DE102023001694B3

DE102023001694B3 - Bremsscheibe für ein Fahrzeug, Vorrichtung zu deren Montage und/oder Demontage, Verfahren zu deren Montage, Verfahren zu deren Demontage und Antriebs- und Bremseinheit für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102023001694B3
Application number: DE102023001694.2A
Authority: DE
Inventors: Arthur Adam; Cornelius Hentrich; Victor Kühn
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-04-27
Filing date: 2023-04-27
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2043-04-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe (1) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Bremsenkessel (4) und einen an einer Innenseite einer Seitenwand (5) des Bremsenkessels (4) angeordneten Reibring (6).Erfindungsgemäß ist an einem Außenumfang des Reibrings (6) eine Außenverzahnung (7) vorgesehen und an der Innenseite der Seitenwand (5) des Bremsenkessels (4) eine Innenverzahnung (8) vorgesehen, wobei die beiden Verzahnungen (7, 8) kämmend ineinandergreifen und wobei der Reibring (6) in den Bremsenkessel (4) eingepresst ist.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage der Bremsscheibe (1), ein Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe (1), eine Vorrichtung (2) zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe (1) und eine Antriebs- und Bremseinheit (3) für ein Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe, ein Verfahren zur Montage der Bremsscheibe, ein Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe und eine Antriebs- und Bremseinheit für ein Fahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der US 2012/0001521 A1 beschrieben, ein Radnabenmotor und ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt. Der Radnabenmotor umfasst einen zylindrischen Spulenkörper, ein Spulenkörperstützelement, das an einer Welle befestigt ist, ein äußeres Joch, das an einer äußeren Umfangsseite des Spulenkörpers angeordnet ist und an einer Radscheibe befestigt ist, einen Magneten, der an einer inneren Umfangsfläche des äußeren Jochs befestigt ist, und ein inneres Joch, das an einer inneren Umfangsseite des Spulenkörpers so angeordnet ist, dass es dem Spulenkörper zugewandt ist. Das Außenjoch und das Innenjoch sind feststehend und um die Welle drehbar. Ein Bremssattel ist an einer inneren Umfangsseite des inneren Jochs vorgesehen.
In der EP 3 045 336 B1 wird eine radinterne Motorantriebsvorrichtung beschrieben. Ein Radnabenmotor-Antriebsmechanismus umfasst eine Nabe, die zum Anbringen an einem Radkörper eines Fahrzeugrades eingerichtet ist, einen Elektromotor, der in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs, das das Fahrzeugrad enthält, an der Innenseite der Nabe so angeordnet ist, dass er koaxial zu der Nabe ist, ein Motorgehäuse, in dem der Elektromotor installiert ist, ein Nabenlager, das an einem äußeren Ende des Motorgehäuses in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angebracht ist und die Nabe drehbar lagert, eine Bremsscheibe, die an der Nabe so angebracht ist, dass sie sich zusammen mit der Nabe dreht, ein Paar Bremsbeläge, die an jeweiligen Seiten der Bremsscheibe angeordnet sind, und einen Bremssattel, der so eingerichtet ist, dass er die Bremsscheibe mittels der Bremsbeläge festklemmt. Der Bremssattel wird an einem Außenumfang des Motorgehäuses befestigt, indem Gewindeelemente von der radial außenliegenden Seite des Motorgehäuses zu der radial innenliegenden Seite des Motorgehäuses eingedreht werden. Das Motorgehäuse schließt einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der einen Außendurchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des Außenumfangs der Bremsscheibe, sowie eine Endplatte ein, die sich an dem äußeren Ende des Abschnitts mit großem Durchmesser des Motorgehäuses in der Breitenrichtung des Fahrzeugs befindet. Der Bremssattel enthält einen Bremssattel-Träger, der ein Paar Sockelteile einschließt, die an dem Außenumfang des Abschnitts mit großem Durchmesser des Motorgehäuses befestigt sind, ein Paar nach innen vorstehender Teile, die sich von äußeren Enden der jeweiligen Sockelteile in der Breitenrichtung des Fahrzeugs entlang der Endplatte des Motorgehäuses radial nach innen erstrecken, sowie einen Kopplungsarm, über den die paarigen nach innen vorstehenden Teile miteinander gekoppelt sind. Die nach innen vorstehenden Teile liegen an der Endplatte des Motorgehäuses an.
Die DE 20 15 873 A offenbart Bremsen der Bauart mit freifliegend gelagerter oder schwimmender Scheibe und festem Innenbügel, die zum Abbremsen Fahrzeugen, bei denen die freifliegend gelagerte Scheibe einerseits mit einer fest mit dem abzubremsenden Rad festen Trommel über Vorsprünge und konjugierte Keilverbindungsausnehmungen verbunden ist und andererseits zwischen mit einem Bügel festen Schuhen eingespannt ist, wobei der Bügel Reibbeläge trägt, von denen der eine fest, der andere beweglich und durch eine Kolbenhubvorrichtung gesteuert ist.
Die US 2 701 626 A offenbart eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug, aufweisend einen Bremsenkessel und einen an einer Innenseite einer Seitenwand des Bremsenkessels angeordneten Reibring, wobei an einem Außenumfang des Reibrings eine Außenverzahnung vorgesehen ist und an der Innenseite der Seitenwand des Bremsenkessels eine Innenverzahnung vorgesehen ist, wobei die beiden Verzahnungen ineinandergreifen.
Die DE 36 12 896 A1 beschreibt eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug, mit einem napfförmigen Bremsscheibenträger und einen an dessen Innenseite angeordneten Reibring, wobei nach dem Guss an einem Außenumfang des Reibrings eine Außenverzahnung vorgesehen ist und an der Innenseite der Seitenwand des Bremsscheibenträgers eine Innenverzahnung vorgesehen ist, wobei die beiden Verzahnungen kämmend ineinandergreifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Bremsscheibe für ein Fahrzeug, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Montage der Bremsscheibe, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Antriebs- und Bremseinheit für ein Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 6, ein Verfahren zur Montage der Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine Antriebs- und Bremseinheit für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug weist einen Bremsenkessel und einen an einer Innenseite einer Seitenwand des Bremsenkessels angeordneten Reibring auf.
An einem Außenumfang des Reibrings ist eine Außenverzahnung vorgesehen und an der Innenseite der Seitenwand des Bremsenkessels ist eine Innenverzahnung vorgesehen, wobei die beiden Verzahnungen kämmend und somit formschlüssig ineinandergreifen. Der Bremsenkessel und der Reibring sind somit formschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere sind sie zerstörungsfrei demontierbar miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß ist der Reibring in den Bremsenkessel eingepresst. Der Bremsenkessel und der Reibring sind somit auch kraftschlüssig miteinander verbunden.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Bremsenkessel und der Reibring ausschließlich formschlüssig oder ausschließlich formschlüssig und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, d. h. sie sind insbesondere nicht stoffschlüssig miteinander verbunden. Dadurch wird die zerstörungsfreie Demontierbarkeit sichergestellt, d. h. der Bremsenkessel und der Reibring sind, wie bereits erwähnt, insbesondere zerstörungsfrei demontierbar miteinander verbunden.
Eine erfindungsgemäße Antriebs- und Bremseinheit für ein Fahrzeug weist diese Bremsscheibe und eine elektrische Maschine auf, die im Bremsenkessel zwischen dem Reibring und dem Kesselboden angeordnet ist.
Der Bremsenkessel kann auch als Bremstopf bezeichnet werden. Bei herkömmlichen Bremsscheiben ist der Reibring außen am Bremstopf angeordnet. Dabei ist somit ein Außenumfang des Reibrings größer als ein Außenumfang des Bremstopfes. Bei der hier beschriebenen Lösung wird der Begriff Bremsenkessel insbesondere verwendet, da der Reibring im Bremsenkessel angeordnet ist und somit der Außenumfang des Bremsenkessels größer ist als der Außenumfang des Reibrings, und da zudem vorteilhafterweise das Anordnen der elektrischen Maschine in diesem Bremsenkessel vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Antriebs- und Bremseinheit ist insbesondere ein Radnabenantrieb für das Fahrzeug, der mit der Bremsscheibe für eine Scheibenbremse des Fahrzeugs kombiniert ist. Radnabenantriebe, die insbesondere auch für als PKW ausgebildete Fahrzeuge geeignet sind, werden insbesondere durch leichte elektrische Maschinen mit hoher Leistungsdichte ermöglicht. Insbesondere gestiegene Fahrzeuggewichte und Reifendimensionen der insbesondere als batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) ausgebildeten Fahrzeuge erfordern jedoch auch hohe Bremsmomente an Radbremsen des Fahrzeugs, so dass relativ große Reibringe erforderlich sind. Dies kann problematisch sein, da sowohl der Radnabenantrieb als auch die Bremsscheibe im gleichen Bauraum angeordnet werden müssen.
Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Lösung gelöst, denn bei der erfindungsgemäßen Antriebs- und Bremseinheit mit der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist der Radnabenantrieb integriert, insbesondere in die Bremsscheibe integriert. Dabei ist, wie oben beschrieben, die elektrische Maschine im Bremsenkessel zwischen dem Reibring und dem Kesselboden angeordnet. Somit ist in einem am Fahrzeug montierten Zustand der erfindungsgemäßen Antriebs- und Bremseinheit der Reibring relativ zur elektrischen Maschine am Fahrzeug innen, d. h. in Fahrzeugquerachsenrichtung näher an einer Fahrzeugmitte, angeordnet, und die elektrische Maschine ist relativ zum Reibring am Fahrzeug außen, d. h. in Fahrzeugquerachsenrichtung weiter entfernt von der Fahrzeugmitte, angeordnet. Relativ zueinander ist daher der Reibring in Richtung der Fahrzeugmitte und die elektrische Maschine in Richtung einer Felge eines mittels des Radnabenantriebs antreibbaren Rades des Fahrzeugs angeordnet.
Dadurch besteht jedoch das technische Problem, dass der Reibring, der an seinem Außenumfang vom Bremsenkessel aufgenommen und geführt wird, d. h. über seinen Außenumfang mit dem Bremsenkessel verbunden ist, demontierbar sein muss, um beispielsweise einen Service und/oder eine Reparatur und/oder einen Austausch der elektrischen Maschine zu ermöglichen. Des Weiteren muss der Reibring einen präzisen Lauf aufweisen. insbesondere müssen eine Unwucht, Geräusche und Vibrationen vermieden oder zumindest auf ein nicht störendes Maß reduziert werden. Dieses technische Problem wird durch die erfindungsgemäße Bremsscheibe gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe wird der Reibring vom Bremsenkessel so getragen, dass beide an einer Kopplungsstelle, an der sie auf die oben beschriebene Weise miteinander verbunden sind, wieder demontierbar sind. Der Bremsenkessel ist zudem so gestaltet, dass er an der Kopplungsstelle den Reibring außen zentriert. Für dieses Zentrieren weist der Reibring die Außenverzahnung und der Bremsenkessel die Innenverzahnung auf, die kämmend ineinandergreifen. Zudem wird dadurch eine Drehmomentübertragung vom Reibring auf den Bremsenkessel ermöglicht. Dadurch wird das Bremsen des Fahrzeugs mittels einer die Bremsscheibe aufweisenden Scheibenbremse des Fahrzeugs ermöglicht. Dabei wird der Reibring mittels mindestens eines an ihn angepressten Bremsbelags durch Reibung gebremst. Dieses Bremsmoment, d. h. das bremsende Drehmoment, wird auf den Bremsenkessel übertragen, der mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist, so dass das Rad gebremst wird.
In einer möglichen Ausführungsform ist eine einer Einführöffnung des Bremsenkessels zugewandte Stirnseite der Innenverzahnung, insbesondere die betreffende Stirnseite eines jeweiligen Zahns der Innenverzahnung, konisch angespitzt und eine einem Kesselboden des Bremsenkessels zugewandte Stirnseite der Außenverzahnung, insbesondere die betreffende Stirnseite eines jeweiligen Zahns der Außenverzahnung, ist kugelig angespiegelt, d. h. insbesondere abgerundet ausgebildet, insbesondere in Form eines Kugelabschnitts oder Kugeloberflächenabschnitts. Die Einführöffnung des Bremsenkessels ist die der Fahrzeugmitte in Fahrzeugquerachsenrichtung zugewandte Öffnung des Bremsenkessels im am Fahrzeug montierten Zustand der Bremsscheibe. Der Kesselboden liegt der Einführöffnung entgegen und bildet somit die der Felge des Rades des Fahrzeugs zugewandte Seite des Bremsenkessels im am Fahrzeug montierten Zustand der Bremsscheibe. Durch diese Ausgestaltung der Verzahnungen wird ein leichtes Anschnäbeln, d. h. Ausrichten und Herstellen des kämmenden Eingriffs, und ein leichtes Einpressen beider Verzahnungen ineinander ermöglicht. Durch das Zusammenspiel der konisch angespitzten Form der Stirnseite der Innenverzahnung und der kugelig angespiegelten Form der Stirnseite der Außenverzahnung wird eine Zentrierung und Linienführung des Reibrings während des Einpressens in den Bremsenkessel erreicht. Dadurch kann somit die Herstellung des kämmenden Eingriffs ohne ein Verkanten, falsches Ausrichten und ohne Beschädigungen der Verzahnungen sichergestellt werden. Die umgekehrte Ausbildung ist ebenfalls möglich, d. h. dann ist die der Einführöffnung des Bremsenkessels zugewandte Stirnseite der Innenverzahnung, insbesondere die betreffende Stirnseite des jeweiligen Zahns der Innenverzahnung, kugelig angespiegelt, und die dem Kesselboden des Bremsenkessels zugewandte Stirnseite der Außenverzahnung, insbesondere die betreffende Stirnseite des jeweiligen Zahns der Außenverzahnung, ist konisch angespitzt. Daraus ergeben sich die gleichen Vorteile.
In einer möglichen Ausführungsform weisen Fußflächen der Innenverzahnung jeweils ein stegförmiges Nebenformelement auf. Es ist somit auf der jeweiligen Fußfläche der Innenverzahnung des Bremsenkessels in Richtung der Außenverzahnung des Reibrings eine stegförmige Ausformung vorgesehen. Dadurch wird sowohl ein leichtgängiges Ein- und Auspressen des Reibrings als auch eine sichere Zentrierung den stegförmigen Nebenformelementen gegenüberliegender Kopfflächen der Außenverzahnung des Reibrings und somit eine sichere Zentrierung des Reibrings im Bremsenkessel erzielt.
In einer möglichen Ausführungsform sind Zahnflanken der Innenverzahnung des Bremsenkessels bombiert ausgebildet. Dadurch wird, beispielsweise zusammen mit einer Längsballigkeit der Zahnflanken der Innenverzahnung, ein Umschlagspiel ausgeschlossen, da eine Flankenüberdeckung erzielt wird. Des Weiteren wird dadurch erreicht, dass sich ein Tragbild beim Übertragen des Drehmomentes von der Flankenmitte her sowohl in Richtung Zahnkopf als auch in Richtung Zahnfuß ausbreitet.
In einer möglichen Ausführungsform weist die Seitenwand des Bremsenkessels zwischen einer Geometrie einer Außenseite und einer Geometrie der Innenseite der Seitenwand einen vollumfänglichen zylindrischen Wandabschnitt auf, d. h. einen durchgehenden innenliegenden Zylinder zwischen der Geometrie der Außenseite, beispielsweise Fußkreisflächen der verzahnungsartig ausgebildeten Geometrie der Außenseite, und einem Fußkreisdurchmesser der Innenverzahnung. Dadurch wird eine Drehzahl-, Drehmoment- und Gestaltfestigkeit der Innenverzahnung des Bremsenkessels erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform sind der Reibring und der Bremsenkessel mittels Fügeelementen aneinander fixiert. Dadurch wird insbesondere eine Axialsicherung des Reibrings im Bremsenkessel erreicht, d. h. eine Sicherung in Axialrichtung der Bremsscheibe. Die Axialrichtung ist die Richtung parallel zu einer Rotationsachse der Bremsscheibe. Die Fügeelemente sind beispielsweise Schrauben, insbesondere Schaftschrauben, die insbesondere radial in die Seitenwand des Bremsenkessels und in den Reibring eingeschraubt werden und zur Demontage wieder herausgeschraubt werden können. Hierfür weist der Reibring radiale Gewindebohrungen auf. Die jeweilige Gewindebohrung geht insbesondere von einer Fußfläche der Außenverzahnung des Reibrings aus, d. h. in mehreren oder allen Fußflächen ist jeweils eine solche radiale Gewindebohrung vorgesehen. Die Seitenwand des Bremsenkessels weist korrespondierend dazu Fixierbohrungen zum Durchführen des jeweiligen beispielsweise als Schraube ausgebildeten Fügeelements auf. Die jeweilige Fixierbohrung ist somit im jeweiligen Zahn, insbesondere Zahnkopf, der Innenverzahnung des Bremsenkessels ausgebildet. Alternativ zu den Schrauben können auch andere mechanische Fügeelemente vorgesehen sein.
Zum Montieren und Demontieren des Reibrings sind insbesondere Arretierbohrungen in der Seitenwand des Bremsenkessels vorgesehen, in welche Arretierbolzen einer Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe eingreifen können, um den Bremsenkessel in der Vorrichtung zu arretieren. Die Arretierbohrungen sind insbesondere um den Umfang des Bremsenkessels verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt. Es sind insbesondere mindestens drei Arretierbohrungen vorgesehen, um eine sichere Arretierung zu ermöglichen.
Zum Demontieren des Reibrings weist der Bremsenkessel insbesondere Auspressbohrungen auf, beispielsweise in der Seitenwand, insbesondere in einem im Wesentlichen parallel zum Kesselboden ausgerichteten Abschnitt eines Absatzes in der Seitenwand, und/oder im Kesselboden. Durch diese Auspressbohrungen können Auspresselemente der Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe axial in Richtung einer dem Kesselboden zugewandten Seite des Reibrings hindurchgeführt werden, um den Reibring aus dem Bremsenkessel herauszupressen. Es sind beispielsweise mindestens drei Auspressbohrungen vorgesehen, die in Umfangsrichtung des Bremsenkessels, insbesondere gleichmäßig, verteilt sind.
In einer möglichen Ausführungsform weist der Reibring eine Wuchtmarkierung, beispielsweise eine Wuchtbohrung, und der Bremsenkessel eine Wuchtmarkierung, beispielsweise eine Verdrehsicherung, auf. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Bremsenkessel und der Reibring montiert und dann gewuchtet werden. Dabei wird ein Winkelversatz zwischen den beiden Wuchtmarkierungen nach dem Wuchten dokumentiert. Dadurch wird es ermöglicht, die Bremsscheibe zu demontieren und wieder zu montieren, d. h. den Reibring aus dem Bremsenkessel auszupressen und wieder in den Bremsenkessel einzupressen, ohne eine erneute Wuchtung vornehmen zu müssen. Es muss lediglich für die Montage der dokumentierte Winkelversatz wieder eingestellt werden, d. h. Reibring und Bremsenkessel entsprechend zueinander ausgerichtet werden. Für diese lagerichtige Wiederausrichtung von Bremsenkessel und Reibring wird der dokumentierte Winkelversatz der zuvor gewuchteten Bremsscheibe verwendet. Der Winkelversatz der beiden Markierungen zueinander kann beispielsweise mittels eines optoelektronisch lesbaren Codes, insbesondere mittels eines QR-Codes, und/oder mittels Klarschrift und/oder auf andere Weise dokumentiert sein, insbesondere auf dem Bremsenkessel.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe, d. h. insbesondere zum Montieren des Reibrings am Bremsenkessel und/oder zum Demontieren des Reibrings vom Bremsenkessel, weist mindestens drei Arretierbolzen zum Arretieren des Bremsenkessels sowie mindestens drei Einpresselemente zum Einpressen des Reibrings in den Bremsenkessel und/oder mindestens drei Auspresselemente zum Auspressen des Reibrings aus dem Bremsenkessel auf.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage der Bremsscheibe, d. h. insbesondere zum Montieren des Reibrings am Bremsenkessel, mittels der Vorrichtung wird der Bremsenkessel mittels der Arretierbolzen, die radial in die Arretierbohrungen in der Seitenwand des Bremsenkessels eingreifen, in der Vorrichtung arretiert, und der Reibring wird mittels der Einpresselemente in den Bremsenkessel eingepresst.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe, d. h. insbesondere zum Demontieren des Reibrings vom Bremsenkessel, mittels der Vorrichtung wird der Bremsenkessel mittels der Arretierbolzen, die radial in die Arretierbohrungen in der Seitenwand des Bremsenkessels eingreifen, in der Vorrichtung arretiert, und der Reibring wird mittels der Auspresselemente, die axial durch die Auspressbohrungen im Bremsenkessel in Richtung der dem Kesselboden zugewandten Seite des Reibrings hindurchgeführt werden, aus dem Bremsenkessel herausgepresst.
Das Montieren des Reibrings in den Bremsenkessel erfolgt insbesondere nach einer Montage der innenliegenden elektrischen Maschine im Bremsenkessel. Zum Montieren, d. h. Einpressen, des Reibrings wird die Vorrichtung beispielsweise auf eine Radnabe des Fahrzeugs geflanscht, analog einer Felge, und beispielsweise verschraubt. Alternativ kann die Vorrichtung auch auf andere Weise gehalten werden, beispielsweise an einer vom Fahrzeug unabhängigen Halterung.
Die Vorrichtung weist die Arretierbolzen sowie die Einpresselemente und/oder Auspresselemente auf. Beispielsweise bilden jeweils ein Arretierbolzen sowie ein Einpresselement und/oder ein Auspresselement einen Aktivelementsatz. Die Aktivelementsätze sind an der Vorrichtung insbesondere derart angeordnet, dass sie bei in der Vorrichtung angeordnetem Bremsenkessel um dessen Umfang verteilt sind, insbesondere gleichmäßig verteilt sind. Alternativ gilt dies jeweils für die Arretierbolzen und/oder Einpresselemente und/oder Auspresselemente, falls diese nicht zu Aktivelementsätzen zusammengefasst sind.
Zum Montieren der Bremsscheibe, d. h. des Reibrings im Bremsenkessel, wird dieser zunächst am Bremsenkessel positioniert und der Bremsenkessel mit dem derart positionierten Reibring an der Vorrichtung angeordnet. Danach greifen die Arretierbolzen radial in die Arretierbohrungen ein, so dass der Bremsenkessel fest an der Vorrichtung arretiert ist. Die beispielsweise als hinterschnittene Einpresskrallen ausgebildeten Einpresselemente pressen anschließend den Reibring in den Bremsenkessel. Der Bremsenkessel weist beispielsweise Anschlagausformungen auf, um ein zu tiefes Einpressen des Reibrings zu vermeiden. Der Reibring wird somit soweit in den Bremsenkessel eingepresst, bis er an den Anschlagausformungen anliegt.
Das Demontieren der Bremsscheibe, d. h. des Reibrings vom Bremsenkessel, erfolgt für den Reibring in entgegengesetzter Richtung. Hierzu wird der Bremsenkessel mit dem eingepressten Reibring an der Vorrichtung angeordnet. Die Arretierbolzen greifen radial in die Arretierbohrungen ein, so dass der Bremsenkessel fest an der Vorrichtung arretiert ist. Die beispielsweise als Auspressstempel ausgebildeten Auspresselemente werden axial durch die Auspressbohrungen im Bremsenkessel in Richtung der dem Kesselboden zugewandten Seite des Reibrings hindurchgeführt und pressen den Reibring aus dem Bremsenkessel heraus.
Somit steht auch für den Servicefall, zum Beispiel zum Bremsscheibenwechsel, in Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Werkzeug, insbesondere ein Kombiwerkzeug, zur Verfügung, dass vorteilhafterweise sowohl die Reibringdemontage als auch die Reibringmontage realisiert. Für die lagerichtige Wiederausrichtung des zuvor gewuchteten Zusammenbaus aus Reibring und Bremsenkessel wird, wie oben beschrieben, der dokumentierte Winkelversatz zwischen den Wuchtmarkierungen an Reibring und Bremsenkessel, d. h. beispielsweise zwischen der Verdrehsicherung des Bremsenkessels und Wuchtbohrung des Reibrings, genutzt.
Die beschriebene Lösung ermöglicht die Bereitstellung einer Bremsscheibe mit einem demontierbaren und hochpräzise geführten Reibring, der innenliegend im Bremsenkessel angeordnet ist, für einen neuartigen Radnabenantrieb. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird insbesondere die Funktion des Radnabenantriebs und der Scheibenbremse des Fahrzeugs mit hoher Qualität sichergestellt.
Der Reibring ist, entsprechend seiner Bezeichnung, ringförmig ausgebildet, d. h. er weist eine zentrale Öffnung auf. Dadurch können beispielsweise Zuleitungen für Kühlmittel sowie Hochvoltleitungen und Niedervoltleitungen vom Fahrzeug zur elektrischen Maschine nabenseitig durch den Reibring hindurchgeführt werden. Dadurch sind diese Zuleitungen kompakt und nabennah möglich, wodurch diese Zuleitungen bei Frontantriebfahrzeugen, d. h. bei einem Anordnen des Radnabenantriebs an gelenkten Vorderrädern, während des Einlenkens nur kleine Schwenkwinkel ausführen müssen.
Durch die beschriebene Lösung kann ein größerer Reibring eingesetzt werden, wodurch eine verbesserte Bremswirkung erzielbar ist.
Durch die beschriebene Ausgestaltung des Bremsenkessels und des Reibrings, insbesondere durch die konisch angespitzte Stirnseite der Innenverzahnung, insbesondere der Zähne der Innenverzahnung, und die kugelig angespiegelte Ausbildung der Stirnseite der Außenverzahnung, insbesondere der Zähne der Außenverzahnung, wird beispielsweise ein manuelles Vorpositionieren des Reibrings am Bremsenkessel ermöglicht, insbesondere auch eine Blindmontage des Reibrings im Bremsenkessel. Dadurch werden Service, Reparatur und/oder Austausch beispielsweise des Reibrings und/oder der elektrischen Maschine, d. h. alle Arbeiten, für die eine Demontage und Montage des Reibrings erforderlich ist, erleichtert. Durch die Wiedermontage der zuvor gewuchteten Bremsscheibe und das dabei vorgenommene Ausrichten des Reibrings zum Bremsenkessel wird eine gleichbleibende Qualität und Funktionalität sichergestellt und eine Unwucht sowie störenden Vibrationen und Geräusche werden vermieden.
Durch die oben beschriebenen Nebenformelemente, welche besonders vorteilhaft während der Ausbildung des Bremsenkessels, insbesondere während der Ausformung von dessen Innenverzahnung, in diesem ausgebildet werden, insbesondere ohne, dass hierfür ein separater Arbeitsschritt erforderlich ist, wird eine Funktionsintegration der Funktion dieser Nebenformelemente erreicht. Dadurch sind für diese Funktion keine zusätzlichen Bauteile erforderlich. Die Teilezahl wird somit verringert und es wird ein Leichtbau ermöglicht. Zudem wird dadurch ein Kosteneinsparpotenzial erschlossen und es wird beispielsweise ein geringerer Bauraumbedarf erreicht. Die Nebenformelemente werden insbesondere zusammen mit den Hauptformelementen, insbesondere in Form der Innenverzahnung, auf derselben Umformmaschine erzeugt, vorteilhafterweise bei einem gemeinsamen Umformen.
Die beschriebene Bremsscheibe kann beispielsweise als eine Stahl/Guss-Kombination mit etabliertem Korrosionsschutzkonzept ausgeführt werden. Dadurch ergibt sich ein Kosteneinsparpotential, wobei die Funktion der Bremsscheibe sichergestellt wird. Dabei wird der Bremsenkessel beispielsweise aus, insbesondere hochfestem, Stahlblechwerkstoff ausgebildet und der Reibring ist aus einem Gussmaterial. Alternativ kann der Reibring beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Durch den hochfesten Stahlblechwerkstoff für den Bremsenkessel ist beispielsweise eine partielle Wanddickenanpassung und/oder sind beispielsweise Leichtbaulochungen im Bremsenkessel, insbesondere in einer Kesselzarge des Bremsenkessels, möglich. Auch die Arretierbohrungen werden dadurch ermöglicht, ohne die Stabilität des Bremsenkessels zu stark zu schwächen. Die Arretierbohrungen und/oder Leichtbaulochungen können beispielsweise auch für eine Fremdkörperentfernung, zum Beispiel zum Auswerfen von aufgesammelten Splittkörnern oder anderen Partikeln, insbesondere auch Bremsstaub, und/oder zur Entlüftung verwendet werden. Dadurch wird eine Funktionsfähigkeit sichergestellt, beispielsweise eine erhöhte Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine ermöglicht, die Sicherheit erhöht, insbesondere auch bezüglich der Scheibenbremse, deren Kühlung dadurch verbessert werden kann, und es wird beispielsweise ein Leichtbau ermöglicht.
Die beschriebene Technologie, insbesondere die beschriebene Ausgestaltung der Bremsscheibe, kann in gleicher oder ähnlicher Weise zum Beispiel auch für Reibringträger genutzt werden, die direkt an einem Stator einer elektrischen Maschine eines Radnabenantriebs angeflanscht und/oder angeschraubt sind Es wird somit ein flexibler Einsatz dieser Technologie ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine halbe Mittelschnittdarstellung einer Bremsscheibe,
2 schematisch eine Ausschnittvergrößerung von 1 in einem Kopplungsbereich eines Reibrings und eines Bremsenkessels der Bremsscheibe,
3 schematisch eine halbe Mittelschnittdarstellung einer die Bremsscheibe und eine elektrische Maschine aufweisenden Antriebs- und Bremseinheit,
4 schematisch eine Mittelschnittdarstellung der Bremsscheibe und einer Felge sowie eine Bremszange,
5 schematisch eine Draufsicht auf eine einer Fahrzeugmitte zugewandte Innenseite der Felge, Bremsscheibe und Bremszange,
6 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Ausschnitts des Reibrings und einer Seitenwand des Bremsenkessels jeweils einzeln und in einem miteinander verbundenen Zustand,
7 schematisch eine weitere halbe Mittelschnittdarstellung der Bremsscheibe,
8 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Ausschnitts des Reibrings und der Seitenwand des Bremsenkessels im miteinander verbundenen Zustand vor einem Verschrauben,
9 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Ausschnitts des Reibrings und der Seitenwand des Bremsenkessels im miteinander verbundenen Zustand nach dem Verschrauben,
10 schematisch eine halbe Mittelschnittdarstellung der Bremsscheibe und einer Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe, und
11 schematisch eine Seitenansicht der Bremsscheibe.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der 1 bis 11 werden im Folgenden eine Bremsscheibe 1 für ein Fahrzeug, eine Vorrichtung 2 zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe 1, ein Verfahren zur Montage der Bremsscheibe 1, ein Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe 1 und eine Antriebs- und Bremseinheit 3 für ein Fahrzeug beschrieben.
Die Bremsscheibe 1 weist, wie in 1 gezeigt, einen Bremsenkessel 4 und einen an einer Innenseite einer Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 angeordneten Reibring 6 auf. Wie in 2 gezeigt, ist an einem Außenumfang des Reibrings 6 eine Außenverzahnung 7 vorgesehen und an der Innenseite der Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 ist eine Innenverzahnung 8 vorgesehen, wobei die beiden Verzahnungen 7, 8 kämmend und somit formschlüssig ineinandergreifen. Der Bremsenkessel 4 und der Reibring 6 sind somit formschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere sind sie zerstörungsfrei demontierbar miteinander verbunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Reibring 6 innenbelüftet ausgebildet. Er weist zwei in Axialrichtung zueinander beabstandete und miteinander verbundene Reibringelemente 6.1, 6.2 auf, die beide jeweils als ein vollständiger Ring ausgebildet sind. Dabei weist im dargestellten Ausführungsbeispiel das einem Kesselboden 10 des Bremsenkessels 4 zugewandte Reibringelement 6.1 einen größeren Durchmesser auf als das andere Reibringelement 6.2, welches vom Bremsenkessel 4 abgewandt ist. Die Außenverzahnung 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel nur an dem Reibringelement 6.1 mit dem größeren Durchmesser, d. h. welches dem Kesselboden 10 zugewandt ist, ausgebildet.
Der Reibring 6 ist in den Bremsenkessel 4 eingepresst. Der Bremsenkessel 4 und der Reibring 6 sind somit auch kraftschlüssig miteinander verbunden.
Wie in 3 gezeigt, weist die Antriebs- und Bremseinheit 3 diese Bremsscheibe 1 und eine elektrische Maschine 9 auf, die im Bremsenkessel 4 zwischen dem Reibring 6 und dem Kesselboden 10 des Bremsenkessels 4 angeordnet ist.
3 zeigt zudem eine Rad- und Statornabe 11 mit Lagern, die mittels Radnabenschrauben an einem Radträger des Fahrzeugs befestigbar ist. Im Kesselboden 10 des Bremsenkessels 4 sind Radschraubenöffnungen 12 zur Durchführung von Radschrauben vorgesehen, mit denen eine Felge 14 eines Rades des Fahrzeugs an der Rad- und Statornabe 11 befestigt werden kann.
Die Antriebs- und Bremseinheit 3 ist somit ein Radnabenantrieb für das Fahrzeug, der mit der Bremsscheibe 1 für eine Scheibenbremse 13 des Fahrzeugs kombiniert ist. Radnabenantriebe, die insbesondere auch für als PKW ausgebildete Fahrzeuge geeignet sind, werden insbesondere durch leichte elektrische Maschinen 9 mit hoher Leistungsdichte ermöglicht. Insbesondere gestiegene Fahrzeuggewichte und Reifendimensionen der insbesondere als batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) ausgebildeten Fahrzeuge erfordern jedoch auch hohe Bremsmomente an Radbremsen des Fahrzeugs, so dass relativ große Reibringe 6 erforderlich sind. Dies kann problematisch sein, da sowohl der Radnabenantrieb als auch die Bremsscheibe 1 im gleichen Bauraum angeordnet werden müssen.
Dieses Problem wird durch die hier beschriebene Lösung gelöst, denn bei der Antriebs- und Bremseinheit 3 mit der Bremsscheibe 1 ist der Radnabenantrieb integriert, insbesondere in die Bremsscheibe 1 integriert. Dabei ist, wie oben beschrieben und in 3 gezeigt, die elektrische Maschine 9 im Bremsenkessel 4 zwischen dem Reibring 6 und dem Kesselboden 10 angeordnet. Somit ist in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Antriebs- und Bremseinheit 3 der Reibring 6 relativ zur elektrischen Maschine 9 am Fahrzeug innen, d. h. in Fahrzeugquerachsenrichtung näher an einer Fahrzeugmitte, angeordnet, und die elektrische Maschine 9 ist relativ zum Reibring 6 am Fahrzeug außen, d. h. in Fahrzeugquerachsenrichtung weiter entfernt von der Fahrzeugmitte, angeordnet. Relativ zueinander ist daher der Reibring 6 in Richtung der Fahrzeugmitte und die elektrische Maschine 9 in Richtung der Felge 14 des mittels des Radnabenantriebs antreibbaren Rades des Fahrzeugs angeordnet.
Dadurch besteht jedoch das technische Problem, dass der Reibring 6, der an seinem Außenumfang vom Bremsenkessel 4 aufgenommen und geführt wird, d. h. über seinen Außenumfang mit dem Bremsenkessel 4 verbunden ist, demontierbar sein muss, um beispielsweise einen Service und/oder eine Reparatur und/oder einen Austausch der elektrischen Maschine 9 zu ermöglichen. Des Weiteren muss der Reibring 6 einen präzisen Lauf aufweisen. Insbesondere müssen eine Unwucht, Geräusche und Vibrationen vermieden oder zumindest auf ein nicht störendes Maß reduziert werden. Dieses technische Problem wird durch die hier beschriebene Bremsscheibe 1 gelöst.
Bei der beschriebenen Bremsscheibe 1 wird der Reibring 6 vom Bremsenkessel 4 so getragen, dass beide an einer Kopplungsstelle, an der sie auf die oben beschriebene Weise miteinander verbunden sind, wieder demontierbar sind. Die Kopplungsstelle wird dabei durch die beiden kämmend ineinandergreifenden Verzahnungen 7, 8 gebildet.
Der Bremsenkessel 4 ist zudem so gestaltet, dass er an der Kopplungsstelle den Reibring 6 außen zentriert. Für dieses Zentrieren weist der Reibring 6 die Außenverzahnung 7 und der Bremsenkessel 4 die Innenverzahnung 8 auf, die kämmend ineinandergreifen. Zudem wird durch das kämmende Ineinandergreifen der beiden Verzahnungen 7, 8 eine Drehmomentübertragung vom Reibring 6 auf den Bremsenkessel 4 ermöglicht. Dadurch wird das Bremsen des Fahrzeugs mittels einer die Bremsscheibe 1 aufweisenden Scheibenbremse 13 des Fahrzeugs ermöglicht. Dabei wird der Reibring 6 mittels mindestens eines an ihn angepressten Bremsbelags durch Reibung gebremst. Dieses Bremsmoment, d. h. das bremsende Drehmoment, wird auf den Bremsenkessel 4 übertragen, der mit dem Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist, so dass das Rad gebremst wird. Die 4 und 5 zeigen die Felge 14 des Rades und die Scheibenbremse 13 mit der Bremsscheibe 1 und einem Bremssattel 15, in dem der mindestens eine Bremsbelag, üblicherweise mindestens zwei Bremsbeläge beidseits des Reibrings 6, an diesen anpressbar, angeordnet sind.
Wie in 2 gezeigt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine einer Einführöffnung 18 des Bremsenkessels 4 zugewandte Stirnseite 16 der Innenverzahnung 8, insbesondere die betreffende Stirnseite eines jeweiligen Zahns der Innenverzahnung 8, konisch angespitzt und eine dem Kesselboden 10 des Bremsenkessels 4 zugewandte Stirnseite 17 der Außenverzahnung 7, insbesondere die betreffende Stirnseite eines jeweiligen Zahns der Außenverzahnung 7, ist kugelig angespiegelt, d. h. insbesondere abgerundet ausgebildet, insbesondere in Form eines Kugelabschnitts oder Kugeloberflächenabschnitts.
Die Einführöffnung 18 des Bremsenkessels 4 ist die der Fahrzeugmitte in Fahrzeugquerachsenrichtung zugewandte Öffnung des Bremsenkessels 4 im am Fahrzeug montierten Zustand der Bremsscheibe 1, d. h. diejenige Öffnung, durch welche hindurch die elektrische Maschine 9 und der Reibring 6 in den Bremsenkessel 4 eingeführt werden. Der Kesselboden 10 liegt der Einführöffnung 18 entgegen und bildet somit die der Felge 14 des Rades des Fahrzeugs zugewandte Seite des Bremsenkessels 4 im am Fahrzeug montierten Zustand der Bremsscheibe 1.
Durch diese Ausgestaltung der Verzahnungen 7, 8 wird ein leichtes Anschnäbeln, d. h. Ausrichten und Herstellen des kämmenden Eingriffs, und ein leichtes Einpressen beider Verzahnungen 7, 8 ineinander ermöglicht. Durch das Zusammenspiel der konisch angespitzten Form der Stirnseite 16 der Innenverzahnung 8 und der kugelig angespiegelten Form der Stirnseite 17 der Außenverzahnung 7 wird eine Zentrierung und Linienführung des Reibrings 6 während des Einpressens in den Bremsenkessel 4 erreicht. Dadurch kann somit die Herstellung des kämmenden Eingriffs ohne ein Verkanten, falsches Ausrichten und ohne Beschädigungen der Verzahnungen 7, 8 sichergestellt werden. Die umgekehrte Ausbildung ist ebenfalls möglich, d. h. dann ist die der Einführöffnung 18 des Bremsenkessels 4 zugewandte Stirnseite 16 der Innenverzahnung 8, insbesondere die betreffende Stirnseite des jeweiligen Zahns der Innenverzahnung 8, kugelig angespiegelt, und die dem Kesselboden 10 des Bremsenkessels 4 zugewandte Stirnseite 17 der Außenverzahnung 7, insbesondere die betreffende Stirnseite des jeweiligen Zahns der Außenverzahnung 7, ist konisch angespitzt. Daraus ergeben sich die gleichen Vorteile.
Wie in 6 gezeigt, weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel Fußflächen 19 der Innenverzahnung 8 jeweils ein stegförmiges Nebenformelement 20 auf. Es ist somit auf der jeweiligen Fußfläche 19 der Innenverzahnung 8 des Bremsenkessels 4 in Richtung der Außenverzahnung 7 des Reibrings 6 eine stegförmige Ausformung vorgesehen. Dadurch wird sowohl ein leichtgängiges Ein- und Auspressen des Reibrings 6 als auch eine sichere Zentrierung den stegförmigen Nebenformelementen 20 gegenüberliegender Kopfflächen 21 der Außenverzahnung 7 des Reibrings 6 und somit eine sichere Zentrierung des Reibrings 6 im Bremsenkessel 4 erzielt. 6 zeigt den Bremsenkessel 4 oben und den Reibring 6 unten zunächst vor dem Verbinden und in der Mitte den in den Bremsenkessel 4 eingepressten Reibring 6, wodurch die Verzahnungen 7, 8 kämmend ineinandergreifen.
Wie des Weiteren in 6 gezeigt, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Zahnflanken 22 der Innenverzahnung 8 des Bremsenkessels 4 bombiert ausgebildet. Dadurch wird, beispielsweise zusammen mit einer Längsballigkeit der Zahnflanken 22 der Innenverzahnung 8, ein Umschlagspiel ausgeschlossen, da eine Flankenüberdeckung erzielt wird. Des Weiteren wird dadurch erreicht, dass sich ein Tragbild beim Übertragen des Drehmomentes von der Flankenmitte her sowohl in Richtung Zahnkopf als auch in Richtung Zahnfuß der Innenverzahnung 8 ausbreitet.
Wie zudem in 6 zu erkennen, weist die Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen einer Geometrie einer Außenseite und einer Geometrie der Innenseite der Seitenwand 5 einen vollumfänglichen zylindrischen Wandabschnitt auf, d. h. einen durchgehenden innenliegenden Zylinder zwischen der Geometrie der Außenseite, im dargestellten Beispiel somit zwischen Fußkreisflächen der verzahnungsartig ausgebildeten Geometrie der Außenseite, und einem Fußkreisdurchmesser der Innenverzahnung 8. Dadurch wird eine Drehzahl-, Drehmoment- und Gestaltfestigkeit der Innenverzahnung 8 des Bremsenkessels 4 erreicht.
Wie in den 7 bis 9 gezeigt, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel der Reibring 6 und der Bremsenkessel 4 mittels Fügeelementen 23 aneinander fixiert. Dadurch wird insbesondere eine Axialsicherung des Reibrings 6 im Bremsenkessel 4 erreicht, d. h. eine Sicherung in Axialrichtung der Bremsscheibe 1. Die Axialrichtung ist die Richtung parallel zu einer Rotationsachse der Bremsscheibe 1. Die Fügeelemente 23 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Schrauben, insbesondere Schaftschrauben, die radial in die Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 und in den Reibring 6 eingeschraubt werden, wie in 8 angedeutet, bzw. eingeschraubt sind, wie in den 7 und 9 gezeigt, und zur Demontage wieder herausgeschraubt werden können. Hierfür weist der Reibring 6 radiale Gewindebohrungen 24 auf. Die jeweilige Gewindebohrung 24 geht im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Fußfläche 25 der Außenverzahnung 7 des Reibrings 6 aus, d. h. in mehreren oder allen Fußflächen 25 ist jeweils eine solche radiale Gewindebohrung 24 vorgesehen. Die Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 weist korrespondierend dazu Fixierbohrungen 26 zum Durchführen des als Schraube ausgebildeten jeweiligen Fügeelements 23 auf. Die jeweilige Fixierbohrung 26 ist somit im jeweiligen Zahn, insbesondere Zahnkopf, der Innenverzahnung 8 des Bremsenkessels 4 ausgebildet. Alternativ zu den Schrauben können auch andere mechanische Fügeelemente 23 vorgesehen sein.
Sind die Gewindebohrungen 24 in allen Fußflächen 25 der Außenverzahnung 7 des Reibrings 6 ausgebildet, dann sind sie und somit auch die korrespondierend im Bremsenkessel 4 ausgebildeten Fixierbohrungen 26 und die Fügeelemente 23 gleichmäßig um den Umfang der Bremsscheibe 1 verteilt. Wenn in anderen Ausführungsformen nicht in allen Fußflächen 25 der Außenverzahnung 7 des Reibrings 6 Gewindebohrungen 24 ausgebildet sind, dann sind sie jedoch vorteilhafterweise ebenfalls gleichmäßig über den Umfang des Reibrings 6 und somit auch der Bremsscheibe 1 verteilt. Dies gilt dann somit auch für die Fixierbohrungen 26 und Fügeelemente 23.
Zum Montieren und Demontieren des Reibrings 6 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Arretierbohrungen 27 in der Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 vorgesehen, wie in 7 gezeigt. In diese Arretierbohrungen 27 können Arretierbolzen 28 der Vorrichtung 2 zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe 1 eingreifen, um den Bremsenkessel 4 in der Vorrichtung 2 zu arretieren, wie in 10 gezeigt. Die Arretierbohrungen 27 sind insbesondere um den Umfang des Bremsenkessels 4 verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt. Es sind insbesondere mindestens drei Arretierbohrungen 27 vorgesehen, um eine sichere Arretierung zu ermöglichen.
Zum Demontieren des Reibrings 6 weist der Bremsenkessel 4 im dargestellten Ausführungsbeispiel Auspressbohrungen 29 in einem im Wesentlichen parallel zum Kesselboden 10 ausgerichteten Abschnitt eines Absatzes in der Seitenwand 5 auf, wie ebenfalls in den 7 und 10 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich können solche Auspressbohrungen 29 beispielsweise im Kesselboden 10 vorgesehen sein.
Durch diese Auspressbohrungen 29 können Auspresselemente 30 der Vorrichtung 2 zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe 1 axial in Richtung einer dem Kesselboden 10 zugewandten Seite des Reibrings 6 hindurchgeführt werden, um den Reibring 6 aus dem Bremsenkessel 4 herauszupressen. Es sind beispielsweise mindestens drei Auspressbohrungen 29 vorgesehen, die in Umfangsrichtung des Bremsenkessels 4, insbesondere gleichmäßig, verteilt sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Reibring 6 eine Wuchtmarkierung 31 in Form einer Wuchtbohrung und der Bremsenkessel 4 eine Wuchtmarkierung 32 in Form einer Verdrehsicherung auf, wie in den 7 und 11 gezeigt.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Bremsenkessel 4 und der Reibring 6 montiert und dann gewuchtet werden. Dabei wird ein Winkelversatz zwischen den beiden Wuchtmarkierungen 31, 32 nach dem Wuchten dokumentiert. Dadurch wird es ermöglicht, die Bremsscheibe 1 zu demontieren und wieder zu montieren, d. h. den Reibring 6 aus dem Bremsenkessel 4 auszupressen und wieder in den Bremsenkessel 4 einzupressen, ohne eine erneute Wuchtung vornehmen zu müssen. Es muss lediglich für die Montage der dokumentierte Winkelversatz wieder eingestellt werden, d. h. Reibring 6 und Bremsenkessel 4 müssen entsprechend zueinander ausgerichtet werden. Für diese lagerichtige Wiederausrichtung von Bremsenkessel 4 und Reibring 6 wird der dokumentierte Winkelversatz der zuvor gewuchteten Bremsscheibe 1 verwendet. Der Winkelversatz der beiden Markierungen zueinander kann beispielsweise mittels eines optoelektronisch lesbaren Codes, insbesondere mittels eines QR-Codes, und/oder mittels Klarschrift und/oder auf andere Weise dokumentiert sein, insbesondere auf dem Bremsenkessel 4.
Die in 10 dargestellte Vorrichtung 2 zur Montage und/oder Demontage der Bremsscheibe 1, d. h. insbesondere zum Montieren des Reibrings 6 am Bremsenkessel 4 und/oder zum Demontieren des Reibrings 6 vom Bremsenkessel 4, weist mindestens drei Arretierbolzen 28 zum Arretieren des Bremsenkessels 4 sowie mindestens drei Einpresselemente 33 zum Einpressen des Reibrings 6 in den Bremsenkessel 4 und/oder mindestens drei Auspresselemente 30 zum Auspressen des Reibrings 6 aus dem Bremsenkessel 4 auf. Bewegungsrichtungen des jeweiligen Arretierbolzens 28, des jeweiligen Einpresselements 33 und des jeweiligen Auspresselements 30 sind in 10 durch Bewegungspfeile P schematisch dargestellt.
Beispielsweise bilden jeweils ein Arretierbolzen 28 sowie ein Einpresselement 33 und/oder ein Auspresselement 30 einen Aktivelementsatz. Die Vorrichtung 2 weist somit mindestens drei solche Aktivelementsätze auf. Die Aktivelementsätze sind an der Vorrichtung 2 insbesondere derart angeordnet, dass sie bei in der Vorrichtung 2 angeordnetem Bremsenkessel 4 um dessen Umfang verteilt sind, insbesondere gleichmäßig verteilt sind. Alternativ gilt dies jeweils für die Arretierbolzen 28 und/oder Einpresselemente 33 und/oder Auspresselemente 30, falls diese nicht zu Aktivelementsätzen zusammengefasst sind. Insbesondere sind die Arretierbolzen 28 korrespondierend zu den Arretierbohrungen 27 um den Umfang des Bremsenkessels 4 verteilt angeordnet, so dass sie in die Arretierbohrungen 27 eingreifen und den Bremsenkessel 4 in der Vorrichtung 2 arretieren. Des Weiteren sind insbesondere die Auspresselemente 30, wenn sie, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, an der Vorrichtung 2 vorgesehen sind, korrespondierend zu den Auspressbohrungen 29 um den Umfang des Bremsenkessels 4 verteilt angeordnet, so dass sie durch die Auspressbohrungen 29 hindurch zum Reibring 6 geführt werden können, um diesen aus dem Bremsenkessel 4 auszupressen.
Im Verfahren zur Montage der Bremsscheibe 1, d. h. insbesondere zum Montieren des Reibrings 6 am Bremsenkessel 4, mittels der Vorrichtung 2 wird der Bremsenkessel 4 mittels der Arretierbolzen 28, die von außen radial in die Arretierbohrungen 27 in der Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 eingreifen, in der Vorrichtung 2 arretiert, und der Reibring 6 wird mittels der Einpresselemente 33 in den Bremsenkessel 4 eingepresst.
Das Montieren, insbesondere Einpressen, des Reibrings 6 in den Bremsenkessel 4 erfolgt insbesondere nach einer Montage der innenliegenden elektrischen Maschine 9 im Bremsenkessel 4, wie in 10 gezeigt. Zum Montieren, d. h. Einpressen, des Reibrings 6 wird die Vorrichtung 2 beispielsweise auf die Radnabe des Fahrzeugs geflanscht, analog der Felge 14, und beispielsweise verschraubt. Alternativ kann die Vorrichtung 2 auch auf andere Weise gehalten werden, beispielsweise an einer vom Fahrzeug unabhängigen Halterung.
Zum Montieren der Bremsscheibe 1, d. h. des Reibrings 6 im Bremsenkessel 4, wird der Reibring 6 zunächst am Bremsenkessel 4 positioniert und der Bremsenkessel 4 mit dem derart positionierten Reibring 6 an der Vorrichtung 2 angeordnet. Danach greifen die Arretierbolzen 28 von außen radial in die Arretierbohrungen 27 ein, so dass der Bremsenkessel 4 fest an der Vorrichtung 2 arretiert ist, wie in 10 gezeigt.
Die Einpresselemente 33 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als hinterschnittene Einpresskrallen ausgebildet, d. h. sie weisen einen radial verlaufenden Bereich und einen davon im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelten axialen Endbereich auf, wie in 10 gezeigt. Dadurch kann ein nicht dargestellter Aktor zum Bewegen der Einpresselemente 33 radial außen angeordnet sein, d. h. außerhalb des Bereichs der hier nicht dargestellten Radnabe. Die Einpresselemente 33 werden zum Einpressen in Axialrichtung der Bremsscheibe 1 in Richtung des Kesselbodens 10 bewegt. Der jeweilige abgewinkelte Endbereich wird dabei durch die Einführöffnung 18 in den Bremsenkessel 4 eingeführt und im dargestellten Beispiel an eine vom Kesselboden 10 abgewandte Seite des Reibringelements 6.1 mit dem größeren Durchmesser angepresst. Durch das Abwinkeln des Endbereichs wird somit auch das Vorbeiführen am anderen Reibringelement 6.2 ermöglicht. Hierfür ist zudem vorteilhafterweise vorgesehen, dass eine radiale Breite dieses Endbereichs des jeweiligen Einpresselements 33 kleiner ist als ein radialer Abstand des Reibringelements 6.2 mit dem kleineren Durchmesser zur Innenseite der Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4.
Die Einpresselemente 33 pressen den Reibring 6 in den Bremsenkessel 4. Der Bremsenkessel 4 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel Anschlagausformungen 34 auf, um ein zu tiefes Einpressen des Reibrings 6 zu vermeiden. Der Reibring 6 wird somit soweit in den Bremsenkessel 4 eingepresst, bis er an den Anschlagausformungen 34 anliegt, wie in 10 gezeigt.
Im Verfahren zur Demontage der Bremsscheibe 1, d. h. insbesondere zum Demontieren des Reibrings 6 vom Bremsenkessel 4, mittels der Vorrichtung 2 wird der Bremsenkessel 4 mit dem eingepressten Reibring 6 an der Vorrichtung 2 angeordnet. Der Bremsenkessel 4 wird mittels der Arretierbolzen 28, die von außen radial in die Arretierbohrungen 27 in der Seitenwand 5 des Bremsenkessels 4 eingreifen, in der Vorrichtung 2 arretiert, und der Reibring 6 wird mittels der beispielsweise als Auspressstempel ausgebildeten Auspresselemente 30, die axial durch die Auspressbohrungen 29 im Bremsenkessel 4 in Richtung der dem Kesselboden 10 zugewandten Seite des Reibrings 6 hindurchgeführt und an diesen angepresst werden, aus dem Bremsenkessel 4 herausgepresst. Das Demontieren der Bremsscheibe 1, d. h. des Reibrings 6 vom Bremsenkessel 4, erfolgt für den Reibring 6 somit in entgegengesetzter Richtung zum Montieren.

Claims

Bremsscheibe (1) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Bremsenkessel (4) und einen an einer Innenseite einer Seitenwand (5) des Bremsenkessels (4) angeordneten Reibring (6), wobei an einem Außenumfang des Reibrings (6) eine Außenverzahnung (7) vorgesehen ist und an der Innenseite der Seitenwand (5) des Bremsenkessels (4) eine Innenverzahnung (8) vorgesehen ist, wobei die beiden Verzahnungen (7, 8) kämmend ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) in den Bremsenkessel (4) eingepresst ist.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einer Einführöffnung (18) des Bremsenkessels (4) zugewandte Stirnseite (16) der Innenverzahnung (8) konisch angespitzt ist und eine einem Kesselboden (10) des Bremsenkessels (4) zugewandte Stirnseite (17) der Außenverzahnung (7) kugelig angespiegelt ist.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fußflächen (19) der Innenverzahnung (8) jeweils ein stegförmiges Nebenformelement (20) aufweisen.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnflanken (22) der Innenverzahnung (8) bombiert ausgebildet sind.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) und der Bremsenkessel (4) mittels Fügeelementen (23) aneinander fixiert sind.
Vorrichtung (2) zur Montage und/oder Demontage einer Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend mindestens drei Arretierbolzen (28) zum Arretieren des Bremsenkessels (4) sowie mindestens drei Einpresselemente (33) zum Einpressen des Reibrings (6) in den Bremsenkessel (4) und/oder mindestens drei Auspresselemente (30) zum Auspressen des Reibrings (6) aus dem Bremsenkessel (4).
Verfahren zur Montage einer Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mittels einer Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei der Bremsenkessel (4) mittels der Arretierbolzen (28), die radial in Arretierbohrungen (27) in der Seitenwand (5) des Bremsenkessels (4) eingreifen, in der Vorrichtung (2) arretiert wird und der Reibring (6) mittels der Einpresselemente (33) in den Bremsenkessel (4) eingepresst wird.
Verfahren zur Demontage einer Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mittels einer Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei der Bremsenkessel (4) mittels der Arretierbolzen (28), die radial in Arretierbohrungen (27) in der Seitenwand (5) des Bremsenkessels (4) eingreifen, in der Vorrichtung (2) arretiert wird und der Reibring (6) mittels der Auspresselemente (30), die axial durch Auspressbohrungen (29) im Bremsenkessel (4) in Richtung einer dem Kesselboden (10) zugewandten Seite des Reibrings (6) hindurchgeführt werden, aus dem Bremsenkessel (4) herausgepresst wird.
Antriebs- und Bremseinheit (3) für ein Fahrzeug, aufweisend eine Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine elektrische Maschine (9), die im Bremsenkessel (4) zwischen dem Reibring (6) und dem Kesselboden (10) angeordnet ist.