DE102007040128A1

DE102007040128A1 - Scheibenbremse mit zwei Keramikbremsscheiben

Info

Publication number: DE102007040128A1
Application number: DE200710040128
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Niestegge; Hans-Georg Dipl.-Ing. Riedel; Helmut Dipl.-Math. Schlitz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Brembo SpA
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-25
Also published as: DE102007040128B4; WO2009026976A1

Abstract

Scheibenbremse mit zwei Bremsscheiben aus faserverstärkter Keramik, insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem SiC, C/SiC oder C/C-SiC,
die axial gleitend über ein Bremsscheiben-Keilwellenprofil (11) am Innenrand der Bremsscheiben und ein korrespondierendes Radnaben-Keilwellenprofil (10) am Außenrand der Radnabe mit der Radnabe verbunden sind, und aus einem Festsattel mit mehreren Bremsbelägen, von denen zwei außen angeordnete Bremsbeläge (1, 2) jeweils einem Reibring zugeordnet und über Bremskolben axial beweglich angebracht sind und mindestens einem zwischen den Bremsscheiben angeordneten innen liegenden Bremsbelag, wobei zumindest die Gleitfläche des Radnaben-Keilwellenprofils (10) aus korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder einer Nickelbasislegierung besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit zwei Bremsscheiben, die axial beweglich auf einer Radnabe gelagert sind und einem Festsattel mit drei Bremsbelägen, von denen zwei außen angeordnete Bremsbeläge jeweils einem Reibring zugeordnet und über Bremskolben axial beweglich sind und von denen ein innen liegender zwischen den beiden Bremsscheiben angeordneter Bremsbelag ortsfest oder axial beweglich mit dem Festsattel verbunden ist. Insbesondere sind Scheibenbremsen mit keramischen Bremsscheiben betroffen.
Scheibenbremsen mit keramischen Bremsscheiben gewinnen für Hochleistungsbremssysteme von Sportfahrzeugen zunehmende Bedeutung. Neben den auf den Rennsport beschränkten C/C-Keramiken (Kohlenstoff/Kohlenstoff-Keramiken) spielen für Serien- bzw. Straßenfahrzeuge im wesentlichen nur Kohlenstofffaserverstärkte SiC-Keramiken eine Rolle, da sie im Gegensatz zu den C/C-Werkstoffen einen hohen inhärenten Oxidationsschutz bei den auftretenden hohen Bremstemperaturen aufweisen. Derartige Verbundkeramiken sind in unterschiedlichen werkstofflichen Ausprägungen als C/SiC oder C/C-SiC bekannt und werden beispielsweise in der EP 1 070 027 B1 , DE 44 38 455 A1 oder der DE 197 11 829 C1 beschrieben.
Aufgrund der hohen thermischen Belastungen und gegenüber konventionellen Graugussbremsscheiben geringen Wärmekapazitäten, ist es üblich auch keramische Bremsscheiben innenbelüftet auszuführen, wie beispielsweise in DE 44 38 455 A1 beschrieben. Die 198 16 381 A1 zeigt eine Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug, die aus einem Faserverbund-Werkstoff besteht und aus zwei Reibringen zusammengesetzt ist, wobei beide Reibringe mit einer Vielzahl von evolventenförmig gekrümmten Rippen versehen sind, die im verbundenen Zustand Luftkanäle bilden.
Häufig sind die Keramikbremsscheiben als Gradientenwerkstoff aufgebaut, indem sie eine oxidationsschützende Reibschicht aus speziellem C/SiC oder SiC besitzen. Derartige Bremsscheibe nun deren Herstellung sind beispielsweise in der DE 103 48 123 B3 oder der DE 100 66 044 B4 beschrieben.
Die bekannten Bremssysteme haben den Nachteil, dass die Keramikbremsscheiben hoch belastet werden und aufgrund dessen Lüftungskanäle und/oder Reibschichten benötigen. Diese zusätzlichen Ausgestaltungen verteuern den Herstellungsprozess der Bremsscheiben jeweils erheblich.
Um die gegenüber den Graugussbremsscheiben geringe Wärmekapazität auszugleichen müssen Keramikbremsscheiben relativ große Durchmesser aufweisen. Eine weitere Leistungssteigerung, wie beispielsweise für SUVs oder VANs erforderlich, ist aufgrund des beschränkten Bauraums im Fahrzeugrad daher häufig nicht durchführbar.
Das Konzept der Doppelbremsscheibe ist im Prinzip geeignet, die Leistungsfähigkeit einer Bremse, ohne Vergrößerung des Durchmessers zu erhöhen. Eine Bremseinheit mit Doppelbremsscheibe ist beispielsweise aus der DE 198 59 616 A1 bekannt. Hier wird unter anderem eine Bremseinheit offenbart, bei der mittels eines Keilwellenprofils zwei Reibringe an eine Nabe angebunden sind. Die keramischen Reibringe sind über Befestigungsbolzen oder mittels einer Keilwellenverbindung direkt an eine Radnabe angebunden. Um eine gute Wärmedämmung zwischen Reibring und Nabe sicherzustellen, und um einen gleichmäßigen Drehmomentübertragung zwischen Reibring und Nabe zu erreichen, wird die Kontaktfläche zwischen Reibring und den Befestigungselementen der Nabe mit einer plastisch verformbaren, wärmedämmenden Schicht (15) versehen.
Die offenbarten Bremsen haben den Nachteil, dass die Befestigungselemente für die Bremsscheiben und ebenso auch für die Bremsbeläge hohem thermischen Verschleiß bzw. Korrosion ausgesetzt sind. Hierdurch können beweglich konzipierte Verbindungen in ihrer Funktionsweise eingeschränkt werden oder ganz festfressen. Die Zuverlässigkeit der Bremse kann hierdurch erheblich leiden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Hochleistungs-Scheibenbremse mit verbesserter Bremsleistung bei hoher Zuverlässigkeit der Anbindung von Bremsscheiben oder Bremsbelägen bereit zustellen, wobei das Konstruktionskonzept geringe Fertigungskosten und einfache Wartung ermöglichen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Scheibenbremse mit zwei Bremsscheiben aus faserverstärkter Keramik, insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem SiC, C/SiC oder C/C-SiC, die axial gleitend über ein Bremsscheiben-Keilwellenprofil am Innenrand der Bremsscheiben und ein korrespondierendes Radnaben-Keilwellenprofil am Außenrand der Radnabe mit der Radnabe verbunden sind und aus einem Festsattel mit mehreren Bremsbelägen, von denen zwei außen angeordnete Bremsbeläge jeweils einem Reibring zugeordnet und über Bremskolben axial beweglich angebracht sind und mindestens einem zwischen den Bremsscheiben angeordneten innen liegenden Bremsbelag, wobei zumindest die Gleitfläche des Radnaben-Keilwellenprofils aus den korrosionsfesten Metalllegierungen -korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder Nickelbasislegierung- besteht, mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird somit von einer Bremse ausgegangen, die zwei keramische Bremsscheiben umfasst, die auf einer Radnabe axial beweglich angeordnet sind. Der Bremsentyp entspricht der Konstruktionsweise einer Festsattelbremse, weil der Sattel mit den Kolben fest mit der Radaufhängung verbunden ist. Deshalb müssen die Kolben der außen liegenden Beläge im Gegensatz zur Faustsattelbremse von beiden Seiten die Beläge gegen die Bremsscheiben pressen. Der Sattel ist fest mit der Radaufhängung verbunden. Durch die erfindungsgemäße Werkstoffwahl für die Gleitfläche, auf welcher die korrespondierenden Keilwellenprofile axial aneinander entlang gleiten können, aus den korrosionsfesten Metalllegierungen (korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder Nickelbasislegierung) ist sichergestellt, dass auch bei höchster thermischer Beanspruchung keine die Beweglichkeit beeinträchtigenden Korrosionsprodukte gebildet werden. Dabei ist für die gewählten Werkstoffe sowohl eine hohe Korrosionsfestigkeit, als auch eine hohe mechanische Festigkeit erforderlich um einen sicheren Halt der Bremsscheiben und die Übertragung der hohen Bremskräfte zu ermöglichen. Unter der Korrosionsfestigkeit sind insbesondere Rostbeständigkeit und eine Zunderfestigkeit zu verstehen, da die im Zusammenspiel mit der keramischen Bremsscheibe auftretenden Temperaturen sehr hohe Werte annehmen können. Darüber hinaus ist für die Werkstoffe der Gleitfläche eine gute physikalische Kompatibilität, insbesondere hinsichtlich der thermischen Ausdehnungen, mit dem Rest der Radnabe erforderlich, um die thermische Wechselbelastung im Dauerbetrieb gering zu halten.
Erst durch die korrosionsgeschützte Bauweise ist es möglich, eine dauerhaft gleitfähige Anbindung der keramischen Bremsscheiben auch bei sehr geringem Spiel zu ermöglichen. Ein möglichst geringes Spiel ist dabei von hoher Bedeutung, um ein möglichst vollständiges Ineinandergreifen der Verbindungselemente von Radnabe und Bremsscheiben zu ermöglichen. Hierdurch werden die für den keramischen Werkstoff schädlichen mechanischen Spannungsspitzen wirksam reduziert.
Die mechanische Kopplung der Bremsscheibe und der Nabe erfolgt über ineinander greifende Keilwellenprofile. Es resultiert eine Keilwellenverzahnung. Für die Erfindung ist eine hohe mechanische Belastbarkeit, bzw. Festigkeit und der Korrosionsschutz im Bereich der Keilwellen, beziehungsweise der in der Keilwellenverzahnung gebildeten Gleitflächen entscheidend. Dabei ist vorgesehen, die Gleitfläche auf der Seite der Radnabe mit einem korrosionsstabilen festen Werkstoff zu versehen, während die gegenüberliegende Gleitfläche der keramischen Bremsscheibe im Wesentlichen unverändert eingesetzt werden kann. Gerade durch die hohe Härte der Keramischen Bremsscheibe ist es von Bedeutung auch für die mit dieser in mechanischem Kontakt stehenden Keilwellen der Radnabe einen Werkstoff hoher Festigkeit vorzusehen.
Die vom Profil weiter beabstandeten Bereiche der Radnabe können dagegen gegebenenfalls aus weniger hochwertigen bzw. korrosionsgeschützten Werkstoffe aufgebaut sein. Hierdurch lässt sich in Vorteilhafter Weise ein kostengünstigerer oder ein Leichtbau-Werkstoff für die Radnabe einsetzen.
Die Ausdehnung der Gleitflächen hängt auch davon ab, wie weit die Keilwellenverzahnung ineinander greift. Es ist beispielsweise möglich, die Zähne der Bremsscheibe so kurz auszuführen, dass ein Kontakt zum Grund des korrespondierenden Tals der Radnabe nicht gegeben ist. Auch die umgekehrte Anordnung ist denkbar. Dagegen sind die Flanken der Keilwellenzähne typischerweise als Gleitfläche ausgebildet, da hier im Wesentlichen die Kraftübertragung beim Bremsen erfolgt.
Die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand beispielhafter schematischer Abbildung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Radnabe (9) mit Radnaben-Keilwellenprofil (10), eine auf einen Keilwellenzahn aufgebrachte Gleithülse (14), eine auf 2 Keilwellenzähne aufgebrachte Gleithülse (14'), und zwei demontierten Bremsscheiben (5, 6) mit korrespondierenden Bremsscheiben-Keilwellenprofilen (11)
2 eine Radnabe (9) mit einem Kranz (15), der ein Radnaben-Keilwellenprofil (10) aufweist, und zwei demontierten Bremsscheiben (5, 6) mit korrespondierenden Bremsscheiben-Keilwellenprofilen (11)
3 einen Bremssattel (8) von unten mit außen liegenden Bremsbelägen (1, 2), Bremsträger (7) und hieran befsetigten innen liegenden Bremsbelägen (3, 4) und
4 einen Bremssattel (8) von schräg unten mit außen liegenden Bremsbelägen (1, 2), Bremsträger (7) und einem hieran befsetigten innen liegenden Bremsbelag (12).
In einer ersten Ausgestaltung, die exemplarisch in 1 abgebildet ist, ist die Gleitfläche des Radnaben-Keilwellenprofils (10) durch Gleithülsen (14) gebildet, die klemmend an den Zähnen des Radnaben-Keilwellenprofils (10) befestigt sind. Die Gleithülsen können zur Montage seitlich über die Zähne des Keilwellenprofils geschoben und dann fixiert werden. Besonders bevorzugt sind sie so ausgebildet, dass eine radiale Vorspannung zu dem Bremsscheiben-Keilwellenprofil (11) aufgebaut wird und neben der axialen auch eine radiale Beweglichkeit besteht. Hierdurch können durch thermische Ausdehnung entstehende thermische Spannungen in radialer Richtung abgebaut werden. Die Gleithülsen (14) können dabei getrennt voneinander jeweils nur einen Keilwellenzahn überspannen oder auch gleichzeitig mehrere. In einer Variante sind die Gleithülsen zu einem zusammenhängenden, die gesamte Radnabe umspannenden Kranz verbunden. Der Kranz hat gegenüber den einzelnen Gleithülsen insbesondere den Vorteil einer einfacheren Montage. Aber auch die thermische Abschirmung der darunter liegenden Radnabe ist in der Regel effizienter als einzelne Gleithülsen. Die Gleithülsen sind des Weiteren bevorzugt so ausgestaltet, dass eine axiale und radiale Beweglichkeit des Keilwellenprofils der Bremsscheibe gewährleistet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest der das Radnaben-Keilwellenprofil (10) bildende Bereich der Radnabe aus korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder einer Nickelbasislegierung besteht. Der Bereich kann beispielsweise, wie in 2 dargestellt, durch einen gezahnten Ringkranz (15) auf der Radnabe gebildet sein. Der Ringkranz (15) ist fest mit der Radnabe verbunden. Der darunter liegende Rest der Radnabe kann durch kostengünstigere Werkstoffe, beispielsweise die üblichen Eisen-Gusslegierungen gebildet werden.
Auch die einfachste werkstoffliche Ausgestaltung der Radnabe, bei welcher die gesamte Radnabe aus den korrosionsfesten Metallen, aus korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder einer Nickelbasislegierung, gebildet wird (einteilige Bauweise), kann von Vorteil sein, obwohl vergleichsweise teure Metallegierungen Verwendung finden. Kosteneinsparungen ergeben sich über die einfachere einteilige gegenübdr der mehrteiligen Fertigung.
Als korrosionsgeschützter Stahl für das Material zumindest der Gleitfläche des Radnaben-Keilwellenprofils, oder des Keilwellen-Bereichs der Radnabe ist insbesondere ein gehärteter martensitischer Stahl geeignet. Für die Anbindung an die keramische Bremsscheibe ist eine hohe Härte des Stahls in den Kontaktflächen von Stahl und Keramik erforderlich. Durch das Gleiten der Keramik auf der Stahloberfläche, insbesondere während der Krafteinleitung beim Bremsen kommt der Härte der Oberfläche eine besondere Bedeutung zu. Bevorzugte martensitische Stähle weisen als Legierungselemente in Gew.% 12–18% Cr und 0,1% bis 1% C auf. Bevorzugte Stähle sind beispielsweise X4CrNi18-12, X8CrNiS18-9, X2CrNi19-11, X2CrNi18-9, X2CrNiN18-10, X6CrNiTi18-10, X6CrNiNb18-10, X10CrNi18-8, X5CrNiMo17-12-2, X2CrNiMo17-12-2, X6CrNiMoTi17-12-2 oder X1CrNiMoTi18-13-2. Dieser Stahl eignet sich ebenfalls gut für eine einteilige Bauweise der Radnabe.
Eine weitere geeignete Stahlsorte eines korrosionsfesten Edelstahls sind typische rostfreie Austenitstähle, insbesondere V2A-Stahl.
Die geeigneten Nickelbasislegierungen sind eine Reihe von Legierungen, die aus Nickel und anderen Metallen, wie Cu, Cr, Fe, Mo bestehen und sich sowohl durch gute Hitze- als auch Korrosionsbeständigkeit auszeichnen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht für die Radnabe einen Leichtmetallverbund vor. Er weist einen zentralen Bereich aus Leichtmetalllegierung, beispielsweise Al- oder Mg-Legierung und gepanzerte Keilwellen, bzw. einen Ringkranz (15) aus den korrosionsfesten Metalllegierungen auf. Der Ringkranz umfasst dabei zumindest das gesamte Keilwellenprofil der Nabe. Durch die korrosionsfesten Metalllegierungen wird das Leichtmetall mechanisch gepanzert und gegen Hochtemperaturkorrosion zusätzlich geschützt.
Eine weitere Ausgestaltung der Radnabe sieht im zentralen Bereich unterhalb der Gleitfläche oder unterhalb dem Radnaben-Keilwellenprofil (10) eine Stahlgusslegierung vor. Besonders bevorzugt ist die Stahlgusslegierung aus einem Austempered Ductile Iron oder ADI gebildet. Die gießtechnische Herstellung der komplexen Radnabengeometrie bietet deutliche verfahrenstechnische Vereinfachungen.
Gegebenenfalls sind die korrosionsfesten Metalllegierungen mit gesonderten Gleitbeschichtungen versehen, insbesondere auch TiN, TiC und/oder BN.
Hinsichtlich der Bremsbeläge können unterschiedliche Befestigungs- und Konstruktionskonzepte verwirklicht werden. Hierbei ist jedoch insbesondere die hohe Bremsscheibentemperatur und Verschleißbeanspruchung durch die keramische Bremsscheibe zu berücksichtigen.
In einer ersten Ausgestaltung sind zwischen den beiden Bremsscheiben (5, 6) zwei innenliegende Bremsbeläge (3, 4) auf einem axial verschiebbaren Bremsträger (7) des Festsattels (8) jeweils gegenüberliegend angebracht. Hierdurch wird ein verbessertes Zusammenspiel beim Bremsvorgang erreicht. Die für die axiale Beweglichkeit verantwortlichen Vorrichtungen, bspw. Haltezapfen für die Bremsbeläge sind bevorzugt ebenso aus korrosionsinhibiertem Stahl oder aus Edelstahl gefertigt, wie die Gleitflächen der Radnabe.
In einer weiteren Ausgestaltung, die exemplarisch in 3 dargestellt ist, sind zwischen den beiden Bremsscheiben (5, 6) zwei innenliegende Bremsbeläge (3, 4) auf einem Bremsträger (7) des Festsattels (8) jeweils gegenüberliegend axial unbeweglich angebracht. Der Bremsträger (7) ist beispielsweise als Trägerplatte ausgebildet, die fest im Sattel angebracht ist. Die beiden Bremsbeläge sind auf der Trägerplatte fixiert. Eine axiale Beweglichkeit ist nicht vorgesehen. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit und einfache Konstruktionsweise aus. Um die Variantenvielfalt innerhalb der Bremse zu reduzieren, können für alle 4 Positionen die gleichen Bremsbeläge eingesetzt werden. Ein Vorteil der festen Fixierung des Bremsträgers ist es, dass keine temperaturstabilen axialen Gleitvorrichtungen vorgesehen werden müssen.
Eine weitere Ausgestaltung, gemäß 4 sieht zwischen den beiden Bremsscheiben (5, 6) einen einzigen innen liegenden und beiden Bremsscheiben zugeordneter Bremsbelag (12) an einem axial festen oder verschiebbaren Bremsträger (7) vor. In dieser Ausgestaltung ist der innen liegende Bremsbelag (12) typischerweise dicker als die außen angebrachten. Bevorzugt ist der Bremsbelag (12) durch eine Klemm- oder Steckverbindung von unten in den Bremsträger eingebracht.
Der einzige innen liegende und beiden Bremsscheiben zugeordnete Bremsbelag (12) kann ebenso axial nicht-verschiebbar angebracht sein.
Gegenüber den keramischen Bremsscheiben weisen die für Graugussbremsscheiben üblichen Belagsmaterialien relativ hohe Verschleißraten auf. Daher wird in bevorzugter Ausgestaltung zumindest der innen liegende Bremsbelag aus einem sehr verschleißarmen Belagsmaterial aufgebaut. In bevorzugter Ausgestaltung wird hierfür ein keramischer Werkstoff, insbesondere aus C/SiC, C/C-SiC- oder aus oxidationsgeschütztem C/C-Werkstoff verwendet. Hierdurch lässt sich die Lebensdauer der schwerer zugänglichen inneren Bremsbeläge erhöhen und der Service-Zyklus verlängern. Eine bevorzugte Kombination an Bremsbelägen sieht für die äußeren ein organisch gebundenes Belagsmaterial und für die inneren Beläge ein keramisches Material, insbesondere ein CMC bzw. SiC-Material vor, das eine gegenüber dem Bremsscheibenmaterial herabgesetzte Festigkeit aufweist.
In weiterer Ausgestaltung ist der innere Bremsbelag größer ausgestaltet als die korrespondierenden äußeren Beläge.
Hierdurch wird ebenfalls der Service-Zyklus erhöht. Die Bremsfläche des inneren Belags liegt hier bevorzugt mindestens beim 1,2-fachen der Fläche des jeweilig gegenüberliegenden Bremsbelags.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der innere Bremsbelag mindestens die 2-fache Dicke eines der außen liegenden Beläge aufweist. Bevorzugt liegt die Dicke beim 2,5 bis 3 fachen der Dicke eines außen liegenden Bremsbelags. Besonders bevorzugt liegt die gesamte Dicke der innen liegenden Bremsbeläge (3, 4, 12) mindestens beim 2-fachen der Dicke der äußeren Bremsbeläge (1, 2).
Bei den zwei Bremsscheiben handelt es sich um faserverstärkte Keramik-Werkstoffe. Bevorzugt werden Werkstoffe aus Kohlenstofffaserverstärktem Siliciumcarbid, C/SiC oder C/C-SiC ausgewählt, wie sie insbesondere durch die Flüssiginfiltration von C/C-Vorkörpern mit Silizium hergestellt werden können.
Da die erfindungsgemäße Bremse mit zwei Bremsscheiben ausgestattet ist, verringert sich die thermische Belastung der einzelnen Scheiben gegenüber vergleichbaren Bremsen mit nur jeweils einer Bremsscheibe deutlich. Hierdurch wird es möglich einfache Bremsscheibenkonstruktionen zu verwenden und erhebliche Kosteneinsparung gegenüber Bremsen mit einfacher Keramikbremsscheibe zu realisieren.
Im Gegensatz zu den in Einscheiben-Systemen üblichen nur aufwändig zu fertigenden innenbelüfteten keramischen Bremsscheiben werden bevorzugt keramische Bremsscheiben ohne innen liegenden Kanäle oder Ausnehmungen zur Kühlung verwendet. Neben einer deutlichen Kostensenkung durch vereinfachte Fertigung weisen derartige nicht innenbelüftete Bremsscheiben auch vergleichsweise geringere Dicken auf. Durch die schlankere Bauweise werden somit zusätzlich auch teure Rohstoffe eingespart.
Zur Verbesserung der Bremswirkung kann die Bremsscheibe gelocht sein. Hierbei sind Durchgangsbohrungen senkrecht zur Scheibenoberfläche vorgesehen. Derartige Lochungen sind verfahrenstechnisch einfach und Rohstoff-schonend herstellbar.
In bevorzugter Ausgestaltung der Bremsscheibe werden massive Bremsscheiben eingesetzt, die frei von Innenbelüftungen, Lochung oder anderweitigen derartigen Ausnehmungen sind.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremsscheibe aus einem Monowerkstoff aufgebaut. Hierunter ist zu verstehen, dass die gesamte Bremsscheibe im Wesentlichen dieselbe Werkstoffzusammensetzung aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Werkstoffzusammensetzung der Bremsscheibe parallel zur Flächennormalen keinen Gradienten aufweist und dass die Bremsscheibe keine gesonderte Reibschicht aufweist. Das Konzept der Doppelbremsscheibe ermöglicht es, auf eine gesonderte Oxidationsschutzschicht, oder auf eine spezielle Reibschicht auf der Bremsscheibenoberfläche zu verzichten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1070027 B1 [0002]
- DE 4438455 A1 [0002, 0003]
- DE 19711829 C1 [0002]
- DE 19816381 A1 [0003]
- DE 10348123 B3 [0004]
- DE 10066044 B4 [0004]
- DE 19859616 A1 [0007]

Claims

Scheibenbremse mit zwei Bremsscheiben aus faserverstärkter Keramik, insbesondere aus Kohlenstofffaserverstärktem SiC, C/SiC oder C/C-SiC, die axial gleitend über ein Bremsscheiben-Keilwellenprofil (11) am Innenrand der Bremsscheiben und ein korrespondierendes Radnaben-Keilwellenprofil (10) am Außenrand der Radnabe mit der Radnabe verbunden sind, und aus einem Festsattel mit mehreren Bremsbelägen, von denen zwei außen angeordnete Bremsbeläge (1, 2) jeweils einem Reibring zugeordnet und über Bremskolben axial beweglich angebracht sind und mindestens einem zwischen den Bremsscheiben angeordneten innen liegenden Bremsbelag, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Gleitfläche des Radnaben-Keilwellenprofils (10) aus korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder einer Nickelbasislegierung besteht.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche des Radnaben-Keilwellenprofils (10) durch Gleithülsen (14) gebildet ist, die klemmend an den Zähnen des Radnaben-Keilwellenprofils (10) befestigt sind und eine radiale Vorspannung zu dem Bremsscheiben-Keilwellenprofil (11) aufweisen.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der das Radnaben-Keilwellenprofil (10) aufweisende Bereich der Radnabe aus korrosionsfestem Edelstahl, korrosionsfestem Vergütungsstahl oder einer Nickelbasislegierung besteht.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Radnabe aus einem gehärteten martensitischen Stahl besteht.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe aus einem Metallverbundbauteil besteht, bei dem der zentrale Bereich unterhalb der Gleitfläche oder unterhalb dem Radnaben-Keilwellenprofil (10) aus einer Al- oder Mg-Legierung oder einer Stahlgusslegierung besteht.
Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlgusslegierung aus einem Austempered Ductile Iron oder ADI gebildet wird.
Scheibenbremse nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Bremsscheiben (5, 6) zwei innenliegende Bremsbeläge (3, 4) auf einem Bremsträger (7) des Festsattels (8) jeweils gegenüberliegend axial unbeweglich angebracht sind.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Bremsscheiben (5, 6) zwei innenliegende Bremsbeläge (3, 4) auf einem axial verschiebbaren Bremsträger (7) des Festsattels (8) jeweils gegenüberliegend angebracht sind.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Bremsscheiben (5, 6) ein innen liegender und beiden Bremsscheiben zugeordneter Bremsbelag (12) an einem axial festen oder verschiebbaren Bremsträger (7) angebracht ist.
Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheiben keine innen liegenden Kanäle oder Ausnehmungen zur Kühlung aufweist.
Scheibenbremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffzusammensetzung der Bremsscheibe parallel zur Flächennormalen im Wesentlichen unverändert ist.
Scheibenbremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Bremsbeläge (1, 2) aus organisch gebundenen Belägen und der oder die innen liegenden Bremsbeläge (3, 4, 12) aus einem keramischen Werkstoff bestehen.
Scheibenbremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegenden Bremsbeläge (3, 4, 12) aus einem C/SiC-, C/C-SiC- oder oxidationsgeschützten C/C-Werkstoff bestehen.
Scheibenbremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsfläche des innen liegenden Bremsbelags (3, 4, 12) mindestens das 1,2 fache der Bremsfläche des korrespondierenden äußeren Bremsbelages (1, 2) aufweist.
Scheibenbremse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Dicke der innen liegenden Bremsbeläge (3, 4, 12) mindestens das 2-fache der Dicke der äußeren Bremsbeläge (1, 2) beträgt.