DE102010004855A1

DE102010004855A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102010004855A1
Application number: DE102010004855A
Authority: DE
Inventors: Oliver 71063 Lembach; Ralph Dr.-Ing. 70569 Mayer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-07-21
Also published as: WO2011085749A1

Abstract

Bremsscheibe (22) für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem Bremsscheibentopf (26) und einem Reibring (24), wobei eine Mantelwandung (44) des Bremsscheibentopfes (26) eine Mehrzahl von radial verlaufender Durchgangsöffnungen (42) aufweist, wobei der Reibring (24) eine Mehrzahl bezüglich einer Rotationssymmetrieachse (50) der Bremsscheibe (22) rotationssymmetrisch angeordneter Gruppen (48) von jeweils in axialer Richtung verlaufender Öffnungen (34) aufweist, wobei jeder Gruppe (48) von Öffnungen (34) des Reibrings (24) eine Durchgangsöffnung (42) der Mantelwandung (44) zugeordnet ist, die zumindest im Wesentlichen in einer Linie mit den Öffnungen (34) der jeweiligen Gruppe (48) des Reibrings (24) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind Bremsscheiben bekannt, deren Bremsscheibentopf eine Mehrzahl von radial verlaufenden Durchgangsöffnungen in seiner Mantelwandung aufweist. Hierbei handelt es sich insbesondere um einteilige Bremsscheiben aus Grauguss. Die Öffnungen in der Mantelwand dienen in der Regel zur Gewichtseinsparung und zur Positionierung eines Kerns in der Gießform. Ein Beispiel einer solchen Bremsscheibe ist der DE 42 33 424 A1 zu entnehmen.
Einteilige gegossene Bremsscheiben finden in modernen Kraftwagen jedoch immer weniger Verwendung. Aus Leichtbauerwägungen werden stattdessen zunehmend Verbundbremsscheiben eingesetzt, die einen Reibring aus einem tribologisch besonders belastbaren Material, wie beispielsweise Grauguss, mit einem Bremsscheibentopf aus einem besonders leichten Material, wie Aluminium oder Magnesium, kombinieren. Reibringe sind zudem oftmals als innenbelüftete Reibringe ausgestaltet, welche zwei Reibringhälften aufweisen, zwischen denen sich ein System von Luftkanälen zur Belüftung und Kühlung des Reibrings und damit zur Abfuhr der in Bremsbetrieb entstehenden Reibungswärme erstreckt. Von besonderer Bedeutung ist die Kühlung des Reibringes bei der Verwendung alternativer Materialien anstelle von Grauguss, insbesondere bei Reibringen aus keramischen Materialien.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche im Betrieb besonders gut kühlbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, umfasst einen Bremsscheibentopf und einen Reibring. In einer Mantelwandung des Bremsscheibentopfes ist eine Mehrzahl von radial verlaufenden Durchgangsöffnungen vorgesehen. Erfindungsgemäß besitzt der Reibring ebenfalls eine Mehrzahl bezüglich einer Rotationssymmetrieachse der Bremsscheibe rotationssymmetrisch angeordneter Gruppen von jeweils in axialer Richtung verlaufender Öffnungen. Jeder Gruppe von Öffnungen des Reibrings ist eine Durchgangsöffnung der Mantelwandung zugeordnet, die zumindest im Wesentlichen in einer Linie mit den Öffnungen der jeweiligen Gruppe des Reibrings angeordnet ist.
Durch die Kombination von Öffnungen im Bremsscheibentopf und im Reibring sowie durch die spezielle Anordnung der Gruppen von Öffnungen des Reibrings relativ zu den Öffnungen der Mantelwandung des Bremsscheibentopfes kann eine besonders gute Durchströmung der Bremsscheibe mit Luft erzielt werden. Insbesondere wird so ein besonders guter Luftaustausch zwischen der Bremsscheibenaußenseite und dem Nabenbereich verbessert. Im Gegensatz zu bekannten Bremsscheiben staut sich die Luft nicht im Nabenbereich, sondern wird durch den Bremsscheibentopf wieder abgeführt. Durch die Zuordnung der Gruppen von Öffnungen im Reibring zu den Öffnungen in der Mantelwandung wird die Strömung aus den Kühlkanälen des Reibrings, die mit den Öffnungen des Reibrings in Verbindung stehen, zum Nabenbereich weiter optimiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Durchgangsöffnungen des Bremsscheibentopfes rund und/oder oval und/oder als Langlöcher ausgebildet. Die konkrete Gestaltung der Löcher hängt dabei von der Rippen- bzw. Noppenanordnung in den Kühlkanälen des Reibrings, von Perforationsbohrungen im Reibring, von der Spannungsverteilung in der Bremsscheibe, vom Hauptwärmeeintrag, der durch die Lage und Größe des Druckschwerpunkts des Belagaufdrückens im Bremsbetrieb, sowie von der Anbindungsgeometrie zwischen Reibring und Bremsscheibentopf ab. Weitere Kriterien zur Geometriebestimmung der Öffnungen sind die Strömungsverhältnisse um die Bremsscheibe, der Bedarf an Luftmassendurchsatz zur Kühlung der Bremsscheibe sowie die Festigkeit der Bremsscheibe insgesamt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremsscheibe als Verbundbremsscheibe ausgebildet, bei welcher der Bremsscheibentopf aus einem anderen Material besteht als der Reibring. Hierdurch können besonders leichte Bremsscheiben erhalten werden, da der Bremsscheibentopf im Gegensatz zum Reibring nicht aus tribologisch hoch beanspruchbaren Materialien bestehen muss. Anstelle von Bremsscheibentöpfen aus Guss können beispielsweise tiefgezogene Aluminium- oder Magnesiumbleche verwendet werden, um so besonders leichte Bremsscheiben mit immer noch sehr guter Festigkeit zu erhalten.
Vorzugsweise besteht der Reibring aus zwei axial beabstandeten Reibringhälften, zwischen welchen wenigstens ein Belüftungskanal ausgebildet ist, in welchen die Öffnungen des Reibrings münden. Eine solche so genannte innenbelüftete Bremsscheibe ermöglicht eine besonders gute Kühlung des Reibrings. Luft kann durch die Kühlkanäle des Reibrings in den Reibring, also zwischen die Reibringhälften einströmen und durch die Öffnungen des Reibrings wieder austreten. Durch die Durchgangsöffnungen der Mantelwandung des Bremsscheibentopfes gelangt die ausströmende Luft schließlich in den Nabenbereich der Bremsscheibe und kann von dort in die Umgebung abströmen. Eine solche Bremsscheibe erreicht also einen besonders hohen Luftmassendurchsatz und damit eine besonders effiziente Kühlung des Reibrings.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine Schnittdarstellung durch eine Bremsscheibe nach dem Stand der Technik;
2 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe;
3 eine Draufsicht auf die Bremsscheibe gemäß 2;
4 eine perspektivische Ansicht des Bremsscheibentopfes für die Bremsscheibe gemäß 2; und
5 eine perspektivische Ansicht des Reibringes für die Bremsscheibe gemäß 2.
Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete, dem Stand der Technik entsprechende Bremsscheibe ist als einteiliges Graugussbauteil ausgeführt. Reibring 12 und Bremsscheibentopf 14 der Bremsscheibe 10 sind also einstückig ausgeführt. Im Bremsscheibentopf 14 sind radial verlaufende Öffnungen 16 vorgesehen, durch die Luft in den Nabenbereich 18 der Bremsscheibe 10 einströmen kann. Der Reibring 12 weist ebenfalls radial verlaufende Kühlkanäle 20 auf.
2 zeigt einen Schnitt durch eine im Ganzen mit 22 bezeichnete erfindungsgemäße Bremsscheibe. Im Gegensatz zur Bremsscheibe gemäß 1 ist die Bremsscheibe 22 zweistückig ausgebildet und umfasst einen separaten Reibring 24 und einen von diesem getrennten Bremsscheibentopf 26. Der Reibring 24 ist als innenbelüfteter Reibring ausgeführt und besteht aus zwei Reibringhälften 27, 28 die über Noppen 30 miteinander verbunden sind. Zwischen den Noppen 30 sind Kühlkanäle 32 ausgebildet. Über in axialer Richtung verlaufende Öffnungen 34 stehen die Kühlkanäle 32 mit den Oberflächen 36, 38 der Reibringhälften 27, 28 in Verbindung. Über einen Zahnkranz 40 ist der Reibring 24 formschlüssig mit dem Bremsscheibentopf 26 verbunden.
Der Bremsscheibentopf 26 weist radial verlaufende Durchgangsöffnungen 42 in seiner Mantelwandung 44 auf. Weitere axiale Öffnungen 46, die in der Draufsicht in 3 erkennbar sind, dienen zum Fixieren der Bremsscheibe 22 an der Nabe des zugeordneten Rades. Wie 3 erkennen lässt, sind die Bohrungen 34 des Reibrings 24 zu Gruppen 48 zusammengefasst, deren Bohrungen 34 jeweils auf einer Spiralbahn auf den Mittelpunkt 50 der Bremsscheibe zu verlaufen. Zwischen zwei jeweiligen Gruppen 48 ist ein die Reibringhälften 27, 28 trennender Steg 52 vorgesehen.
Jeder Öffnung 42 in der Mantelwandung 44 des Bremsscheibentopfes 26 ist dabei eine Gruppe 48 von Öffnungen 34 des Reibrings 24 zugeordnet. Im Fahrbetrieb des Kraftwagens strömt Luft in die von den Stegen 52 begrenzten Kanäle zwischen den Lochgruppen 48 ein und tritt aus den Öffnungen 34 an die Oberflächen 36, 38 des Reibrings 24. Durch die Öffnungen 42 in der Mantelwandung 44 des Bremsscheibentopfes 26 tritt die Luft schließlich in den Nabenbereich 54 der Bremsscheibe ein und kann von dort abgeführt werden. Hierdurch wird insgesamt eine besonders gute Durchströmung der Bremsscheibe 22 mit Luft erzielt.
Bezugszeichenliste

10: Bremsscheibe
12: Reibring
14: Bremsscheibentopf
16: Öffnung
18: Nabenbereich
20: Kühlkanal
22: Bremsscheibe
24: Reibring
26: Bremsscheibentopf
27: Reibringhälfte
28: Reibringhälfte
30: Noppen
32: Kühlkanal
34: Öffnung
36: Oberfläche
38: Oberfläche
40: Zahnkranz
42: Durchgangsöffnung
44: Mantelwandung
46: Öffnung
48: Gruppe
50: Mittelpunkt
52: Steg
54: Nabenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4233424 A1 [0002]

Claims

Bremsscheibe (22) für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem Bremsscheibentopf (26) und einem Reibring (24), wobei eine Mantelwandung (44) des Bremsscheibentopfes (26) eine Mehrzahl von radial verlaufender Durchgangsöffnungen (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (24) eine Mehrzahl bezüglich einer Rotationssymmetrieachse (50) der Bremsscheibe (22) rotationssymmetrisch angeordneter Gruppen (48) von jeweils in axialer Richtung verlaufender Öffnungen (34) aufweist, wobei jeder Gruppe (48) von Öffnungen (34) des Reibrings (24) eine Durchgangsöffnung (42) der Mantelwandung (44) zugeordnet ist, die zumindest im Wesentlichen in einer Linie mit den Öffnungen (34) der jeweiligen Gruppe (48) des Reibrings (24) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (42) des Bremsscheibentopfes (26) rund und/oder oval und/oder als Langlöcher ausgebildet sind.
Bremsscheibe (22) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (22) als eine Verbundbremsscheibe ausgebildet ist, bei welcher der Bremsscheibentopf (26) aus einem anderen Material besteht als der Reibring (24).
Bremsscheibe (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (24) aus zwei axial beabstandeten Reibringhälften (27, 28) besteht, zwischen welchen wenigstens ein Belüftungskanal (32) ausgebildet ist, in welchen die Öffnungen (34) des Reibrings (24) münden.