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Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibenvorrichtung gemäß dem Anspruch 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren gemäß dem Anspruch 8.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Bremsscheibenvorrichtungen zweiteilig ausgebildet sein können. So ist üblicherweise bei derartigen zweiteiligen Systemen eine Bremsscheibe vorgesehen, welche eine ringförmige Ausbildung aufweist. Die durch den Ring entstehende Scheibenöffnung wird durch einen Bremstopf aus einem Blechmaterial abgeschlossen. Neben der grundsätzlichen Bremsfunktion, nämlich der Betriebsbremse, sind Fahrzeuge häufig zusätzlich mit einer Feststellbremse, welche auch als Handbremsfunktion bezeichnet werden kann, ausgestattet. Üblicherweise ist diese Feststellbremsfunktion entweder durch eine separate mechanische Lösung gewährleistet, oder durch eine entsprechende Aktivierung der Betriebsbremsfunktion. So kann zum Beispiel eine Kontaktierung eines Bremsbelages mit der Bremsscheibe die Betriebsbremsfunktion wie auch die Feststellbremsfunktion zur Verfügung stellen.
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Jedoch kann es gewünscht sein, ganz bewusst eine mechanische Trennung zwischen der Betriebsbremsfunktion und der Feststellbremsfunktion zur Verfügung zu stellen. Um dies zu gewährleisten, sind bei den bekannten Lösungen separate mechanische Einheiten notwendig, welche eine entsprechende Feststellbremsfunktion an dem jeweiligen Rad gewährleisten können. Hierfür sind zusätzliche mechanische Einrichtungen, und insbesondere zusätzliche am jeweiligen Rad bzw. der Radnabe befestigte Bauteile notwendig, welche die Relativbewegung zwischen dem Rad bzw. der Radnabe einerseits und dem Fahrzeug andererseits hinsichtlich der Feststellbremsfunktion gewährleisten können bzw. vermeiden können.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine mechanisch getrennte Feststellbremsfunktion zu ermöglichen.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Bremsscheibenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bremsscheibenvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Bremsscheibenvorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend eine ringförmige Bremsscheibe mit einem umlaufenden Außenabschnitt und einem umlaufenden Innenabschnitt, dessen Innendurchmesser eine Scheibenöffnung begrenzt und einen Bremstopf mit einem ringförmig umlaufenden Randabschnitt, wobei der Bremstopf am Randabschnitt an dem Innenabschnitt der Bremsscheibe befestigt ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der Randabschnitt wenigstens abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist, wobei sich die Wände des Randabschnitts wenigstens teilweise kontaktieren und eine Innenfläche des Randabschnitts als zusätzliche Bremsfläche ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist also eine Bremsscheibenvorrichtung vorgesehen, welche grundsätzlich zweiteilig aufgebaut ist. Zum einen ist eine ringförmige Bremsscheibe mit einem umlaufenden Außenabschnitt und einem umlaufenden Innenabschnitt vorgesehen, wie sie grundsätzlich bekannt sind. Solche Bremsscheiben können beliebig komplex aufgebaut sein und sind insbesondere als belüftete bzw. innenbelüftete Bremsscheiben ausgebildet. Die sich durch die ringförmige Ausbildung der Bremsscheibe ausbildende Scheibenöffnung wird erfindungsgemäß durch einen Bremstopf abgeschlossen. Dieser Bremstopf ist insbesondere mit dem später noch näher erläuterten Boden ausgestattet.
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Als einen Kerngedanken der vorliegenden Erfindung wird der Bremstopf aus einem Blechmaterial ausgebildet und nun mit einer zusätzlichen Funktionalität ausgestattet. Der Bremstopf ist dabei aus einem Blechmaterial ausgebildet, so dass er insbesondere im Rahmen eines Kaltverformungsprozesses hergestellt werden kann. So ist für den Bremstopf zur Herstellung zum Beispiel ein Tiefziehprozess und/oder ein Biegeprozess einsetzbar.
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Der Bremstopf ist erfindungsgemäß in seinem Randabschnitt nun wenigstens abschnittsweise mehrlagig und/oder abschnittsweise kaltgeformt aufgedickt ausgebildet. Besonders bevorzugt ist dabei eine doppelwandige Ausbildung. Diese abschnittsweise mehrlagige und/oder abschnittsweise aufgedickte Ausbildung kann zum Beispiel in umlaufender Richtung ausgebildet sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn im Wesentlichen vollständig umlaufend oder komplett vollständig umlaufend die mehrlagige und/oder abschnittsweise aufgedickte Ausbildung des Randabschnitts zur Verfügung gestellt ist. Bei mehrlagiger und/oder abschnittsweise aufgedickter Ausbildung sind die jeweiligen Wände in diesem Randabschnitt zueinander kontaktierend bzw. wenigstens teilweise kontaktierend ausgebildet. Das bedeutet, dass durch entsprechende Kontaktflächen zwischen den einzelnen Wänden der doppelwandigen oder mehrlagigen Ausbildung des Randabschnitts eine Kraftübertragung erfolgen kann.
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Auf Basis der mehrlagigen und/oder abschnittsweise aufgedickten Ausbildung gemäß dem Kerngedanken der vorliegenden Erfindung im Randabschnitt des Bremstopfs wird dieser mechanisch verstärkt. Trotz der einfachen und kostengünstigen Herstellmöglichkeit mithilfe eines Tiefziehverfahrens oder ähnlicher kaltverformender Herstellmöglichkeiten wird nun erfindungsgemäß eine zusätzliche Bremsfunktionalität zur Verfügung gestellt. So kann in diesem mechanisch verstärkten Bereich des Randabschnitts nun die Innenfläche dieses Randabschnitts als zusätzliche Bremsfläche ausgebildet werden. Diese zusätzliche Bremsfläche ist dabei insbesondere ausgebildet für das Erfüllen einer Feststellbremsfunktion.
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Bei einer erfindungsgemäßen Bremsscheibenvorrichtung kann nun eine Funktionstrennung vorgesehen werden, welche zum einen eine klassische Betriebsbremse als Scheibenbremsanlage zur Verfügung stellt. Die Feststellbremsfunktion kann durch zum Beispiel als Trommelbremse ausgebildete Bremsbacken zur Verfügung gestellt werden, welche entsprechend zur Anlage an der als zusätzliche Bremsfläche ausgebildeten Innenfläche im Randabschnitt des Bremstopfs gelangen. Diese Anlage der Bremsklötze bzw. der Bremsbeläge an der zusätzlichen Bremsfläche führt dazu, dass im Stillstand des Fahrzeugs eine Feststellbremsfunktionalität zur Verfügung gestellt wird.
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Im Vergleich zu bekannten Lösungen kann diese separate mechanische Ausgestaltung der Feststellbremsfunktion nun in kostengünstiger und einfacher Weise zur Verfügung gestellt werden, da durch einfache und vor allem kostengünstig herstellbare mechanische Verstärkung des Randabschnitts dieser nun einen Teil der zusätzlichen und separat ausgebildeten Feststellbremsfunktionalität zur Verfügung stellen kann.
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Die einzelnen Bauteile, insbesondere die Bremsscheibe und der Bremstopf sind dabei vorzugsweise als rotationssymmetrische Bauteile ausgebildet. Unter einem Außenabschnitt und einem Innenabschnitt der Bremsscheibe sind dabei sowohl linienförmige, als auch flächenförmige Abschnitte zu verstehen. Üblicherweise hat eine Bremsscheibe eine definierte Dicke, so dass nach außen und nach innen der Innenabschnitt sowie der Außenabschnitt insbesondere als Zylindermantelfläche oder wenigstens abschnittsweise als Zylindermantelfläche ausgebildet sein können.
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Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt wenigstens abschnittsweise eine umgebogene und mit sich selbst kontaktierende Wand aufweist. Die Ausbildung des Randabschnitts wenigstens abschnittsweise in Form einer umgebogenen und mit sich selbst kontaktierenden Wand führt zu einer weiteren Reduktion des Aufwandes in der Herstellung. So kann der Blechtopf vorzugsweise als integrales bzw. monolithisches Bauteil hergestellt werden. Die mehrlagige und/oder abschnittsweise aufgedickte Ausbildung des Randabschnitts ist dabei ebenfalls integral bzw. monolithisch. Durch das entsprechende Umbiegen, welches insbesondere in kaltverformender Weise erfolgt, kann darüber hinaus eine zusätzliche mechanische Verfestigung durch Gefügeveränderungen innerhalb des Blechmaterials des Bremstopfes erzielt werden. Darüber hinaus kann durch Auswahl des Biegeradius eine entsprechende Variation erfolgen, wie groß die Kontaktfläche zwischen den beiden sich kontaktierenden Wandungen ausgebildet wird. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität in Radialrichtung wie auch die Verwindungssteifigkeit dieses Randabschnittes angepasst bzw. variiert werden.
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Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung die mehrlagige und/oder abschnittsweise aufgedickte Ausbildung des Randabschnitts durch zumindest einen kaltverformenden Schritt ausgebildet ist. Die Verwendung eines kaltverformenden Schritts, wie er zum Beispiel in Form eines Umbiegens oder eines Tiefziehens zur Verfügung gestellt werden kann, führt zu einer Gefügeveränderung im Metallmaterial des Bremstopfs im Randabschnitt. Diese Gefügeveränderung kann auch als Kaltverfestigung bezeichnet werden, so dass neben der Erzeugung der gewünschten finalen Form des Randabschnitts auf diese Weise eine verbesserte mechanische Stabilisierung zur Verfügung gestellt wird. Somit wird nicht nur durch die Doppelwandigkeit ein verstärktes Material zur Verfügung gestellt, sondern vielmehr auch innerhalb des Materials eine mechanische Verstärkung der Stabilisierungswirkung zur Verfügung gestellt. Dabei sind selbstverständlich auch Kombinationen unterschiedlichster kaltverformender Schritte miteinander im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
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Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die beiden Wände eines insbesondere doppelwandigen Randabschnitts miteinander, insbesondere stoffschlüssig, verbunden sind. Die Verwendung einer stoffschlüssigen Verbindung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die beiden Wände des Randabschnitts nicht integral, sondern separat voneinander ausgebildet sind. So ist beispielsweise das Aufsetzen eines separaten Außenrings auf den Randabschnitt als Innenring denkbar. Dies kann zum Beispiel durch ein Aufschrumpfen erfolgen. Das Verbinden der beiden Wände miteinander erfolgt also durch unterschiedlichste Möglichkeiten. So sind ein Formschluss, ein Reibschluss und/oder ein Stoffschluss denkbar. Insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung in Form eines Schweißverfahrens, also eines Punktschweißverfahrens oder eines Nahtscheißverfahrens, kann im vorliegenden Erfindungsfall Vorteile mit sich bringen. Die entsprechende Verbindung verhindert eine Relativbewegung sowohl bei tangential, als auch bei radial wirkenden Bremskräften.
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Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn der Bremstopf einen wenigstens abschnittsweise geschlossenen Boden aufweist. Die Ausbildung des Bremstopfs mit einem zumindest teilweise abgeschlossenen Boden bringt Vorteile hinsichtlich der Stabilität mit sich. So wird auf diese Weise auch die Verwindungssteifigkeit der Bremsscheibenvorrichtung bzw. des Bremstopfs verbessert. Insbesondere bei aktivierter Feststellbremsfunktion kann auf diese Weise eine erhöhte Sicherheit der ausreichenden Kontaktierung der jeweiligen Bremsbacken an der zusätzlichen Bremsfläche des Bremstopfs zur Verfügung gestellt werden. Der Boden erstreckt sich dabei vorzugsweise radial nach innen und axial versetzt, um eine entsprechende topfartige Ausbildung des Bremstopfs abzuschließen.
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Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die zusätzliche Bremsfläche wenigstens abschnittsweise eine bearbeitete Bremsoberfläche und/oder einen Bremsbelag, insbesondere in auswechselbarer Weise befestigt, aufweist. Eine Ausbildung der Bremsscheibenvorrichtung mit bearbeiteten Bremsoberflächen und/oder Bremsbelägen verbessert die Bremswirkung der zusätzlichen und separat ausgebildeten Feststellbremsvorrichtung. Somit kann die Ausbildung der Bremsoberfläche zum Beispiel durch eine mechanische Bearbeitung zur Verfügung gestellt werden. Es ist nämlich denkbar, dass durch Aufrauen der Oberfläche erhöhte Reibwerte zur Verfügung gestellt werden, um dementsprechend die Feststellbremsfunktion zu verbessern. Das Einsetzen eines separaten Bremsbelages für das Zurverfügungstellen einer bearbeiteten Bremsoberfläche erlaubt es darüber hinaus, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Wartung bzw. eine Reparatur einer reduzierten Bremsleistung der Feststellbremsfunktion durchzuführen.
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Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn der Randabschnitt eine, insbesondere umlaufende, Bördelung aufweist, welche sich radial oder im Wesentlichen radial nach außen erstreckt und insbesondere einen befestigenden Formschluss mit dem Innenabschnitt der Bremsscheibe ausbildet. Wird eine Verbindung zwischen dem Innenabschnitt der Bremsscheibe und dem Randabschnitt besonders einfach benötigt, so kann dies durch die beschriebene Bördelung zur Verfügung gestellt werden. Unter einer Bördelung ist dabei insbesondere ein Teilabschnitt des Randabschnitts zu verstehen, welcher radial über den Rest des Randabschnitts nach außen hervorsteht. Eine Bördelung ist insbesondere ebenfalls durch ein kaltverformendes Verfahren zur Verfügung gestellt. Die radiale Erstreckung der Bördelung nach außen oder theoretisch auch nach innen, dient dazu, einen zumindest abschnittsweise zur Verfügung gestellten Formschluss mit einer korrelierenden Oberfläche des Innenabschnitts der Bremsscheibe zur Verfügung zu stellen. Dies erlaubt es in kostengünstiger und einfacher Weise, die Befestigung des Bremstopfs an der Bremsscheibe herzustellen. Die Ausbildung kann dabei bevorzugt durch eine elastisch federnde Ausgestaltung des Bremstopfs im Bereich des Randabschnitts, bevorzugt jedoch neben dem Randabschnitt zur Verfügung gestellt werden, so dass beim Einschieben des Bremstopfs in seine finale Position in der Scheibenöffnung der gesamte Randabschnitt durch einen entsprechenden Federabschnitt neben dem Randabschnitt radial nach innen federn kann und durch ein axiales Eindrücken des Bremstopfes die finale Position erreicht werden kann. Sobald diese finale Position in axialer Richtung erreicht ist, wird durch die federnde Ausgestaltung neben dem Randabschnitt dieser in seine gewünschte radiale Position nach außen zurückspringen und auf diese Weise den beschriebenen Formschluss zwischen der Bördelung und dem Innenabschnitt der Bremsscheibe ausbilden.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibenvorrichtung. Hierbei sind die folgenden Schritte vorgesehen:
- – Anordnen eines Bremstopfs in einer Scheibenöffnung einer Bremsscheibe,
- – Ausbilden eines wenigstens abschnittsweise mehrlagigen und/oder abschnittsweise aufgedickten Randabschnitts am Bremstopf,
- – Befestigen des Randabschnitts an einem Innenabschnitt der Bremsscheibe.
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Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Bremsscheibenvorrichtung erläutert worden sind. Selbstverständlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Aneinanderreihung der beschriebenen Schritte des Verfahrens im Wesentlichen frei voneinander erfolgen. So kann beispielsweise das Ausbilden des abschnittsweise mehrlagigen bzw. doppelwandigen Randabschnitts erst erfolgen, wenn der Bremstopf bereits in der Scheibenöffnung angeordnet ist. Auch ist es denkbar, dass die Ausbildung des Randabschnitts in doppelwandiger Weise bereits vor der Anordnung des Bremstopfs an der Bremsscheibe erfolgt. Selbstverständlich kann auch durch das Ausbilden des mehrlagigen bzw. doppelwandigen Randabschnitts die Befestigung des Randabschnitts am Innenabschnitt erfolgen, wie dies zum Beispiel bei der Durchführung eines Bördelschritts der Fall ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt des Bremstopfs durch Umbiegen hergestellt wird. Das Umbiegen stellt eine besonders einfache und kostengünstige Lösung für die Herstellung des Randabschnitts zur Verfügung. Insbesondere handelt es sich hier ebenfalls wieder um eine kaltverfestigende Ausbildung, so dass entsprechend die gleichen Vorteile, wie weiter oben bereits erläutert, erzielt werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass am Randabschnitt eine Bördelung ausgebildet wird für eine, insbesondere formschlüssige, Befestigung am Innenabschnitt der Bremsscheibe. Die Ausbildung einer formschlüssigen Befestigung am Innenabschnitt durch die entsprechende Bördelung erlaubt es nun sowohl direkt, als auch indirekt durch die beschriebene elastische Federmöglichkeit, eine vereinfachte und dennoch mit hoher Sicherheit versehene Befestigung des Bremstopfs an dem Innenabschnitt der Bremsscheibe zur Verfügung zu stellen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibenvorrichtung,
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2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibenvorrichtung im Detail,
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3 die Ausführungsform der 2 in anderer Ansicht.
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In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Bremsscheibenvorrichtung 10 dargestellt. Diese ist zweiteilig ausgebildet mit einer Bremsscheibe 20 und einem Bremstopf 30. Die Bremsscheibe 20 ist ringförmig ausgebildet, so dass sich ein radial nach außen zeigender Außenabschnitt 22 sowie ein radial nach innen zeigender Innenabschnitt 24 ausbildet. Bei dieser Bremsscheibe 20 handelt es sich um eine innenbelüftete Version, welche sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung Belüftungskanäle aufweist.
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Durch die ringförmige Ausgestaltung der Bremsscheibe 20 bildet sich eine zentrale Scheibenöffnung 26 aus. In diese Scheibenöffnung 26 ist hier ein Bremstopf 30 eingesetzt, welcher mit einem Boden 39 in axialer Richtung verschlossen oder im Wesentlichen verschlossen ist. In axialer Richtung erstreckt sich der Bremstopf 30 mit seinen Topfwänden zu seinem Ende hin, wobei an dessen Ende ein umlaufender Randabschnitt 32 ausgebildet ist. Dieser Randabschnitt 32 dient zur Befestigung am Innenabschnitt 24 der Bremsscheibe 20.
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Wie bereits in 1 zu erkennen ist, ist dabei der Innendurchmesser I der Bremsscheibe 20 an den Außendurchmesser des Bremstopfs 30 in seinem Randabschnitt 32 angepasst, um die bereits beschriebene Befestigung erzielen zu können. Darüber hinaus ist auf der Innenfläche 36 des Randabschnitts 32 eine zusätzliche Bremsfläche 38 ausgebildet, welche eine Feststellbremsfunktion zur Verfügung stellen kann. So können nun radial nach außen gerichtet ein oder mehrere Bremsklötze in reibschlüssigem Kontakt mit dieser Innenfläche 36 als zusätzliche Bremsfläche 38 gebracht werden, um eine Feststellbremsfunktion zur Verfügung stellen zu können.
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Um eine mechanische Verformung des Bremstopfs 30 und/oder eine unerwünschte radiale mechanische Belastung der Bremsscheibe 20 zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, ist im Randabschnitt 32 eine erfindungsgemäß mechanisch stabilisierte Ausbildung des Bremstopfs 30 vorgesehen.
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2 zeigt eine Möglichkeit für so eine mechanisch stabilisierende Ausführungsform des Randabschnitts 32. So sind hier zwei Wände 34 doppelwandig aufeinandergelegt und kontaktieren sich zumindest in einem Abschnitt im Wesentlichen vollständig in Umfangsrichtung. Grundsätzlich ist eine mehrlagige und/oder abschnittsweise aufgedickte Ausbildung des Randabschnitts 32 denkbar, sodass die in 2 dargestellte doppelwandige Ausbildung des Randabschnitts lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt. Diese doppelwandige Ausbildung ist durch ein Umbiegen des Randabschnitts 32 durchgeführt worden, so dass die Außenfläche der äußeren Wand 34 auf der Außenfläche der inneren Wand 34 zum Liegen kommt. Dieses Umbiegen kann zum Beispiel durch einen Tiefziehprozess zur Verfügung gestellt werden. Auf der Innenseite 36 ist hier die zusätzliche Bremsfläche 38 darüber hinaus hinsichtlich der Bremsoberfläche 37 mechanisch bearbeitet worden, um die Bremswirkung durch einen erhöhten Reibwert noch weiter zu verbessern.
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Wie in der 2 und darüber hinaus auch in der 3 zu erkennen ist, ist der Randabschnitt 32 zusätzlich mit einer Bördelung 33 ausgebildet, welche hier einen formschlüssigen Eingriff bzw. eine formschlüssige Verbindung mit dem Innenabschnitt 24 der Bremsscheibe 20 erlaubt. Auf diese Weise erfolgt ein besonders einfaches und kostengünstiges Befestigen des Bremstopfs 30 über seinen Randabschnitt 32 am Innenabschnitt 24 der Bremsscheibe 20.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
