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Dokumentenidentifikation DE10324771A1 16.12.2004
Titel Anordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe
Anmelder BPW Bergische Achsen KG, 51674 Wiehl, DE
Erfinder Goyke, Georg, Dipl.-Ing., 51588 Nümbrecht, DE;
Ebert, Jörg, Dipl.-Ing. Dr., 50858 Köln, DE
Vertreter Christophersen & Partner, Patentanwälte, 40479 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 31.05.2003
DE-Aktenzeichen 10324771
Offenlegungstag 16.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.12.2004
IPC-Hauptklasse B60T 1/06
Zusammenfassung Vorgeschlagen wird eine Anordnung einer Bremsscheibe (20) an einer bezüglich einer Fahrzeugachse (1) drehbar montierbaren Radnabe (2), bei welcher Anordnung zur Übertragung der in Umfangsrichtung wirkenden Bremsmomente die Bremsscheibe (20) und die Radnabe (2) mit formschlüssig ineinander greifenden Strukturen versehen sind, und mit einem die Bremsscheibe (20) mit der Radnabe (2) axial verbindenden, lösbaren Sicherungselement (27). Um eine verbesserte Zugänglichkeit bei Wartungs- und Servicearbeiten an der Bremse zu ermöglichen, ist die erfindungsgemäße Weiterbildung gekennzeichnet durch ein durch eine erhöhte Axialkraft zwischen Bremsscheibe (20) und Radnabe (2) lösbares Sicherungselement (27). Vorzugsweise ist das Sicherungselement (27) ein radial stauch- oder aufweitbarer Sprengring. Vorzugsweise sind Bremsscheibe und Radnabe in ihrer Verbindung (37) mit sich überdeckenden Nuten versehen, wobei sich der Sprengring (27) in dem durch die beiden Nuten gemeinsam gebildeten Ringraum (26) befindet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Bremsscheibe an einer bezüglich einer Fahrzeugachse drehbar montierbaren und mit der Bremsscheibe verbundenen Radnabe, bei welcher Anordnung die Übertragung der Bremsmomente von der Bremsscheibe auf die Radnabe durch in Umfangsrichtung wirkende Formschlußelemente erfolgt, und mit einem zur axialen Trennung der Verbindung von Radnabe und Bremsscheibe lösbaren Sicherungselement. Die Erfindung betrifft ferner eine dementsprechend ausgebildete Radnabe und Bremsscheibe.

Eine Anordnung einer Bremsscheibe an einer Radnabe mit den vorgenannten Merkmalen ist aus der EP 0 849 487 B1 bekannt. Bestandteile der Bremsscheibe und der Radnabe sind daran angeformte axiale Verlängerungen, welche derart mit in Umfangsrichtung sich abwechselnden Vor- und Rücksprüngen versehen sind, daß zwischen Bremsscheibe und Radnabe eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung entsteht, über die die Bremsmomente von der Bremsscheibe auf die Radnabe abgeführt werden. Zur Montage bzw. Demontage wird zunächst die Bremsscheibe in geeigneter Weise in ihrer Stellung fixiert. Sodann wird durch Betätigung der zentralen Achsmutter die Radnabe vom Achsschenkel abgezogen, wobei durch bestimmte konstruktive Mittel sichergestellt ist, daß auch das hintere Wälzlager der Radlagerung mit abgezogen wird. Vor dem beschriebenen Abziehen der Radnabe muß zunächst noch ein Haltering entfernt werden, der am inneren Ende der Radnabe mit Hilfe mehrerer Schrauben lösbar befestigt ist. Für die Übertragung des Bremsmomentes hat der Haltering keine Bedeutung, vielmehr dient er ausschließlich der axialen Lagesicherung der Bremsscheibe an der Radnabe.

Die Befestigung des Halterings an einer zur Fahrzeugmitte hin weisenden Stirnfläche der Radnabe erweist sich bei einem Bremsscheibenwechsel oder bei Wartungsarbeiten an der Bremse als nachteilig, da die zur Befestigung des Halterings verwendeten Schrauben nur schwer zugänglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung einer Bremsscheibe an einer drehbar auf einem Achsschenkel montierbaren Radnabe mit verbesserter Zugänglichkeit im Rahmen von Wartungs- und Servicearbeiten an der Bremse zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein durch eine erhöhte Axialkraft zwischen Bremsscheibe und Radnabe lösbares Sicherungselement. Ein solches Sicherungselement ist im Normalfall in der Lage, die gegenseitige axiale Lage von Bremsscheibe einerseits und Radnabe andererseits, ggf. einschließlich eines begrenzten axialen Spieles, zu definieren. Erst eine erhöhte Axialkraft zwischen Bremsscheibe und Radnabe führt, und zwar ohne Durchführung weiterer oder zusätzlicher Maßnahmen, zu einem Lösen des Sicherungselementes und damit zu einem Aufheben der Verbindung mit der Folge einer axialen Trennung von Radnabe und Bremsscheibe.

Mit der Erfindung wird die Zugänglichkeit der Bremse im Rahmen von Wartungs- oder Servicearbeiten verbessert, da es zur Durchführung entsprechender Arbeiten nicht mehr erforderlich ist, an einer schwer zugänglichen Stelle zunächst Verschraubungen zu lösen und damit erst die Voraussetzungen für eine Trennung der Radnabe von der Bremsscheibe zu schaffen. Erfindungsgemäß erfolgt das Lösen des Sicherungselementes und damit die Voraussetzung für die anschließende Trennung von Radnabe und Bremsscheibe gleichsam automatisch mit dem axialen Abziehen der Radnabe. Die Bremsscheibe verbleibt hierbei zunächst an Ort und Stelle, sie kann dann anschließend zwecks Austauschs oder zur Durchführung von Wartungsarbeiten an der Bremse aus der Scheibenbremse herausgenommen werden.

Von besonderem Vorteil ist der Einsatz der Erfindung bei einer Scheibenbremse mit Festsattel und entsprechend schwimmend angeordneter Bremsscheibe. Da bei diesem Bremsentyp die Bremsscheibe zumindest zum Teil der Zustellbewegung der Bremsbetätigung folgen muß, wird mit einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung vorgeschlagen, daß die axiale Verbindung der Bremsscheibe mit der Radnabe ein in seiner Größe begrenztes axiales Spiel aufweist. Auf diese Weise kann die Bremsscheibe relativ zu der Radnabe in axialer Richtung entsprechend der Zustellbewegung der Bremspads der Scheibenbremse wandern. Um auch bei hohen Drehzahlen einen stabilen, schwingungsfreien und im nichtgebremsten Zustand einen gegenüber den Bremspads kontaktlosen Betrieb zu ermöglichen, wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß Bremsscheibe und Radnabe über den Weg des axialen Spiels gegenseitig federbelastet sind. Zur Erzielung dieser Federbelastung, die aufgrund ihrer Richtung bestrebt ist, Bremsscheibe und Radnabe voneinander weg zu bewegen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung als Federelement eine Tellerfeder verwendet, welche sich z.B. einerseits an einer nach außen weisenden Stirnfläche der Bremsscheibe, und andererseits an einer Schulter der Radnabe abstützt.

In bezug auf das Sicherungselement wird mit einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, daß dieses ein seine Lage und/oder seine Form in Abhängigkeit von der zwischen Bremsscheibe und Radnabe wirkenden Axialkraft änderndes Sicherungselement ist.

Bevorzugt wird hierzu ein Sicherungselement, welches ein z.B. unmittelbar zwischen der Radnabe und der Bremsscheibe angeordneter, radial stauch- oder aufweitbarer Sprengring ist. Ein solcher Sprengring ist in besonderer Weise dazu geeignet, daß seine Sicherungskraft durch Aufwendung einer erhöhten Axialkraft aufgehoben wird, wodurch anschließend Bremsscheibe und Radnabe durch einfaches Herausziehen der Radnabe aus der Bremsscheibe voneinander trennbar sind.

Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß Verbindung von Bremsscheibe und Radnabe sich überdeckende Umfangsnuten aufweist, und daß sich der Sprengring in dem durch beide Nuten gemeinsam gebildeten Ringraum befindet.

Um auch nach erfolgter Trennung der Radnabe von der Bremsscheibe sicherzustellen, in welcher der beiden beteiligten Nuten der Sprengring verbleibt, sollte die radiale Tiefe der einen Nut mindestens gleich dem Querschnittsdurchmesser des Sprengrings sein. Die radiale Tiefe der anderen Nut hingegen sollte geringer als der halbe Querschnittsdurchmesser des Sprengrings sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Sprengring nach der axialen Trennung der Teile in der Nut größerer radialer Tiefe verbleibt.

Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Nut geringerer radialer Tiefe einen gekrümmten Wandabschnitt aufweist, dessen Krümmung gleich der Außenkontur des Sprengring-Querschnittes ist. Hierdurch ergibt sich eine relativ große Berührungsfläche zwischen dem Wandabschnitt der Nut und dem Sprengring, wodurch verschleißintensive hohe Flächenpressungen vermieden werden.

Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß sich der Sprengring auf zumindest einem Teil seines Umfangs gegen den Boden der Nut geringerer radialer Tiefe abstützt, um so dem Sprengring eine definierte Lage in dem durch die beiden Nuten gebildeten Ringraum zu ermöglichen.

Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß sich der Sprengring, in Umfangsrichtung betrachtet, aus längeren, seiner Kreisform folgenden und kürzeren, im wesentlichen geraden Abschnitten zusammensetzt. Ein solcher Sprengring zeichnet sich im Vergleich zu einem kreisrunden Sprengring durch einen stark erhöhten Verformungswiderstand gegenüber radial wirkenden Verformungskräften aus. Auf diese Weise wird vermieden, daß bereits eine geringe Axialkraft zwischen Bremsscheibe und Radnabe zu einem Lösen des als Sprengring ausgebildeten Sicherungselementes führt. Vielmehr muß zum Bewirken eines solchen Lösens eine erhöhte Axialkraft aufgewendet werden, wie sie z.B. durch Betätigung der zentralen Achsmutter der Radlagerung mittels eines Schraubenschlüssels aufgebracht werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

1 In einem Längsschnitt eine Fahrzeug-Radlagerung einschließlich einer zweiteiligen Radnabe und einer auf der Radnabe befestigten Bremsscheibe einer Scheibenbremse;

2 einen Querschnitt durch den Verbindungsbereich zwischen Radnabe und Bremsscheibe entsprechend der in 1 eingezeichneten Schnittebene II-II;

3 einen Querschnitt durch den Verbindungsbereich zwischen Radnabe und Bremsscheibe entsprechend der in 1 eingezeichneten Schnittebene III-III;

3a die in 3 gekennzeichnete Einzelheit IIIa in vergrößerter Darstellung;

4 eine Ansicht eines als Sicherungselement dienenden Sprengringes;

4a in gegenüber 4 vergrößerter Darstellung ein Detail des Sprengringes nach 4;

5a5c in schematischen Längsschnitten das Zusammenwirken des Sprengrings mit einerseits Radnabe und andererseits Bremsscheibe beim Montieren der Teile;

6a6c in einer den 5a5c ähnlichen Darstellung das Zusammenwirken der beteiligten Teile während eines Bremsvorganges in drei verschiedenen Stadien;

7 in einem Halbschnitt eine weitere Ausführungsform einer Fahrzeug-Radlagerung mit der Bremsscheibe einer Scheibenbremse und

8 eine Explosionsdarstellung der Radlagerung der 7 nach dem Lösen der Verbindung von Bremsscheibe und Radnabe, wobei bei axial fixierter Bremsscheibe Teile der Radlagerung von der Fahrzeugachse heruntergezogen sind.

1 zeigt als Bestandteil einer Fahrzeug-Radlagerung einen Achsschenkel 1, welcher am Ende eines Achsrohres 1a der Fahrzeugachse befestigt ist. Auf dem Achsschenkel 1 ist eine Radnabe 2 drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt mittels eines äußeren Wälzlagers 3 und eines inneren Wälzlagers 4, die beim Ausführungsbeispiel jeweils als Kegelrollenlager ausgeführt sind, wobei das innere Wälzlager 4 auf einem größeren Durchmesser arbeitet, als das äußere Wälzlager 3. Jedes der beiden Wälzlager 3, 4 verfügt über einen auf einer Passung des Achsschenkels 1 aufsitzenden inneren Lagerring 5. Ein separater äußerer Lagerring fehlt, vielmehr laufen die Kegelrollen 6 der Wälzlager unmittelbar auf äußeren Lagerlaufflächen 7 ab, welche innen an der Radnabe 2 ausgebildet sind.

Die Sicherung der Radlagerung in axialer Richtung sowie die Einstellung des Lagerspiels erfolgt über eine zentrale Achsmutter 9. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zentrale Achsmutter 9 mit einem Ratschenmechanismus versehen, um das maximal übertragbare Anzugsmoment zu begrenzen. Die Achsmutter 9 ist mit einem Radialbund 10 versehen, welcher sich radial bis nahe der Ausdrehung 11 der Radnabe 2 erstreckt. In eine in dieser Ausdrehung 11 eingearbeiteten Nut ist ein Sprengring 12 einsetzbar. Wie 1 erkennen läßt, hintergreift die Achsmutter mit ihrem Radialbund 10 den in die Nut der Ausdrehung 11 eingesetzten Sprengring 12. Wird daher die Achsmutter 9 in Löserichtung betätigt, so schraubt sie sich von dem Gewindezapfen 13 des Achsschenkels 1 herunter, wobei sie mit ihrem Radialbund 10 den Sprengring 12 mitnimmt, und auf diese Weise zugleich die gesamte Radnabe 2 mitnimmt. Durch Betätigung der Achsmutter 9 in Löserichtung läßt sich daher die gesamte Radnabe 2 von dem Achsschenkel 1 abziehen, und zwar ggf. gemeinsam mit einem auf der Radnabe 2 befestigten Radnabenflansch 16 sowie dem an dem Radnabenflansch 16 befestigten, auf der Zeichnung nicht dargestellten Fahrzeugrad.

Der Radnabenflansch 16, welcher beim Ausführungsbeispiel gekröpft gestaltet ist, ist über Verschraubungen 17 mit dem Grundkörper 2a der Radnabe 2 verbunden. Bohrungen 18 im Außenkranz des Radnabenflansches 16 dienen zur Aufnahme der Radfelge bzw. des Fahrzeugrades. Der Radnabenflansch 16 ist so gestaltet, daß er sich auch um 180° gedreht an dem Grundkörper 2a der Radnabe 2 befestigen läßt, um so andere Einpreßtiefe der verwendeten Fahrzeugfelge zu berücksichtigen.

Weiterer Bestandteil der beschriebenen Anordnung ist die Bremsscheibe 20 der auf der Zeichnung nicht näher dargestellten Fahrzeug-Scheibenbremse. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gehört die Bremsscheibe 20 zu einer Festsattel-Scheibenbremse, weshalb die Bremsscheibe 20 schwimmend angeordnet ist, d.h. sie verfügt über eine gewisse axiale Beweglichkeit bezüglich der Radnabe 2.

Zur Übertragung des Bremsmomentes zwischen Bremsscheibe und Radnabe sind, wie insbesondere 2 erkennen läßt, Bremsscheibe 20 und Radnabe 2 mit in Umfangsrichtung formschlüssig ineinandergreifenden Strukturen versehen. Hierbei zeigt 2 einen Querschnitt in der in 1 mit II bezeichneten Ebene. Die Berührungsflächen zwischen der innen liegenden Radnabe 2 und der außen liegenden Bremsscheibe 20 sind nicht kreisrund, sondern weisen, im Querschnitt betrachtet, eine Polygonstruktur mit insgesamt fünf sanft gerundeten Ecken 22 auf. Infolge dieser wie eine Keilverzahnung wirkenden Polygonverbindung sind Bremsmomente zwischen Bremsscheibe 20 und Radnabe 2 übertragbar, zugleich bleiben diese Teile in axialer Richtung relativ zueinander beweglich. Die Polygonverbindung erstreckt sich über die axiale Länge L, wie sie in 1 eingezeichnet ist. Auf diese Weise entsteht eine große Kraftübertragungsfläche unter Vermeidung einer Linienberührung mit entsprechend hoher Pressung.

Zur Bereitstellung der axialen Länge L der Polygonverbindung ist die Bremsscheibe 20 in Richtung auf das Achsende mit einer axialen Verlängerung 21 versehen, welche die Radnabe 2 umgibt. Bei 1 ist die axiale Verlängerung 21 einstückiger Bestandteil der Bremsscheibe 20. Jedoch ist es auch möglich, die axiale Verlängerung 21 als separates Bauteil zu konstruieren. Die Länge L der der Momentenübertragung dienenden Polygonstruktur erstreckt sich teils noch über die eigentliche Bremsscheibe und teils über deren axiale Verlängerung 21. Im folgenden werden Bremsscheibe und axiale Verlängerung in ihrer Gesamtheit als „Bremsscheibe 20" bezeichnet.

Außerhalb des voranstehend beschriebenen polygonalen Verbindungsbereiches sind die Radnabe 2 und die axiale Verlängerung 21 der Bremsscheibe jeweils mit einer Umfangsnut versehen, wobei sich beide Nuten zueinander hin öffnen und auf diese Weise einen gemeinsamen Ringraum 26 bilden, in welchem ein Sprengring 27 sitzt. Hierzu zeigt 3, bei der es sich um eine Wiedergabe der in 1 mit III bezeichneten Schnittebene handelt, den aus den beiden Umfangsnuten gebildeten Ringraum 26 mit dem darin angeordneten Sprengring 27. Zu erkennen ist, daß sich der Sprengring 27 auf einem Teil seines Umfangs am Boden der äußeren, in der Bremsscheibe 20 bzw. deren Verlängerung 21 ausgebildeten Nut 32 abstützt. Gegenüber dem Boden der inneren Nut 33, welche in der Radnabe 2 ausgebildet ist, kann der Sprengring 27 einen radialen Abstand aufweisen. Die Bedeutung des Sprengrings 27 und sein Zusammenwirken mit dem aus den beiden Umfangsnuten gebildeten Ringraum 26 wird im nachfolgenden noch näher erläutert werden.

Ein weiteres Element der axialen Verbindung zwischen Bremsscheibe und Radnabe ist ein als Tellerfeder 29 ausgebildetes Federelement, welches sich an einer nachaußen weisenden Stirnfläche 30 der Bremsscheibe und andererseits an einer Schulter 31 der Radnabe 2 abstützt. Die Tellerfeder 29 erzeugt daher eine Kraft, welche bestrebt ist, Bremsscheibe und Radnabe voneinander weg zu bewegen. Diese Federkraft arbeitet gegen die durch den Sprengring 27 bewirkte axiale Verriegelung der Bremsscheibe 20 an der Radnabe 2. Auch diese technischen Zusammenhänge werden nachfolgend anhand einmal der 5a bis 5c und zum anderen der 6a bis 6c erläutert.

Die 5a, 5b und 5c zeigen in drei verschiedenen Schritten, daß der Sprengring 27 ein lösbares Sicherungselement ist, welches eine Aufhebung der Verbindung 37 und auf diese Weise eine Trennung der Radnabe 2 von der Bremsscheibe 20 ermöglicht.

5c zeigt die Normalposition, in welcher der Sprengring 27 die Bremsscheibe 20 an der Radnabe 2 formschlüssig verriegelt. Hierzu befindet sich der Sprengring 27 in dem durch die Nut 32 der Bremsscheibe 20 und die Nut 33 der Radnabe 2 gebildeten Ringraum 26. Die Tiefe T1 der Nut 32 ist geringer, als der halbe Querschnittsdurchmesser D des Sprengrings 27. Hingegen ist die Tiefe T2 der anderen, in der Radnabe 2 ausgebildeten Nut 33 vorzugsweise gleich dem Querschnittsdurchmesser D des Sprengrings 27. Die beschriebenen Größenverhältnisse ermöglichen es dem Sprengring 27, aus seiner z.B. in 5c dargestellten Normalstellung, bei welcher der Sprengring 27 sich zumindest mit einem Teil seines Umfangs an dem Boden der äußeren Nut 32 abstützt, bei entsprechender Kraftausübung so weit zusammengedrückt zu werden, daß er in diese innere Nut 33 eintaucht. Letzteres ist in 5b dargestellt. Die Fähigkeit des Sprengrings 27, unter Reduzierung seines Durchmessers zusammengedrückt zu werden und hierbei in die innere Nut 33 einzutauchen, wird erfindungsgemäß dazu ausgenutzt, um bei einer entsprechend hohen Axialkraft die Verbindung 37 aufzuheben und Bremsscheibe und Radnabe axial voneinander zu trennen. Hierzu zeigt 5c die Ausgangssituation, in welcher Radnabe 2 und Bremsscheibe 20 mittels des als Sicherungselement dienenden Sprengrings 20 gegenander verriegelt sind. Bei Erzeugung einer relativ hohen Axialkraft auf die Radnabe 2, wie sie z.B. durch die oben bereits beschriebene Losdrehbewegung der zentralen Achsmutter 9 erreicht werden kann, staucht die Kante 34 der äußeren Nut 32 den Sprengring 27 soweit zusammen, daß dieser seinen formschlüssigen Eingriff in diese äußere Nut 32 verliert, und sich der Sprengring noch weiter in die innere Nut 33 absenkt. Dieser Zustand ist in 5b dargestellt. Auf diese Weise ist die Verriegelungswirkung des Sprengrings 27 aufgehoben, die Radnabe 2 läßt sich von der Bremsscheibe 20 axial wegziehen. Hierbei muß selbstverständlich sichergestellt werden, daß die Bremsscheibe 20 zuvor in ihrer Stellung fixiert wird. Dies erfolgt in der Praxis durch Betätigung der Bremse und damit Einspannen der Bremsscheibe 20 zwischen den Bremspads 35a, 35b der Scheibenbremse.

Um bei erneuter Montage die Radnabe leichter in die Bremsscheibe hineinschieben zu können, ist die Stirnfläche 30 der Bremsscheibe 20 bzw. deren axiale Verlängerung 21 mit einer geeigneten Einführschräge 36 versehen (5b).

Zur Trennung der Radnabe von der Bremsscheibe muß daher mittels der zentralen Achsmutter 9 eine Axialkraft aufgebracht werden, die ausreichend ist, das Sicherungselement 27 aus seiner in 5c dargestellten Gestalt in seine in 5b dargestellte Gestalt zu verformen, indem z. B. dessen Durchmesser entsprechend reduziert wird. Zur Erhöhung der hierfür erforderlichen Formänderungsarbeit ist der Sprengring vorzugsweise wie in den 4 und 4a dargestellt gestaltet. Der zwecks der Ermöglichung seiner Stauchung mit einer Öffnung 38 versehene Sprengring 27 weist insgesamt zwar eine runde Gestalt auf, jedoch sind Umfangsabschnitte U vorhanden, in denen der Sprengring nicht seiner Kreisform folgt, sondern gerade Abschnitte aufweist. Einen solchen geraden Abschnitt läßt insbesondere die Detaildarstellung 4a erkennen. Über den Umfang betrachtet weist der Sprengring 27 insgesamt drei gerade Umfangsabschnitte U auf. Einer hiervon befindet sich der Öffnung 38 gegenüber, die beiden anderen geraden Umfangsabschnitte sind demgegenüber um 120° versetzt an dem Sprengring ausgeformt.

Die geraden Umfangsabschnitte U führen zu einer erheblichen Versteifung des Sprengrings. Wird dieser entsprechend 5b durch die Kante 34 der äußeren Nut 32 in die innere Nut 33 weggedrückt, so stützt sich der Sprengring zunächst nur im Bereich der geraden Umfangsabschnitte U an dem Boden der inneren Nut 33 ab. Es ist dann eine erhebliche weitere Formänderungsarbeit erforderlich, um den Durchmesser des Sprengrings 27 weiter zu reduzieren, bis dieser gemäß 5b soweit in die innere Nut 33 hineingetaucht ist, daß er die äußere Nut 32 verläßt und im Ergebnis die Radnabe 2 aus der Bremsscheibe 20 herausgezogen werden kann. Zur Formänderung, d.h. Durchmesserreduzierung des in 4 dargestellten, nicht runden Sprengrings 27 ist daher eine erheblich höhere Kraft erforderlich, als für eine gleichgroße Verformung eines kreisrunden Sprengringes.

In den 6a, 6b und 6c schließlich ist dargestellt, wie im Betrieb der Scheibenbremse ein axialer Spielausgleich vorgenommen wird. Hierzu stützt sich die bereits beschriebene Tellerfeder 29 einerseits an der äußeren Stirnfläche 30 der Bremsscheibe 20 und andererseits an der Schulter 31 der Radnabe 2 ab. Die Federkraft der Tellerfeder 29 ist geringer, als die durch den Sicherungsring 27 bedingte axiale Lösekraft zur Trennung von Bremsscheibe und Radnabe.

6a zeigt den Zustand bei unbetätigter Bremse. Der Sprengring 27 fixiert in axialer Richtung die Bremsscheibe 20 gegenüber der Radnabe 2, wobei sowohl die Kante 34 der äußeren Nut 32, wie auch die Kante 40 der inneren Nut 33 an dem Sicherungsring 27 anliegt. Zur Vermeidung einer zu hohen Flächenpressung weist die Nut 32 geringerer radialer Tiefe bis zu der Kante 34 hin einen gekrümmten Wandabschnitt 41 auf, dessen Krümmung gleich der Krümmung der Außenkontur des Sprengring-Querschnittes ist.

In 6b ist dargestellt, wie der eine Bremspad 35a gegen die Bremsscheibe 20 zugestellt ist. Zwischen der Bremsscheibe und dem anderen Bremspad 35b verbleibt noch das Lüftspiel S.

In 6c schließlich ist die Scheibenbremse soweit zugestellt, daß die schwimmend gelagerte Bremsscheibe 20 gegen den zweiten Bremspad 35b fährt, ein Lüftspiel S ist nicht mehr vorhanden. In diesem Fall ermöglicht die Geometrie des Sprengrings 27 sowie der beiden Nuten 32, 33 eine der Bremszustellung entsprechende Axialbewegung der Bremsscheibe 20 auf der Radnabe 2, wie dies ebenfalls 6c erkennen läßt. Hierzu ist die Länge L1 der in der Bremsscheibe ausgebildeten äußeren Nut 32 nur etwas größer als die Summe aus dem Querschnittsdurchmesser D des Sprengrings und dem Lüftspiel S, sofern, wie dies bei der dargestellten Konstruktion der Fall ist, eine automatische Verschleißnachstellung des Bremspads 35b erfolgt. Verfügt die Scheibenbremse hingegen nicht über eine solche automatische Nachstellung, muß bei der Bemessung der Länge L1 der Nut 32 der Verschleißweg berücksichtigt werden.

Die 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Für gleiche bzw. gleichwirkende Bauteile sind hierbei dieselben Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach den 1 bis 6 verwendet. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform der Erfindung bestehen im Wesentlichen die folgenden Unterschiede.:

Die Verbindung der Bremsscheibe 20 mit dem Radnabenflansch 16 der hier einstückig gestalteten Radnabe 2 erfolgt über eine axiale Verlängerung 21a der Bremsscheibe, wobei die axiale Verlängerung 21a in etwa die Form eines Topfes aufweist. Sie endet außenseitig in einem Flansch 44, welcher sich axial gegen den Radnabenllansch 16 abstützt. Die Verschraubung 45 verbindet hierbei den Flansch 44 der Bremsscheibe starr mit dem Radnabenflansch 16. Die Verschraubung 45 dient ferner auf der außenliegenden Seite des Radnabenflansches 16, der Befestigung des hier wiederum nicht dargestellten Fahrzeugrades bzw. der Felge des Fahrzeugrades.

Mit einem längeren, im Wesentlichen axial verlaufenden Abschnitt umgibt die Verlängerung 21a der Bremsscheibe den Nabengrundkörper, so dass zwischen diesen beiden Teilen ein Ringraum 46 verbleibt.

An dem in Bezug auf das Fahrzeug innenseitigen Ende der Verlängerung 21a ist die eigentliche Bremsscheibe 20 angeordnet. Die Verbindung 37 der Bremsscheibe 20 mit der axialen Verlängerung 21a erfolgt in der bereits beschriebenen Weise über das als Sprengring ausgebildete Sicherungselement 27. Die erfindungsgemäße axiale Trennung der Radnabe von der Bremsscheibe erfolgt hier also durch Aufhebung der Verbindung 37 zwischen der Bremsscheibe 20 (im engeren Sinne) und deren topfförmiger, über die Verschraubung 45 starr mit der Radnabe 2 verbundender Verlängerung 21a. Der Ringraum zur Aufnahme des Sprengrings 27 wird wiederum durch zwei Nuten gebildet, wobei sich die eine der Nuten innen an der Bremsscheibe 20, die andere der Nuten außen am innenseitig gelegenen Ende der Verlängerung 21a befindet. Von diesen beiden Nuten ist die tiefere Nut, in welcher nach der axialen Trennung von Bremsscheibe und Radnabe der Sprengring 27 verbleibt, die innen an der zentralen Öffnung der Bremsscheibe 20 eingearbeitete Nut.

Zur Übertragung des Bremsmomentes von der Bremsscheibe 20 auf deren axiale Verlängerung 21a stehen diese Teile in Umfangsrichtung in Formschluss miteinander. Diesen Formschluss lässt am besten die perspektivische Darstellung 8 erkennen. Die topfförmige Verlängerung 21a läuft an ihrem der Fahrzeugmitte zugewandten Ende kammartig aus. Zwischen den so gebildeten Zähnen bzw. Vorsprüngen 48 verbleiben Aussparungen 49, in die nach Art einer Kupplung korrespondierend gestaltete radiale Vorsprünge 50 am Innenrand der Öffnung der Bremsscheibe 20 formschlüssig eingreifen, wodurch in Umfangsrichtung der Formschluss zwischen Bremsscheibe und Verlängerung 21a der Bremsscheibe erzielt wird.

Wiederum ist die Bremsscheibe 20 in axialer Richtung über einen begrenzten Weg beweglich, und zwar diesmal in Bezug auf die topfförmige Verlängerung 21a. Die Tellerfeder 29, welche eine gewisse axiale Vorspannung der Bremsscheibe 20 im Vergleich zu der Radnabe 2 aufrecht erhält, befindet sich, wie 7 erkennen lässt, in dem Ringraum 46 zwischen axialer Verlängerung 21a und der Außenseite des Grundkörpers 2a der Radnabe 2. Dort stützt sich die Tellerfeder 29 an einer Kerbe im Außenumfang der Radnabe ab. Mit ihrem anderen Ende wirkt die Tellerfeder 29 auf ein Druckübertragungselement 51, welches beim Ausführungsbeispiel als Druckübertragungshülse ausgebildet ist. Die Druckübertragungshülse 51 vermag auf der Außenseite des Nabengrundkörpers 2a zu gleiten, und stützt sich mit ihrem anderen Ende gegen die Bremsscheibe 20 ab. Die Federkraft der Tellerfeder 29 beaufschlagt daher mittels der zwischengeschalteten Druckübertragungshülse 51 die Bremsscheibe 20 mit einer in 7 nach rechts gerichteten Federkraft. Die damit verbundenen Vorteile sind dieselben, wie voranstehend unter Bezugnahme auf die 6a bis 6c bereits erläutert.

Auch die Gestaltung des den Sprengring 27 aufnehmenden Ringraumes aus zwei zueinander hin sich öffnenden Nuten entspricht weitgehend jener Gestaltung, wie sie voranstehend bereits anhand der 5a bis 5c erläutert wurde. Wiederum ist ein Sprengring 27 von Vorteil, welcher sich, in Umfangsrichtung betrachtet, aus längeren, seiner Kreisform folgenden und kürzeren, im Wesentlichen geraden Umfangsabschnitten U zusammensetzt. Der Sprengring 27 ist in 8 in einer demontierten, d.h. aus seiner Nut innerhalb der Bremsscheibe 20 herausgenommenen Stellung dargestellt. Das eine Ende 52 des Sprengrings 27 ist zur Radaußenseite hin weggebogen, um so den Sprengring 27 in einer bestimmten Drehlage fixieren zu können. Sein Ende 52 greift hierbei in eine entsprechende Bohrung oder anderweitige Öffnung in den nach innen gerichteten Vorsprüngen 50 der Bremsscheibe 20 ein.

1Achsschenkel 1aAchsrohr 2Radnabe 2aGrundkörper der Radnabe 3vorderes Wälzlager 4hinteres Wälzlager 5innerer Lagerring 6Kegelrolle des Wälzlagers 7äußere Lagerlauffläche 9Achsmutter 10Radialbund 11Ausdrehung 12Sprengring 13Gewindezapfen 16Radnabenflansch 17Verschraubung 18Bohrung 20Bremsscheibe 21axiale Verlängerung 21aaxiale Verlängerung 22Ecke 26Ringraum 27Sprengring, Sicherungselement 29Tellerfeder 30Stirnfläche 31Schulter 32äußere Nut 33innere Nut 34Kante 35aBremspad 35bBremspad 36Einführschräge 37Verbindung 38Öffnung 40Kante 41gekrümmter Wandabschnitt 44Flansch 45Verschraubung 46Ringraum 48Vorsprung 49Aussparung 50Vorsprung 51Druckübertragungselement 52Ende des Sprengrings DQuerschnittsdurchmesser Laxiale Länge SLüftspiel T1Tiefe T2Tiefe UUmfangsabschnitt

Anspruch[de]
  1. Anordnung einer Bremsscheibe (20) an einer bezüglich einer Fahrzeugachse (1) drehbar montierbaren und mit der Bremsscheibe (20) verbundenen Radnabe (2), bei welcher Anordnung die Übertragung der Bremsmomente von der Bremsscheibe auf die Radnabe durch in Umfangsrichtung wirkende Formschlußelemente erfolgt, und mit einem zur axialen Trennung der Verbindung (37) von Radnabe (2) und Bremsscheibe (20) lösbaren Sicherungselement, gekennzeichnet durch ein durch eine erhöhte Axialkraft zwischen Bremsscheibe (20) und Radnabe (2) lösbares Sicherungselement (27).
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verbindung der Bremsscheibe (20) mit der Radnabe (2) ein in seiner Größe begrenztes axiales Spiel (S) aufweist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bremsscheibe (20) und Radnabe (2) in axialer Richtung gegenseitig federbelastet sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige axiale Federbelastung durch eine Tellerfeder (29) erzielt wird.
  5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (27) ein seine Lage und/oder seine Form in Abhängigkeit von der zwischen Bremsscheibe (20) und Radnabe (2) wirkenden Axialkraft änderndes Sicherungselement ist.
  6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (27) ein radial stauch- oder aufweitbarer Sprengring ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (37) von Bremsscheibe (20) und Radnabe (2) sich überdeckende Nuten (32, 33) aufweist, und daß sich der Sprengring (27) in dem durch beide Nuten (32, 33) gemeinsam gebildeten Ringraum (26) befindet.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe (T1) der einen Nut (32) geringer als der halbe Querschnittsdurchmesser (D) des Sprengrings (27) ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (32) mit der radialen Tiefe (T1) einen gekrümmten Wandabschnitt (41) aufweist, dessen Krümmung gleich der Krümmung der Außenkontur des Sprengring-Querschnitts ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Sprengring (27) auf zumindest einem Teil seines Umfangs gegen den Boden der Nut (32) geringerer radialer Tiefe (T1) abstützt.
  11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Sprengring (27), in Umfangsrichtung betrachtet, aus längeren, seiner Kreisform folgenden und kürzeren, im wesentlichen geraden Umfangsabschnitten (U) zusammensetzt.
  12. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (27) zur Herstellung der Verbindung (37) formschlüssig einerseits in die Bremsscheibe (2) und andererseits in eine die Radnabe (2) umgebende und mit dieser starr verbundene Bremsscheibenverlängerung (21a) eingreift.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibenverlängerung (21a) mit der Radnabe (2) verschraubt ist, und daß sich die Verschraubung auf einem größeren Durchmesser befindet, als die Verbindung (37) bzw. das Sicherungselement (27).
  14. Anordnung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine in der zentralen Öffnung der Bremsscheibe (20) angeordnete Nut zur Aufnahme des Sicherungselements (27).
  15. Radnabe (2), gekennzeichnet durch Verwendung in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14
  16. Bremsscheibe (20), gekennzeichnet durch Verwendung in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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