DE102015004258A1

DE102015004258A1 - Bremsvorrichtung für Radbremsen eins Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015004258A1
Application number: DE102015004258.0A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Claus; Michael Claus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-05-12
Also published as: DE202014008786U1; DE202015002501U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremsvorrichtung für Radbremsen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, zu deren Bremsscheibe koaxial zu den Reibringen der Bremsscheibe eine Bremsglocke angeordnet ist. Ausgegangen wurde vom hohen zeitlichen und materialmäßige Aufwand für die Herstellung bisheriger Bremsvorrichtungen sowie den bei derartigen Vorrichtungen vorhandene thermische Beeinflussung auf die Verbundbremsscheibe und die Bremsglocke. Die Aufgabe der Erfindung bestand deshalb in der Schaffung einer Bremsvorrichtung für Radbremsen, die einen geringeren zeitlichen und materialmäßigen Herstellungsaufwand erfordert und mit der bei Erfordernis thermische Beeinflussungen auf die Baugruppen der Bremsvorrichtung entsprechend den auf den Fahrzeugtyp bezogenen technischen Vorgaben verhindert werden können. Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe gelöst, indem die Bremsglocke entlang des Umfangrandes radiale Vertiefungen und die Reibringe an ihrem der Bremsglocke radial zugewandten Innenrand radial nach außen verlaufende Vertiefungen aufweisen, die derart gestaltet sind, dass die Bremsglocke formschlüssig mit den Reibringen zur Verbundscheibenbremse zusammenfügbar sind und dabei mindestens die nach der Zusammenfügung den Bremskolben zugewandte seitliche Außenfläche der Verbundscheibenbremse eine Ebene bildet. Vorteilhaft erweist sich die Bremsvorrichtung bei hohen thermische Beeinflussungen dadurch, dass die Bremskolben des Bremssattels wärmeisolierendes keramisches Material aufweisen und/oder jeweilig zwischen den sich berührenden Flächen der Vertiefungen in der Bremsglocke mit den Flächen der in die Vertiefungen eingefügten Ringnaben der Reibringe allseitig wärmeisolierende Materialien aus keramischen Verbindungen oder Titan eingebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremsvorrichtung für Radbremsen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, zu deren Bremsscheibe koaxial zu den Reibringen der Bremsscheibe eine Bremsglocke angeordnet ist.
Bekannt ist nach der EP 1 395 760 B1 eine Scheibe aus Verbundwerkstoff für eine Scheibenbremse, bei der zwecks Verringerung der thermischen Belastungen die Reibringe und die Bremsglocke als separate Teile hergestellt werden. Die unterschiedlichen Teile bestehen dabei alternativ aus unterschiedliche Materialien und sind durch geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden. Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien von Reibringen und Bremsglocke als auch aufgrund der während des Bremsvorganges entstehenden unterschiedlichen Temperaturen in diesen beiden Elementen kommt es zu Abmessungsveränderungen. Die Lösung sieht deshalb eine freie radiale Relativbewegung zwischen den Reibringen und der Bremsglocke vor. Um den Ausdehnungen und/oder Bewegungen in axialer Richtung infolge von Schwingungen der Farbwerksfederung oder infolge von Fahrzeugbeschleunigungsbewegungen entgegenzuwirken, sind die Verbindungsvorrichtungen so gestaltet, dass sie ein hinreichend axiales Spiel ermöglichen. Durch die Anwendung von mechanischen Federelementen und dem damit bewirkten Ausgleich von Schwingungen werden unerwünschte Geräusche verhindert. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch der hohe materialmäßige und zeitliche Herstellungsaufwand und die weiterhin bestehende thermische Beeinflussung auf die Reibringe und die Bremsglocke.
Nach der EP 1 443 235 A1 wird eine Bremsscheibenanordnung beschrieben, bei der die Reibringe umfänglich an ihrer Innenseite radial verlaufende Vertiefungen aufweisen. Die durch die Vertiefungen sich geometrisch ergebenden Naben liegen im umfänglichen Randbereich der Bremsglocke auf deren Oberfläche kontaktbildend auf und sind mittels Verbindungsmittel mit der Bremsglocke befestigt. Die Naben sind an der Oberfläche der seitlichen, den Verbindungsmitteln zugewandten Flächen mit gewindeförmig ausgebildeten ”Knautschzonen” ausgestattet, die auftretende mechanische Schwingungen aufnehmen. Ebenso dienen zwischen den Naben und der Oberfläche der Bremsglocke angeordnete Federelemente der Verbindungsmittel zur Kompensierung auftretender Schwingungen und temperaturabhängiger Abmessungsveränderungen. Die Herstellung der ”Knautschzonen” und der erforderliche komplizierte Aufbau der Verbindungsmittel erfordern ebenfalls einen hohen zeitlichen und materialmäßigen Aufwand. Zudem besteht auch bei dieser Anordnung der Bremseinrichtung die thermische Beeinflussung auf die Reibringe und die Bremsglocke.
Weiterhin bekannt ist nach der DE 10 2008 022 553 A1 eine Bremsscheibe sowie ein Baukastensystem für eine Radbremse eines Fahrzeugs mit der die Herstellungskosten von Keramik-Bremsscheiben gesenkt werden soll. Die Nutzung der Vorteile von Keramik-Bremsscheiben, wie niedriges Gewicht, hohe Verschleißbeständigkeit und hohe Verzögerungswerte sollen durch diese Lösung mit der Senkung der bislang hohen Herstellungskosten verbunden werden. Dazu dient ein Baukastensystem mit einer Anzahl an Gleichteilen mit denen unterschiedliche Typen der Bremsscheibe hergestellt werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, eine unterschiedliche Anzahl und/oder unterschiedlich geformte Abstandshalter zur Realisierung unterschiedlicher Kühlkanalgeometrien zu verwenden. Weiterhin können Bremsscheiben unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Radien zum Aufbauen unterschiedlich leistungsstarker Bremsscheiben genutzt werden. Nachteilig an dieser Bremsscheibe und dem dazu vorgeschlagenen Baukastensystem ist der weiterhin erforderliche hohe Herstellungsaufwand und die ebenfalls bestehende thermische Beeinflussung auf Reibringe und Bremsglocke.
Mit der EP 2 543 905 A1 wird eine Bremsvorrichtung beschrieben, bei der eine Verbundbremsscheibe umfänglich an ihrer radial zugewandten Innenseite Vertiefungen aufweist, durch die geometrische Naben gebildet werden. Diese Naben werden beim Zusammenbau in umfänglich angebrachte Vertiefungen auf der Bremsglocke eingefügt. Die sich zwischen den Vertiefungen der Bremsglocke ergebenden zahnförmigen Ausbildungen weisen jeweils Bohrungen mit Innengewinde auf, die zur Aufnahme der mit Schrauben versehenen Verbindungsmittel dienen. Die Verbindungsmittel sind vorzugsweise klammerförmig ausgebildet, deren Klammerarme in vorgesehene seitliche Zwischenräume zwischen den zahnförmigen Ausbildungen und den Naben federnd eingreifen. Mittels der Federwirkung der klammerförmigen Verbindungsmittel werden mechanische Schwingungen und Änderungen der Abmessungen kompensiert. Nachteilig ist auch an dieser Vorrichtung der hohe zeitliche und materialmäßige Aufwand sowie die vorhandene thermische Beeinflussung auf die Verbundbremsscheibe und die Bremsglocke.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Bremsvorrichtung für Radbremsen, die einen geringeren zeitlichen und materialmäßigen Herstellungsaufwand erfordert und mit der bei Erfordernis thermische Beeinflussungen auf die Baugruppen der Bremsvorrichtung entsprechend den auf den Fahrzeugtyp bezogenen technischen Vorgaben verhindert werden können.
Gelöst wird die Aufgabe mit der Bremsvorrichtung entsprechend den beschreibenden Merkmalen nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Bremsvorrichtung werden mit den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 10 beschrieben. Durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit der formschlüssigen Zusammenfügung der Bremsglocke mit den Reibringen in einer Verbindungsebene, lassen sich die Baugruppen einfacher herstellen. Der unmittelbare Kontakt der kraftübertragenden Flächen zwischen Bremsglocke und Reibringen erfordert keine weiteren zwischengeschalteten Mittel. Diese Ausführungsform der geschaffenen Bremsvorrichtung ist für Fahrzeuge geeignet, bei denen die auftretende Temperatur während des Bremsvorganges unterhalb von 580°C liegt. Durch die Einbringung von wärmeisolierendem keramischen Materialien an den Verbindungsstellen zwischen den Bremskolben und der Bremsfläche der Reibringe sowie zwischen den Reibringen und der Bremsglocke wird die thermische Beeinflussung auf deren Materialien stark verringert bis gänzlich verhindert. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Verbindungsmittel werden die durch mechanische Schwingungen und Temperatureinflüsse bewirkten Bewegungen der Bremsglocke zugelassen. Die Entstehung von Geräuschen wird minimiert und die negativen Einflüsse auf die Materialien wie beispielsweise Entstehung von Rissbildungen und Abnutzungserscheinungen werden verhindert. Ebenso wird durch die einfache und materialsparende Gestaltungsform der Verbindungsmittel der materialmäßige und zeitliche Herstellungsaufwand verringert Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Lösung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. In der Zeichnung zeigen
1: die Explosionszeichnung der Bremsvorrichtung,
2: die schematische Darstellung der zusammengefügten Bremsvorrichtung und
3: die schematische Darstellung eines ein- und eines zweiteiligen Bremskolbens.
Die Explosionszeichnung der Bremsvorrichtung nach 1 zeigt die aus den Bremsscheiben 1, 2 bestehende Verbundbremsscheibe, die durch zwischen diesen eingebrachte Abstandshalter mit einer Kühlvorrichtung versehen ist. Die jeweiligen Bremsscheiben 1, 2 stellen hinsichtlich ihrer Funktionen die Reibringe 3 dar, die mit ihren nach außen gerichteten Seitenflächen die Bremsflächen bilden, auf die hier nicht näher dargestellte ebenfalls seitlich angeordneten Bremskolben während des Bremsvorganges ihre Bremskräfte ausüben. Am Innenrand 6 sind umfänglich gleichbeanstandete radial verlaufende Vertiefungen 5 eingebracht, die zur Bildung von Ringnaben 9 führen. Weiterhin ist in 1 die Bremsglocke 4 dargestellt, in die ebenfalls radial verlaufende gleichbeanstandete Vertiefungen 7 eingebracht sind. Diese führen zur Bildung von Glockennaben 8, die aufgrund ihrer Abmessungen beim Zusammenbau mit der Verbundbremsscheibe geometrisch in die Vertiefungen 5 der Reibringe 3 eingepasst werden können. Zwecks Schaffung von Bewegungsfreiheit für die Glockennaben 8 bei auftretenden mechanischen Schwingungen und Abmessungsveränderungen infolge thermischer Einflüsse wird konstruktiv zwischen den Glockennaben 8 und den Reibringen 3 radial ein Freiraum von bis zu mehreren Millimeter belassen. In die Vertiefungen 7 der Bremsglocke 4 werden u-förmige keramische Isolierteile 10 eingebracht. Diese Isolierteile 10 umschließen nach dem Zusammenbau der Bremsglocke 4 mit den Reibringen 3 die Ringnaben 9 und isolieren dadurch die Bremsglocke 4 vor der auftretenden Wärme an der Bremsfläche der Reibringe 3 während des Bremsvorganges. Die Befestigung der Bremsglocke 4 an der Verbundbremsscheibe erfolgt mittels streifenförmiger Verbindungsmittel 11. Die Verbindungsmittel 11 werden durch Schraubverbindungen jeweils beidseitig an den Glockennaben 8 befestigt. Dadurch umschließen die Verbindungsmittel 11 die Ringnaben 9 und die Isolierteile 10. Durch den konstruktiv vorgesehenen Freiraum können sich die Glockennaben 8 jedoch radial bewegen. Beim Auftreten von mechanische Schwingungen oder Änderung der Abmessungen infolge thermischer Einflüsse können diese dadurch kompensiert werden. Dadurch entstehende Geräusche werden so minimiert und Rissbildungen sowie Materialermüdungen verlangsamt. Um auch die Wärmeleitung von den Reibringen 3 über die streifenförmigen Verbindungsmittel 11 zur Bremsglocke 4 zu verhindern, werden zwischen den Verbindungsmitteln 11 und der Bremsglocke 4 Zwischenlagen eingebracht, die aus keramischen Materialien oder Titan bzw. Titanverbindungen gefertigt sind.
Die schematische Darstellung der 2 zeigt die Bremsvorrichtung nach der Zusammenfügung der Verbundbremsscheibe mit der Bremsglocke 4 und den zwischen den Glockennaben 9 und der Bremsglocke 4 eingefügten u-förmigen Isolierteilen 10.
Mit den Darstellungen der 3 werden alternative Ausführungen der Bremskolben eines hier nicht näher wiedergegebenen Bremssattels aufgezeigt. Danach kann der Bremskolben ein- oder zweiteilig ausgeführt sein. Als Material der Bremskolben kommen wärmeisolierende keramische Materialien wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Zirkoniumoxid (ZrO₃) zur Anwendung. Diese Materialien verhindern aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit weitestgehend die Wärmeableitung von den Reibringen 3 zum Bremssattel. Damit einhergehend wird die Erhitzung der Bremsflüssigkeit verringert. Die niedrigere Materialdichte der Materialien bewirkt die Senkung des Gewichts der Bremsvorrichtung. Mit der sehr hohen Verschleißfestigkeit dieser Materialien entfallen auch kostenaufwändige Beschichtungen der bisher zur Anwendung kommenden Materialien. Zudem weisen diese Materialien aufgrund ihres niedrigen Reibwiderstandes ein sehr gutes Gleitverhalten auf, die in den meisten Anwendungsfällen Schmiervorgänge überflüssig werden lassen. Je nach den Erfordernissen des konkreten Anwendungsfalles können diese keramischen Bremskolben ein- oder zweiteilig ausgeführt werden. Bei der einteiligen Ausführungsform besteht die Baugruppe 13 des Bremskolbens in ihrer Gesamtheit aus einem der oben genannten keramischen Materialien mit einem der Bremsfläche zugewandten Bremsbelag. Bei den Baugruppen 13, 14 des zweiteiligen Bremskolbens besteht zumindest die der Bremsfläche der Reibringe 3 zugewandte Baugruppe 14 aus keramischen Material. Durch die Anordnung von wärmeisolierenden Baugruppen wird die Wärmeausdehnung verringert und dadurch mechanische Abnutzungen sowie Rissbildungen weitestgehend verhindert. Desweiteren wirken sich die wärmeisolierenden Anordnungen positiv auf die chemische Beständigkeit der Bremsflüssigkeit auf.
Bezugszeichenliste

1: Bremsscheibe
2: Bremsscheibe
3: Reibring
4: Bremsglocke
5: Vertiefungen
6: Innenrand
7: Vertiefungen
8: Glockennabe
9: Ringnabe
10: Isolierteil
11: Verbindungsmittel
12: Befestigungsmittel
13: Baugruppe
14: Baugruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1395760 B1 [0002]
EP 1443235 A1 [0003]
DE 102008022553 A1 [0004]
EP 2543905 A1 [0005]

Claims

Bremsvorrichtung mit einer Verbundscheibenbremse, deren Reibringe zwecks Auslösung des Bremsvorganges einem Bremskolben aufweisenden Bremssattel zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsglocke (4) entlang des Umfangrandes radiale Vertiefungen (7) und die Reibringe (3) an ihrem der Bremsglocke (4) radial zugewandten Innenrand (6) radial nach außen verlaufende Vertiefungen (5) aufweisen, die derart gestaltet sind, dass die Bremsglocke (4) formschlüssig mit den Reibringen (3) zur Verbundscheibenbremse zusammenfügbar sind und dabei mindestens die nach der Zusammenfügung den Bremskolben zugewandte seitliche Fläche der Verbundscheibenbremse eine Ebene bildet.
Bremsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsglocke (4) und die Reibringe (3) mittels Verbindungsmittel (11) miteinander verbunden werden können sowie die Bremskolben des Bremssattels wärmeisolierendes keramisches Material aufweisen und/oder jeweilig zwischen den sich berührenden Flächen der Vertiefungen (7) in der Bremsglocke (4) mit den Flächen der in die Vertiefungen (7) eingefügten Ringnaben (9) der Reibringe (3) allseitig wärmeisolierende Materialien eingebracht sind.
Bremsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskolben des Bremssattels ganzkörperlich aus wärmeisolierendem keramischen Material mit einem der Bremsfläche zugewandten Bremsbelag bestehen.
Bremsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskolben jeweils aus zwei miteinander zusammenfügbaren Baugruppen (13; 14) bestehen, von denen mindestens die dem Reibring (3) zugeordnete Baugruppe (14) aus wärmeisolierenden keramischen Material besteht.
Bremsvorrichtung nach den Patentansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als wärmeisolierendes keramisches Material Aluminiumoxid (Al₂O₃) zur Anwendung kommt.
Bremsvorrichtung nach den Patentansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als wärmeisolierendes keramisches Material Zirkoniumoxid (ZrO₃) zur Anwendung kommt.
Bremsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als wärmeisolierendes Material Titan zur Anwendung kommt.
Bremsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (11) streifenförmig ausgebildet, an ihren Enden mit jeweils einer Glockennabe (8) zweier an der Bremsglocke (4) befindlicher benachbarter Glockennaben (8) lösbar verbunden sind und dabei die Glockennaben (9) so umschließen, die den Glockennaben (9) eine radiale Bewegung innerhalb eines vorgegebenen Freiraumes innerhalb der Vertiefungen (7) ermöglichen.
Bremsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus wärmeisolierenden keramischen Material bestehende u-förmig ausgebildete Isolierteile (10) jeweils zwischen den kontaktierenden Flächen der Glockennaben (9) und den Flächen der Vertiefungen der Bremsglocke (4) eingebracht sind.
Bremsvorrichtung nach den Patentansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verbindungsmitteln (11) und der Bremsglocke (4) Zwischenlagen angeordnet sind, die aus wärmeisolierendem keramischen Material bestehen.