DE102008016037A1

DE102008016037A1 - Bremsscheibe für eine Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102008016037A1
Application number: DE102008016037A
Authority: DE
Inventors: Ralf Sundheim; Frank Gasterstedt
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe 1, 11, 21, 31, 41, 51 für eine Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem Reibring 2, 12, 22, 32, 42, 52 umfassend zwei Ringelemente 7, 8, 17, 18, 27, 28, 37, 38 und einem mit dem Reibring 2, 12, 22, 32, 42, 52 verbundenen Topf 3, 13, 23, 33, 43, 53, der den Reibring 2, 12, 22, 32, 42, 52 trägt und zur Befestigung der Bremsscheibe 1, 11, 21, 31, 41, 51 an einem drehbaren Flansch dient, wobei zur Verbindung des Reibringes 2, 12, 22, 32, 42, 52 mit dem Topf 3, 13, 23, 33, 43, 53 Rippen 4, 14, 24, 34, 44, 54 vorgesehen sind. Um ein günstiges thermisches Verhalten der Bremsscheibe 1, 11, 21, 31, 41, 51 zu erzielen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Rippen 4, 14, 24, 34, 44, 54 im Bereich der Ringelemente 7, 8, 17, 18, 27, 28, 37, 38 fortsetzen und sich durch diese erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem Reibring umfassend zwei Ringelemente und einem mit dem Reibring verbundenen Topf, der den Reibring trägt und zur Befestigung der Bremsscheibe an einem drehbaren Flansch dient, wobei zur Verbindung des Reibringes mit dem Topf Rippen vorgesehen sind.
Nach dem Stand der Technik wird in der Regel die Anbindung zwischen Reibring und Topf mittels einer sogenannten Schwanenhalskonstruktion dargestellt. Diese Schwanenhalskonstruktion ist beispielsweise aus der DE 195 05 014 A1 bekannt. Die Bezeichnung Schwanenhalskonstruktion rührt daher, dass die Verbindung zwischen Reibring und Topf im Querschnitt der Form eines Schwanenhalses ähnlich ist, das heißt, die Verbindung führt radial vom Reibring zum Topf und vollführt dabei eine S-Kurven ähnliche Biegung, um dann axial in den Topf zu münden. Diese Ausprägung birgt die Nachteile, dass die Bremsscheibe einen Wärmefluss von einer Seite der Scheibe auf die andere verhindert wird, und somit eine effektive Kühlung nicht möglich ist. Des Weiteren verursacht eine starke thermische Belastung dieser Scheibenkonstruktion einen Schirmungs-Effekt. Dies besagt, dass sich die Reibringe durch die Ausdehnung der Schwanenhalskonstruktion bezüglich der Drehebene kippen, und der Reibring eine Kegelstumpf ähnliche Form annimmt. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge und des Reibringes.
Aus der DE 25 57 649 A1 ist es bekannt, die Anbindung des Reibringes an dem Topf mittels Rippen vorzusehen, zwischen denen sich Aussparungen befinden. Durch diese Konstruktion wird zwar die thermische Belastung gleichmäßiger verteilt, wodurch der Schirmungseffekt im Vergleich zur Schwanenhalskonstruktion verbessert wird, jedoch kann die Belüftung der Bremsscheibe nicht verbessert werden. Aufgrund der immer höher werdenden Anforderung an die Bremsscheibe ist die bekannte Anbindung mittels Rippen allein nicht ausreichend.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Bremsscheibe anzugeben, welche derart konzipiert ist, dass die Nachteile des Stands der Technik vermieden werden, insbesondere dass eine Anbindung von Reibring und Topf dargestellt wird, welche ein günstiges thermisches Verhalten der Bremsscheibe mit sich bringt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass sich die Rippen im Bereich der Ringelemente fortsetzen und sich durch diese erstrecken.
Bei der Verwendung von Rippen ergibt sich, dass die Rippen eine gleichmäßige thermische Dehnung erfahren, und somit eine Schirmung des Reibringes verhindert wird. Durch eine rippenförmige Anbindung des Reibringes zum Topf wird eine verbesserte Durchlüftung erreicht und gleichzeitig durch die Rippenanbindung eine Verringerung des Schirmungs-Effekt der Scheibe erreicht.
Ferner erlaubt die Rippenanbindung eine gleichmäßigere Scheibentemperatur durch die beiderseitige Anbindung der Reibringe an den Scheibentopf im Gegensatz zur Schwanenhals-Konstruktion, wodurch eine gleichmäßige Ausdehnung der Scheibe gewährleistet und die Ursache der Schirmung der Scheibe verhindert wird. Hieraus resultiert wiederum eine geringere Scheibendickenschwankung.
Durch die gleichmäßigere Temperaturverteilung des Reibringes ist die Neigung der Hot-Spot-Bildung wesentlich reduziert und die Geräuschbildung gleichzeitig wesentlich verringert.
Um den Ventilationseffekt zu steigern, können die Rippen gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung in unterschiedlichen Winkeln und Krümmungen an den Topf angebunden werden. Auch kann man die Ansaugrichtung (axial/radial) anhand der Anbindung und Stellung der Rippen frei wählen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung hervor. Es zeigt jeweils stark schematisiert sowie teilweise im Schnitt:
1 eine Sicht auf eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit einem Reibring,
2 eine perspektivische Schnittansicht der Bremsscheibe aus 1,
3 eine axiale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit einem Reibring,
4 eine perspektivische Darstellung der Bremsscheibe aus 3,
5 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit einem Reibring,
6 eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit zwei Reibringen,
7 eine perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit zwei Reibringen,
8 eine Weiterentwicklung der fünften Ausführungsform aus 7,
9 eine Weiterentwicklung der vierten Ausführungsform aus 6,
10a und 11b eine schematische Darstellung des Kühlluftstroms einer Bremsscheibe gemäß 6 bei einer Drehrichtung, und
10b und 11a eine schematische Darstellung des Kühlluftstroms einer Bremsscheibe gemäß 6 bei einer gegensätzlichen Drehrichtung als 10a und 11b.
In 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 einer Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge gezeigt, wobei die Verbindung von einem Reibring 2, welcher zwei parallel zueinander angeordnete Ringelemente 7, 8 umfasst, und Topf 3 mittels Rippen 4 verdeutlicht wird.
Bekanntermaßen dient der Topf 3 zur Befestigung der Bremsscheibe 1 an einem drehbaren Flansch.
Wie Insbesondere 2 zu entnehmen ist, verlaufen die Rippen 4 radial vom Umfang des Topfs 3 zur radialen Innenseite 5 des Reibrings 2 und stehen senkrecht zu einer Drehachse 6 der Bremsscheibe. Im Gegensatz zur bekannten Konstruktion setzten sich die Rippen 4 im Bereich der Ringelemente 7, 8 fort und erstrecken sich durch diese.
Die bedeutet, dass die Rippen 4 vom Umfang des Topfs 3 bis zur radialen Außenseite des Reibringes 2 verlaufen.
Bei der Verwendung der beschriebenen Rippen 4 ergibt sich der Vorteil, dass die Rippen 4 eine gleichmäßige thermische Dehnung erfahren, und somit eine Schirmung des Reibringes 2 verhindert wird. Gleichzeitig wird eine verbesserte Durchlüftung erreicht. Durch die gleichmäßigere Temperaturverteilung der Ringelemente 7, 8 ist die Neigung der Hot-Spot-Bildung wesentlich reduziert und die Geräuschbildung kann gleichzeitig wesentlich verringert werden.
Die 3 und 4 verdeutlichen eine zweite Ausführungsform einer Bremsscheibe 11. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß 1 und 2 verlaufen hierbei Rippen 14 radial gebogen zwischen Umfang eines Topfs 13 und einer Innenseite 15 des Reibringes 12.
Auch hier setzten sich die Rippen 14 im Bereich von Ringelemente 17, 18 eines Reibringes 12 der Bremsscheibe 11 fort und erstrecken sich durch diese, wobei die Rippen 14 im Bereich der Ringelemente 17, 18 des Reibringes 12 senkrecht zu einer Drehachse 16 der Bremsscheibe 11 stehen.
Dies hat den Vorteil, dass die Rippen 14 den Doppeleffekt erfüllen, einerseits die Ringelemente 17, 18 zu tragen, als auch einen Luftstrom zwischen den Ringelementen 17, 18 und dem Topf 13 zu erzeugen. Dadurch werden die Bremscheibe 11 und der Topf 13 gekühlt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Bremsscheibe 21 ist gemäß 5 dargestellt. Die Bremsscheibe 21 weist einen Topf 23 sowie einen Reibring 22 umfassend zwei Ringelemente 27, 28 auf.
Wie auch zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen setzten sich Rippen 24 im Bereich von Ringelemente 17, 18 eines Reibringes 22 der Bremsscheibe 21 fort und erstrecken sich durch diese.
Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen stehen die Rippen 24 nicht senkrecht zu einer Drehachse 216 der Bremsscheibe 21, sondern sind axial schräg gestellt. Wie 5 zu entnehmen ist, erstreckt sich diese Schrägstellung vom Umfang des Topfes 23 bis zu einer radialen Außenseite des Reibringes 22.
Diese Anordnung der Rippen 24 hat einen axialen Luftstrom durch die Bremsscheibe 21 zur Folge, wodurch diese gekühlt wird. Der Ventilationseffekt kann dadurch wesentlich gesteigert werden.
Die vierte Ausführungsform gemäß den 6, 10a, 10b sowie 11a, 11b zeigt eine Doppel-Bremsscheibe 31, wobei diese zwei Reibringe 32a, 32b umfassend jeweils zwei Ringelemente 37a, 38a und 37b, 38b auf einem Topf 33 aufweist. Analog zur dritten Ausführungsform sind auch hier Rippen 34a, 34b jeweils axial schräg gestellt und erstrecken sich durch die Ringelemente 37a, 38a und 37b, 38b.
Wie insbesondere aus den 6 und 10a, 10b zu entnehmen ist, sind die Rippen 34a, 34b derart gegenläufig angeordnet, dass sich je nach Drehrichtung 39a, 39b der Bremsscheibe 31 ein Luftstrom von Außen nach Innen oder umgekehrt ergibt. Diese Kühlluftführung ist in den 10a, b und 11a, b schematisch gezeigt. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass diese Variante der Kühlung sehr effektiv die Reibungswärme von der Bremsscheibe 31 abführt. Anhand der Anbindung und Stellung der Rippen 34 ist die Ansaugrichtung frei wählbar, wie aus 11a, 11b hervorgeht.
In 10b ist lediglich der Luftstrom dargestellt, welcher durch die Rippen 34a, 34b entweicht. Selbstverständlich entweicht ein Teilstrom durch die Ringelemente 37a, 38a, 37b, 38b der Reibringe 32a, 32b.
9 zeigt eine Weiterentwicklung der Ausführungsform aus 6, wobei im Topf 33 Ausnehmungen 40 vorgesehen sind, welche den Kühlluftstrom abermals verbessern. Die Ausnehmungen 40 können erfindungsgemäß als Fenster oder Schlitze in den unterschiedlichsten Formen vorgesehen sein.
Ferner kann der Topf 33 entsprechend ausgestaltete Elemente, beispielsweise in Form von zusätzlichen Rippen 35, welche zusätzlich für ein Anströmen von Luft sorgt.
Die 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen einer Doppel-Bremsscheibe 41, 51, wobei diese jeweils zwei Reibringe 42a, 42b und 52a, 52b umfassend jeweils zwei Ringelemente auf einem Topf 43, 53 aufweist. Die Anbindung von Rippen 44, 54 entspricht der Ausführungsform gemäß 3 und 4. Die Weiterentwicklung gemäß 8 beinhaltet Ausnehmungen 55 im Topf 53, welche zur Luftführung dienen.
Weiterhin können gemäß der Erfindung die Rippen auch radial geneigt verlaufen, wodurch eine erhöhte Belastbarkeit der Rippen ermöglicht wird, da die zu übertragenden Umfangskräfte in den Rippen zum Teil als Druck- oder Zugspannungen übertragen werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die Rippen radial entgegen einer Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe geneigt sind, da so verstärkt Druckspannungen in den Rippen auftreten.
Denkbar ist es auch, die oben genannten Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen zu kombinieren, um zu einem optimalen Ergebnis zu kommen, das heißt, eine hohe Festigkeit und ein gutes thermisches Verhalten der Kon struktion zu erhalten, welche eine Schirmung der Reibringe verhindert.
Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass sich nur ein Teil der Rippen durch die Ringelemente der Reibringe erstrecken.

1: Bremsscheibe
2: Reibring
3: Topf
4: Rippe
5: Innenseite
6: Drehachse
7: Ringelement
8: Ringelement
9
10
11: Bremsscheibe
12: Reibring
13: Topf
14: Rippe
15: Innenseite
16: Drehachse
17: Ringelement
18: Ringelement
19
20
21: Bremsscheibe
22: Reibring
23: Topf
24: Rippe
25
26: Drehachse
27: Ringelement
28: Ringelement
29
30
31: Bremsscheibe
32: Reibring
33: Topf
34: Rippe
35: Rippe
36: Drehachse
37: Ringelement
38: Ringelement
39: Drehrichtung
40: Ausnehmung
41: Bremsscheibe
42: Reibring
43: Topf
44: Rippe
45
46
47
48
49
50
51: Bremsscheibe
52: Reibring
53: Topf
54: Rippe
55: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19505014 A1 [0002]
- DE 2557649 A1 [0003]

Claims

Bremsscheibe (1, 11, 21, 31, 41, 51) für eine Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einem Reibring (2, 12, 22, 32, 42, 52) umfassend zwei Ringelemente (7, 8, 17, 18, 27, 28, 37, 38) und einem mit dem Reibring (2, 12, 22, 32, 42, 52) verbundenen Topf (3, 13, 23, 33, 43, 53), der den Reibring (2, 12, 22, 32, 42, 52) trägt und zur Befestigung der Bremsscheibe (1,11,21,31,41,51) an einem drehbaren Flansch dient, wobei zur Verbindung des Reibringes (2, 12, 22, 32, 42, 52) mit dem Topf (3, 13, 23, 33, 43, 53) Rippen (4, 14, 24, 34, 44, 54) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (4, 14, 24, 34, 44, 54) im Bereich der Ringelemente (7, 8, 17, 18, 27, 28, 37, 38) fortsetzen und sich durch diese erstrecken.
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4) senkrecht zu einer Drehachse (6) der Bremsscheibe angeordnet sind.
Bremsscheibe (11, 41, 51) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (14, 44, 54) radial gebogen zwischen einem Umfang des Topfes (13, 43, 53) und einer Innenseite (15) des Reibringes (12, 42a, 42b, 52a, 52b) vorgesehen sind, wobei die Rippen (14, 44, 54) im Bereich der Ringelemente (17, 18) senkrecht zu einer Drehachse (16) verlaufen.
Bremsscheibe (41, 51) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (41, 51) als Doppel bremsscheibe mit zwei Reibringen (42a, 42b, 52a, 52b) vorgesehen ist.
Bremsscheibe (51) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (53) Ausnehmungen (55) aufweist.
Bremsscheibe (21, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (24, 34) schräg zu einer Drehachse (26, 36) der Bremsscheibe (21, 31) angeordnet sind.
Bremsscheibe (31) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (31) als Doppelbremsscheibe mit zwei Reibringen (32a, 32b) vorgesehen ist.
Bremsscheibe (31) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (34a, 34b) der beiden Reibringe (32a, 32b) zueinander gegenläufig vorgesehen sind.
Bremsscheibe (31) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (33) Ausnehmungen (40) aufweist.
Bremsscheibe (31) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (33) zusätzliche Elemente zum Anströmen der Luft ausweist.
Bremsscheibe (31) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (33) zusätzliche Rippen (36) zum Anströmen der Luft ausweist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen radial geneigt gegen eine Drehachse der Bremsscheibe angeordnet sind.