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Dokumentenidentifikation DE10125208A1 21.11.2002
Titel Schwenklager einer Lager- und Bremseinheit für ein Fahrzeugrad
Anmelder Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn, Mich., US
Erfinder Svensson, Thomas, 50939 Köln, DE;
Wallentin, Markus, Göteborg/Gotenburg, SE
Vertreter Bauer, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 50968 Köln
DE-Anmeldedatum 18.05.2001
DE-Aktenzeichen 10125208
Offenlegungstag 21.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.11.2002
IPC-Hauptklasse B60T 1/06
IPC-Nebenklasse F16D 55/32   F16D 55/40   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwenklager (46) einer Lager- und Bremseneinheit für ein Fahrzeugrad, das Schwenklager (46) hat a) mindestens eine Halterung für die Befestigung des Schwenklagers (46), b) einen integrierten Zylinder (52) einer Zylinder/Kolbeneinheit, der eine Zylinderachse (54) aufweist und c) einen Radträger (48), der zentrisch zu einer Rotationsachse (28) ist und für die Aufnahme eines Radlagers (38) ausgebildet ist. Das Schwenklager (46) weist weiterhin d) einen Führungsarm (58) auf, der einstückig mit dem restlichen Schwenklager (46) verbunden ist, der im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (28) und zur Zylinderachse (54) verläuft und Führungsbahnen (60) aufweist, die der Aufnahme von Bremsklötzen (64) dienen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwenklager einer Lager- und Bremseinheit für ein Fahrzeugrad sowie auf eine Lager- und Bremseneinheit mit einem derartigen Schwenklager. Sie betrifft ein Schwenklager einer Lager- und Bremseneinheit für ein Fahrzeugrad, das Schwenklager hat a) mindestens eine Halterung für die Befestigung des Schwenklagers, b) einen integrierten Zylinder einer Zylinder/Kolbeneinheit, der eine Zylinderachse aufweist und c) einen Radträger, der zentrisch zu einer Rotationsachse ist und für die Aufnahme eines Radlagers ausgebildet ist.

Aus der WO 98/25804 ist eine Lager- und Scheibenbremseneinheit dieser Art bekannt. Sie hat in unmittelbarer Nähe des Zylinders eine Anlagefläche für einen separaten Führungsarm. Der Führungsarm wiederum hat ein freies Ende, an das ein Abschlussteil angesetzt werden kann. Der Führungsarm bildet Führungsbahnen für Bremsklötze aus. Die Bremsklötze haben den Führungsbahnen angepasste Führungsmittel. Dadurch lassen sich die Bremsklötze parallel zur Zylinderachse des Zylinders entlang der Führungsbahnen verschieben. Die Bremsklötze werden in den Führungsbahnen gehalten. Die Führungsbahnen nehmen auch die Reaktionskräfte beim Bremsen auf.

Die Verbindung des Schwenklagers mit dem Führungsarm und dem Abschlussteil wird durch zwei Schraubbolzen bewirkt. Diese sind von der Seite, die vom Abschlussteil abgewandt ist, in Bohrungen gesteckt, die parallel zur Zylinderachse einerseits durch das Schwenklager und andererseits durch den Führungsarm verlaufen. Die Köpfe dieser Schraubbolzen sind relativ schwer zugängig; sie befinden sich auf der vom Rad abgewandten Seite der Lager- und Bremseinheit nach der genannten WO-Schrift.

Weiterhin wird aufgrund der Schraubverbindung nicht immer eine präzise Positionierung des Führungsarmes relativ zum Schwenklager erreicht. Insbesondere bei Wartungsarbeiten kann nicht sichergestellt werden, dass die kontaktierenden Flächen von Schwenklager und Führungsarm genau positioniert sind, völlig schmutzfrei sind und so verbunden werden, dass die Führungsbahnen des Führungsarmes exakt parallel zur Zylinderachse und damit zur Rotationsachse verlaufen. Hinzu kommt die Fertigungsungenauigkeit, die grundsätzlich zu berücksichtigen ist.

Schliesslich werden über die relativ langen Schraubbolzen grosse Kräfte übertragen. Bei den thermischen Belastungen, denen die gesamte Einheit bei Bremsvorgängen ausgesetzt ist, kommt es zu unterschiedlichen, thermischen Ausdehnungen und hohen Belastungen. Dies führt zu Problemen.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Verbindung von Führungsarm und Schwenklager zu verbessern, sodass die Parallelität der Führungsbahnen mit der Zylinderachse stets gesichert ist, eine hohe Festigkeit erreicht wird und Montage und Wartung erleichtert werden.

Ausgehend von dem Schwenklager der eingangs genannten Art für eine Lager- und Bremseneinheit wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Schwenklager weiterhin einen Führungsarm aufweist, der einstückig mit dem restlichen Schwenklager verbunden ist, der im wesentlichen parallel zur Rotationsachse und zur Zylinderachse verläuft und Führungsbahnen aufweist, die der Aufnahme von Bremsklötzen dienen.

Erfindungsgemäss ist nun der Schwenkarm ein einstückiges Teil des Schwenklagers. Dadurch ist die Ausrichtung der Führungsbahnen in Bezug auf die Zylinderachse einmal vorgegeben und kann auch bei Montage und Wartung nicht mehr verändert werden. Die am Führungsarm angreifenden Kräfte beim Bremsvorgang werden unmittelbar in die restlichen Teile des Schwenklagers eingeleitet. Die Montage der Bremsklötze wird dadurch vereinfacht, dass nun nur noch das Abschlussteil abgeschraubt werden muss, das mit relativ kurzen Schrauben am Führungsarm des Schwenklagers verankert wird. Hierzu hat der Führungsarm Gewindebohrungen, vorzugsweise Gewindesackbohrungen. Die Köpfe der Befestigungsschrauben sind nun von der Radseite zugängig.

Insgesamt wird die Anzahl der Teile reduziert; es werden bessere Verhältnisse für die Übertragung der Kräfte erreicht, Montage und Wartung werden deutlich vereinfacht. Die Bremsklötze sind nun präzise zu den Bremsscheiben positioniert. Die Rotationsachse verläuft parallel zu den Führungsbahnen.

Das Schwenklager nach der Erfindung lässt sich vorzugsweise so fertigen, dass in einer Aufspannung sowohl die Führungsbahnen als auch der Zylinder der Zylinder/Kolbeneinheit und vorzugsweise auch der Radträger bearbeitet werden. Dadurch sind die Führungsbahnen, die Zylinderachse und die Rotationsachse parallel zueinander. Diese Parallelität kann bei der Montage und späteren Wartung nicht mehr verändert werden, da sie durch das Schwenklager selbst vorgegeben ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von zwei nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, das unter Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung in Form eines Montagebildes einer Lager- und Scheibenbremseneinheit,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung in anderer Blickrichtung, aber wiederum in Form eines Montagebildes der Einheit gemäss Fig. 1,

Fig. 3 ein perspektivisches Schnittbild mit einer Schnittebene, die bestimmt ist durch die Rotationsachse der Nabe und die Zylinderachse der Zylinder/Kolbeneinheit,

Fig. 4 ein perspektivisches Montagebild in Form eines Ausschnittes aus der kompletten Einheit; gezeigt sind zwei Bremsscheiben, eine Nabe, ein Radlager und ein Aussengelenk, wiederum in Form eines Montagebildes,

Fig. 5 ein perspektivisch dargestellter Schnitt durch ein Schwenklager; die Schnittebene ist wiederum durch die Rotationsachse und die Zylinderachse der Zylinder/Kolbeneinheit bestimmt, und

Fig. 6 einen Schnitt in einer Radialebene eines zweiten Ausführungsbeispiels der Bremsscheibe mit Nabe.

Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Lager- und Scheibenbremseneinheit hat zwei Bremsscheiben 20, 21, die baugleich sind. Die bestehen jeweils aus einem Aussenring 22 und einem Innenring 24. Der Aussenring 22 ist im wesentlichen als Reibring ausgeführt; in der konkreten Ausführung ist er aus Metall gefertigt. Ein anderes Material ist möglich. Er hat an seiner Innenfläche Taschen 26, die nach innen hin offen sind und sich in radialer Richtung erstrecken. Die radiale Richtung ist bezogen auf eine Rotationsachse 28, die in den Figuren strichpunktiert eingezeichnet ist. Sie ist die Rotationsachse eines hier nicht dargestellten Rades, das an einer Nabe 30 befestigt werden kann, die hierzu Aufnahmebohrungen für Radbolzen hat. Auf diese Rotationsachse 28 sind die Begriffe axial, radial bzw. in Umfangsrichtung bezogen.

Vom Innenring 24 stehen Finger 32 radial nach aussen weg. Diese Finger 32 sind so dimensioniert, dass sie in die Taschen 26 eingreifen. Sie füllen diese im Querschnitt aus. Dadurch sind Innenring 24 und Aussenring 22 sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung fest miteinander verbunden. In radialer Richtung kann sich der Aussenring 22 vom Innenring 24 wegbewegen. Dies geschieht, wenn der Aussenring 22 bei einem Bremsvorgang erhitzt wird und sich nach aussen ausdehnt. Zur Offenbarung wird auch auf die EP-01 102 314.0 verwiesen und bezug genommen.

Der Innenring 24 bildet einen Innenmantel aus, der unrund ist. In der konkreten Ausführung wird er im wesentlichen durch einen Zylinder begrenzt, der zusätzlich halbkreisförmige Ausnehmungen hat, von denen acht Stück vorgesehen sind. Diese Ausnehmungen bilden innere Mitnehmer.

Die Nabe 30 hat einen Aussenmantel 36 mit in Axialrichtung gesehen gleicher Form wie der Innenmantel 34; sie hat äussere Mitnehmer. Dadurch passt der Innenring 24 genau auf die Nabe 30. Der Innenring 24 kann in Axialrichtung gegenüber der Nabe 30 verschoben werden; eine Bewegung in Umfangsrichtung oder in Radialrichtung ist aber nicht möglich. Gleichachsig zur Nabe 30 und in ihrer unmittelbaren Nähe befindet sich ein Radlager 38. Im zusammengebauten Zustand der Einheit sitzt es auf einer Lagerfläche 40 eines Aussengelenks 42. Dieses hat axial versetzt zur Lagerfläche 40 einen unrunden Bereich 44, der einen trochidoalen Querschnitt hat. Einen entsprechenden Querschnitt hat eine Innenausnehmung der Nabe 30. Auf diese Weise ist die Nabe drehfest mit dem Aussengelenk 42 verbunden. Zur Offenbarung wird auf die EP-01 101 247.3 verwiesen und bezug genommen.

Ein Schwenklager 46 bildet einen Radträger 48 aus; hier ist das Radlager 38 im zusammengebauten Zustand eingesetzt, wie Fig. 3 zeigt. Das Schwenklager hat mehrere Halterungen 50 für seine Befestigung. Das Schwenklager 46 hat weiterhin einen einstückig mit ihm zusammenhängenden Bereich, in dem ein Zylinder 52 einer Zylinderkolbeneinheit angeordnet ist. Seine Zylinderachse 54 ist parallel zur Rotationsachse 28. In diesem Zylinder 52 ist ein Kolben 56 verschiebbar geführt.

In unmittelbarer Nähe des Kolbens und auf seiner von der Rotationsachse 28 abgewandten Seite springt einstückig am Schwenklager 56 ein Führungsarm 58 vor. Er übergreift im zusammengebauten Zustand die Bremsscheiben 20, 21, siehe Fig. 3. Er bildet zwei gegenüberliegende, innenliegende Führungsbahnen 60 aus, die nahezu Kreisquerschnitt haben, aber eben zueinander gewandt geöffnet sind.

Der Führungsarm 58 hat ein freies Ende. Im zusammengebauten Zustand ist auf dieses freie Ende ein Abschlussteil 62 aufgesetzt. Es wird über zwei seitliche Schraubbolzen, die in (nicht dargestellte) Gewindesackbohrungen des Führungsarms 58 eingreifen, mit diesem verbunden. Die Gewindesackbohrungen verlaufen parallel zur Rotationsachse 28.

Es sind insgesamt drei Bremsklötze 64 vorgesehen, die zwischen sich die Aussenringe 22 der Bremsscheiben 20 und 21 aufnehmen. Die Bremsklötze 66 haben jeweils zwei in Gegenrichtung zueinanderweisende Führungsmittel 66, die als Nasen ausgebildet sind. Sie greifen in die Führungsbahnen 60. Durch die Führungsmittel 66 werden die Bremsklötze 64 gehalten; sie können parallel zur Rotationsachse 28 in den Führungsbahnen 60 verschoben werden.

Fig. 6 zeigt schematisch einen Innenring 24, der aus Keramik gefertigt ist. Er hat Taschen 26, die sich vom Aussenbereich des Innenrings 24 radial nach innen erstrecken. Der Aussenring 22 ist aus Metall gefertigt; er ist im Verbundguss hergestellt. Dadurch füllen seine Finger 32 die Taschen 26 aus. Der Innenring hat eine Ausnehmung; dadurch ist die Kontaktfläche mit der Nabe 30 verringert.


Anspruch[de]
  1. 1. Schwenklager (46) einer Lager- und Bremseneinheit für ein Fahrzeugrad, das Schwenklager (46) hat a) mindestens eine Halterung für die Befestigung des Schwenklagers (46), b) einen integrierten Zylinder (52) einer Zylinder/Kolbeneinheit, der eine Zylinderachse (54) aufweist und c) einen Radträger (48), der zentrisch zu einer Rotationsachse (28) ist und für die Aufnahme eines Radlagers (38) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (46) weiterhin d) einen Führungsarm (58) aufweist, der einstückig mit dem restlichen Schwenklager (46) verbunden ist, der im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (28) und zur Zylinderachse (54) verläuft und Führungsbahnen (60) aufweist, die der Aufnahme von Bremsklötzen (64) dienen.
  2. 2. Schwenklager (46) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsarm (58) ein freies Ende hat, dass ein Abschlussteil (62) vorgesehen ist, das auf das freie Ende aufsetzbar ist und mittels Montageschrauben am Führungsarm (58) lösbar befestigt ist.
  3. 3. Schwenklager (46) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahnen (60) und der Zylinder (52) der Zylinder/Kolbeneinheit in ein- und derselben Einspannung des Schwenklagers (46) gefertigt sind, sodass sie eine möglichst grosse Parallelität aufweisen.
  4. 4. Schwenklager (46) einer Lager- und Bremseneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Radträger (48) in derselben Aufspannung des Schwenklagers (46) bearbeitet ist.
  5. 5. Lager- und Scheibenbremseneinheit mit einem Schwenklager (46) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Radlager (38) ein Aussengelenk (42) angeordnet ist, dass das Aussengelenk (42) eine Aufnahmefläche für das Radlager (38) und axial versetzt hierzu einen unrunden Bereich mit trochoidaler Querschnittsform aufweist, in dem das Aussengelenk (42) mit einer Nabe (30) verbunden ist, die an ihrer Innenausnehmung entsprechend geformt ist.
  6. 6. Lager- und Scheibenbremseneinheit mit einem Schwenklager (46) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nabe (30) vorgesehen ist, die um die Rotationsachse (28) rotiert, dass die Nabe (30) an ihrem Aussenmantel (36) äussere Mitnehmer aufweist, dass mindestens eine Bremsscheibe (20) vorgesehen ist, die einen Innenmantel (34) aufweist, der in Kontakt mit dem Aussenmantel (36) ist und der innere Mitnehmer aufweist, sodass die Bremsscheibe (20) relativ zur Nabe (30) in Richtung der Rotationsachse (28) verschiebbar, aber sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung fest mit der Nabe (30) verbunden ist.
  7. 7. Lager- und Scheibenbremseneinheit mit einem Schwenklager (46) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (20) einen Aussenring (22) und einen Innenring (24) aufweist, dass nur der Innenring (24) den Innenmantel (34) mit den inneren Mitnehmern ausbildet, dass Innenring (24) und Aussenring (22) drehstarr miteinander verbunden sind, dass nur der Aussenring (22) einen Reibring aufweist und dass Mittel vorgesehen sind, die eine Übertragung von Wärme vom Reibring zum Innenmantel (34) behindern und die zwischen Reibring und Innenmantel (34) angeordnet sind.
  8. 8. Lager- und Scheibenbremseneinheit mit einem Schwenklager (46) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einerseits Finger (32), die sich von einem Ring (Aussenring (22) oder Innenring (24)) in radialer Richtung erstrecken, und andererseits Taschen (26) aufweisen, die am anderen Ring angeordnet sind, die radial zugängig sind und in die die Finger (32) so eingreifen, dass eine radiale Bewegung zwischen Fingern (32) und Taschen (26) möglich ist, eine Bewegung in Umfangsrichtung und in Axialrichtung aber nicht.
  9. 9. Lager- und Scheibenbremseneinheit mit einem Schwenklager (46) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel darin bestehen, dass der Innenring (24) aus einem Material mit sehr geringer, thermischer Leitfähigkeit, insbesondere Keramik, gefertigt ist.
  10. 10. Lager- und Scheibenbremseneinheit mit einem Schwenklager (46) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bremsscheiben (20, 21) vorgesehen sind, dass eine Nabe (30) vorgesehen ist, die aus mindestens zwei Teilnaben gebildet ist, von denen jede Teilnabe jeweils nur einer Bremsscheibe (20) zugeordnet ist, und dass die Teilnaben fest zu einer gesamten Nabe (30) verbunden sind.






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