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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radbremse für ein Fahrzeug, insbesondere
für einen Personenkraftwagen.
Ferner betrifft die Erfindung eine Felge für ein Fahrzeugrad, das mit
einer solchen Radbremse ausgestattet ist.
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Eine
herkömmliche
Radbremse umfasst üblicherweise
eine Bremsscheibe, die fest mit einer Nabe verbunden ist, an der
ein Fahrzeugrad befestigt ist. An einem Träger, an dem auch die Nabe gelagert sein
kann, ist ein Bremssattel angeordnet, der die Bremsscheibe mit zwei
sich gegenüberliegenden Bremsbelägen von
radial außen
umgreift. Bei einer derartigen herkömmlichen Konfiguration ergibt
sich während
eines Bremsvorgangs ein Kraftpfad, der vom Träger zunächst über den Bremssattel, dann radial
nach innen über
die Bremsscheibe zur Nabe und dann von der Nabe radial nach außen über eine
Felge zu einem Reifen des Fahrzeugrads führt.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Radbremse eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich
insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie eine erhöhte Leistungsfähigkeit
bei vergleichsweise kompakter Bauweise aufweist.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Bremsscheibe
radial außen
zumindest in Umfangsrichtung am Fahrzeugrad abzustützen und
mit dem Bremssattel die Bremsscheibe von radial innen zu umgreifen.
Bei einer derartigen Bauweise ergibt sich ein verkürzter Bremskraftpfad,
da dieser von einem Träger,
an dem der Bremssattel befestigt ist, über den Bremssattel radial
nach außen
in die Bremsscheibe und von der Bremsscheibe radial nach außen in das
Fahrzeugrad führt.
Somit findet insbesondere zwischen Bremssattel und Fahrzeugrad keine
Richtungsänderung
innerhalb des Bremskraftpfads statt, was zu einer Entlastung der
einzelnen Komponenten führt.
Desweiteren kann die innen umgriffene Bremsscheibe einen vergleichsweise
großen
Außendurchmesser
aufweisen, da ein Bauraum radial zwischen der Felge des Fahrzeugrads
und der Bremsscheibe zur Unterbringung des Bremssattels entfällt. Hierdurch
kann die Bremsscheibe einen größeren Reibradius
aufweisen, was die Übertragung größerer Bremskräfte ermöglicht.
Ein weiterer damit verbundener Vorteil liegt darin, dass die Bremsscheibe
mit deutlich mehr Reibfläche
ausgestattet werden kann, was die Belastung der Bremsscheibe während eines
Bremsvorgangs reduziert.
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Die
Bremsscheibe ist zumindest in der Umfangsrichtung mit einem Ringkörper fest
verbunden, der seinerseits fest an einem Fahrzeugrad angeordnet
ist. Da die Bremskräfte über den
Ringkörper
und ohne einen Umweg über
die Radverschraubung auf das Rad wirken, ergibt sich eine Entlastung
der Radverschraubung. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform
kann dieser Ringkörper
an einer Felge des Fahrzeugrads befestigt sein. Beispielsweise lässt sich
ein derartiger Ringkörper
an einem Felgenstern der Felge befestigen, insbesondere beim Montieren
der Felge an der Nabe. Alternativ lässt sich ein derartiger Ringkörper auch
an einem Felgenbett der Felge montieren, wodurch sich eine Entlastung
des Felgensterns von Bremskräften
ergibt.
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Alternativ
kann der Ringkörper
auch durch die Felge selbst, insbesondere durch deren Felgenbett,
gebildet sein, so dass die Bremsscheibe unmittelbar mit der Felge
zumindest in der Umfangsrichtung fest verbunden ist. Ein zusätzlicher
bzw. separater Ringkörper
kann bei dieser Bauweise entfallen. Derart wird ein einfacherer
Aufbau ermöglicht
und es kann Gewicht eingespart werden kann.
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Entsprechend
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Bremsscheibe
axial beweglich oder schwimmend am Ringkörper angeordnet sein. Hierdurch
kann beispielsweise auch ein als Faustsattel ausgestalteter Bremssattel
verwendet werden, der – insbesondere
bedingt durch den möglichen
Entfall von Bremskolben auf einer Seite der Bremsscheibe, vorzugsweise
der Außenseite – besonders
kompakt realisiert werden kann. Hierdurch steht mehr Bauraum für die Bremsscheibe
zur Verfügung,
wodurch insgesamt die Leistungsfähigkeit
der Radbremse erhöht
werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Ausführungsform,
bei welcher es sich bei der Bremsscheibe um eine keramische Bremsscheibe
handelt. Bei einer keramischen Bremsscheibe ist die Bremsscheibe
aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus einem Karbon-Keramik-Werkstoff
hergestellt. Beispielsweise kann zur Herstellung der Bremsscheibe ein
kohlenstofffaserverstärktes
Siliziumkarbit verwendet werden. Eine keramische Bremsscheibe zeichnet
sich durch geringes Gewicht, hohe Verschleißfestigkeit und hohe Bremsverzögerung aus. Ein
besonderer Vorteil in der Verwendung einer keramischen Bremsscheibe
in Zusammenhang mit der Erfindung liegt darin, dass die keramische
Bremsscheibe bedingt durch eine höhere Abriebfestigkeit eine
hohe Formsteifigkeit und geringe Dickenabweichungen, auch „Disc Thickness
Variation” genannt, aufweist.
Dies erhöht
die Stabilität
des Bewegungsverhaltens der Radbremse, insbesondere kann derart
ein unerwünschtes
Taumeln der Bremsscheibe vermieden werden.
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Es
kann zweckmäßig sein,
eine Außenfassung
der Bremsscheibe vorzusehen, um die Bremsscheibe gegen Schleuderkräfte abzustützen. Derart kann
die Stabilität
des Bewegungsverhaltens der Bremsscheibe, insbesondere bei einer
keramischen Bremsscheibe, weiter erhöht werden.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
Seitenansicht von innen auf eine Radbremse,
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2 eine
perspektivische Schnittansicht der Radbremse im Bereich eines Bremssattels.
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Entsprechend 1 umfasst
eine Radbremse 1, die bei einem Fahrzeug, insbesondere
bei einem Personenkraftwagen, zum Bremsen eines hier nur teilweise
dargestellten Fahrzeugrads 2 zur Anwendung kommt, einen
Ringkörper 3,
eine Bremsscheibe 4, eine Nabe 5, einen Radträger 6 sowie
einen Bremssattel 7.
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Der
Ringkörper 3 ist
fest, insbesondere drehfest, am Fahrzeugrad 2 angeordnet.
Hierzu kann der Ringkörper 3 z.
Bsp. an einer Felge 8 des Fahrzeugrads 2 auf geeignete
Weise befestigt sein. Beispielsweise kann der Ringkörper 3 bei
einer topfförmigen
Ausgestaltung zusammen mit einem Felgenstern 10 der Felge 8 an
der Nabe 5 befestigt sein, wodurch sich zwangsläufig auch
eine Festlegung des Ringkörpers 3 an
der Felge 8 bzw. am Fahrzeugrad 2 ergibt. Dargestellt
ist jedoch eine andere Ausführungsform,
bei welcher der Ringkörper 3 durch
die Felge 8 des Fahrzeugrads 2 gebildet ist. Diese
Felge 8 umfasst in üblicher
Bauweise ein Felgenbett 9, das über den Felgenstern 10,
der hier an einer vom Betrachter abgewandten Seite angeordnet ist,
mit der Nabe 5 fest verbunden ist. Dabei ist der Ringkörper 3 zweckmäßig durch
das Felgenbett 9 der Felge 8 gebildet, so dass
für die
dargestellte Ausführungsform der
Begriff Ringkörper 3 mit
dem Begriff Felge 8 bzw. mit dem Begriff Felgenbett 9 gleichgesetzt
werden kann.
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Die
Bremsscheibe 4 ist zumindest in der Umfangsrichtung fest
mit dem Ringkörper 3 verbunden. Da
bei der hier gezeigten Ausführungsform
der Ringkörper 3 durch
die Felge 8 bzw. deren Felgenbett 9 gebildet ist,
ist die Bremsscheibe 4 hier mit der Felge 8 bzw.
mit dem Felgenbett 9 fest verbunden.
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Das
Fahrzeugrad 2 bzw. dessen Felge 8 ist über den
Felgenstern 10 mit der Nabe 5 fest verbunden.
Die Nabe 5 selbst ist am Radträger 6 gelagert. Der
Radträger 6 bildet
in üblicher
Weise einen Bestandteil einer Radaufhängung, beispielsweise einer Einzelradaufhängung, wobei
die Radaufhängung
z. B. Längslenker
oder Diagonallenker aufweisen kann.
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Der
Bremssattel 7 ist ebenfalls am Radträger 6 befestigt, bspw.
mittels Schrauben 11. Ferner ist der Bremssattel 7 bezüglich der
Bremsscheibe 4 radial innen angeordnet, so dass er die
Bremsscheibe 4 mit zwei sich gegenüberliegenden, in 2 erkennbaren
Bremsbelägen 12 von
radial innen umgreift. Der Bremssattel kann beispielsweise als Faustsattel
oder als Festsattel ausgebildet sein.
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Zur
Kraft- bzw. Momentübertragung
zwischen Bremsscheibe 4 und Ringkörper 3 reicht grundsätzlich eine
nur in der Umfangsrichtung feste Verbindung zwischen Ringkörper 3 und
Bremsscheibe 4 aus. Insbesondere kann die Bremsscheibe 4 somit
entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform axial beweglich
oder axial schwimmend am Ringkörper 3 angeordnet
sein. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der
Ringkörper 3 eine
radial innenliegende Eingriffskontur 13 aufweist, während die
Bremsscheibe 4 eine radial außenliegende Eingriffskontur 14 aufweist.
Diese Eingriffskonturen 13, 14 sind so aufeinander
abgestimmt, dass sie axial ineinander einsetzbar sind, was eine
Montage bzw. Demontage des Rads bzw. der Radbremse 1 erleichtert.
Alternativ kann das Rad auch montiert bzw. demontiert werden, indem
der Bremssattel 7 geöffnet, d.
h. ggf. aufgeschraubt, wird. Ferner sind die zusammenwirkenden Eingriffskonturen 13, 14 so
ausgestaltet, dass sie im ineinander eingesetzten Zustand in der
Umfangsrichtung durch Formschluss miteinander in Eingriff stehen.
Dementsprechend erfolgt die Kraftübertragung bzw. die Momentenübertragung
zwischen Bremsscheibe 4 und Ringkörper 3 durch Formschluss.
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Die
an der Bremsscheibe 4 ausgebildete Eingriffskontur 14 ist
hier rein exemplarisch durch mehrere Vorsprünge 15 gebildet, die
jeweils radial nach außen
von der übrigen
Bremsscheibe 4 abstehen und die in Umfangsrichtung, insbesondere
symmetrisch, verteilt angeordnet sind. Im Unterschied dazu weist
die am Ringkörper 3 ausgebildete
Eingriffskontur 13 Aufnahmen 16 auf, die so gestaltet
sind, dass darin die Vorsprünge 15 radial
eingreifen. Diese Aufnahmen 16 können in der Umfangsrichtung
jeweils durch Mitnehmer 17 begrenzt sein, die jeweils einen Bestandteil
der ringkörperseitigen
Eingriffskontur 13 bilden. Diese Mitnehmer 17 stehen
dabei radial nach innen vom Ringkörper 3 ab. An diesen
Mitnehmern 17 kommt der jeweilige in die zugehörige Aufnahme 16 eintauchende
Vorsprung 15 in der Umfangsrichtung zur Anlage, wodurch
die formschlüssige
Kraft- bzw. Momentübertragung
ermöglicht
wird. Anstelle von derartigen radial nach innen vorstehenden Mitnehmern 17 zur
Begrenzung der Aufnahmen 16 kann die am Ringkörper 3 ausgebildete
Eingriffskontur 13 bspw. auch durch hier nicht gezeigte
Nuten gebildet sein, die sich jeweils axial erstrecken, die radial
nach innen offen sind und die entsprechend den Vorsprüngen 15 in
Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Diese Nuten können mit
den Vorsprüngen 15 nach Art
von Nut-Feder-Verbindungen
in Eingriff stehen.
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Der
Bremssattel 7 kann radial innen eine konkave Innenkontur 18 aufweisen,
die bezüglich
einer Rotationsachse 19 des Fahrzeugrads 2 zumindest
bereichsweise kreisbogenförmig
ausgestaltet sein kann. Hierdurch kann der Bremssattel 7 mit
einem relativ kleinen Abstand zur Nabe 5 am Radträger 6 montiert
werden. Besonders zweckmäßig ist dabei
eine Ausführungsform,
bei welcher der Bremssattel 7 entsprechend 2 an
einer radial innenliegenden Seite sowie an einer axial der Nabe 5 bzw. dem
Felgenstern 10 zugewandten Seite eine konkave Vertiefung 20 aufweist,
die so ausgestaltet ist, dass die Nabe 5 darin radial eintauchen
kann. Hierdurch ergibt sich eine extrem kompakte Bauweise für die Radbremse 1.
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Entsprechend 2 kann
der Bremssattel 7 zumindest einen hydraulischen Aktuator 21 aufweisen.
In der gezeigten Schnittansicht ist nur ein solcher Aktuator 21 erkennbar.
Es ist klar, dass der Bremssattel 7 grundsätzlich auch
mehrere hydraulische Aktuatoren 21 enthalten kann, z. Bsp.
zwei oder drei. Insbesondere bei einem als Festsattel ausgebildeten
Bremssattel 7 kann es von Vorteil sein z. B. vier oder
sechs hydraulische Aktuatoren 21 vorzusehen. In 1 weist
der Bremssattel 7 drei als Bremskolben ausgebildete hydraulische
Aktuatoren 21 auf. Entsprechend 1 sind am
Bremssattel 7 bzw. in dessen Gehäuse 22 drei Abschnitte 23 ausgebildet, die
jeweils zur Aufnahme eines derartigen hydraulischen Aktuators 21 dienen.
Der jeweilige Aktuator 21 dient dazu, zumindest einen der
Bremsbeläge 12 gegen
die Bremsscheibe 4 axial anzupressen. Bei einer schwimmend
gelagerten Bremsscheibe 4 oder bei einem schwimmend gelagerten
Bremssattel 7 reicht es aus, nur einen der Bremsbeläge 12 mittels
wenigstens eines Aktuators 21 gegen die Bremsscheibe 4 axial
zu verpressen. Durch die Beweglichkeit der Bremsscheibe 4 bzw.
des Bremssattels 7 kommen dabei beide Bremsbeläge 12 mit
der Bremsscheibe 4 in Kontakt. Die Bremsbeläge 12 besitzen
hier in üblicher
Weise eine Trägerplatte 24,
die einen Reibbelag 25 trägt, der mit der Bremsscheibe 4 zusammenwirkt.
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Alternativ
zu hydraulischen Aktuatoren 21 können auch elektrische Aktuatoren
vorgesehen sein.
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2 ist
außerdem
entnehmbar, dass die Bremsscheibe 4 Kühlkanäle 26 enthält, mit
deren Hilfe eine Innenbelüftung
der Bremsscheibe 4 realisierbar ist. In der gezeigten Schnittansicht
der 2 ist nur ein Teil eines solchen Kühlkanals 26 erkennbar, so
dass dieser bezüglich
der Schnittebene geneigt verläuft.
Die Kühlkanäle 26 durchsetzen
die Bremsscheibe 4 von radial innen nach radial außen und können dabei
außerdem
in der Umfangsrichtung gekrümmt
sein.
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Entsprechend 1 kann
am Bremssattel 7 bzw. an dessen Gehäuse 22 ein Hydraulikanschluss 27 integral
angeformt bzw. ausgeformt sein. Hierdurch erfolgt die Hydraulikversorgung
der hydraulischen Aktuatoren 21 durch innenliegende, im
Gehäuse 22 integral
ausgebildete Hydraulikkanäle.
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Die
Bremsscheibe 4 ist bevorzugt aus einem Keramikmaterial
hergestellt, und zwar insbesondere aus einem Karbon-Keramik-Werkstoff.
Beispielweise handelt es sich beim Material der Bremsscheibe 4 um ein
kohlenfaserverstärktes
Siliziumkarbit. Keramische Bremsscheiben 4 zeichnen sich
durch geringes Gewicht, hohe Bremsleistung und niedrigen Verschleiß aus.
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Eine
Felge 8, die für
die Verwendung mit einer derartigen Radbremse 1 geeignet
ist, weist radial innen, also an der Innenseite ihres Felgenbetts 9 Befestigungsmittel
auf, mit deren Hilfe der Ringkörper 3 an
der Felge 8 befestigbar ist. Alternativ bildet die Felge 8 selbst
den Ringkörper,
so dass die Felge 8 radial innen, also an der Innenseite
des Felgenbetts 9 die ringkörperseitige Eingriffskontur 13 aufweist, also
insbesondere die Mitnehmer 17 und die Aufnahmen 16.
Hierdurch kann die Bremsscheibe 4 unmittelbar mit der Felge 8 in
Eingriff gebracht werden.