-
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Scheibentopf sowie mindestens einem mit dem Scheibentopf in einem Verbindungsbereich verbundenen Reibring, wobei der Verbindungsbereich sich radial erstreckende Verbindungselemente und sich radial erstreckende Verbindungsausnehmungen aufweist, die Verbindungselemente in den Verbindungsausnehmungen positioniert sind, die Verbindungselemente in Richtung ihrer radialen Länge in den Verbindungsausnehmungen beweglich sind und Berührflächen zwischen den Verbindungselementen und den Verbindungsausnehmungen vorliegen, welche zur Kraftübertragung zwischen Scheibentopf und Reibring eingerichtet sind.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Reibring für eine solche Bremsscheibe.
-
Bremsscheiben können einteilig aus gehärtetem Metall gefertigte Bauteile sein. Beim Bremsen wird eine Bremszange mit Bremsbelägen an die Bremsscheibe gepresst, sodass eine hohe Reibung zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag auftritt. Durch die Reibung wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärme umgewandelt, die nahezu vollständig über die Bremsscheibe abgeleitet wird. Dabei kann die Bremsscheibe so heiß werden, dass sie sich verformt und die Aufhängung beschädigt wird oder sich in der Bremszange festsetzt.
-
Um die nachteiligen Auswirkungen der Wärmeausdehnung der Bremsscheibe zu reduzieren, werden daher zweiteilige Bremsscheiben eingesetzt, die zumeist aus einem gehärteten Außenring, einem Reibring, der als Angriffsfläche für die Bremszange dient, einem Innenring und einem Scheibentopf zur Montage der Bremsscheibe an einer Nabe oder einer Achse des Fahrzeugs bestehen.
-
Die Druckschrift
DE 10 2008 005 169 A1 beschreibt, dass Außen- und Innenring durch Klemmverbinder – sogenannte Floater – schwimmend verbunden werden, sodass die beiden Scheiben Relativbewegungen ausführen können. Eine wärmebedingte Ausdehnung des Außenrings überträgt sich dadurch nicht in dem Maße auf den Innenring, dass die Aufhängung der Bremsscheibe Spannungen ausgesetzt ist. Weiterhin verringert sich die Gefahr, dass sich die Bremsscheibe in der Bremszange festsetzen kann. Ferner lehrt die Druckschrift, dass der Außenring und der Innenring Mitnehmer aufweisen, die in Rotationsrichtung etwa formschlüssig ineinandergreifen. Um eine ausreichende Bewegungsfreiheit zu erzielen, ist es bekannt, zwischen den Mitnehmern einen Spalt vorzusehen.
-
Eine gattungsgemäße Bremsscheibe ist aus der Druckschrift
EP 1 229 265 A1 bekannt. Die darin offenbarte Bremsscheibe besteht aus einem Scheibentopf sowie aus mindestens einem mit dem Scheibentopf verbundenen Reibring. Der Scheibentopf weist an seinem Außenumfang sich radial nach außen erstreckende Verbindungselemente auf. Am Innenumfang des Reibrings sind sich radial erstreckende Verbindungsausnehmungen vorgesehen, in die die Verbindungselemente eingreifen. In einer alternativen Ausführung sind am Außenumfang des Scheibentopfs sich radial nach innen erstreckende Verbindungsausnehmungen vorgesehen, in die sich vom Innenumfang radial zum Zentrum der Bremsscheibe hin erstreckende Verbindungselemente eingreifen. Der Querschnitt der Verbindungselemente und der Verbindungsausnehmungen quer zu ihrer radialen Länge ist so aneinander angepasst, dass sich im bestimmungsgemäß belasteten Zustand der Bremsscheibe zumindest linienhafte, vorzugsweise aber flächenhafte Berührflächen zwischen Verbindungselementen und Verbindungsausnehmungen ausbilden. Hierdurch wird eine sichere Drehmomentübertragung zwischen Reibring und Scheibentopf im Betrieb der Bremsscheibe erzielt. Die Berührflächen liegen sowohl im unbelasteten Zustand der Bremsscheibe als auch bei Belastung der Bremsscheibe durch einen Bremsvorgang vor.
-
Auch die Druckschrift
DE 36 05 806 A1 beschreibt eine Bremsscheibe, bei der an dem Scheibentopf angeordnete Mitnehmer in radial verlaufende Schlitze des Reibrings eingreifen.
-
Für eine Verbindung zwischen dem Scheibentopf und dem Reibring, die auch bei hohen Betriebstemperaturen eine zuverlässige und komfortable Funktion der Scheibenbremse gewährleistet, sind andere Ausgestaltungsformen von Bremsscheiben bekannt.
-
So schlägt die Druckschrift
DE 102 46 939 A1 vor, dass an der Radnabe ein Flansch und ein Scheibentopf mit einem daran befestigbaren Reibring vorgesehen sind. Als Befestigungsmittel sind mehrere Schrauben und spezielle Befestigungshülsen vorgesehen. Die Schrauben sind dabei achsparallel in Gewindebohrungen des Radnaben-Flansches eingeschraubt. Außerdem durchdringt jede der Schrauben eine Befestigungshülse, die mit planparallelen Außenabflachungen in eine parallelwandige Radialvertiefung in den Reibring eingepasst eintaucht, und die sich mit den sich an ihren Außenabflachungen anschließenden segmentartigen Radialvorsprüngen oder einem Radialbund außen an dem Reibring abstützt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich die Bremsscheibe bei Erwärmung gleichmäßig radial ausdehnen kann und trotzdem einwandfrei an der Radnabe gehalten bleibt.
-
Ein ähnliches Konzept verfolgt die in der Druckschrift
DE 10 2007 040 143 A1 vorgeschlagene Bremsscheibe. Diese besteht aus einem Scheibentopf, auch Nabe genannt, und einem stofflich abweichenden Reibring. Rissbildungen in dem Reibring werden reduziert, indem sich der gegenüber der Nabe als separates Bauteil vorliegende Reibring unter Wärmeeinfluss radial ausdehnen kann. Hierzu ist jeder Mitnehmer als ein sich parallel zur Mittelachse der Bremsscheibe erstreckender Bolzen ausgebildet, der in ein Auge der Nabe eingeschraubt ist, während ein Zwischenelement aus einer auf dem Bolzen gelagerten Hülse beziehungsweise Buchse besteht.
-
Die Druckschrift
DE 10 2007 030 468 B4 verfolgt einen anderen Weg. Die in dieser Druckschrift offenbarte Bremsscheibe hat zur Verbindung des Reibrings mit dem Scheibentopf mehrere e, längliche Verbindungselemente, welche jeweils über eine erste Verbindungsvorrichtung mit dem Scheibentopf und jeweils über eine zweite Verbindungsvorrichtung mit dem Reibring verbunden sind. Die ersten Verbindungsvorrichtungen sind derart ausgebildet, dass der Scheibentopf und die Verbindungselemente relativ zueinander drehbar sind. Die zweiten Verbindungsvorrichtungen sind derart ausgebildet, dass der Reibring und die Verbindungselemente relativ zueinander drehbar sind.
-
Es sind also Befestigungsvorrichtungen für einen Reibring an einem Scheibentopf für eine Bremsscheibe bekannt, bei denen ein Segment des Reibrings am inneren Rand radiale Schlitze aufweist, in denen Nasen des Scheibentopfs eingreifen und eine formschlüssige Verbindung herstellen. Über Schraubmittel erfolgt eine feste Verbindung zwischen dem Scheibentopf und dem Reibring. Die Anordnung der Schlitze im Reibring führt im Betrieb bei Kerbwirkungen und Spannungen, insbesondere bei hohen Temperaturen, zu Rissen, die sich ausgehend von den Schlitzen bis in die Bremsfläche erstrecken und diese im Bremsverhalten ungünstig beeinflussen beziehungsweise den Reibring oder gar die gesamte Bremsscheibe unbrauchbar machen.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe beziehungsweise einen Reibring für eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass eine verbesserte Verbindung des Reibrings mit dem Scheibentopf der Bremsscheibe möglich ist. Insbesondere soll auch erreicht werden, dass eine geringstmögliche Kerbwirkung und Spannung, insbesondere bei sehr hohen Temperaturen, auf den Reibring einwirkt. Zugleich sollte die Bremsscheibe einen möglichst einfachen Aufbau und/oder eine geringe Anzahl von Einzelteilen umfassen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Bremsscheibe gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß ist also eine Bremsscheibe vorgesehen, bei der das Spaltmaß, also der Abstand zwischen den einzelnen Verbindungselementen und Verbindungsausnehmungen, entlang des Spaltverlaufs variabel ausgestaltet ist. Hierdurch kann der Spaltverlauf in unterschiedlichen Bereichen den jeweiligen Anforderungen, die beispielsweise aus der Form, dem Material und/oder der zu erwartenden Wärmedehnung resultieren, angepasst werden. Dabei ist es insbesondere möglich, das Spaltmaß zur Kraftübertragung zu verringern und zugleich das Spaltmaß zur Kompensation der Wärmeausdehnung auszuweiten. Dazu sind der Querschnitt der Verbindungselemente und der Querschnitt der Verbindungsausnehmungen quer zu ihrer sich in Radialrichtung erstreckenden radialen Länge so aneinander angepasst, dass die Verbindungselemente in Richtung ihrer radialen Länge in den Verbindungsausnehmungen gleiten können. Das variable Spaltmaß ermöglicht eine Verbindung zwischen dem Reibring und dem Scheibentopf ohne den Einsatz dazwischen angeordneter zusätzlicher Verbindungsmittel.
-
Zur Kraftübertragung weist der Spaltverlauf einen als Flanke oder Berührfläche bezeichneten Funktionsbereich auf. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die einander zugewandten Berührflächen der Verbindungselemente und der Verbindungsausnehmungen parallel orientiert sind. Als eine für die Kraftübertragung ideale weitere Ausgestaltung der Berührflächen hat es sich erwiesen, dass die zwei gegenüberliegenden Berührflächen eines einzelnen Verbindungselements beziehungsweise einer einzelnen Verbindungsausnehmung parallel zueinander und insbesondere parallel zu dem Radius orientiert sind, welcher zu den beiden Berührflächen den gleichen Abstand aufweist.
-
Neben der Berührfläche weisen das Verbindungselement und die Verbindungsausnehmung entlang des Spaltverlaufs unterschiedliche Funktionsbereiche auf. Diese Funktionsbereiche von Verbindungselement beziehungsweise Verbindungsausnehmung sind der Kopf, die distale Rundung, die Berührfläche, die proximale Rundung und die Basis. Dabei ist zumindest die Berührfläche wenigstens abschnittsweise eben ausgebildet. Vorzugsweise ist die Berührfläche vollständig eben ausgeführt. Der Kopf und die Basis sind vorzugsweise gekrümmt ausgeführt, können aber ebene Abschnitte aufweisen. Die distale Rundung und die proximale Rundung sind bevorzugt entlang ihrer gesamten Erstreckung gekrümmt. Die Krümmung eines Funktionsbereichs besteht aus einem Radius oder mehreren aneinandergefügten Radien.
-
Der Übergang zwischen den Funktionsbereichen ist vorzugsweise ohne Knicke oder plötzliche Richtungsänderungen gestaltet. Der Kurvenverlauf der Kontur der Verbindungselemente und/oder der Verbindungsausnehmungen ist entlang zumindest des Spaltverlaufs, insbesondere entlang der gesamten Kontur, differenzierbar. Das heißt, unterschiedliche Krümmungen gehen bevorzugt tangential ineinander über.
-
Die Übergangsstellen von Kopf beziehungsweise Basis zu der distalen Rundung beziehungsweise der proximalen Rundung sind der Anfangspunkt und/oder der Endpunkt des Spaltverlaufs. Die Berührungsfläche wird durch zwei Zwischenpunkte begrenzt. Bei einer Ausführungsform ist der Anfangspunkt des Spaltverlaufs dem Mittelpunkt der Bremsscheibe am nächsten und der Endpunkt ist von dem Mittelpunkt der Bremsscheibe am weitesten entfernt.
-
Als besonders günstig erwiesen hat es sich, dass die Änderung des Spaltmaßes zwischen dem Anfangspunkt und einem der Zwischenpunkte und/oder zwischen dem Endpunkt und einem der Zwischenpunkte, also im Funktionsbereich der distalen Rundung und/oder der proximalen Rundung, konstant ist. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, dass das Spaltmaß am Anfangspunkt größer ist als das Spaltmaß am Endpunkt und dass das Spaltmaß an den Berührflächen kleiner ist als das Spaltmaß am Anfangspunkt und kleiner als Spaltmaß am Endpunkt.
-
Vorzugsweise sind dabei an den Verbindungselementen und/oder an den Verbindungsausnehmungen für die proximalen Rundungen und die distalen Rundungen Radien zwischen 4 und 10 Millimetern vorgesehen. Das Spaltmaß zwischen den Berührflächen ist vorzugsweise kleiner 0,05 Millimeter, während das Spaltmaß zwischen den proximalen Rundungen beziehungsweise den distalen Rundungen 0,04 bis 0,11 Millimeter beträgt. Das Spaltmaß zwischen Kopf und Basis ist größer als 0,11 Millimeter, bevorzugt zwischen 0,11 und 0,63 Millimetern gewählt.
-
Eine favorisierte Ausführungsform sieht für die Verbindungselemente bei den proximalen Rundungen zwei Radien, einen mit 5 Millimetern und einen mit 8 Millimetern, wobei der größere Radius an der Berührfläche angrenzt, und für die distalen Rundungen einen Radius mit 5,5 Millimetern vor. Die Ausführungsform sieht weiterhin für die Verbindungsausnehmungen bei den proximalen Rundungen einen Radius mit 4,925 Millimetern und für die distalen Rundungen einen Radius mit 5,54 Millimetern vor.
-
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Reibring gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 eine schematische Darstellung einer Bremsscheibe;
-
2 eine schematische Darstellung eines Reibrings der in 1 gezeigten Bremsscheibe in einem vergrößerten Ausschnitt;
-
3 eine schematische Darstellung eines Scheibentopfs der in 1 gezeigten Bremsscheibe in einem vergrößerten Ausschnitt;
-
4 eine schematische Darstellung des Spaltmaßes über den Spaltverlauf bei einer ersten Ausführungsvariante der Bremsscheibe;
-
5 eine schematische Darstellung des Spaltmaßes über den Spaltverlauf bei einer zweiten Ausführungsvariante der Bremsscheibe.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremsscheibe 1 für ein nicht dargestelltes Fahrzeug. Die Bremsscheibe 1 umfasst einen Scheibentopf 2 und einen mit dem Scheibentopf 2 in einem Verbindungsbereich verbundenen Reibring 3. Der Scheibentopf 2 ist mit einer Achse (Verbindungselement 4) des Fahrzeugs verbunden.
-
2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt den Reibring 3 der in 1 gezeigten Bremsscheibe 1. Der Reibring 3 weist sich radial erstreckende Verbindungselemente 4 und Verbindungsausnehmungen 5 auf.
-
3 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt den Scheibentopf 2 der in 1 gezeigten Bremsscheibe 1. Auch der Scheibentopf 2 weist sich radial erstreckende Verbindungselemente 4 und Verbindungsausnehmungen 5 auf.
-
Die Verbindungselemente 4 und Verbindungsausnehmungen 5 von Scheibentopf 2 und Reibring 3 weisen eine aufeinander abgestimmte Kontur auf. Die Kontur beziehungsweise der Spaltverlauf zwischen den einzelnen Verbindungselementen 4 und den Verbindungsausnehmungen 5 ist in mehrere Funktionsbereiche 6, 8, 9, 12, 13 unterteilt. Der bedeutendste Funktionsbereich sind die Berührflächen 6. Die Berührflächen 6 sind eben. Bei jedem der Verbindungselemente 4 beziehungsweise der Verbindungsausnehmungen 5 sind die Berührflächen 6 parallel orientiert. Die Berührflächen 6 werden durch die Zwischenpunkte 7 begrenzt. Benachbart zu den Berührflächen 6 sind näher zum Mittelpunkt der Bremsscheibe 1 die proximalen Rundungen 8 angeordnet und weiter entfernt von dem Mittelpunkt der Bremsscheibe 1 die distalen Rundungen 9. Jede distale Rundung 9 und jede proximale Rundung 8 wird durch die Zwischenpunkte 7 und den Anfangspunkt 10 beziehungsweise den Endpunkt 11 des Spaltverlaufs begrenzt. Bei den Verbindungselementen 4 wird der Bereich zwischen den Anfangspunkten 10 beziehungsweise den Endpunkten 11 Kopf 12 genannt. Bei den Verbindungsausnehmungen 5 wird der Bereich zwischen den Anfangspunkten 10 beziehungsweise den Endpunkten 11 Basis 13 genannt. Der Kopf 12 und die Basis 13 gehören zur Kontur des Reibrings 3 und dem Scheibentopf 2 und schließen an den Spaltverlauf an.
-
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Radius des Kopfs 12 des Scheibentopfs 2 identisch mit dem Radius dessen distaler Rundung 9 und der Radius der Basis 13 des Reibrings 3 ist wiederum identisch mit dem Radius dessen distaler Rundung 9. Die Übergänge zwischen den Funktionsbereichen 6, 8, 9, 12, 13 sind kantenfrei ausgeführt, das heißt, in den Zwischenpunkten 7, dem Anfangspunkt 10 und dem Endpunkt 11 sind die Konturtangenten der Funktionsbereiche 6, 8, 9, 12, 13 deckungsgleich.
-
Die 4 und 5 zeigen den Spaltverlauf zwischen dem Anfangspunkt 10 und dem Endpunkt 11 bei zwei Ausführungsvarianten der Bremsscheibe 1. Bei der ersten, in 4 dargestellten Ausführungsvariante ist das Spaltmaß 14 an dem Anfangspunkt 10 und dem Endpunkt 11 gegenüber dem Spaltmaß 14 an dem Anfangspunkt 10 und dem Endpunkt 11 der in 5 gezeigten zweiten Ausführungsvariante deutlich erhöht. Dies ist beispielsweise bei schweren Fahrzeugen erforderlich, da deren Bremsscheiben größer sind und damit deren absolute Wärmedehnung größer ausfällt. Die Änderung des Spaltmaßes 14 entlang der distalen Rundung 9 beziehungsweise der proximalen Rundung 8 ist konstant. Dabei nimmt das Spaltmaß 14 zwischen dem Anfangspunkt 10 und dem Zwischenpunkt 7 linear ab, bleibt zwischen den Zwischenpunkten 7 an der Berührfläche 6 konstant und nimmt dann von dem Zwischenpunkt 7 bis zum Endpunkt wieder linear zu. Zwischen den Zwischenpunkten 7, im Bereich der Berührflächen 6, ändert sich das Spaltmaß 14 nicht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bremsscheibe
- 2
- Scheibentopf
- 3
- Reibring
- 4
- Verbindungselement
- 5
- Verbindungsausnehmung
- 6
- Berührfläche
- 7
- Zwischenpunkt
- 8
- proximale Rundung
- 9
- distale Rundung
- 10
- Anfangspunkt
- 11
- Endpunkt
- 12
- Kopf
- 13
- Basis
- 14
- Spaltmaß
-
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 102008005169 A1 [0005]
- EP 1229265 A1 [0006]
- DE 3605806 A1 [0007]
- DE 10246939 A1 [0009]
- DE 102007040143 A1 [0010]
- DE 102007030468 B4 [0011]
