DE10129500A1 - Reibring einer Bremsscheibe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibring (1) einer Bremsscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeugscheibenbremsen zum tribologischen Zusammenwirken mit zugehörigen Reibkörpern. Ein solcher Reibring (1) einer Bremsscheibe umfasst auf beiden Seiten Planflächen (6), an denen Reibflächen (7) zum tribologischen Zusammenwirken mit zugehörigen Reibkörpern ausgebildet sind, sowie zwischen den Planflächen (6) verlaufende Belüftungskanäle (8, 9). Zur Verbesserung der Belüftung des thermisch stark belasteten Reibrings (1) erstrecken sich die Belüftungskanäle (8, 9), ausgehend entweder vom Außen- (3) oder Innendurchmesser (2) des Reibringes (1) in das Innere des Reibringes (1), wobei wenigstens ein Belüftungskanal (8, 9) zumindest eine im wesentlichen quer zum Belüftungskanal (8, 9) verlaufende Öffnung (10, 11, 4) schneidet, die sich ausgehend von einer der Planflächen (6) in das Innere des Reibringes (1) erstreckt. Damit kann eine Reibringbelüftung auch bei radial nicht durchgängigen Belüftungskanälen (8, 9) erreicht werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reibring einer Bremsscheibe, ins­ besondere für Kraftfahrzeugscheibenbremsen zum tribologischen Zusammenwirken mit zugehörigen Reibkörpern, beispielsweise Bremsbelägen.

Aus der DE 22 19 770 C2 ist beispielsweise eine gegossene Bremsscheibe mit innenbelüftetem Reibring bekannt, die über ra­ dial durchgehende Belüftungskanäle verfügt. Diese erstrecken sich vom Innen- bis zum Außendurchmesser des Reibrings und sind mit axialen Löchern in den Reibflächen verbunden. Der Reibring ist einstückig mit einer topfartigen Befestigungsnabe verbun­ den, um die Bremsscheibe an einem Kraftfahrzeugrad zu montie­ ren. Eine derartige Bremsscheibe ist in der Gussherstellung aufwendig und hinsichtlich einer flexiblen konstruktiven Ge­ staltung nachteilig.

Der DE 196 48 582 A1 ist ferner eine Bremsscheibeneinheit ent­ nehmbar, die einen lösbar auf einer Nabe montierten belüfteten Reibring aufweist. Der Reibring ist dabei über eine Verzahnung drehfest mit der Nabe verbunden. Durch die Ausführung radial durchgehender Belüftungskanäle, die sich zwischen Innen- und Außendurchmesser des Reibringes erstrecken, wird die Anbindung an die Nabe aufgrund des begrenzten Bauraumes erschwert. Dies resultiert in sehr hohen Bauteilbelastungen im Bereich der Anbindung zwischen Reibring und Nabe. Andererseits würde eine stabilere Ausbildung der Anbindung die Belüftungswirkung des Reibringes verschlechtern.

Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Reibring für eine Bremsscheibe anzugeben, der eine gute Wärme­ abfuhr durch Belüftung sowie Konvektion aufweist und anderer­ seits konstruktiv flexibel gestaltet werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach umfasst der Reibring einer Bremsscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeugscheibenbremsen, auf beiden Seiten Planflä­ chen, an denen jeweils eine Reibfläche zum tribologischen Zu­ sammenwirken mit zugehörigen Reibkörpern ausgebildet ist. Zwi­ schen den Reibflächen verlaufen Belüftungskanäle, die sich aus­ gehend entweder vom Außen- oder Innendurchmesser des Reibringes in das Innere des Reibringes erstrecken, wobei wenigstens ein Belüftungskanal zumindest eine im wesentlichen quer zum Belüf­ tungskanal verlaufende Öffnung schneidet, die sich ausgehend von einer der Planflächen in das Innere des Reibrings er­ streckt. Dadurch werden die Belüftungs- sowie Konvektionseigen­ schaften des thermisch stark belasteten Reibringes verbessert.

Um durch die Anordnung der Belüftungskanäle die Anbindung des Reibringes an ein Nabenteil nicht unnötig zu erschweren, enden die Belüftungskanäle ausgehend vom Außen- bzw. Innendurchmesser im Innern des Reibrings, d. h. sie durchdringen den Reibring radial nicht vollständig. Dadurch steht immer ausreichend Rei­ bringmaterial im Anbindungsbereich zur Verfügung. Es ist dabei grundsätzlich unerheblich, ob der Reibring am Innen- oder AuBendurchmesser an einem entsprechenden Nabenteil befestigt ist.

Zur Verbesserung der Belüftungseigenschaften kann vorgesehen sein, dass der Belüftungskanal mehrere quer verlaufende Öffnun­ gen schneidet. Analog kann es sinnvoll sein, dass eine Öffnung von mehreren Belüftungskanälen geschnitten wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Reibringes ergibt sich da­ durch, dass der Belüftungskanal in eine senkrecht zu einer der Planflächen verlaufende Nut ausläuft, die am Innen- bzw. Außen­ durchmesser des Reibringes ausgebildet ist. Eine derartige Nut kann insbesondere zur Ausbildung einer Verzahnung des Reibrin­ ges mit dem Nabenteil verwendet werden. Dabei greift jeweils ein Zahn des Nabenteils in eine entsprechende Nut am Reibring hinein. Auf diese Art und Weise lässt sich der Reibring lösbar am Nabenteil befestigen. Selbstverständlich ist es alternativ dazu denkbar den Reibring unlösbar oder einstückig an ein zuge­ höriges Nabenteil anzuformen.

Die quer zu den Belüftungskanälen verlaufenden Öffnungen münden bevorzugt außerhalb der Reibfläche in die Planfläche und beein­ flussen damit nicht die tribologische Wirksamkeit des Reibrin­ ges.

Grundsätzlich ist der Reibring aus einem geeigneten Reibwerk­ stoff hergestellt, der sowohl die gewünschten Reibeigenschaften als auch thermisch beständig ist. Als mögliche Reibringwerk­ stoffen eignen sich somit neben herkömmlichen Guss- bzw. Stahl­ werkstoffen auch keramische Materialen sowie Kohlefaser- Verbundwerkstoffe.

Weitere sinnvolle Detailmerkmale der Erfindung sind anhand meh­ rerer Ausführungsbeispiele den Figuren zu entnehmen und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 in zwei Ansichten einen Reibring einer Bremsscheibe mit Belüftungskanälen sowie quer dazu verlaufenden Öffnungen;

Fig. 2 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Reibringes mit Belüftungskanälen, die jeweils mit mehreren Öffnungen zusammenwirken;

Fig. 3 eine Ansicht einer dritten Ausführungsform des Reibrin­ ges.

Die in den Fig. 1-3 gezeigten Reibringe 1 sind Bestandteil einer Bremsscheibe insbesondere für Kraftfahrzeuge und können jeweils an einem nicht gezeigten Nabenteil lösbar befestigt werden. Dazu weist der Reibring 1 an seinem Innendurchmesser 2 axial verlaufende Nuten 4 auf, die jeweils in eine Rundung 5 auslaufen. In diese Nuten 4 können entsprechend gestaltete Zäh­ ne am Nabenteil eingreifen und somit eine gemeinsame Verzahnung zur Übertragung von Bremsumfangskräften ausbilden. Der Reibring 1 besitzt zu beiden Seiten Planflächen 6, an denen jeweils eine kreisringförmige Reibfläche 7, zum tribologischen Zusammenwir­ ken mit einem entsprechenden Reibkörper ausgebildet ist.

Zur Belüftung ist der Reibring 1 zwischen seinen Planflächen 6 mit Belüftungskanälen 8, 9 versehen, die sich ausgehend vom Au­ ßendurchmesser 3 in das Innere des Reibringes 1 erstrecken. Dabei können die Belüftungskanäle 8, 9 im wesentlichen radial verlaufen oder unter einem Winkel zur Radialrichtung. Weiterhin können sie auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Neben der dargestellten konzentrischen Querschnittsform können die Belüf­ tungskanäle 8, 9 auch jede andere strömungstechnisch geeignete Querschnittsform aufweisen, z. B. quadratisch, rechteckig, el­ liptisch etc.. Darüber hinaus kann die Querschnittsfläche der Belüftungskanäle an die jeweiligen Strömungsanforderungen ange­ passt werden, so dass sich unterschiedlich große Belüftungska­ näle ergeben können. Ferner ist es möglich, dass ein Belüf­ tungskanal 8, 9 über seiner im wesentlichen radialen Erstrec­ kung eine veränderliche Querschnittsform aufweist und z. B. in Form eines Zylindersegmentes ausgebildet ist. Ein solcher zy­ lindersegmentförmiger Belüftungskanal 8, 9 kann entsprechend insbesondere mit seinem spitz zulaufenden Ende in einer Nut 4 bzw. einer Öffnung 10 auslaufen oder aber im Innern des Rei­ bringes enden. Ein zylindersegmentförmiger Belüftungskanal 8, 9 ließe sich beispielsweise mittels einer Fräsbearbeitung in des Reibringmaterial einbringen. Die genannten Belüftungskanäle 8, 9 verbessern nicht nur die Belüftungseigenschaften des Reibrin­ ges sondern vergrößern auch die für die Wärmekonvektion zur Verfügung stehende Oberfläche des Reibringes.

Beim Reibring nach Fig. 1a-b laufen zwei Belüftungskanäle 8 unter Einschluss eines Winkels in eine gemeinsame, quer sich erstreckende Öffnung 10 aus. Es ist jedoch ebenfalls denkbar mehrere Belüftungskanäle 8 in einer gemeinsamen Öffnung 10 aus­ laufen zu lassen. Dadurch wird zur Kühlung des thermisch stark belasteten Reibringes 1 ein Luftstrom durch das Reibringinnere bewirkt. Ein zweiter Belüftungskanal 9 läuft ausgehend vom Außendurchmesser 3 in der Nut 4 mit Rundung 5 aus. Trotz des zweiten Belüftungskanals 9 wird der Anbindungsbereich des Rei­ brings 1 am Innendurchmesser 2 nicht geschwächt. Die Nuten 4 erstrecken sich über die gesamte axiale Reibringdicke und bie­ ten damit eine große Angriffsfläche für entsprechend gestaltete Zähne eines Nabenteiles. Eine konstruktiv optimale Auslegung der Reibringanbindung an ein Nabenteil wird somit durch die Be­ lüftungskanäle 8, 9 nicht negativ beeinflusst.

Die quer zu den Belüftungskanälen 8, 9 verlaufenden Öffnungen 10 können analog hinsichtlich ihres Querschnitts an die jewei­ ligen Strömungsanforderungen angepasst werden. Je nach Anwen­ dungsfall können die Öffnungen beispielsweise rund, viereckig oder als Evolvente gestaltet sein, wobei zusätzlich die Quer­ schnittsfläche der Öffnungen 10 noch variiert werden kann. Grundsätzlich ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass sich Belüftungskanal 8, 9 und Öffnung 10 unter Einschluss eines rechten Winkels schneiden; es können auch andere Winkel auftre­ ten.

Fig. 2 zeigt eine Variante der Reibrings 1, bei der die Belüf­ tungskanäle 8, 9 sich mit mehreren kleineren Öffnungen 11 zur Belüftung schneiden. Durch diese Anordnung kann der Belüftungs­ effekt noch verstärkt werden. Gleichzeitig kann es sich anbie­ ten, die Belüftungskanäle 8 radial durchgängig zu gestalten, wobei sich die Belüftungskanäle 8 vom Innen- 2 bis zum Außen­ durchmesser 3 erstrecken würden. Aufgrund der Reibringanbindung am Innendurchmesser 2, wären die Belüftungskanäle 8 allerdings im montierten zustand am Innendurchmesser 2 vom zugehörigen Na­ benteil verdeckt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführung des Reibrings 1 mit radial verlaufenden Belüftungskanälen 8, 9, wobei jeder Belüf­ tungskanal mit genau einer zugehörigen Öffnung 10 bzw. Nut 4 zusammenwirkt.

Der Vorteil der Erfindung besteht in der wesentlich größeren Gestaltungsfreiheit im Bereich der Reibringanbindung an ein zu­ gehöriges Nabenteil, d. h. für die Reibringausführungen in den Fig. 1-3 am Innendurchmesser 2. Es ist hier möglich, eine wesentlich breitere Fläche zur Übertragung der Umfangskräfte auf das Nabenteil zu ermöglichen und dadurch die Bauteilbela­ stung in diesem Bereich wesentlich zu verringern. Ebenfalls ist es hier möglich, eine Umfangskraftübertragung über Nuten zu realisieren. Grundsätzlich ist es dabei unerheblich, ob der Reibring 1 am Innen- 2 oder Außendurchmesser 3 an ein zugehöri­ ges Nabenteil angebunden wird. Es ist ebenfalls denkbar den Reibring unlösbar bzw. einstückig an das Nabenteil anzuformen.

Claims (8)

1. Reibring (1) einer Bremsscheibe, insbesondere für Kraft­ fahrzeugscheibenbremsen, mit auf beiden Planflächen (6) des Reibringes (1) ausgebildeten Reibflächen (7) zum tribologi­ schen Zusammenwirken mit zugehörigen Reibkörpern, mit zwi­ schen den Planflächen verlaufenden Belüftungskanälen (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Belüftungskanäle (8, 9) ausgehend entweder vom Außen- (3) oder Innendurch­ messer (2) des Reibringes (1) in das Innere des Reibringes (1) erstrecken und wenigstens ein Belüftungskanal (8, 9) zumindest eine im wesentlichen quer zum Belüftungskanal (8, 9) verlaufende Öffnung (10, 11, 4) schneidet, die sich aus­ gehend von einer der Planflächen (6) in das Innere des Rei­ brings (1) erstreckt.

2. Reibring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal (8, 9) ausgehend vom Außen- (3) bzw. Innen­ durchmesser (2) im Innern des Reibrings (1) endet.

3. Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal (8, 9) mehrere Öff­ nungen (10, 11) schneidet.

4. Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (10) von mehreren Belüf­ tungskanälen (8) geschnitten wird.

5. Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskanal (9) in eine senkrecht zu einer der Planflächen (6) verlaufende Nut (4) aus­ läuft, die am Innen- bzw. Außendurchmesser (2, 3) des Rei­ bringes (1) ausgebildet ist.

6. Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (10) außerhalb der Reib­ fläche (7) in die Planfläche (6) münden.

7. Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (1) lösbar an einem Naben­ teil befestigt ist.

8. Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (1) aus einem keramischen Material bzw. einem Kohlefaser-Verbundwerkstoff gefertigt ist.