ITTO970143A1

ITTO970143A1 - Configurazione per l'accoppiamento del freno al gruppo cuscinetto/mozz o di una ruota di veicolo.

Info

Publication number: ITTO970143A1
Application number: IT97TO000143A
Authority: IT
Inventors: Andreas Rutter
Original assignee: Skf Ind Spa
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-08-21
Also published as: EP0860626A3; US6145632A; EP0860626B1; DE69807957T2; IT1291044B1; JPH10306835A; EP0860626A2; JP3987188B2; DE69807957D1

Description

Descrizione a corredo della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Configurazione per l’accoppiamento del freno al gruppo cuscinetto/mozzo di una ruota di veicolo.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al collegamento del freno al mozzo della ruota di un veicolo o al gruppo cuscinetto/mozzo.

E' noto che parte del cuscinetto del mozzo della ruota di un veicolo deve essere saldamente collegato all'elemento frenante, disco o tamburo, così da trasmettere la coppia frenante dal freno alla ruota.

Nella maggior parte delle soluzioni note, la ruota viene usata per bloccare il freno contro la flangia del mozzo o la flangia del cuscinetto del mozzo. Il cerchione, la flangia dell'elemento frenante e la flangia del cuscinetto vengono sovrapposte assialmente cosi da interporre la flangia dell'elemento frenante tra il cerchione e la flangia del cuscinetto. Questi tre corpi vengono uniti avvitando i bulloni delle ruote secondo le coppie di serraggio prescritte.

Il serraggio dei bulloni provoca una compressione assiale della parte centrale del cerchione della ruota sulla flangia del cuscinetto e di quest'ultima sulla flangia dell'elemento frenante. Questa configurazione di accoppiamento comporta uno svantaggio nel fatto che, a causa di difetti geometrici quali errori di planarità della parte centrale del cerchione, il serraggio dei bulloni provoca delle deformazioni della superficie frenante e degli anelli del cuscinetto.

Un ulteriore inconveniente che si verifica è dovuto alle tolleranze di centraggio radiale dell'accoppiamento tra freno e cuscinetto; gli errori di planarità delle flange concorrono a deformare la superficie frenante all'atto del serraggio dei bulloni .

In altre soluzioni attualmente note, il collegamento è tale da permettere la sostituzione del freno usando anelli a scatto o collegamenti filettati. Altre soluzioni, come quella descritta in WO 93/24761, fanno uso di un accoppiamento di forma tra il disco del freno ed una parte dell'elemento portatore della ruota coassiale al cuscinetto, mentre altre soluzioni ancora prevedono il collegamento permanente per la trasmissione della coppia.

Attualmente vi è una richiesta sempre crescente nell'industria automobilistica per la riduzione del peso e del numero dei componenti, mentre è richiesto l’incremento delle prestazioni delle automobili e la riduzione del consumo di carburante. Ciò vale anche per il sistema frenante dove la richiesta in termini di precisione del freno e la sensibilità alle distorsioni in condizioni operative sono costantemente in crescita. E' molto importante a questo proposito non solo la deformazione dell’elemento frenante in condizione assemblata, quando la ruota viene montata e i bulloni vengono serrati alla coppia nominale come detto, ma anche la distorsione della superficie frenante sotto condizioni di temperatura elevata.

E' uno scopo principale della presente invenzione quello di realizzare un collegamento di tipo perfezionato del freno alla flangia del cuscinetto del mozzo.

E' uno scopo specifico della presente invenzione quello di realizzare un sistema pratico che permetta di cambiare l'elemento frenante (specificamente il disco del freno) con facilità in servizio, dato che durante la vita dell'automobile si dovrà facilmente cambiare il disco del freno per ragioni di usura.

Un altro scopo di questa invenzione è di realizzare un collegamento di tipo perfezionato che permetta di ridurre il peso del sistema.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è di realizzare un collegamento di tipo perfezionato tra il cuscinetto e l'elemento frenante in cui il serraggio dei bulloni della ruota non influisca negativamente sulle piste di rotolamento del cuscinetto e sulla superficie frenante.

Un altro scopo ancora dell'invenzione è di ridurre notevolmente le deformazioni dell'elemento frenante causate dalle alte temperature.

Un altro scopo della presente invenzione è di realizzare una configurazione di accoppiamento tra l'elemento frenante e il cuscinetto in cui si abbia una riduzione dell'ingombro assiale.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è di realizzare una configurazione di accoppiamento che, nonostante riduca l'ingombro assiale complessivo rispetto alla tecnica nota, permetta di montare una flangia cuscinetto che sia più spessa, e di conseguenza meno suscettibile di subire deformazioni provocate dall'accoppiamento con un cerchione non piano.

Secondo un aspetto dell'invenzione, come rivendicato, questi scopi sono raggiunti per mezzo di una configurazione in cui la flangia dell'elemento frenante è collocata sostanzialmente nel medesimo piano radiale della flangia del gruppo cuscinetto/mozzo, ed in cui la flangia dell'elemento frenante è vincolata direttamente alla parte periferica della flangia del gruppo mozzo/cuscinetto. Un collegamento di forma accoppia le flange in modo non-girevole; la flangia del gruppo cuscinetto/mozzo ha dei mezzi di spallamento che sporgono radialmente dal lato assialmente più interno di essa così da costituire un attestamento assialmente interno per la flangia dell'elemento frenante. La flangia dell'elemento frenante è vincolata assialmente dal lato esterno dal cerchione della ruota per prevenire movimenti assiali del freno verso l'esterno.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, la flangia dell'elemento frenante è vincolata assialmente nei confronti dei movimenti assiali verso 1 'esterno mediante punzonature eseguite su una qualunque di dette flange così da trattenere la flangia dell'elemento frenante contro detti mezzi dì spallamento .

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione la flangia dell'elemento frenante è assialmente vincolata nei confronti dei movimenti assiali verso l'esterno mediante mezzi elasticamente flessibili previsti sulla flangia dell’elemento frenante, detti mezzi elasticamente flessibili essendo adatti per il montaggio a scatto in mezzi a recesso ottenuti nella flangia del cuscinetto del mozzo in prossimità della faccia assialmente esterna di questa, cosi da trattenere detta flangia del freno contro detti mezzi di spallamento .

Per una migliore comprensione dell'invenzione ne verranno ora descritte alcune forme di realizzazione preferite, date a titolo esemplificativo, facendo riferimento ai disegni allegati, nei quali a numeri uguali corrispondono parti uguali nelle varie viste, ed in cui:

le figure 1A, 1B e 2 sono viste parziali in sezione assiale che illustrano una prima forma di realizzazione della configurazione di questa invenzione, applicata a diversi tipi di freni e ruote;

la figura 3 è una vista parziale schematica e frontale secondo la freccia A di figura 2; le figure 4 e 5 sono rispettivamente una vista parzìale in sezione assiale ed una vista frontale di una seconda forma di realizzazione;

la figura 6 è una vista parziale in sezione assiale di una terza forma di realizzazione dell'invenzione;

la figura 7 è una vista parziale in sezione assiale di una quarta forma di realizzazione; la figura 8 mostra un dettaglio dì figura 7 in scala ingrandita; e

le figure 9, 10 e 11 sono rispettive viste parziali in sezione assiale che illustrano tre ulteriori forme di realizzazione della configurazione secondo la presente invenzione.

Facendo inizialmente riferimento alle figure 1A e 1B l'anello dì rotolamento esterno dì un cuscinetto volvente forma una flangia radiale 11; l'elemento frenante del veicolo può essere indifferentemente del tipo a tamburo (figure 1Ά, 1B) o del tipo a disco (figura 2), e forma una flangia freno 12.

Secondo la presente invenzione, la flangia 11 del freno o del mozzo è vincolata perifericamente alla flangia 12 dell’elemento frenante sostanziaimente nel medesimo piano radiale. La coppia frenante viene trasmessa dall'elemento frenante al mozzo mediante un collegamento di forma, preferibilmente un collegamento scanalato (figura 3) comprensivo di scanalature assiali corrispondenti 13, 14, ottenute rispettivamente nei diametri esterno e interno delle flange 11 e 12.

La flangia cuscinetto 11 forma uno spallamento 15 che sporge radialmente dalla faccia assialmente interna della flangia, cioè sull'interno del veicolo; lo spallamento 15 costituisce un mezzo di battuta assialmente interno contro il quale può essere spinto assialmente dall'esterno l'elemento frenante.

L'elemento frenante viene quindi bloccato assialmente contro lo spallamento 15 montando dall'esterno il cerchione 16 e fissandolo in modo amovibile alla flangia 11 del cuscinetto o del mozzo mediante mezzi di fissaggio quali bulloni o prigionieri 17 di tipo tradizionale inseriti in corrispondenti aperture 18 ottenute nella flangia 11. Il cerchione 16 spinge assialmente nel punto 21 contro la superficie radiale 19, assialmente esterna, della flangia 12 dell'elemento frenante. Le figure 1A e 1B mostrano due tipi diversi di cerchioni tradizionali 16a, 16b per i quali si possono applicare i principi di questa invenzione.

Le scanalature 13, 14 possono essere entrambe disposte con continuità lungo l'intera circonferenza delle flange 11, 12 oppure in modo discreto solo su parti di queste. Le scanalature possono sia essere rullate, brocciate o ancora lavorate a macchina sulla flangia del cuscinetto o del mozzo ed essere orientate secondo angoli differenti.

In una forma di realizzazione alternativa (non illustrata), le scanalature possono essere sostituite da una configurazione ad accoppiamento di forma equivalente, quale la realizzazione di corrispondenti recessi assiali incurvati nelle parti periferiche di entrambe le flange 11, 12, così da determinare delle aperture in cui si possono inserire degli elementi rigidi amovibili (non illustrati) tali da bloccare in modo circonferenziale le due flange ed assicurare la trasmissione della coppia.

Le figure 4 e 5 mostrano un'altra forma di realizzazione variante in cui il collegamento scanalato 13, 14 che realizza la trasmissione della coppia è ottenuto nello spallamento radialmente sporgente 15 e nella superficie radiale assialmente interna della flangia 12 dell'elemento frenante, rispettivamente.

Facendo ancora riferimento alle figure le 4, la configurazione di questa Invenzione è preferibilmente tale per cui la superficie radiale 19, assialmente esterna della flangia 12 dell'elemento frenante sporge leggermente in senso assiale dalla faccia esterna 20 della flangia mozzo 11. In questo modo la superficie esterna 19 della flangia freno 12 può toccare la ruota 16 nel punto 21 così da bloccare assialmente e in modo efficace l'elemento frenante quando si serrano i bulloni di fissaggio 17 della ruota .

Con riferimento alla figura 6 è illustrata un'ulteriore forma di realizzazione in cui la flangia freno 12 è più sottile rispetto a quelle delle forme di realizzazione precedentemente discusse. In tale ulteriore variante un inserto distanziale anulare deformabile 22 preferibilmente elasticamente deformabile (ad esempio fatto di acciaio per molle), è interposto assialmente tra la ruota in 21 e la faccia esterna 20 della flangia freno 12 così da assicurare un'azione di bloccaggio efficace tramite la ruota quando vengono stretti i bulloni 17. La dimensione assiale dell'inserto 22 è scelta in modo opportuno così da assicurare la presenza di una spìnta assiale da parte della ruota da trasmettere al freno e bloccarlo all'atto del serraggio del bulloni 17.

In una forma di realizzazione preferita, la superficie assialmente esterna 23 dell'inserto 22 sporgerà leggermente in senso assiale dalla faccia esterna 20 della flangia cuscinetto 11 così da bloccare l'elemento frenante in modo efficace.

Con riferimento alle figure 7 e 8, in una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, il cerchione 16 non effettua l'azione di bloccaggio sull’elemento frenante, come discusso in precedenza; in questa ulteriore variante, invece, un inserto separato 24 elasticamente cedevole e di forma anulare è fissato alla superficie radiale 19 assialmente esterna della flangia 12 dell'elemento frenante mediante perni 33 (o, in alternativa, attraverso altri mezzi di fissaggio adatti). L'inserto 24 è dotato di una o più appendici flessibili 25 adatte a scattare in una corrispondente gola circonferenziale 26 ottenuta nella flangia 11 del mozzo o del cuscinetto in prossimità della faccia assialmente esterna di questa. Con tale configurazione, 1 'elemento frenante con 1'inserto 24 già montato può essere facilmente montato sulla flangia del mozzo mediante una semplice pressione dall'esterno sull'elemento frenante in direzione assiale spingendola contro lo spallamento interno 15. L'inserto 24 agisce da elemento di arresto che coopera con la gola 26 nell'impedire che il freno si possa muovere verso l'esterno.

Facendo ora riferimento alla figura 9, è illustrata un'altra variante di questa invenzione in cui è previsto un accoppiamento scanalato conico 135/ 145 nelle parti periferiche affacciate delle flange 11 e 12. In questa forma di realizzazione le scanalature giacciono su superfici coniche assiali convergenti verso l'esterno del veicolo; non vi è alcun bisogno, in questa particolare forma di realizzazione, di predisporre il bordo distinto 15 radialmente sporgente delle varianti precedentemente discusse, poiché in questo caso le scanalature coniche inclinate 135 della flangia cuscinetto 11 agiscono da spallamento interno che arresta i movimenti assiali verso l'interno del freno, come già discusso con riferimento alla figura 6, anche nella forma di realizzazione di figura 9 è preferibilmente interposto assialmente tra la ruota in 21 e la faccia esterna 19 della flangia freno 12 un inserto distanziale 22 elasticamente cedevole e di forma anulare così da spingere il freno verso l'interno ed assicurare un'azione di bloccaggio corretta mediante la ruota quando si serrano i bulloni di fissaggio 17 della ruota.

Un'ulteriore forma di realizzazione della presente Invenzione è mostrata In figura 10, dove il cerchione non viene usato per arrestare assialmente 11 freno; anche qui, la flangia 11 del cuscinetto o del mozzo è vincolata perifericamente alla flangia 12 dell'elemento frenante sostanzialmente nello stesso piano radiale, La coppia frenante viene trasmessa dall'elemento frenante al mozzo attraverso un collegamento scanalato 13, 14; la flangia cuscinetto 11 forma uno spallamento 15 che sporge radialmente dalla faccia assialmente più interna della flangia, dove detto spallamento fa da mezzo di attestamento assialmente interno contro il quale può essere spinto assialmente dall'esterno l'elemento frenante.

Prima di montare il cerchione 16, si effettua il bloccaggio assiale dell'elemento frenante 12 mediante punzonatura discreta di punti 27 della faccia frontale assialmente esterna 20 della flangia mozzo 11 in prossimità del bordo periferico di questa. Tale operazione di punzonatura provoca la deformazione di porzioni periferiche 28 della flangia mozzo, così da impedire spostamenti assiali del freno rispetto al cuscinetto. A questo fine di può utilizzare un punzone a segmenti.

Come appare dalla figura 11, l'operazione di punzonatura può essere può essere indifferentemente eseguita sulla flangia del freno o su quella del cuscinetto. Nella forma di realizzazione ancora diversa di figura 11, la punzonatura è eseguita sulla faccia assialmente interna 29 della flangia freno 12 in prossimità del suo bordo periferico. La punzonatura in 27 deforma parti periferiche 28 della flangia freno 12, impedendo ancora spostamenti assiali del freno rispetto al cuscinetto.

L'operazione di punzonatura può essere effettuata in modo indifferente sulle facce assialmente interne o esterne delle flange del mozzo o del freno, raggiungendo sostanzialmente gli stessi vantaggi funzionali. L'elemento frenante può essere rimosso in modo forzato dalla flangia del cuscinetto e fissato nuovamente ad essa effettuando delle nuove punzonature in posizioni angolarmente spostate rispetto a quelle originali.

Come si può apprezzare, la ruota è direttamente accoppiata alla flangia del cuscinetto senza interferire con l'elemento frenante. Dato che entrambe le flange del freno e del cuscinetto sono disposte sostanzialmente nel medesimo piano radiale invece che essere affiancate, la flangia del cuscinetto potrà essere più spessa e più rigida rispetto alle soluzioni della tecnica nota, a parità di ingombro assiale complessivo. Perciò, la deformazione delle superile! frenanti a causa dell'accoppiamento con un cerchione non perfettamente piatto sono ridotte al minimo. Le persone esperte del ramo apprezzeranno inoltre che la presente invenzione è particolarmente adatta ad essere applicata su cuscinetti flangiati della II e III generazione. Rispetto alle soluzioni finora note, il freno è accoppiato alla flangia del cuscinetto su una superficie minore; questo accorgimento riduce la quantità di calore che può essere trasmessa dal freno al cuscinetto.

Infine, la soluzione della presente invenzione è economicamente vantaggiosa poiché la flangia del freno può essere notevolmente più piccola rispetto a quelle della tecnica nota, per cui si ottiene anche una riduzione del peso.

Nonostante siano state descritte delle forme di realizzazione specifiche dell'invenzione, si intende che la presente descrizione è fatta solo a scopi illustrativi e che l'invenzione non è da considerarsi limitata da questa in alcun modo. Le persone esperte del ramo saranno in grado di compiere varie modifiche alla luce degli esempi precedenti; in particolare quelle parti aventi lo scopo di vincolare in modo reciproco la flangia del cuscinetto alla flangia dell'elemento frenante potranno essere realizzate in altri modi equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Configurazione per l'accoppiamento del freno al gruppo cuscinetto/mozzo di una ruota di veicolo, del tipo in cui il cuscinetto forma una flangia radiale rotante (11) atta ad essere vincolata ad una flangia radiale (12) di un elemento frenante e ruotare solidalmente ad essa, caratterizzata dal fatto che a) detta flangia (12) dell'elemento frenante è collocata sostanzialmente nel medesimo piano radiale di detta flangia (11) del gruppo cuscinetto/mozzo; b) detta flangia (12) dell'elemento frenante è vincolata direttamente alla parte periferica di detta flangia (11) del gruppo mozzo/cuscinetto; c) un collegamento di forma (13, 14) accoppia dette flange (11, 12) in modo non-girevole; d) detta flangia (11) del cuscinetto del mozzo ha mezzi di spailamento (15, 135) sporgenti radialmente dal lato assialmente più interno di essa così da costituire un attestamento assialmente interno per detta flangia (12) dell 'elemento frenante; e) detta flangia (12) dell'elemento frenante è vincolata assialmente dal cerchione della ruota (16, 21) per prevenire movimenti assiali del freno verso l'esterno.
2. Configurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie radiale (19) assialmente esterna di detta flangia (12) dell'elemento frenante sporge assialmente dalla faccia esterna (20) di detta flangia (11) del cuscinetto del mozzo quando la flangia (12) dell'elemento frenante è a battuta contro detti mezzi a spallamento (15, 135).
3. Configurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che un inserto distanziale deformabile (22) di forma anulare è assialmente interposto tra il cerchione (16, 21) e la faccia assialmente esterna (20) della flangia (12) dell'elemento frenante.
4. Configurazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto inserto distanziale anulare (22) è elasticamente deformabile.
5. Configurazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto inserto (22) ha una superficie assialmente esterna (23) che sporge assialmente dalla superficie della faccia assialmente esterna (20) della flangia cuscinetto (11) quando la flangia (12) dell'elemento frenante si attesta contro detti mezzi a spailamento (15/ 135).
6. Configurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto collegamento di forma è un collegamento di forma assiale.
7. Configurazione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto collegamento di forma assiale è un collegamento scanalato.
8. Configurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto collegamento di forma è un collegamento radiale scanalato.
9. Configurazione secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto collegamento radiale scanalato è ottenuto in detti mezzi a spaìlamento (15) radialmente sporgenti.
10. Configurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto collegamento di forma è un collegamento scanalato conico, in cui le scanalature sono disposte su superfici assiali coniche convergenti verso l'esterno del veicolo.
11. Configurazione secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che la scanalatura radialmente più interna di detto collegamento scanalato conico forma detti mezzi a spallamento (135).
12. Configurazione secondo la rivendicazione 1, modificata in guanto la caratteristica e) è sostituita dalla caratteristica f) detta flangia (12) dell’elemento frenante è vincolata assialmente contro il movimento assiale verso l'esterno mediante punzonature eseguite su una qualunque di dette flange (11, 12) così da trattenere detta flangia (12) dell'elemento frenante contro a detti mezzi a spailamento (15)
13. Configurazione secondo la rivendicazione 1, modificata in quanto la caratteristica e) è sostituita dalla caratteristica g) detta flangia (12) dell'elemento frenante è vincolata assialmente contro movimenti assiali verso l'esterno mediante mezzi elasticamente flessìbili (24, 25) montati su detta flangia (12) dell'elemento frenante, detti mezzi elasticamente flessìbili (24, 25) essendo adatti per inserirsi a scatto in mezzi a recesso (26) ottenuti nella flangia (11) del cuscinetto del mozzo in prossimità della faccia assialmente più esterna di essa, così da trattenere detta flangia (12) dell'elemento frenante contro detti mezzi a spallamento (15).