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Dokumentenidentifikation DE69713135T2 16.01.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0944509
Titel AUFHÄNGUNGS- UND BREMSEINHEIT
Anmelder Delphi Technologies, Inc., Troy, Mich., US
Erfinder BUNKER, James, Kenneth, Rearsby, Leicester LE7 4YN, GB
Vertreter Schaumburg und Kollegen, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69713135
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.12.1997
EP-Aktenzeichen 979478062
WO-Anmeldetag 08.12.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/GB97/03388
WO-Veröffentlichungsnummer 0009825804
WO-Veröffentlichungsdatum 18.06.1998
EP-Offenlegungsdatum 29.09.1999
EP date of grant 05.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.01.2003
IPC-Hauptklasse B60T 1/06
IPC-Nebenklasse F16D 55/32   F16D 55/40   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängungs- und Bremseinheit für ein Rad eines Kraftfahrzeugs.

Eine herkömmliche Aufhängungs- und Bremseinheit enthält ein Aufhängungsverbindungselement (Lenker) und eine Nabe, die so an dem Aufhängungsverbindungselement montiert ist, daß sie relativ dazu drehbar ist, wobei die Nabe eine Anbringung für das Rad bildet. Um ein Abbremsen des Rads zu ermöglichen, enthält die Einheit zudem eine Scheibenbremse, bestehend aus einer Bremsscheibe, die so angebracht ist, daß sie sich mit der Nabe dreht, wobei auf einander abgewandten Seiten der Scheibe Beläge aus Reibmaterial angeordnet sind, und zumindest eine Kolben- und Zylindereinheit, die betätigbar ist, um die Beläge mit einander abgewandten Seitenflächen der Scheibe in Kontakt zu bringen, um die Nabe und somit das Rad abzubremsen. Üblicherweise wird zum Befestigen der Kolben- und Zylindereinheit des Bremssystems ein Gleitstück an das Aufhängungsverbindungselement geschraubt, und der Kolben der Kolben- und Zylindereinheit wird verschiebbar an diesem Gleitstück angebracht. Die Scheibe ist üblicherweise starr mit der Nabe verbunden, und eine Abnutzung der Beläge und/oder Scheibe wird durch die Gleitbewegung des Zylinders aufgenommen.

Üblicherweise hat ein Aufhängungsverbindungselement auch eine obere und eine untere Befestigungsvorrichtung für Halterungen des Aufhängungsverbindungselements. Die obere Befestigungsvorrichtung kann ein McPherson-Federbein aufnehmen, das eine Achse definiert, um die das Aufhängungsverbindungselement geschwenkt werden kann, um ein auf der Nabe montiertes Rad um diese Achse zu drehen. Alternativ kann die obere Befestigungsvorrichtung einen oberen Dreiecksquerlenker aufnehmen. Die untere Befestigungsvorrichtung kann einen unteren Dreiecksquerlenker aufnehmen. Wenn das Rad zum Lenken des Kraftfahrzeugs verwendet wird, enthält der Lenker üblicherweise auch einen Arm zum Verbinden mit einer Spurstange eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs, durch dessen Betätigung das Aufhängungsverbindungselement zum Lenken des Kraftfahrzeugs gedreht werden kann.

Die US 3,941,221 offenbart eine Aufhängungs- und Bremseinheit, die größtenteils aus Blech hergestellt ist. Die Einheit enthält eine Kolben- und Zylindereinheit, deren Zylinder an ein Aufhängungsverbindungselement geschweißt ist. Die Einheit hat ferner eine Bremsscheibe, die auf einer Nabe der Einheit verschiebbar ist. Die Fertigung dieser Einheit würde jedoch übermäßig viel Zeit in Anspruch nehmen, und es gibt nichts, das die Bewegung der Bremsscheibe auf der Nabe kontrollieren würde, so daß zweifelhaft ist, ob diese Einheit gut funktionieren würde.

Die oben beschriebene herkömmliche Aufhängungs- und Bremseinheit funktioniert gut, ist jedoch ein relativ schweres Element. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufhängungs- und Bremseinheit anzugeben, die leicht zu fertigen ist und ein verringertes Gewicht hat.

Die Erfindung gibt eine Aufhängungs- und Bremseinheit für ein Rad eines Kraftfahrzeugs an, wobei die Einheit ein Aufhängungsverbindungselement mit einer oberen und einer unteren Befestigungsvorrichtung für Haltevorrichtungen des Aufhängungsverbindungselements und eine Nabe enthält, die so an dem Aufhängungsverbindungselement befestigt ist, daß sie relativ zu diesem drehbar ist, wobei die Nabe eine Anbringung für das Rad bildet, wobei die Einheit ferner eine Bremsscheibe enthält, die so angebracht ist, daß sie sich mit der Nabe dreht, und außerdem so angebracht ist, daß sie eine eingeschränkte Bewegung auf der Nabe in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der Achse, um die sich die Nabe dreht, ausführen kann, wobei die Einheit ferner an einander abgewandten Seiten der Scheibe angeordnete Reibmaterialbeläge und eine Kolben- und Zylindereinheit hat, die betätigbar ist, um die Beläge mit einander abgewandten Seitenflächen der Scheibe in Kontakt zu drücken, um die Nabe und somit das Rad abzubremsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängungsverbindungselement auch den Zylinder der Kolben- und Zylindereinheit enthält, der einstückig mit dem übrigen Teil des Aufhängungsverbindungselements ausgebildet ist, und daß die Einheit auch elastische Mittel zum Ausüben einer Kraft hat, die zwischen der Nabe und der Bremsscheibe wirken, um die Bewegung der Scheibe auf der Nabe zu kontrollieren.

Bei einer Aufhängungs- und Bremseinheit nach der Erfindung ist der Zylinder der Kolben- und Zylindereinheit einstückig mit dem Aufhängungsverbindungselement ausgebildet, weswegen das Gleitstück und Befestigungsvorrichtungen für einen Zylinder an dem Gleitstück nicht notwendig sind. Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung eine beträchtliche Gewichtsreduktion erlaubt; so war bei einer Ausführungsform eine 25-prozentige Reduktion möglich. Auch die Kosten der Baugruppe sind verringert. Die Bewegung der Scheibe auf der Nabe nimmt die Abnutzung der Beläge oder der Scheibe auf. Das zum Ausüben von Kraft bestimmte elastische Mittel verhindert, daß sich die Scheibe auf der Nabe dreht, nimmt Spiel auf, das entsteht, wenn die Wärmeausdehnung der Scheibe größer ist als die der Nabe, und verhindert, daß die Scheibe auf der Nabe rattert.

Bei einer Einheit nach der Erfindung hat die Scheibe vorzugsweise nach innen vorstehende Zähne, die in Kerben auf der Nabe eingreifen. Die Kerben können beabstandet sein, z. B. indem sie in Gruppen angeordnet sind, und das zum Ausüben von Kraft bestimmte elastische Mittel kann Federn umfassen, die auf der Nabe zwischen den Kerben angebracht sind. Vorteilhafterweise sind drei Gruppen von Kerben und folglich auch drei Federn vorgesehen, die mit gleichen Abständen am Umfang angebracht sind und eine Drei-Punkt-Befestigung ergeben. Die Federn sind praktischerweise Blattfedern, die an einer Steile mittig zwischen benachbarten Kerbengruppen an der Nabe befestigt sind. Die Blattfedern berühren dann die Scheibe an ihren Enden.

Da bei herkömmlichen Scheibenbremsen mit einer einzigen Scheibe beträchtlicher Druck zwischen Belägen und Scheibe ausgeübt werden muß, um zu ermöglichen, daß das notwendige Moment erzeugt wird, wobei dieser große Druck zu Abnutzung führt und seine Erzeugung kostspielig ist, ist es wünschenswert, den erforderlichen Druck zu reduzieren. Um dies zu erreichen, kann eine Einheit gemäß der Erfindung auch eine zweite Scheibe enthalten, die neben der Scheibe auf der Nabe angebracht ist. Dabei ist die zweite Scheibe ebenfalls so angebracht, daß sie eine eingeschränkte Bewegung auf der Nabe in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der Achse ausführen kann, um die sich die Nabe dreht, und das zum Ausüben von Kraft bestimmte elastische Mittel wirkt auf sie ein. Die Einheit enthält ferner Bremsbeläge, die so zwischen den Scheiben angebracht sind, daß sie eine eingeschränkte Bewegung in die genannte Richtung ausführen können. Durch die zweite Scheibe kann das Bremsmoment von vier Scheiben, statt wie herkömmlich von zweien geteilt werden, so daß der Druck, die erzeugte Wärme und die Abnutzung reduziert werden. Es ist bekannt, bei einer Scheibenbremse eines Rads zwei Scheiben zu verwenden; siehe z. B. die Dokumente US 4 598 799 und GB 2 076 087.

Wenn das Rad zum Lenken verwendet wird, enthält das Aufhängungsverbindungselement auch einen Arm zum Verbinden mit einer Spurstange eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung einer für die Erfindung beispielhaften Aufhängungs- und Bremseinheit, die unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen zu lesen ist, in denen zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der beispielhaften Einheit;

Fig. 2 eine Seitenansicht der beispielhaften Einheit;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, die jedoch die Einheit im Vertikalschnitt zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeils V in Fig. 2;

Fig. 6 ein Vertikalschnitt durch ein Aufhängungsverbindungselement der beispielhaften Einheit; und

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich der Fig. 4, jedoch einer Abwandlung der beispielhaften Einheit.

Die beispielhafte Einheit 10 ist eine Aufhängungs- und Bremseinheit für ein (nicht dargestelltes) Vorderrad eines Kraftfahrzeugs mit Vorderradantrieb. Die Anordnung enthält ein Aufhängungsverbindungselement 12 und eine Nabe 14, die so an dem Aufhängungsverbindungselement 12 befestigt ist, daß sie relativ zu diesem drehbar ist.

Die Nabe 14 ist ein einstückiges Gußteil und hat, wie es normalerweise der Fall ist, einen hohlen zylindrischen hinteren Vorsprung 14a, der eine mit Kerben versehene Innenseite sowie eine Außenseite hat, die als Anbringung für Wälzlager 16 dient (Fig. 3). Ein mit Kerben versehener Vorsprung eines Gleichlaufgelenks 18 (in Fig. 3 mit Strichlinien dargestellt) am Ende einer Antriebswelle ist in dem Vorsprung 14a aufgenommen, so daß die Nabe 14 durch die Antriebswelle auf den Lagern 16 gedreht werden kann. Die Nabe 14 hat ferner einen ringförmigen scheibenartigen Abschnitt 14b, von dem der Abschnitt 14a nach hinten absteht. Die Nabe 14 stellt eine Anbringung für das (nicht dargestellte) Rad dar, das mit Schrauben, die in den Löchern 14d aufgenommen werden, an eine Vorderseite des Abschnitts 14b geschraubt wird. Die Nabe 14 hat ferner einen hohlen zylindrischen hinteren Vorsprung 14c, dessen Durchmesser größer ist als der des Abschnitts 14a. Der Abschnitt 14c steht von der Außenkante des Abschnitts 14b ab. Der Abschnitt 14c hat eine Außenseite, die mit Kerben 20 versehen ist, welche parallel zu der Achse 22 verlaufen, um die sich die Nabe 14 dreht. Die Kerben 20 sind in drei Gruppen mit gleichmäßigen Abständen am Umfang angeordnet.

Das Aufhängungsverbindungselement 12 (siehe Fig. 6) ist ein einstückiges Gußteil und hat einen hohlen zylindrischen Abschnitt 12a herkömmlicher Form, der eine Anbringung für die Lager 16 bildet, so daß sich die Nabe 14 an dem Aufhängungsverbindungselement 12 dreht. Das Aufhängungsverbindungselement 12 enthält ferner eine obere 24 und eine untere 26 Befestigungsvorrichtung für Haltevorrichtungen des Aufhängungsverbindungselements 12. Die obere Befestigungsvorrichtung 24 ist von einem Abschnitt 12b des Aufhängungsverbindungselements 12 gebildet, der von einem Abschnitt 12c nach hinten absteht, welcher seinerseits von dem Abschnitt 12a nach oben absteht. Der Abschnitt 12b hat eine herkömmliche Form und bildet zwei halbzylindrische Arme (siehe Fig. 5), die zusammen ein Klemmstück bilden, das durch eine (nicht dargestellte) Schraube festgezogen werden kann, welche durch Bohrungen 28 in den Armen und über einen Spalt zwischen ihnen verläuft. Ein (nicht dargestelltes) McPherson-Federbein kann zwischen die Arme des Abschnitts 12b geklemmt werden, so daß das Aufhängungsverbindungselement 12 um die Längsachse des Federbeins schwenkbar ist.

Die untere Befestigungsvorrichtung 26 ist von einem Abschnitt 12d des Aufhängungsverbindungselements 12 gebildet, der von dessen Abschnitt 12a nach unten absteht. Dieser Abschnitt 12d hat eine herkömmliche Form und eine vertikale Bohrung 30 zum Aufnehmen eines Stifts eines (nicht dargestellten) Kugelgelenks sowie zwei horizontale Bohrungen 32, in denen (nicht dargestellte) Schrauben zum Verbinden des Aufhängungsverbindungselements 12 mit einer (nicht dargestellten) Zugstrebe aufgenommen werden können.

Das Aufhängungsverbindungselement 12 hat ferner einen Arm 34 zum Verbinden mit einer (nicht dargestellten) Spurstange eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs. Dieser Arm 34 hat eine herkömmliche Form und ist durch einen Abschnitt 12e des Aufhängungsverbindungselements 12 gebildet, der von dessen Abschnitt 12a seitwärts absteht. Der Arm 34 hat eine vertikale Bohrung 36, durch die der Arm gelenkig mit der Spurstange verbunden werden kann. Zum Lenken des Fahrzeugs wird die Spurstange so bewegt, daß das Aufhängungsverbindungselement 12 verbindungselements 12 befestigt ist. Genauer gesagt verlaufen zwei Schrauben 66 durch Bohrungen durch den Abschnitt 12c und das Führungsteil 64 und haben mit Gewinden versehene Enden, die in Gewindebohrungen in der Trägerplatte 62 aufgenommen werden. Das Führungsteil 64 hat zwei Führungsflächen 68, auf denen die Trägerplatten 52 und 58 gleiten. Die Führungsflächen 68 verlaufen an einander abgewandten Seiten des Teils 64 parallel zur Achse 22. Jede Führungsfläche 68 ist im wesentlichen konvex und U-förmig im Querschnitt und ist in konkaven U-förmigen Vorsprüngen der Trägerplatten 52 und 58 aufgenommen. Eine Blattfeder 70 ist zwischen dem Führungsteil 64 und den Trägerplatten 52 und 58 angeordnet, um Rattern zu verhindern.

Die beispielhafte Einheit 10 enthält ferner eine Kolben- und Zylindereinheit, die betätigbar ist, um die Beläge 50, 54, 56 und 60 mit einander abgewandten Seitenflächen der Scheiben 38 und 40 in Kontakt zu drücken, um die Nabe 14 und somit das Rad abzubremsen. Die Kolben- und Zylindereinheit enthält einen Zylinder 72, der durch den Abschnitt 12c des Aufhängungsverbindungselements 12 definiert ist. Somit ist der Zylinder 72 einstückig mit dem Rest des Aufhängungsverbindungselements 12 ausgebildet. Der Kolben 74 der Einheit steht von dem Zylinder 72 hervor und berührt die Trägerplatte 52 an ihrer dem Belag 50 abgewandten Seite. Die Kolben- und Zylindereinheit wird betätigt, indem Hydraulikfluid unter Druck einer Bohrung 76 in dem Abschnitt 12c des Aufhängungsverbindungselements zugeführt wird, die mit dem Zylinder 72 in Verbindung steht. Der Kolben 74 bewegt sich aus dem Zylinder 72 heraus und bewegt die Trägerplatten 52 und 85 und die Scheiben 38 und 40 bis die Scheibe 40 den Belag 60 berührt, welcher unbeweglich ist.

Die Fig. 7 ist der Fig. 4 ähnlich, jedoch zeigt sie eine Variante 100 der beispielhaften Einheit 10, bei der Elemente, die denen der Einheit 10 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht näher beschrieben werden. Die Einheit 100 unterscheidet sich von der Einheit 10 darin, daß statt des Zylinders 72 zwei parallele Zylinder 102 in dem Abschnitt 12c des Aufhängungsverbindungselements 12 ausgebildet sind. In diesem Fall hat jeder der Zylinder 102 eine kleinere Querschnittsfläche als der Zylinder 72, doch die Gesamtfläche der Zylinder 102 ist größer. Jeder Zylinder 102 hat einen darin aufgenommenen Kolben 104, und die Kolben 104 wirken beim Drücken der Trägerplatte 52 zusammen. Um die beiden Kolben- und Zylindereinheiten unterzubringen, ist das Führungsteil 64 so modifiziert, daß es sich wie bei 106 dargestellt über die Kolben 104 wölbt, und die Schrauben 66 werden durch drei Schrauben 108 ersetzt. Durch


Anspruch[de]

1. Aufhängungs- und Bremseinheit (10; 100) für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einheit ein Aufhängungsverbindungselement (12) mit einer oberen (24) und einer unteren (26) Befestigungsvorrichtung für Haltevorrichtungen des Verbindungselements und eine Nabe (14) enthält, die so an dem Aufhängungsverbindungselement (12) befestigt ist, daß sie relativ zu diesem drehbar ist, wobei die Nabe eine Anbringung für das Rad bildet, wobei die Einheit ferner eine Bremsscheibe (38) enthält, die so angebracht ist, daß sie sich mit der Nabe (14) dreht, und außerdem so angebracht ist, daß sie eine eingeschränkte Bewegung auf der Nabe in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der Achse (22), um die sich die Nabe dreht, ausführen kann, wobei die Einheit ferner an einander abgewandten Seiten der Scheibe angeordnete Reibmaterialbeläge (50, 54) und eine Kolben- und Zylindereinheit (72, 74; 102, 104) hat, die betätigbar ist, um die Beläge mit einander abgewandten Seitenflächen der Scheibe in Kontakt zu drücken, um die Nabe und somit das Rad abzubremsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängungsverbindungselement (12) auch den Zylinder (72; 102) der Kolben- und Zylindereinheit enthält, der einstückig mit dem übrigen Teil des Verbindungselements ausgebildet ist, und daß die Einheit auch elastische Mittel (44) zum Ausüben einer Kraft hat, die zwischen der Nabe (14) und der Bremsscheibe (38) wirken, um die Bewegung der Scheibe auf der Nabe zu kontrollieren.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (38) nach innen hervorstehende Zähne (42) hat, die in Kerben (20) auf der Nabe (14) eingreifen.

3. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (20) beabstandet sind und das zum Ausüben von Kraft bestimmte elastische Mittel (44) Federn enthält, die auf der Nabe (14) zwischen den Kerben angebracht sind.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit auch eine zweite Scheibe (40) enthält, die auf der Nabe (14) neben der ersten Scheibe (38) angebracht ist, wobei die zweite Scheibe ebenfalls so angebracht ist, daß sie eine eingeschränkte Bewegung auf der Nabe in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der Achse (22), um die sich die Nabe dreht, ausführen kann, und das zum Ausüben von Kraft bestimmte elastische Mittel (44) auf sie einwirkt, und daß die Einheit ferner Bremsbeläge (54, 56) enthält, die so zwischen den Scheiben angebracht sind, daß sie eine eingeschränkte Bewegung in die genannte Richtung ausführen können.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) einen Arm (34) zum Verbinden mit einer Spurstange eines Lenksystems des Kraftfahrzeugs enthält.







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