DE69422404T2

DE69422404T2 - Vorrichtung zum zentrieren einer rotierenden einheit

Info

Publication number: DE69422404T2
Application number: DE69422404T
Authority: DE
Inventors: Mats Fagergren; Rolf Ohlson
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP3238927B2; DE69422404D1; SE9301853L; JPH09503275A; SE9301853D0; ES2142944T3; DK0706617T3; US5855444A; EP0706617B1; SE501320C2; WO1994028324A1; EP0706617A1

Description

TECHNISCHES GEBIET:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zentrierung einer rotierenden Einheit, gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Anspruchs 1. Eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in GB-A-2019528 gezeigt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

Bei vielen Anwendungen ist es sehr wichtig, daß die rotierenden Einheiten im Verhältnis zu ihren Rotationsachsen richtig zentriert sind. Solche rotierenden Einheiten, die über Montageflächen auf einer rotierenden Nabe montiert sind, weisen normalerweise Zentrierflächen auf, die als Zylindermäntel ausgebildet sind und gegen entsprechende Zentrierflächen zentriert sind, die als Zylindermäntel auf der Nabe ausgebildet sind. Da aus Produktionsgründen bestimmte Toleranzbereiche der Zentrierflächen sowohl der rotierenden Einheit als auch der Nabe bestehen, müssen die Zentrierflächen so dimensioniert sein, daß ein bestimmter minimaler erlaubter Zwischenraum gewährleistet ist. In bestimmten Fällen kann dieser Zwischenraum so groß werden, daß die rotierende Einheit in einem großen Ausmaß exzentrisch auf der Nabe montiert ist und daß ein erhöhtes Risiko besteht, daß sie aufgrund von Rost festsitzt, was deren Entfernung erschwert.
Anwendungen, bei denen exzentrisch montierte rotierende Einheiten funktionelle Probleme bereiten können, sind beispielsweise Bremstrommeln für Kraftfahrzeuge. Eine exzentrisch montierte Bremstrommel führt zu einem variierenden Bremsmoment, was wiederum zu Vibrationen des Lenkrads und/oder des Fahrgastraums des Fahrzeugs führt, was vom Fahrer normalerweise als sehr störend empfunden wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme in bezug auf rotierende Einheiten mit Hilfe einer zufriedenstellenden Zentrierung zu vermeiden, während vorteilhafte Montageeigenschaften und ein vermindertes Risiko des Festsitzens aufgrund von Rost (Sitzrost) beibehalten werden.
Dieses Ziel wird mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, deren kennzeichnende Merkmale sich aus dem anschließenden Anspruch 1 ergeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Die Erfindung wird nun mit Hilfe einer Ausführungsform ausführlicher beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen
Fig. 1 einen axialen Querschnitt einer rotierenden Einheit in Form einer auf einer Nabe montieren Bremstrommel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 in einem größeren Maßstab einen Abschnitt der Bremstrommel und der Nabe zeigt,
Fig. 3 in einem noch größeren Maßstab einen Abschnitt der Bremstrommel und der Nabe zeigt, wobei die gegenseitigen Montageflächen deutlich dargestellt sind,
Fig. 4 die Bremstrommel und die Nabe während eines ersten Montageschritts zeigt, und
Fig. 5 eine Seitenansicht der Bremstrommel zeigt.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN:

Das ausgewählte Beispiel zeigt eine rotierende Einheit in Form einer Bremstrommel 1, die auf einer Nabe 2 montiert ist, die um eine geometrische Rotationsachse 3 herum drehbar ist. Die Nabe kann an einer nicht gezeigten Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs angebracht sein, wobei die Bremstrommel 1 rotierbar an der Nabe angebracht und dadurch gemeinsam mit dieser und damit auch zusammen mit der Antriebswelle drehbar ist. Die Bremstrommel ist normalerweise auf der Innenseite eines Fahrzeugrads angeordnet und mit dem Rad zusammen drehbar. Die Bremstrommel bildet einen Teil eines herkömmlichen Bremssystems mit nicht abgebildeten Bremsbacken, die von dem Fahrzeug so gehalten werden, daß sie im wesentlichen nicht mit der Bremstrommel rotieren, sondern das Fahrzeug durch Reibungskontakt gegen die zylindrische Bremsfläche 4 der Bremstrommel bremsen, wobei deren Zentrierung im Verhältnis zur Rotationsachse 3 sehr wichtig für die Bremsfunktion und den Komfort im Fahrzeug ist. Die Bremstrommel ist eine separate rotierende Einheit mit einem hinteren Abschnitt 5, der weitgehend in einer radialen Ebene verläuft und Montageoberflächen 6, 7 aufweist, die mit entsprechenden Montageflächen 8, 9 auf der Nabe 2 zusammenarbeiten sollen.
Fig. 2 zeigt eine leicht vergrößerte Teilansicht von Fig. 1, die so gewählt ist, daß offensichtlich ist, welcher Abschnitt der Bremstrommel und der Nabe die Montageflächen 6-9 bildet. Die Montageflächen bilden Führungsflächen, die die Position der Bremstrommel sicherstellen, teilweise für eine Zentrierung, d. h. eine Führung in einer radialen Richtung, und auch zur Führung oder Sicherung der Position in einer axialen Richtung. Weiterhin sollten die Symmetrieachse und die Rotationsachse 3 der Trommel soweit wie möglich zusammenfallen, d. h. sie sollten keinen relativen Winkel aufweisen. Die Führung in der axialen Richtung wird durch die erste Montagefläche 8 auf der Nabe 2 gewährleistet, die in einer radialen Ebene verläuft und eine Anschlagfläche für die entsprechende Montagefläche 6 der Trommel 1 bildet. Die Führung in der radialen Richtung wird durch die Zentrierfläche 9 der Nabe, die weitgehend als ein Zylindermantel ausgebildet ist und radial nach außen weist (konvex), und außerdem durch die Zentrierfläche 7 der Trommel gewährleistet, die ebenfalls weitgehend als ein Zylindermantel ausgebildet ist und gegen die Rotationsachse 3 radial nach innen weist (konkav).
Die Form der Montageflächen erscheint detaillierter in den Fig. 3 und 5. Aus diesen Figuren wird klar, daß sich die zylindrische Zentrierfläche 9 auf der Nabe, in axialer Richtung gesehen, weitgehend zwischen der Anschlagfläche 8 der Nabe und der freien Kante 10 der Nabe erstreckt, welche einen geneigten Abschnitt 11 aufweist, der als Kegelmantel ausgebildet ist, um die Montage auf die Trommel 1 zu erleichtern. Die Zentrierfläche 7 der Trommel, deren Oberfläche als ein Zylindermantel ausgebildet ist, ist gemäß der Erfindung in zwei Zentrierabschnitte 12, 13 unterteilt, von denen sich ein erster Zentrierabschnitt 12 neben der Anschlagfläche 6 der Trommel befindet und sich über den Hauptteil der gesamten Zentrierfläche der Trommel erstreckt, d. h. der Oberfläche, die mit der Zentrierfläche 9 der Nabe zusammenarbeitet. Der erste Zentrierabschnitt 12, der weitgehend als ein Zylindermantel ausgebildet ist, ist in einer radialen Entfernung von der Rotationsachse 3 der Trommel derart angeordnet, daß dieser Zentrierabschnitt einen relativ größeren Zwischenraum in bezug auf die Zentrierfläche 9 der Nabe 2 aufweist. Der zweite Zentrierabschnitt 13 ist, von der Anschlagfläche 6 aus gesehen, hinter dem ersten Zentrierabschnitt angeordnet, und befindet sich im Verhältnis zum ersten Zentrierabschnitt 13 in einer etwas kleineren radialen Entfernung von der Rotationsachse 3 der Trommel.
Gemäß Fig. 5 und einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zentrierabschnitt 13 in vier Teilflächen 17, 18, 19 und 20 aufgeteilt, von denen jede nur 10-15º der Manteloberfläche eines gesamten Zylinders belegt. Gemäß der Erfindung nimmt der zweite Zentrierabschnitt eine kürzere Entfernung a der aktiven Breite b der Zentrierflächen ein als der erste Zentrierabschnitt, beispielsweise weniger als ein Fünftel, genauer, beispielsweise ein Zehntel der Gesamtbreite b der Zentrierfläche 9 der Nabe. In absoluten Einheiten beträgt die Breite a des zweiten Zentrierabschnitts 13 beispielsweise ungefähr 1 mm, wohingegen die Breite b der Zentrierfläche 9 der Nabe ungefähr 10 mm betragen kann. Der Zwischenraum zwischen der Trommel 1 und der Nabe 2 über den ersten Zentrierabschnitt 12 kann beispielsweise Δ&sub1; = +0,056 → +0,218 mm sein, wohingegen der entsprechende Zwischenraum über den zweiten Zentrierabschnitt 13 beispielsweise Δ&sub2; = -0,08 → +0,06 mm betragen kann. Mit diesem vorgeschlagenen Zwischenraum wurde verifiziert, daß die radiale Abweichung um ungefähr 0,05 auf ungefähr 0,1 mm reduziert wurde. Aufgrund der Tatsache, daß die Breite a derart klein gewählt ist, kann der Zwischenraum vor der Montage sogar negativ sein, was eine plastische Verformung der aktiven Zentrierflächen beinhaltet. Während der Montage tritt eine Verformung der ersten und/oder zweiten Zentrierabschnitte 12, 13 auf, wodurch weitgehend ein Zwischenraum von 0 erhalten wird, d. h. ein Vollkontakt zwischen den Zentrierabschnitten 12 und 13. Der Bereich, der verformt wird oder am meisten verformt wird, hängt hauptsächlich vom Unterschied in der Härte zwischen den Zentrierabschnitten ab. Durch absatzweise Unterteilung des Zentrierabschnitts 13, wie in Fig. 5 gezeigt, wird diese Verformung erleichtert.
Zwischen den zwei Zentrierabschnitten 12, 13 befindet sich eine Übergangsfläche in Form einer geneigten Fläche 14, die die Form eines Kegelmantels aufweist und aufgrund ihrer Form einen sukzessiven Übergang zwischen den Zentrierabschnitten vorsieht und dadurch auch eine leichtere Montage.
Mit der oben beschriebenen Gestaltung der Montageflächen 6, 7, 8, 9 der Bremstrommel 1 und der Nabe 2 wird eine deutlich verbesserte Zentrierung der Bremstrommel 1 im Verhältnis zur Rotationsachse 3 der Nabe 2 erreicht, ohne die Montage der Bremstrommel zu erschweren. Die Weise, auf die die Bremstrommel auf die Nabe montiert wird, wird im folgenden hauptsächlich mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Die Bremstrommel 1 wird auf die Nabe 2 mit einer weitgehend axialen lateralen Bewegung in Richtung des Pfeils 15 montiert, zunächst unterstützt sowohl von der geneigten Kantenfläche 16 der Trommel und der geneigten Kantenfläche 11 der Nabe, um eine Führung zu den Zentrierflächen hin zu gewährleisten. Anschließend sieht der Zentrierabschnitt 12 ein erstes ungefähres Zentrieren der Trommelbremse in einem ersten Montageschritt vor, was in Fig. 4 gezeigt ist. In der Praxis wird, wie auch in Fig. 4 gezeigt ist, die Bremstrommel 1 nicht vollständig richtig zentriert im Verhältnis zur Nabe 2 gehalten, sondern der erste Zentrierabschnitt 12 wird zumindest entlang irgendeines Abschnitts seines Außenumfangs in Kontakt mit der Zentrierfläche 9 der Nabe sein, wodurch ein ungefähres Zentrieren der Trommel während des Hauptteils der Montagebewegung der Trommel auf die Nabe vorgesehen ist. In einem zweiten und endgültigen Montageschritt, der mit dem stationären montierten Zustand der Trommel endet, was in Fig. 3 gezeigt ist, wird ein endgültiges Zentrieren der Trommel 1 im Verhältnis zur Nabe 2 durchgeführt, indem der zweite Zentrierabschnitt 13 mit seinem kleineren Zwischenraum auf den vorderen Abschnitt der Zentrierfläche 9 der Nabe montiert wird. In der Praxis wird die Trommel aufgrund der engen oder sogar negativen Toleranzen in den meisten Fällen durch Druck montiert. Die Druckmontage wird vorzugsweise durch Festziehen von Schrauben in Schraubverbindungen durchgeführt, die durch die Trommel und die Montageflächen 6, 8 verlaufen. Bei negativen Toleranzen findet die oben erwähnte Verformung an den Kanten- und Zentrierflächen 9, 11, 13, 14 statt, die gegeneinander gedrückt werden. Die Führung zu dieser Position wird mit Hilfe der Anschlagfläche 14 gewährleistet, die so einen Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Zentrierabschnitt bildet. Ein rotationsfestes Feststellen der Trommel auf die Nabe wird gewöhnlich durch die oben erwähnte Schraubverbindung gewährleistet. Aus Produktionsgründen können die Schraubverbindungen selbst das Bedürfnis der Zentrierung der Trommel nicht befriedigen.
Die Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten und in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen des Umfangs der anliegenden. Ansprüche variiert werden. Beispielsweise kann die Rotationseinheit 1 etwas Anderes sein als eine Bremstrommel. Weiterhin kann die Neigung 14 eine andere, beispielsweise eine abgerundete Querschnittslinie aufweisen. Die Oberflächen, die als Zylindermäntel ausgebildet sind, müssen, in einer radialen Ebene betrachtet, nicht durchgehend als Zylindermäntel ausgebildet sein, sondern können als Keile ausgebildet sein. Weiterhin müssen die Montageflächen 6, 8 nicht kontinuierlich sein, sondern können so profiliert sein, daß ein rotationsfester Formeingriff zwischen der Trommel und der Nabe vorgesehen ist. Die Neigung und damit auch der kleinere Zentrierabschnitt kann in dem radialen inneren Teil, im gezeigten Beispiel der Nabe, angeordnet sein und befindet sich dadurch der Anschlagfläche der Nabe am nächsten, d. h. innenseitig des größeren Zentrierabschnitts mit einem größeren Zwischenraum. Die Nabe wird als die Einheit angesehen, die zentrisch um die Rotationsachse 3 rotierbar ist. Dies muß jedoch nicht der radiale innere Teil mit einem radial nach außen weisenden Zentrierabschnitt sein, sondern kann stattdessen die radiale äußere Einheit mit einem radial nach innen weisenden Zentrierabschnitt sein, wohingegen die Rotationseinheit die radiale innere Einheit mit einem radial nach außen weisenden Zentrierabschnitt bildet. Der zweite Zentrierabschnitt 13 kann aus drei oder mehr kleineren Teilflächen bestehen, alternativ aus einer vollständigen zylindrischen Fläche oder zwei größeren Teilflächen. In Ausführungsformen mit einem Zentrierabschnitt 13, der aus kleineren individuellen Teilflächen besteht, kann die Entfernung größer gewählt werden als im Fall mit einer einzigen Fläche. Der aktive Bereich, die Verformungstendenz und der Zwischenraum sind zusammen mit dem Reibungskoeffizienten der Flächen wichtige Parameter, die die erforderliche Kraft zur Montage beeinflussen.

Claims

1. Vorrichtung zur Zentrierung einer rotierenden Einheit (1) auf einer rotierenden Nabe (2) zur Drehung der Einheit gemeinsam mit der Nabe und zur Montage auf der Nabe, wobei die Nabe sowie die rotierende Einheit Montageflächen (6-9) zur Führung der Stellung der rotierenden Einheit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung aufweist, wobei die Montageflächen (8, 9) auf der Nabe einer Zentrierfläche (9) besitzen, die sich um den Außenumfang der Nabe erstreckt und die sich im wesentlichen von einem Montagerand (10, 11) der rotierenden Einheit zu einer Anschlagfläche (8) erstreckt, welche die axiale Stellung der rotierenden Einheit festlegt, wobei die rotierende Einheit in entsprechender Weise eine Zentrierfläche (7) aufweist, die an ihrem einen Ende in eine Anschlagfläche (6) übergeht, welche die radiale Stellung festlegt und welche einen festen Kontakt gegen die Anschlagfläche in der Nabe in einem montierten Zustand vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zentrierflächen (7, 9) in einen ersten Zentrierabschnitt (12) mit einem bestimmten größeren Zwischenraum zu der zweiten Zentrierfläche (9, 7) und einen zweiten Zentrierabschnitt (13) mit einem bestimmten kleineren Zwischenraum zu der zweiten Zentrierfläche geteilt ist, daß der erste Zentrierabschnitt sich über den Hauptteil der axialen Entfernung (b) von der Anschlagfläche (8) zu ihrem Montagerand (10, 11) erstreckt, daß der zweite Zentrierabschnitt sich über einen kleineren Teil (a) der axialen Entfernung von der Anschlagfläche zu dem Montagerand der Nabe erstreckt, daß die Zentrierfläche (9) der Nabe radial nach außen weist, daß die Zentrierfläche (7) der rotierenden Einheit (1) radial nach innen weist, und daß der erste Zentrierabschnitt (12) am dichtesten zu der Anschlagfläche (6) der rotierenden Anschlagfläche (1) angeordnet ist und daß der zweite Zentrierabschnitt (13) näher an dem Montagerand (10, 11) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierflächen (7, 9) im wesentlichen als Zylindermäntel gestaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den Zentrierflächen (7, 9) eine geneigte Fläche (14) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Abschnitt (a) weniger als ein Fünftel des axialen Abstandes (b) beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zentrierabschnitt (13) in mehrere Teilflächen (17-20) unterteilt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (17-20) nur einen geringeren Abschnitt des Gesamtumfanges einnehmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Teilflächen wenigstens drei beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (17-20) entlang des Außenumfanges symmetrisch verteilt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Teilflächen (17-20) annähernd 10-15º des gesamten Umfangs einnimmt.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Zwischenraum vor der Montage negativ ist und daß der erste und/oder zweite Zentrierabschnitt (12, 13) während der Montage im wesentlichen auf einen Nullzwischenraum deformierbar ist bzw. sind.