DE102015203452A1

DE102015203452A1 - Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe

Info

Publication number: DE102015203452A1
Application number: DE102015203452.6A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Beer; Ralph Weller
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe 1 umfassend zwei zueinander parallele Reibflächen 2, 3 an beabstandeten Reibringen 4, 5, wobei die Reibringe 4, 5 konzentrisch zu sowie drehfest an einem Bremsscheibentopf 6 angeordnet sind, der konzentrisch zu einer Raddrehachse (Ax) vorgesehen ist, und die Reibflächen 2, 3 orthogonal zu der Raddrehachse (Ax) arrangiert sind, sowie mit einem Kühlkanal 7 zwischen den Reibflächen 2, 3. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei weiter reduziertem Werkstoffaufwand und verbessertem thermischen Verhalten eine neue sowie großserientaugliche Lösung bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst, indem der Kühlkanal 7 zwischen den Reibflächen 2, 3 als ein zusammenhängend zwischen den Reibringen 4, 5 verzweigter Hohlraum gestaltet ist, dessen Volumen durch Wandflächen 11 von Säulen 12, 12a, 12b, welche die Reibringe 4, 5 miteinander verbinden, sowie durch Durchgangslöcher 13 welche die Reibringe 4, 5 perforieren, begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe, umfassend zwei zueinander parallele Reibflächen an beabstandeten Reibringen, wobei die Reibringe konzentrisch zu, und drehfest an, einem Bremsscheibentopf angeordnet sind, der konzentrisch zu einer Raddrehachse (Ax) vorgesehen ist, und die Reibflächen orthogonal zu der Raddrehachse (Ax) arrangiert sind, sowie mit einem Kühlkanal zwischen den Reibflächen.
Aus der EP 963 519 B1 ist eine innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe mit Reibring bekannt, der neben Reibflächen einen Grundkörper aus sich überschneidenden Rippen ausbildet, so dass eine skelettartige Raumgitterstruktur mit einem monolithischen Belüftungskanal vorliegt. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Rippen netzartig kreuzen. Durch die netzartig offene Bauweise wird im Vergleich mit konventionellen Bremsscheiben deren Belüftungskanäle von radial innen nach radial außen durchgehende Rippen aufweisen, bei reduziertem Werkstoffaufwand verbesserte mechanische und thermische Widerstandsfähigkeit ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei weiter reduziertem Werkstoffaufwand und verbessertem thermischen Verhalten eine neue sowie großserientaugliche Lösung bereitzustellen, die bei beanspruchungsgerechter Konstruktion besonders gut für gießtechnische Herstellungsmethoden geeignet ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Gesamtheit der Merkmale vom Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein anteiliges Volumen vom integrierten Kühlkanal 7 an dem gesamten Raumvolumen der Bremsscheibe 1 maximiert, indem der Kühlkanal 7 zwischen perforierten Reibflächen 2, 3 als ein zusammenhängender verzweigter Hohlraum gestaltet ist, dessen Volumen im Wesentlichen nur durch die Reibflächenrückseiten 8 sowie durch Wandflächen 11 von Säulen 12, 12a, 12b, welche die Reibringe 4, 5 miteinander verbinden, sowie durch perforierende Durchgangslöcher 13 die axial durch die Reibringe 4, 5 und die Reibflächen 2, 3 hindurch gehen, begrenzt ist ohne jedoch überkreuzende Rippen oder Knoten im Sinne einer Erhöhung einer wärmeabstrahlenden Oberfläche (Kühlrippeneffekt) zu erfordern. Die Erfindung beruht demnach auf einer leichtgewichtigen Bremsscheibenkonstruktion deren Kühlkonzept primär auf offener Kühlmedienzirkulation beruht, indem der Kühlkanal 7 anhand der kennzeichnenden Merkmale offen gestaltet ist. Vorteilhafterweise wird angestrebt, dass sowohl Säulen 12, 12a, 12b als auch Durchgangslöcher 13 parallel zur Raddrehachse (Ax) gerichtet vorgesehen sind. Mit anderen Worten verlaufen die Achsen A von Säulen 12, 12a, 12b und die Achsen B von Durchgangslöchern 13 orthogonal zu den Reibflächen 2, 3. Die zueinander parallel zur Achsrichtung Ax arrangierten Säulen 12, 12a, 12b dienen einer schlanken und gleichzeitig beanspruchungsgerechten Abstützung der herrschenden Normalkräfte im Bremsbetrieb und gleichzeitig erfolgt die Kühlmittelzirkulation ungehemmt. Die Perforation der Reibfläche 2, 3 durch die parallel gerichteten Durchgangslöcher 13 erhöht dabei den Kühlmitteldurchsatz zusätzlich.
Wenn die Perforation anhand der Durchgangslöcher 13 in den beiden Reibringen 4, 5 deckungsgleich gestaltet ist, indem die jeweils einander gegenüber liegend arrangierten Durchgangslöcher 13 zueinander fluchtend ausgerichtet sind, ist die Anzahl der notwendigen Kühlmediumumlenkungen in diesem Bereich vorteilhaft reduziert.
Es ist der Kühlmittelzirkulation zuträglich, wenn die Wandung 14 einer Durchgangsloch 13 düsenförmig verengt vorgesehen ist, wobei eine Engstelle 15 jedes Durchgangslochs 13 jeweils im Bereich einer reibflächenseitigen Öffnung 16 platziert vorgesehen ist.
Aus optischen und fertigungstechnischen Gründen empfiehlt es sich, wenn die reibflächenseitige Öffnung 16 vom Durchgangsloch 13 mit einem Kreisquerschnitt versehen ist.
Die Zirkulation vom Kühlmittel kann zusätzlich unterstützt werden indem die Wandung 14 jedes Durchgangslochs 13 entlang ihrer Achse B unterschiedlich profiliert ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang empfiehlt sich eine trichter- oder düsenform, welche von innen nach außen in Richtung zur Perforation in der Reibfläche 2, 3 konisch verengt zuläuft.
Sinnvoll ist es wenn die beschriebenen Säulen 12a, b unterschiedlich ausgebildet sind, indem diese untereinander unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen. So ist es insbesondere möglich, dass eine Gruppe mehrerer Säulen 12a die vorwiegend zur Ableitung des Kraftfluss vom axial äußeren Reibring 4 auf einen axial inneren Reibring 5 und von dort in den Bremsscheibentopf 6 beitragen, mit einer mehreckigen Querschnittsfläche ausgestattet sind. Diese besonders drehmomentsteifen Säulen 12a können insbesondere im radial inneren Durchmesserbereich vom Reibring 4, 5 platziert sein. Vorwiegend im radial äußeren Durchmesserbereich vom Reibring 4, 5 kann eine andersartig gestaltete Gruppe mehrerer Säulen 12b vorgesehen sein, die mit kreisförmiger, ovaler oder abgerundet-kurvenförmiger Querschnittsfläche ausgerüstet ist, und besonders einen sogenannten Eierschaleneffekt, also ein Kollabieren der Reibringkonstruktion aufeinander zu, vermeidet. Zur Reduktion von Spannungsspitzen ist es zuträglich wenn die Durchgangslöcher 13 jeweils in Gruppen G mit gleichmäßiger Umfangsteilung δ an den Reibringen 4, 5 angeordnet sind, wobei die Durchgangslöcher 13 einer Gruppe G jeweils von radial innen nach radial außen entlang einer evolventenförmig gekrümmten Achse IV ausgerichtet in den Reibringen 4, 5 angeordnet sind, und wobei für die Durchgangslöcher 13 unterschiedliche Teilkreisdurchmesser d1–d12 derart definiert vorgesehen sind, dass die am Umfang jeweils direkt aufeinander folgenden Durchgangslöcher 13 von mindestens zwei direkt aufeinander folgenden Gruppen G stets auf unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern d1–d12, also zueinander radial versetzt, angeordnet sind.
Fertigungtechnische Vorteile gehen mit einem besonders sportiven Erscheinungsbild einer Bremsscheibe 1 einher indem eine Gruppe G wenigstens vier Durchgangslöcher 13 in jedem Reibring 4, 5 aufweist, deckungsgleiche Durchgangslöcher 13 miteinander fluchten und dass insgesamt drei radial zueinander versetzte Gruppentypen G vorgesehen sind, und dass jede Bremsscheibe 1 insgesamt zwölf Teilkreisdurchmesser d1–d12 für die Durchgangslöcher 13 aufweist.
Zwecks Gewichtsreduktion und/oder Durchlüftung kann der Bremsscheibentopf 6 zusätzlich mit Aussparungen 17, also gelocht, ausgebildet sein.
Die Herstellung der Bremsscheibe 1 erfolgt prinzipiell gießtechnisch unter Verwendung von Graugusswerkstoff und/oder Leichtmetallwerkstoff in einer einstückigen Bauweise mit einem einstückigen Kern zur Abformung vom verzweigten Hohlraum. Es kann ein Mehrwerkstoffverbund vorliegen, wobei es sich besonders anbietet, den Bremsscheibentopf 6 umformtechnisch aus einem ebenen Blechstreifenförmigen Leichtmetallwerkstoff durch tiefziehen spanlos auszubilden, während die Reibringe 4, 5 aus angegossenem Graugusswerkstoff gebildet sein können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1 eine teilweise aufgebrochen sowie in Draufsicht dargestellte, innenbelüftete, Bremsscheibe gemäß EP 0 963 519 B1 mit innenliegender Rippenanordnung,
2 eine teilweise aufgebrochen in Draufsicht dargestellte, erfindungsgemäße, innenbelüftete, Bremsscheibe,
3–5 Schnitte entlang der Achsen III–V in 2,
6 + 7 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen innenbelüfteten Bremsscheibe,
8 ein vergrößert dargestellter Aufbruch nach 6 mit Kühlkanälen, wobei der oder die Reibringe drehfest an einem Topf angeordnet sind,
9 die Bremsscheibe perspektivisch von hinten, und
10 Gruppierung und Anordnung der Durchgangslöcher auf Teilkreisen.
Einzelheiten der Figuren ergeben sich – zur Vermeidung von Wiederholungen – aus der vorstehenden Beschreibung anhand der Bezugsziffern.
Bezugszeichenliste

1: Bremsscheibe
2: Reibfläche
3: Reibfläche
4: Reibring
5: Reibring
6: Bremsscheibentopf
7: Kühlkanal
8: Reibflächenrückseite
9: Reibflächenrückseite
10
11: Wandfläche (Säule)
12; 12a, 12b: Säule
13: Durchgangsbohrung
14: Wandung
15: Engstelle
16: Austrittsöffnung
17: Aussparung
A: Achse (Säule)
B: Achse (Durchgangsloch)
Ax: Axialrichtung (Raddrehachse)
d1–d12: Teilkreisdurchmesser
G: Gruppe
R: Radialrichtung
T: Tangentialrichtung
δ: Teilung

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

EP 963519 B1 [0002]
EP 0963519 B1 [0014]

Claims

Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), umfassend zwei zueinander parallele Reibflächen (2, 3) an beabstandeten Reibringen (4, 5), wobei die Reibringe (4, 5) konzentrisch zu sowie drehfest an einem Bremsscheibentopf (6) angeordnet sind, der konzentrisch zu einer Raddrehachse (Ax) vorgesehen ist, und die Reibflächen (2, 3) orthogonal zu der Raddrehachse (Ax) arrangiert sind, sowie mit einem Kühlkanal (7) zwischen den Reibflächen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (7) als ein zusammenhängend zwischen den Reibflächen (2, 3) verzweigter Hohlraum gestaltet ist, dessen integrales Volumen durch Rückseiten (9, 10) der Reibringe (4, 5), Wandflächen (11) von Säulen (12, 12a, 12b) welche die Reibringe (4, 5) miteinander verbinden, sowie durch Durchgangslöcher (13) welche die Reibringe (4, 5) perforieren, begrenzt ist.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Kühlkanal bildende Hohlraum radial, tangential und axial verzweigt ausgebildet ist.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Säulen (12, 12a, 12b) und Durchgangslöcher (13) zueinander sowie zur Raddrehachse (Ax) parallel gerichtet vorgesehen sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Säulen (12, 12a, 12b) und Durchgangslöcher (13) orthogonal zur Reibfläche (2, 3) gerichtet vorgesehen sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (13) in den beiden Reibringen (4, 5) jeweils paarweise zueinander fluchtend vorgesehen sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (14) der Durchgangslöcher (13) jeweils düsenförmig verengt profiliert vorgesehen sind, wobei eine Engstelle (15) jedes Durchgangsloch (13) jeweils im Bereich einer reibflächenseitigen Austrittsöffnung (16) platziert vorgesehen ist.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (16) einen Kreisquerschnitt aufweist.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (14) jedes Durchgangslochs (13) entlang Ihrer Achse (B) mit wechselndem Durchmesser (d), profiliert, ausgebildet ist.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Säulen (12, 12a, 12b) mit unterschiedlichen Querschnittsflächen vorgesehen sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Säulen (12a) mit mehreckig-asymmetrischer Querschnittsfläche vorgesehen sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Säulen (12b) mit kreisförmiger oder kurvenförmig-gerundeter Querschnittsfläche vorgesehen sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (13) jeweils in Gruppen G mit gleichmäßiger Umfangsteilung an den Reibringen (4, 5) angeordnet sind, wobei die Durchgangslöcher (13) einer Gruppe G jeweils von radial innen nach radial außen entlang einer evolventenförmig gekrümmten Achse IV ausgerichtet in den Reibringen (4, 5) angeordnet sind, und wobei für die Durchgangslöcher (13) unterschiedliche Teilkreisdurchmesser (d1–d12) derart definiert vorgesehen sind, dass die am Umfang jeweils direkt aufeinander folgenden Durchgangslöcher (13) von mindestens zwei direkt aufeinander folgenden Gruppen G stets auf unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern (d1–d12), also zueinander radial versetzt, angeordnet sind.
Innenbelüftete Kraftfahrzeugbremsscheibe (1), nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Gruppe G wenigstens vier Durchgangslöcher (13) in jedem Reibring (4, 5) aufweist, dass insgesamt drei radial zueinander versetzte Gruppentypen vorgesehen sind, und dass jede Bremsscheibe (1) insgesamt zwölf Teilkreisdurchmesser (d1–d12) für die Durchgangslöcher (13) aufweist.