-
Die
Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für einen Kraftwagen, mit einem
Bremsscheibentopf aus Leichtmetall-Legierung und einem Reibring
aus Grauguss oder Stahl, wobei Bremsscheibentopf und Reibring zumindest
bereichsweise über
eine Klebeverbindung miteinander verbunden sind und wobei der Bremsscheibentopf
ein eine äußere Mantelfläche umlaufendes
Gewinde aufweist, welches mit einem korrespondierenden, eine innere
Mantelfläche
des Reibringes umlaufenden Gewinde verbindbar ist, nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
-
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.
-
Hierdurch
ergibt sich das Problem der elektrochemischen Kontaktkorrosion zwischen
Bremsscheibentopf und Reibring. Die beiden Elemente müssen daher
galvanisch voneinander getrennt werden.
-
Aus
der
DE 100 06 394
A1 ist eine 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.
-
Aus
der
DE 195 41 004
A1 ist eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen bekannt,
die aus einem gusseisernen Scheibenkranz besteht, welcher an der
Innenseite mit der Mantelfläche
des Nabentopfes in Umfangsrichtung verschraubt sowie mit einem Sicherungsring
axial gesichert Ist. Zusätzlich kann
ein Keramikring an der Trennstelle der beiden Teile eingeschraubt
werden, um den Wärmeübergang
zu vermindern. Verschiedene Einzelteile der Bremsscheibe werden
lösbar
miteinander verbunden, so dass zum Austausch des Scheibenkranzes die
Nabe auf der Welle verbleiben kann.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsscheibe
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine
wieder lösbare
Verbindung zum Bremsscheibentopf gebildet wird, die sowohl eine
Geräusch
und Schwingungsdämpfung
bewirkt, als auch eine verringerte Korrosionsneigung gewährleistet,
sowie auch eine wieder lösbare
radiale und axiale Sicherung aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
-
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.
-
Diese
Isolierung der Einzelkomponenten verhindert eine elektrochemische
Korrosion, die insbesondere dann ein Problem darstellt, wenn unterschiedliche
metallische Werkstoffe verwendet werden.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
In
einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist der Bremsscheibentopf
ein Gewinde auf, welches eine 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.
-
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.
-
Weiterhin
ist es 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.
-
Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen
näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
-
1 eine
perspektivische, angeschnittene Darstellung des Fügevorgangs
für ein
Beispiel einer Bremsscheibe mit einer Klebeverbindung,
-
2 eine
Ausschnittsvergrößerung der
fertig gefügten
Bremsscheibe aus 1,
-
3 eine
perspektivische, angeschnittene Darstellung des Fügevorgangs
eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe mit
einer zusätzlichen
Gewindeverbindung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring, und
-
4 eine
Ausschnittsvergrößerung der
fertig gefügten
Bremsscheibe aus 3.
-
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 ein System von Luftkanälen 22, über welche
beim Bremsbetrieb Umgebungsluft in das Innere der Bremsscheibe 10 einströmen kann
und den Reibring 14 somit kühlt.
-
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.
-
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.
-
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.
-
3 und 4 zeigen
eine 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
- 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