DE102010024389A1

DE102010024389A1 - Verbindungseinrichtung zwischen Reibring und Topf einer Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102010024389A1
Application number: DE102010024389A
Authority: DE
Inventors: Kilian Förster; Christoph Saame
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-06-19
Filing date: 2010-06-19
Publication date: 2011-12-22
Also published as: EP2582996A1; CN102947610A; US20130175125A1; WO2011157352A1

Abstract

Eine Verbindungseinrichtung zwischen Reibring (2) und Tragteil (4) einer Bremsscheibe, wobei der Reibring (2) über Verbindungsglieder (12) mit dem Reibring (2) verbundenen ist, wobei mehrere über den Umfang des Tragteils (4) verteilt angeordnete und mit dem Tragteil (4) verbundene Verbindungsglieder (12) in Aussparungen in einen radial innen liegenden Umfangswand des Reibrings (2) hineinragen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (20) im Reibring (2) und die Verbindungsglieder (12) konisch ausgeführt sind, wobei die konische Bohrung im Reibring (2) radial nach innen erweitert ist und die konischen Verbindungsglieder (12) radial nach außen verjüngt sind. Bei einem Verfahren zur Auslegung bzw. Herstellung der Verbindungseinrichtung werden die Bohrungen (20) im Reibring (2) und die Verbindungsglieder (12) entsprechend konisch ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zwischen Reibring und Topf einer Bremsscheibe, wobei der Reibring über Verbindungsglieder mit dem Reibring verbundenen ist, wobei mehrere über den Umfang des Tragteiles verteilt angeordnete und mit dem Tragteil verbundene Verbindungsglieder in Aussparungen in einen radial innen liegenden Umfangswand des Reibringes hineinragen.
Aus der DE 43 32 951 A1 ist eine Bremsscheibe, insbesondere belüftete Bremsscheibe, mit einem Reibring und einem über Verbindungsglieder mit dem Reibring verbundenen Tragteil bekannt, bei der mehrere über den Umfang des Tragteiles verteilt angeordnete und mit dem Tragteil verbundene Verbindungsglieder in Form von Stiften, Bolzen oder dergleichen in Aussparungen in eine Umfangswand des Reibringes ragen. Die Stifte ragen radial aus der Umfangswand des Tragteiles hervor und in Bohrungen in der inneren Umfangswand des Reibringes hinein, die sich in der Längsmittelachse des Reibringes befinden, wobei die Stifte gegenüber den Bohrungen verschiebbar sind. Die Stifte sind mit geringem Spiel in den Bohrungen angeordnet.
Bei den Stift- und Röhrchenbremsscheiben der DE 43 32 951 A1 wird der Reibring mittels Verbindungsgliedern, beispielsweise Stiften, mit dem Bremsscheibentopf verbunden, wobei die Bohrungen und Stifte zylindrisch ausgeführt sind. Da einerseits zwischen den Stiften und dem Reibring funktionsbedingt ein sehr geringes Spiel gefordert wird und andererseits die Stifte einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Reibring Abhängig vom eingesetzten Material haben können und da der Reibring und die Stifte sich beim Bremsen erwärmen, dehnen sich beide Teile aus und es kann bei ungünstiger Toleranzauslegung des Spiels zu einem Klemmen des Stiftes im Reibring kommen. Der Vorgang kann reversibel oder irreversibel ausfallen. Das Klemmen der Stifte kann dazu führen, dass sich die Eigenfrequenzen und Dämpfungseigenschaften der Scheibe verändern, und das auf die ursprüngliche Frequenzlage der Bremsscheibe optimierte Bremssystem beginnt zu quietschen. In Extremfällen kann es dazu kommen, dass der Topf geschädigt wird und/oder Stifte sich lockern. Dies kann zu einem Ausfall der Scheibe fuhren.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungseinrichtung zwischen Reibring und Tragteil einer Bremsscheibe mit Verbindungsgliedern, die weitgehend temperaturunempfindlich ist, und ein optimiertes Verfahren zur Auslegung bzw. Herstellung der Verbindungseinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Dazu ist die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen im Reibring und die Verbindungsglieder konisch ausgeführt sind, wobei die konische Bohrung im Reibring radial nach innen erweitert ist und die konischen Verbindungsglieder radial nach außen verjüngt sind.
Beim Bremsvorgang erwärmen sich Reibring und Verbindungsglieder, beide Teile dehnen sich aus. Dadurch wächst der Reibring radial nach außen. Durch die konische Form der Verbindungsglieder und Bohrungen kommt es nicht mehr zum Klemmen. Eigenfrequenzen und Dämpfungseigenschaften der Scheibe verändern sich nicht wesentlich mit der Temperaturänderung. Die Bremse beginnt nicht zu Quietschen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konizitäten der Verbindungsglieder einerseits und der Bohrungen in dem Reibring andererseits so ausgelegt sind, dass bei Ausdehnung der Verbindungsglieder und bei Ausdehnung der Bohrungen durch betriebsbedingte Temperaturänderungen in dem Reibring und den Verbindungsgliedern das Spiel zwischen dem Reibring und den Verbindungsgliedern im wesentlichen gleich bleibt. Die Verbindungen gleiten zuverlässig über alle Temperaturbereiche, da sich temperaturabhängig das erforderliche Spiel vergrößert. Der Topf kann nicht mehr geschädigt werden und ein Lockern der Verbindungsglieder Stifte wird vermieden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auslegung der Konizitäten der Verbindungsglieder einerseits und der Bohrungen in dem Reibring andererseits die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Verbindungsglieder einerseits und des Reibrings andererseits berücksichtigt sind.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Auslegung einer Verbindungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen im Reibring und die Verbindungsglieder konisch ausgeführt werden, wobei die konische Bohrung im Reibring radial nach innen erweitert und die konischen Verbindungsglieder radial nach außen verjüngt ausgebildet wird.
Die technische Umsetzung ist durch eine geänderte Bearbeitung der Bohrungen und der Verbindungsglieder d. h. der Stifte bzw. Röhrchen in vorteilhafter Weise einfach umsetzbar. Die Produktionsweise der Bremsscheibe verändert sich nicht. Zum Herstellen der konischen Bohrungen werden lediglich die bislang zylindrisch ausgeführten Werkzeuge für das Bohren und Schleifen der Löcher durch konische Werkzeuge ersetzt.
Die Konizitäten der Stifte bzw. Röhrchen einerseits und der Bohrungen in dem Reibring andererseits werden so ausgelegt, dass sich die Ausdehnung der Stifte bzw. Röhrchen und die Zunahme des Spiels der Bohrungen durch Temperaturänderungen in dem Reibring und den Stiften aufheben. Das ursprüngliche Spiel bleibt in vorteilhafter Weise erhalten und es kommt nicht zum Klemmen der Stifte bzw. Röhrchen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch gekennzeichnet, dass die Konizitäten der Verbindungsglieder einerseits und der Bohrungen in dem Reibring andererseits so ausgelegt werden, dass bei Ausdehnung der Verbindungsglieder und bei Ausdehnung der Bohrungen durch betriebsbedingte Temperaturänderungen in dem Reibring und den Verbindungsgliedern das Spiel zwischen dem Reibring und den Verbindungsgliedern im wesentlichen gleich bleibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auslegung der Konizitäten der Verbindungsglieder einerseits und der Bohrungen in dem Reibring andererseits die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Verbindungsglieder einerseits und des Reibrings andererseits berücksichtigt werden. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine größere Flexibilität bei der Auswahl der Materialen für die Verbindungsglieder und den Reibring.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität der Verbindungsglieder bei einer Kaltverformung oder durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Schleifen, der Verbindungsglieder hergestellt wird. Der Herstellungsprozess des Stiftes bleibt also ebenfalls unverändert. Je nach Winkellage der Konizität ist es in vorteilhafter Weise möglich bei der Kaltverformung dem Stift eine konische Form zu geben bzw. diese später im Prozess durch Schleifen zu erzeugen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugzeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
1 eine perspektivische, teilweise weggeschnittene Darstellung der Bremsscheibe mit dem Reibring und dem Tragteil;
2 ist ein Schnitt durch einen Reibring und einen Tragteil einer Bremsscheibe in einer radialen Ebene senkrecht zu dem Reibring;
3 ist ein Schnitt durch den Reibring und den Tragteil der Bremsscheibe nach 2 in einer Ebene parallel zu dem Reibring, d. h. senkrecht zu dem Schnitt von 2.
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung für eine Bremsscheibe mit einem Reibring 2 und einem Tragteil 4 gezeigt. Wie aus den 1 und 3 zu ersehen ist, besteht der Reibring 2 aus zwei Reibringhälften, von denen die eine Reibringhälfte die Außenwand 6 und die andere Reibringhälfte die Innenwand 8 des Reibrings 2 bildet. Die beiden Reibringhälften sind durch Lamellen 10 miteinander verbunden, die im Betrieb für eine Kühlung der Bremsscheibe sorgen.
Die Verbindungseinrichtung zwischen dem Reibring 2 und dem Tragteil 4 wird von Verbindungsgliedern 12 gebildet, die als Stifte oder Röhrchen ausgebildet sein können. Damit ist der Reibring 2 schwimmend auf dem Tragteil 4 gelagert, so dass er sich bei einer Temperaturerhöhung in radialer Richtung ausdehnen kann. Die Verankerung der Verbindungsglieder 12 in dem Tragteil 4 und die Montage der Reibscheibe als Ganzes werden in bekannter Weise ausgeführt wie beispielsweise in der DE 43 32 951 A1 beschrieben ist.
Die Verbindungsglieder 12 sind an einem Ende 14 mit dem Tragteil 6 verbunden bzw. in diesen eingefügt oder beim Gießen des Tragteils eingegossen. Das andere Ende 16 der Verbindungsglieder 12 ist jeweils in einer Buchse 18 aufgenommen, die Bestandteil des Reibrings 2 ist.
Wie aus den 1 und 2 deutlich zu ersehen ist, haben die Verbindungsglieder 12 eine konische Form, und die Buchsen 18 haben eine entsprechend konisch ausgebildete Bohrung 20. Die konischen Bohrungen 20 in den Buchsen 18 des Reibrings 2 sind sich radial nach innen erweiternd und die konischen Verbindungsglieder 12 verjüngen sich radial nach außen. Die Konizitäten der Verbindungsglieder 12 und der Bohrungen 20 in den Buchsen 18 des Reibrings 2 sind so ausgelegt, dass sich die Ausdehnung der Verbindungsglieder 12 und die Ausdehnung der Bohrungen 20 in den Buchsen 18 des Reibrings 2 durch betriebsbedingte Temperaturänderungen in dem Reibring 2 und den Verbindungsgliedern 12 aufheben. In der Regel dehnt sich der Reibring 2 radial nach außen aus, wenn er eine betriebsbedingte Temperaturerhöhung erfährt. Andererseits dehnt sich das Verbindungsglied 12 radial nach außen aus, wenn es eine Temperaturerhöhung erfährt, die in der Regel durch Wärmeübertragung von dem Reibring 2 zu erwarten ist. Somit findet zwischen der Buchse des Reibrings 2 mit der Bohrung und dem radial außenliegenden Ende des Verbindungsgliedes eine Relativbewegung statt, so dass sich das ausdehnende Verbindungsglied 12 auf einen Abschnitt mit größer werdendem Innendurchmesser der Bohrung 20 zu liegen kommt, wodurch die Bohrung 20 in der Buchse 18 genügend Platz bietet, damit sich das Verbindungsglied 12 radial ausdehnen kann, ohne dass das Spiel zwischen der Innenfläche der Bohrung 20 und der Außenfläche des Verbindungsgliedes 12 erhalten bleibt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der konischen Bohrungen 20 in den Buchsen 18 des Reibrings 2 und der konischen Form der Verbindungsglieder 12 wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass bei der Auswahl der Materialien für den Reibring 2 und den Tragteil 4 ein größerer Bereich an Materialien zur Verfügung steht, weil jede Wärmeausdehnung der Bauteile aufgrund der unterschiedlichen Materialien durch die entsprechende Konizität ausgeglichen werden kann. Insbesondere bei der Auswahl des Materials für die Verbindungsgliede ist eine solche zusätzliche Variationsmöglichkeit vorteilhaft.
Bezugszeichenliste

2: Reibring
4: Tragteil
6: Außenwand
8: Innenwand
10: Lamellen
12: Verbindungsglied
14: Ein Ende des Verbindungsglieds
16: Anderes Ende des Verbindungsglieds
18: Buchse
20: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4332951 A1 [0002, 0003, 0021]

Claims

Verbindungseinrichtung zwischen Reibring (2) und Tragteil einer Bremsscheibe, wobei der Reibring (2) über Verbindungsglieder mit dem Reibring (2) verbundenen ist, wobei mehrere über den Umfang des Tragteils (4) verteilt angeordnete und mit dem Tragteil (4) verbundene Verbindungsglieder (12) in Bohrungen (20) in einen radial innen liegenden Umfangswand des Reibrings (2) hineinragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (20) im Reibring (2) und die Verbindungsglieder (12) konisch ausgeführt sind, wobei die konischen Bohrungen (20) im Reibring (2) radial nach innen erweitert und die konischen Verbindungsglieder (12) radial nach außen verjüngt sind.
Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizitäten der Verbindungsglieder (12) einerseits und der Bohrungen (20) in dem Reibring (2) andererseits so ausgelegt sind, dass bei Ausdehnung der Verbindungsglieder (12) und bei Ausdehnung der Bohrungen (20) durch betriebsbedingte Temperaturänderungen in dem Reibring (2) und den Verbindungsgliedern (12) das Spiel zwischen dem Reibring (2) und den Verbindungsgliedern (12) im wesentlichen gleich bleibt.
Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auslegung der Konizitäten der Verbindungsglieder (12) einerseits und der Bohrungen (20) in dem Reibring (2) andererseits die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Verbindungsglieder (12) einerseits und des Reibrings (2) andererseits berücksichtigt sind.
Verfahren zur Auslegung einer Verbindungseinrichtung zwischen Reibring (2) und Tragteil (4) einer Bremsscheibe, wobei der Reibring (2) über Verbindungsglieder (12) mit dem Reibring (2) verbundenen ist, wobei mehrere über den Umfang des Tragteils (4) verteilt angeordnete und mit dem Tragteil (4) verbundene Verbindungsglieder (12) in Aussparungen in einen radial innen liegenden Umfangswand des Reibrings (2) hineinragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (20) im Reibring (2) und die Verbindungsglieder (12) konisch ausgeführt werden, wobei die konische Bohrung im Reibring (2) radial nach innen erweitert und die konischen Verbindungsglieder (12) radial nach außen verjüngt ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizitäten der Verbindungsglieder (12) einerseits und der Bohrungen (20) in dem Reibring (2) andererseits so ausgelegt werden, dass bei Ausdehnung der Verbindungsglieder (12) und bei Ausdehnung der Bohrungen (20) durch betriebsbedingte Temperaturänderungen in dem Reibring (2) und den Verbindungsgliedern (12) das Spiel zwischen dem Reibring (2) und den Verbindungsgliedern (12) im wesentlichen gleich bleibt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auslegung der Konizitäten der Verbindungsglieder (12) einerseits und der Bohrungen (20) in dem Reibring (2) andererseits die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Verbindungsglieder (12) einerseits und des Reibrings (2) andererseits berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität der Verbindungsglieder (12) bei einer Kaltverformung der Verbindungsglieder (12) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität der Verbindungsglieder (12) durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Schleifen, der Verbindungsglieder (12) hergestellt wird.