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Die
Erfindung betrifft ein Bremsscheibe für einen Kraftwagen
insbesondere Personen- oder Lastkraftwagen nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Derartige,
zweiteilig ausgeführte Bremsscheiben, welche aus einem
getrennt gefertigten Bremsscheibentopf und Reibring bestehen, sind
allgemein bekannt. Um eine Gewichtseinsparung der ungefederten Massen
erzielen, ist es wünschenswert, Bremsscheibentopf und Reibring
aus unterschiedlichen Materialien zu fertigen. Der Reibring ist dabei,
wie von konventionellen einteiligen Bremsscheiben her bekannt aus
Grauguss ausgeführt. Derartige Graugussreibringe haben
sowohl gute tribologische Eigenschaften, als auch eine hohe Wärmekapazität,
so dass die im Betrieb der Bremse anfallende Reibungswärme
vom Reibring gut aufgenommen werden kann. Solche Anforderungen an
tribologische Eigenschaften und Wärmekapazität
werden jedoch nicht an den Bremsscheibentopf gestellt. Dieser kann daher
zur Gewichtseinsparung aus Leichtmetallen gefertigt werden. Insbesondere
Aluminium- oder Magnesium-Legierungen finden hier hauptsächlich
Anwendung; ebenso sind auch Stahl, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe
möglich.
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Hierdurch
ergibt sich das Problem der elektrochemischen Kontaktkorrosion zwischen
Bremsscheibentopf und Reibring. Die beiden Elemente müssen
daher galvanisch voneinander getrennt werden.
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Aus
der
DE 100 06 394
A1 ist ein zweiteilig ausgeführte Bremsscheibe
bekannt, bei welcher zwischen Bremsscheibentopf und Reibring ein
Dämmmaterial angeordnet ist. Dieses dient im Sinne der
DE 100 06 394 A1 insbesondere
zur Schwingungsentkopplung zwischen Reibring und Bremsscheibentopf, um
so die Noise-Vibration-Harshness-Eigenschaften (NVH-Eigenschaften)
der Bremsscheibe zu verbessern. Durch derartige Dämmmaterialien
kann jedoch auch eine galvanische Entkopplung erzielt werden. Das
in der
DE 100 06 394
A1 offenbarte Dämmmaterial verbindet den Bremsscheibentopf
allerdings nicht fest mit dem Reibring. Es ist vielmehr so gestaltet, dass
die Verbindung der beiden Elemente ein gewisses axiales Spiel aufweist.
Dadurch sind zusätzliche Verbindungselemente zwischen Bremsscheibentopf und
Reibring notwendig, um eine axiale und radiale Sicherung zu gewährleisten.
Solche zusätzlichen Sicherungselemente erhöhten
die Bauteilkomplexität und vergrößern
nachteiliger Weise wiederum die ungefederte Masse.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsscheibe
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein Bremsscheibentopf
mit einem zugeordneten Reibring unter galvanischer Entkopplung möglichst
einfach verbindbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Eine
solche Bremsscheibe umfasst einen Bremsscheibentopf und einen Reibring,
wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass Bremsscheibentopf
und Reibring zumindest bereichsweise über eine Klebeverbindung
miteinander verbunden sind. Eine derartige Klebeverbindung erfüllt
vorteilhafter Weise gleichzeitig mehrere Aufgaben. Zum einen übernimmt
die Klebeverbindung die Rolle von radialer und axialer Sicherung
von Bremsscheibentopf und Reibring. Gleichzeitig wird durch die
aus einem Polymer bestehende und damit nicht leitende Kleberschicht eine
galvanische Entkopplung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring
erzielt.
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Diese
Isolierung der Einzelkomponenten verhindert eine elektrochemische
Korrosion, die insbesondere dann ein Problem darstellt, wenn unterschiedliche
metallische Werkstoffe verwendet werden.
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Dies
ermöglicht die Verwendung von Bremsscheibentöpfen
aus Leichtmetall-Legierungen, beispielsweise Aluminiumlegierung
zusammen mit Reibringen aus Grauguss oder Stahl. Darüber
hinaus ist bietet die Kleberschicht auch Vorteile wenn der Bremsscheibentopf
aus Stahl, Kunststoffe oder Verbundwerkstoff ist.
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Eine
vollständige elektrochemische Entkoppelung von Bremsscheibentopf
und Reibring durch die Kleberschicht ist im Allgemeinen nicht erforderlich.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Bremsscheibentopf mit einer
Korrosionsschutzbeschichtung, beispielsweise einer Zinkbeschichtung,
versehen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kleber zumindest
in den Verbindungsbereichen angeordnet ist, die dem Zutritt korrosiver
Medien ausgesetzt sind. Dies sind insbesondere die Außenkanten
der Verbindung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring.
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Außerdem
wirkt die Klebeschicht auch als Schwingungskompensator und dient
zur Geräuschreduktion. Weiterhin verfügen derartige
Kleberschichten über eine gewisse Kompressibilität
und Dehnbarkeit, was gleichzeitig zu einer vorteilhaften Schwingungsentkopplung
zwischen Reibring und Bremsscheibentopf führt. Schwingungen
des Reibringes im Bremsbetrieb werden also von der Kleberschicht
größtenteils absorbiert, so dass der Bremsscheibentopf
nicht mehr an diesen Schwingungen teilnimmt und die Schwingungen
daher auch nicht mehr in Form von Körperschall an weitere
Fahrzeugkomponenten weiter geleitet werden. Dies erhöht vorteilhaft
den Komfort für die Fahrzeuginsassen.
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Zur
zusätzlichen radialen und/oder axialen Sicherung des Reibringes
gegen den Bremsscheibentopf, kann weiterhin wenigstens ein zusätzliches bolzenartiges
Sicherungselement vorgesehen sein. Die Einbringung eines Bolzens
und/oder von Wurmschrauben kann in axialer und oder radialer Richtung erfolgen.
Derartige formschlüssige Verbindungen gewährleisten
einen besonders festen Sitz des Reibringes am Bremsscheibentopf.
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Es
ist dabei besonders vorteilhaft, am Bremsscheibentopf einen diesen
außenumfänglich umlaufenden Steg anzubringen,
so dass die Klebeverbindung zumindest teilweise im Bereich des Steges
angeordnet ist. Ein derartiger Steg ermöglicht eine besonders
toleranzarme und prozesssichere Montage von Bremsscheibentopf und
Reibring. Die Reibringe werden nach Anbringen der Kleberschicht im
Bereich des Steges lediglich auf den Bremsscheibentopf aufgeschoben,
wobei sich ihre Sollposition durch Anlage an den Steg ohne weitere äußere
Hilfsmittel von selbst ergibt. Nach dem Aufschieben muss lediglich
der Kleber aushärten, um die fertige Bremsscheibe zu erhalten.
Gegebenenfalls können während des Aushärtens
Reibring und Bremsscheibentopf noch mechanisch gegeneinander verspannt
werden.
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In
einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist der
Bremsscheibentopf ein Gewinde auf, welches ein äußere
Mantelfläche des Bremsscheibentopfes umläuft.
Dieses ist mit einem korrespondierenden, eine innere Mantelfläche
des Reibringes umlaufenden Gewinde verbindbar. Bei der Montage einer
derart ausgebildeten Bremsscheibe wird also zunächst Klebstoff
auf eines der korrespondierenden Gewinde aufgebracht und Bremsscheibentopf
und Reibring anschließend miteinander verschraubt. Dies
sorgt für eine besonders zuverlässige axiale Sicherung
zwischen Bremsscheibentopf und Reibring. Auch hier ist durch die
Ausbildung des Gewindes eine Soll-Relativlage zwischen Bremsscheibentopf
und Reibring bereits bauartbedingt vorgegeben, so dass ebenfalls
eine besonders prozesssichere und einfach Herstellung möglich
wird.
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Das
Gewinde ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass ein Drehsinn des
Gewindes entgegengesetzt zu einer Drehrichtung der Bremsscheibe
in ihrem Einbauzustand ist. Das Gewinde kann also durch auf den
Reibring einwirkende Momente während des Bremsbetriebes
nicht geöffnet werden, sondern wird durch solche Momente
sogar fester verriegelt. Damit ergibt sich gleichzeitig eine besonders gute
radiale Sicherung.
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Weiterhin
besonders vorteilhaft, den Bremsscheibentopf als Leichtmetallgussbauteil
auszubilden. Dazu gehören insbesondere Leichtmetalle aus Al-Legierungen,
sowie auf der Basis von Mg, oder Ti. Hierdurch wird Gewicht bei
den ungefederten Massen des Kraftwagens eingespart, so dass der
Verschleiß der beweglichen Teile verringert und der Komfort
für die Fahrzeuginsassen erhöht wird.
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Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen
anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
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1 eine
perspektivische, angeschnittene Darstellung des Fügevorgangs
für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Bremsscheibe mit einer Klebeverbindung,
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung der fertig gefügten
Bremsscheibe aus 1,
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3 eine
perspektivische, angeschnittene Darstellung des Fügevorgangs
eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Bremsscheibe mit einer zusätzlichen Gewindeverbindung zwischen Bremsscheibentopf
und Reibring, und
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4 eine
Ausschnittsvergrößerung der fertig gefügten
Bremsscheibe aus 3.
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Die
in 1 gezeigte, im Ganzen mit 10 bezeichnete
Bremsscheibe besteht aus einem Bremsscheibentopf 12 und
einem Reibring 14. Der Bremsscheibentopf ist dabei zur
Reduzierung der ungefederten Masse aus einer Leichtmetall-Legierung,
insbesondere in einem Gussverfahren, beispielsweise im Druckguss,
hergestellt. Bevorzugterweise werden hierzu Aluminium oder Magnesium-Legierungen
verwendet. Weitere geeignete Werkstoffe sind auch Stahl, Kunststoffe
oder Verbundwerkstoffe. Der Reibring 14 besteht dagegen,
um den tribologischen und thermischen Ansprüchen beim Bremsbetrieb
zu genügen, aus Grauguss. Der Reibring 14 ist
als innenbelüfteter Reibring ausgeführt, wobei
die beiden Reibflächen 16 und 18 durch
Abstandselemente 20 miteinander verbunden sind. Zwischen
den Abstandselementen 20 verbleibt so System von Luftkanälen 22, über
welche beim Bremsbetrieb Umgebungsluft in das Innere der Bremsscheibe 10 einströmen
kann und den Reibring 14 somit kühlt.
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Um
den Bremsscheibentopf 12 mit dem Reibring 14 zu
verbinden, wird zunächst auf einen Teilbereich 24 der äußeren
Mantelfläche 26 des Reibringes 12 ein
Klebstoff aufgebracht. Der Teilbereich 24 erstreckt sich
dabei von einer Kante 28 der Mantelfläche 26 bis
zu einem die Mantelfläche außenumfänglich
umlaufenden Steg 30. Nach Aufbringen des Klebstoffes auf
den Teilbereich 24 der Mantelfläche 26 wird
der Bremsscheibentopf 12 in Richtung des Pfeiles 32 in
den Reibring 14 eingesteckt, so dass der Teilbereich 24 der
Mantelfläche 26 des Bremsscheibentopfes 12 mit
einer inneren Mantelfläche 34 des Reibrings 14 in Überdeckung
kommt. Die Soll-Relativlage zwischen Bremsscheibentopf 12 und
Reibring 14 wird dabei durch den Steg 30 gewährleistet
und ist erreicht, wenn die untere Fläche 36 des
Steges 30 mit einer Fläche 38 des Reibringes
in Anlage kommt. Auch zwischen den Flächen 36 und 38 entsteht
dabei ein Klebeverbindung, so dass Reibring 14 und Bremsscheibentopf 12 galvanisch
voneinander getrennt sind.
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2 zeigt
eine Vergrößerung der Bremsscheibe 10 im
fertig zusammengebauten Zustand. Zwischen den Flächen 24 und 34 sowie 36 und 38 ist nun
eine Kleberschicht 40 zu erkennen. Neben der bereits erwähnten
galvanischen Trennung zwischen Bremsscheibentopf 12 und
Reibring 14, welche eine elektrochemische Korrosion bei
Materialpaarungen, die weit entfernt in der elektrochemischen Spannungsreihe
stehen, vermeidet, dient die Kleberschicht 40 aufgrund
der ihr innewohnenden Elastizität gleichzeitig als Dämpfungselemente,
welche den Bremsscheibentopf 12 vom Reibring 14 entkoppelt. Im
Bremsbetrieb entstehenden Schwingungen können somit nicht
auf den Bremsscheibentopf 12 und von diesem als Körperschall
weiter auf andere Fahrzeugkomponenten übertragen werden.
Dies erhöht den Komfort für die Fahrzeuginsassen
und reduziert Fahrgeräusche. Eine zusätzliche
radiale und axiale Sicherung zwischen Bremsscheibentopf 12 und
Reibring 14 kann durch weitere Sicherungselemente wie beispielsweise
Sicherungsbolzen/Wurmschrauben erzielt werden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich aus der symmetrischen Ausprägung
von Bremsscheibentopf 12 und Reibring 14. Bremsscheiben 10 für
den Einbau an linken bzw. rechten Positionen im Kraftwagen können
aus den gleichen Bauteilen 12 und 14 gefertigt werden,
ohne dass unterschiedliche Reibringe 14 und Bremsscheibentöpfe 12 vorgehalten
werden müssen. Hierbei wird analog zum Fügeprozess
wie in 1 der Bremsscheibentopf 12 lediglich
um 180° gedreht und in einer Richtung entgegengesetzt zum Pfeil 32 auf
den Reibring 14 aufgesteckt. Dies verringert die Herstellungskosten
der Bremsscheibe 10 weiter.
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3 und 4 zeigen
eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bremsscheibe 10'. Der Grundaufbau von Bremsscheibentopf 12 und
Reibring 14 entspricht dabei dem der in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform. Der Bremsscheibentopf 12 weist
lediglich im Bereich 24 der Mantelfläche 26 ein
Außengewinde 42 auf. Am Reibring 14 ist
ein diesen innenumfänglich umlaufendes komplementäres
Innengewinde 44 angeordnet. Bei der Montage der Bremsscheibe 10' wird
nun zunächst Klebstoff auf die Flächen 24 bzw. 44 aufgebracht.
Anschließend wird der Bremsscheibentopf 12 im
Drehsinne des Pfeiles 46 in den Reibring 14 eingeschraubt,
wobei sich der Klebstoff in den Gewinden 42 und 44 verteilt
und ebenfalls zwischen die Fläche 36 des Steges 30 und
die komplementäre Fläche 38 am Reibring
einpresst. Der Klebstoff ist hier der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt. Es ergibt sich somit ebenso wie im Beispiel
der 1 und 2 eine stoffschlüssige
Verbindung durch eine Klebstoffschicht 40, welche gleichzeitig
Bremsscheibentopf 12 und Reibring 14 galvanisch
entkoppelt sowie die Schwingungsübertragung zwischen Reibring 14 und
Bremsscheibentopf 12 dämpft. Zusätzlich
ergibt sich durch die Gewinde 42 und 44 ein Formschluss
zwischen Bremsscheibentopf 12 und Reibring 14,
was den gegenseitigen Halt der beiden Bauteile 12, 14 weiter
verbessert. Der Drehsinn in Richtung des Pfeiles 46 ist
dabei bevorzugt entgegengesetzt zu einer Drehrichtung der Bremsscheibe
in ihrem Einbauzustand. So wird durch Drehmomente, welche während
des Bremsvorganges in die Bremsscheibe 10' eingebracht
werden, keine Öffnungskraft auf die Gewinde 42, 44 ausgeübt.
Diese werden vielmehr während des Bremsvorganges noch zusätzlich gesichert.
Damit erhöht sich die Betriebssicherheit der Bremsscheibe 10' vorteilhaft
weiter.
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Werden
Bremsscheibe und Topf durch ein derartiges Gewinde miteinander verbunden,
kann es von Vorteil sein, wenn sich der Klebstoff nur noch im Kantenbereich
der Verbindung befindet. Beispielsweise ist der Klebstoff in der
Verbindung nur noch in dem obersten und dem untersten Gewindegang
angeordnet. Das wieder Lösen der Verbindung zu Servicezwecken,
wie Austausch der Bremsscheibe, kann hierdurch erleichtert werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung wird Klebstoff im Überschuss
verwendet, so dass dieser an den Kanten der Klebeverbindung austritt.
Hierdurch wird der Materialübergang zwischen Bremsscheibe
und Topf aus unterschiedlichen Metallen nach außen versiegelt
und der Zutritt von Korrosiven Medien unter Bildung von Lokalelementen
wirkungsvoll verhindert.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Bremsscheibe sieht am Ende der Mantelfläche
(36) im Bremsscheibentopf oder der Nabe eine Anschlagsfläche oder
Bund vor. Beim Zusammenfügen von Scheibe und Topf kommt
die untere Fläche 36 des Steges 30 mit
einer Fläche 38 des Reibringes in Anlage. Die
gebildete Kante unterstützt die exakte axiale Positionierung
der Bremsscheibe. Anschlagsfläche oder Bund können
dabei vollständig umlaufend oder teilweise unterbrochen
umlaufend ausgeführt werden. Der innen liegende Anbindungsring
kann somit sowohl offen als auch geschlossen ausgeführt
werden. Ebenso ist es möglich eine entsprechende Anschlagsfläche
oder Bund an der unteren Kante der Mantelfläche 28 des
Bremsscheibentopfes vorzusehen. Die Maßnahme der teilweisen
Unterbrechung (offene Ausführung) kann zur Gewichtsreduzierung
genutzt werden. Die Sicherung erfolgt auch hier bevorzugt über
entsprechend radial beziehungsweise axial angeordnete bolzenartige
Sicherungselemente, wie Sicherungsbolzen oder Wurmschrauben.
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Die
Scheibenbremse kann so ausgeführt werden dass der Bremsscheibentopf
durch eine entsprechende Nabenausführung integriert wird.
Die Bremsscheibe kann auch nach dem Prinzip des Austauschbaus aufgebaut
werden, wobei bei einem Wechsel des Reibringes der Bremsscheibentopf
an der Radnabe verbleiben kann.
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- 10
- Bremsscheibe
- 12
- Bremsscheibentopf
- 14
- Reibring
- 16,
18
- Reibflächen
- 20
- Abstandselemente
- 22
- Luftkanäle
- 24
- Teilbereich
- 26
- Mantelfläche
- 28
- Kante
- 30
- Steg
- 32
- Pfeil
- 34
- Mantelfläche
- 36,
38
- Flächen
- 40
- Kleberschicht
- 42
- Außengewinde
- 44
- Innengewinde
- 46
- Drehsinn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10006394
A1 [0004, 0004, 0004]