DE102010060781A1

DE102010060781A1 - Bremsscheibe, insbesondere innenbelüftete Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010060781A1
Application number: DE201010060781
Authority: DE
Inventors: Claus Thomas
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Bei innenbelüfteten Bremsscheiben entstehen im Bremszustand sogenannte „In-Plane-Schwingungen”, durch die ein Bremsenquietschen erzeugt wird. Durch Verbindung der beiden Reibflächen der innenbelüfteten Bremsscheibe derart, dass die Steifigkeit vorzugsweise in Richtung des Umfangs, ggf. zusätzlich oder alternativ in radialer Richtung drehwinkelabhängig, d. h. lokal an gezielten Stellen des Umfangs erhöht bzw. verringert wird, kann ein Bremsenquietschen unterdrückt werden. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Bremsscheibe sind zwischen den beiden Reibringen vorzugsweise sogenannte Verbindungsknoten vorgesehen, die aus Rippenelementen bestehen, welche im mittleren Reibringdurchmesser angeordnet sind. Diese Rippenelemente ersetzen die Verbindungsrippen zwischen den Reibringen. Es sind mehrere Rippenelemente vorgesehen, wobei vorzugsweise drei Rippenelemente angeordnet sind. In Abhängigkeit von den auftretenden Schwingungsformen können die Rippenelemente zwischen den beiden Reibringen angeordnet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe, insbesondere innenbelüftete Bremsscheibe, für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Bremsscheiben von Fahrzeugbremsen tragen prinzipbedingt, d. h. durch eine regelmäßige Geometrie und meist geringe Werkstoffdämpfung, wesentlich zur Entstehung von störenden Geräuschen und Vibrationen bei. Insbesondere sind dies Quietschgeräusche in einem breiten Frequenzbereich, sowie ein sogenanntes Rubbeln und Brummen in einem unteren Frequenzbereich. Es ist bekannt, dass sich störende Schwingformen der Bremsscheibe, die in axialer, radialer und Umfangsrichtung auftreten können, durch Asymmetrien in den Reibringen bzw. in den Reibringverbindungen wirksam unterdrücken lassen. Solche Asymmetrien sind beispielsweise drehwinkelabhängig variierende Massen-, Steifigkeits- oder Dämpfungsverteilungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der ein Bremsenquietschen, hervorgerufen durch Schwingungsformen in der Ebene der Reibringe, sogenannte „In-Plane-Schwingungen”, unterdrückt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass durch die über den Umfang der Bremsscheibe verteilten Mittel zur lokalen Veränderung der Steifigkeit der Bremsscheibe in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung gezielt ein Steifigkeitsprung in der Ebene der Reibringe erzielt und somit eine in der Ebene der Bremsscheibe sich bildende Schwingungsform vermieden bzw. unterdrückt. Insbesondere kann auch ein thermisches Verziehen aus der Ebene der Reibringe heraus vermieden werden. Die Steifigkeit in axialer Richtung bleibt hingegen weitestgehend unverändert.
Vorzugsweise wirken diese Mittel zur lokalen Veränderung der Steifigkeit an der inneren Verbindung der beiden Reibringe einer innenbelüfteten Bremsscheibe, wobei diese Verbindung lokal an gezielten Stellen des Umfangs in der Steifigkeit erhöht bzw. verringert wird, ohne dass hierdurch die Steifigkeit in axialer Richtung wesentlich verändert wird.
Dies wird erreicht, indem zwischen den Reibringen der Bremsscheibe verteilt über den Umfang sogenannte Verbindungsknoten gebildet sind, die vorzugsweise aus einem lokal versteifenden Rippenelement bestehen, welche in einem Bereich des mittleren Reibringdurchmessers angeordnet sind. Das Rippenelement weist eine geringere radiale Erstreckung als die Verbindungsrippen und die Halbrippen auf und das Rippenelement besitzt eine größere Breite als die Rippen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Rippenelemente gleichmäßig verteilt über den Umfang der Reibringe der Bremsscheibe angeordnet sein oder in Abhängigkeit von auftretenden Schwingungsformen in der Ebene der Bremsscheibe auch unregelmäßig über den Umfang der Reibringe verteilt liegen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens drei Rippenelemente gleichmäßig verteilt über den Umfang der Reibringe der Bremsscheibe angeordnet. Die Anordnung der Rippenelemente orientiert sich vorzugsweise an den vorkommenden Schwingungsknoten einer geräuschrelevanten Schwingungsform der Bremsscheibe.
Auch können mehrere Verbindungsknoten der Reibringe aus einzelnen aneinandergereihten Rippenelementen bestehen, die einen Verlauf längs einer Verbindungsrippe aufweisen, d. h. aus kurzen zueinander beabstandeten Rippenelementen bestehen, die entsprechend der auftretenden Schwingungsformen angeordnet sind und einen Steifigkeitssprung der Reibringe in der Ebene verursachen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Teil eines inneren Reibringes einer innenbelüfteten Bremsscheibe mit Verbindungsrippen, Halbrippen und einem lokalen Rippenelement eines Verbindungsknotens und
2 eine schaubildliche Darstellung der Bremsscheibe mit drei gleichmäßig über den Umfang der Reibringe verteilt angeordneten lokalen Rippenelementen.
Eine innenbelüftete Bremsscheibe 1 umfasst im Wesentlichen über Verbindungsrippen 2 im Abstand zueinander gehaltene Reibringe 4 und 5. Die Verbindungsrippen 2 sind radial bogenförmig verlaufend angeordnet und erstrecken sich vom Bremsscheibentopf 6 bis nahe zum Außenrand R der Reibringe 4 und 5. Zwischen den Verbindungsrippen sind Halbrippen 7 angeordnet, die sich von jedem Reibring 4 und 5 mit Abstand gegenüberstehen. Zwischen den Verbindungsrippen 2 werden Kühlkanäle gebildet.
Zwischen den Reibringen 4 und 5 der Bremsscheibe 1 sind über den Umfang verteilt mehrere Verbindungsknoten 8 angeordnet, die aus jeweils einem lokal versteifenden Rippenelement 9 bestehen, welches vorzugsweise in einem Bereich des mittleren Reibringdurchmessers D angeordnet sind.
Das Rippenelement 9 weist eine geringere radiale Erstreckung L auf als die Verbindungsrippen 2 und die Halbrippen 7 mit den radialen Erstreckungen L1 und L2. Die Breite B des Rippenelements 9 ist maßlich ebenfalls wesentlich größer als die Breite der Verbindungsrippen 2 und der Halbrippen 7.
Die Rippenelemente 9 können in Abhängigkeit von den Schwingungsformen in der Ebene 11, d. h. in den Reibringebenen, die mit Pfeilen 12 in 2 dargestellt sind, gleichmäßig verteilt oder unregelmäßig verteilt über den Umfang der Reibringe 4 und 5 der Bremsscheibe 1 angeordnet sein.
In 2 sind drei Rippenelemente 9 gleichmäßig über den Umfang der Reibringe 4 und 5 der Bremsscheibe 1 angeordnet. Die Rippenelemente 9 sind anstatt einer Verbindungsrippe 2 vorgesehen, die dann entfällt. Die Anordnung erfolgt dann zwischen zwei Halbrippen 7.
Es können auch mehrere Rippenelemente 9 den radialen Verlauf einer Verbindungsrippe 2 folgen und mit Abstand zueinander angeordnet sein, und mehrere lokale Verbindungsknoten 8 bilden, wobei dann die Verbindungsrippe 2 entfällt und von den Rippenelementen 2 gebildet wird.
Die aus mindestens einem inneren und einem äußeren Reibring 4 und 5 bestehende Bremsscheibe 1, sind über die Verbindungsrippen 2 miteinander fest verbunden, zwischen denen sich die Kühlkanäle bilden. Die Steifigkeit in Umfangs- und/oder radialer Richtung, der sogenannte „In-Plane-Steifigkeit”, (d. h. der Steifigkeit in der Reibringebene) des äußeren Reibringes 5 und/oder des inneren Reibringes 4 oder der ganzen Bremsscheibe 1 ist an einer oder mehreren Stellen über dem Drehwinkel höher oder niedriger im Vergleich zur ansonsten näherungsweise konstanten „In-Plane-Steifigkeit” über den Drehwinkel der Bremsscheibe 1. Die Steifigkeit in axialer Richtung der Bremsscheibe 1 ist näherungsweise konstant

Claims

Bremsscheibe, insbesondere innenbelüftete Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug, welche zwei über Verbindungsrippen zueinander beabstandete Reibringe umfasst und die Verbindungsrippen radial verlaufend zwischen den Reibringen angeordnet sind und zwischen den Reibringen jeweils gegenüberstehende Halbrippen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang der Bremsscheibe (1) verteilt zumindest ein Mittel (8, 9) zur lokalen Veränderung der Steifigkeit der Bremsscheibe (1) in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung vorgesehen ist, wobei dieses Mittel (8, 9) die Steifigkeit der Bremsscheibe (1) in axialer Richtung, d. h. bezüglich Biegungen aus der Ebene der Bremsscheibe (1) heraus, im wesentlichen nicht beeinflusst.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur lokalen Veränderung der Steifigkeit der Bremsscheibe (1) zwischen den Reibringen (4 und 5) der Bremsscheibe (1) verteilt über den Umfang Verbindungsknoten (8) gebildet sind, die aus einem lokal versteifenden Rippenelement (9) bestehen, welche in einem Bereich des mittleren Reibringdurchmessers (D) angeordnet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rippenelement (9) eine geringere radiale Erstreckung (L) als die Verbindungsrippe (2) und die Halbrippen (7) mit dem Maß (L1 und L2) aufweisen und eine größere Breite (B) besitzen.
Bremsscheibe nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenelemente (9) gleichmäßig verteilt über den Umfang der Reibringe (4 und 5) der Bremsscheibe (1) angeordnet sind.
Bremsscheibe nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenelemente (9) in Abhängigkeit von Schwingungsformen der Bremsscheibe (1) unregelmäßig über den Umfang der Reibringe (4 und 5) angeordnet sind.
Bremsscheibe nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Rippenelemente (9) gleichmäßig verteilt über den Umfang der Reibringe (4 und 5) der Bremsscheibe (1) und zwischen diesen angeordnet sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reibringen (4 und 5) der Bremsscheibe (1) einzelne zueinander beabstandete Rippenelemente (9) als Verbindungsknoten (8) angeordnet sind, die dem radialen Verlauf der Verbindungsrippen (2) folgen und diese ersetzen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die versteifenden Rippenelemente (9) in Umfangs- und/oder radialer Richtung lokal an gezielten Orten des Umfangs derart angeordnet sind, dass eine Erhöhung bzw. Verringerung der Steifigkeit der Bremsscheibe (1) erzielbar ist.