DE10125113A1 - Zweiteilige Bremseinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremseinheit, mit einer innenbelüfteten Bremsscheibe und einem topfförmigen Halteteil, die miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei die Bremsscheibe zwei Reibringe umfasst, einen bezüglich des Halteteils inneren und einen äußeren Reibring, die über Stege und/oder Noppen miteinander verbunden sind und Lüftungskanäle einschließen. Die Bremseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die Bremsscheibe und das Halteteil durch fingerartige Verbindungsstücke miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei die Verbindungsstücke vom Halteteil abwechselnd zum inneren und zum äußeren Reibring verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteilige Bremsscheibe nach dem O­ berbegriff Patentanspruch 1.

Ein überwiegender Teil der in Kraftfahrzeugen eingesetzten Bremsscheiben sind einteilig aus Graugussmaterial hergestellt. Dieses Material weist eine für viele Fälle ausreichende thermi­ sche Beständigkeit und Verschleißbeständigkeit auf. Ein wesent­ licher Nachteil des Graugusses besteht dennoch in seinem hohen spezifischen Gewicht. Das führt zu hohen ungefederten Massen im Fahrwerk, die den Federungskomfort negativ beeinflussen. Ferner kommen Bremsscheiben aus Grauguss bei hochmotorisierten Fahr­ zeugen oftmals an die Grenzen der thermischen Belastbarkeit, was zur Gewährleistung der Sicherheitsansprüche einen hohen konstruktiven Aufwand verursacht.

In den letzen Jahren sind mehrere alternative Bremsen- Werkstoffe entwickelt worden wie sie z. B. in der DE 197 10 105 A1 oder der US 5 535 857 beschrieben werden. Hierbei handelt es sich um faserverstärkte Keramiken, metallinfiltrierte Keramiken oder Metall-Matrix-Composites. Derartige Werkstoffe weisen zwar bessere thermische Eigenschaften und bessere Verschleißeigen­ schaften auf als der herkömmliche Grauguss, ihre Formgebung gestaltet sich jedoch aufwendiger und somit teurer. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Bremseinheit mehrteilig, insbeson­ dere zweiteilig in Form eines Reibrings und eines Halteteils auszugestalten.

Neben dem hohen spezifischen Gewicht weisen konventionelle, einteilig ausgebildete Bremseinheiten aus Grauguss, die üblicherweise mit einer Innenbelüftung versehen sind, ein Schir­ mungsverhalten auf. Schirmung ist ein axiales Verbiegen des Reibrings gegenüber dem Halteteil, was durch die radiale Wärme­ ausdehnung des Reibrings hervorgerufen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Bremseinheit bereit­ zustellen die gegenüber dem Stand der Technik eine geringere Schirmung aufweist und die Möglichkeit zur Massenreduzierung durch Werkstoffvariationen bietet.

Die Lösung der Erfindung besteht in den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1.

Die erfindungsgemäße Bremseinheit nach Patentanspruch 1 umfasst eine Bremsscheibe und ein Halteteil, die stoffschlüssig mitein­ ander verbunden sind. Die Bremsscheibe umfasst wiederum zwei parallel angeordnete Reibringe, die zur Belüftung durch den Fahrtwind über Stege oder Noppen, durch die Luftkanäle gebilde­ te werden, miteinander verbunden sind. Im Folgenden werden die Reibringe der Bremsscheibe in einen bezüglich des Halteteils inneren und einen äußeren Reibring unterschieden.

Das Halteteil ist bevorzugt topfförmig ausgebildet. Die Verbin­ dung zwischen Halteteil und Bremsscheibe erfolgt durch finger­ artige Verbindungsstücke, die abwechselnd das Halteteil mit dem inneren und dem äußeren Reibring verbinden.

Da beide Reibringe der Bremsscheibe mit dem Halteteil abwech­ selnd verbunden sind, wird die Neigung zur Schirmung deutlich verringert.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, verschiedene Werkstoffe einzusetzen, die stoffschlüssig gefügt werden. Die Werkstoffe können nach Ihren mechanischen und tribologischen Anforderungen sowie nach ihren spezifischen Gewicht für das Halteteil und die Bremsscheiben, gesondert gewählt werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei Krafteinleitung über die Bremsbeläge auf die Brems­ scheibe in den Verbindungsstellen kein resultierendes Biegemo­ ment verursacht wird. Dies ist besonders bei spröderen Materialien von Bedeutung.

Die fingerartigen Verbindungsstücke sind bevorzugt am Halteteil angebracht, da dies in den meisten Fällen aus einem metalli­ schen Werkstoff besteht und somit gut formbar ist (Anspruch 2).

Das formschlüssige Fügen zwischen Bremsscheibe und Halteteil kann prinzipiell durch alle gebräuchlichen Fügearten erfolgen. Vorteilhaft sind das Schweißen, insbesondere das Reibschweißen, da es sich um rotationssymmetrische Körper handelt. Weiterhin wird das Löten, insbesondere Hochtemperaturlöten und das Kleben mit Hochtemperaturklebstoffen bevorzugt. Unter der Vorausset­ zung, dass die eingesetzten Werkstoffe dies zulassen, kann auch ein Angießen des Halteteils an den bestehenden Reibring zweck­ mäßig sein (Anspruch 3).

Die erfindungsgemäße Bremseinheit kann vollständig aus Grauguss bestehen, bevorzugt kommt jedoch für das Halteteil eine Leicht­ metalllegierung zum Einsatz. Durch Werkstoffe mit geringem spe­ zifischen Gewicht kann die ungefederte Masse des Fahrwerks reduziert werden, was zu einer Erhöhung des Federungskomforts führt. Als Leichtmetall ist Aluminium und seine Legierungen be­ sonders geeignet, bei Spezialanwendungen kann jedoch auch das teurere aber auch temperaturbeständiger und festere Titan und seine Legierungen zweckmäßig sein. Ferner kann das Halteteil aus hochfestem Stahlblech dargestellt sein (Anspruch 4).

Eine weitere Massereduzierung sowie eine Erhöhung der Ver­ schleißbeständigkeit wird durch den Einsatz von Metall-Keramik- Verbundwerkstoffen für den Reibring erzielt. Dies gilt insbe­ sondere für neuartige Verbundwerkstoffe auf der Basis von Alu­ miniumoxid und intermetallischen Phasen, die zusätzlich eine hohe thermische Beständigkeit aufweisen. Ferner sind als Materialien faserverstärkte Keramiken auf Silizium- und Kohlen­ stoff-Basis, sowie partikelverstärkte Leichtmetalle vorteil­ haft. Es ist auch denkbar, dass die Bremsscheibe an sich aus unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut ist. So ist es z. B. zweckmäßig, die Reibringe aus einen genannten Metall-Keramik- Verbundwerkstoff darzustellen, die über Stege aus einem metal­ lischen Werkstoff miteinander verbunden sind (Anspruch 4).

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremseinheit ist in der einzigen Figur dargestellt, die eine Bremseinheit mit einem Halteteil und einer innenbelüfteten Bremsscheibe, die über fingerartige Fortsätze im Halteteil stoffschlüssig verbun­ den sind, zeigt.

Die Bremseinheit in Fig. 1 besteht aus einer Bremsscheibe 1 und einem Halteteil 2. Die Bremsscheibe 1 weist zwei Reibringe 3 und 4 auf, die durch Noppen 5 getrennt sind. Durch die Noppen 5 werden Kanäle 6 gebildet, durch die eine Belüftung der Brems­ scheibe durch den Fahrtwind gewährleistet ist.

Das Halteteil 2 weist fingerartige Verbindungsstücke 7 und 8 auf, die abwechselnd mit den Reibringen 3 und 4 verbunden sind. Die Verbindungsstücke 7 erstrecken sich hierbei radial und sind direkt an den Reibring 3 angebunden. Die axial verlaufenden Verbindungsstücke 8 sind an ihren Enden radial nach außen abge­ winkelt und dort mit dem Reibring 4 verbunden.

In einer hier nicht dargestellten Variante sind die Verbin­ dungsstücke am Reibring angebracht und werden stoffschlüssig mit dem Halteteil verbunden. Ferner besteht die Möglichkeit die Verbindungsstücke einzeln darzustellen und separat an das Hal­ teteil und die Bremsscheibe anzubringen.

Bestehen das Halteteil 2 und die Bremsscheibe 1 aus metalli­ schen Werkstoffen, ist das Reibschweißen ein bevorzugtes Füge­ verfahren. Für die Verbindung eines metallischen Halteteils mit einem Reibring, der keramische Komponenten enthält, ist das Hochtemperaturlöten oder das Hochtemperaturkleben eine geeigne­ te Fügeverfahren.

Claims (5)

1. Bremseinheit, mit einer innenbelüfteten Bremsscheibe und einem topfförmigen Halteteil, die miteinander stoffschlüs­ sig verbunden sind, wobei die Bremsscheibe zwei Reibringe umfasst, nämlich einen bezüglich des Halteteils inneren und einen äußeren Reibring, die über Stege und/oder Noppen mit­ einander verbunden sind und Lüftungskanäle einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass Bremsscheibe (1) und das Halteteil (2) durch fingerartige Verbindungsstücke (7, 8) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstücke (7, 8) vom Halteteil (2) abwechselnd zum inneren und zum äußeren Reibring (3, 4) verlaufen

2. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fingerartigen Verbindungsstücke Bestandteile des Halte­ teils sind.

3. Bremseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe und das Halteteil durch Schweißen, Löten oder Kleben stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

4. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil aus einer Leichtmetalllegierung besteht.

5. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe aus einem Metallkeramik-Verbundwerkstoff besteht.