DE102005023380B3

DE102005023380B3 - Bremsscheibe-/Nabenverbindung

Info

Publication number: DE102005023380B3
Application number: DE102005023380A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pahle
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2025-05-18
Also published as: DE502006003383D1; JP2008540967A; KR101287281B1; ATE428067T1; US20080128229A1; US7918322B2; CN101213387A; KR20080012874A; WO2006122766A8; EP1883757A1; CN101213387B; BRPI0610815A2; WO2006122766A1; EP1883757B1

Abstract

Eine Bremsscheiben-/Nabenverbindung zur Verbindung einer Bremsscheibe (1) mit einer Bremsscheibennabe (2), mit folgenden Merkmalen: Die Bremsscheibe (1) weist am inneren Umfang Abstützelemente (3) auf, die Bremsscheibennabe (2) ist am äußeren Umfang mit Nocken (4) versehen, zwischen der Bremsscheibennabe (2) und der Bremsscheibe (1) sind in Umfangsrichtung Zwischenelemente (5) verteilt, die in sich zwischen den Nocken (4) und den Abstützelementen (3) vorgesehene Zwischenräume (10) ragen und eine Übertragung des Bremsmomentes von der Bremsscheibe (1) auf die Bremsscheibennabe (2) gewährleisten, ist so ausgebildet, dass jedes Zwischenelement (5) am zugeordneten Abstützelement (3) und am Nocken (4) durch Formgebung radial gesichert anliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremscheiben-/Nabenverbindung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mittels Bremsscheiben wird ein Fahrzeug durch die Umwandlung von kinetischer Energie in Wärme verzögert, wobei Bremsbeläge reibend an der Bremsscheibe anliegen.
Beim Bremsvorgang muss die Bremsscheibe einerseits Umfangskräfte an ein Rad weiterleiten, an dem die Bremsscheibe mittelbar angeschlossen ist. Andererseits muss die Bremsscheibe beim Bremsen entstehende Reibungswärme speichern und an die Umgebung abführen.
Das Zusammenwirken dieser Einflüsse kann bei hohen Beanspruchungen zu einem Fließen des Bremsscheibenmaterials und bei einer anschließenden Abkühlung zu Oberflächenrissen führen. Dabei treten diese Risse besonders schnell auf, wenn konstruktionsbedingt eine Wärmeausdehnung der Bremsscheibe unterdrückt wird und somit zusätzliche Wärmespannungen entstehen.
Dieses Problem wird durch die stoffliche Trennung der Bremsscheibe von der Bremsscheibennabe reduziert, an der die Bremsscheibe als separates Bauteil befestigt ist. Die Bremsscheibe hat somit die Möglichkeit, sich unter Wärmeeinfluss radial auszudehnen.
Um dies zu erreichen, ist es bekannt, die Bremsscheibe lediglich in geringem Umfang radial an der Bremsscheibennaben zu fixieren, so dass sich die Bremsscheibe bei Erwärmung relativ frei radial ausdehnen kann.
Trotzdem kann es zu Rissen in der Bremsscheibe kommen, die unter Umständen zu einem kompletten Durchriss führen mit der Folge, dass aufgrund der geringen radialen Fixierung der Bremsscheibe ganze Bremsscheibensegmente ausbrechen. Diese Teile können explosionsartig nach außen geschleudert werden, wodurch sich naturgemäß ein erhebliches Gefährdungspotential ergibt.

Aus der DE 103 31 795 B3 ist es bekannt, die Zwischenelemente nicht als Bolzen sondern als Blechbiegeteile auszubilden, welche die vorstehend beschriebene Problematik aber nicht beheben.

Die DE 183 6832 U zeigt als Zwischenelemente eine Exzenterrollenanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Bremsscheiben-/Nebenverbindung ist aus der EP 1 384 009 B1 bekannt, bei der die Zwischenelemente aus Bolzen bestehen, die in zwischen den Nocken und den Abstützelementen gebildeten Zwischenräumen einliegen und so eine Übertragung des Bremsmomentes von der Bremsscheibe auf die Bremsscheibennabe ermöglichen.

Zwar kann sich bei dieser Konstruktion die Bremsscheibe radial ausdehnen, eine Sicherung, die verhindert, dass bei einem Bremsscheibenriss Teile der Bremse nach außen geschleudert werden, ist jedoch nicht vorhanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheiben-/Nebenverbindung der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass die Betriebssicherheit der Bremsscheibe verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheiben-/Nabenverbindung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Durch diese konstruktive Ausbildung ist eine Bremsscheiben-/Nabenverbindung geschaffen, bei der ein Absprengen von Bremsscheibensegmenten, die durch einen durchgehenden Riss des Bremsringes entstanden sind, praktisch ausgeschlossen ist.

Die Zwischenelemente dienen sozusagen als radiale Sicherung, die solche Bremsscheibensegmente in ihrer Position halten und somit die Funktionsfähigkeit der Bremse so weit erhalten, dass kein Totalausfall der Bremse entsteht. Die Zwi schenelemente dienen somit einer weitgehenden Verschiebesicherung der Bremsscheibe zur Bremsscheibennabe, wobei die Wärmeausdehnung der Bremsscheibe gegenüber der Bremsscheibennabe im Funktionsfall dadurch gewährleistet ist, dass das Zwischenelement mit geringem radialen Spiel am Abstützelement und/oder Nocken anliegt.

Hierzu kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Zwischenelement vom zugeordneten Nocken auf der der Bremsscheibennaben im übrigen abgewandten Seite in radialer Richtung bereichsweise in geringem Abstand überdeckt ist. Das in diesem Fall verschiebegesichert am Abstützelement der Bremsscheibe anliegende Zwischenelement kann bei der Ausdehnung der Bremsscheibe entsprechend dem Abstandsmaß radial wandern. Prinzipiell denkbar ist aber auch, das Abstützelement so auszubilden, dass es das Zwischenelement in dem nach innen gerichteten radialen Bereich mit geringem Abstand überdeckt, während es verschiebegesichert oder ebenfalls geringfügig bewegbar am Nocken anliegt.

Um eine Wärmeübertragung von der Bremsscheibe auf die Bremsscheibennabe zu minimieren besteht das Zwischenelement bevorzugt aus einem Stahl mit geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus rostfreiem Stahl.

Das Zwischenelement kann als ein aus einem Blech gefaltetes Flachteil ausgebildet sein, das nahezu den gesamten, zwischen dem Nocken und dem Abstützelement vorhanden Zwischenraum ausfüllt.

Denkbar ist aber auch, das Zwischenelement als Bolzen auszubilden, wie er in der genannten EF 1 384 009 B1 gezeigt ist.

Abgesehen von den Berührungsbereichen Bremsscheibe-Bolzen-Bremsscheibennabe besteht kein direkter Kontakt zwischen dem Abstützelement und dem Nocken. Im übrigen Bereich kann die Wärme nur durch Strahlung von der Bremsscheibe auf die Bremsscheibennabe übergehen, was insofern vorteilhaft ist, als der Wärmetransport durch Strahlung mit zunehmendem Abstand des wärmeabgebenden zum wärmeaufnehmenden Teil abnimmt, hier also die Breite des Zwi schenraumes, und wesentlich geringer ist als durch direkten Kontakt der Bauelemente zueinander.

Der Kontaktbereich des Bolzens am Abstützelement bzw. am Nocken ist bei sehr hartem Material im ungünstigsten Fall auf eine Linienberührung beschränkt, wodurch es zu lokalen Überlastungen und plastischen Verformungen kommen kann. Um dies zu verhindern, sollte der Bolzen eine hohe elastische Verformungsfähigkeit aufweisen. Hierzu kann der Bolzen als Hohlkörper, vorzugsweise rohrförmig ausgebildet sein. Die Kontaktbereiche vergrößern sich dadurch und auftretende Spannungen werden reduziert.

Bei einer Ausführung des Zwischenelementes als Bolzen liegt aufgrund der relativ geringen Festigkeit der Bremsscheibe gegenüber der Bremsscheibennabe, der Bolzen flächig in einer Vertiefung des Abstützelementes, so dass der Bolzen teilweise umschlossen ist. Dem gegenüber liegt der Bolzen lediglich in einem Teilbereich in einer Vertiefung des Nockens.

Auch für die radiale Sicherung des flächigen Zwischenelementes kann der Nocken eine Vertiefung aufweisen, in der dann ein entsprechend angeformter Vorsprung des Zwischenelementes einliegt, wobei sowohl der Vorsprung wie auch die daran angepasste Vertiefung so ausgebildet sein können, dass sich der genannte geringe Überdeckungsabstand zwischen dem Nocken und dem Zwischenelement ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Bremsscheiben-/Nabenverbindung in einer Explosionsdarstellung
2 eine Einzelheit der Bremsscheiben-/Nabenverbindung entsprechend der 1 in einer Draufsicht
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Teilansicht ebenfalls in einer Draufsicht
In der 1 ist in einer Sprengbilddarstellung eine Bremsscheiben/Nabenverbindung zur Verbindung einer Bremsscheibe 1 mit einer Bremsscheibennabe 2 dargestellt. Dabei weist die ringförmige Bremsscheibe 1 am inneren Umfang Abstützelemente 3 auf, während die Bremsscheibennabe 2 am äußeren Umfang mit Nocken 4 versehen ist, die im Sinne einer Verzahnung mit den Abstützelementen 3 korrespondieren.
Zwischen den Abstützelementen 3 und den Nocken 4 sind Zwischenräume 10 gebildet, in die Zwischenelemente 5 ragen, durch die ein Bremsmoment von der Bremsscheibe 1 auf die Bremsscheibennabe 2 übertragbar ist.
Erfindungsgemäß liegt jedes Zwischenelement 5 sowohl am zugeordneten Abstützelement 3 wie auch am zugeordneten Nocken 4 durch Formgebung radial gesichert an.
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die Zwischenelemente 5 aus zylindrischen Bolzen, die jeweils in einer Vertiefung 7 des Abstützelementes 3 und einer Vertiefung 8 des Nockens 4 einliegen.
Insbesondere in der 2 ist links zu erkennen, dass die Vertiefung 7 in ihrer Krümmung dem Radius des Zwischenelementes 5 entspricht, so dass dieses mit einem Teil seiner Mantelfläche in der Vertiefung 7 spielfrei einliegt.
Dem gegenüber ist die Krümmungskurve der Vertiefung 8 des Nockens 4 flacher als der Krümmungsradius des Zwischenelementes 5, so dass das Zwischenelement 5 auf der der Bremsscheibennabe 2 im übrigen abgewandten Seite in radialer Richtung bereichsweise im geringen Abstand überdeckt ist. Hierdurch ist ein Freischnitt geschaffen, durch den bei einer radialen Wärmeausdehnung sich die Brems scheibe 1 relativ zur Bremsscheibennabe 2 in radialer Richtung bewegen kann und zwar so weit, bis das Zwischenelement 5 im oberen Bereich an der Vertiefung 8 anliegt.
Die Vertiefung 8 bildet also eine radiale Begrenzung des Zwischenelementes 5 und somit der Bremsscheibe 1, durch die wirksam verhindert wird, dass ein Bremsscheibensegment bei einer möglichen Rissbildung radial nach außen getrieben werden kann. Insofern ist mit geringem konstruktiven Aufwand eine Fliehkraftsicherung erreicht.
In an sich bekannter weise ist die Bremsscheibe 1 axial durch mehrere über den Umfang verteilte Haltebügel 6 an der Bremsscheibenabe 2 befestigt, wobei jeder Haltebügel 6 zwei seitlich sich erstreckende Federlaschen 14 aufweist, die jeweils eines der bolzenförmigen Zwischenelemente 5 überdecken und dies in einer axialen Richtung sichern, wobei ein Gewindebolzen des Haltebügels 6 in eine Gewindebohrung 11 des Nockens 4 eingeschraubt ist.
Eine axiale Sicherung des Zwischenelementes in die andere Richtung erfolgt durch eine am Zwischenelement 5 angeschweißte Lasche 9, die auf dem zugeordneten Abstütelement 3 aufliegt und insoweit einen Anschlag bildet.
An Stelle eines runden Querschnitts kann das bolzenförmige Zwischenelement 5 auch eine andere Querschnittsform aufweisen.
Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in der 3 das Zwischenelement als ein im wesentlichen streifenförmiges Blechteil ausgebildet, das an beiden, die Außenkanten bildenden Endbereichen jeweils eine Verdickung 12 aufweist, zwischen denen in einem sozusagen abgesenkten Bereich ein Teil des Abstützelementes 3 einliegt, wobei das Zwischenelement 5 in radialer Richtung am Abstützelement 3 verschiebegesichert gehalten ist.
Diesem abgesenkten Bereich gegenüberliegend ist ein Vorsprung 13 vorgesehen, der in die Vertiefung 8 des Nockens 4 eingreift, wobei der Vorsprung 13 mit einem gewissen Spiel in der Vertiefung 8 einliegt, jedoch in radialer Richtung nach Überwindung dieses Siels bei einer Ausdehnung der Bremsscheibe 1 an der Wandung der Vertiefung 8 anschlägt. Im übrigen wird der zwischen dem Stützelement 3 und den Nocken 4 gebildete Zwischenraum 10 durch das streifenförmige Zwischenelement 5 nahezu vollständig ausgefüllt.

1: Bremsscheibe
2: Bremsscheibennabe
3: Abstützelement
4: Nocken
5: Zwischenelement
6: Haltebügel
7: Vertiefung
8: Vertiefung
9: Lasche
10: Zwischenraum
11: Gewindebohrung
12: Verdickung
13: Vorsprung
14: Federlasche

Claims

Bremsscheiben-/Nabenverbindung zur Verbindung einer Bremsscheibe (1) mit einer Bremsscheibennabe (2), mit folgenden Merkmalen: a) die Bremsscheibe (1) weist am inneren Umfang Abstützelement (3) auf, b) die Bremsscheibennabe (2) ist am äußeren Umfang mit Nocken (4) versehen, c) zwischen der Bremsscheibennabe (2) und der Bremsscheibe (1) sind in Umfangsrichtung Zwischenelemente (5) verteilt, die in sich zwischen den Nocken (4) und den Abstützelementen (3) vorgesehene Zwischenräume (10) ragen und eine Übertragung des Bremsmomentes von der Bremsscheibe (1) auf die Bremsscheibennabe (2) gewährleisten; dadurch gekennzeichnet, dass d) jedes Zwischenelement (5) sowohl am zugeordneten Abstützelement (3) in einer Vertiefung (7) durch Formgebung radial gesichert anliegt als auch am Nocken (4) in einer Vertiefung (8) durch Formgebung radial gesichert anliegt.
Bremsscheiben-/Nabenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenelement (5) mit geringem radialen Spiel in der Vertiefung (8) des Nockens (4) und/oder der Vertiefung (7) des Abstützelementes (3) einliegt.
Bremsscheiben-/Nabenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenelement vom zugeordneten Nocken (4) auf der der Bremsscheibennabe (2) im übrigen abgewandten Seite in radialer Richtung bereichsweise in geringem Abstand überdeckt ist.
Bremsscheiben-/Nabenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass das Zwischenelement (5) als Bolzen ausgebildet ist, der in der Vertiefung (7) des Abstützelementes (3) und der Vertiefung (8) des Nockens (4) einliegt.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) in radialer Richtung formschlüssig am Abstützelement (3) anliegt.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) als Hohlkörper, vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) aus einem Stahl mit geringer Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus einem rostfreiem Stahl besteht.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der Vertiefung (7) des Abstützelementes (3) dem Radius des Bolzens entspricht und die Krümmung der Vertiefung (8) des Nockens (4) größer ist als der Radius des Bolzens.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) endseitig eine Lasche (9) aufweist, die am Abstützelement (3) anliegt.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem Nocken (4) ein Haltebügel (6) verbunden ist, der zwei seitlich sich erstreckende Federlaschen (14) aufweist, die jeweils ein Zwischenelement (5) stirnseitig überdecken.
Bremsscheiben-/Nebenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) aus einem streifenförmigen Blech besteht, dessen beide sich gegenüber liegenden Kanten als Verdickung (12) ausgebildet sind, die eine demgegenüber abgesenkte Fläche begrenzen, an der das zugeordnete Abstützelement (3) anliegt.
Bremsscheiben-/Nabenverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der der abgesenkten Fläche gegenüber liegenden Seite ein Vorsprung (13) angeformt ist, der in der Vertiefung (8) einliegt, wobei diese rinnenförmig ausgebildet ist.
Bremsscheiben-/Nabenverbindung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Zwischenelement (5) in radialer Richtung formschlüssig am Abstützelement (3) anliegt.
Bremsscheiben-/Nabenverbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das streifenförmige Zwischenelement (5) aus einem Blech geformt ist.