 sind die Mitnehmer 5 am Außenumfang angeordnet, bei den Stator-Scheiben 4 am Innenumfang angeordnet; die Mitnehmer 5 sind in beiden Fällen gleich. Die Scheiben 3,4 haben im Befestigungsbereich der Mitnehmer 5 eine geringere Dicke, so daß am Scheiber.rand ringförmige, gleich tiefe Absätze 13,14 an den beiden Stirnflächen einer Scheibe 3,4 ausgebildet sind. Im Bereich der Absätze 13,14 sind axial verlaufende Bohrungen 2o,21 angebracht. Der Mitnehmer 5 ist aus Federstahldraht angefertigt und hat im wesentlichen U-Form; die Endbereiche beider U-Schenkel sind um etwa 9o° zur U-Ebene abgebogen. Mit den beiden abgebogenen Schenkelenden ist der Mitnehmer 5 in die axial verlaufenden Bohrungen 2o,21 eingesetzt; dadurch ist der Mitnehmer 5 so zur Nut 6 im Padgehäuse 7 angeordnet, daß die Schenkel parallel zu den Nutwänden stehen und
BAD
der Mitnehmer 5 mit dem Scheitel der U-Form im Nutgrund sitzt und die U-Ebene in der Scheibenebene liegt.
Die Mitnehmer 5 sind wechselseitig von beiden Stirnseiten aus in die Bohrungen 2o,21 in den Absätzen 13,14 beider Stirnflächen eingesteckt, die Länge der Schenkelenden ist in etwa gleich der in diesem Bereich verminderten Scheibendicke. Die Tiefe der Absätze 13,14 entspricht in etwa der Drahtdicke, so daß sich die Mitnehmer 5 bei aneinandergelegten Scheiben 3,4 nicht aus den Bohrungen 2o,21 herausbewegen können.
Wie besonders deutlich in Fig. 3 zu erkennen, befinden sich am Innenumfang des Radgehäuses 7 Zwischenelemente 17 in Form von Blechstreifen mit L-Profil mit einer Breite, die in etwa der axialen Erstreckung der Nut 6 entspricht. Zwischen je zv,Tei Nuten 6 befinden sich zwei Zwischenelemente 17; diese sind mit dem kürzeren L-Scherikel in axialen Schlitzen 18 am Innenumfang des Radgehäuses 7 eingesteckt und gehalten und liegen mit dem längeren Schenkel an der Wandung an. Ein Abschnitt des längeren Schenkels reicht bis über den Rand der Nut 6. An diesem Abschnitt der Zwischenelemente 17 stützen sich die Schenkel des Mitnehmers 5 ab ohne an der Nutwand anzuliegen. Durch ihre Ausgestaltung wirken die Zwischenelemente 17 als Hitzeschild gegen eine übertragung der Reibungswärme auf das Radgehäuse 7.
Ein anders geformter Mitnehmer 19 ist in den Fig. 4 und 5 zu sehen. Der Mitnehmer 19 ist eine U-förmige Blattfeder, deren beide Schenkelenden in axial durchgehend verlaufenden Schlitzen 22,2 3 der Scheibe 3 angeordnet sind und deren Scheitelbereich in die Nut 6 des Radgehäuses 7 eingreift. Wie im vorhergehend beschriebenen Fall erfolgt die Drehinomentabstützung an den Zwischenelementen 17, die an der Innenseite des Radgehäuses 7 befestigt sind. Nicht gezeichnet ist die sinngemäße Anordnung des Mitnehmers 19 bei der Stator-Scheibe 4.
Bei beiden Ausführungen der Mitnehmer 5,19 kann auf die Anbringung der Zwischcnelerneivl-e 17 verzichtet werden und dxe Dreh-
- ar -
momentabtstützung direkt an der Nutwand erfolgen. Dadurch, dü:3 der Mitnehmer 5,19 aus federndem Material besteht, liegt er sicher an beiden Nutwänden an. Die Übertragung des Bremsmomenti auf die Scheibe erfolgt jeweils an zwei verschiedenen Stellen auf dem Umfang der Scheibe 3,4 so daß eine Verteilung der Belastung erfolgt.
Bei den Ausführungsbeispielen können die Nutabstände und -abmessungen mit größerer Toleranz gefertigt werden, da ein Ausgleich bzw. Angleich aufgrund des federnden Materials erfolgt.
Sind die Mitnehmer 5,19 so ausgebildet, daß sie am Nutgrund anliegen, so erfolgt dadurch eine Unterstützung der Zentrierung der Scheibe 3,4.
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    M J Vorrichtung zur drehfesten, axial beweglichen Lagerung eines scheibenförmigen Reibelements, vorzugsweise einer Ringscheibe, in einem Trägerteil einer drehmomentübertagenden Brems- oder Kupplungseinrichtung, bei der das Trägerteil in Richtung der Drehachse verlaufende Nuten aufweist, in die sich radial über den Rand des Reibelements hinaus erstreckende, gesonderte, am Reibelement in Ausnehmungen befestigte Mitnehmer eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitneiimer (5,19) ein federnder, im wesentlichen U-förmiger Bügel ist, dessen Scheitelbereich in die Nut (6,8) des Trägerteils (1,2,7) eingreift, dessen Schenkel im wesentlichen radial verlaufen und in Drehrichtung einnen Abstand aufweisen und dessen Schenkelenden in die Ausnehmungen (15,16,2o,21,22,23) im Reibelement (3,4) eingreifen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (5) ein Federdraht-Biegeteil ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelenden rechtwinklig zur U-Ebene abgebogen sind und daß sie gelenkig in die Ausnehmungen (15,16), die axial verlaufende Bohrungen (2o,21) sind, eingreifen..
  4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel des U-förmigen Mitnehmers (5) aus der beiden Schenkeln gemeinsamen Ebene in der gleichen Richtung versetzt ist, in der die Schenkelenden abgebogen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand dos Reibelemnnts (3,4) Absätze (13,14) in den Stirnflächen angeordnet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (5) in abwechselnder Folge auf beiden Seiten des Reibelements (3,4) liegen.
  7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (19) eine gebogene Blattfeder ist und daß die Ausnehmungen (15,16) Schlitze (22,23) sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Wandteile der Nut (6,8) durch je zwei umfangsfeste Zwischenelemente (17) gebildet sind, die sich längs des Umfanges des Trägerteils (1,2,7) und über die axiale Länge der Nuten (6,8) hin erstrecken und die Absätze aufweisen, die am Trägerteil (1,2,7) abgestützt sind.
  9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (17) L-Profil aufweist, daß der kürzere L-Schenkel in axialen Schlitzen (18) am Umfang des Trägerteils (1,2,7) angeordnet ist und daß der längere L-Schenkel sich längs des Umfangs erstreckt und an seinem Ende der Mitnehmer (5,19) anliegt.
    BAD
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