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Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In modernen Automobilen werden hohe Anforderungen an Sicherheit und Komfort gestellt. Komfort und Sicherheit werden unter anderem durch das Auftreten von Schwingungen im Fahrzeug beeinflusst.
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Bei Bremsvorgängen treten beispielsweise Schwingungen auf, die ein Quietschen oder ein sogenanntes Bremsrubbeln verursachen.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Bremsscheibe derart auszubilden, dass die Schwingungen, die während des Bremsens breitbandig in das Bremssystem eingebracht werden, gedämpft werden. Hauptkomponenten dieses Schwingungssystems sind die Bremsbacken und vor allem die Bremsscheibe. Um diese hochfrequente Schwingung zu dämpfen, ist es aus der
DE 31 07 214 C2 bekannt, zwischen Scheibentopf bzw. Nabenkörper und dem Reibring einen begrenzt elastischen Bereich dadurch auszubilden, dass Nabenkörper und Reibring über Stege verbunden sind, wobei die Stege im Querschnitt in Richtung des Reibrings kontinuierlich kleiner werden.
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Zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Abnutzung ist aus der
WO 2006 029 705 A1 bekannt, den Übergang zwischen Reibring und Nabenkörper federnd elastisch auszubilden, um einer Neigung des äußeren Randbereichs entgegen zu wirken, und eine parallele Verschiebung des gesamten Reibrings zu gewährleisten, und somit ein Verkippen des Reibrings gegenüber der Nabenachse zu vermeiden.
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Neben den auftretenden Schwingungen beim Bremsvorgang, ist die Dämpfung des Fahrwerks entscheidend für die Straßenlage und den Komfort des Fahrzeugs. Nach dem Stand der Technik sind zur Erhöhung des Fahrkomforts und Verbesserung der Straßenlage, den Fahrzeugrädern, oder den Radführungsgliedern zur unmittelbaren Dämpfung der Radschwingung, aktive, semiaktive oder passive Tilgungskörper zugeordnet.
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Problematisch ist, dass in den Radführungsgliedern des Fahrzeugs aufgrund des geringen Bauraums im Lenk- und Achsbereich nur sehr gering dimensionierte Tilgungskörper eingebracht werden können. Abgesehen von der problematischen Unterbringung der zusätzlichen Tilgungskörper erhöhen die Massen der Tilgungskörper das Fahrzeuggesamtgewicht, was zu einem erhöhten Energieverbrauch und damit einhergehender Schadstoffemission führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben genannten Nachteile das Fahrverhalten zu verbessern und die über die Reifen in das Fahrwerk eingebrachten niederfrequenten Schwingungen während der Fahrt zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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In bekannter Weise umfasst eine Bremsscheibe einen Nabenkörper, der wiederum einen Nabenanschluss und einen Übergangsbereich umfasst, und einen Reibring, der an den Übergangsbereich anschließt.
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Erfindungsgemäß ist der Übergangsbereiche der Bremsscheibe derart ausgebildet, dass die Bremsscheibe als Tilger zur Fahrwerksdämpfung wirkt, und deren Eigenfrequenz auf die Frequenz der auftretenden Fahrwerksschwingungen abgestimmt ist.
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Durch die Integration der Tilgerfunktion in die Bremsscheibe wird ohne ein Mehrgewicht des Fahrzeugs und ohne die Beanspruchung zusätzlichen Bauraums zur Folge zu haben, erreicht, dass die Fahrwerksschwingungen deutlich reduziert werden. Entgegen dem Stand der Technik, wird ein möglichst großer Bewegungsspielraum, der Bremsscheibe, insbesondere während der Fahrt gewährleistet.
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In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform, ist der Übergangsbereich derart ausgebildet, dass der Reibring verschwenkbar zur Nabenachse ist. Insbesondere kann über die Ausgestaltung des Übergangsbereichs Einfluss auf die Eigenfrequenz der Bremsscheibe genommen werden.
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Eine entsprechend frequenzselektiv abgestimmte Bremsscheibe hat den Vorteil, dass die von dem Reibring der Bremsscheibe in der festgelegten Frequenz ausgeführte Kippbewegung gegenüber der Nabenachse die Schwingungen im Achsträger beruhigt. Insbesondere Schwingungsfrequenzen von unter einem kHz werden angestrebt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Übergangsbereich des Nabenkörpers radiale Einschnitte auf, wodurch zwischen den Einschnitten Auflagerzungen entstehen. Aufgrund der Einschnitte ist die Reibringscheibe letztendlich an den Auflagerzungen fixiert, wodurch ein Verschwenken der Reibringscheibe gegenüber der Nabenachse ermöglicht wird. Die Abstände zwischen den Einschnitten sind derart gewählt, dass die Frequenz der Reibringscheibe an die zu dämpfende Erregerfrequenz des Fahrwerks angepasst ist.
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Diese Ausführungsform zeichnet sich durch eine besonders einfache Herstellung einer mit einer Tilgerfunktion ausgestatteten Bremsscheibe aus.
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Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausführung weist der Übergangsbereich Ausnehmungen auf. Die Größe der Ausnehmungen ist abhängig von der auf die notwendige Eigenfrequenz der Bremsscheibe. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass trotz der Ermöglichung der Schwenk- bzw. Kippbewegung gegenüber der Nabenachse dennoch eine hohe Stabilität in Rotationsrichtung gegeben ist, was eine optimale Bremskraftübertragung und eine schnelle Bremsansprache zur Folge hat.
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Zudem kann eine erfindungsgemäße Bremsscheibe zweiteilig ausgebildet sein. Diese wird aus Nabenkörper, umfassend Nabenanschluss und Übergangsbereich, der ein Bauteil darstellt, und einem Reibring gebildet. Reibring und Nabenkörper sind mittels Stiften verbindbar. Die Stifte können derart ausgebildet sein, dass diese eine Biegung orthogonal zu ihrer Achse zulassen. Dies hat den Vorteil, dass über eine Stiftverbindung, die Auswirkungen unterschiedlicher Wärmeausdehunungskoeffizienten von Nabenkörper und Reibring gemindert wird. Eine unterschiedliche Ausdehnung führt im Extremfall zu Brüchen und Rissen in der Bremsscheibe.
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Insbesondere weisen zu diesem Zweck die Stifte Nuten oder Ausnehmungen auf.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine in die Nabenachse schwenkbar gelagerte Bremsscheibe,
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2 eine schematische Darstellung eines Nabenkörpers mit einem damit verbundenen Reibring,
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3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Nabenkörpers,
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4 eine schematische Darstellung einer Bremsscheibe umfasst einen Nabenkörper und einen Reibring der über Stifte an den Nabenkörper angeschlossen ist,
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5 Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungsstifts,
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6 Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsstifts, und
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7 Darstellung einer Bremsscheibe in der Frequenzlage einer bestimmten Eigenform.
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1 zeigt eine Bremsscheibe 10 in einer mehr oder minder schematischen Darstellung. Die Bremsscheibe 10 umfasst einen Nabenkörper 16, sowie einen Reibring 18. Der Nabenkörper besteht aus einem Nabenanschluss 12, über welchen die Bremsscheibe an die Nabe der Achse angeschlossen wird. Zudem umfasst der Nabenkörper 16 einen Übergangsbereich 14, welcher den Nabenanschluss 12 mit dem Reibring 18 verbindet. Erfindungsgemäß ist der Übergangsbereich 14 derart ausgebildet, dass ein Verschwenken des Reibrings 18 gegenüber der Achse ermöglicht wird. Dieses Verschwenken erfolgt erfindungsgemäß in Form einer Schwingung, welche Schwingungsenergie vom Fahrwerk aufnimmt, und somit im Gegenzug die Schwingungen im Fahrwerk dämpft. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Masse des Reibrings 18 als Tilgermasse fungiert, und keine zusätzlichen Massen in den Radaufhängungsbereich eingebracht werden müssen.
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Dies erhöht den Fahrkomfort und verbessert die Straßenlage, was wiederum zu einer Erhöhung der Sicherheit führt.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 20. Die Bremsscheibe 20 umfasst einen Nabenanschluss 22 sowie einen Übergangsbereich 24, die zusammen den Nabenkörper 26 bilden. Zudem sind Verbindungsstifte vorgesehen, die ebenfalls Teil des Übergangsbereichs 24 des Nabenkörpers 26 sind und diesen mit dem Reibring 28 verbinden. In dieser schematischen Darstellung, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit der Abstand zwischen Nabenkörper 26 und Reibring 28 überproportional groß gewählt. Die stiftförmige Verbindung ist in diesem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik ausgestaltet. Die erfindungsgemäße Funktionalität wird durch Aussparungen 30 in der Seitenwand des Nabenkörpers 26 gewährleistet. Auf Grund der Schwächung des Materials in radialer Richtung wird ein Verschwenken des Reibrings 28 gegenüber der Nabenachse ermöglicht. In Umfangsrichtung werden die zwischen den Ausnehmungen 30 entstehenden Stege durch die Seitenwand des Nabenkörpers 26 verbunden. Dies erhöht die Anspruchsgeschwindigkeit und die Kraftübertragung der Bremskraft vom Reibring 28 auf die Nabe.
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3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Nabenkörpers 36, dessen Flexibilität durch radiale Einschnitte 38 in die Wand des Nabenkörpers hergestellt wird. Der Reibring, welcher aus Gründen der Übersicht hier nicht dargestellt ist, liegt an den zwischen den Einschnitten 38 entstehenden Auflagezungen 34 an. Durch diese flexible Lagerung des Reibrings gegenüber der Nabe kann dieser als Schwingungstilger fungieren.
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4 zeigt die schematische Ansicht einer Bremsscheibe 40, umfassend einen Nabenkörper 48 nach dem Stand der Technik und einen eben solchen Reibring 42. Der Nabenkörper 48 ist über speziell ausgebildete Stifte 44, die in den folgenden Figuren näher beschrieben werden mit dem Reibring 42 verbindbar. Durch diese Verbindungsstifte wird zum einen die Schwenkbarkeit gegenüber der Nabenachse gewährleistet, zum anderen ist die Möglichkeit gegeben eine unterschiedliche Ausdehnung von Reibring 42 und Nabenkörper 48 auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zu kompensieren, und dadurch die Lebensdauer der Bremsscheibe zu erhöhen. Entsprechend werden in dieser Ausführungsform Risse oder Spannungen in der Bremsscheibe vermieden.
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5 zeigt die Seitenansicht sowie die Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Stiftes 50 zur Verbindung von Nabenkörper und Reibring. Der erfindungsgemäße Stift 50 weist dabei in seinem Umfangsbereich Nuten 52 auf, welche den Stift in diesen Bereichen schwächen und eine Biegung orthogonal zur Rotationsrichtung 54 fördern. Ist eine Bremsscheibe derart ausgestaltet, dass der Nabenkörper und der Reibring über erfindungsgemäße Stifte 50 verbunden sind, wird dadurch eine Flexibilität in axialer Richtung also orthogonal zur Rotationsrichtung 54 geschaffen. Dadurch können Schwingungen im Fahrwerk in einem bestimmten Frequenzbereich abhängig von der Ausbildung der Stifte 50 getilgt werden.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stiftes 56. Dieser Stift 56 weist eine Ausnehmung 58 auf, welche den Stift 56 in Rotationsrichtung 54 schwächt. Dies hat zur Folge, dass die nunmehr beabstandet voneinander liegenden Seitenwände des Stiftes 56 eine Biegung orthogonal zur Rotationsrichtung 54 zulassen und dennoch die Stabilität in Rotationsrichtung gewährleisten, wodurch die Bremskräfte vom Reibring auf den Nabenkörper übertragen werden können. Wie in 5 werden auch in diesem Ausführungsbeispiel die Frequenzbereiche über die Dimensionierung der Ausnehmung in den Stiften 56 eingestellt.
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7 zeigt schematisch eine Bremsscheibe 62, die an einer Nabe 60 angebracht ist. Die Frequenzlage der Bremsscheibe ist in ihrer bestimmten Eigenform so abgestimmt, dass das Auftreten der Schwingungsüberhöhungen im Fahrwerk getilgt werden. Dies hat den Vorteil, dass die auftretenden Kräfte die in die Karosserie eingeleitet werden, gemindert werden.
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Nach der Erfindung kann auf einfache Weise das Fahrverhalten und der Fahrkomfort verbessert werden, in dem die Bremsscheibe eine zusätzliche Funktion als Schwingungstilger übernimmt, ohne das Fahrzeuggewicht zu erhöhen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bremsscheibe
- 12
- Nabenanschluss
- 14
- Übergangsbereich
- 16
- Nabenkörper
- 18
- Reibring
- 20
- Bremsscheibe
- 22
- Nabenanschluss
- 24
- Übergangsbereich
- 26
- Nabenkörper
- 28
- Reibring
- 30
- Ausnehmung/Aussparung
- 32
- Nabenanschluss
- 34
- Auflagezungen
- 36
- Nabenkörper
- 38
- Einschnitt
- 40
- Bremsscheibe
- 42
- Reibring
- 44
- Stifte
- 48
- Nabenkörper
- 50
- Stift
- 52
- Nuten
- 54
- Rotationsrichtung
- 56
- Stift
- 58
- Ausnehmung
- 60
- Nabe
- 62
- Bremsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3107214 C2 [0004]
- WO 2006029705 A1 [0005]
