DE10121433A1 - Brake unit has at least two friction rings each having disc-form carrier and low wear friction lining fastened to it, with associated friction components consisting of metal - Google Patents
Brake unit has at least two friction rings each having disc-form carrier and low wear friction lining fastened to it, with associated friction components consisting of metalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremseinheit insbesondere für Kraftfahrzeuge mit zumindest zwei Reibringen sowie mit den Reibringen tribologisch zusammenwirkenden Reibkörpern. Der artige Bremseinheiten kommen insbesondere innerhalb von Kraftfahrzeug-Scheibenbremsen zu Einsatz.The invention relates to a brake unit in particular for Motor vehicles with at least two friction rings and with the Friction rings tribologically interacting friction bodies. the like brake units come especially within Motor vehicle disc brakes to use.
Zunächst ist aus der EP 1 079 135 A2 ein Bremssystem be kannt, mit einer Bremsscheibe und zugehörigen Bremsbelägen, wobei die Bremsscheibe einen an einem nabenförmigen Halte teil befestigten Reibring aus C/C-SiC-Werkstoff aufweist. Der Reibring ist am Halteteil verschraubt, um die gesamte Bremsscheibe drehfest mit einer Rotationsachse verbinden zu können. Im genannten Bremssystem besteht der Reibring voll ständig aus dem hochwertigen C/C-SiC-Werkstoff, was aufgrund des großen erforderlichen Materialvolumens einen erheblichen Kostenaufwand bedeutet.First of all, EP 1 079 135 A2 describes a braking system knows, with a brake disc and associated brake pads, the brake disc on a hub-shaped support partially attached friction ring made of C / C-SiC material. The friction ring is screwed to the holding part to cover the entire Connect the brake disc in a rotationally fixed manner to a rotation axis can. The friction ring is fully in the brake system mentioned constantly from the high quality C / C-SiC material, which is due a considerable amount of the large volume of material required Cost means.
Ferner wird in der WO 98/25804 A1 ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug beschrieben, das zwei parallel auf einer Nabe befestigte Reibringe umfasst. Die Reibringe wirken mit zuge hörigen Bremsbelägen zusammen, wobei die Reibringe zusammen mit den Bremsbelägen von einer Scheibenbremse sattelartig umgriffen werden. Als Nachteil einer derartigen Anordnung erweist sich die starke Erwärmung der beiden Reibringe vor allem bei hohen Bremsleistungen. An einzelnen Bremskomponen ten kann dies zu einer Überhitzung führen.Furthermore, in WO 98/25804 A1 a braking system for a Motor vehicle described, the two in parallel on a hub attached friction rings includes. The friction rings work with associated brake pads together, the friction rings together with the brake pads from a disc brake caliper-like be embraced. As a disadvantage of such an arrangement proves the strong heating of the two friction rings especially with high braking performance. On individual brake components This can lead to overheating.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ei ne Bremseinheit mit zumindest zwei Reibringen sowie zugehö rigen Reibkörpern anzugeben, die bei hoher Leistungsfähig keit kostengünstig umsetzbar ist. Based on this, the object of the invention is to egg ne brake unit with at least two friction rings and associated to specify the friction bodies that are capable of high performance speed is inexpensive to implement.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentan spruches 1. Danach umfasst die Bremseinheit zumindest zwei Reibringe sowie jeweils mit den Reibringen tribologisch zu sammenwirkende Reibkörper. Erfindungsgemäß weist jeder Rei bring einen scheibenförmigen Träger und einen am Träger be festigten verschleißarmen sowie hitzebeständigen Reibbelag auf. Die zugehörigen Reibkörper bestehen aus Metall und be sitzen keinen gesonderten Reibbelag. Damit ist der ver schleißbare Reibbelag entgegen heute üblicher Anordnungen bei Scheibenbremsen nicht am Reibkörper sondern am Reibring angeordnet. Daraus resultiert eine verminderte Reibbelagdic ke, da der Reibbelag kreisringförmig auf den scheibenförmi gen Träger aufgebracht ist und somit einen geringeren resul tierenden Reibbelagverschleiß bewirkt. Die gesamte Bremsein heit ist dadurch in Zuspannrichtung der Reibkörper, d. h. in axialer Richtung, sehr kompakt ausgeführt. Grundsätzlich ist es dabei möglich, jeden der Reibringe in Zuspannrichtung der Bremseinheit unverschiebbar anzuordnen und lediglich die zu gehörigen Reibkörper verschiebbar zu gestalten, um den Reib kontakt zwischen Reibring und Reibkörper zu erzeugen. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand bei der verschiebbaren La gerung der Reibkörper beispielsweise am zugehörigen Brems sattel. Es erweist sich als vorteilhaft zumindest einen der Reibringe ebenfalls in Betätigungsrichtung verschiebbar an zuordnen, um den Aufwand bei der Umsetzung der verschiebba ren Lagerung zu begrenzen. Gegebenfalls können auch alle Reibringe verschiebbar angeordnet sein.This problem is solved by the features of the patent saying 1. According to this, the braking unit comprises at least two Friction rings as well as tribologically with the friction rings interacting friction bodies. According to the invention, each has Rei bring a disc-shaped carrier and one on the carrier strengthened low-wear and heat-resistant friction lining on. The associated friction bodies are made of metal and be do not have a separate friction lining. So the ver wearable friction lining contrary to current arrangements for disc brakes not on the friction body but on the friction ring arranged. This results in a reduced friction lining thickness ke, because the friction lining in a circular shape on the disc-shaped gene carrier is applied and thus a lower resul effecting friction lining wear. The whole brake Unit is thereby in the application direction of the friction body, d. H. in axial direction, very compact. Basically is it is possible to each of the friction rings in the clamping direction Arrange the brake unit immovably and only the proper friction body to make slidable to the friction to create contact between the friction ring and the friction body. This requires an increased effort in the sliding La tion of the friction body, for example on the associated brake saddle. It proves to be advantageous at least one of the Friction rings also slidable in the direction of actuation assign to the effort in implementing the moveable limit their storage. If necessary, everyone can Friction rings can be arranged displaceably.
Eine Steigerung der Leistungsfähigkeit der Bremseinheit, so wie eine zusätzlich Reduktion des Reibbelagverschleißes wird dadurch erreicht, dass der Reibbelag keramische Bestandteile bzw. Keramik-Faserverbund-Bestandteile aufweist. Alternativ kann der Reibbelag auch Kohlenstoff-Faserverbund- Bestandteile oder Reibwerkstoffe mit entsprechenden Materia leigenschaften enthalten. Derartige Materialien sind sehr hitzebeständig und weisen zudem nur sehr geringe Verschleiß werte auf, so dass Reibringe mit solchen Reibbelägen eine hohe Lebensdauer aufweisen. Es kann darüber hinaus auch sinnvoll sein, an den unterschiedlichen Reibringen verschie dene Reibpaarungen bzw. Reibwerte einzusetzen. Dies eröffnet die Möglichkeit bei mehreren Reibringen die übertragenen Um fangskraftanteile gezielt ungleichmäßig auf die einzelnen Reibringe zu verteilen. Eine einfache Art der Realisierung ergibt sich durch die Verwendung verschiedener Kombinationen von Reibwerkstoffen an den unterschiedlichen Reibpaarungen zwischen Reibring und Reibkörper.An increase in the performance of the brake unit, so how an additional reduction in friction lining wear will be thereby achieved that the friction lining ceramic components or ceramic-fiber composite components. alternative can the friction lining also carbon fiber composite Components or friction materials with appropriate materia features included. Such materials are very heat-resistant and also show very little wear upgrade, so that friction rings with such friction linings have a long service life. It can also be be sensible, different on the different friction rings use friction pairings or coefficients of friction. This opens up the possibility with several friction rings the transferred order Traction force shares targeted unevenly on the individual Distribute friction rings. A simple way of realization results from the use of different combinations of friction materials on the different friction pairings between friction ring and friction body.
Eine bevorzugte Ausführung der Bremseinheit ergibt sich da durch, dass der Reibkörper aus Gusswerkstoff, insbesondere Grauguss, bzw. Sintermetall besteht. Vor allem kann vorgese hen sein, dass der Reibkörper vollständig metallisch ausge führt ist und keinen zusätzlichen Reibbelag umfasst, sondern vielmehr unmittelbar mit seiner metallischen Oberfläche mit dem zugehörigen Reibring zusammenwirkt. Selbstverständlich ist es ebenso denkbar, den Reibkörper aus einem anderen ge eigneten Metall zu fertigen, beispielsweise aus Stahlblech. Metallische Reibkörper sind sehr kostengünstig herstellbar und können sehr flexibel an die jeweiligen Anforderungen an gepasst werden.A preferred embodiment of the brake unit results through that the friction body made of cast material, in particular Gray cast iron or sintered metal exists. Above all, vorese hen be that the friction body is completely metallic leads and does not include an additional friction lining, but rather with its metallic surface the associated friction ring cooperates. Of course it is also conceivable to ge the friction body from another to produce suitable metal, for example from sheet steel. Metallic friction bodies can be produced very inexpensively and can be very flexible to the respective requirements be fit.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Bremseinheit wird da durch erreicht, dass der Reibkörper an seiner dem Reibring zugewandten Reibfläche eine verschleißarme Oberflächen schicht aufweist, die insbesondere keramische Bestandteile enthält. Dies steigert allgemein die Standfestigkeit des Reibkörpers. Außerdem kann dadurch die Hitzebeständigkeit erhöht werden.Another advantageous variant of the brake unit is there achieved by that the friction body on its the friction ring facing friction surface a low-wear surfaces Has layer, in particular ceramic components contains. This generally increases the stability of the Friction body. It can also increase heat resistance increase.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Bremseinheit ist der Reibkörper an seiner dem Reibring abgewandten Seite mit Kühlrillen versehen. Diese vergrößern die für die Wärmeab strahlung wirksame Fläche des Reibkörpers und erleichtern die Wärmeabfuhr vom Reibkörper an die Umgebung. Dadurch lässt sich eine Überhitzung der metallischen Reibkörper un terbinden.According to an advantageous development of the brake unit the friction body on its side facing away from the friction ring Provide cooling grooves. These increase the for the heat radiation effective surface of the friction body and facilitate the heat dissipation from the friction body to the environment. Thereby overheating of the metallic friction body can be un terbinden.
Weitere sinnvolle Detailmerkmale der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbeispiels der Bremseinheit der Figur zu entnehmen und werden im folgenden näher erläutert.Further useful detailed features of the invention are based on an embodiment of the brake unit of the figure remove and are explained in more detail below.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Bremseinheit mit zwei Reibringen und zugehörigen Reibkörpern innerhalb einer Kraftfahrzeugscheibenbremse.The single figure shows a brake unit according to the invention with two friction rings and associated friction bodies inside a motor vehicle disc brake.
Die in Fig. 1 gezeigte Bremseinheit 1 umfasst zwei Reibrin ge 2 sowie zugehörige Reibkörper 3, 3', 4, die mit den Rei bringen tribologisch zusammenwirken. Die gesamte Bremsein heit 1 wird von einem Bremssattel 5 sattelartig umgriffen, um die Reibkörper 3, 4 im Falle einer entsprechenden Betäti gung in Reibanlage mit den Reibringen 2 bringen zu können. Der Bremssattel 5 ist in Schwimmsattel-Bauart ausgeführt und demgemäss in der Lage zumindest einen Reibkörper 3' bei Be tätigung direkt und alle weiteren Reibkörper 3, 4 infolge einer Bremssattelverschiebung bzw. Reibringverschiebung in direkt mit den entsprechenden Reibringen 2 in Eingriff zu bringen. Dazu sind die Reibkörper 3, 3', 4 in Betätigungs richtung 12 verschiebbar am Bremssattel 5 gelagert und die Reibringe 2 sind ihrerseits in Betätigungsrichtung 12 ver schiebbar jedoch verdrehfest an einem nabenartigen Halteteil 6 aufgenommen. Dabei ist zwischen Reibring 2 und Halteteil 6 insbesondere eine Verzahnung vorgesehen, um auftretende Um fangskräfte übertragen zu können. Grundsätzlich ist es al lerdings ebenso denkbar zumindest einen oder auch jeden Rei bring in Betätigungsrichtung 12 verschiebefest am Halteteil 6 anzuordnen. Zur Betätigung weist der Bremssattel 5 eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 7 auf, die einen ver schiebbar im Bremssattel 5 angeordneten Kolben 8 enthält. Der Kolben ist wiederum unmittelbar an einen der Reibkörper 3' gekoppelt.The brake unit 1 shown in Fig. 1 comprises two Reibrin ge 2 and associated friction elements 3, 3 ', 4 which cooperate with the take Rei tribologically. The entire Bremsein unit 1 is encompassed by a brake caliper 5 in a saddle-like manner in order to be able to bring the friction bodies 3 , 4 into the friction system with the friction rings 2 in the case of a corresponding actuation. The brake caliper 5 is designed in a floating caliper type and is accordingly able to directly engage at least one friction body 3 'when actuating and all other friction bodies 3 , 4 as a result of a brake caliper displacement or friction ring displacement in directly with the corresponding friction rings 2 . For this purpose, the friction bodies 3 , 3 ', 4 in the actuating direction 12 are mounted on the brake caliper 5 and the friction rings 2 are in turn in the actuating direction 12 ver but slidably received on a hub-like holding part 6 . Here, in particular, a toothing is provided between the friction ring 2 and the holding part 6 in order to be able to transmit occurring forces. Basically, however, it is also conceivable to arrange at least one or also each row in the actuating direction 12 to be arranged so as to be displaceable on the holding part 6 . For actuation, the brake caliper 5 has a hydraulic actuating device 7 , which contains a piston 8 arranged in the brake caliper 5 . The piston is in turn directly coupled to one of the friction bodies 3 '.
Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Bremseinheit 1 so wie zur Reduktion des erforderlichen Bauraumes in Betäti gungsrichtung 12 besitzt jeder Reibring 2 einen scheibenför migen Träger 10 mit aufgebrachten Reibbelägen 9, an deren Oberfläche die Reibkörper 3, 3', 4 in Reibanlage gebracht werden. Dabei ist der Reibbelag 9 jeweils im Form eines ge schlossenen Kreisrings auf den Träger 10 aufgebracht. Da durch wird eine große Reibbelagreibfläche erreicht. Der Reibbelag ist verschleißarm ausgeführt und enthält insbeson dere keramische Bestandteile, Keramik-Faserverbund- Bestandteile, Kohlenstoff-Faserverbund-Bestandteile oder Werkstoffanteile ähnlicher Materialeigenschaften. Damit wird nicht nur das Verschleißmaß des Reibbelages verringert; vielmehr weist der Reibbelag 9 auch eine höhere Hitzebestän digkeit auf.To increase the performance of the brake unit 1 as well as to reduce the space required in the actuation direction 12 each friction ring 2 has a disc-shaped carrier 10 with applied friction linings 9 , on the surface of which the friction bodies 3 , 3 ', 4 are brought into friction system. The friction lining 9 is applied in the form of a closed ge ring on the carrier 10 . Since a large friction lining friction surface is achieved. The friction lining is designed to be low-wear and contains, in particular, ceramic components, ceramic-fiber composite components, carbon-fiber composite components or material components with similar material properties. This not only reduces the amount of wear on the friction lining; rather, the friction lining 9 also has a higher heat resistance.
Als geeignete Reibpartner bestehen die Reibkörper 3, 3', 4 aus Metall, vorzugsweise aus Gusswerkstoff Stahlblech oder Sintermetall. Derartige Reibkörper lassen sich einfach und kostengünstig fertigen, nicht zuletzt weil auf eine zusätz lich aufgebrachte Reibbelagmasse verzichtet werden kann. Die Reibkörper 3, 3', 4 können unmittelbar über eine metallische Reibfläche 13 mit den Reibbelägen 9 der Reibringe 2 zusam menwirken. Die mittleren, zwischen zwei Reibringen 2 ange ordneten Reibkörper 4 können alternativ jeweils auf ihrer der Reibfläche 13 abgewandten Seite miteinander verbunden sein.As suitable friction partners, the friction bodies 3 , 3 ', 4 consist of metal, preferably of cast steel sheet or sintered metal. Such friction bodies can be easily and inexpensively manufactured, not least because there is no need for an additional friction lining compound. The friction body 3 , 3 ', 4 can interact directly via a metallic friction surface 13 with the friction linings 9 of the friction rings 2 together. The middle, between two friction rings 2 arranged friction body 4 can alternatively be connected to each other on their side facing away from the friction surface 13 .
Zur Steigerung der Verschleißfestigkeit sowie der Hitzebe ständigkeit der Reibkörper 3, 3', 4 können diese an ihrer Reibfläche jeweils an ihrer Reibfläche 13 mit einer gestri chelt angedeuteten verschleißarmen Oberflächenschicht 14 versehen sein. Eine solche Oberflächenschicht kann insbeson dere keramische Bestandteile aufweisen, um ferner auch eine hohe Hitzebeständigkeit zu gewährleisten. Die verschleißarme Ausführung der gesamten Bremseinheit 1 gestattet es bei der Auslegung nur ein geringe Verschleißdicke der Reibbeläge 9 vorzusehen. Dies erlaubt eine besonders kompakte Bauweise der Bremseinheit 1 in Betätigungsrichtung 12, was sich in einem besonders geringen Paketmaß 11 der gesamten Bremsein heit 1 niederschlägt. Gegenüber bekannten Bremseinheiten mit nur einem herkömmlichen Reibring ermöglicht die erfindungs gemäße Gestaltung der Bremseinheit 1 die Verwendung zweier Reibring bei nahezu gleichbleibendem Paketmaß 11.In order to increase the wear resistance and the heat resistance of the friction bodies 3 , 3 ', 4 , these can be provided on their friction surface in each case on their friction surface 13 with a low-wear surface layer 14 indicated by a dashed line. Such a surface layer can in particular have ceramic constituents in order also to ensure high heat resistance. The low-wear design of the entire brake unit 1 allows only a small wear thickness of the friction linings 9 to be provided in the design. This allows a particularly compact design of the brake unit 1 in the actuation direction 12 , which is reflected in a particularly small package size 11 of the entire Bremsein unit 1 . Compared to known brake units with only one conventional friction ring, the design of the brake unit 1 according to the invention enables the use of two friction rings while the package dimension 11 remains virtually the same.
Darüber hinaus kann es sinnvoll sein an den Reibpaarungen zwischen Reibring 2 und Reibkörper 3, 3', 4 jeweils unter schiedliche Reibwerte bzw. verschiedene Kombinationen von Reibwerkstoffen zu verwenden. Dies eröffnet die Möglichkeit an den jeweiligen Reibpaarungen gegebenenfalls unterschied liche Umfangskraftanteile zu übertragen.In addition, it may be useful to use different friction coefficients or different combinations of friction materials on the friction pairings between the friction ring 2 and the friction body 3 , 3 ', 4 . This opens up the possibility of transferring different proportions of circumferential force to the respective friction pairings.
Zur schnelleren Wärmeabfuhr insbesondere infolge hoher umge setzter Reibleistungen sind die Reibkörper 3, 3', 4 an ihrer der Reibfläche 13 abgewandten Seite mit Kühlrillen 15 bzw. Kühlrippen versehen. Diese vergrößern die wirksame Oberflä che der Reibkörper 3, 3', 4 und erleichtern die Wärmeabfuhr an die Umgebung.For faster heat dissipation, in particular as a result of high friction losses, the friction bodies 3 , 3 ', 4 are provided on their side facing away from the friction surface 13 with cooling grooves 15 or cooling fins. These increase the effective surface of the friction surface 3 , 3 ', 4 and facilitate heat dissipation to the environment.
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