DE102011084946A1

DE102011084946A1 - Kraftfahrzeug-Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102011084946A1
Application number: DE102011084946A
Authority: DE
Inventors: Kordian KOKOTT
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-25
Also published as: EP2769114B1; EP2769114A1; US20140224603A1; US9249848B2; WO2013056924A1; CN103890437B; CN103890437A

Abstract

Nach der Erfindung ist eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, die aus wenigstens einem Bremsscheibentopf und einem daran befestigten Reibring besteht, der mit von seinem Innendurchmesser nach innen gerichteten, insbesondere sechs bis zwölf, Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätzen, in axialer Richtung stirnseitig auf Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs aufgesetzt, an diesem, mittels in axialer Richtung verlaufenden Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben und/oder Nieten, festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs Ausnehmungen im Bremsscheibentopfrand oder im Bremsscheibentopfrand und im Bremsscheibentopfmantel sind, in die jeweils ein Zentrier- und/oder Befestigungsfortsatz des Reibrings hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Es sind bereits Verbundbremsscheiben bekannt, mit Reibringen aus Grauguss, verbunden mit einem Bremsscheibentopf aus Leichtmetall. Die DE 10 2009 017 234 A1 beschreibt eine solche gebaute Bremsscheibe, bei der Reibring und Topf über seperate Elemente, wie Stifte, Schrauben etc. zusammengefügt sind. Der Bremsscheibentopf weist dabei einen Boden, die Topfscheibe, eine umlaufende Wand, den Topfmantel und einen Rand, den Topfrand auf und ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Am Topfrand ist der Reibring mittels in axialer Richtung verlaufenden Befestigungsmitteln, zum Beispiel Schrauben und/oder Nieten, befestigt. Und zwar über vom Reibring-Innendurchmesser nach innen gerichtete Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze des Reibrings, die in axialer Richtung stirnseitig auf Zentrieransätze des Topfrands aufgesetzt und mit den Befestigungsmitteln verbunden werden.
Leichtmetall und Grauguss dehnen sich bei Erwärmung unterschiedlich aus, außerdem werden der Bremsscheibentopf und der Reibring beim Bremsen unterschiedlich erhitzt. Deshalb entstehen in der Bremsscheibe, je nach Wärmeeintrag in den Reibring durch das Bremsen, über die Verbindung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring Spannungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsscheibe, vor allem für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen, die eine Verbindung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring besitzt, durch die beim Bremsen möglichst wenig Spannungen in der Bremsscheibe aufgebaut werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach der Erfindung ist eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, die aus wenigstens einem Bremsscheibentopf und einem daran befestigten Reibring besteht, der mit von seinem Innendurchmesser nach innen gerichteten, insbesondere sechs bis zwölf, Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätzen, in axialer Richtung stirnseitig auf Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs aufgesetzt, an diesem, mittels in axialer Richtung verlaufenden Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben und/oder Nieten, festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs Ausnehmungen im Bremsscheibentopfrand oder im Bremsscheibentopfrand und im Bremsscheibentopfmantel sind, in die jeweils ein Zentrier- und/oder Befestigungsfortsatz des Reibrings hineinragt.
Sind Bremsscheibe und Bremsscheibe voneinander trennbare Teile, so ist die Fertigung jedes Teils einfach und preiswert. Außerdem ist ein Austausch der Bremsscheiben möglich, ohne die ganze Radbaugruppe demontieren zu müssen und es kann dadurch Gewicht eingespart werden. Vorteilhaft ist, wenn der Bremsscheibentopf die Bremsscheibe in radialer und axialer Richtung zentriert. Wird der Reibring über seine Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze in Nuten des Bremsscheibentopfs geführt und nicht über Befestigungsmittel direkt mit diesem verbunden, hat das den Vorteil, dass sich Reibring und Bremsscheibentopf bei Erwärmung relativ zueinander in bestimmtem Maße ausdehnen können, ohne dass dadurch größere Materialspannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung auftreten.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Bremsscheibe dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Befestigungsmittel ein Befestigungsring am Bremsscheibentopfrand angebracht ist, der die Ausnehmungen im Bremsscheibentopfrand abdeckt und so die Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze des Reibrings wenigstens in axialer Richtung am Bremsscheibentopf festlegt.
Dadurch werden Bremsscheibentopf und Reibring vorteilhafterweise aneinander so fixiert, dass Wärmeausdehnungsbewegungen aufgrund unterschiedlicher Werkstoffe durch ausgleichende Eigenschaften der Befestigungseinrichtung noch stattfinden können, ohne zu große Materialspannungen durch die Befestigung zu verursachen. Dazu ist es weiter von Vorteil, wenn die Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze des Reibrings mit den Ausnehmungen im Bremsscheibentopf in Umfangsrichtung eine Spielpassung bilden. Das erleichtert auch das Zusammenfügen von Bremsscheibentopf und Reibring bei der Montage der Bremsscheibe. Wenn dann die Ausnehmungen im Bremsscheibentopf in axialer Richtung weniger tief sind, insbesondere um 0,1 bis 0,8 mm, als die Tiefe der Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze in axialer Richtung, wellt sich der Befestigungsring beim Verbinden mit dem Bremsscheibentopf aufgrund der Tiefendifferenz seiner Auflageflächen, was die Verbindung von Bremscheibentopf und Reibring in axialer Richtung einerseits spielfrei und andererseits aufgrund der Materialelastizitäten nachgiebig gestaltet. Besonders einfach bei der Bremsscheibenmontage ist eine Ausführungsform der Erfindung, wenn an den in axialer Richtung außen liegenden Bremsscheibentopfmantelprofilen, außenseitig, auf der einen Seite die Bremsscheibenzentriereinrichtung und/oder die Bremsscheibenbefestigungseinrichtung und auf der anderen Seite die Topfscheibe ausgebildet ist. Das heißt, wenn der Bremsscheibentopf sich, vom Reibring aus gesehen, im wesentlichen in eine Richtung erstreckt. Der Bremsscheibentopfmantel kann dabei als Zylindermantel parallel zur Mittenachse des Bremsscheibentopfes verlaufen oder angeschrägt als Kegelmantel ausgebildet sein.
Wenn dann der einstückige, innengekühlte Reibring der Bremsscheibe aus zwei Reibscheiben mit dazwischen liegenden, diese verbindenden Kühlluftführungen besteht und wenn die Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätzen sich an nur einer Reibscheibe befinden, insbesondere an derjenigen, die dem Bremsscheibentopf zugewandt ist, hat das den Vorteil, dass die Kühlung des Reibrings durch den Bremsscheibentopf weniger beeinflusst wird.
Weiterhin kann der Bremsscheibentopfmantel mindestens durch eine, sich in radialer Richtung erstreckende, am vom Reibring entfernteren Ende des Bremsscheibentopfmantels befindliche Topfscheibe versteift werden. Wobei dann der Bremsscheibentopfmantel und/oder die Topfscheibe aus einer Leichtmetalllegierung bestehen und beide vorteilhafterweise zusammen in einem Arbeitsgang gegossen werden können. Das Gewicht wird dadurch enorm reduziert im Vergleich zum Werkstoff Grauguss.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Erfindungswesentlich können sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein. Es zeigen:
1: eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in räumlicher Darstellung,
2: den erfindungsgemäßen Bremsscheibentopf aus 1 mit demontiertem Reibring in räumlicher Darstellung und
3: den erfindungsgemäßen Reibring aus 1 mit demontiertem Bremsscheibentopf in räumlicher Darstellung.
Die in den 1 bis 3 unterschiedlichen Maßstabes dargestellte Bremsscheibe 1 bzw. Bremsscheibentopf 3 bzw. Reibring 2 sind einer nicht gezeichneten Radnabe, um eine mittig verlaufende nicht gezeichnete Achse zugeordnet. Gleiche Bezugsziffern in den Figuren bezeichnen die gleichen Teile.
3 zeigt, dass der einstückige, innengekühlte Reibring 2 aus Grauguß aus zwei Reibscheiben 2', 2'' besteht, mit dazwischen liegenden, diese verbindenden Kühlluftführungen 2''' wobei sich Zentrier- und Befestigungsfortsätze 13 des Reibrings 2 an nur einer Reibscheibe 2' befinden und zwar an derjenigen, die nach der Montage dem Bremsscheibentopf 3 aus einer Leichtmetalllegierung zugewandt ist. Dieser erstreckt sich, vom Reibring 2 aus gesehen, im Wesentlichen in eine Richtung (3).
Die Bremsscheibe 1 für eine Scheibenbremse besteht aus einem Bremsscheibentopf 3 und einem daran befestigten Reibring 2, der mit acht von seinem Innendurchmesser 10 nach innen gerichteten Zentrier- und Befestigungsfortsätzen 13 in axialer Richtung stirnseitig auf Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs 3 aufgesetzt ist. Die Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs 3 sind als Ausnehmungen 11 im Bremsscheibentopfrand 5 und im Bremsscheibentopfmantel 6 ausgeführt, in die jeweils ein Zentrier- und Befestigungsfortsatz 13 des Reibrings 2 hineinragt. Aufliegend auf den acht Zentrier- und Befestigungsfortsätzen 13 des Reibrings 2, die die Ausnehmungen 11 um 0,5 mm in axialer Richtung am reibringseitigen Ende des Bremsscheibentopfes 3 überragen, ist ein Befestigungsring 7, an den zwischen den Zentrier- und Befestigungsfortsätzen 13 liegenden Kreisringelementen 8 des Bremsscheibentopfrandes 5 mittels in axialer Richtung verlaufenden Nieten 4 befestigt. Der Befestigungsring 7 verläuft über den gesamten Bremsscheibentopfrand 5 und deckt dessen Ausnehmungen 11 mit den Zentrier- und Befestigungsfortsätzen 13 des Reibrings 2 und die dazwischen liegenden Kreisringelemente 8 des Bremsscheibentopfrandes 5 ab. Wenigstens in axialer Richtung werden dadurch Bremsscheibentopf 3 und Reibring 2 aneinander festgelegt, wobei in radialer Richtung eine Art schwimmende Lagerung entsteht, die unterschiedliche radiale Ausdehnungsbewegungen aufgrund einer Erhitzung der Bremsscheibe 1 zulässt, ohne zu große Spannungen zwischen Bremsscheibentopf 3 und Reibring 2 aufzubauen. Dies ist auch dadurch bedingt, dass die Zentrier- und Befestigungsfortsätze 13 des Reibrings 2 mit den Ausnehmungen 11 im Bremsscheibentopf 3 in Umfangsrichtung eine Spielpassung bilden.
Dadurch, dass die Ausnehmungen 11 im Bremsscheibentopf 3 in axialer Richtung 0,5 mm weniger tief sind als die Tiefe der Zentrier- und Befestigungsfortsätze 13 in axialer Richtung, wellt sich der Befestigungsring 7 bei seiner Vernietung mit dem Bremscheibentopfrand 5, was die Befestigungsverbindung in axialer Richtung spielfrei und in geringem Maße nachgiebig macht.
2 zeigt, dass der Bremsscheibentopf 3 derart gestaltet ist, dass keinerlei Hinterschnitte vorhanden sind und dieser somit einfach durch zwei entsprechende Formhälften gießtechnisch aus Leichtmetall hergestellt werden kann. Der Bremsscheibentopfmantel 6 ist durch eine, sich in radialer Richtung erstreckende, Topfscheibe 17 am vom Reibring 2 entfernteren Ende des Bremsscheibentopfmantels 6 versteift.
Der im Wesentlichen zylindrische Bremsscheibentopfmantel 6 besteht aus in Umfangsrichtung aneinander gereihten, abwechselnd um 180 Winkelgrad verdrehten Segmenten 9, 9' in der Form von gebogenen symmetrischen Trapezen, die mit abwechselnd verschiedenem radialen Abstand zur nicht gezeichneten Mittenlängsachse des Bremsscheibentopfmantels 6 regelmäßig angeordnet sind. Dabei liegen am Bremsscheibentopfrand 5 die kurzen Seiten 15 der symmetrischen Trapeze 9 jeweils bei den Befestigungsmitteln für den Befestigungsring 7, den Nieten 4, und diese symmetrischen Trapeze 9 haben den geringeren Abstand zur Mittenlängsachse des Bremsscheibentopfmantels 6. Die langen Seiten 16 der symmetrischen Trapeze 9' am Bremsscheibentopfrand 5 liegen dagegen jeweils bei den Ausnehmungen 11 im Bremsscheibentopfrand 5 und diese symmetrischen Trapeze 9' haben den größeren Abstand zur Mittenlängsachse des Bremsscheibentopfmantels 6.
Die trapezförmigen Segmente 9, 9' des Bremsscheibentopfmantels 6 stellen Schubfelder dar, die die Gestaltfestigkeit erhöhen, bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion durch Materialeinsparung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009017234 A1 [0002]

Claims

Bremsscheibe (1), für eine Scheibenbremse, aus wenigstens einem Bremsscheibentopf (3) und einem daran befestigten Reibring (2), der mit von seinem Innendurchmesser (10) nach innen gerichteten, insbesondere sechs bis zwölf, Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätzen (13), in axialer Richtung stirnseitig auf Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs (3) aufgesetzt, an diesem, mittels in axialer Richtung verlaufenden Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben und/oder Nieten (4), festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrieransätze des Bremsscheibentopfs (3) Ausnehmungen (11) im Bremsscheibentopfrand (5) oder im Bremsscheibentopfrand (5) und im Bremsscheibentopfmantel (6) sind, in die jeweils ein Zentrier- und/oder Befestigungsfortsatz (13) des Reibrings (2) hineinragt.
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Befestigungsmittel ein Befestigungsring (7) am Bremsscheibentopfrand (5) angebracht ist, der die Ausnehmungen (11) im Bremsscheibentopfrand (5) abdeckt und so die Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze (13) des Reibrings (2) wenigstens in axialer Richtung am Bremsscheibentopf (3) festlegt.
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze (13) des Reibrings (2) mit den Ausnehmungen (11) im Bremsscheibentopf (3) in Umfangsrichtung eine Spielpassung bilden.
Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11) im Bremsscheibentopf (3) in axialer Richtung weniger tief sind, insbesondere um 0,1 bis 0,8 mm, als die Tiefe der Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätze (13) in axialer Richtung, so dass sich der Befestigungsring (7) bei seiner Montage wellt.
Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (3) sich, vom Reibring (2) aus gesehen, im wesentlichen in eine Richtung erstreckt
Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass deren einstückiger, innengekühlter Reibring (2) aus zwei Reibscheiben (2', 2'') mit dazwischen liegenden, diese verbindenden Kühlluftführungen (2''') besteht und dass die Zentrier- und/oder Befestigungsfortsätzen (13) sich an nur einer Reibscheibe (2', 2'') befinden, insbesondere an derjenigen, die dem Bremsscheibentopf (3) zugewandt ist.
Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Bremsscheibentopfmantels (6) durch eine, sich in radialer Richtung erstreckende, Topfscheibe (17), am vom Reibring (2) entfernteren Ende des Bremsscheibentopfmantels (6), versteift ist.
Bremsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsscheibentopf (3) aus einer Leichtmetalllegierung besteht.