EP1886043A1 - Einrichtung zur lagerung einer ringförmigen scheibe auf einer nabe - Google Patents

Einrichtung zur lagerung einer ringförmigen scheibe auf einer nabe

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EP1886043A1
EP1886043A1 EP06753739A EP06753739A EP1886043A1 EP 1886043 A1 EP1886043 A1 EP 1886043A1 EP 06753739 A EP06753739 A EP 06753739A EP 06753739 A EP06753739 A EP 06753739A EP 1886043 A1 EP1886043 A1 EP 1886043A1
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EP
European Patent Office
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hub
inner ring
rolling
outer ring
stop
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06753739A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Springer
Georg Kempinger
Wlodzimierz Macke
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH, Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D2065/13—Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/134—Connection
    • F16D2065/1356—Connection interlocking
    • F16D2065/1368—Connection interlocking with relative movement both radially and axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D2065/13—Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/134—Connection
    • F16D2065/1392—Connection elements

Definitions

  • the present invention relates to a device for the radial support and axially displaceable mounting of an annular disc on a thus non-rotatably connected hub, in particular a brake disc on a hub of a commercial vehicle.
  • an interlocking toothing is known, which is provided on the one hand on the brake disc and on the other hand on the wheel hub and which is designed so that an axial relative movement in the sense of a Mikroverschiebung between the brake disc and the fixed hub possible is.
  • micro-displacement is meant that only the working stroke of the brake is bridged, but not the full wear path of the pads.
  • the present invention is therefore the object of further developing a device of the generic type so that it remains permanently functional and can be produced with low production costs.
  • the use of the new device is not limited to the use in the brake discs / hubs range of a commercial vehicle, but is everywhere used where a radial support and at the same time an axial micro displacement of two
  • Components are required to each other at high thermal and mechanical stress.
  • the new device is characterized by its robustness, so that it is insensitive to pollution caused by brake pad dust, salt water or other dirt, as well as against extreme external influences, such as the high temperatures due to the frictional heat generated during braking.
  • the device forming a bearing is partially open at both ends, so that dirt can penetrate, however, the relative axial displacement of the outer and inner ring to each other due to the required micro-displacement is very low, so that penetrated dirt by the given high Hertzian pressure so to speak is pushed away and the micro-displacement is thus permanently guaranteed. Due to the mentioned low axial paths as well as the small number of displacement movements compared to conventional bearings, the function of the device is not endangered by a potentially abrasive effect of the dirt particles.
  • the rolling elements as balls or Wälzrollen, preferably cylindrical Wälzrollen form, which are supported on a respective tangentially oriented running surface of both the outer and inner ring, the central axes of the Wälzrollen course also tangentially aligned.
  • Each tread is cylindrical in the axial direction of the outer or inner ring to one side to the outer edge of balls and level with Wälzrollen and formed on the other side as a böschungsGermanr stop which forms a Endbegrren- tion for the running surface of the ball or Wälzrolle ,
  • the stops of the running surfaces are provided on the outer and inner ring respectively on opposite sides, so that a stop of the inner ring of the extent level outlet of the corresponding running surface of the outer ring is assigned.
  • the rolling elements are preferably distributed at the same angular distance over the circumference and preferably formed equal in shape and dimension.
  • these may be made of a non-corrosive metal, preferably a stainless steel as well as the rolling elements.
  • the rolling elements, especially the Wälzrollen or balls are available as commercially available series parts very inexpensive.
  • the new device also represents an optimization over the prior art in terms of manufacturing costs. The products resulting from the braking friction relatively high temperatures remain by * said choice of material without affecting the functionality of the device, so that the lifetime total to the desired extent is improved.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention mounted in a brake disk / hub connection in a sectioned section;
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in another sectional plane
  • Figure 3 is a partial section of the device in a perspective view
  • Figure 4 shows the device also in a perspective view
  • Figure 5 shows the device as a detail in a cross-sectional view.
  • a partial section of a disc brake for a commercial vehicle which has a brake disc 1, which is secured against rotation and axially mounted on a wheel hub 2 micro-displaceable.
  • an axially deflectable disc 15 and a device in the form of a bearing 4 is provided which simultaneously enables the displaceability of the brake disc 1 via the working stroke.
  • This bearing 4 consists of a fixedly connected to the brake disc 1 outer ring 5, an attached to the hub 2 inner ring 6 and rolling elements 7 in the form of Wälzrollen, which are arranged between the outer and the inner ring 5, 6 and to which these each support.
  • FIG. 2 shows a section through a plane in which a through hole 13 is arranged, while the figure 1 shows a section through a plane in the area next to a through hole 13, in which a rolling element 7 is arranged.
  • the rolling elements 7 are formed as cylindrical Wälzrollen, with their rolling axes extend in the tangential direction.
  • the rolling elements 7 are on running surfaces 11 of the outer and inner ring 5, 6, which are flat in the tangential direction and whose corresponding dimension corresponds to the length of the respective rolling element 7, so that it is laterally secured against slipping.
  • the outer and inner rings 5, 6 are arranged relative to one another in such a way that the respective stops 12 extend in the region of the opposite end faces of the bearing 4, each stop 12 ending below the central axis of the rolling element 7 ,
  • cylindrical Wälzkörpez ⁇ »7 may also be provided barrel-shaped or spherical, in which case, however, the production of the tread is a little more expensive.
  • the inner ring 6 is held axially secured to the wheel hub 2 on the one hand by a molded shoulder 14 and on the other hand, a recessed into the wheel hub 2

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Abstract

Eine Einrichtung zur radialen Abstützung und axial verschiebbaren Lagerung einer ringförmigen Scheibe auf einer damit verdrehsicher verbundenen Nabe, insbesondere einer Bremsscheibe (1) auf einer Radnabe (2) eines Nutzfahrzeuges, ist so ausgebildet, dass die Einrichtung einen mit der Scheibe verbundenen Außenring (5) und einen mit der Nabe verbundenen Innenring (6) sowie zwischen diesen angeordnete Wälzkörper (7) aufweist, an denen sich der Außen- (5) und der Innenring (6) relativ zueinander axial bewegbar abstützen.

Description

Einrichtung zur Lagerung einer ringförmigen Scheibe auf einer Nabe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur radialen Abstützung und axial verschiebbaren Lagerung einer ringförmigen Scheibe auf einer damit verdrehsicher verbundenen Nabe, insbesondere einer Bremsscheibe auf einer Radnabe eines Nutzfahrzeuges.
Zur radialen Abstützung einer Bremsscheibe auf einer Radnabe ist eine ineinandergreifende Verzahnung bekannt, die einerseits an der Bremsscheibe und andererseits an der Radnabe vorgesehen ist und die so konzipiert ist, dass eine axiale Relativ- bewegung im Sinne einer MikroVerschiebung zwischen der Bremsscheibe und der feststehenden Radnabe möglich ist. Unter Mikroverschiebbarkeit ist zu verstehen, dass nur der Arbeitshub der Bremse überbrückt wird, nicht aber der vollständige Verschleißweg der Beläge.
Bei dieser Konstruktion ergeben sich hinsichtlich einer dauerhaften Funktionsfähigkeit Probleme, da es nur schwerlich möglich ist, aufgrund der herrschenden Betriebsbedingungen eine wirksame Abdichtung der Verzahnung herzustellen. So treten infolge der beim Bremsen entstehenden Reibungswärme in diesem Bereich Temperaturen bis ca. 600 °C auf, denen die zur Verfügung stehenden elastischen Dichtmittel, insbesondere herkömmliche Elastomerdichtungen, die bis maximal
200 0C funktionsfähig sind, nicht gewachsen sind.
Insbesondere durch Korrosion, aber auch durch im Fahrbetrieb auftretende Verschmutzungen kann es weiter zu Einschränkungen der Funktionsfähigkeit, vor allem zu Einschränkungen der Verschiebbarkeit der Bremsscheibe auf der Nabe kommen, so dass die Standzeit dieser Abstützung bzw. Lagerung relativ kurz ist. Naturgemäß fuhrt dies zu erheblichen wirtschaftlichen Nachteilen, da eine Reparatur nur aufwendig durchführbar und überdies mit entsprechenden Kosten verbunden ist. Dies trifft gleichermaßen auf die daraus sich ergebenden Stillstandszeiten des Fahrzeuges zu, so dass die bekannte Einrichtung insgesamt in wirtschaftlicher Hinsicht keinen optimalen Einsatz gewährleistet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie dauerhaft funktionsfähig bleibt und mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird eine Einrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Diese Konstruktion löst sich vollständig von dem bislang praktizierten Gedanken einer Verzahnung zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe. Stattdessen ist ein
Bauteil geschaffen, das sehr einfach aufgebaut ist, in seiner Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit jedoch wesentliche Verbesserungen bietet. Dabei beschränkt sich der Einsatz der neuen Einrichtung nicht auf die Verwendung im Bremsscheiben/Radnaben-Bereich eines Nutzfahrzeuges, sondern ist überall dort einsetzbar, wo eine radiale Abstützung und gleichzeitig eine axiale MikroVerschiebung zweier
Bauteile zueinander bei hoher thermischer und mechanischer Belastung gefordert werden.
Besonders zeichnet sich die neue Einrichtung durch ihre Robustheit aus, so dass sie sowohl gegen Verschmutzung, hervorgerufen aus Bremsbelagstaub, Salzwasser oder sonstigem Schmutz, als auch gegen extreme äußere Einflüsse, wie die genannten hohen Temperaturen aufgrund der beim Bremsen entstehenden Reibungshitze, unempfindlich ist. Zwar ist die ein Lager bildende Einrichtung zu beiden Stirnseiten hin teilweise offen, so dass Schmutz eindringen kann, jedoch ist der relative axiale Verschiebeweg des Außen- und Innenringes zueinander aufgrund der geforderten Mikroverschiebbarkeit sehr gering, so dass eingedrungener Schmutz durch die gegebene hohe Hertzsche Pressung sozusagen weggedrückt wird und die Mikroverschiebbarkeit dadurch dauerhaft gewährleistet ist. Durch die genannten geringen Axialwege sowie durch die im Vergleich zu herkömmlichen Lagerungen geringe Anzahl der Verschiebebewegungen wird die Funktion der Einrichtung durch eine möglicherweise abrasive Wirkung der Schmutzpartikel nicht gefährdet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Wälzkörper als Kugeln oder Wälzrollen, vorzugsweise zylindrische Wälzrollen auszubilden, die sich auf einer jeweils tangential ausgerichteten Lauffläche sowohl des Außen- wie auch Innenringes abstützen, wobei die Mittelachsen der Wälzrollen natürlich ebenfalls tangential ausgerichtet verlaufen.
Jede Lauffläche ist in axialer Richtung des Außen- bzw. Innenringes zu einer Seite hin bis zum Außenrand bei Kugeln zylindrisch und bei Wälzrollen planeben und zur anderen Seite als böschungsartiger Anschlag ausgeformt, der eine Endbegren- zung für die Lauffläche der Kugel bzw. der Wälzrolle bildet.
Dabei sind die Anschläge der Laufflächen an dem Außen- und Innenring jeweils an gegenüberliegenden Seiten vorgesehen, so dass einem Anschlag des Innenringes der insoweit planebene Auslauf der entsprechenden Lauffläche des Außenringes zugeordnet ist. Im übrigen sind die Wälzkörper vorzugsweise in gleichem Winkelabstand über den Umfang verteilt und vorzugsweise gleich in Form und Abmaß ausgebildet.
Um eine Korrosion der Bauteile des Lagers zu verhindern und damit eine dauerhaft axiale Verschiebbarkeit des Außen- zum Innenring zu gewährleisten, können diese ebenso wie die Wälzkörper aus einem nicht rostenden Metall, vorzugsweise einem nicht rostendem Stahl hergestellt sein. Die Wälzkörper, hier vor allem die Wälzrollen oder Kugeln, sind als handelsübliche Serienteile sehr kostengünstig zu beziehen. Da auch der Außen- und Innenring konstruktiv einfach aufgebaut und insoweit preiswert herstellbar ist, stellt die neue Einrichtung auch in bezug auf die Fertigungskosten eine Optimierung gegenüber dem Stand der Technik dar. Durch* die genannte Materialwahl bleiben die durch die Bremsreibung entstehenden relativ hohen Temperaturen ohne Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Einrichtung, so dass die Standzeit insgesamt in gewünschtem Umfang verbessert wird.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 eine in einer Bremsscheiben/Radnaben- Verbindung montierte erfindungsgemäße Einrichtung in einem geschnittenen Teilaus- schnitt;
Figur 2 die Einrichtung nach Figur 1 in einer anderen Schnittebene;
Figur 3 einen Teilausschnitt der Einrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 4 die Einrichtung ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht, und
Figur 5 die Einrichtung als Einzelheit in einer Querschnittsdarstellung.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Teilausschnitt einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug dargestellt, die eine Bremsscheibe 1 aufweist, die verdrehsicher sowie axial mikroverschiebbar an einer Radnabe 2 befestigt ist.
Zur radialen Abstützung der Bremsscheibe 1 ist eine axial auslenkbare Scheibe 15 sowie eine Einrichtung in Form eines Lagers 4 vorgesehen, das gleichzeitig die Verschiebbarkeit der Bremsscheibe 1 über den Arbeitshub ermöglicht. Dieses Lager 4 besteht aus einem fest mit der Bremsscheibe 1 verbundenen Außenring 5, einem an der Radnabe 2 befestigten Innenring 6 sowie Wälzkörpern 7 in Form von Wälzrollen, die zwischen dem Außen- und dem Innenring 5, 6 angeordnet sind und an denen sich diese jeweils abstützen. Zur Dffehmoinentübertragung zwischen der Radnabe 2 und der Bremsscheibe 1 sowie zur Befestigung des Außenringes 5 an der Bremsscheibe 1 sind axial sich erstreckende Schrauben 9 vorgesehen, die sich mit ihrem Kopf an der Bremsscheibe 1 abstützen, den Außenring 5 durchtreten und in einen Hals 3 eingeschraubt sind, über den die Bremsscheibe 1 mikroverschieblich an der Radnabe 2 befestigt ist. Die Schrauben 9 sind jeweils in einer Spannhülse 10 geführt, die in der Bremsscheibe 1, dem Außenring 5 und dem Hals 3 einliegt.
Zur Durchführung der Schrauben 9 bzw. der Spannhülsen 10 sind im Außenring 5 Durchgangsbohrungen 13 vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und sich in Achsrichtung erstrecken (Figur 4).
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine Ebene, in der eine Durchgangsbohrung 13 angeordnet ist, während die Figur 1 einen Schnitt durch eine Ebene im Bereich neben einer Durchgangsbohrung 13 wiedergibt, in dem ein Wälzkörper 7 angeordnet ist.
Wie die Figur 3 sehr deutlich zeigt, sind die Wälzkörper 7 als zylindrische Wälzrollen ausgebildet, wobei sich ihre Rollachsen in tangentialer Richtung erstrecken. Dabei liegen die Wälzkörper 7 auf Laufflächen 11 des Außen- und Innenringes 5, 6 auf, die in tangentialer Richtung plan sind und deren entsprechendes Abmaß der Länge des jeweiligen Wälzkörpers 7 entspricht, so dass dieser seitlich gegen Verrutschen gesichert ist.
Quer dazu, also in Achsrichtung des Außen- bzw. Innenringes 5, 6, geht die plane
Lauffläche 11 in eine Richtung bis zum Außenrand, während in anderer Richtung die Lauffläche 11 durch einen Anschlag 12 begrenzt wird, der auf der dem Wälzkörper 7 zugewandten Seite eine konkave Wölbung aufweist, deren Krümmung dem Radius des Wälzkörpers 7 entspricht.
Wie auch aus der Figur 5 zu erkennen ist, sind der Außen- und Innenring 5, 6 so zueinander angeordnet, dass die jeweiligen Anschläge 12 im Bereich der sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagers 4 verlaufen, wobei jeder Anschlag 12 unterhalb der Mittelachse des Wälzkörpers 7 endet. Anstelle von zylinderförmigen Wälzkörpeπ» 7 können auch tonnenförmige oder kugelige vorgesehen sein, wobei hier allerdings die Herstellung der Lauffläche etwas aufwendiger ist.
Der Innenring 6 wird an der Radnabe 2 axial gesichert gehalten durch einerseits eine angeformte Schulter 14 und andererseits einen in die Radnabe 2 eingelassenen
Anschlagring 6.
Bezugszeicben
1 Bremsscheibe
2 Radnabe
3 Hals
4 Lager
5 Außenring
6 Innenring
7 Wälzkörper
8 Anschlagring
9 Schraube
10 Spannhülse
11 Lauffläche
12 Anschlag
13 Bohrung
14 Schulter
15 Scheibe

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur radialen Abstützung und axial verschiebbaren Lagerung einer ringförmigen Scheibe auf einer damit verdrehsicher verbundenen Nabe, insbe- sondere einer Bremsscheibe (1) auf einer Radnabe (2) eines Nutzfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen mit der Scheibe verbundenen Außenring (5) und einen mit der Nabe verbundenen Innenring (6) sowie zwischen diesen angeordnete Wälzkörper (7) aufweist, an denen sich der Außen- (5) und der Innenring (6) relativ zueinander axial bewegbar ab- stützen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (7) aus Wälzrollen oder -kugeln bestehen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wälzrollen (7) zylindrisch ausgebildet sind, wobei deren Mittelachse quer zur axialen Verschieberichtung des Außenringes (5) verläuft.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Wälzkörper (7) in gleichem Abstand zueinander umfänglich verteilt sind.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Wälzkörper (7) an jeweils einer Lauffläche (11) des Außen- (5) und Innenringes (6) abstützt.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächen (1 1) tangential ausgerichtet ausgebildet sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Laufflächen (1 1) der Länge des zugeordneten Wälzkörpers (7) entspricht.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lauffläche (11) sich zu einer Seite hin bis zum Rand des Außen- (5) bzw. des Innenringes (6) erstreckt.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lauffläche (11) an der anderen Seite durch einen Anschlag (12) begrenzt ist.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Anschlag (12) auf seiner dem Wälzkörper (7) zugewandten
Seite konkav ausgebildet ist.
1 1. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Krümmung des Anschlags (12) dem Krümmungs- radius des Wälzkörpers (7) entspricht oder kleiner ist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (12) der Laufflächen (1 1) des Innenringes (6) den Anschlägen (12) der Laufflächen (1 1) des Außenringes (5) gegenüberlie- gen.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) mehrere, axial ausgerichtete Bohrungen (13) aufweist, durch die jeweils eine Schraube (9) und/oder eine Spannbuchse (10) geführt sind, mit denen die Bremsscheibe (1) an einem Hals (3) befestigt ist, der mikroverschiebbar mit der Nabe (2) verbunden ist.
EP06753739A 2005-05-20 2006-05-19 Einrichtung zur lagerung einer ringförmigen scheibe auf einer nabe Withdrawn EP1886043A1 (de)

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