DE102008005169A1

DE102008005169A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102008005169A1
Application number: DE102008005169A
Authority: DE
Inventors: Michael Ruopp; Franz Weiher
Original assignee: Gustav Magenwirth GmbH and Co KG
Current assignee: Gustav Magenwirth GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-19
Filing date: 2008-01-19
Publication date: 2009-07-23
Also published as: US20100282551A1; EP2245331A1; WO2009090077A8; WO2009090077A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe, vorzugsweise für ein All Terrain Vehicle (ATV), mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3), wobei diese beiden Ringe (2, 3) an mehreren Verbindungsstellen (5) durch jeweils einen Klemmverbinder (12) schwimmend miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Außenring (2) und der Innenring (3) Mitnehmer (7, 8) aufweisen, die in Rotationsrichtung formschlüssig ineinander greifen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe, insbesondere für ein All Terrain Vehicle (ATV), mit einem Außenring und einem Innenring, wobei diese beiden Ringe an mehreren Verbindungsstellen durch jeweils einen Klemmverbinder schwimmend miteinander verbunden sind.
Bremsscheiben sind üblicherweise einteilig aus gehärtetem Metall gefertigte Bauteile. Beim Bremsen wird eine Bremszange mit Bremsbelägen an die Bremsscheibe gepresst, so dass eine hohe Reibung zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag auftritt. Durch die Reibung wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärme umgewandelt, die nahezu vollständig über die Bremsscheibe abgeleitet wird. Dabei kann die Bremsscheibe so heiß werden, dass sie sich verformt und die Aufhängung beschädigt wird oder sich in der Bremszange festsetzt.
Um die nachteiligen Auswirkungen der Wärmeausdehnung der Bremsscheibe zu reduzieren, werden daher bereits zweiteilige Bremsscheiben eingesetzt, die zumeist aus einem gehärteten Außenring, der als Angriffsfläche für die Bremszange dient und einem Innenring zur Montage der Bremsscheibe an einer Nabe oder einer Achse des Fahrzeugs, bestehen. Der Innenring kann aus dem gleichen Material wie der Außenring oder einem anderen Material, beispielsweise Aluminium, bestehen.
Außen- und Innenring werden durch Klemmverbinder – sogenannte Floater – schwimmend verbunden, so dass die beiden Scheiben Relativbewegungen ausführen können. Eine wärmebedingte Ausdehnung des Außenrings überträgt sich dadurch nicht in dem Maß auf den Innenring, dass die Aufhängung der Bremsscheibe Spannungen ausgesetzt ist. Weiterhin verringert sich die Gefahr, dass sich die Bremsscheibe in der Bremszange festsetzen kann.
Im Betrieb werden die in Umfangsrichtung zwischen Innenring und Außenring auftretenden Kräfte durch die Klemmverbinder übertragen, die dadurch hohen Belastungen ausgesetzt sind und verschleißen. Ein verschlissener Klemmverbinder trägt jedoch nicht wesentlich zur Übertragung eines Drehmoments zwischen Außen- und Innenring bei, wodurch die Bremsscheibe sofort unbenutzbar wird.
Bei ATVs mit vier Rädern ist die Bremsscheibe an der Radnabe oder der Felge befestigt. Dadurch werden mechanische Kräfte, wie Biegekräfte, Stöße und Schläge auf die Felge direkt auch auf die Bremsscheibe übertragen. Durch diese Biegekräfte können die Bremszangen zurückgedrückt werden, wodurch ein dosiertes Bremsen erschwert wird oder die Bremsscheibe beschädigt werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Bremsscheibe für Fahrzeuge, insbesondere für ATVs zu schaffen, die den erhöhten Belastungen standhält und eine höhere Funktionssicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Außenring und der Innenring Mitnehmer aufweisen, die in Rotationsrichtung etwa formschlüssig ineinander greifen.
Dadurch können bei Verschleiß oder Ausfall eines Klemmverbinders die formschlüssig ineinander greifenden Mitnehmer die Kraftübertragung in Rotationsrichtung übernehmen, so dass die Bremsscheibe weiterhin betriebsbereit bleibt. Dadurch wird auch verhindert, dass der Klemmverbinder weiter verschleißt. Die Kraftübertragung zwischen Außenring und Innenring in Rotationsrichtung kann gegebenenfalls auch von vornherein ausschließlich oder zusätzlich über die Mitnehmer erfolgen. Bei ausschließlicher Kraftübertragung über die Mitnehmer dienen die Klemmverbinder nur zur axialen Stabilisierung und zur Aufnahme von Querkräften und weisen daher keinen belastungsbedingten Verschleiß auf, wodurch sich die Haltbarkeit und die Lebensdauer der Bremsscheibe insgesamt erhöht.
Zweckmäßigerweise sind im Bereich wenigstens einer Verbindungsstelle mit Klemmverbinder formschlüssig ineinander greifende Mitnehmer angeordnet, weil hier die Ringe sowieso aneinander angenähert sind und dadurch vergleichsweise kurze und stabile Mitnehmer realisierbar sind, die nicht zuviel zusätzliches Gewicht beisteuern.
Die Mitnehmer können alternativ oder zusätzlich auch zwischen den Verbindungsstellen angeordnet sein, wobei die Anordnung keinen Einfluss auf die Funktion hat, sondern lediglich auf das Gewicht und die Optik der Bremsscheibe.
Vorzugsweise sind die formschlüssig ineinander greifenden Mitnehmer durch jeweils mindestens eine, etwa radial orientierte Anformung oder Ausformung gebildet.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Mitnehmer am Außenring durch jeweils eine radial nach innen vorstehende Anformung gebildet sind und wenn die Mitnehmer am Innenring durch jeweils zumindest eine radial nach außen vorstehende Anformung gebildet sind. Um einen sicheren Betrieb in beiden Rotations richtungen zu ermöglichen, kann ein Mitnehmer-Paar aus Innenring- und Außenring-Mitnehmer asymmetrisch gegenüber den anderen Mitnehmer-Paaren ausgeführt werden, wobei die beiden Mitnehmer des Paares einfach in Umfangsrichtung gespiegelt angeordnet sind.
Es können aber auch zwei in Umfangsrichtung beabstandete Mitnehmer eine etwa U-förmige Aufnahme bilden, die zusammen mit einem Mitnehmer des Gegenringes ein Paar bilden, beispielsweise kann ein Außenring-Mitnehmer in Rotationsrichtung in eine etwa U-förmige Aufnahme aus zwei Innenring-Mitnehmern eingreifen.
Durch eine asymmetrische oder U-förmige Anordnung der Mitnehmer ist ein Betrieb der Bremsscheibe in beiden Drehrichtungen möglich, selbst wenn ein Klemmverbinder verschleißt oder ausfällt, was insbesondere bei Fahrzeugen, die auch rückwärts fahren können, von entscheidender Bedeutung ist.
Zweckmäßigerweise sind drei Verbindungsstellen mit Klemmverbindern und Mitnehmern zum Verbinden des Außenrings mit dem Innenring vorgesehen. Durch die geringe Anzahl an Verbindungsstellen wird ein größerer Grad an Bewegungsfreiheit des Außenrings erreicht. Zusätzlich ist die Bremsscheibe leichter und einfacher und kostengünstiger herstellbar.
Um eine ausreichende Bewegungsfreiheit zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn zwischen den beiden Ringen im Bereich der Verbindungsstellen ein Spalt vorgesehen ist. Zwischen den Mitnehmern kann dabei ein radialer Spalt vorgesehen sein, dessen radiales Spaltmaß bis etwa 2 mm, vorzugsweise etwa 0,75 mm beträgt.
Weiterhin kann ein Spalt zwischen den Mitnehmern in Rotationsrichtung vorgesehen sein, wobei das Spaltmaß zwischen den Mitnehmern zweckmäßigerweise bis etwa 1 mm, vorzugsweise etwa 0,25 mm beträgt.
Vorzugsweise sind die im Bereich der Verbindungsstellen vorgesehenen Klemmverbinder zweiteilig mit einem Anschlagbolzen und einer Sicherungsscheibe ausgebildet, wobei vorzugsweise zumindest eines der beiden Klemmverbinder-Teile mit einer Wellfeder axial beweglich gegen die Ringe abgestützt ist. In der Praxis ist in der Regel eine beidseitige Abstützung der Ringe durch Wellfedern vorgesehen. Durch diese erhöhte Bewegungsfreiheit sind die beiden Ringe gut voneinander entkoppelt, wodurch eine höhere Betriebssicherheit erreicht wird.
Der Klemmverbinder sitzt dabei im Bereich einer Verbindungsstelle in etwa halbschalenförmigen Ausformungen der beiden Ringe. Der jeweilige Klemmverbinder kann jedoch auch direkt zwischen den Ringen angeordnet sein.
Die Klemmverbinder-Teile können nach der Montage fest verbunden werden, etwa vernietet, verlötet oder durch eine andere kraftschlüssige Verbindung. Es ist jedoch auch möglich, dass die Klemmverbinder-Teile verschraubt oder durch lösbare Sicherungselemente gehalten werden. Dadurch bleibt die Möglichkeit erhalten, die Klemmverbindungen zu demontieren und den Außenring getrennt vom Innenring auszutauschen.
Um eine ausreichend hohe Standzeit zu gewährleisten, besteht der Außenring bevorzugt aus gehärtetem Stahl. Der Innenring besteht vorzugsweise aus Stahl oder gehärtetem Stahl, kann jedoch auch aus anderen Metallen oder Metalllegierungen, wie etwa Aluminium, gefertigt sein.
Insbesondere kann der Innen- und Außenring, beispielsweise durch Laserschneiden, aus einem Teil gefertigt werden. Dadurch ist die Herstellung einfach und kostengünstig, da beide Teile in einem Arbeitsgang gefertigt werden können. Dabei entsprechen die Spaltbreiten im Bereich der Mitnehmer automa tisch der Schnittbreite des Laserstrahls.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Mitnehmer als Verschleißanzeiger ausgebildet ist. Dazu kann der Innenring vorzugsweise aus eloxiertem Aluminium hergestellt sein. Beim Verschleiß der Klemmverbinder entsteht Spiel in Umfangsrichtung der Bremsscheibe und die Mitnehmer stoßen reibend aneinander, wodurch die Eloxierung abgerieben wird. Durch die Mitnehmer wird der weitere Verschleiß der Klemmverbinder verhindert und gleichzeitig angezeigt, sobald ein Mitnehmer blank gerieben ist. Ohne zusätzlichen Aufwand kann so eine einfache Sichtkontrolle der Bremsscheibe auf Verschleiß durchgeführt werden. Selbstverständlich sind auch andere Verschleißanzeiger denkbar, wie beispielsweise eine zungenförmige Anformung mit Sollbruchstelle, die bei einer gewissen Kraftbeaufschlagung abbricht.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe,
2 eine Detailansicht der Bremsscheibe im Bereich einer Verbindungsstelle,
3 eine Schnittansicht der Bremsscheibe im Bereich einer Verbindungsstelle und
4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe.
1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete zweiteilige Bremsscheibe, insbesondere für ein All Terrain Vehicle (ATV), mit einem Außenring 2 als Reibring, an dem hier nicht dargestellte Bremsbeläge angreifen, und einem Innenring 3 zur Befestigung der Bremsscheibe 1 an einer Nabe oder Felge eines Fahrzeugs. Dazu weist der Innenring vier Befestigungslöcher 4 auf, wobei diese Anzahl vom Felgen-/Naben-Hersteller abhängig ist. Sowohl der Außenring 2 als auch der Innenring 3 weisen zahlreiche Aussparungen 6 auf, die der Gewichtsreduzierung und der schnelleren Wärmeableitung dienen.
Der Außenring 2 und der Innenring 3 sind an drei im Abstand von 120° gleichmäßig am Umfang verteilten Verbindungsstellen 5 verbunden, an denen jeweils ein Klemmverbinder 12 in etwa halbschalenförmige Ausformungen der beiden Ringe 2, 3 eingreift. Die in Umfangsrichtung neben dem jeweiligen Klemmverbinder 12 befindlichen Bereiche der beiden Ringe 2, 3 weisen etwa anschließend an die halbschalenförmigen Ausformungen formschlüssig ineinander greifende Mitnehmer 7, 8 auf, so dass die beiden Ringe 2, 3 gegen Verdrehen in Rotationsrichtung relativ zueinander gesichert sind, auch wenn der Klemmverbinder 12 fehlen sollte.
An dem Außenring 2 sind die Mitnehmer 7 jeweils durch die freien, radial nach innen weisenden Enden der halbschalenförmigen Ausformung gebildet, wobei sich an diese Mitnehmer 7 seitlich in Rotationsrichtung Freiräume anschließen.
Am Innenring 3 sind im Bereich der Verbindungsstellen 6 ebenfalls Mitnehmer 8 angeordnet, die im wesentlichen radial nach außen weisen und überlappend über die Außenseiten der Mitnehmer 7 des Außenrings 2 überstehen. Sie bilden jeweils eine etwa U-förmige Aufnahme für die Mitnehmer 7 des Außenrings 2. Zwischen den Mitnehmern 7 und 8 ist in etwa radialer Richtung ein Spalt 9 vorgesehen und in Umfangs- oder Rotationsrichtung ein Spalt 11 (2), so dass trotz der formschlüssigen Verbindung noch Bewegungsfreiheit zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 3 in Umfangsrichtung vorhanden ist.
Der radiale Spalt 9 zwischen den Mitnehmern 7, 8 kann etwa 0,75 mm und der Spalt 11 in Umfangsrichtung zwischen dem Innenring-Mitnehmer 7 und den Außenring-Mitnehmern 8 etwa 0,25 mm breit sein.
Der Außenring 2 und der Innenring 3 sind an jeder Verbindungsstelle 5 durch einen Klemmverbinder 12 verbunden beziehungsweise deren Seitenlage relativ zueinander gesichert.
Wie in 3 zu erkennen, weist der Klemmverbinder 12 einen Anschlagbolzen 13 auf, der die Ringe 2, 3 durchgreift und zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 3 in die halbschalenförmigen Ausformungen der beiden Ringe 2, 3 eingreift.
Der Anschlagbolzen 13 weist an einem Ende 14 einen scheibenförmigen Anschlagkopf 15 auf und ist am anderen Ende 18 mit einer Sicherungsscheibe 19 verbunden. Die Sicherungsscheibe 19 ist durch eine Umbördelung 10 mit dem Anschlagbolzen 13 verbunden.
Jeweils zwischen dem Anschlagkopf 15 und der einen Seite der beiden Ringe 2, 3 sowie der Sicherungsscheibe 19 und der anderen Seite der beiden Ringe 2, 3 sind Spalte 16, 20 vorgesehen, in die Wellfedern 17 eingesetzt sind.
Dadurch sind die beiden Ringe 2, 3 in axialer Querrichtung begrenzt beweglich gehalten, so dass die Ringe 2, 3 axiale Relativbewegungen durchführen können.
Die in 4 dargestellte Bremsscheibe 1 weist im Unterschied zu der in 1 gezeigten Bremsscheibe Mitnehmer 7, 8 auf, die von den Verbindungsstellen 5 mit Klemmverbindern 12 in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind.
In Umfangsrichtung etwa mittig zwischen den Verbindungsstel len sind am Innenring 3 und am Außenring 2 jeweils drei in Umfangsrichtung formschlüssig ineinandergreifende Mitnehmer 7, 8 angeordnet, die aus jeweils einer im wesentlichen sägezahnartigen Anformung gebildet sind. Ein Mitnehmer-Paar 21 ist gegenüber den beiden anderen Mitnehmer-Paaren 22 in Umfangsrichtung gespiegelt, so dass die Mitnehmer in beiden Rotationsrichtungen formschlüssig ineinander greifen. Zweckmäßig sind die Mitnehmer so angeordnet, dass zwei Mitnehmer-Paare 22 entsprechend der Hauptrotationsrichtung ausgerichtet sind und das einzelne Mitnehmer-Paar 21 beispielsweise in Rückwährts-Fahrtrichtung wirkt.

Claims

Bremsscheibe, insbesondere für All Terrain Vehicle (ATV), mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3), wobei diese beiden Ringe (2, 3) an mehreren Verbindungsstellen (5) durch jeweils einen Klemmverbinder (12) schwimmend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) und der Innenring (3) Mitnehmer (7, 8) aufweisen, die in Rotationsrichtung formschlüssig ineinander greifen.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (7, 8) in beiden Rotationsrichtungen formschlüssig ineinander greifen.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich wenigstens einer Verbindungsstelle mit Klemmverbinder formschlüssig ineinander greifende Mitnehmer angeordnet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssig ineinander greifenden Mitnehmer (7, 8) durch jeweils mindestens eine, etwa radial orientierte Anformung oder Ausformung gebildet sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (7) am Außenring (2) durch jeweils zumindest eine etwa radial nach innen vorstehende Anformung gebildet sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (8) am Innenring (3) durch jeweils zumindest eine etwa radial nach außen vorstehende Anformung gebildet sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Umfangsrichtung beabstandete Mitnehmer (8) eine etwa U-förmige Aufnahme bilden.
Bremsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine etwa U-förmige Aufnahme am Innenring (3) einen Außenring-Mitnehmer (7) in Rotationsrichtung umgreift.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass drei Verbindungsstellen (5) mit Klemmverbindern vorgesehen sind und im Bereich dieser Verbindunsgstellen (5) drei Außenring-Mitnehmer sowie drei U-förmige Aufnahmen am Innenring (7, 8) formschlüssig ineinandergreifend angeordnet sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass drei Verbindungsstellen (5) mit Klemmverbindern vorgesehen sind und in Umfangsrichtung zwischen den Verbindunsgstellen (5) jeweils Mitnehmer (7, 8) formschlüssig ineinandergreifend angeordnet sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Mitnehmern (7, 8) ein radialer Spalt (10) vorgesehen ist, der bis zu etwa 2 mm, vorzugsweise etwa 0,75 mm beträgt.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Rotationsrichtung zwischen den Mitnehmern (7, 8) ein Spalt vorgesehen ist, der bis zu etwa 1 mm, vorzugsweise etwa 0,25 mm beträgt.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringe (2, 3) im Bereich der Verbindungsstellen (5) durch die Klemmverbinder (12) axial gesichert sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmverbinder (12) zweiteilig mit einem Anschlagbolzen (13) und einem Sicherungsring (19) ausgebildet sind und dass zumindest eines der beiden Klemmverbinder-Teile (13, 19) mit einer Wellfeder (17, 21) axial beweglich gegen die Ringe (2, 3) abgestützt ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmverbinder-Teile (13, 19) vernietet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmverbinder-Teile (13, 19) verschraubt sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) aus gehärtetem Stahl besteht.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (3) aus Aluminium, Stahl oder gehärtetem Stahl besteht.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Innen-(3) und Außenring (2), beispielsweise durch Laserschneiden, aus einem Teil gefertigt sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mitnehmer (7, 8) als Verschleißanzeiger ausgebildet ist.