DE10125114A1 - Bremsscheibe mit Dämpfungselement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, die einen Reibring und ein Halteteil umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass am Reibring und/oder am Halteteil mindestens ein ringförmiges Dämpfungselement befestigt ist, das folgende Teilelemente umfasst: DOLLAR A È mindestens einen tragenden Ring, der stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Reibring und/oder dem Halteteil verbunden ist, DOLLAR A È mindestens ein ringförmiges Dämpfungsmaterial, das umlaufend mit dem mindestens einen tragenden Ring verbunden ist und DOLLAR A È das Dämpfungsmaterial berührungsfrei zur Bremsscheibe angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei heutigen Großserien-Pkw werden überwiegend einteilige Bremsscheiben aus Grauguss eingesetzt. Sie stellen einen guten Kompromiss aus verschiedenen Anforderungen dar. Die thermische Beständigkeit, die mechanische Festigkeit und das Verschleiß­ verhalten genügen in vielen Fällen den Anforderungen. Zudem sind Bremsscheiben aus Grauguss kostengünstig herzustellen.

Ein Nachteil des Graugussmaterials besteht in seiner geringen Dämpfungseigenschaft. Die schlechte führt speziell bei eintei­ ligen Bremsscheiben, jedoch auch bei zweiteiligen Bremsscheiben zu Bremsgeräuschen, die von den Insassen als unangenehm empfun­ den werden.

Es wurden bisher Bestrebungen gemacht, Bremsscheiben zweiteilig darzustellen, was eine gewisse Geräuschreduzierung bedeutet, die Geräuschentwicklung jedoch nicht unterbindet. Die DE 44 46 017 C2 beschreibt eine zweiteilige Bremsscheibe, die durch Ver­ schraubung gefügt ist. In den Bohrungen für Schrauben befinden sich Hülsen aus einem schwingungsdämpfenden Material.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Schwin­ gungsdämpfung nur bei teureren, zweiteiligen Bremsscheiben an­ gewendet werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine effektive, kostengünstige Schwingungsdämpfung für einteilige und zweitei­ lige Bremsscheiben bereitzustellen.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Bremsscheibe nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

An einer Bremsscheibe, die einen Reibring und ein Halteteil um­ fasst, ist umlaufend ein ringförmiges Dämpfungselement befes­ tigt. Das Dämpfungselement weist mindestens einen umlaufenden, tragenden Ring auf, der mit der Bremsscheibe verbunden ist. Ferner umfasst das Dämpfungselement ein Dämpfungsmaterial, das mit dem mindestens einen tragenden Ring verbunden ist und be­ rührungsfrei zur Bremsscheibe angeordnet ist.

Der tragende Ring ist an der Bremsscheibe entweder durch Kle­ ben, Nieten, Schrauben oder Schweißen befestigt oder er ver­ läuft mit einer radialen Vorspannung in einer Nut in der Bremsscheibe.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung besteht darin, dass die Schwingungen von der Bremsscheibe auf den tragenden Ring des Dämpfungselementes übertragen werden, an das Dämpfungsmaterial weitergeleitet werden und von diesem absorbiert werden.

Besonders bevorzugt weist das Dämpfungselement zwei Ringe auf, zwischen denen das Dämpfungsmaterial eingeschlossen ist. Der erste, tragende Ring ist dabei wie beschrieben mit der Brems­ scheibe verbunden, der zweite Ring ist nur mit dem Dämpfungsma­ terial verbunden und berührungsfrei zum ersten Ring und der Bremsscheibe angeordnet. Dadurch haben beide Ringe ein unter­ schiedliches Schwingungsverhalten. Diese unterschiedlichen Schwingungen führen dazu, dass das in der Mitte liegende Dämp­ fungsmaterial Schwingungsenergie absorbiert und in Wärme umwan­ delt. Dies wirkt sich positiv auf die Geräuschentwicklung aus (Anspruch 2).

Das Dämpfungsmaterial, das am ersten Ring befestigt ist, bildet im Querschnitt bevorzugt ein L. In dieses L ist der zweite Ring eingelassen, berührt aber, wie bereits erwähnt den ersten Ring nicht. Der Vorteil einer L-förmigen Ausbildung des Dämpfungsma­ terials ist eine zusätzliche Kompensation von Schwingungen in radialer Richtung. Andere Querschnitte des Dämpfungselementes, z. B. U-förmige, I-förmige oder T-förmige können ebenfalls zweckmäßig sein (Anspruch 3).

Der Querschnitt des Dämpfungselementes ist in vorteilhafter Weise so ausgestaltet, dass der erste, tragende Ring einen länglichen, rechteckigen Querschnitt aufweist. Teilbereiche dieses Ringes laufen bevorzugt in einer Nut in der Bremsschei­ be. Diese Anordnung ist für die Montage besonders günstig (An­ spruch 4).

Der Reibring der Bremsscheibe ist in der Regel mit einer Innen­ belüftung versehen. Diese sorgt für eine gute Kühlung der Bremsscheibe, wodurch zudem die Wärmebelastung für das Dämp­ fungselement verringert wird (Anspruch 5).

Es gibt mehrere Stellen an der Bremsscheibe, die für das An­ bringen des Dämpfungselementes geeignet sind. Sie bieten unter­ schiedliche Vorteile und es kann daher zweckmäßig sein, mehrere Dämpfungselemente an der Bremsscheibe anzubringen. Die stärks­ ten Schwingungen an der Bremsscheibe treten häufig am äußeren Umfang des Reibrings in radialer Richtung auf. Ein Anbringen des Dämpfungselementes ist dort besonders zweckmäßig. Durch die dort angebrachten Bremssättel steht jedoch nur begrenzter Bau­ raum für das Dämpfungselement zur Verfügung. Besonders bevor­ zugt wird demnach das Dämpfungselement am äußeren Umfang des Reibrings in der Mitte im Bereich der Innenbelüftung ange­ bracht, da an dieser Stelle durch eine geringfügige Einbuchtung ausreichend Bauraum zur Verfügung steht (Anspruch 6).

Eine weitere zweckmäßige Anordnung des Dämpfungselementes be­ findet sich am inneren Umfang des Reibrings bzw. direkt am Halteteil, das in der Regel topfförmig ausgestaltet ist. Hier steht genügend Bauraum zur Verfügung und es erfolgt immer noch eine ausreichende Schwingungsabsorption durch das Dämpfungsele­ ment. Ist das Dämpfungselement direkt am Halteteil ohne direk­ ten Kontakt zum Reibring befestigt, so ist die Temperaturbelastung für das Dämpfungsmaterial am geringsten (Anspruch 7).

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine zweiteilig ausgebildete Bremsscheibe (Reibring und Halte­ teil sind getrennt) ebenfalls mit einem oder mehreren Dämp­ fungselemente ausgestattet sein kann. Die bisher beschriebenen Dämpfungselemente und ihre Anordnung an der Bremsscheibe sind hier ebenfalls anwendbar. Zusätzlich kann das Dämpfungselement an einem Sicherungselement befestigt sein, das den Reibring und das Halteteil gegen axiales Verschieben sichert. Das Dämpfungs­ element ist so platzsparend angeordnet und ist thermisch weit­ gehend isoliert (Anspruch 8).

In vorteilhafter Weise ist das Dämpfungselement hierbei auf ei­ nem Sicherungsring befestigt, der in Form einer Tellerfeder ausgebildet ist. Durch diese Anordnung kann eine axiale z. B. thermisch verursachte Ausdehnung zwischen Reibring und Halte­ teil ausgeglichen werden (Anspruch 9).

Der Sicherungsring, auf dem das Dämpfungselement befestigt ist, ist zur besseren Montage in einer Nut im Halteteil eingelassen und wird an den Reibring gedrückt (Anspruch 10).

Zur Reduzierung der Masse der Bremsscheibe kann der Reibring aus einem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff bestehen. Dadurch wird die ungefederte Masse im Fahrwerk reduziert, was Vorteile für den Fahrkomfort bietet. Das Halteteil besteht dabei entwe­ der konventionell aus einem Eisenmetall oder aus einem Leicht­ metall wie Aluminium oder Titan, was zu einer weiteren Gewichtsreduzierung führt (Anspruch 11).

Vorteilhafte Ausgestaltungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1a, 2-5 eine Bremseinheit mit Bremsscheibe, Bremsbeläge, Sattel, Radnabe und erfindungsgemäßen Anordnungen ei­ nes Dämpfungselementes,

Fig. 1b eine vergrößerte Darstellung des Details Ib aus Fig. 1a,

Fig. 6 eine zweiteilige Bremsscheibe mit einem Sicherungs­ ring, der ein Dämpfungselement umfasst und

Fig. 7 eine zweiteilige Bremsscheibe mit einem erfindungsge­ mäßen Dämpfungselement.

In Fig. 1a ist eine Bremseinheit dargestellt, die eine Brems­ scheibe 1-1, mit einem Reibring 2-1, einem topfförmigen Halte­ teil 3-1 und einem erfindungsgemäßen Dämpfungselement 4-1, sowie zwei Reibbeläge 6 und einen Bremssattel 8 umfasst. Die Bremseinheit ist auf einer Radnabe 10 montiert. Das Dämpfungs­ element 4-1 ist am inneren Umfang des Reibrings 2-1 im Bereich der Innenbelüftung 5-1 angebracht. (Bei Bezugszeichen mit zwei Ziffern steht die zweite Ziffer für die Figurennummer.)

Die Fig. 1b gibt das Detail Ib aus Fig. 1a als Vergrößerung wieder. Das Dämpfungselement 4-1 umfasst einen ersten, tragen­ den Ring 12-1, dessen hervorstehender Teil in einer Nut 18-1 im Reibring geführt ist. Am Ring 12-1 ist ein Dämpfungsmaterial 14-1 befestigt, das L-förmig ausgestaltet ist. In dem L-förmige Dämpfungsmaterial 14-1 ist ein zweiter Ring 16-1 eingefügt, der bezüglich des ersten Rings berührungsfrei angeordnet ist.

Die Befestigung zwischen dem ersten Ring 12-1, dem Dämpfungsma­ terial 14-1 und dem zweiten Ring 16-1 erfolgt über Klebeverbindungen. Die beiden Ringe 12-1 und 16-1 sind bevorzugt metal­ lisch, z. B. aus Messing oder Stahl ausgestaltet. Das Dämp­ fungsmaterial besteht in der Regel aus einem organischen Material wie Kautschuk, thermoplastischen Elastomeren oder ähn­ lichem das besonders gute Dämpfungseigenschaften aufweist.

Das Dämpfungselement ist als offener Ring ausgestaltet. Dieser wird in Fig. 1 bei der Montage zusammengedrückt und in die Nut 18-1 eingerastet. Durch die radiale Spannkraft sitzt das Dämp­ fungselement fest in der Nut 18-1. Unter Umständen kann eine hier nicht dargestellte Verdrehsicherung das Dämpfungselement sichern.

In den Fig. 2 bis 5 sind die gleichen Bremseinheiten wie in Fig. 1 dargestellt, sie unterscheiden sich lediglich in der Anordnung des Dämpfungselementes. In Fig. 2 ist das Dämpfungs­ element 4-2 am inneren Umfang des Reibrings am Übergangsbereich zwischen dem Halteteil und dem Reibring angebracht. In Fig. 3 ist das Dämpfungselement 4-3 an der gegenüberliegenden Seite des Reibrings 2-3 angebracht. Die in den Fig. 1 bis 3 darge­ stellten Varianten zeichnen sich besonders durch ihren geringen Platzbedarf des Dämpfungselementes aus.

Die in Fig. 4 dargestellte Bremseinheit 1 weist ein Dämpfungs­ element am Halteteil 3-4 auf. In diese Anordnung ist das Dämp­ fungselement gut vor den hohen Temperaturen am Reibring geschützt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Das Dämpfungselement 4-5 ist in einer Senke 5-5, am äußeren Umfang des Reibrings 2-5 angebracht, die durch eine Innenbelüftung gebildet wird. Am äußeren Umfang des Reibrings entstehen die stärksten Schwingungen der Bremsschei­ be, weshalb hier das Dämpfungselement die größte Wirkung zeigt.

In den Fig. 6 und 7 sind im Gegensatz zu den vorausgehenden Figuren Querschnitte zweiteiliger Bremsscheiben dargestellt.

Fig. 6 weist einen Reibring 20 auf, der sich konzentrisch auf einem Halteteil 22-6 befindet. In eine axiale Richtung ist der Reibring 20 durch einen Absatz 23 gegen Verschieben gesichert. In die andere axiale Richtung erfolgt die Sicherung durch einen Sicherungsring 24-6. Der Sicherungsring 24-6 ist in einer Nut 25-6 im Halteteil 22-6 geführt und drückt den Reibring 20 gegen den Absatz 23. Der Sicherungsring 24-6 ist tellerfederförmig ausgebildet und kann durch federnde Wirkung Ausdehnungen des Reibrings 20 und des Halteteils 22-6 kompensieren.

Auf der dem Reibring abgewandten Seite des Sicherungsrings 24-6 befindet sich ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement 26-6, das den Sicherungsring 24-6 als tragenden Ring sowie ein Dämpfungs­ material 29-6 und einen zweiten Ring 28-6 umfasst. Das Dämp­ fungsmaterial 29-6 ist auf dem Sicherungsring 24-6 befestigt, es ist L-förmig ausgebildet. In dieses L ist der zweite Ring 28-6 eingesetzt.

Die Schwingungen der Bremsscheibe, insbesondere die des Reib­ rings 20 werden über den Sicherungsring 24-6 auf das Dämpfungs­ material 29-6 des Dämpfungselementes 26-6 übertragen und von dort auf den zweiten Ring 28-6 weitergeleitet. Die Schwingungs­ energie wird im Dämpfungsmaterial 29-6 kompensiert und in Wärme umgewandelt. Die L-förmige Ausbildung des Dämpfungsmaterials ermöglicht eine zusätzliche Dämpfung von Schwingungen in radia­ ler Richtung.

Der Aufbau der Bremsscheibe 1-7 in Fig. 7 entspricht dem der Bremsscheibe 1-6 in Fig. 6. Das Dämpfungselement 26-7 ist je­ doch nicht am Sicherungsring 24-7 angebracht, sondern auf einem weiteren Sicherungsring 30, der in einer Nut 31 im Halteteil 22-7 angebracht ist. Dieser ersetzt den in Fig. 6 dargestell­ ten Absatz 23, und sichert den Reibring 20 in eine axiale Rich­ tung gegen Verschieben. Die Wirkungsweise des Dämpfungselementes 26-7 ist analog der in Fig. 6 beschriebe­ nen.

Neben den dargestellten Dämpfungselementen in den Fig. 6 und 7 können derartige zweiteilige Bremsscheiben zusätzlich Dämp­ fungselemente analog den Fig. 1 bis 5 aufweisen. Zudem ist es möglich, zweiteilige Bremsscheiben mit Dämpfungselementen a­ nalog der Fig. 1 bis 5 zu versehen und auf Dämpfungselemente nach den Fig. 6 und 7 zu verzichten, wenn die konstruktiven Bedingungen dies erfordern.

Claims (11)

1. Bremsscheibe, die einen Reibring und ein Halteteil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass am Reibring und/oder am Halteteil mindestens ein ringförmi­ ges Dämpfungselement befestigt ist, wobei das mindestens ei­ ne Dämpfungselement folgende Teilelemente umfasst:

• - mindestens einen tragenden Ring, der stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Reibring und/oder dem Hal­ teteil verbunden ist,
• - mindestens ein ringförmiges Dämpfungsmaterial, das umlau­ fend mit dem mindestens einen tragenden Ring verbunden ist und
• - das Dämpfungsmaterial berührungsfrei zur Bremsscheibe an­ geordnet ist.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement einen zweiten metallischen Ring auf­ weist, der umlaufend mit dem Dämpfungsmaterial verbunden ist und berührungsfrei zum ersten metallische Ring angeord­ net ist.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial den zweiten metallischen Ring ganz o­ der teilweise umschließt.

4. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste metallische Ring teilweise in einer Nut in der Bremsscheibe verläuft.

5. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring eine Innenbelüftung aufweist.

6. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dämpfungselement am äußeren Umfang des Reibrings axial mittig angebracht ist.

7. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dämpfungselement am inneren Umfang des Reibrings halteteilseitig und/oder mittig und/oder gegenüber dem Halteteil am Reibring angebracht ist.

8. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring und das Halteteil einzeln dargestellt sind, der Reibring das Halteteil konzentrisch umgibt und das mindes­ tens eine Dämpfungselement an einem Sicherungsring befestigt ist, der den Reibring und das Halteteil zumindest in eine Richtung axial gegen Verschieben sichert.

9. Bremsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring tellerfederförmig ausgestaltet ist.

10. Bremsscheibe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring in einer umlaufenden Nut im Halteteil verläuft.

11. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring aus einem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff be­ steht.