DE102009005471B4

DE102009005471B4 - Innenbelüftete Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102009005471B4
Application number: DE102009005471.5A
Authority: DE
Inventors: Mario Springer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: DE102009005471A1

Abstract

Innenbelüftete Bremsscheibe, mit zwei, einen radial offenen Scheibenkörper (1) darstellenden, unter Bildung von Luftdurchlässen (6) durch Abstandshalter (5) miteinander verbundenen Reibringen (2, 3) und einem am Scheibenkörper (1) angeschlossenen sich einseitig axial erstreckenden Hals (4), wobei der dem Scheibenkörper (1) zugewandte Endbereich des Halses (4) abständig über den Umfang verteilte, an diesem angeformte Streben (7) aufweist, die als Abstandshalter mit den Reibringen (2, 3) verbunden sind und die zu der jeweils abständigen, unmittelbar benachbarten Strebe (7) unter gleichem Winkel, aufeinander zu gerichtet, verlaufen, wobei die konzentrische Innenseite des Scheibenkörpers (1) abständig zum Hals (4) verläuft, unter Bildung von durchgängigen Schlitzen (8), dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar benachbarten, abständig zueinander angeordneten Streben (7) ein gleichschenkliges Dreieck mit offener Spitze einschließen.

Description

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe nach 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 Hitzerisse als Folge lokaler Überhitzungen, sogenannter Hot-Spots, sowie Deformationen der Bremsscheibe, wie ein sogenanntes Schirmen oder eine Wellenverformung verhindert werden.
Allerdings ist Molybdän als Legierungselement aufgrund der Rohstoffsituation relativ teuer, so dass vielfach darauf verzichtet oder der Zusatz minimiert wird.
Zur Vermeidung der genannten Deformationen dienen auch konstruktive Lösungen, wie sie beispielsweise in der DE 199 29 390 A1 geoffenbart sind. In dieser Schrift ist vorgeschlagen, den Scheibenkörper auf den vorgefertigten Hals aufzugießen.
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 Bremsscheiben ergibt.
In der EP 1 227 261 B1 ist eine Bremsscheibe gezeigt und beschrieben, bei der der Scheibenkörper durch Stifte mit dem Hals verbunden ist. Jedoch sind solche mehrteiligen Lösungen erheblich teurer in der Herstellung als einteilige Bremsscheiben, so dass sie allein schon aus diesem Grund keine akzeptable Alternative bilden.
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. 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 Versteifung des Reibringes folgt aber nur eine bedingte, d.h. im Wesentlichen unterdrückte Wärmeausdehnung, die zu zusätzlichen Spannungen führt. Die Erhöhung der Warmfestigkeit ist daher bei diesen Lösungen nur durch die genannte Zugabe von Molybdän möglich.
Aus der US 6,164,423 A ist eine gattungsgemäße innenbelüfteten Bremsscheibe bekannt, bei der ein dem Scheibenkörper zugewandte Endbereich des Halses abständig über den Umfang verteilte, an diesem angeformte, radial verlaufende Streben aufweist, die eine gute Luftzirkulation gewährleisten.
Die bekannten Bremsscheiben stellen daher allesamt nur unbefriedigende Lösungen dar, die einen optimierten Betrieb bzw. eine optimierte Standzeit der Bremsscheibe nicht zulassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit wesentlich erhöht wird, bei gleichzeitig einfacher und kostengünstiger Herstellung.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung wird eine Anbindung des Halses an die Reibringe geschaffen, die sowohl eine gute Luftzirkulation zur Kühlung ermöglicht wie auch durch die Ausrichtung der unmittelbar benachbarten, abständig zueinander angeordneten Streben als gleichschenkliges Dreieck mit offener Spitze zu einer Reduzierung des genannten Schirmens beiträgt. D.h., die erfindungsgemäße Anbindung des Halses an den Scheibenkörper erfolgt ohne eine Versteifung des dem Hals zugewandten inneren Reibrings, wodurch die Entstehung von Spannungen minimiert wird, mit der Folge einer Vermeidung relevanter Hitzerisse.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die benachbarten, entgegengesetzt gerichtet zueinander verlaufenden Streben unter einem Winkel von 45° zu einer Radialachse, die gleichzeitig für beide Streben eine Symmetrieachse bildet.
Durch diese Ausrichtung der Streben, die in der Literatur als sogenannte „Schubkiller“ beschrieben ist, werden über Zug Schubkräfte abgefangen.
Dabei können jeweils zwei Streben als Schwingenpaar gemeinsam ausgebildet und an den Hals angeformt sein, während die Luftführung zwischen den beiden Reibringen durch die gebildete Lücke zwischen den abständig zueinander angeordneten benachbarten Streben gewährleistet ist, wobei der Innenrand insbesondere des dem Hals zugeordneten Reibrings unter Bildung eines Spaltes konzentrisch zum Hals verläuft.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in einer perspektivischen Ansicht
2 einen Längsschnitt durch die Bremsscheibe
3 einen Querschnitt durch die Bremsscheibe.

In den Figuren ist eine Bremsscheibe dargestellt, mit zwei einen Scheibenkörper 1 bildenden, durch Abstandshalter 5 miteinander verbundenen Reibringen 2, 3, zwischen denen durch die Abstandshalter 5 definierte Luftdurchlässe 6 als Kühlkanäle gebildet sind.
An den Scheibenkörper 1 ist ein sich einseitig axial erstreckender Hals 4 angeschlossen, an dessen den Abstandshaltern 5 zugeordneten Endbereich abständig über den Umfang verteilte Streben 7 angeformt sind, die ebenfalls in Funktion als Abstandshalter mit den Reibringen 2, 3 verbunden sind.
Jede Strebe 7 verläuft zu der unmittelbar benachbarten abständigen Strebe 7 unter einem Winkel von 45°, bezogen auf eine Radialachse X (3), zueinander geneigt, so dass sie ein gleichschenkliges Dreieck einschließen, dessen Spitze als Luftdurchlass offen ist.
Gegenüber findet dieser Luftdurchlass seine Entsprechung in Schlitzen 8, die durch die abständige Anordnung der Innenseite des Scheibenkörpers 1 zum Mantel des Halses 4 erreicht wird. Dabei sind die Schlitze 8 durchgängig, so dass die Luftzuführung von beiden Seiten des Scheibenkörpers 1 in den zwischen den Reibringen 2, 3 gebildeten Spalt geführt wird.
Wie insbesondere die 3 sehr deutlich wiedergibt, sind zwei gegenläufig ausgerichtete Streben 7 so miteinander verbunden, dass sie ein Schwingenpaar bilden, an denen die beiden Reibringe 2, 3 anliegen, d.h., einstückig damit verbunden sind.
Jede Strebe 7 ist fingerförmig gestaltet, wobei die sich gegenüberliegenden Längsseiten etwa parallel zueinander erstrecken.
Zur Gewichtseinsparung sind in den Hals 4 Durchbrechungen 9 eingebracht, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel rautenförmig ausgebildet sind.

Claims

Innenbelüftete Bremsscheibe, mit zwei, einen radial offenen Scheibenkörper (1) darstellenden, unter Bildung von Luftdurchlässen (6) durch Abstandshalter (5) miteinander verbundenen Reibringen (2, 3) und einem am Scheibenkörper (1) angeschlossenen sich einseitig axial erstreckenden Hals (4), wobei der dem Scheibenkörper (1) zugewandte Endbereich des Halses (4) abständig über den Umfang verteilte, an diesem angeformte Streben (7) aufweist, die als Abstandshalter mit den Reibringen (2, 3) verbunden sind und die zu der jeweils abständigen, unmittelbar benachbarten Strebe (7) unter gleichem Winkel, aufeinander zu gerichtet, verlaufen, wobei die konzentrische Innenseite des Scheibenkörpers (1) abständig zum Hals (4) verläuft, unter Bildung von durchgängigen Schlitzen (8), dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar benachbarten, abständig zueinander angeordneten Streben (7) ein gleichschenkliges Dreieck mit offener Spitze einschließen.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (7) unter einem Winkel von 45°, bezogen auf eine Radialachse (X) angeordnet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (7) fingerförmig ausgebildet sind, wobei ihre gegenüberliegenden Längsseiten etwa parallel zueinander verlaufen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der offenen Spitze des gleichschenkligen Dreiecks ein offener Schlitz (8) gebildet ist.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenläufige Streben (7) als Schwingenpaar ausgebildet und miteinander verbunden sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringe (2, 3) bereichsweise auf der gebildeten Fläche des Schwingenpaares aufliegen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hals (4) Durchbrechungen (9) eingebracht sind.