DE102010010145A1

DE102010010145A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102010010145A1
Application number: DE201010010145
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Mayer Ralph
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-03-05
Also published as: DE102010010145B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, mit einem Reibring sowie einem Bremsscheibentopf (40) aus einem dünnwandigen Metallblech, insbesondere einem Aluminiumblech, wobei eine Stirnfläche (12) des Bremsscheibentopfes (40) eine zentrale Durchgangsöffnung (20), in welche in einer Endmontagelage der Bremsscheibe ein Zentrierelement (22) einer Radnabe (16) eingreift, sowie eine Mehrzahl von Schrauböffnungen (50) zum Verschrauben der Bremsscheibe mit der Radnabe (16) aufweist, wobei die Stirnfläche (12) einen die zentrale Durchgangsöffnung (20) umfänglich umlaufenden axialen Stufenabsatz (42) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Solche Bremsscheiben sind dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu entnehmen. Im Zuge moderner Leichtbaubestrebungen im Kraftwagenbau werden zunehmend so genannte Verbundbremsscheiben eingesetzt, die einen Reibring, beispielsweise aus Grauguss oder einer verstärkten Aluminiumlegierung, wie beispielsweise MMC auf Aluminiumbasis, mit einem Bremsscheibentopf aus einem dünnwandigen Metallblech, beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall verbinden. Solche Bremsscheiben sind leichter als einstückig gegossene Bremsscheiben und besitzen dennoch im relevanten Bereich die tribologisch günstigen Eigenschaften, insbesondere der Gusslegierung. Der Bremsscheibentopf dient der Montage der Bremsscheibe an einer Radnabe. Die Montage erfolgt dabei üblicherweise über Schrauben oder Bolzen, die durch eine Mehrzahl von Schrauböffnungen des Bremsscheibentopfes geführt werden. Um die Bremsscheibe an der Radnabe zu zentrieren, greift ein axial abragender Zentrierdorn der Radnabe in eine zentrale Durchgangsöffnung des Bremsscheibentopfes ein.
Zwischen diesem Zentrierdorn und einer Anlagefläche der Radnabe ist üblicherweise ein gekrümmter Übergangsbereich vorgesehen. Aufgrund der Krümmung dieses Übergangsbereiches können Bremsscheiben mit Bremsscheibentöpfen aus besonders dünnen Blechen nicht zuverlässig an üblichen Radnaben montiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, die den Einsatz von besonders dünnen Blechen für den Bremsscheibentopf ermöglicht und gleichzeitig eine sichere Befestigung an üblichen Radnaben gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens umfasst einen Reibring, insbesondere aus Grauguss, sowie einen Bremsscheibentopf aus einem dünnwandigen Metallblech, insbesondere einem Aluminiumblech. Eine Stirnfläche des Bremsscheibentopfes weist eine zentrale Durchgangsöffnung auf, in welche in einer Endmontagelage der Bremsscheibe ein Zentrierelement einer Radnabe eingreift. Weiterhin weist die Stirnfläche eine Mehrzahl von Schrauböffnungen zum Schrauben der Bremsscheibe mit der Radnabe auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Stirnfläche einen die zentrale Durchgangsöffnung umfänglich umlaufenden axialen Stufenabsatz aufweist.
Der Reibring kann dabei aus unterschiedlichen Materialien, wie Grauguss oder auch verstärkter Aluminiumlegierung bestehen. Hinsichtlich des Leichtbaus sind bei den Aluminiumwerkstoffen insbesondere MMC-Werkstoffe von Interesse.
Der Bremsscheibentopf wird dabei bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung oder auch aus Stahl gebildet. Aufgrund hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit kann Stahl vergleichsweise dünnwandig eingesetzt werden.
Ein solcher Stufenabsatz kann den Übergangsradius zwischen Zentrierdorn und Anlagefläche einer üblichen Radnabe überbrücken, so dass auch Bremsscheiben mit besonders dünnwandigen Bremsscheibentöpfen an solchen Radnaben zuverlässig montiert werden können. Die Erfindung ermöglicht daher die Herstellung besonders leichter Bremsscheiben durch Reduktion der Blechstärke des Bremsscheibentopfes, ohne dass die sichere Befestigung der Bremsscheibe an einer Radnabe beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise trennt der Stufenabsatz einen der Durchgangsöffnung zugewandten Zentrierbereich der Stirnfläche, der in der Endmontagelage der Bremsscheibe in Wirkverbindung mit dem Zentrierelement der Radnabe steht, von einem der Durchgangsöffnung abgewandten Anlagebereich der Radnabe, der in der Endmontagelage der Bremsscheibe an einer Anlagefläche der Radnabe flächig anliegt. Mit anderen Worten wird durch den Stufenabsatz eine Endkopplung der Stützfunktion der Anlagefläche und der Zentrierfunktion der Kante der Durchgangsöffnung erzielt, so dass beide Funktionen getrennt optimiert werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Zentrierbereich und dem Anlagebereich der Stirnfläche ein Übergangsbereich vorgesehen, welcher einen Winkel von 30° bis 60° mit einer Rotationssymmetrieachse der Bremsscheibe einschließt. Der Übergangsbereich dient dem Überbrücken des Übergangsradius zwischen Zentrierdorn und Anlagefläche der Radnabe. Der Winkel muss daher für eine konkrete Bremsscheibe auf Grundlage des Übergangsradius zwischen Zentrierdorn und Anlagefläche der korrespondierenden Radnabe gewählt werden.
Je nach Ausgestaltung der Bremsscheiben-Radnabenkombination kann der Zentrierbereich des Stufenabsatzes axial in Richtung des Reibringes von dem Anlagebereich der Stirnfläche abgesetzt werden oder aber in entgegen gesetzter Richtung, also vom Reibring abgewandt vom Anlagebereich abgesetzt sein. Dies ermöglicht die Verwendung einer solchen Bremsscheibe mit allen üblichen Radnaben.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Bremsscheibentopf einer Verbundbremsscheibe nach dem Stand der Technik;
2 eine Schnittdarstellung durch den Bereich eines Zentrierdorns einer üblichen Radnabe;
3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Bremsscheibentopfes für eine erfindungsgemäße Bremsscheibe; und
4 eine Schnittdarstellung durch den Bremsscheibentopf gemäß 3.
Ein im Ganzen mit 10 bezeichneter Bremsscheibentopf nach dem Stand der Technik umfasst eine Stirnfläche 12, die in der Endmontagelage des Bremsscheibentopfes 10 an einer Anlagefläche 14 einer Radnabe 16 anliegt. In der Stirnfläche 12 ist eine zentrale, bezüglich der Rotationssymmetrieachse 18 des Bremsscheibentopfes 10 mittig angeordnete Durchgangsöffnung 20 vorgesehen. In die Durchgangsöffnung 20 greift ein Zentrierdorn 22 der Radnabe 16 ein, der mit einer Fläche 24 an der Innenkante 26 der Durchgangsöffnung 20 anliegt und dem Bremsscheibentopf 10 gegenüber der Radnabe 16 zentriert. Der Bremsscheibentopf 10 weist in seiner Mantelfläche weiterhin Belüftungsöffnungen 28 auf, durch welche der Nabenbereich im Fahrtbetrieb mit Luft durchströmt werden kann, was der Kühlung der Bremsscheibe 10 dient. Die Mantelfläche weist weiterhin Formschlusselemente 30 auf, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnet sind, und mittels derer der Bremsscheibentopf 10 mit einem nicht dargestellten Reibring der Bremsscheibe formschlüssig verbunden werden kann.
Wie in 2 zu erkennen, weist die Radnabe 16 zwischen dem Zentrierdorn 22 und der Anlagefläche 14 einen gekrümmten Übergangsbereich 32 auf. Bei sehr dünnwandigen Bremsscheibentöpfen, wie in 1 dargestellt, verhindert der Übergangsbereich 32, dass der Bremsscheibentopf 10 gleichzeitig sicher an der Anlagefläche 14 und am Zentrierdorn 22 anliegt. Übliche Bremsscheibentöpfe 10 dürfen daher eine bestimmte Blechdicke nicht unterschreiten. Mit anderen Worten ist die Blechdicke des Bremsscheibentopfes 10 durch die Gestaltung der Radnabe 16 limitiert. Rein aus Festigkeitsgründen könnten durchaus dünnere Bleche verwendet werden, die jedoch keine sichere Montage der Bremsscheibe an der Radnabe 16 mehr ermöglichen.
Um die Verwendung dünnerer Bleche für Bremsscheibentöpfe zu ermöglichen, weist das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines insgesamt mit 40 bezeichneten erfindungsgemäßen Bremsscheibentopfes einen die Durchtrittsöffnung 20 umlaufenden Stufenabsatz 42 auf. Der Stufenabsatz 42 trennt einen Anlagebereich 44 der Stirnfläche 12 von einem Zentrierbereich 46 der Stirnfläche 12. Der Anlagebereich 44 ist dabei in der Endmontagelage des Bremsscheibentopfes 40 in Anlage mit der Anlagefläche 14 der Radnabe 16. Der Zentrierbereich 46 kommt dagegen in Anlage an den Zentrierdorn 22 der Radnabe 16. Zwischen dem Anlagebereich 44 und dem Zentrierbereich 46 erstreckt sich ein Übergangsbereich 48, der einen Winkel mit der Rotationssymmetrieachse 18 des Bremsscheibentopfes 40 einschließt. Der Übergangsbereich 48 überbrückt den Übergangsbereich 32 zwischen der Anlagefläche 14 und dem Zentrierdorn 22 der Radnabe 16, so dass der Anlagebereich 44 der Stirnfläche 12 des Bremsscheibentopfes 40 zuverlässig an dem Anlagebereich 14 der Radnabe 16 anliegt, während gleichzeitig der Zentrierbereich 46 des Stufenabsatzes 42 zuverlässigen Kontakt mit dem Zentrierdorn 22 steht und für eine sichere Positionierung des Bremsscheibentopfes 40 an der Radnabe 16 sorgt. Die Blechdicke des Bremsscheibentopfes 40 ist daher nicht mehr durch die Krümmung des Übergangsbereichs 32 der Radnabe 16 begrenzt, das Blech kann vielmehr so dünn gewählt werden, wie es die mechanischen Belastungen des Bremsscheibentopfes 40 im Bremsbetrieb zulassen.
Neben der Durchtrittsöffnung 20 weist die Stirnfläche 12 noch Schrauböffnungen 50 auf, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnet sind. Über die Schrauböffnungen 50 kann der Bremsscheibentopf 40 mit der Radnabe 16 verschraubt werden. In der Mantelfläche des Bremsscheibentopfes 40 sind, wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, Belüftungsöffnungen 28 sowie Formschlusselemente 30 zum Verbinden des Bremsscheibentopfes 40 mit einem Reibring vorgesehen.
Insgesamt können so besonders leichte Bremsscheiben geschaffen werden, die dann noch zuverlässig und sicher an einer Radnabe 16 montiert werden können.
Bezugszeichenliste

10: Bremsscheibentopf
12: Stirnfläche
14: Anlagefläche
16: Radnabe
18: Rotationssymmetrieachse
20: Durchgangsöffnung
22: Zentrierdorn
24: Fläche
26: Innenkante
28: Belüftungsöffnung
30: Formschlusselement
32: Übergangsbereich
40: Bremsscheibentopf
42: Stufenabsatz
44: Anlagebereich
46: Zentrierbereich
48: Übergangsbereich
50: Schrauböffnung

Claims

Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, mit einem Reibring sowie einem Bremsscheibentopf (40) aus einem dünnwandigen Metallblech, insbesondere aus einem Aluminiumblech, wobei eine Stirnfläche (12) des Bremsscheibentopfes (40) eine zentrale Durchgangsöffnung (20), in welche in einer Endmontagelage der Bremsscheibe ein Zentrierelement (22) einer Radnabe (16) eingreift, sowie eine Mehrzahl von Schrauböffnungen (50) zum Verschrauben der Bremsscheibe mit der Radnabe (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (12) einen die zentrale Durchgangsöffnung (20) umfänglich umlaufenden axialen Stufenabsatz (42) aufweist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenabsatz (42) einen der Durchgangsöffnung (20) zugewandten Zentrierbereich (46) der Stirnfläche (12), der in der Endmontagelage der Bremsscheibe in Wirkverbindung mit dem Zentrierelement (22) der Radnabe (16) steht, von einem der Durchgangsöffnung (20) abgewandten Anlagebereich (44) der Stirnfläche (12) trennt, der in der Endmontagelage der Bremsscheibe an einer Anlagefläche (14) der Radnabe (16) flächig anliegt.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zentrierbereich (46) und dem Anlagebereich (44) der Stirnfläche ein Übergangsbereich (48) vorgesehen ist, welcher einen Winkel von 30° bis 60° mit einer Rotationssymmetrieachse (18) der Bremsscheibe einschließt.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich (46) axial in Richtung des Reibringes von dem Anlagebereich (44) der Stirnfläche (12) abgesetzt ist.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich (46) axial in der vom Reibring angewandten Richtung von dem Anlagebereich (44) der Stirnfläche (12) abgesetzt ist.
Bremsscheibe nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring aus einem MMC-Werkstoff auf Aluminiumbasis gebildet ist.