DE69807957T2

DE69807957T2 - Verbindung zwischen einer Radnaben-Lagereinheit und einem Bremsrotor

Info

Publication number: DE69807957T2
Application number: DE69807957T
Authority: DE
Inventors: Andreas Ruetter
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: EP0860626A2; JP3987188B2; DE69807957D1; ITTO970143A1; US6145632A; IT1291044B1; EP0860626B1; JPH10306835A; EP0860626A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbindung der Bremse mit einer Fahrzeugradnabe oder einer Radnaben-Lagereinheit.
Es ist bekannt, dass der Teil des Lagers einer Fahrzeugradnabe fest mit dem Scheiben- oder Trommelbremsenelement so verbunden sein muss, um das Bremsdrehmoment von der Bremse auf das Rad zu übertragen.
Bei den meisten bekannten Lösungen wird das Rad dazu benutzt, um den Bremsrotor gegen den Nabenflansch oder Radnaben-Lagerflansch zu klemmen. Die Radfelge, der Bremsenelementflansch und der Lagerflansch werden axial überlappt, um so den Bremsenelementflansch zwischen dem Rad und dem Lagerflansch einzuschieben. Diese drei Körper werden durch Einschrauben der Radschrauben mit dem vorgeschriebenen Anziehdrehmoment verbunden.
Das Anziehen der Schrauben verursacht ein axiales Zusammenpressen des mittigen Abschnitts der Radfelge auf den Bremsenflansch und des letzteren auf den Lagerflansch. Diese Verbindungsanordnung weist einen Nachteil auf, indem auf Grund von Geometriefehlern wie Fehler in der Ebenheit des Mittelteils der Radfelge das Anziehen der Schrauben eine Verformung der Bremsoberfläche und der Lagerbahnen verursacht.
Ein weiterer Nachteil, der auftritt, entsteht auf Grund radialem Zentrierspiel der Bremsen/Lagerverbindung. Ebenheitsfehler der betroffenen Flansche wirken im Verformen der Bremsoberfläche beim Anziehen der Schrauben zusammen.
Bei anderen zur Zeit bekannten Lösungen ist die Verbindung so gelöst, um den Bremsrotor durch Verwenden von Schnappringen oder geschraubten Verbindungen austauschen zu können. Andere Lösungen wie jene, die in der Patentschrift WO 93/24761 offenbart sind und die den Oberbegriff des Anspruchs 1 darstellen, setzen eine ausgeformte Pressverbindung zwischen der Bremsscheibe und einem Abschnitt eines Radträgers ein, der koaxial zum Lager liegt, während noch andere Lösungen eine dauerhafte Verbindung für die Drehmomentübertragung bereitstellen.
Zur Zeit besteht ein steigender Bedarf in der Automobilindustrie an Bauteil- und Systemgewichtsverringerung, während die Kraftfahrzeugleistung gesteigert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden soll. Dies betrifft auch das Bremsensystem, wo der Bedarf in Bezug auf Laufgenauigkeit des Bremsrotors und auf Empfindlichkeit gegenüber verwindenden Abweichungen unter Betriebsbedingungen ständig zunimmt. Unter diesem Gesichtspunkt sehr wichtig sind nicht nur die Verwindungen des Bremsrotors in einem zusammengebauten Zustand, wenn das Rad angebracht ist und die Radschrauben bis zum nominalen Drehmoment, wie angegeben, angezogen sind, sondern auch die Verwindungen der Bremsoberfläche unter Hochtemperaturbedingungen.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verbindung der Bremse mit dem Naben-Lagerflansch bereitzustellen.
Es ist eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wartungsfreundliches System bereitzustellen, das es erlaubt, den Bremsrotor (insbesondere die Bremsscheibe) leicht während eines Services auszutauschen, da es wahrscheinlich ist, dass während der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs die Bremsscheibe aus Gründen der Abnützung ausgetauscht werden muss.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Verbindung bereitzustellen, die es erlaubt, das Gewicht des Systems zu verringern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verbindung zwischen dem Lager und dem Bremsenelement bereitzustellen, wobei das Anziehen der Radschrauben die Lagerbahnen und die Bremsoberfläche nicht nachteilig beeinflusst.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die beträchtliche Bremsrotorverwindung auf Grund der hohen Temperaturen zu verringern.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung zwischen dem Bremsenelement und dem Lager bereitzustellen, die einen verringerten axialen Umfang aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbindungsanordnung bereitzustellen, die, obwohl sie den axialen Gesamtumfang im Vergleich zum Stand der Technik verringert, es erlaubt, einen Lagerflansch anzubringen, der dicker ist und folglich eine geringere Wahrscheinlichkeit aufweist, möglichen Verformungen zu unterliegen, die durch die Verbindung mit einer nicht ebenen Felge verursacht werden.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung, wie beansprucht, werden diese Aufgaben durch die Bereitstellung einer Fahrzeugradnaben-Lagereinheit und Bremsenanordnung nach Anspruch 1 gelöst.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Bremsenelementflansch axial von einer axial nach außen gerichteten Bewegung durch Einkerbungen zurückgehalten, die auf beiden Flanschen ausgeführt sind, um so den Bremsenelementflansch gegen das Schultermittel zurückzuhalten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Bremsenelementflansch axial von einer axial nach außen gerichteten Bewegung durch elastisch biegsame Mittel, die an dem Bremsenelementflansch angebracht sind, zurückgehalten, wobei die elastisch biegsamen Mittel geeignet sind, in ein Nutmittel einzuschnappen, das im Naben-Lagerflansch nahe der axial äußeren Seite desselben ausgebildet ist, um so den Bremsenelementflansch gegen das Schultermittel zurückzuhalten.
Um zu erreichen, dass die vorliegende Erfindung gut verstanden wird, werden nun ein paar bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben, die sich jedoch bloß als Beispiele verstehen, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, in welchen gleiche Elemente die gleichen Bezugszahlen über die mehreren Ansichten hindurch aufweisen und in welchen:
Fig. 1A, 1B und 2 axiale Teilschnittansichten sind, die eine erste Ausführungsform der Anordnung dieser Erfindung darstellen, die auf unterschiedliche Arten von Bremsen und Rädern angewendet wird;
Fig. 3 einen Teilbereich in schematischem Aufriss gemäß Pfeil A in Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 und 5 axiale Teilschnittansichten und ein Aufriss jeweils von einer zweiten Ausführungsform sind;
Fig. 6 eine axiale Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 7 eine axiale Teilschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 8 ein Detail aus Fig. 7 in einem vergrößerten Maßstab zeigt; und
Fig. 9, 10 und 11 axiale Teilschnittansichten sind, die drei weitere Ausführungsformen der Anordnung nach dieser Erfindung darstellen.
Mit anfänglichem Bezug auf Fig. 1A und 1B bildet die äußere Laufbahn 10 eines Rollenlagers einen radialen Lagerflansch 11. Das Fahrzeugbremsenelement kann ohne Einfluss auf die Anordnung vom Typ Trommelbremse (Fig. 1A, 1B) oder Scheibenbremse (Fig. 2) sein und bildet einen Bremsenflansch 12 aus.
Nach der vorliegenden Erfindung ist der Lager- oder Nabenflansch 11 im Bereich des Umfangs am Bremsenelementflansch 12 im Wesentlichen in derselben radialen Ebene befestigt. Das Bremsdrehmoment wird vom Bremsenelement auf die Nabe durch eine formschlüssige Verbindung übertragen, vorzugsweise eine Keilverbindung (Fig. 3), die entsprechende axiale Keile 13, 14 umfasst, die ihrerseits im äußeren und inneren Durchmesser der Flansche 11 beziehungsweise 12 erzielt werden.
Der Lagerflansch 11 bildet eine Schulter 15, die radial von der axial inneren Seite des Flansches, d.h. zum Inneren des Fahrzeugs vorragt. Die Schulter 15 stellt ein axial inneres Anschlagmittel bereit, gegen welches das Bremsenelement axial von außen geschoben werden kann.
Das Bremsenelement wird dann axial gegen die Schulter 15 geklemmt, und zwar durch Aufsetzen des Rades 16 (von außen) und dessen Befestigen in wieder abnehmbarer Weise am Lager- oder Nabenflansch 11 durch Befestigungsmittel wie die herkömmlichen Schrauben 17, die in entsprechende Öffnungen 18, die im Flansch 11 vorhanden sind, eingesetzt werden. Das Rad 16 drängt sich axial bei 21 gegen die axial äußere, radiale Oberfläche 19 des Bremsenelementflansches 12. Fig. 1A und 1B zeigen zwei unterschiedliche Arten herkömmlicher Räder 16a, 16b, auf welche die Grundsätze dieser Erfindung anwendbar sind.
Die Keile 13, 14 können entweder fortlaufend über den gesamten Umfang der Flansche 11, 12 oder einzeln nur in Teilen davon angeordnet werden. Die Keile können auf dem Lager- oder Nabenflansch entweder durch Walzen, durch Formräumen oder sogar durch spanbildende Bearbeitung ausgebildet werden und können gemäß unterschiedlicher Winkel ausgerichtet werden.
In einer Ausführungsformvariante (nicht gezeigt) können die Keile durch eine gleichwertige formschlüssige Verbindungsanordnung ersetzt werden, wie dies das Bereitstellen einander entsprechender axial gebogener Vertiefungen in den Umfangsabschnitten beider Flansche 11, 12 ist, wodurch Öffnungen festgelegt werden, in welche Stifte oder andere entfernbare starre Elemente (nicht gezeigt) eingeschoben werden können, um so die zwei Flansche entlang des Umfangs miteinander zu verriegeln und die Drehmomentübertragung sicherzustellen.
Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsformvariante, in welcher die Keilverbindung 13, 14, welche die Drehmomentübertragung bereitstellt, in der radial vorspringenden Schulter 15 beziehungsweise der axial inneren, radialen Oberfläche des Bremsenelementflansches 12 erreicht wird.
Immer noch mit Bezug auf Fig. 1 und 4 ist die Anordnung dieser Erfindung vorzugsweise so, dass die axial äußere, radiale Oberfläche 19 des Bremsenelementflansches 12 leicht abgesetzt ist und axial von der Außenseite 20 des Nabenflansches 11 vorragt. Auf diesem Weg kann die Außenfläche 19 des Bremsenflansches 12 das Rad 16 bei 21 berühren und so das Bremsenelement axial und wirksam beim Anziehen der Radbefestigungsschrauben 17 klemmen.
Mit Bezug auf Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform dargestellt, in welcher der Bremsenflansch 12 im Vergleich mit jenem der vorher besprochenen Formen dünner ist. In dieser weiteren Variante ist eine ringförmige, nachgiebige Abstandsbeilage 22, vorzugsweise elastisch nachgiebig (z. B. hergestellt aus Federstahl), axial zwischen das Rad bei 21 und der Außenseite 20 des Bremsenflansches 12 zwischengelegt, um so ein wirkungsvolles Klemmergebnis durch das Rad sicherzustellen, wenn die Schrauben 17 festgezogen werden. Die axiale Abmessung der Beilage 22 ist geeignet ausgewählt, um so sicherzustellen, dass der axiale Schub des Rads auf die Bremse übertragen wird und sie beim Anziehen der Schrauben 17 klemmt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die axial äußere Oberfläche 23 der Beilage 22 etwas abgesetzt und axial vorspringend von der Außenseitenoberfläche 20 des Lagerflansches 11 ausgeführt, um das Bremsenelement wirkungsvoll zu klemmen.
Mit Bezug auf Fig. 7 und 8 stellt in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Rad 16 die Klemmung des Bremsenelements bereit, wie hierin vorher besprochen. In dieser weiteren Variante wird eine eigene, elastisch biegsame Beilage 24 von ringförmiger Gestalt an der axial äußeren, radialen Oberfläche 19 des Bremsenelementflansches 12 durch Stifte 33 (oder alternativ durch andere geeignete Befestigungsmittel) befestigt. Die Beilage 24 wird mit einem oder mehreren biegsamen Fortsätzen 25 bereitgestellt, die geeignet sind, in einer entsprechenden umlaufenden Umfangsnut 26 einzuschnappen, die im Lager- oder Nabenflansch 11 nahe der axial äußeren Seite davon ausgeführt ist. Mit dieser Anordnung kann das Bremsenelement, das die Beilage 24 bereits eingesetzt aufweist, leicht durch einfaches Drücken des Bremsenelements von außen in die axiale Richtung gegen die innere Schulter 15 auf dem Nabenflansch befestigt werden. Die Beilage 24 wirkt als ein Anschlagelement, welches mit der Nut 26 zusammenarbeitet, um die Bremse daran zu hindern, sich nach außen zu bewegen.
Nun mit Bezug auf Fig. 9 wird eine andere Formvariante dieser Erfindung dargestellt, wobei eine konische, gekeilte Verbindung 135, 145 an den einander zugewandten Umfangsabschnitten der Flansche 11 und 12 bereitgestellt ist. In dieser Anordnung befinden sich die Keile auf einer axialen, konischen Oberfläche, die in Richtung der Außenseite des Fahrzeugs zusammenläuft. Es besteht in dieser besonderen Ausführungsform kein Bedarf daran, den gesondert radial vorspringenden Ringabsatz 15 der vorher besprochenen Varianten vorzusehen, da in diesem Fall die konischen geneigten Keile 135 des Lagerflansches 11 als eine innere Schulter wirken, welche die nach innen gerichtete axiale Bewegung der Bremse aufhalten. Wie bereits mit Bezugnahme auf Fig. 6 besprochen, so wird auch in der Ausführungsform von Fig. 9 eine ringförmige, elastisch nachgiebige Abstandsbeilage 22 vorzugsweise axial zwischen das Rad bei 21 und der Außenseite 19 des Bremsenflansches 12 zwischengelegt, um so die Bremse nach innen zu schieben und ein wirkungsvolles Klemmergebnis durch das Rad sicherzustellen, wenn die Radbefestigungsschrauben 17 festgezogen werden.
Eine weitere. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 10 gezeigt, wo die Radfelge nicht eingesetzt wird, um die Bremse axial anschlagen zu lassen. Hier wiederum wird der Lager- oder Nabenflansch 11 im Bereich des Umfangs am Bremsenelementflansch 12 im Wesentlichen in derselben radialen Ebene befestigt. Das Bremsdrehmoment wird vom Bremsenelement über eine gekeilte Verbindung 13, 14 auf die Nabe übertragen; der Lagerflansch 11 bildet eine Schulter 15 aus, die radial von der axial inneren Seite des Flansches vorragt, wobei die Schulter als ein axial inneres Anschlagmittel dient, gegen das das Bremsenelement axial von außen geschoben werden kann.
Vor dem Anbringen des Rades 16 wird die axiale Verriegelung des Bremsenelements 12 durch willkürlich gekerbte Punkte 27 auf der axial äußeren Stirnseite 20 des Nabenflansches 11 nahe seiner Umfangskante erreicht. Solch ein Kerbvorgang verformt die Umfangsabschnitte 28 des Nabenflansches, wodurch die axiale Verschiebung der Bremse relativ zum Lager verhindert wird. Zu diesem Zwecke kann ein Segmentstanzstempel verwendet werden.
Wie aus Fig. 11 ersichtlich, kann der Kerbvorgang ohne Ergebnisunterschied auf dem Bremsenflansch oder dem Lagerflansch ausgeführt werden. In noch einer weiteren Ausführungsform der Fig. 11 wird das Einkerben auf der axial inneren Fläche 29 des Bremsenflansches 12 nahe seiner Umfangskante ausgeführt. Das Einkerben bei 27 verformt die Umfangsabschnitte 28 des Bremsenflansches 12, wobei auch die axiale Verschiebung der Bremse relativ zum Lager verhindert wird.
Der Einkerbvorgang kann ohne Ergebnisunterschied auf der axial inneren oder äußeren Seite des Naben-Lagerflansches und des Bremsenelementflansches ausgeführt werden, wobei im Wesentlichen dieselben Funktionsvorteile erzielt werden. Das Bremsenelement kann mit Kraft vom Naben-Lagerflansch entfernt werden und wiederum darauf angebracht werden, indem neue Einkerbungen an anderen Stellen, die winkelig zu den ursprünglichen Stellen versetzt sind, vorgenommen werden.
Man wird zu schätzen wissen, dass das Rad direkt mit dem Lagerflansch gekoppelt wird, ohne mit dem Bremsenelement störend in Eingriff zu gelangen. Da sowohl der Lagerflansch als auch der Bremsenflansch im Wesentlichen in derselben radialen Ebene liegen, anstatt nebeneinander zu liegen zu kommen, kann der Lagerflansch bei gleichem Massenumfang, verglichen mit den Lösungen des Stands der Technik, dicker und starrer sein. Folglich werden die Verformungen der Bremsoberflächen auf Grund des Koppelns mit einer nicht perfekt ebenen Felge minimiert. Fachleute auf diesem Gebiet der Technik werden es auch zu schätzen wissen, dass die vorliegende Erfindung besonders gut für die Anwendung bei mit Flanschen versehenen Lagern der II. und III. Generation geeignet ist. Im Vergleich zu bekannten Lösungen wird die Bremse mit dem Lagerflansch auf einer kleineren Oberfläche verbunden. Diese Bauart verringert die Menge an Wärme, die von der Bremse auf das Lager übertragen wird.
Schließlich ist die Lösung der vorliegenden Erfindung auch kostensparend, insofern als der Bremsenflansch im Vergleich zum Stand der Technik beträchtlich kleiner sein kann, wobei auch eine Gewichtsersparnis erzielt werden kann.
Während besondere Ausführungsformen der Erfindung offenbart worden sind, versteht es sich von selbst, dass eine solche Offenbarung nur dem Zweck der Darstellung dient und dass die Erfindung in keiner Weise dadurch eingeschränkt werden darf, soweit die Erfindung durch die Ansprüche definiert ist. Verschiedene Modifikationen werden für die Fachleute auf diesem Gebiet der Technik angesichts der vorhergehenden Beispiele offensichtlich sein. Insbesondere jene Teile, die den Zweck des gegenseitigen Zusammenhaltens des Naben- Lagerflansches mit dem Bremsenelementflansch aufweisen, können auf andere gleichwertige Wege bereitgestellt werden.

Claims

1. Fahrzeugradnaben-Lagereinheit und Bremsanordnung von der Art, bei welcher das Lager einen sich drehenden radialen Flansch (11) bildet, der zum Befestigen an einem radialen Flansch (12) eines Bremselements ausgeführt ist und sich mit diesem feststehend dreht, wobei der Bremselementflansch (12) direkt am Umfangsabschnitt des Naben-Lagereinheitsflansches (11) befestigt ist; wobei der Naben-Lagerflansch (11) ein Mittel (15) aufweist, um so ein axiales inneres Widerlager für den Bremselementflansch (12) bereitzustellen; wobei der Bremselementflansch (12) axial von einer axialen Bewegung nach außen durch die Radfelge (16, 21) zurückgehalten wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Bremselementflansch (12) im Wesentlichen in derselben radialen Ebene des Naben-Lagereinheitsflansches (11) angeordnet ist und eine formschlüssige Verbindung (13, 14, 135, 145) die Flansche (11, 12) in einer nicht drehbaren Weise koppelt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (15) des Naben-Lagerflansches (11) Schultermittel sind, die radial von der axialen inneren Seite desselben vorragen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axial äußere radiale Oberfläche (19) des Bremselementflansches (12) axial von der äußeren Seite (20) des Naben-Lagerflansches (11) vorragt, wenn der Bremselementflansch (12) gegen die Schultermittel (15) stößt.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiger, quetschbarer Abstandsring (22) axial zwischen das Rad (16, 21) und die axial äußere Seite (20) des Bremsflansches (12) zwischengelegt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Abstandsring (22) elastisch quetschbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (22) eine axial äußere Oberfläche (23) aufweist, die axial von der axial äußeren Seitenoberfläche (20) des Lagerflansches (11) vorragt, wenn der Bremselementflansch (12) gegen die Schultermittel (15) stößt.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine axiale formschlüssige Verbindung (13, 14) ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale formschlüssige Verbindung eine Keilverbindung (135, 145) ist.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine radiale Keilverbindung (13, 14) ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Keilverbindung in den radial vorragenden Schultermitteln (15) erzielt wird.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine konische Keilverbindung (135, 145) ist, wobei die Keile auf einer axialen, konischen Oberfläche angeordnet sind, die in Richtung der Außenseite des Fahrzeugs zusammenlaufen.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Keil der konischen Keilverbindung (135, 145) das Schultermittel (15) ausbildet.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremselementflansch (12) axial von einer axialen Bewegung nach außen durch Lochungen, die auf einem der Flansche (11, 12) ausgeführt sind, zurückgehalten wird, um so den Bremselementflansch (12) gegen das Schultermittel (15) zurückzuhalten.

14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremselementflansch (12) axial von einer axialen Bewegung nach außen durch elastisch biegsame Mittel (24, 25) zurückgehalten wird, die auf dem Bremselementflansch (12) angebracht sind, wobei die elastisch biegsamen Mittel (24, 25) zum Einschnappen in eine Nut (26) ausgelegt sind, die ihrerseits im Lagernabenflansch (11) nahe der axial äußeren Seite desselben bereitgestellt ist, um so den Bremselementflansch (12) gegen das Schultermittel (15) zurückzuhalten.