DE19915215A1 - Zusammengesetzte Bremsscheibe - Google Patents

Abstract

Eine zusammengesetzte Bremsscheibe (1) besteht aus einem Reibringabschnitt (2) und einem Bremsscheibentopf (3), die über Verbindungsbolzen (16) miteinander verbunden sind. Zum Ausgleich unterschiedlicher Temperaturausdehnungen von Reibringabschnitt (2) und Bremsscheibentopf (3) sind die Verbindungsbolzen (16) in Langlöcher (17) im Reibringabschnitt (2) oder im Bremsscheibentopf (3) eingesetzt. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung weist die Mantelfläche (12) des Bremsscheibentopfes (1) schlitzförmige Aussparungen (25) auf, die temperaturbedingte Spannungen ausgleichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Bremsscheibe einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3, wie sie beispiels­ weise aus der DE 196 52 464 A1 bekannt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, weitere Ausgestaltungen einer zusammengesetzten Bremsscheibe aufzuzeigen, die einen Ausgleich unterschiedlicher, thermisch be­ dingter Ausdehnungen zwischen Reibringabschnitt und Bremsscheibentopf ermög­ lichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 3 gelöst.

Durch Schlitze in der Mantelfläche des Bremsscheibentopfes (Anspruch 1) wird in radialer Richtung der Bremsscheibe ein Ausgleich von Wärmedehnungen zwischen Reibringabschnitt und Bremsscheibentopf ermöglicht, die im Betrieb der Brems­ scheibe unterschiedlich mit Temperatur beaufschlagt werden bzw. deren Materia­ lien einen unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen.

Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Lösung nach Anspruch 3 eine Relativbewegung im Bereich der Verbindungselemente zwischen dem Reibringab­ schnitt und dem Bremsscheibentopf ermöglicht.

Zwar ist aus DE 197 27 333 A1 eine zusammengesetzte Bremsscheibe bekannt, deren Reibringabschnitt über Verbindungsschrauben mit einem Bremsscheibentopf verbunden ist, wobei der Schaftdurchmesser der Verbindungsschrauben kleiner ist als die Durchgangsöffnung im Reibringabschnitt. Aufgrund dieses Durchmes­ serunterschiedes ist ein Ausgleich thermischer Spannungen möglich, wobei Well­ hülsen auf den Schäften der Verbindungsschrauben für eine Zentrierung des Reib­ ringabschnittes gegenüber dem Bremsscheibentopf sorgen.

Im Unterschied hierzu wird durch die erfindungsgemäße Lösung auch unter Last eine in Umfangsrichtung der Bremsscheibe spielfreie Anbindung des Reibringab­ schnittes an den Bremsscheibentopf erreicht. Durch die großflächige Anlage der abgeflachten Verbindungselemente an den ebenflächigen Begrenzungen der lang­ lochartigen Öffnungen im Bremsscheibentopf bzw. im Reibringabschnitt wird die Flächenpressung bei in Umfangsrichtung der Bremsscheibe wirkenden Kräften ge­ genüber der linienförmigen Anlagefläche eines Verbindungselements mit im Quer­ schnitt kreisrundem Schaftbereich deutlich reduziert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein "Einlaufen" der Anlageflächen infolge der Bremsmo­ mentübertragung vermieden und somit ein ungehinderter Ausgleich von Wärme­ spannungen in Radialrichtung der Bremsscheibe gewährleistet.

Der Bremsscheibentopf wird bevorzugt aus Stahlblech im Tiefziehverfahren herge­ stellt, wie dies an sich bereits aus der DE 196 52 464 A1 bekannt ist. In den Brems­ scheibentopf können die Schlitze bzw. die Langlöcher in einfacher Weise mit hoher Maßgenauigkeit eingebracht werden, ohne die Notwendigkeit einer weiteren Nach­ bearbeitung. Bei der erfinderischen Lösung nach Anspruch 3 ist der Bremsschei­ bentopf im Bereich der Langlöcher bevorzugt gehärtet, um über der Lebensdauer der Bremsscheibe eine spielfreie und reibungsarme Aufnahme für die Verbindungs­ elemente bereitzustellen.

Die Verbindungselemente werden beispielsweise von Schrauben, Nieten oder mit Sicherungsmitteln formschlüssig gehaltenen Bolzen gebildet. Bevorzugt befinden sich die Langlöcher am Bremsscheibentopf, wobei jedoch auch eine Anordnung der Langlöcher im Reibringabschnitt denkbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe im Querschnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gegenstands von Fig. 1, ohne Darstellung der Radlagereinheit,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Bremsscheibe von Fig. 1 im Bereich eines Verbin­ dungselementes, in vergrößerter Schnittdarstellung,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Bremsscheibentopfes für eine erfindungs­ gemäße Bremsscheibe, in Seitenansicht, mit einem in die Mantelfläche des Bremsscheibentopfes geprägten Impulsring,

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht eines zweiten Ausführungsbei­ spiels und

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 in teilweiser Schnittdarstellung.

Eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Bremsscheibe setzt sich aus einem Reibringabschnitt 2 sowie einem Bremsscheibentopf 3 zusammen. In den Brems­ scheibentopf 3 ist eine Radlagereinheit 4 eingesetzt, die über Verbindungsschrau­ ben 5 mit dem Bremsscheibentopf 3 verschraubt ist. Zentrierzapfen 30, die in den Bremsscheibentopf 3 eingeprägt sind und in Aussparungen der Radlagereinheit 4 eingreifen, nehmen zusätzlich Kräfte in Umfangsrichtung auf. Die Verbindung zwi­ schen Bremsscheibentopf 3 und Radlagereinheit 4 kann auch durch Verschwei­ ßung, bevorzugt durch Laserschweißung, erfolgen. Über einen Zentrierbund 6 an der Radlagereinheit 4 wird der Bremsscheibentopf 3 konzentrisch zur Mittelachse 7 der Bremsscheibe 1 ausgerichtet. Eine Anlagefläche an der Radlagereinheit 4 für das Fahrzeugrad ist mit 8 bezeichnet. Die nicht dargestellten Radschrauben werden in Gewindebohrungen 9 aufgenommen, wobei der an der Innenseite der Radlager­ einheit 4 liegende Bereich des Bremsscheibentopfes 3 Ausnehmungen 10 für die überstehenden Enden der Radschrauben aufweist.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, stehen von der zylindri­ schen Mantelfläche 12 des Bremsscheibentopfes 3 entsprechend der Anzahl der Radschrauben fünf Verbindungslaschen 11 ab, die sich in einer Ebene parallel zur Oberfläche der Reibringe 2a und 2b befinden. Der Reibringabschnitt 2 weist seiner­ seits fünf Aufnahmeaugen 13 mit Schlitzen 14 zur Aufnahme der Endabschnitte der Verbindungslaschen 11 auf (siehe insbesondere Fig. 3). Der Zusammenbau der Bremsscheibe 1 erfolgt durch Einführen des Bremsscheibentopfes 3 in Zwischen­ räume 15 zwischen den Aufnahmeaugen 13, wobei nachfolgend der Bremsschei­ bentopf 3 um 36° verdreht wird, so daß die Verbindungslaschen 11 in maßlich eng tolerierter Passung in die Schlitze 14 eingeführt werden. Abschließend wird der Bremsscheibentopf 3 mit dem Reibringabschnitt 2 über Verbindungsbolzen 16 ver­ bunden.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, werden die Verbindungsbolzen 16 durch Durchgangsöffnungen 18 und 19 des Reibringabschnitts 2 sowie durch die Durch­ gangsöffnung 17 der dazwischenliegenden Verbindungslaschen 11 des Brems­ scheibentopfes 3 hindurchgesteckt und rückseitig mit Sicherungsringen 28 gehal­ ten. Die Durchgangsöffnungen 17 in den Verbindungslaschen 11 sind langlochartig ausgebildet und weisen in Umfangsrichtung eine lichte Weite d auf (Fig. 4). In Ra­ dialrichtung der Bremsscheibe 1 hingegen erstrecken sich die Durchgangsöffnun­ gen 17 mit ihrer Längserstreckung l über diese lichte Weite d hinaus.

Selbstverständlich kann der Bremsscheibentopf 3 abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 3 auch an eine der Außenseiten ungeschlitzter Aufnahmeaugen an­ gebunden sein. Aufgrund des hierbei entstehenden einseitigen Moments reicht al­ lerdings eine Sicherung der Verbindungsbolzen 16 über Sicherungsringe 28 nicht mehr aus, so daß beispielsweise eine Schraubverbindung vorzusehen ist.

Der Schaft des Verbindungsbolzens 16 ist durch einen Absatz 20 in zwei Schaftbe­ reiche 21 und 22 mit unterschiedlichen Durchmessern unterteilt, die paßgenau auf die Durchgangsöffnungen 18 bzw. 19 abgestimmt sind. Der kopfseitige Schaftab­ schnitt 21 des Verbindungsbolzens 16 ist dem Bereich 21a, der im zusammenge­ setzten Zustand der Bremsscheibe 1 die Öffnung 17 im Bremsscheibentopf 3 durchsetzt, an gegenüberliegenden Seiten abgeflacht und entspricht in seiner Er­ streckung in Umfangsrichtung der lichten Weite d der Durchgangsöffnung 17. Die in den Fig. 1 und 3 in die Zeichenebene geklappten Abflachungen sind mit 21b bezeichnet. Der Kopfabschnitt 23 des Verbindungsbolzens 16 kann entsprechend den Abflachungen 21b des Schaftabschnittes 21 ebenso mit Abflachungen 23a ver­ sehen sein. Derartige Abflachungen 23a, wie an einem Verbindungsbolzen 16 in Fig. 2 dargestellt, ermöglichen ein positionsgerechtes, automatisiertes Einsetzen der Verbindungsbolzen 16. Durch die langlochartige Gestalt der Durchgangsöff­ nungen 17 ist in Radialrichtung zu beiden Seiten des Schaftbereiches 21a ein Frei­ raum 24 vorhanden, der dem Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen zwi­ schen dem Reibringabschnitt 2 und dem Bremsscheibentopf 3 dient, während der abgeflachte Schaftbereich 21a in Umfangsrichtung spielfrei in der Öffnung 17 sitzt. Innengewinde 29 in den Verbindungsbolzen 16 dienen dem Einschrauben eines Abziehwerkzeuges zur Demontage der Verbindungsbolzen 16.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 befinden sich an der Mantelfläche 12 des Bremsscheibentopfes 3 regelmäßig über den Umfang verteilte Einprägun­ gen 27, die als Impulsring für einen ABS-Sensor wirken. Durch die Integration des Impulsringes in den Bremsscheibentopf 3 entfällt die Notwendigkeit eines separaten Bauteils, mit Vorteilen hinsichtlich der Herstellungskosten und des Gewichtes. Die Erhebungen 27 werden in einfacher Weise mit einem Prägewerkzeug eingebracht.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 6 wird ein Ausgleich unter­ schiedlicher Temperaturdehnungen zwischen dem Reibringabschnitt 2 und dem Bremsscheibentopf 3 der Bremsscheibe 1 durch Schlitze 25 in der Mantelfläche 12 des Bremsscheibentopfes 3 ermöglicht. Die Schlitze 25 sind mittig zwischen den einzelnen Verbindungslaschen 11 angeordnet und laufen zur Vermeidung einer Kerbwirkung in Löchern 26 aus. Der Bremsscheibentopf 3 ist mit dem Reibringab­ schnitt 2 über Verbindungsbolzen 16 starr verbunden.

Durch die Erfindung ist es möglich, die einzelnen Komponenten der Bremsscheibe 1 jeweils in dem Werkstoff auszuführen, der den jeweiligen Anforderungen (Festigkeit, Verschleißverhalten, Korrosion, Geräusch- und Schwingungskomfort) am besten gerecht wird. Der Reibringabschnitt 2 kann in bekannter Weise aus Grauguß oder auch aus einem verschleißfesteren Material wie beispielsweise Edel­ stahl hergestellt sein. Da die zusammengesetzte Bremsscheibe 1 temperaturbe­ dingte Spannungen am Reibringabschnitt 2 ausschließt, können auch hochfeste und verschleißarme, jedoch spröde Materialien, wie Keramik- oder Faserverbund­ werkstoffe, eingesetzt werden.

Der Bremsscheibentopf 3 besteht bevorzugt aus einem Blechmaterial aus hochfe­ stem Stahl und wird in einfacher Weise durch Tiefziehen hergestellt. Der Beschnitt erfolgt durch Feinschneiden. Dieses Fertigungsverfahren zeichnet sich durch hohe Maßgenauigkeit aus. Nacharbeiten sind in der Regel nicht erforderlich, von einem Brechen der Stanzgrate abgesehen. Auch der maßlich eng zu tolerierende Bereich der Langlöcher 17 kann durch Feinschneiden in seine endgültige Form und Maßge­ nauigkeit gebracht werden.

Schließlich kann auch die Radlagereinheit 4, die in der Regel als Schmiedeteil aus­ geführt ist, ohne Kompromisse hinsichtlich der Formgebung und der Materialwahl als separates Bauteil gestaltet werden.

Insgesamt ergibt sich zwar durch den Zusammenbau der einzelnen Komponenten ein etwas höherer Aufwand, der jedoch durch die vereinfachte Herstellung der ein­ zelnen Komponenten ausgeglichen wird. Außerdem lassen sich durch die getrennte Ausführung von Reibringabschnitt 2 und Bremsscheibentopf 3 gegenüber einer einstückigen Bremsscheibe aus Grauguß beträchtliche Gewichtseinsparungen er­ zielen, insbesondere bei Verwendung von Keramik- oder Faserverbundwerkstoffen für den Reibringabschnitt 2. Hierdurch können die ungefederten Massen am Fahr­ zeugrad in besonders vorteilhafter Weise reduziert werden. Auch läßt sich der ebene Reibringabschnitt 2 in einfacher Weise herstellen.

Claims (10)

1. Zusammengesetzte Bremsscheibe einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Reibringabschnitt und einem Bremsscheibentopf, die über bolzenförmige Verbindungselemente miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsscheibentopf (3) an seiner zylindri­ schen Mantelfläche (12) mehrere am Umfang verteilte schlitzförmige Aus­ sparungen (25) aufweist, die in Axialrichtung der Bremsscheibe (1) verlau­ fen.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Aussparungen (25) ent­ sprechend der durch die Verbindungselemente (16) vorgegebenen Teilung gleichmäßig am Umfang verteilt sind.

3. Zusammengesetzte Bremsscheibe einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Reibringabschnitt und einem Bremsscheibentopf, die über bolzenförmige Verbindungselemente miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsscheibentopf (3) oder der Reib­ ringabschnitt (2) langlochförmige Öffnungen (17) aufweist, die in Axialrich­ tung der Bremsscheibe (1) von den Verbindungselementen (16) durchsetzt sind, wobei

• - die Längserstreckung (1) der langlochförmigen Öffnungen (17) in Ra­ dialrichtung der Bremsscheibe (1) verläuft, so daß in Radialrichtung der Bremsscheibe (1) Ausgleichsbewegungen zwischen Bremsschei­ bentopf (3) und Reibringabschnitt (2) möglich sind und
• - diejenigen Bereiche (21a) der Schäfte der Verbindungselemente (16), die den Bremsscheibentopf (3) beziehungsweise den Reib­ ringabschnitt (2) im Bereich der langlochförmigen Öffnungen (17) durchsetzen, mit in Radialrichtung der Bremsscheibe (1) verlaufen­ den Abflachungen (21b) versehen sind, so daß die Verbindungsele­ mente (16) in Umfangsrichtung der Bremsscheibe (1) flächig an den Innenseiten der langlochförmigen Öffnungen (17) anliegen.

4. Bremsscheibe nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Mantelfläche (12) des Bremsschei­ bentopfes (3) Verbindungslaschen (11) senkrecht abstehen, die entspre­ chend der durch die Verbindungselemente (16) vorgegebenen Teilung gleichmäßig am Umfang verteilt sind.

5. Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Reibringabschnitt (2) Aufnahmeaugen (13) mit in einer Ebene parallel zum Reibring (2a, 2b) des Reibringabschnit­ tes (2) verlaufenden Schlitzen (14) vorgesehen sind, in die die Verbin­ dungslaschen (11) eingreifen.

6. Bremsscheibe nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsscheibentopf (3) aus einem metalli­ schen Blechmaterial besteht und in einem Tiefziehverfahren hergestellt ist.

7. Bremsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die langlochförmigen Öffnungen (17) durch Feinstanzen eingebracht sind.

8. Bremsscheibe nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahlblech bestehende Bremsschei­ bentopf (3) im Bereich der langlochförmigen Öffnungen (17) gehärtet ist.

9. Bremsscheibe nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche (12) des Bremsschei­ bentopfes (3) eine Mehrzahl gleichmäßig am Umfang verteilter Erhebungen oder Vertiefungen (27) vorgesehen ist, die als Impulsgeber für einen ABS- Sensor wirken.

10. Bremsscheibe nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (16) den Reib­ ringabschnitt (2) durchsetzen und an ihrem über den Reibringabschnitt (2) hinausstehenden Abschnitt von einem Sicherungsring (28) fixiert sind.