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Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
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Ein bekanntes Problem bei Bremsscheiben für Scheibenbremsen eines Kraftfahrzeugs ist, dass beim Bremsvorgang Schwingungen auftreten, die wiederum zu einem ungewollten Bremsgeräusch im Hochfrequenzbereich führen können.
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Insbesondere bei der Optimierung der Bremsscheibe um gezielte Eigenfrequenzen zu erreichen oder zu vermeiden, spielt neben der Masse die Gesamtsteifigkeit der Bremsscheibe eine bedeutende Rolle. Wie aus Betrachtungen der modalen Analyse (Eigenmoden und Schwingformen der Scheibe) bekannt ist, unterliegen Bremsscheiben sogenannten in-plane und out-of-plane Moden, die aufgrund der rotatorischen Symmetrie der Bremsscheibe auch doppelt vorkommen.
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Eine, eine hohe Gesamtsteifigkeit aufweisende innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs ist in der
US 6,550,590 B1 offenbart. Die offenbarte Bremsscheibe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zwischen den beiden Reibringen ein Innenring ausgebildet ist. Der Innenring dient als Stabilisator und bietet Vorteile bezüglich der Festigkeit und der statischen Steifigkeit. Nachteilig bei der offenbarten Bremsscheibe ist, dass aufgrund des durchgehend ausgestalteten Innenrings die Breite des Kühlkanals verkleinert ist und die Wärmeabfuhr reduziert ist. Zudem ist durch die durchgehende Ausgestaltung des Innenrings eine gezielte Beeinflussung der Eigenfrequenzen aus dynamischer Sicht nicht möglich und die Bremsscheibe weist ein verhältnismäßig hohes Gewicht auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass neben einer gewichtsoptimierten Ausbildung der Bremsscheibe das als störend empfundene Bremsgeräusch minimiert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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In bekannter Art und Weise umfasst die innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs einen Bremsscheibentopf, einen ersten Reibring und einen in axialer Richtung betrachtet parallel beabstandet zum ersten Reibring angeordneten zweiten Reibring. D. h. die beiden Reibringe weisen jeweils eine, sich in axialer Richtung betrachtet gegenüberliegende innere Reibringoberflächen auf. Zudem sind in bekannter Art und Weise zwischen den beiden Reibringen mehrere Kühlkanäle angeordnet.
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Erfindungsgemäß sind zwischen den beiden Reibringen mehrere kreisringförmige Segmente ausgebildet.
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Wie Versuche und Simulationen nachgewiesen haben, kann durch eine entsprechende Anordnung der kreisringförmig ausgebildeten Segmente das dynamische Verhalten der Bremsscheibe gezielt beeinflusst werden. Das heißt, durch die erfindungsgemäße Ausbildung der kreisringförmig ausgebildeten Segmente werden erstmals konkrete Maßnahmen zur Verfügung gestellt, um insbesondere die Doppel-Moden der Bremsscheibe zu beeinflussen und eine gezielte Geräuschreduktion zu erzielen. Da zudem ein durchgehender Innenring nach der Erfindung nicht erforderlich ist, ist eine besonders gewichtsoptimierte Ausbildung der Bremsscheibe gewährleistet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den beiden Reibringen sich in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung erstreckende Rippen angeordnet, deren Zwischenräume die Kühlkanäle bilden, wobei die kreisringförmigen Segmente kontaktlos zu den inneren Reibringoberflächen der Reibringe zwischen den Rippen und/oder zwischen Rippen und dem Bremsscheibentopf befestigt bzw. gehalten sind, z. B. stoffschlüssig verbunden sind. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da aufgrund der in Bezug zu den inneren Reibringflächen der Reibringe ausgebildeten kontaktlosen Anordnung der kreisringförmigen Segmente gute Wärmeabfuhr sichergestellt ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die kreisringförmigen Segmente unmittelbar auf den inneren Reibringoberflächen der Reibringe aufgebracht sind. D. h., die beiden Reibringe sind über die kreisringförmigen Segmente in axialer Richtung beabstandet zueinander gehalten, so dass die Zwischenräume zwischen den kreisringförmigen Segmenten die Kühlkanäle bilden. Diese Ausführungsform erweist sich als besonders leicht bauend, da die Bremsscheibe unter Wegfall der Rippen ausgebildet ist.
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Vorzugsweise sind die kreisringförmigen Segmente in radialer Richtung betrachtet gleich beabstandet und in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßig verteilt angeordnet. Dies hat den Effekt, dass sowohl die in-plane Moden als auch die out-of-plan Moden beeinflusst werden können, mit gleichzeitiger Verbesserung der Festigkeitswerte (Spannung und Dehnung) der Segmente und – sofern vorhanden – der Rippen.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der an mindestens zwei in radialer Richtung betrachteten beabstandeten Positionen mehrere in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßig verteilt angeordnete kreisringförmige Segmente angeordnet sind. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die doppelten in-plane Moden verschoben werden.
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Vorzugsweise sind die in die in radialer Richtung betrachtet an verschiedenen Positionen angeordneten kreisringförmigen Segmente in axialer Richtung betrachtet versetzt zueinander angeordnet. Die in axialer Richtung betrachtet versetzte Anordnung der kreisringförmigen Segmente hat den Vorteil, dass hierdurch eine zusätzliche Möglichkeit zur Optimierung der Festigkeit (im Sinne der Beanspruchung der Wechselspannung zwischen Zug und Druck) und der Steifigkeit (im Sinne der Schirmungreduzierung) der Bremsscheibe sowie des dynamischen Verhaltens der Bremsscheibe zur Verfügung gestellt ist.
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Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, weisen die kreisringförmigen Segmente mehrere in axialer Richtung ausgerichtete Bohrungen auf. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine verbesserte Wärmeabfuhr gewährleistet.
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Vorzugsweise sind hierbei der Bremsscheibentopf und die Reibringe als einteiliges Gussteil, z. B. aus Grauguss, ausgebildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine kostengünstige Herstellung sichergestellt.
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Um Bauteilgewicht einzusparen sind gemäß einer anderen Ausführungsform der Bremsscheibentopf und Reibring geteilt, als Verbundgussteil ausgebildet, z. B. Topf aus einer Aluminiumlegierung und Reibringe aus Grauguss.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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In der Zeichnung bedeutet:
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1 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bremsscheibe in einer Schnittdarstellung, und
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2 eine Draufsicht einer Reibringinnenoberfläche eines Reibrings der Bremsscheibe aus 1 in verschiedenen Ausführungsformen.
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1 zeigt mehrere Ausführungsformen einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten innenbelüfteten Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs.
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Die Bremsscheibe 10 weist einen Bremsscheibentopf 12 sowie einen ersten Reibring 14 und einen in axialer Richtung (a) parallel beabstandet angeordneten zweiten Reibring 16 auf. Während die dem zweiten Reibring 16 gegenüberliegende innere Reibringoberfläche des ersten Reibrings 14 mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist, ist der dem ersten Reibring 14 gegenliegenden inneren Reibringoberfläche des zweiten Reibrings das Bezugszeichen 16 zugeordnet.
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Wie 1 weiter zu entnehmen ist, sind der erste und der zweite Reibring 14, 16 über in Umfangsrichtung verlaufende Rippen 18 in axialer Richtung (a) betrachtet parallel beabstandet zueinander gehalten. Die in radialer Richtung (r) zwischen den Rippen 18 vorhandenen Zwischenräume bilden Kühlkanäle 20 zur Wärmeabfuhr.
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Gemäß den in 1 dargestellten Ausführungsbeispielen sind Bremsscheibentopf 12 und Reibringe 14, 16 als einteiliges Gussteil, z. B. als Graugussteil ausgebildet.
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Zudem sind, wie in 1 dargestellt, in den Kühlkanälen 20 Segmente 22 angeordnet. Die Segmente 22 sind dabei in Form von Kreisringsegmenten ausgebildet und es sind in Umfangsrichtung betrachtet mehrere kreisringförmige Segmente 22 vorgesehen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind, vgl. 2.
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Gemäß der 1 zu entnehmenden ersten Ausführungsform, vgl. oben links, ist in radialer Richtung (r) betrachtet an lediglich einer Position R1 ein kreisringförmiges Segment 22 angeordnet. Das kreisringförmige Segment 22 ist ausschließlich über zwei benachbarte Rippen 18 gehalten, d. h. es ist in Bezug zu den inneren Reibringoberflächen 14', 16' der beiden Reibringe 14, 16 kontaktlos, so dass zwischen dem kreisringförmigen Segment 22 und den Reibringoberflächen 14, 16' Kühlluft zirkulieren kann.
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Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, sind bei der in 1 dargestellten zweiten und dritten Ausführungsform, vgl. 1, oben Mitte und oben rechts, der Bremsscheibe 10 in radialer Richtung (r) betrachtet an zwei Positionen R1, R2 (Ausführungsform Mitte) bzw. an drei Positionen R1, R2, R3 (Ausführungsform rechts) kreisringförmige Segmente 22 angeordnet. Entsprechend zu der ersten Ausführungsform sind die kreisringförmigen Segmente 22 wiederum kontaktlos zu den Reibringoberflächen 14' und 16' der Reibringe 14, 16 angeordnet. Zudem können, wie diesen Ausführungsformen zu entnehmen ist, die kreisringförmigen Segmente 22 eine in axialer Richtung (a) betrachtet unterschiedliche Breite bzw. Dicke aufweisen und das in radialer Richtung (r) betrachtet radial innen liegende Segment 22 ist jeweils zwischen Bremsscheibentopf 12 und einer Rippe 18 gehalten bzw. befestigt.
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Gemäß den weiteren Ausführungsformen vier und fünf, vgl. 1, unten links und unten rechts, können die in radialer Richtung (r) betrachtet an verschiedenen Positionen R1, R2, R3, R4 angeordneten kreisringförmigen Segmente 22 in axialer Richtung (a) betrachtet versetzt zueinander angeordnet sein.
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Die – wie bereits oben erwähnte – in Umfangsrichtung betrachtete gleichmäßige Verteilung der kreisringförmigen Segmente 22 ist in 2 dargestellt. Auf eine Darstellung der Rippen 18 wurde vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
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Wie 2 zu entnehmen ist, sind gemäß den dargestellten Ausführungsformen in Umfangsrichtung eins, zwei, drei oder vier gleichmäßig verteilte kreisringförmige Segmente 22 vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Bremsscheibe 10 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass durch die Anzahl, Dimensionierung und die Anordnung der kreisringförmigen Segmente 22 zwischen den beiden Reibringen 14, 16 die Gesamtsteifigkeit der Bremsscheibe 10 gezielt beeinflussbar und damit eine gezielte Entkopplung insbesondere der Doppel-Moden der Bremsscheibe 10 ermöglicht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bremsscheibe
- 12
- Bremsscheibentopf
- 14
- erster Reibring
- 14'
- innere Reibringoberfläche des ersten Reibrings
- 16
- zweiter Reibring
- 16'
- innere Reibringoberfläche des zweiten Reibrings
- 18
- Rippen
- 20
- Kühlkanäle
- 22
- kreisringförmige Segmente
- 24
- kreisringförmige Segmente
- a
- axiale Richtung
- r
- radiale Richtung
- u
- Umfangsrichtung
- R1–R4
- verschiedene Positionen in radialer Richtung betrachtet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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