DE10233141A1

DE10233141A1 - Disk brake in particular for heavy vehicle or bus, comprising corrugated ring of spring steel positioned between toothed surfaces of wheel bearing and central bore of disk

Info

Publication number: DE10233141A1
Application number: DE2002133141
Authority: DE
Inventors: Karl-Viktor Dr. Schaller; Bernhard Simon
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2002-07-20
Filing date: 2002-07-20
Publication date: 2004-02-05

Abstract

The central bore (10) of the brake disk (5) is provided with a toothed inner surface (13) matching the toothed outer surface (14) of the wheel bearing (1). Both components (1, 5) are joined leaving a gap between them for the tolerance free insertion of a corrugated ring (16) of spring steel. When the brake disk (5) gets hot, the crests of the ring (16) can extend into the gaps between the teeth (13, 14), resulting in a perfect fit even under heated conditions.

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere Schwerlastkraftwagen oder Omnibus, mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a disc brake for a wheel a vehicle, especially heavy goods vehicles or buses, with features corresponding to the preamble of claim 1.

Bei herkömmlichen Scheibenbremsen besteht das Problem, durch die Verbindung Radnabe/Bremsscheibe in Form eines angegossenen Topfes starke Ausdehnungsbehinderungen bei Erwärmung der Bremsscheibe gegeben sind, was z. B. zu welligen Bremsflächen führt. Eine Besserung dieses Problems tritt durch eine Trennung von Bremsscheibe und Nabe über eine radial freie Welle-Nabe-, z. B. Nut-Feder-Verbindung, ein. Ein sicherer Verbund zwischen der Radnabe und der Bremsscheibe besteht in der Regel dann, wenn diese kalt oder nur mäßig erwärmt ist. Sobald sich jedoch die Bremsscheibe stark erhitzt, entsteht eine Dehnungsfuge zwischen Radnabe und Bremsscheibe, was zu einem rotatorischen Flattern der Bremsscheibe und einer Erhöhnung des Schallpegels aufgrund des oszillierenden Anschlagens der dann etwas voneinander beabstandeten Formschlussorgane führt.With conventional disc brakes the problem by connecting the wheel hub / brake disc in the form of a cast pot strong expansion constraints when the Brake disc are given what z. B. leads to wavy braking surfaces. A This problem improves by separating the brake disc and hub over a radially free shaft-hub, e.g. B. tongue and groove connection. There is a secure bond between the wheel hub and the brake disc usually when it is cold or only moderately warmed. However, as soon as the brake disc is very hot, there is an expansion joint between the wheel hub and brake disc, causing the brake disc to flutter rotationally and an increase of the sound level due to the oscillating striking of the then slightly spaced form-locking organs leads.

Es ist demgegenüber daher Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenbremse zu schaffen, bei der mit einfachen und kostengünstigen Mitteln ein sicherer Verbund der Bremsscheibe auch dann, wenn diese stark erhitzt ist, mit der Radnabe gewährleistet ist.In contrast, it is therefore an object of the invention to create a disc brake with simple and inexpensive Averaging a secure bond of the brake disc even if this is strongly heated, with the wheel hub is guaranteed.

Diese Aufgabe ist bei einer Scheibenbremse erfindungsgemäß durch eine Konstruktion mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved according to the invention in a disc brake a construction with the specified in the characterizing part of claim 1 Features resolved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of this Solution are in the subclaims specified.

Erfindungsgemäß sind in der zentralen Durchgangsbohrung der Bremsscheibe eine gleichmäßige Innenverzahnung und am Umfang der Radlager-Außenhülse eine entsprechend angepasste gleichmäßige Außenverzahnung gegeben, die so gefertigt sind, dass zwischen ihnen ein definierter Spalt verbleibt, in den ein Wellring aus Federstahl eingesetzt ist. Der Clou an dieser Erfindung ist, dass sich die Verzahnungen am Radlager und der Bremsscheibe im kalten Zustand praktisch spielfrei am Wellring abstützen, der Wellring sich aber bei starker Erwärmung, die durch eine entsprechend starke Erwärmung der Bremsscheibe initi iert wird, in Wellentäler der Verzahnungen hinein ausdehnen kann und so auch bei heißem Zustand der Bremsscheibe deren einwandfreier Sitz auf der Verzahnung am Radlager ohne das bisher auftretende Zahnklappern sichergestellt ist.According to the invention are in the central through hole the brake disc has a uniform internal toothing and on the circumference of the wheel bearing outer sleeve correspondingly adjusted uniform external teeth given that are made so that between them a defined Gap remains in which a corrugated ring made of spring steel is inserted. The highlight of this invention is that the teeth on Wheel bearings and the brake disc are virtually free of play when cold support on the corrugated ring, the corrugated ring, however, is exposed to strong heating caused by a corresponding strong warming the brake disc is initiated into the troughs of the gear teeth can expand and so even when the brake disc is hot their perfect fit on the toothing on the wheel bearing without that previously occurring tooth rattling is ensured.

Nachstehend ist die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is illustrated below two embodiments shown in the drawing explained in more detail. In the drawing shows:

1 einen Längsschnitt durch eine Radlagerung und Scheibenbremse eines . Schwerlastkraftwagen oder Omnibusses, 1 a longitudinal section through a wheel bearing and disc brake. Heavy goods vehicles or buses,

2A einen Schnitt A-A durch die Darstellung von 1 mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 2A a section AA through the representation of 1 with a first embodiment of the invention,

2B eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 2A, 2 B an enlarged view of a section 2A .

3A einen Schnitt A-A durch die Darstellung von 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3A a section AA through the representation of 1 with a second embodiment of the invention,

3B eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 3A. 3B an enlarged view of a section 3A ,

In 1 ist von einem Fahrzeug, hier insbesondere einem Schwerlastkraftwagen oder Omnibus, als Teil eines im einzelnen nicht gezeigten Rades dessen Lagerung 1 und die zugehörige Scheibenbremse 2 dargestellt. Das Radlager 1 ist mit seiner Lagerinnenhülse 3 auf einem Achszapfen 28 befestigt und besteht des weiteren aus einer Lageraußenhülse 4 sowie zwischen letzterer und der Lagerinnenhülse 3 aufgenommenen Lagerrollen 29. Die Lageraußenhülse 4 dient als Tragorgan für das Rad und eine Bremsscheibe 5. Im vorliegenden Beispiel hat die Lageraußenhülse 4 einen etwa U-förmigen Querschnitt, wobei ein sich auf den Lagerrollen 29 abstützender Innenbereich 4/1 von einem Außenbereich 4/2 radial beabstandet und somit mechanisch und thermisch entkoppelt ist und beide Bereiche 4/1, 4/2 in einen Anschlussbereich 4/3 für das Rad übergehen. Für die Anbringung des Rades ist stirnseitig außen an der Lageraußenhülse 4, dort deren Anschlussbereich 4/3, ein Radträger 6 mittels Schrauben 7 befestigt, an dem wiederum das Rad mit seiner Felge befestigbar ist. Für eine gesicherte Befestigung der Bremsscheibe 5 an der Lageraußenhülse 4 ist deren Außenbereich 4/2 umfangsseitig entsprechend ausgebildet. Die Bremsscheibe 5 ist zwischen zwei Bremsklötzen 8, 9 angeordnet und mit ihrer zentralen Durchgangsbohrung 10 sowohl verdrehungsgesichert als auch axial z. B. durch Sicherungsringe 11 und Beilag scheiben 12 gesichert, gegebenenfalls jedoch auch axial begrenzt beweglich, auf der Lageraußenhülse 4 des Radlagers 1 befestigt. Die Verdrehsicherung ist durch die erfindungsgemäßen Mittel bewerkstelligt, auf die nachfolgend näher eingegangen ist.In 1 is the storage of a vehicle, here in particular a heavy goods vehicle or bus, as part of a wheel, not shown in detail 1 and the associated disc brake 2 shown. The wheel bearing 1 is with its inner bearing sleeve 3 on a journal 28 attached and further consists of a bearing outer sleeve 4 and between the latter and the bearing inner sleeve 3 recorded storage roles 29 , The bearing outer sleeve 4 serves as a supporting element for the wheel and a brake disc 5 , In the present example, the outer bearing sleeve 4 an approximately U-shaped cross-section, one on the bearing rollers 29 supporting inner area 4/1 is radially spaced from an outer area 4/2 and is therefore mechanically and thermally decoupled and both areas 4/1, 4/2 merge into a connection area 4/3 for the wheel. For the attachment of the wheel is on the outside of the outer bearing sleeve 4 , there their connection area 4/3, a wheel carrier 6 by means of screws 7 attached to which in turn the wheel with its rim can be attached. For a secure attachment of the brake disc 5 on the outer bearing sleeve 4 the outer area 4/2 is formed on the circumference accordingly. The brake disc 5 is between two brake pads 8th . 9 arranged and with its central through hole 10 both secured against rotation and axially z. B. by circlips 11 and washers 12 secured, but possibly also axially limited movement, on the bearing outer sleeve 4 of the wheel bearing 1 attached. The anti-rotation device is achieved by the means according to the invention, which are discussed in more detail below.

Die zentrale Durchgangsbohrung 10 der Bremsscheibe 5 weist eine gleichmäßige Innenverzahnung 13 auf. Ebenso weist die Lageraußenhülse 4 des Radlagers 1 am Umfang ihres Außenbereichs 4/2 eine an die Innenverzahnung 13 entsprechend angepasste Außenverzahnung 14 auf. Dabei sind die Innen- und Außenverzahnung 13, 14 so gestaltet, dass zwischen ihnen ein maß- und formmäßig definierter Spalt 15 verbleibt. Die zumindest weitgehend formschlüssige Verbindung dieser solchermaßen innenverzahnten Bremsscheibe 5 mit der außenverzahnten Radlager-Außenhülse 4 wird dabei unter Zwischenschaltung eines in den Spalt 15 eingebauten Wellringes 16 aus Federstahl hergestellt.The central through hole 10 the brake disc 5 has a uniform internal toothing 13 on. The bearing outer sleeve also shows 4 of the wheel bearing 1 on the circumference of its outer area 4/2 one to the internal toothing 13 correspondingly adapted external toothing 14 on. Here are the internal and external teeth 13 . 14 designed in such a way that a dimensionally and formally defi nated gap 15 remains. The at least largely form-fitting connection of this internally toothed brake disc 5 with the externally toothed wheel bearing outer sleeve 4 with the interposition of one in the gap 15 built-in corrugated ring 16 made of spring steel.

Wie gut aus den vergrößerten Darstellungen der 2B und 3B ersichtlich, liegen die Flanken 17, 18 und Köpfe 19 der Zähne 20 der radlagerseitigen Außenverzahnung 14 bei kalter Bremsscheibe 5 innen an den Wellenbergen 21 des Wellrings 16 an. Die Flanken 22, 23 und Köpfe 24 der Zähne 25 der bremsscheibenseitigen Innenverzahnung 13 dagegen liegen bei kalter Bremsscheibe 5 außen an den Wellentälern 26 des Wellrings 16 an. Es bleibt jedoch im jeweils radial außen und innen davor gegebenen Zahngrund ein Raum 27 frei, der formmäßig exakt definiert und zumindest so groß ist, dass sich in ihn der betreffende Wellringabschnitt bei starker – von jener der Bremsscheibe 5 herrührender – Erwärmung unter Abheben von der zahnkopfseitigen Kaltzustandabstützstelle hinein ausdehnen kann und somit auch bei erhitzter, ausgedehnter Bremsscheibe 5 deren einwandfreier Verbund mit der Radlager-Außenhülse 4 sichergestellt ist.How well from the enlarged representations of the 2 B and 3B the flanks are visible 17 . 18 and heads 19 the teeth 20 the outer gear teeth on the wheel bearing side 14 when the brake disc is cold 5 inside on the wave crests 21 of the corrugated ring 16 on. The flanks 22 . 23 and heads 24 the teeth 25 the inner toothing on the brake disc side 13 on the other hand, if the brake disc is cold 5 outside on the wave valleys 26 of the corrugated ring 16 on. However, there remains a space in the tooth base given radially outside and inside in front of it 27 free, which is precisely defined in terms of shape and is at least large enough for the corrugated ring section in question to be stronger - from that of the brake disc 5 originating - can expand while lifting off from the tooth head-side cold condition support point and thus also when the brake disc is heated and extended 5 their perfect connection with the wheel bearing outer sleeve 4 is ensured.

Für die Gestaltung der Innen- und Außenverzahnungen 13, 14 und des zugehörigen Wellringes 16 gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die 2A, 2B und 3A, 3B zeigen zwei Beispiele auf. Aus 2A, 2B ist ersichtlich, dass dort die Zähne 20, 25 der Innen- und Außenverzahnung 13, 14 einen trapezförmigen Querschnitt haben und die Täler zwischen den einzelnen Zähnen 20, 25 im Wesentlichen eben sind und mit sehr kleinen Rundungen in die links und rechts folgenden Zahnflanken 17, 18 bzw. 22, 23 übergehen. Im Beispiel gemäß 3A, 3B dagegen sind die Zahnköpfe 19, 24 der Zähne 20, 25 der Innen- und Außenverzahnung 13, 14 und die Täler zwischen den Zähnen 20, 25 rund bzw. verrundet ausgebildet.For the design of the internal and external gears 13 . 14 and the associated corrugated ring 16 there are different options. The 2A . 2 B and 3A . 3B show two examples. Out 2A . 2 B it can be seen that there are teeth 20 . 25 the internal and external gearing 13 . 14 have a trapezoidal cross-section and the valleys between the individual teeth 20 . 25 are essentially flat and with very small curves in the tooth flanks following on the left and right 17 . 18 or 22, 23 pass over. In the example according to 3A . 3B against it are the tooth heads 19 . 24 the teeth 20 . 25 the internal and external gearing 13 . 14 and the valleys between the teeth 20 . 25 round or rounded.

Der Wellring 16 kann ebenfalls auf unterschiedliche Art realisiert sein und zwar entweder einstöckig als geschlossener Ring oder in Umfangsrichtung entweder in zwei Wellringhälften oder mehrere, z. B. drei, vier, sechs oder acht Wellringsegmente unterteilt sein, welche Teile im kalten Einbauzustand umfangsseitig Stirn an Stirn aneinander anschließen.The corrugated ring 16 can also be realized in different ways, either one-story as a closed ring or in the circumferential direction either in two corrugated ring halves or more, for. B. three, four, six or eight corrugated ring segments can be divided, which parts connect forehead to forehead circumferentially in the cold installed state.

Als Material kann für den Wellring jede Sorte von Federstahl verwendet werden, die ihre Federeigenschaften auch bei starker Erwärmung, wie sie in der Bremsscheibe 5 maximal auftreten kann, über eine lange Lebensdauer behält.Any type of spring steel can be used as the material for the corrugated ring, which has its spring properties even when exposed to excessive heat, such as in the brake disc 5 maximum can occur over a long service life.

Claims

Disc brake for a wheel of a vehicle, especially heavy goods vehicle or omnibus, the brake disc ( 5 ) between two brake pads ( 8th . 9 ) and with its central through-hole with positive locking elements on the inside ( 10 ) on a wheel bearing with corresponding positive locking elements on the circumference ( 1 ) axially secured, possibly limited movable, fastened, characterized in that the through hole ( 10 ) the brake disc ( 5 ) uniform internal teeth ( 13 ) and the wheel bearing ( 1 ) on the circumference of its outer sleeve carrying the wheel ( 4 ) a correspondingly adapted external toothing ( 14 ), with internal and external teeth ( 13 . 14 ) are designed so that there is a gap defined between them in terms of size and shape ( 15 ) remains, and that the at least largely positive connection of this internally toothed brake disc ( 5 ) with the externally toothed wheel bearing outer sleeve ( 4 ) with the interposition of one in the gap ( 15 ) between internal and external teeth ( 13 . 14 ) built-in corrugated ring ( 16 ) is made of spring steel.

Disc brake according to claim 1, characterized in that the flanks ( 22 . 23 ) and heads ( 24 ) the teeth ( 25 ) the internal toothing ( 13 ) in the brake disc through hole ( 10 ) with cold brake disc ( 5 ) on the outside of the wave valleys ( 26 ) of the corrugated ring ( 16 ) and the flanks ( 17 . 18 ) and heads ( 19 ) the teeth ( 20 ) of the wheel bearing external toothing ( 14 ) with cold brake disc ( 5 ) inside the wave crests ( 21 ) of the corrugated ring ( 16 ), but in the tooth base given outside or inside in front of it, there is a space that is precisely defined in terms of size and shape ( 27 ) remains free, in which the corrugated ring section concerned is strong - from that of the brake disc ( 5 ) originating - can expand heating while lifting off from the cold-state support point, in order in this way even when the brake disc is heated and extended ( 5 ) their perfect connection with the wheel bearing outer sleeve ( 4 ) ensure.

Disc brake according to one of claims 1 and 2, characterized in that the tooth heads ( 19 . 24 ) the teeth ( 20 . 25 ) and the valleys between the teeth ( 20 . 25 ) the internal and external gearing ( 13 . 14 ) are rounded.

Disc brake according to one of claims 1 and 2, characterized in that the teeth ( 20 . 25 ) the internal and external gearing ( 13 . 14 ) have a trapezoidal cross-section and the valleys between the individual teeth ( 20 . 25 ) are essentially flat and with very small curves in the tooth flanks following on the left and right ( 17 . 18 or 22, 23).

Disc brake according to one of the preceding claims, characterized in that the corrugated ring ( 16 ) is realized as a closed ring in one storey.

Disc brake according to one of claims 1 to 4, characterized in that the corrugated ring ( 16 ) is divided in the circumferential direction into two corrugated ring halves or a plurality of corrugated ring segments which, viewed in the cold installed state, in the circumferential direction close each other forehead to forehead.

Disc brake according to claim 1, characterized in that the external toothing ( 14 ) on an outer area (4/2) of the bearing outer sleeve ( 4 ) is given, which of their on the bearing rollers ( 29 ) supported inner area (4/1) is radially spaced and thus mechanically and thermally decoupled, and that the inner and outer area (4/1, 4/2) merge into a connection area (4/3) on which a wheel carrier ( 6 ) with screws ( 7 ) is attached.