DE102012021557B4 - brake disc - Google Patents

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Abstract

Bremsscheibe (10), umfassend:einen Bremsscheibentopf (11) aus Metall,einen Reibring (12) aus faserverstärkter Keramik, undVerbindungselemente (18), mittels derer der Bremsscheibentopf (11) und der Reibring (12) miteinander verbunden sind,wobei der Bremsscheibentopf (11) und der Reibring (12) durch einen Spalt (17) axial von einander beabstandet sind,die Verbindungselemente (18) jeweils einen Führungsabschnitt (20), der in einer zugehörigen Radialnut (21) radial bewegbar geführt ist, sowie einen Positionierabschnitt (23), der sich in eine zur jeweiligen Radialnut (21) quer verlaufende Positionieröffnung (24) erstreckt, aufweisen,wobei die Radialnut (21) am Reibring (12) und die Positionieröffnung (24) am Bremsscheibentopf (11) und/oder die Radialnut (21) am Bremsscheibentopf (11) und die Positionieröffnung (24) am Reibring (12) angeordnet sind, undAxialsicherungselemente (19) an den Positionierabschnitten (23) der Verbindungselemente angreifen,dadurch gekennzeichnet, dassdie Radialnut (21) einen Hinterschnitt (22) aufweist, durch welchen der Führungsabschnitt (20) in der zugehörigen Radialnut (21) axial festgelegt ist.Brake disc (10), comprising: a brake disc hub (11) made of metal, a friction ring (12) made of fiber-reinforced ceramic, and connecting elements (18) by means of which the brake disc hub (11) and the friction ring (12) are connected to one another, the brake disc hub ( 11) and the friction ring (12) are axially spaced apart from one another by a gap (17), the connecting elements (18) each have a guide section (20) which is radially movably guided in an associated radial groove (21), and a positioning section (23 ), which extends into a positioning opening (24) running transversely to the respective radial groove (21), the radial groove (21) on the friction ring (12) and the positioning opening (24) on the brake disc chamber (11) and/or the radial groove ( 21) are arranged on the brake disc hub (11) and the positioning opening (24) on the friction ring (12), and axial securing elements (19) act on the positioning sections (23) of the connecting elements, characterized in that the radial groove ( 21) has an undercut (22) by which the guide section (20) is fixed axially in the associated radial groove (21).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.The invention relates to a brake disc with the features of the preamble of patent claim 1.

Der der Bremsscheibentopf dient dabei der fahrzeugseitigen Anbindung, während der Reibring mit an einem Bremssattel angeordneten Bremsbelägen zusammenwirkt.The brake disk pot is used for vehicle-side connection, while the friction ring interacts with brake pads arranged on a brake caliper.

Eine Bremsscheibe mit einen Bremsscheibentopf aus Metall, einem Reibring aus faserverstärkter Keramik und Verbindungselementen, mittels derer der Bremsscheibentopf und der Reibring miteinander verbunden sind, wobei der Bremsscheibentopf und der Reibring durch einen Spalt axial von einander beabstandet sind, ist aus EP 1 975 451 A1 bekannt. Weitere Bremsscheiben mit einem Reibring aus faserverstärkter Keramik sind aus EP 1 275 871 A2 und DE 199 40 570 A1 bekannt.A brake disc with a brake disc hub made of metal, a friction ring made of fiber-reinforced ceramics and connecting elements by means of which the brake disc hub and the friction ring are connected to one another, the brake disc hub and the friction ring being axially spaced from one another by a gap is made EP 1 975 451 A1 famous. Other brake discs with a friction ring made of fiber-reinforced ceramics are out EP 1 275 871 A2 and DE 199 40 570 A1 famous.

Aufgrund unterschiedlichen Wärmedehnungsverhaltens von Metall und Keramik sowie aufgrund hoher maximaler Betriebstemperaturen gestaltet sich die Verbindung zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring schwierig, zumal gleichzeitig die Übertragung hoher Umfangskräfte gewährleistet werden muss.Due to the different thermal expansion behavior of metal and ceramic and due to the high maximum operating temperatures, the connection between the brake disc hub and the friction ring is difficult, especially since the transmission of high circumferential forces must be guaranteed at the same time.

Bei zu viel Spiel besteht die Gefahr von Klappergeräuschen. Im umgekehrten Fall können hohe innere Spannungen auftreten, welche zu einem frühzeitigen Ausfall und/oder Wärmeverzug führen können.If there is too much play, there is a risk of rattling noises. Conversely, high internal stresses can occur, which can lead to premature failure and/or thermal distortion.

Es wird daher eine Verbindung angestrebt, welche das unterschiedliche Wärmedehnungsverhalten kompensieren kann.A connection is therefore sought which can compensate for the different thermal expansion behavior.

Die aus EP 1 975 451 A1 bekannte Bremsscheibe bedingt aufgrund einer Vielzahl von Einzelteilen einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand.From EP 1 975 451 A1 known brake disc requires a high manufacturing and assembly costs due to a large number of individual parts.

Eine gattungsgemäße Bremsscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 ist aus DE 102 57 719 A1 , dort in den Varianten gemäß den 18 und 19 bekannt. Als Radialnut ist hierbei eine kreisförmige Ausnehmung in einer zum Reibring weisenden Wand des Bremsscheibentopfs vorgesehen, in welche eine Exzenterscheibe eingesetzt ist. Die Exzenterscheibe wird axial festgelegt, indem ein Bolzen durch den Reibring, die Exzenterscheiben und den Bremsscheibentopf geführt und mit einer Mutter verschraubt ist.A generic brake disc with the features of the preamble of claim 1 is made DE 102 57 719 A1 , there in the variants according to 18 and 19 famous. A circular recess is provided as a radial groove in a wall of the brake disk chamber facing the friction ring, into which an eccentric disk is inserted. The eccentric disc is fixed axially by inserting a bolt through the friction ring, the eccentric discs and the brake disc hub and screwing it with a nut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Alternativen zur Verbindung eines Bremsscheibentopfs aus Metall mit einem Reibring aus Keramik aufzuzeigen.The invention is based on the object of demonstrating alternatives for connecting a brake disc chamber made of metal to a friction ring made of ceramic.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Hierdurch lässt sich das unterschiedliche Wärmedehnungsverhalten von Bremsscheibentopf und Reibring kompensieren. Insbesondere gestatten die Radialnuten eine unbehinderte radiale Wärmedehnung. Hierdurch werden einerseits Klappergeräusche sowie andererseits zu hohe innere Spannungen vermieden.This problem is solved by a brake disk according to patent claim 1 . This allows the different thermal expansion behavior of the brake disc hub and the friction ring to be compensated. In particular, the radial grooves permit unimpeded radial thermal expansion. This avoids rattling noises on the one hand and excessive internal stresses on the other.

Gleichzeitig bleibt die Anzahl der benötigten Bauteile gering. Es ergibt sich so eine einfache Fertigung der Anbindung bei guter Kraftübertragung.At the same time, the number of components required remains low. This results in a simple production of the connection with good power transmission.

Da der Bremsscheibentopf und der Reibring voneinander durch einen Spalt beabstandet sind, wird Kontaktkorrosion zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring vermieden.Since the brake disc hub and the friction ring are spaced apart from each other by a gap, contact corrosion between the brake disc hub and the friction ring is avoided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous configurations of the invention are specified in further patent claims.

So können beispielsweise die Verbindungselemente mit einem Zapfen ausgeführt werden, der Teil sowohl des Führungsabschnitts als auch des Positionierabschnitts ist und sich dementsprechend an gegenüberliegenden Flanken der zugehörigen Radialnut abstützt sowie mit einer Spielpassung in die zugehörige Positionieröffnung erstreckt. Dies gestattet eine besonders einfache Ausführung der Verbindungselemente.For example, the connecting elements can be designed with a pin that is part of both the guide section and the positioning section and is accordingly supported on opposite flanks of the associated radial groove and extends with a clearance fit into the associated positioning opening. This allows a particularly simple design of the connecting elements.

Vorzugsweise weist der Führungsabschnitt einen Knebel auf, der an den Zapfen anschließt und mit dem Hinterschnitt der zugehörigen Radialnut in Eingriff steht. Hierdurch wird auf Seiten der Radialnut eine einfache und zuverlässige Verankerung des Verbindungselements ohne weitere Bauteile ermöglicht.The guide section preferably has a toggle, which adjoins the pin and engages with the undercut of the associated radial groove. As a result, simple and reliable anchoring of the connecting element without additional components is made possible on the side of the radial groove.

Die Radialnuten können an einem Ende, das heißt radial innenseitig oder radial außenseitig, radial offen ausgeführt werden, so dass sich das jeweilige Verbindungselement ohne Weiteres hinter dem Hinterschnitt einfädeln lässt. Es ist jedoch auch möglich, die Radialnuten als Langlöcher auszuführen. In diesem Fall muss das Verbindungselement jedoch unter Umständen mehrteilig ausgeführt werden, beispielsweise indem der vorgenannte Knebel und der Zapfen als separate, miteinander verbindbare Bauteile ausgestaltet werden.The radial grooves can be designed to be radially open at one end, that is to say radially on the inside or radially on the outside, so that the respective connecting element can be easily threaded in behind the undercut. However, it is also possible to design the radial grooves as oblong holes. In this case, however, the connecting element may have to be made in several parts, for example by designing the aforementioned toggle and the pin as separate components that can be connected to one another.

Durch Anordnung von Federelementen zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring können bei Bedarf etwaiges Axialspiel ausgeglichen und/oder axiale Wärmedehnungseffekte kompensiert werden.By arranging spring elements between the brake disc hub and the friction ring, any axial play can be compensated for if necessary and/or axial thermal expansion effects can be compensated.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Positionierabschnitt ein Absatz ausgebildet, an dem sich das die zugehörige Positionieröffnung aufweisende Bauteil axial abstützt und gegen den dieses durch das Axialsicherungselement gespannt ist. Hierdurch lässt sich ohne Zuhilfenahme weiterer Bauteile ein definierter Spalt zwischen dem Bremsscheibentopf und der Reibscheibe einstellen.According to a further advantageous embodiment of the invention, a step is formed on the positioning section, on which the component having the associated positioning opening is supported axially and against which this is clamped by the axial securing element. This allows a defined gap to be set between the brake disc chamber and the friction disc without the aid of other components.

Der Absatz kann beispielsweise an einer Schulter innerhalb der Positionieröffnung abgestützt werden. Es ist jedoch auch möglich, den Rand der Positionieröffnung an der Schulter des Positionierabschnitts abzustützen.For example, the heel can be supported on a shoulder within the positioning opening. However, it is also possible to support the edge of the positioning opening on the shoulder of the positioning section.

Alternativ hierzu kann mindestens ein Abstandshalter zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring angeordnet werden, welcher bzw. welche durch die Verbindungselemente und Axialsicherungselemente eingespannt sind. Hierdurch kann auf die Ausbildung eines entsprechenden Absatzes am Positionierabschnitt verzichtet werden, wodurch sich die Fertigung des Verbindungselements vereinfacht.As an alternative to this, at least one spacer can be arranged between the brake disk chamber and the friction ring, which spacer is/are clamped in by the connecting elements and axial securing elements. As a result, the formation of a corresponding shoulder on the positioning section can be dispensed with, which simplifies the manufacture of the connecting element.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der bzw. die Abstandshalter federelastisch ausgebildet, um bei Bedarf etwaiges Axialspiel auszugleichen und/oder axiale Wärmedehnungseffekte zu kompensieren.In an advantageous embodiment, the spacer or spacers are designed to be resilient in order to compensate for any axial play if necessary and/or to compensate for axial thermal expansion effects.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am freien Ende des Positionierabschnitts ein Gewindeabschnitt ausgebildet, der mit einer Mutter als Axialsicherungselement verspannt ist, wobei sich die Mutter an dem die Positionieröffnung aufweisende Bauteil abstützt. Hierdurch lassen sich die Verbindungselemente auf besonders einfache Art und Weise axial festlegen.According to a further advantageous embodiment of the invention, a threaded section is formed at the free end of the positioning section, which is braced with a nut as an axial securing element, the nut being supported on the component having the positioning opening. As a result, the connecting elements can be fixed axially in a particularly simple manner.

Die vorstehend erläuterte Verbindungstechnik eignet sich überall dort, wo an rotatorischen Hybrid-Bauteilen, welche aus mindestens zwei Bauteilen mit stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, Kräfte übertragen werden müssen. Insbesondere eignet sich diese für die Verbindung eines ersten Bauteils aus einer Leichtmetalllegierung und eines zweiten Bauteils aus einer C-SiC-Keramik.The connection technology explained above is suitable wherever forces have to be transmitted to rotary hybrid components, which consist of at least two components with very different coefficients of thermal expansion. In particular, this is suitable for connecting a first component made of a light metal alloy and a second component made of a C-SiC ceramic.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verbindungselemente aus einem Material gefertigt, das das gleiche Wärmedehnungsverhalten wie das die zugehörige Positionieröffnung aufweisende Bauteil aufweist. Hierdurch wird ein stets sicherer Sitz des Positionierabschnitts in der Positionieröffnung mit enger Spielpassung gewährleistet, so dass Klappern verhindert und eine gute Kraftübertragung gewährleistet werden.According to a further advantageous embodiment, the connecting elements are made of a material that has the same thermal expansion behavior as the component having the associated positioning opening. This ensures that the positioning section always sits securely in the positioning opening with a tight clearance fit, so that rattling is prevented and good power transmission is ensured.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine Schnittansicht einer Bremsscheibe nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine Detailansicht der Verbindungselemente in den Radialnuten,
  • 3 eine erste Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels,
  • 4 eine zweite Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels,
  • 5 eine dritte Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, und in
  • 6 eine Schnittansicht einer Bremsscheibe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing. The drawing shows in:
  • 1 a sectional view of a brake disc according to a first embodiment of the invention,
  • 2 a detailed view of the connecting elements in the radial grooves,
  • 3 a first modification of the first embodiment,
  • 4 a second modification of the first embodiment,
  • 5 a third modification of the first embodiment, and in
  • 6 a sectional view of a brake disc according to a second embodiment of the invention.

Das erste Ausführungsbeispiel zeigt eine Bremsscheibe 10 mit einem Bremsscheibentopf 11 aus Metall und einem Reibring 12 aus faserverstärkter Keramik. Der Bremsscheibentopf 11 weist einen Anbindungsabschnitt 13 zur Befestigung an einer Radnabe eines Kraftfahrzeugs sowie einen von diesem beabstandeten Flanschabschnitt 14 zur Verbindung mit dem Reibring 12 auf. Der Anbindungsabschnitt 13 übergreift domartig eine Zentralöffnung 15 des Reibrings 12. Der Reibring 12 ist im übrigen als im Wesentlichen als runde Scheibe mit zwei kreisringförmigen, von einander abgewandten Reibflächen 16 ausgebildet, die in einer Fahrzeugbremsen mit nicht näher dargestellten Bremsbelägen zusammenwirken. Zudem können an dem Reibring 12 Kühlkanäle vorgesehen sein.The first exemplary embodiment shows a brake disk 10 with a brake disk hub 11 made of metal and a friction ring 12 made of fiber-reinforced ceramic. The brake disk hub 11 has a connection section 13 for attachment to a wheel hub of a motor vehicle and a flange section 14 spaced apart from this for connection to the friction ring 12 . The connection section 13 overlaps a central opening 15 of the friction ring 12 in the manner of a dome. The friction ring 12 is otherwise designed essentially as a round disk with two circular ring-shaped friction surfaces 16 facing away from one another, which interact in a vehicle brake with brake pads not shown in detail. In addition, 12 cooling channels can be provided on the friction ring.

Aufgrund des unterschiedlichen Wärmedehnungsverhaltens sowie zur Vermeidung von Kontaktkorrosion sind der Bremsscheibentopf 11 und der Reibring 12 durch einen Spalt 17 axial von einander beabstandet, so dass diese einander nicht berühren.Due to the different thermal expansion behavior and to avoid contact corrosion, the brake disk chamber 11 and the friction ring 12 are spaced apart axially from one another by a gap 17, so that they do not touch one another.

Zur Verbindung des Bremsscheibentopfs 11 und des Reibrings 12 sind eine Vielzahl von Verbindungselementen 18 sowie Axialsicherungselementen 19 vorgesehen. Diese gewährleisten in nachfolgend näher erläuterte Art und Weise eine spielfreie Verbindung, die gleichzeitig in der Lage ist, das unterschiedliche Wärmedehnungsverhalten des Bremsscheibentopfs 11 aus Metall und des Reibrings 12 aus faserverstärkter Keramik zu kompensieren ohne dabei zu hohe innere Spannungen zu erzeugen.A plurality of connecting elements 18 and axial securing elements 19 are provided for connecting the brake disk chamber 11 and the friction ring 12 . In the manner explained in more detail below, these guarantee a play-free connection which is simultaneously able to compensate for the different thermal expansion behavior of the brake disc hub 11 made of metal and of the friction ring 12 made of fiber-reinforced ceramic without generating excessive internal stresses.

Jedes der Verbindungselemente 18 weist einen Führungsabschnitt 20 sowie einen Positionierabschnitt 23 auf. Der Führungsabschnitt 20 ist in einer zugehörigen Radialnut 21 mit Hinterschnitt 22 radial bewegbar geführt und axial festgelegt. Der Positionierabschnitt 23 erstreckt sich in eine zur jeweiligen Radialnut 21 quer verlaufende Positionieröffnung 24. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich die Radialnut 21 mit Hinterschnitt 22 an dem Reibring 12, wohingegen die Positionieröffnung 24 an dem Bremsscheibentopf 11 angeordnet ist. Es ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung möglich, bei der die Radialnuten am Bremsscheibentopf und die Positionieröffnungen am Reibring angeordnet sind. Möglich ist ferner eine abwechselnde Anordnung, bei der die Radialnuten und Positionieröffnungen jeweils abwechselnd am Bremsscheibentopf und Reibring angeordnet sind.Each of the connecting elements 18 has a guide section 20 and a positioning section 23 . The guide section 20 is in an associated radial groove 21 with an undercut 22 guided radially movable and fixed axially. The positioning section 23 extends into a positioning opening 24 running transversely to the respective radial groove 21 . However, the reverse arrangement is also possible, in which the radial grooves are arranged on the brake disk chamber and the positioning openings are arranged on the friction ring. An alternating arrangement is also possible, in which the radial grooves and positioning openings are each arranged alternately on the brake disk chamber and the friction ring.

Die Radialnuten 21 sind radial innenseitig, das heißt zur Zentralöffnung 15 hin offen, um das Einführen der Führungsabschnitte 20 in die hinterschnittenen Radialnuten 21 zu erleichtern. Es ist jedoch auch möglich, die Radialnuten 21 radial außenseitig offen auszugestalten.The radial grooves 21 are open radially on the inside, ie toward the central opening 15 , in order to facilitate the insertion of the guide sections 20 into the undercut radial grooves 21 . However, it is also possible to design the radial grooves 21 to be open radially on the outside.

Die Axialsicherungselemente 19 greifen an den Positionierabschnitten 23 der Verbindungselemente 18 an, um den Bremsscheibentopf 11 an den Verbindungselementen 18 festzulegen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Axialsicherungselemente 19 als Muttern ausgebildet, welche auf einen Gewindeabschnitt 25 am freien Ende des Positionierabschnitts 23 aufgeschraubt sind.The axial securing elements 19 act on the positioning sections 23 of the connecting elements 18 in order to fix the brake disc hub 11 on the connecting elements 18 . In the first exemplary embodiment, the axial securing elements 19 are in the form of nuts which are screwed onto a threaded section 25 at the free end of the positioning section 23 .

Die Verbindungselemente 18 werden mit dem Bremsscheibentopf 11 verspannt und somit in ihrer Lage festgelegt. Aufgrund der radialen Ausrichtung der Radialnuten 21 am Reibring 12 erfolgt hierdurch gleichzeitig die Lagepositionierung des Reibrings 12 zum Bremsscheibentopf 11, da die Verbindungselemente 18 an den beiden gegenüberliegenden Flanken der Radialnuten 21 geführt sind. Kommt es wärmebedingt zu einer stärkeren radialen Aufweitung am Bremsscheibentopf 11 als am Reibring 12, können die Führungsabschnitte 20 in den Radialnuten 21 etwas nach außen wandern und so das unterschiedliche Dehnungsverhalten kompensieren. Aufgrund der beschriebenen Führung der Verbindungselemente 18 in den Radialnuten 21 bleibt die Lagezuordnung zwischen dem Bremsscheibentopf 11 und dem Reibring 12 dabei stets eindeutig.The connecting elements 18 are clamped to the brake disk hub 11 and thus fixed in their position. Due to the radial orientation of the radial grooves 21 on the friction ring 12, the position of the friction ring 12 in relation to the brake disk hub 11 is thereby simultaneously achieved, since the connecting elements 18 are guided on the two opposite flanks of the radial grooves 21. If, due to the heat, there is a greater radial expansion on the brake disk hub 11 than on the friction ring 12, the guide sections 20 can move slightly outwards in the radial grooves 21 and thus compensate for the different expansion behavior. Because of the described guidance of the connecting elements 18 in the radial grooves 21, the positional assignment between the brake disk chamber 11 and the friction ring 12 always remains clear.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 18 jeweils einteilig ausgebildet. Sie weisen einen Zapfen 26 auf, der gleichzeitig Teil des Führungsabschnitts 20 und des Positionierabschnitts 23 ist. Der Führungsabschnitt 20 weist ferner einen Knebel 27 auf, der an den Zapfen 26 anschließt und mit dem Hinterschnitt 22 der zugehörigen Radialnut 21 in Eingriff steht. Insbesondere ist der Knebel 27 in Axialrichtung der Bremsscheibe 10 im Wesentlichen spielfrei in der Radialnut 21 aufgenommen, jedoch in Radialrichtung gleitbewegbar. Hierdurch ist der Reibring 12 axial an den Verbindungselementen 18 festgelegt.In the first embodiment, the connecting elements 18 are each formed in one piece. They have a pin 26 which is part of the guide section 20 and the positioning section 23 at the same time. The guide section 20 also has a toggle 27 which adjoins the pin 26 and engages with the undercut 22 of the associated radial groove 21 . In particular, the toggle 27 is accommodated in the axial direction of the brake disc 10 essentially without play in the radial groove 21, but can be slid in the radial direction. As a result, the friction ring 12 is fixed axially on the connecting elements 18 .

Der Zapfen 26 erstreckt sich ferner mit einer Spielpassung in die Positionieröffnung 24. Die Spielpassung ist vorzugsweise so eng gewählt, dass eine einfache Montage sowie eine Drehmomentübertragung durch Lochlaibung möglich sind und Klappern vermieden wird.The pin 26 also extends with a loose fit into the positioning opening 24. The loose fit is preferably selected so tightly that simple assembly and torque transmission through the reveal of the hole are possible and rattling is avoided.

Der Zapfen 26 weist sowohl im Bereich der Flanken der zugehörigen Radialnut 21 sowie innerhalb der Positionieröffnung 24 einen runden Querschnitt auf. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Fertigung des Zapfens 26 sowie der Positionieröffnung 24 von Vorteil. Jedoch kann der Zapfen 26 ganz oder abschnittsweise mit anderen Querschnittsformen ausgeführt werden, so dass sich beispielsweise im Bereich der Flanken der Radialnut 21 eine flächenhafte Berührung anstatt einer Linienberührung ergibt, um gegebenenfalls höhere Kräfte zu übertragen. Auch durch eine Ovalform des Querschnitts lässt sich die Hertzsche Pressung im Kontaktbereich zu den Flanken verringern.The pin 26 has a round cross-section both in the area of the flanks of the associated radial groove 21 and within the positioning opening 24 . This is particularly advantageous with regard to the manufacture of the pin 26 and the positioning opening 24 . However, the pin 26 can be designed entirely or in sections with other cross-sectional shapes so that, for example, in the area of the flanks of the radial groove 21 there is a surface contact instead of a line contact in order to transmit higher forces if necessary. The Hertzian pressure in the contact area to the flanks can also be reduced by an oval shape of the cross section.

Weiterhin ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Absatz 28 an dem Positionierabschnitt 23 ausgebildet. An dem Absatz 28 stützt sich das die zugehörige Positionieröffnung 24 aufweisende Bauteil, vorliegend beispielhaft der Bremsscheibentopf 11 axial ab. Insbesondere ist das die Positionieröffnung 24 aufweisende Bauteil gegen den Absatz 28 durch das zugehörige Axialsicherungselement 19 gespannt. Mit dem Absatz 28 korrespondiert eine Anlageschulter 29 innerhalb der Positionieröffnung 24, gegen welche sich der Absatz 28 axial abstützt.Furthermore, a step 28 is formed on the positioning portion 23 in the first embodiment. The component having the associated positioning opening 24 , in the present example the brake disk hub 11 , is supported axially on the shoulder 28 . In particular, the component having the positioning opening 24 is clamped against the shoulder 28 by the associated axial securing element 19 . A contact shoulder 29 within the positioning opening 24 corresponds to the paragraph 28 and against which the paragraph 28 is supported axially.

3 zeigt eine erste Abwandlung der ersten Ausführungsbeispiels, bei dem die Anlageschulter 29 in der Positionieröffnung 24 entfällt. Vielmehr ist letztere als Durchgangsöffnung mit konstanten Querschnitt ausgebildet und hierdurch besonders einfach herstellbar. Dies ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn für die Positionieröffnung 24 und den zugehörigen Positionierabschnitt 23 am Verbindungselement 18 ein unrundes Querschnittsprofil vorgesehen werden soll. Gleichwohl weist das Verbindungselement 18 am Zapfen 26 weiterhin einen Absatz 28 auf, an dem sich nunmehr das die Positionieröffnung 24 aufweisende Bauteil mit dem Rand 30 der Positionieröffnung 24 abstützt. Im Übrigen entspricht die in 3 dargestellte Bremsscheibe dem ersten Ausführungsbeispiel. 3 shows a first modification of the first exemplary embodiment, in which the contact shoulder 29 in the positioning opening 24 is omitted. Rather, the latter is designed as a through-opening with a constant cross-section and is particularly easy to produce as a result. This is also particularly advantageous if a non-round cross-sectional profile is to be provided for the positioning opening 24 and the associated positioning section 23 on the connecting element 18 . Nevertheless, the connecting element 18 on the pin 26 also has a shoulder 28 on which the component having the positioning opening 24 is now supported with the edge 30 of the positioning opening 24 . Incidentally, the in 3 brake disc shown the first embodiment.

4 zeigt eine zweite Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, bei der zwischen dem Bremsscheibentopf 11 und dem Reibring 12 zusätzliche Federelemente 31 eingegliedert sind. Beispielhaft sind vorliegend Tellerfedern dargestellt. Jedoch sind auch andere Federtypen möglich, welche den Bremsscheibentopf 11 und dem Reibring 12 voneinander weg drängen. Hierdurch kann ein zwischen dem Führungsabschnitt 20 und der Radialnut 21 gegebenenfalls auftretendes Spiel in Axialrichtung der Bremsscheibe 10 kompensiert werden, um Klappergeräusche zu vermeiden. Die Federelemente 31 sind vorliegend lokal jeweils lediglich im Bereich der Verbindungselemente 18 angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich die Verbindungselemente 18 jeweils durch die Federelemente 31 hindurch. Es ist jedoch auch möglich, die Federelemente 31 unabhängig von der Position der Verbindungselemente 18, beispielsweise zu diesen in Umfangsrichtung versetzt anzuordnen. Ferner kann anstelle von separaten, lokalen Federelementen 31 ein umlaufender Federring vorgesehen werden, der beispielsweise durch die Verbindungselemente 18 positioniert wird. Im Übrigen entspricht die in 4 dargestellte Bremsscheibe dem ersten Ausführungsbeispiel. 4 shows a second modification of the first exemplary embodiment, in which additional spring elements 31 are incorporated between the brake disk hub 11 and the friction ring 12 . Disc springs are shown here as an example. However, other spring types are possible, which the Push the brake disc hub 11 and the friction ring 12 away from each other. In this way, any play that may occur between the guide section 20 and the radial groove 21 in the axial direction of the brake disk 10 can be compensated for in order to avoid rattling noises. In the present case, the spring elements 31 are each arranged locally only in the area of the connecting elements 18 . The connecting elements 18 preferably each extend through the spring elements 31 . However, it is also possible to arrange the spring elements 31 independently of the position of the connecting elements 18, for example offset relative to them in the circumferential direction. Furthermore, instead of separate, local spring elements 31, a circumferential spring ring can be provided, which is positioned by the connecting elements 18, for example. Incidentally, the in 4 brake disc shown the first embodiment.

Ferner ist es möglich, bei der Bremsscheibe gemäß der ersten Abwandlung Federelemente der vorstehend erläuterten Art vorzusehen.Furthermore, it is possible to provide spring elements of the type explained above in the brake disc according to the first modification.

5 zeigt eine dritte Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem die hinterschnittene Radialnut 21 als Langloch in der Reibscheibe 12 ausgebildet ist. Das zugehörige Verbindungselement kann in diesem Fall von der dem Bremsscheibentopf 11 gegenüberliegenden Seite in den Reibring 12 eingeführt werden. Federelemente 31 der vorstehend erläuterten Art halten den Reibring 12 in einer vom Bremsscheibentopf 11 durch einen Spalt 17 beabstandeten Position. Das Langloch kann auf der gegenüberliegenden Seite auch geschlossen ausgeführt sein, wodurch die Stabilität des Reibrings 12 verbessert wird. Da das Verbindungselement 18 dann jedoch von der Seite des Bremsscheibentopfs 11 eingesetzt werden muss, kann dieses nicht mehr einteilig ausgeführt werden. Um ein Einsetzen in ein solchermaßen geschlossenes Langloch mit Hinterschnitt zu ermöglichen kann beispielsweise ein zweiteiliges Verbindungselement 18 verwendet werden, bei dem der Zapfen 26 mit dem Knebel 27 lösbar verbunden ist. Gegebenenfalls kann das Langloch außerhalb des für den Ausgleich radialer Wärmedehnungen benötigten radialen Verschiebebereichs auch mit einer erweiterten Öffnung ausgeführt werden, wodurch sich dann wiederum ein einteiliges Verbindungselement 18 verwenden lässt. 5 12 shows a third modification of the first exemplary embodiment, in which the undercut radial groove 21 is designed as a slot in the friction disc 12. In this case, the associated connecting element can be inserted into the friction ring 12 from the side opposite the brake disk hub 11 . Spring elements 31 of the type explained above hold the friction ring 12 in a position spaced apart from the brake disk hub 11 by a gap 17 . The elongated hole can also be closed on the opposite side, which improves the stability of the friction ring 12 . However, since the connecting element 18 then has to be inserted from the side of the brake disk chamber 11, it can no longer be designed in one piece. In order to enable insertion into such a closed elongated hole with an undercut, a two-part connecting element 18 can be used, for example, in which the pin 26 is detachably connected to the toggle 27 . If necessary, the elongated hole can also be designed with an enlarged opening outside the radial displacement area required for compensating for radial thermal expansions, as a result of which a one-piece connecting element 18 can then in turn be used.

Im Übrigen entspricht die in 5 dargestellte Bremsscheibe 10 dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch kann die Axialabstützung des Bremsscheibentopfs 11 auch gemäß der ersten Abwandlung ausgeführt werden.Incidentally, the in 5 brake disc 10 shown the first embodiment. However, the axial support of the brake disk hub 11 can also be carried out according to the first modification.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 10, bei dem die Axialabstützung des Bremsscheibentopf 11 nicht an einem Absatz 28 des Verbindungselements 18, sondern ohne einen solchen Absatz unter Zwischenschaltung mindestens eines Abstandshalters 32 erfolgt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von lokalen Abstandshaltern 32 zwischen dem Bremsscheibentopf 11 und dem Reibring 12 angeordnet und durch die Verbindungselemente 18 und Axialsicherungselemente 19 eingespannt. Dabei erstreckt sich jeweils ein Verbindungselement 18 durch einen Abstandshalter 32 hindurch. Anstelle von lokalen Abstandshaltern 32 kann auch ein um die Drehachse der Bremsscheibe 10 umlaufender Abstandshalter vorgesehen werden, welcher entsprechende Durchgangsöffnungen für die Verbindungselemente 18 aufweist. Es ist jedoch auch möglich, lokale Abstandshalter oder einen umlaufenden Abstandshalter außerhalb der Positionen der Verbindungselemente 18 anzuordnen. 6 shows a second exemplary embodiment of a brake disc 10 according to the invention, in which the axial support of the brake disc hub 11 is not provided on a shoulder 28 of the connecting element 18, but rather without such a shoulder with the interposition of at least one spacer 32. In the exemplary embodiment shown, a multiplicity of local spacers 32 are arranged between the brake disk hub 11 and the friction ring 12 and are clamped in place by the connecting elements 18 and axial securing elements 19 . In each case, a connecting element 18 extends through a spacer 32 . Instead of local spacers 32, a spacer running around the axis of rotation of the brake disc 10 can also be provided, which has corresponding through-openings for the connecting elements 18. However, it is also possible to arrange local spacers or a circumferential spacer outside the positions of the connecting elements 18.

Der bzw. die Abstandshalter 32 sind aus einem elastischen Material, zum Beispiel aus Kevlar oder einem sonstigen Kunststoff gefertigt, um Kontaktkorrosion zu vermeiden. Die Elastizität des Materials ist ausreichend, um axiale Wärmedehnungen und etwaiges Axialspiel im Bereich der Verbindung zu kompensieren.The spacer(s) 32 are made of an elastic material, for example Kevlar or some other plastic, in order to avoid contact corrosion. The elasticity of the material is sufficient to compensate for axial thermal expansion and any axial play in the area of the connection.

Durch den Entfall einer Stufe am Verbindungselement 18 vereinfacht sich sowohl dessen Herstellung als auch die Herstellung der Positionieröffnung 24 am Bremsscheibentopf 11, welche als Durchgangsöffnung mit konstantem Querschnitt sehr einfach hergestellt werden kann. Wie oben bereits erläutert, kann der Zapfen 26, welcher auch hier gleichzeitig Teil des Führungsabschnitt 20 als auch des Positionierabschnitts 23 ist, mit einem runden Querschnittsprofil als auch mit einem gegebenenfalls abschnittsweise unrunden Querschnittsprofil ausgeführt werden. Im Übrigen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2. Zudem ist es möglich, die Radialnut 21 gemäß der oben beschriebenen dritten Abwandlung auszubilden.The elimination of a step on the connecting element 18 simplifies both its production and the production of the positioning opening 24 on the brake disc chamber 11, which can be produced very easily as a through-opening with a constant cross-section. As already explained above, the pin 26, which is also part of the guide section 20 and the positioning section 23 here, can be designed with a round cross-sectional profile or with a cross-sectional profile that is optionally non-round in sections. Otherwise, the second embodiment corresponds to the first embodiment according to FIG 1 and 2 . In addition, it is possible to form the radial groove 21 according to the third modification described above.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen und Abwandlungen sind die Verbindungselemente 18 aus einem Material gefertigt sind, das das gleiche Wärmedehnungsverhalten oder wie das die zugehörige Positionieröffnung aufweisende Bauteil aufweist, worunter vorliegend geringe Abweichungen hinsichtlich des jeweiligen Wärmedehnungskoeffizienten als miteingeschlossen verstanden werden.In all exemplary embodiments and modifications, the connecting elements 18 are made from a material that has the same thermal expansion behavior or as the component having the associated positioning opening, which in the present case includes small deviations with regard to the respective thermal expansion coefficient.

Die vorstehend beschriebene Verbindungstechnik eignet sich nicht nur für Bremsscheiben, sondern für beliebige rotatorische Hybrid-Bauteile, bei denen eine Kraft- oder Drehmomentübertragung zwischen zwei Bauteilen aus Materialien mit stark unterschiedlichem Wärmedehnungsverhalten realisiert werden muss. Sie eignet sich jedoch besonders für Hybrid-Bremsscheiben sogenannter Keramik-Bremsen, bei denen der Bremsscheibentopf aus einer Leichtmetalllegierung und der Reibring aus einer C-SiC-Keramik gefertigt sind.The connection technology described above is not only suitable for brake discs, but for any rotary hybrid components in which a power or torque transmission between two components made of materials with very different thermal expansion behavior must be implemented. However, it is particularly suitable for Hybrid brake discs, so-called ceramic brakes, in which the brake disc hub is made of a light metal alloy and the friction ring is made of C-SiC ceramic.

Im Hinblick auf eine Bremsscheibe ermöglicht die neuartige Verbindung eine deutliche Verminderung des Bearbeitungsaufwand am Reibring. Zudem besteht hierdurch mehr Freiheit bei der Gestaltung von Kühlkanälen am Reibring.With regard to a brake disc, the new connection enables a significant reduction in the processing effort on the friction ring. In addition, there is more freedom in the design of cooling channels on the friction ring.

Ein weiterer Vorteil liegt in der guten Kraftübertragung zwischen dem Reibring und dem Bremsscheibentopf.Another advantage is the good power transmission between the friction ring and the brake disc hub.

Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Verbindungstechnik eine ungehinderte radiale Wärmeausdehnung selbst bei stark unterschiedlichem Wärmedehnungsverhalten der miteinander verbundenen Bauteile.In addition, the connection technology according to the invention enables unhindered radial thermal expansion even if the thermal expansion behavior of the components connected to one another differs greatly.

Da der Bremsscheibentopf und der Reibring von einander beabstandet sind, wird jegliche Kontaktkorrosion zwischen diesen vermieden.Since the brake disc hub and the friction ring are spaced from each other, any contact corrosion between them is avoided.

Ferner kann das Spiel am Führungsabschnitt sowie am Positionierabschnitt gering gehalten bzw. gegebenenfalls auch ganz kompensiert werden, wodurch Klappergeräusche verhindert werden.Furthermore, the play on the guide section and on the positioning section can be kept low or, if necessary, even completely compensated for, as a result of which rattling noises are prevented.

Ein weiterer Vorteil liegt in einem besonders geringen Wärmeeintrag in den Bremsscheibentopf, was im Hinblick auf die Warmfestigkeitsproblematik günstig ist.A further advantage lies in a particularly low heat input into the brake disc chamber, which is favorable with regard to the problem of heat resistance.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr können einzelne Merkmale, wie sie vorstehend erläutert wurden, auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich. Die Erfindung umfasst insbesondere alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention was explained in more detail above on the basis of exemplary embodiments and further modifications. However, it is not limited to this. Rather, individual features, as explained above, can also be combined with one another if this is not expressly described, as long as this is technically possible. In particular, the invention includes all of the configurations defined by the patent claims.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Bremsscheibebrake disc
1111
Bremsscheibentopfbrake disc pot
1212
Reibringfriction ring
1313
Anbindungsabschnittconnection section
1414
Flanschabschnittflange section
1515
Zentralöffnungcentral opening
1616
Reibflächenfriction surfaces
1717
Spaltgap
1818
Verbindungselementfastener
1919
Axialsicherungselementeaxial locking elements
2020
Führungsabschnittguide section
2121
Radialnutradial groove
2222
Hinterschnittundercut
2323
Positionierabschnittpositioning section
2424
Positionieröffnungpositioning hole
2525
Gewindeabschnittthreaded section
2626
Zapfencones
2727
Knebelgag
2828
Absatzunit volume
2929
Schultershoulder
3030
Rahmen der Positionieröffnung 24Positioning hole frame 24
3131
Federelementspring element
3232
Abstandshalterspacers

Claims (9)

Bremsscheibe (10), umfassend: einen Bremsscheibentopf (11) aus Metall, einen Reibring (12) aus faserverstärkter Keramik, und Verbindungselemente (18), mittels derer der Bremsscheibentopf (11) und der Reibring (12) miteinander verbunden sind, wobei der Bremsscheibentopf (11) und der Reibring (12) durch einen Spalt (17) axial von einander beabstandet sind, die Verbindungselemente (18) jeweils einen Führungsabschnitt (20), der in einer zugehörigen Radialnut (21) radial bewegbar geführt ist, sowie einen Positionierabschnitt (23), der sich in eine zur jeweiligen Radialnut (21) quer verlaufende Positionieröffnung (24) erstreckt, aufweisen, wobei die Radialnut (21) am Reibring (12) und die Positionieröffnung (24) am Bremsscheibentopf (11) und/oder die Radialnut (21) am Bremsscheibentopf (11) und die Positionieröffnung (24) am Reibring (12) angeordnet sind, und Axialsicherungselemente (19) an den Positionierabschnitten (23) der Verbindungselemente angreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialnut (21) einen Hinterschnitt (22) aufweist, durch welchen der Führungsabschnitt (20) in der zugehörigen Radialnut (21) axial festgelegt ist.Brake disc (10), comprising: a brake disc hub (11) made of metal, a friction ring (12) made of fiber-reinforced ceramic, and connecting elements (18) by means of which the brake disc hub (11) and the friction ring (12) are connected to one another, the brake disc hub (11) and the friction ring (12) are axially spaced apart from one another by a gap (17), the connecting elements (18) each have a guide section (20) which is guided in a radially movable manner in an associated radial groove (21), and a positioning section ( 23) which extends into a positioning opening (24) running transversely to the respective radial groove (21), the radial groove (21) on the friction ring (12) and the positioning opening (24) on the brake disc chamber (11) and/or the radial groove (21) on the brake disc hub (11) and the positioning opening (24) on the friction ring (12), and axial securing elements (19) act on the positioning sections (23) of the connecting elements, characterized in that the R radial groove (21) has an undercut (22), through which the guide section (20) is fixed axially in the associated radial groove (21). Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (18) einen Zapfen (26) aufweist, der Teil des Führungsabschnitts (20) und des Positionierabschnitts (23) ist und sich an gegenüberliegenden Flanken der zugehörigen Radialnut (21) abstützt sowie mit einer Spielpassung in die zugehörige Positionieröffnung (24) erstreckt.brake disc after claim 1 , characterized in that the connecting element (18) has a pin (26) which is part of the guide section (20) and the positioning section (23) and is supported on opposite flanks of the associated radial groove (21) and with a clearance fit into the associated positioning hole (24). Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (20) einen Knebel (27) aufweist, der an den Zapfen (26) anschließt und mit den Hinterschnitt (22) der zugehörigen Radialnut (21) in Eingriff steht.brake disc after claim 2 , characterized in that the guide section (20) has a toggle (27) which adjoins the pin (26) and engages with the undercut (22) of the associated radial groove (21). Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Positionierabschnitt (23) ein Absatz (28) ausgebildet ist, an dem sich das die zugehörige Positionieröffnung (24) aufweisende Bauteil axial abstützt und gegen den dieses durch das Axialsicherungselement (19) gespannt ist.Brake disc after one of Claims 1 until 3 , characterized in that a shoulder (28) is formed on the positioning section (23), on which the component having the associated positioning opening (24) is supported axially and against which this is clamped by the axial securing element (19). Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstandshalter (32) zwischen dem Bremsscheibentopf (11) und dem Reibring (12) angeordnet und durch die Verbindungselemente (18) und Axialsicherungselemente (19) eingespannt ist.Brake disc after one of Claims 1 until 3 , characterized in that at least one spacer (32) is arranged between the brake disc hub (11) and the friction ring (12) and is clamped in by the connecting elements (18) and axial securing elements (19). Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Positionierabschnitts (23) ein Gewindeabschnitt (25) ausgebildet ist, der mit einer Mutter als Axialsicherungselement (19) verspannt ist, wobei sich die Mutter an dem die Positionieröffnung (24) aufweisende Bauteil abstützt.Brake disc after one of Claims 1 until 5 , characterized in that at the free end of the positioning section (23) a threaded section (25) is formed, which is braced with a nut as an axial securing element (19), the nut being supported on the component having the positioning opening (24). Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Federelemente (31) zwischen dem Bremsscheibentopf (11) und dem Reibring (12) angeordnet sind.Brake disc after one of Claims 1 until 6 , characterized in that spring elements (31) are arranged between the brake disc hub (11) and the friction ring (12). Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (11) ein Bremsscheibentopf aus einer Leichtmetalllegierung und der Reibring (12) ein Reibring aus einer C-SiC-Keramik ist.Brake disc after one of Claims 1 until 7 , characterized in that the brake disk chamber (11) is a brake disk chamber made from a light metal alloy and the friction ring (12) is a friction ring made from a C-SiC ceramic. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (18) aus einem Material gefertigten sind, das das gleiche Wärmedehnungsverhalten wie das die zugehörige Positionieröffnung (24) aufweisende Bauteil aufweist.Brake disc after one of Claims 1 until 8th , characterized in that the connecting elements (18) are made of a material which has the same thermal expansion behavior as the component having the associated positioning opening (24).
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