DE102008047625B4

DE102008047625B4 - Innenbelüftete Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102008047625B4
Application number: DE200810047625
Authority: DE
Inventors: Mario Springer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: DE102008047625A1

Abstract

Innenbelüftete Bremsscheibe, mit zwei, einen Scheibenkörper (1) bildenden, durch Verbindungsstege (4) miteinander verbundenen Reibringen (3) und einem am Scheibenkörper (1) einstückig angeschlossenen, sich einseitig axial erstreckenden Hals (2), der an seinem dem Scheibenkörper (1) zugeordneten Ende eine Vielzahl abständig zueinander verlaufende, sich zunächst axial und dann radial nach außen erstreckende Anschlussschenkel (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschenkel (5) weitere Verbindungsstege für die beidseitig angeschlossenen, radial ausgerichteten Reibringe (3) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Bremsscheiben, die sowohl in Pkws wie auch in Nutzfahrzeugen Verwendung finden, werden üblicherweise aus einem hochgekohlten Grauguss hergestellt, wobei der Hals und der Scheibenkörper einstückig ausgebildet sind.
Durch den hohen Kohlenstoffgehalt wird eine hohe Wärmeleitfähigkeit erzielt, die zu einer raschen Wärmeverteilung der beim Bremsen an den Reibflächen der Reibringe entstehenden Reibungswärme beiträgt.
Um einer wärmebedingten Festigkeitsabnahme des Scheibenkörpers entgegenzuwirken, ist es bekannt, den Guss mit Molybdän zu legieren, wodurch die Warmfestigkeit erhöht wird.
Mit dieser Maßnahme sollen spannungsbedingte Hitzerisse sowie Deformationen der Bremsscheibe, wie ein sogenanntes Schirmen oder eine Wellen-Verformung, verhindert werden, wobei beim Schirmen sich die Reibringe in Richtung des Halses, vergleichbar der Form eines Schirmes, verformen.
In der EP 1 522 755 A1 wird angeregt, den dem Hals abgewandten zweiten Reibring mit dem Hals einstückig auszubilden oder den Scheibenkörper symmetrisch in der Mitte am Hals anzuschließen.
Die Anbindung des zweiten Reibrings am Hals führt jedoch dazu, dass der Scheibenkörper nicht ausreichend innenbelüftet ist, so dass sich insbesondere bei der Verwendung in Rädern mit nach außen geschlossenen Felgen, beispielsweise Pkw-Stahlfelgen sowie Nutzfahrzeugfelgen, ein unzureichendes Abkühlverhalten der Bremsscheibe ergibt.
Daneben ist versucht worden, den durch Rissbildung gefährdeten Reibring möglichst steif auszuführen und so Deformationen zu verhindern. Dabei soll die zur Versteifung vorgesehene Aufdickung des Reibringes zu einer höheren Wärmekapazität führen, so dass Temperaturspitzen schneller abgebaut bzw. vermieden werden können. Teilweise wird die Verdickung der Reibringe auch nur im mittleren Bereich des Reibringes vorgenommen, da Hitzerisse überwiegend im Bereich der Reibflächenmitte entstehen.
Aus einer solchen Verdickung des Reibrings erfolgt jedoch eine nur bedingte, d. h. im Wesentlichen unterdrückte Wärmeausdehnung, die zu zusätzlichen Spannungen führt. Die Erhöhung der Wärmefestigkeit ist daher bei diesen Lösungen nur durch die genannte Zugabe von Molybdän möglich.
Allerdings ist der Rohstoffpreis des Molybdän mittlerweile extrem hoch, so dass dessen Einsatz in wirtschaftlich sinnvoller Weise nicht mehr möglich ist. Vielfach wird daher kein Molybdän mehr der Schmelze zugesetzt, so dass die Gefahr des beschriebenen schirm- und wärmebedingten Rissverhaltens gegeben ist.
Eine gattungsgemäße Bremsscheibe ist aus der DE 199 29 391 A1 bekannt. An die durch axial ausgerichtete Schlitze gebildeten Anschlussschenkel ist lediglich der zugeordnete der beiden Reibringe angeschlossen. Durch den radialen Verlauf der Anschlussschenkel vermindert sich die Breite des angeschlossenen Reibringes und damit die wirksame Reibfläche gegenüber dem anderen Reibring.
Eine Bremsscheibe, die lediglich sich axial erstreckende Anschlussschenkel aufweist, an denen ebenfalls nur der zugeordnete Reibring befestigt ist, ist in der DE 31 07 124 A1 geoffenbart.
In der US 2 627 325 A ist eine Bremsscheibe thematisiert, bei der radial ausgerichtete, an einen Flansch des Halses angeschlossene Anschlussschenkel vorgesehen sind, die abständig zueinander angeordnet sind und Verbindungsstege für beide Reibringe bilden. Dabei sind die Anschlussschenkel an einen glockenförmig sich erweiternden Flansch angeformt. Zur Kühlung der Bremsscheibe sind an den einander zugewandten Innenflächen der Reibringe auskragenden Kühlrippen vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit wesentlich erhöht wird, bei gleichzeitig einfacher und kostengünstigerer Herstellung.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung kann auf den Zusatz von Molybdän verzichtet werden, da sowohl eine außerordentlich gute Luftzirkulation zur Kühlung der Bremsscheibe gewährleistet ist wie auch eine Anbindung des Halses an den Scheibenkörper, die den inneren Reibring nicht versteift und somit Spannungen verringert, die ansonsten zu den genannten extrem Hitzerissen führen würden.
Entscheidend dabei ist, dass die beiden Reibringe praktisch nur über die Verbindungsstege und die Anschlussschenkel miteinander verbunden sind, eine vollumfängliche Verbindung also nicht gegeben ist.
Neben der hohen Standzeit, die sich aus der erfindungsgemäßen Formgebung ergibt und die zumindest ebenso hoch ist wie die der Molybdän legierten Bremsscheiben, ergibt sich durch die Erfindung eine signifikante Kostenreduzierung, eben aufgrund des nicht mehr notwendigen Molybdän-Zusatzes.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlussschenkel gleichmäßig, d. h. in gleichem Winkelabstand zueinander über den Umfang verteilt sind, wobei der Übergang zwischen der axialen zur radialen Ausrichtung der Anschlussschenkel in einem Radius erfolgt, wodurch keine, zumindest aber eine vernachlässigbar kleine Kerbwirkung erreicht wird.
Hierzu trägt auch bei, dass der Übergang der Anschlussschenkel in Umfangsrichtung, also der Grund der durch den jeweiligen Abstand zwischen zwei Anschlussschenkeln gebildeten Lücke ebenfalls gerundet ist.
Eine Optimierung der Anschlussschenkel wird dadurch erreicht, dass die Abstände zwischen den Anschlussschenkeln etwa deren Breite entspricht. Dabei betrifft diese Optimierung sowohl die Torsionsfestigkeit wie auch das Gewicht der Bremsscheibe insgesamt, die durch die erzielbare Gewichtsersparnis bei unverändert hoher Biege- und Torsionsfestigkeit mit einem geringeren Materialeinsatz herstellbar ist.
Der Übergang der Anschlussschenkel in axialer Richtung hin zum Hals im Übrigen, also zur insoweit geschlossenen Umfangsfläche, ist weitgehend bündig.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 und 2 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe, jeweils in einer perspektivischen Ansicht
3 einen Längsschnitt durch die Bremsscheibe
4 eine geschnittene Draufsicht auf die Bremsscheibe.
In den Figuren ist eine innenbelüftete Bremsscheibe dargestellt, mit zwei einen Scheibenkörper 1 bildenden, durch Verbindungsstege 4 miteinander verbundenen Reibringen 3 und einem am Scheibenkörper 1 angeschlossenen, sich einseitig axial erstreckenden Hals 2, zu dem die Reibringe 3 mit ihren Reibflächen radial verlaufen.
Erfindungsgemäß weist der Hals 2 an seinem dem Scheibenkörper 1 zugeordneten Ende eine Vielzahl von abständig zueinander verlaufenden Anschlussschenkeln 5 auf, die sich zunächst axial und dann radial nach außen erstrecken.
An diesen Anschlussschenkeln 5 sind beidseitig die radial ausgerichteten Reibringe 3 angeschlossen.
Durch die abständige Anordnung der Anschlussschenkel 5 ergeben sich jeweils zwischen zwei Anschlussschenkeln 5 Lüftungskanäle 6, in denen die Verbindungsstege 4 angeordnet sind.
Die Lüftungskanäle 6 finden ihre Fortsetzung in Richtung des Halses 2 durch die zum Hals 2 abständige Positionierung des inneren, also dem Hals 2 zugewandten Reibrings 3, so dass sich ein vollständiger Luftdurchlass praktisch in alle Richtungen ergibt.
Die Anbindung der Anschlussschenkel 5 an den vollflächigen Umfangsbereich des Halses 2 kann etwa mit dem inneren Reibring 3 fluchten. Denkbar ist aber auch, ihn je nach Erfordernis weiter zum Scheibenkörper 1 hin oder von diesem fort vorzusehen.
Wie insbesondere in der 4 sehr deutlich zu erkennen ist, sind die Anschlussschenkel 5 in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet und gleichmäßig über den Umfang des Halses 2 verteilt, wobei die radialen Bereiche der Anschlussschenkel 5, ausgehend vom Anbindungsbereich am Hals 2, sich nach außen verjüngend, die Form eines Trapezes einnehmend, ausgebildet sind.
Die Anschlussschenkel 5 bilden in ihrer Funktion gleichfalls Verbindungsstege, so dass, bei entsprechender Ausgestaltung, auf die zusätzlichen Verbindungsstege 4 verzichtet werden kann.

Claims

Innenbelüftete Bremsscheibe, mit zwei, einen Scheibenkörper (1) bildenden, durch Verbindungsstege (4) miteinander verbundenen Reibringen (3) und einem am Scheibenkörper (1) einstückig angeschlossenen, sich einseitig axial erstreckenden Hals (2), der an seinem dem Scheibenkörper (1) zugeordneten Ende eine Vielzahl abständig zueinander verlaufende, sich zunächst axial und dann radial nach außen erstreckende Anschlussschenkel (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschenkel (5) weitere Verbindungsstege für die beidseitig angeschlossenen, radial ausgerichteten Reibringe (3) bilden.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschenkel (5) gleichmäßig und unter gleichem Winkelabstand über den Umfang des Halses (2) verteilt sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschenkel (5) im Übergangsbereich von der radialen zur axialen Ausrichtung gerundet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die abständige Anordnung der Anschlussschenkel (5) zueinander Luftkanäle (6) gebildet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung der Anschlussschenkel (5) an den vollflächigen Bereich des Halses (2) mit der Reibfläche des zugeordneten Reibrings (3) fluchtet oder nahezu fluchtet.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der Anschlussschenkel (5) zu den vollflächigen Bereichen des Halses (2) bündig oder nahezu bündig ist.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (4) zwischen zwei Anschlussschenkeln (5) vorgesehen sind.