SE504775C2 - Hjulnav- och bromsskiveanordning för tunga motorfordon - Google Patents

Description

lO 15 20 25 504 775 2 ningshål med radiellt inätriktade slitsar säkerställer utjämning av tangentialspän- ningar hos skivan, som kyls medelst i densamma upptagna ventilationsöppningar. En ringkanal är utformad i navet radiellt innanför bommarna för att förlänga värme- övergångsvägen genom navmaterialet.

Med detta kända arrangemang uppnås förutom fördelen att skivan vid upphettning kan expandera radiellt utan att kantra eller slä sig den väsentliga fördelen att de radiella sprängkrafterna pâ skivan samt skjuv- och böjpákänningarna på profilering- arna kan hållas på en acceptabel nivå samtidigt som risken för fastkilning elimineras även vid de mycket stora bromskrafter som kan förekomma i den tyngsta fordons- klassen. Samtidigt är det möjligt att begränsa värmeöverföringen till lagret medelst ringkanalen och de i bromsskivan upptagna ventilationskanalerna.

Eftersom enligt det kända arrangemanget öppningarna för avlastningshålen, slitsarna och ventilationskanalernas mynningar för att få avsedd verkan är upptagna i broms- skivan i ett parti, som i radiell riktning sträcker sig från dess centrala öppning och ett stycke in i dess friktionsparti, kommer friktionsbelagen att anligga över dessa öppningar, vilket innebär ökat belagslitage och ansamling av bromsdamm och smuts i öppningarna, vilket kräver regelbunden rengöring och i extrema fall kan förorsaka driftstörningar.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en anordning med förbättrad formlåsande förbindelse mellan nav och bromsskiva, vilken är optimal med avseende på de pâ skivan utövade sprängkrafterna och skjuv- resp. böjpåkän- ningarna på tvärsnittsprofilema samtidigt som de av temperaturfördelningen i skivan alstrade spänningarna kan nedbringas till en acceptabel nivå och värmeövergángen till navet kan begränsas pä ett enklare och tillförlitligare sätt än tidigare och vilken anordning är mindre underhällskrävande än tidigare kända anordningar. 10 15 20 25 30 3 504 775 Detta åstadkommes enligt uppfinningen med en hjulnav- och bromsskiveanordning av det angivna slaget genom att minst en av flankerna på varje bom vid bommens fotsida med en första radie Ra, övergår i spårets botten som i sin tur är krökt med en för de två motstående flankerna gemensam andra radie Rb.

Genom att utelämna avlastningshålen i skivans navparti och i stället anordna anordna en större koncentrisk öppning i skivan som har bommar och spår med ett förhållan- de hos båglängden för en bom relativt ett bomspår som år mindre än ett, och där av temperaturfördelningen erhållna tangentialspänningar minimeras medelst en storradie Rb som väsentligen sträcker sig mellan två angränsande bommars respektive fotsida och de uppträdande mekaniska spänningarna minimeras medelst lillradier Ra som förbinder storradien med flankerna vid respektive fotsida av bommarna, uppnås en mindre skillnad i värmegradient samt förbättrade egenskaper att ta upp tangential- och radialspänningar än med avlastningshål och tillhörande slitsar.

Eftersom värmeövergången mellan skiva och nav är direkt proportionell mot total- ytan av de mot varandra ariliggande flankerna i spåren och på bommarna och där- med beroende av antalet spår och bommar, är det möjligt att styra värmeövergången till navet genom att ändra antalet spår och bommar.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande mera i detalj med hänvisning till på bifogade schematiska ritningar visade utföringsexempel.

Pig. 1 visar en ändvy av ett radiellt inre parti av en bromsskiva, fig. 2 visar en del av ett nav och skivpartiet enligt fig. 1 i förstorad skala, fig. 3 visar en variant av ett radiellt inre parti av bromsskivan och fig. 4 visar en del av ett nav och skivpartiet enligt fig. 3 i förstorad skala.

Hänvisningssiffran 10 betecknar en centrumaxel genom ett hjulnav ll, som på kon- ventionellt sätt är lagrat på t ex en ej visad fram- eller bakaxel till en lastbil, vilken 10 20 25 30 504 775 4 axel har en likaså ej visad enhet innefattande ett bromsok eller en aktiveringsmeka- nism. Navet ll uppbär en bromsskiva 12 som på i sig känt sätt är fixerad på navet 11 genom formlåsning. För detta ändamål har navet ll ett radiellt yttre parti som är utformat med efter varandra följande bommar 14 och spår 16, vilka har sneda flan- ker. Bromsskivans 12 radiellt inre navdel 17 år utformad med motsvarande spår 18 och bommar 20, vilka passar till navets bommar 14 och spår 16.

Som framgår av fig. 2 är spårens 16, 18 djup något större än bommarnas 14, 20 höjd. I såväl navet som bromsskivan har spåren en avrundad botten 22 respektive 24, medan bommarna har en relativt centrumaxeln 10 radieformad toppsida 26 respektive 28, som ansluter till de, som plana flanker 30 utformade sneda flankerna på respektive bom. Genom detta utförande säkerställes på i sig känt sätt ytanliggning över bommarnas hela flankyta. Skivan 12 och navet 11 år då så dimensionerade, att i avlastat tillstånd ett spel av 0,2-0,3 mm råder mellan samverkande flankytor 30 hos skivan och navet. I det visade utföringsexemplet uppvisar navet och skivan vardera tjugo spår och bommar.

I de på ritningarna visade utföringsformerna år en offeranod 32 av zink eller något annat lämpligt material anbringad på bottnen av ett spår 18; 36 hos bromsskivan, för att förhindra fastrostning av skivan 12 på navet ll. Om så erfordras kan en sådan offeranod anbringas i flera eller samtliga spår hos bromsskivan. I vissa applikationer är det, som kommer att beskrivas senare, lämpligt att utöka antalet spår och bom- mar något, men antalet bör ej överskrida tjugofyra. Vid variationer mellan dessa nämnda antal och i beroende av skivans storlek uppgår spårens djup till vården i ett intervall på omkring 7,5-9 % av radien hos öppningen 20 i skivan.

I den i fig. 1 och 2 visade utföringsformen är spåren 18 i bromsskivan 12 utformade med båglängden Ssl och bommarna 20 med båglängden Bsl. Bommarna år jämnt fördelade runt omkretsen och förhållandet Bsl/Ssl < 1. I motsats till tidigare konst- ruktion har avlastningshålen med tillhörade slitsar utelåmnats. De vid bromsning av 10 15 20 25 5 504 775 den ojämna temperaturfördelningen mellan bromsskivans friktionspani och radiellt inre parti alstrade tangentiella spänningarna minimeras i stället, genom att den av- rundade bottnen 24 hos varje spår 18, som omedelbart innan den övergår i de två motstående flankerna 30 hos spåret övergår i var sin första radie Ra, är krökt med en andra radie Rb. Medelst Ra minimeras mekaniska påkänningar som skjuv- och böjpåkänningar på tvärsnittsprofilerna. Rb > Ra och föredragna vården för dessa båda radier, för att enligt denna utföringsform optimalt nedbringa så väl de termiska som de mekaniska påkånningarna, är Ra=5 och Rb=24. Beroende på skivans stor- lek kan Ra och Rb tillåtas variera inom intervallen 3-8 mm respektive 15-30 mm.

Jämfört med tidigare känd teknik med trettio bommar och spår har värmeinled- ningen till navet minskats genom ett mindre antal bommar och spår. Genom att variera antelat bommar och spår är det möjligt att optimera värmeövergängen från bromsskivan 12 till navet ll, så att hjulets upplagring ej tar skada samtidigt som tillräcklig kylning âstadkommes för att undvika överhettning vid uppvärmning av skivan. Om således sldvan ej får tillräcklig kylning är det lämpligt att utöka de tjugo spår och bommar som anges i utföringsformen till exempelvis tjugotvå eller omvänt om upplagringen riskerar att skadas är det lämpligt att gå ner till ett mindre antal spår och bommar.

En andra utföringsform som framgår av ñg. 3 och 4 har många likheter med och i huvudsak lika funktion som den tidigare beskrivna utföringsformen, varför vi i det följande i huvudsak endast berör det som är speciellt för just denna utförigsfonn.

Således är bromsskivans 12 radiellt inre navdel 17' likaså utformad med efter var- andra följande bommar 34, gapspår 36 och spår 38, vilka spår 36 och 38 har sneda flanker. Emellertid är bommarna 34 anordnade i grupper om två och två och varje grupp är separerad från en angränsande grupp av gapspåret 36. Inom varje grupp är bommarna åtskilda av spåret 38. Gapspåret 36 har motsvarande utformning som tidigare beskrivits med hänvisning till fig. l och 2, dvs med plana flanker och till 10 15 20 25 30 504 775 6 dessa anslutande första radier Ra som vardera övergår i en gemensam andra radie Rb.

Navet ll' är även i den andra utföringsformen utformat med efter varandra följan- de, till bromsskivan så anpassade bommar 40 och spår 42 som har sneda flanker och är så dimensionerade, att var fjärde bom 40 passar till varje spår 38. Av de mellan var fjärde bom belägna tre bommarna 40 ligger den mittersta utan anliggning i mit- ten av varje gapspår 36 medan de övriga två anligger mot var sin flank av gapspå- ret. Varje gapspår 36 har en avrundad botten 44 och såväl navets som skivans bom- mar har en relativt centrumaxeln 10 radieformad toppsida 46 respektive 48, som ansluter till de, i likhet med hos den tidigare utföringsformen, som plana flanker 50 utformade sneda flankerna på respektive bom. Härigenom åstadkommes en motsva- rande samverkan mellan inbördes ingripande flankytor 50 och 51 hos skivan resp navet som tidigare beskrivits för flankytorna 30.

I den i fig. 3 och 4 visade utföringsformen är gapspåren 36 i bromsskivan 12 ut- formade med båglängden Sls2 och bommarna 34 med båglängden Bs2. Bommama är anordnade i runt Omkretsen jämnt fördelade grupper om två och två och är in- bördes separerade i varje grupp med båglängden S2s2 och förhållandet Bs2/S1s2 < l medan förhållandet Bs2/S2s2 = l.

I denna senare utföringsform är visserligen antalet bommar och spår dubblerat, men endast varannan bom 40 hos navet anligger i flankytorna 50 mot motsvarande bom- mar 34 i skivan. Eftersom värmeövergángen endast sker i flankytorna, blir den totala anliggningsytan ej större utan lika stor som hos den första utföringsformen.

Bommarnas och spårens flanker kan även vara utformade som krökta flanker 30; 50, 51, t ex med evolventform, och bommarnas bågformade toppsidor kan vara plana, även om detta ej beskrivits särskilt. 7 504 775 Som framgår av ñgurerna är skivan 12 i båda utföringsformerna helt symmetrisk och är på känt maner fixerad på navet 11 medelst ej visade, i sig kända spår för ingrepp med lâsringar och en fiäderbricka.

Claims (7)

Ur 10 30 504 775 38 Patentkrav

1. Hjulnav- och bromsskiveanordning för ett fordonshjul, innefattande ett på en axeldel kring en centrumaxel (10) roterbart lagrat hjulnav (11), som har ett parti med en utvändig tvärsnittsprofil utformad med efter varandra följande spår (l6; 42) och bommar (l4; 40) med sneda flanker och en av hjulnavet på nämnda parti uppburen bromsskiva (12), som har en koncentrisk öppning som är utformad med motsvarande, till navets spår och bommar så anpassade bommar och spår att bromsskivan är vridfast låst på navet och glidpassning råder mellan skivan och navet, och hos bromsskivan (12) är båglängden (Bs1; Bs2) för varje bom (20; 34) mindre än båglängden (Ss1; S1s2) för åtminstone vartannat spår (18; 36) som är avgränsat mellan två motstående flanker (30; 50) på angränsande bommar, kännetecknad av att minst en av flankema på varje bom vid bommens fotsida med en första radie Ra, övergår i spårets (18; 36) botten (24) som i sin tur är krökt med en för de två motstående flankerna gemensam andra radie Rb.

2. Anordning enligt krav 1, kånnetecknad av att båglängden (Bs1) för varje bom (20; 34) hos bromsskívan är mindre än båglängden (Ssl) för varje spår (18; 36).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att båglängden för varje bom (14) hos nämnda tvärsnittsprofil på navet är större än båglängden för varje spår (16) som är avgränsat mellan två motstående flanker (30) på angränsande bommar, och att flankerna vid respektive fotsida av bommarna hos navet övergår i en avrundad botten (22) i spåret (16).

4. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att båglängden för varje spår (42) som är avgränsat mellan två motstående flanker (51) på angränsande bommar hos nämnda tvärsnittsprofil på navet är åtminsone lika stor som båglängden för varje bom (40). 504 775

5. Anordning enligt något av de tidigare kraven, kännetecknad av att varje bom (14, 20; 34, 40) har plana flanker (3Û; 50,51) och en relativt centrumaxeln (10) radieformad toppsida (26, 28; 46, 48), som ansluter till dess plana flanker.

6. Anordning enligt något av de tidigare kraven, kännetecknad av att en anod (32; 32'), av ett jämfört med bromsskivans material mera lågvärdigt material, är anbringad på bottnen av åtminstone ett av bromsskivans spår (18; 36).

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att materialet i anoden är zink.