DE102008024754A1 - Brake disk for use in brake system of automobile, has projection formed at inner circumference of friction ring, and bars circular groove and boreholes for enlarging partial surface and front surface are arranged at projection - Google Patents

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Abstract

The disk (10) has a projection (30) formed at an inner circumference of a friction ring (12). Burls or bars (34), circular groove and boreholes, for enlarging a partial surface (32) and a front surface (36) are arranged at the projection. The friction ring comprises two frictional surfaces (22, 24), which are brought in contact with a brake shoe during brake process. An opening (18) is provided at a brake disk pot (14) for retaining a shaft, and fastening openings (20) for fixing the disk pot at a wheel hub.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a brake disc for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Bremsscheiben sind mit einem Rad koaxial montierte Bestandteile eines Bremssystems für Kraftfahrzeuge, welche einen Reibring und einen Bremsscheibentopf aufweisen. Der Bremsscheibentopf dient dabei der Befestigung der Bremsscheibe an einer Radnarbe, während der Reibring während des Bremsvorganges in tribologischen Kontakt mit den Bremsbacken des Bremssystems gebracht wird. Hierdurch wird die kinetische Energie des Kraftfahrzeuges in Form von Reibungswärme dissipiert, das Fahrzeug wird abgebremst.brake discs are components of a braking system co-axially mounted on a wheel for motor vehicles, which has a friction ring and a brake disk pot exhibit. The brake disk cup is used to attach the Brake disc on a Radnarbe, while the friction ring during the Braking process in tribological contact with the brake shoes of the Brake system is brought. This is the kinetic energy the motor vehicle dissipates in the form of frictional heat, the vehicle is braked.

Solche Bremsscheiben können ein- oder mehrteilig gefertigt werden, wobei die höchsten Materialansprüche an das Material des Reibringes gerichtet sind. Reibringe werden daher in der Regel als Gussbauteile ausgeführt. Zur Abfuhr der beim Bremsvorgang entstehenden Wärme aus dem Reibring sind solche Reibringe häufig in Form innenbelüfteter Reibringe gestaltet, das heißt sie sind mit Kanälen oder Bohrungen versehen, welche mit Luft durchströmt sind, um so die Wärmeabfuhr aus dem Reibring zu verbessern. Trotz dieser Maßnahmen stellt die thermische Ausdehnung des Reibringes beim Bremsvorgang noch immer ein Problem dar. Insbesondere eine axiale Ausdehnung des Reibringes, die so genannte Schirmung, kann in der Folge zu unerwünschten Verschleißerscheinungen an Bremsscheibe oder auch an den Bremsbelägen wie z. B. Belagschrägverschleiss führen. Weiterhin kann eine solche Schirmung zu ungleichmäßigen Belastungen der Bremsscheibe infolge Welligkeit führen, welche sich in Form störender tief- und höherfrequenter Vibrationen bemerkbar machen.Such Brake discs can be manufactured in one or more parts, the highest material demands on the material of the friction ring are directed. Friction rings are therefore usually designed as cast components. To dissipate during braking Resulting heat from the friction ring are such friction rings often designed in the form of ventilated friction rings, that means they are with channels or holes provided, which are flowed through with air, so as the heat dissipation from the friction ring to improve. Despite these measures represents the thermal expansion of the friction ring during braking still a problem. In particular, an axial extent the friction ring, the so-called shielding, can in the sequence too undesirable signs of wear on the brake disc or on the brake pads such. B. Belagschrägverschleiss lead. Furthermore, such a shield can be uneven Bearing loads due to waviness, which in the form of disturbing low and high frequency Make vibrations noticeable.

Um eine ungleichmäßige Wärmeausdehnung eines Reibringes zu kompensieren, offenbart die DE 196 17 154 A1 eine Verbindung zur Anbindung eines Reibringes einer Bremsscheibe an eine Nabe, wobei durch ein tragendes Teil zwischen Reibringflansch und Nabe Gleitflächen ausgebildet sind, welche eine Zentrierung des Reibringes auch bei ungleichmäßiger Ausdehnung ermöglichen. Solche Verbindungen sind mechanisch komplex und erhöhen in der Regel das Gewicht der Bremsscheibe, und damit das Gewicht der ungefederten Massen am Fahrzeug, was wiederum zu Vibrationen und einer Reduktion des Fahrkomforts führen kann.To compensate for a non-uniform thermal expansion of a friction ring, discloses DE 196 17 154 A1 a connection for connecting a friction ring of a brake disc to a hub, wherein by a bearing part between the friction ring and hub sliding surfaces are formed, which allow a centering of the friction ring even with uneven expansion. Such connections are mechanically complex and usually increase the weight of the brake disc, and thus the weight of the unsprung masses on the vehicle, which in turn can lead to vibrations and a reduction in ride comfort.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Bremsschreibe bereit zu stellen, bei welcher durch eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Reibring eine Schirmung der Bremsscheibe reduziert wird, und welche gleichzeitig gewichtsoptimiert ausgelegt ist.Of the The present invention is therefore the object of a brake disc to provide, in which by improved heat dissipation a shielding of the brake disk is reduced from the friction ring, and which is designed to be weight-optimized at the same time.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a brake disc having the features of the claim 1 solved.

Eine solche Bremsscheibe umfasst einen Reibring und einen Scheibentopf, wobei an einem Innenumfang des Reibringes ein Vorsprung ausgebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung sind an dem Vorsprung zumindest bereichsweise Mittel zur Vergrößerung der Oberfläche angeordnet. Solche am Innenumfang des Reibringes angeordnete Vorsprünge sind auch als Kaltenring bekannt. Sie dienen der Wärmeabfuhr durch Konvektion und Wärmestrahlung, da sie eine zusätzliche, von Luft umströmbare Fläche zur Verfügung stellen. Durch das Anbringen von oberflächenvergrößernden Mitteln wird diese Wärmeabfuhr durch den Vorsprung weiter verbessert. Die verbesserte Wärmeabfuhr reduziert dabei die Schirmungstendenz des Reibringes, was weiterhin Verschleiß und Störgeräusche reduziert. Durch die Verbesserung der Wärmeabfuhr bei einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist weiterhin eine Reduktion des Scheibengewichtes möglich, da in diesem Fall der Reibring leichter ausgeführt werden kann. Reibringe sind in der Regel als schwere Gussbauteile realisiert, um eine genügende Wärmekapazität zur Verfügung zu stellen, welche eine Aufnahme der beim Bremsvorgang anfallenden Wärme ermöglicht. Durch die verbesserte Wärmeabfuhr in einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe wird somit die zur Verfügung zu stellende Wärmekapazität des Reibringes vermindert und eine leichtere Ausführung ermöglicht.A such brake disc comprises a friction ring and a disc pot, wherein formed on an inner circumference of the friction ring, a projection is. In the embodiment according to the invention are on the projection at least partially means for enlargement the surface arranged. Such on the inner circumference of the friction ring arranged projections are also known as Kaltenring. They serve the heat dissipation by convection and heat radiation, because they have an additional, air-flowable Provide area. By attaching of surface enlarging agents this heat dissipation is further improved by the projection. The improved heat dissipation reduces the Schirmungstendenz of the friction ring, which continues to wear and noise reduced. By improving the heat dissipation in an inventive Brake disc is still a reduction in the weight of the disc possible, since in this case the friction ring easier to run can be. Friction rings are usually considered heavy cast components realized to a sufficient heat capacity to provide a recording of the Braking process resulting heat allows. By the improved heat dissipation in an inventive Brake disc is thus available to make Heat capacity of the friction ring is reduced and a lighter version allows.

Die Mittel zur Vergrößerung der Oberfläche des Vorsprunges können dabei in Form von Noppen oder Stegen ausgebildet sein. Neben dem grundlegenden Effekt der Oberflächenvergrößerung führen solche Noppen oder Stege zusätzlich zu einer Verwirbelung der umströmenden Luft im Grenzbereich des Vorsprunges. Damit wird die Ausbildung von nur schwach durchströmten, die Wärmeabfuhr behinderten Grenzschichten vermieden, und nicht nur die direkte Wärmeabstrahlung, sondern auch der Wärmeabtransport durch Konvektion verbessert.The Means for enlarging the surface of the Vorsprunges can in the form of knobs or bars be educated. Besides the basic effect of surface enlargement lead such pimples or webs in addition to a turbulence of the air flowing around the border area of the lead. This is the training of only slightly flowed through, the heat dissipation prevented barrier layers, and not only the direct heat radiation, but also the Heat removal by convection improved.

In einer alternativen Ausführungsform können die Mittel zur Vergrößerung der Oberfläche weiterhin in Form einer umlaufenden Ringnut, oder in Form von Bohrungen ausgebildet sein. Die Ausführung der oberflächenvergrößernden Mittel in Form der genannten Vertiefungen führt dabei vorteilhaft zu einer weiteren Gewichtsreduktion der Bremsscheibe. Selbstverständlich ist eine Kombination von Noppen, Stegen, Nuten oder Bohrungen ebenso denkbar.In an alternative embodiment, the Means for enlarging the surface continue in the form of a circumferential annular groove, or in the form of holes be educated. The execution of the surface enlarging Means in the form of said wells leads advantageous to a further weight reduction of the brake disc. Of course is a combination of knobs, lands, grooves or holes as well conceivable.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der am Innenumfang des Reibringes ausgebildete Vorsprung, welcher die erfindungsgemäßen oberflächenvergrößernden Mittel trägt, aus einem anderen Werkstoff als der Reibring selbst gefertigt. Dies ermöglicht eine Optimierung der beiden Bereiche des Reibringes in Bezug auf die zu verwendende Materialqualität. Während der eigentliche Reibring neben den thermischen Beanspruchungen auch hohen mechanischen Beanspruchungen durch den tribologischen Kontakt mit den Bremsbacken unterliegt, ist der am Innenumfang ausgebildete Vorsprung lediglich thermisch belastet und steht in keinem reibschlüssigen Kontakt mit anderen Bauteilen. Eine solche zweiteilige Ausführung ermöglicht es also, den Vorsprung aus einem Material zu fertigen, welches bevorzugt nach seiner Wärmeableitfähigkeit ausgewählt ist, während der eigentliche Reibring aus einem Werkstoff gefertigt wird, welcher im Hinblick auf mechanische und thermische Belastung optimiert ist. Eine solche Ausführung kann weiterhin zu zusätzlichen Gewichtseinsparungen führen.In a further embodiment of the invention, the projection formed on the inner circumference of the friction ring is that of the invention carries surface enlarging agent, made of a different material than the friction ring itself. This allows an optimization of the two regions of the friction ring with respect to the material quality to be used. While the actual friction ring in addition to the thermal stresses is also subject to high mechanical stresses due to the tribological contact with the brake shoes, the projection formed on the inner circumference is only thermally stressed and is not in frictional contact with other components. Such a two-part design thus makes it possible to manufacture the projection of a material, which is preferably selected according to its heat dissipation, while the actual friction ring is made of a material which is optimized in terms of mechanical and thermal stress. Such a design can further lead to additional weight savings.

Im Folgenden soll anhand der Zeichnung die Erfindung und ihre Ausführungsformen näher erläutert werden, wobeiin the Below is the invention and its embodiments with reference to the drawing be explained in more detail, wherein

1 eine dem Stand der Technik entsprechende Bremsscheibe, 1 a brake disc according to the prior art,

2 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe mit Oberflächenvergrößerung durch eine umlaufende Ringnut und 2 a brake disc according to the invention with surface enlargement by a circumferential annular groove and

3 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe mit Oberflächenvergrößerung durch Noppen jeweils im schematischen Querschnitt zeigt. 3 shows a brake disc according to the invention with surface enlargement by knobs respectively in the schematic cross section.

Die in 1 gezeigte, im Ganzen mit 10 bezeichnete Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug entspricht dem üblichen Stand der Technik. Sie umfasst einen Reibring 12 sowie einen Scheibentopf 14. Die gesamte Anordnung ist dabei rotationssymetrisch zu einer Mittelachse 16. Am Bremsscheibentopf 14 ist eine Öffnung 18 zur Aufnahme einer Welle, sowie Befestigungsöffnungen 20 zur Festlegung des Scheibentopfes 14 an einer Radnabe vorgesehen.In the 1 shown, in whole 10 designated brake disc for a motor vehicle corresponds to the usual prior art. It includes a friction ring 12 and a disc pot 14 , The entire arrangement is rotationally symmetrical to a central axis 16 , At the brake disk pot 14 is an opening 18 for receiving a shaft, as well as mounting holes 20 for fixing the disc pot 14 provided on a wheel hub.

Der Reibring 12 umfasst zwei Reibflächen 22 und 24, welche beim Bremsvorgang in Kontakt mit den Bremsbacken gebracht werden. Um die entstehende Wärme abzuleiten, weist der Reibring 12 Luftkanäle 26 in seinem zentralen Bereich auf, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Zusätzliche Belüftungsbohrungen 28 bringen die Luftkanäle 26 in durchgängigen Kontakt mit den Reibflächen 22, 24 und verbessern die Durchströmung des Reibringes. Es handelt sich im gezeigten Fall also um eine innenbelüftete Bremsscheibe. Am Innenumfang des Reibringes ist ein in Richtung der Mittelachse sich erstreckender Vorsprung 30 angeordnet. Eine Teilfläche 32 des Vorsprungs 30 fluchtet mit der Reibfläche 24, tritt beim Bremsvorgang jedoch nicht in tribologischen Kontakt mit den Bremsbacken. Der Vorsprung 30, auch als Kaltenring bezeichnet, dient der Oberflächenvergrößerung des Reibringes und soll die Wärmeableitung durch Abstrahlung oder Konvektion verbessern.The friction ring 12 includes two friction surfaces 22 and 24 which are brought into contact with the brake shoes during braking. In order to dissipate the resulting heat, the friction ring points 12 air ducts 26 in its central area, of which not all are provided with reference numerals for reasons of clarity here. Additional ventilation holes 28 bring the air ducts 26 in continuous contact with the friction surfaces 22 . 24 and improve the flow through the friction ring. It is in the case shown so an internally ventilated brake disc. On the inner circumference of the friction ring is in the direction of the central axis extending projection 30 arranged. A partial area 32 of the projection 30 Aligns with the friction surface 24 However, does not occur during braking process in tribological contact with the brake shoes. The lead 30 , also referred to as Kaltenring, serves to increase the surface area of the friction ring and to improve the heat dissipation by radiation or convection.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer solchen Bremsscheibe, in welcher die Oberfläche des Vorsprunges 30 durch Noppen 34 weiter vergrößert wird. Der Übersichtlichkeit halber sind hier nicht alle Noppen mit Bezugszeichen versehen. Im gezeigten Beispiel sind die Noppen 34 auf einer mit der Reibfläche 24 fluchtenden Oberfläche 32 des Vorsprunges 30 angeordnet. Es ist ebenso möglich, solche Noppen 34 auf einer Stirnfläche 36 des Vorsprungs 30 anzuordnen. Durch die Noppen 34 wird die Oberfläche des Vorsprunges 30 und damit des Reibringes 12 vergrößert, was eine verbesserte Wärmeableitung ermöglicht. Gleichzeitig sorgen die Noppen 34 bei der Rotation der Bremsscheibe 10 für zusätzliche Verwirbelung der vorbeiströmenden Luft im Bereich des Vorsprunges 30, was die Ausbildung von unbewegten Grenzschichten, welche den Wärmeabtransport durch Konvektion behindern könnten, verhindert. Durch den besseren Wärmeabtransport über den Vorsprung 30 wird eine leichtere Auslegung des Reibringes 12 ermöglicht. Neben der in 2 gezeigten Oberflächenvergrößerung durch hervortretende Elemente wie die Noppen 34 ist alternativ eine Oberflächenvergrößerung durch Einbringen von vertieften Elementen möglich. Eine solche Ausführungsform ist in 3 gezeigt. Hier ist in die Stirnfläche 36 des Vorsprunges 30 eine umlaufende Nut 38 eingebracht. Wie im quer angeschnittenen Bereich des Vorsprunges 30 zu erkennen, entsteht die Nut 38 aus einer zentralen Vertiefung 40, welche seitlich von zwei wulstartigen Erhebungen 42 und 44 begrenzt wird. 2 shows an inventive embodiment of such a brake disc, in which the surface of the projection 30 through pimples 34 is further increased. For clarity, not all nubs are provided with reference numerals here. In the example shown are the nubs 34 on one with the friction surface 24 flush surface 32 of the lead 30 arranged. It is also possible, such nubs 34 on a face 36 of the projection 30 to arrange. Through the pimples 34 becomes the surface of the projection 30 and thus the friction ring 12 increased, which allows for improved heat dissipation. At the same time the pimples provide 34 during the rotation of the brake disc 10 for additional turbulence of the passing air in the area of the projection 30 , which prevents the formation of stationary boundary layers, which could hinder the heat transport by convection. Due to the better heat dissipation over the projection 30 becomes a lighter design of the friction ring 12 allows. In addition to the in 2 shown surface enlargement by protruding elements such as the pimples 34 Alternatively, a surface enlargement by introducing recessed elements is possible. Such an embodiment is in 3 shown. Here is in the face 36 of the lead 30 a circumferential groove 38 brought in. As in the cross-section of the ledge 30 to recognize, the groove is created 38 from a central depression 40 , which laterally from two bead-like elevations 42 and 44 is limited.

Selbstverständlich können die beiden gezeigten Konzepte miteinander kombiniert werden, beziehungsweise die in Form von Erhebungen oder Vertiefungen erzeugte Oberflächenvergrößerung auch in anderen Ausführungsformen dargestellt werden. Beispielsweise ist das Einbringen von Bohrungen, oder das Anbringen von Stegen möglich. Sämtliche solche Strukturen können entweder urformend beim Guss des Reibringes dargestellt werden, oder auch in einem Umformprozess beispielsweise durch Bohren oder Fräsen erzeugt werden. Alle gezeigten Ausführungsbeispiele demonstrieren den Erfindungsgedanken anhand einer einteiligen Bremsscheibe 10, welche als einstückiges Gussbauteil dargestellt ist. Selbstverständlich ist die Anwendung des Erfindungsgedankens auch bei zweiteiligen Bremsscheiben 10, welche getrennt gefertigte Reibringe 12 und Scheibentöpfe 14 umfassen, möglich. Da durch eine ungleichmäßige thermische Ausdehnung, und insbesondere eine Schirmung des Reibringes 12 bei solchen zweiteiligen Bremsscheiben an den Fügestellen zwischen Reibring 12 und Scheibentopf 14 besondere Belastungen auftreten, ist die Anwendung solcher erfindungsgemäßer oberflächenvergrößerter Kaltenringe gerade bei solchen zweiteiligen Bremsscheiben 10 besonders sinnvoll.Of course, the two concepts shown can be combined with one another, or the surface enlargement generated in the form of elevations or depressions can also be represented in other embodiments. For example, the introduction of holes, or the attachment of webs is possible. All such structures can either be represented during the casting of the friction ring, or can also be produced in a forming process, for example by drilling or milling. All embodiments shown demonstrate the inventive idea using a one-piece brake disc 10 , which is shown as a one-piece cast component. Of course, the application of the inventive concept is also in two-piece brake discs 10 , which separately manufactured friction rings 12 and disc pots 14 include, possible. As a result of uneven thermal expansion, and in particular a shielding of the friction ring 12 at Such two-piece brake discs at the joints between friction ring 12 and disc pot 14 Special loads occur, the application of such inventive surface enlarged Kaltenringe is just in such two-piece brake discs 10 especially useful.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19617154 A1 [0004] - DE 19617154 A1 [0004]

Claims (5)

Bremsscheibe (10) für einen Kraftwagen mit einem Reibring (12) und einem Scheibentopf (14), wobei an einem Innenumfang des Reibrings (12) ein Vorsprung (30) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorsprung (30) zumindest bereichsweise Mittel (34, 38) zur Vergrößerung der Oberfläche (32, 36) angeordnet sind.Brake disc ( 10 ) for a motor vehicle with a friction ring ( 12 ) and a disc pot ( 14 ), wherein on an inner circumference of the friction ring ( 12 ) a lead ( 30 ), characterized in that on the projection ( 30 ) at least regionally ( 34 . 38 ) to increase the surface area ( 32 . 36 ) are arranged. Bremsscheibe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (34, 36) zur Vergrößerung der Oberfläche (32, 36) als Noppen oder Stege (34) ausgebildet sind.Brake disc ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the means ( 34 . 36 ) to increase the surface area ( 32 . 36 ) as pimples or webs ( 34 ) are formed. Bremsscheibe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (34, 38) zur Vergrößerung der Oberfläche (32, 36) als zumindest eine umlaufende Ringnut (38) ausgebildet sind.Brake disc ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 34 . 38 ) to increase the surface area ( 32 . 36 ) as at least one circumferential annular groove ( 38 ) are formed. Bremsscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (36, 38) zur Vergrößerung der Oberfläche (32, 36) als Bohrungen ausgebildet sind.Brake disc ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means ( 36 . 38 ) to increase the surface area ( 32 . 36 ) are formed as bores. Bremsscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (30) aus einem anderen Material als der Reibring (12) besteht.Brake disc ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the projection ( 30 ) of a different material than the friction ring ( 12 ) consists.
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DE102010035646B3 (en) * 2010-08-27 2011-12-15 Daimler Ag Method for manufacturing brake disk for disk brake of motor vehicle i.e. passenger car, involves forming two regions of brake disk with different material compositions such that regions have different coefficient of thermal expansions

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