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Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Verbindung eines Bremsscheibentopfs mit einem Reibring einer Bremsscheibe.
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Aus dem Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Ausführungsformen solcher Verbindungselemente bekannt.
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Beispielsweise ist in der
DE 10 2013 002 300 B3 ein Verbindungselement beschrieben, das an beiden Endbereichen, d. h. an dem in dem Bremsscheibentopf aufgenommenen Endbereich und an dem in dem Reibring aufgenommenen Endbereich, Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweisen. Auf diese Weise können die Verbindungselemente formschlüssig mit dem Bremsscheibentopf bzw. dem Reibring vergossen werden.
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Die
DE 10 2012 205 410 A1 beschreibt Verbindungselemente, die quer zu ihrer Längsachse eine Vergrößerung aufweisen, die eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Reibring oder einem Adapter zur Anbindung des Verbindungselements an der Bremsscheibenanordnung erlauben.
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Die
DE 101 03 639 A1 beschreibt als Hohlstifte ausgebildete Verbindungselemente, die eine verbesserte Kühlung des Reibrings ermöglichen sollen.
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Aus der
EP 2 716 931 A1 ist eine Bremsscheibe mit einem Bremsscheibentopf und einem Reibring bekannt, die durch als Zapfen ausgebildete Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Dabei verlaufen die Mittelachsen der Verbindungselemente in einem Winkel geneigt zur Normalen auf die Rotationsachse.
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Die Anordnung einer Korrosionsschutzschicht auf einem einen Bremsscheibentopf mit einem Reibring verbindenden Verbindungselement ist aus der
DE 10 2011 053 253 A1 bekannt.
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In der
DE 10 2012 010 728 B3 ist ein Verbindungselement beschrieben, dessen in dem Bremsscheibentopf aufgenommener Endbereich in Form einer Halbkugel ausgebildet ist.
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Die
DE 10 2008 061 915 A1 beschreibt unterschiedliche Ausführungsformen solcher Verbindungselemente, wobei dieselben in Bohrungen des Bremsscheibentopfs verschieblich aufgenommen und am Reibring befestigt sind.
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Aus der
WO 2010/063831 A1 ist die umgekehrte Ausführungsform bekannt, nämlich dass das Verbindungselement am Bremsscheibentopf befestigt und in dem Reibring beweglich aufgenommen ist.
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Eine Bremsscheibe mit einem Reibring und einem Bremsscheibentopf, die mittels derartiger Verbindungselemente verbunden sind, ist außerdem in der
DE 198 43 399 A1 beschrieben. Dabei ist eine Wand des Bremsscheibentopfs in Radialrichtung nachgiebig ausgeführt.
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Verbindungselemente, die an ihrer in dem Reibring aufgenommenen Seite keilförmig ausgeführt sind, sind in der
EP 2 275 702 A2 beschrieben.
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Die
EP 1 122 456 A1 beschreibt Verbindungselemente, die an ihrem in dem Reibring aufgenommenen Endbereich mit mehreren ringförmig umlaufenden Nuten versehen sind.
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Verbindungselemente, die an ihrem dem Bremsscheibentopf zugeordneten Endbereich einen Vierkant aufweisen, sind aus der
JP 2006-37993 A bekannt.
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Die
GB 1 032 923 beschreibt eine Bremsscheibe, deren Reibring mit dem Bremsscheibentopf mittels Verbindungselementen derart verbunden ist, dass bei einem Temperaturanstieg und einer damit verbundenen Vergrößerung des Reibrings eine radiale Bewegung desselben relativ zu dem Bremsscheibentopf möglich ist.
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Die auch als Zapfen, Stifte oder ähnliches bezeichneten Verbindungselemente übertragen das Bremsmoment von dem Reibring auf den Bremsscheibentopf und damit auf die Radnabe, wobei sie eine temperaturbedingte radiale Ausdehnung des Reibrings erlauben sollten. Dabei wirken hohe Kräfte auf die Verbindungselemente, die insbesondere am Übergang vom meist zylindrischen Schaftabschnitt auf den häufig eine gewisse Verbreiterung aufweisenden Kopfabschnitt zu einem Versagen führen können. Da ein Versagen der Verbindungselemente während des Betriebs schwerwiegende Folgen haben kann, muss dies in jedem Fall vermieden werden.
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Eine weitere Anforderung an die Verbindungselemente tritt bei der Handhabung derselben in entsprechenden Handhabungseinrichtungen auf, da sich nicht jede beliebige Bauform eines Verbindungselements mit den vorhandenen Handhabungseinrichtungen fördern lässt. Dies kann zu Problemen und zusätzlichen Kosten bei der Fertigung dieser Verbindungselemente führen.
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Ein weiteres Problem der bekannten Verbindungselemente besteht darin, dass es teilweise schwierig ist, dieselben mit dem Material des Bremsscheibentopfs zu umgießen. Beispielsweise kann es bei sehr zerklüfteten Konturen zu Gießfehlern an dem Bremsscheibentopf, wie Lufteinschlüssen oder Verwirbelungen, kommen.
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Häufig weisen die bekannten Verbindungselemente außerdem ein hohes Gewicht auf, das nicht nur das Gewicht der Bremsscheibe erhöht, sondern sich auch negativ auf die rotierenden Massen eines Kraftfahrzeugs auswirkt, das mit einer Bremsscheibe ausgestattet ist, die solche Verbindungselemente aufweist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungselement zur Verbindung eines Bremsscheibentopfs mit einem Reibring einer Bremsscheibe zu schaffen, das eine verbesserte Festigkeit aufweist und dabei einfach zu handhaben ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verbindungselement lässt sich durch die am äußeren Umfang desselben angeordnete Anlagefläche, die eine Breite von wenigstens 0,5 mm aufweist, mit bekannten bzw. meist bereits vorhandenen Handhabungseinrichtungen transportieren, so dass es nicht notwendig ist, neue Handhabungseinrichtungen oder ähnliches einzusetzen. Dadurch lassen sich ansonsten notwendige, hohe Kosten vermeiden. Insbesondere kann das auf diese Art und Weise ausgestaltete Verbindungselement prozesssicher gefördert werden.
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Gegenüber bekannten Lösungen ergibt sich durch den Übergangsbereich zwischen dem Kopfabschnitt und dem Schaftabschnitt, der wenigstens einen in den Schaftabschnitt übergehenden Radius aufweist, eine erheblich verbesserte Festigkeit des erfindungsgemäßen Verbindungselements, wodurch dasselbe wesentlich höhere Kräfte, beispielsweise in Form von Biege- oder Zugspannungen, aufnehmen kann.
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Durch diese erhöhte Festigkeit des erfindungsgemäßen Verbindungselements können vorteilhafterweise höhere Momente zwischen dem Reibring und dem Bremsscheibentopf übertragen werden. Andererseits kann es auch möglich sein, dass sich durch diese Festigkeitserhöhung die Anzahl der zur Verbindung eines Reibrings mit einem Bremsscheibentopf einer Bremsscheibe eingesetzten Verbindungselemente verringern lässt, wenn keine höheren Momente übertragen werden sollen.
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Auch eine Kombination hiervon ist denkbar, d.h. dass bei einer geringeren Anzahl an Verbindungselementen höhere Momente übertragen werden können.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass das Verbindungselement mit einem geringeren Gewicht als die bekannten Lösungen ausgeführt werden kann, was sich sehr vorteilhaft auf die rotierenden Massen eines mit einer Bremsscheibe, bei welcher erfindungsgemäße Verbindungselemente zur Verbindung des Reibrings mit dem Bremsscheibentopf eingesetzt werden, ausgestatteten Kraftfahrzeugs auswirkt.
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Des Weiteren kann gegebenenfalls auch das Gewicht des Bremsscheibentopfs bei gleichbleibender Wandstärke verringert werden. In ähnlicher Weise können möglicherweise die Innenmaße des Bremsscheibentopfs vergrößert werden, wodurch eine mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement ausgestattete Bremsscheibe zusätzlichen Bauraumanforderungen gerecht werden kann.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verbindungselements im Hinblick auf die Festigkeit desselben ergibt sich, wenn der Radius des Übergangsbereichs tangential in den Schaftabschnitt übergeht. Dies vereinfacht außerdem die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselements.
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Wenn des Weiteren vorgesehen ist, dass der Radius des Übergangsbereichs nicht tangential in die Anlagefläche des verbreiterten Teilbereichs übergeht, so kann eine Verkürzung des Übergangsbereichs und somit des gesamten Verbindungselements erreicht werden. Außerdem ergibt sich auf diese Weise eine Vereinfachung der Fertigung des erfindungsgemäßen Verbindungselements. Hierbei ist von der Angabe „nicht tangential in die Anlagefläche übergehend“ auch ein geringer, für die Fertigung möglicherweise notwendiger Radius umfasst, der, falls erforderlich, von dem genannten Radius in die Anlagefläche übergeht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Übergangsbereich einen sich an den Radius desselben anschließenden Konus aufweist. Durch einen solchen Konus, der zwischen dem Radius und der Anlagefläche vorgesehen ist, kann eine zu starke Verbreiterung des Übergangsbereichs vermieden und damit eine ausreichende Größe der Anlagefläche sichergestellt werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn der Radius wenigstens das 1,4-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts beträgt, und wenn der Konus einen Winkel von wenigstens 10° gegenüber der Längsachse des Verbindungselements aufweist. Die stellt einen besonders guten Kompromiss zwischen einer hohen Festigkeit und einer geringen Größe und damit auch einem geringen Gewicht des Verbindungselements dar.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Übergangsbereich wenigstens zwei unterschiedlich große Radien aufweist. Dies ermöglicht eine einfache Gestaltung insbesondere des Übergangs des Radius in den Schaftabschnitt.
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Eine einfache Fertigung des Verbindungselements ergibt sich dabei, wenn die wenigstens zwei Radien tangential ineinander übergehen. Des Weiteren werden auf diese Weise Spannungsspitzen vermieden.
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In diesem Zusammenhang kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der sich an den Schaftabschnitt anschließende Radius größer ist als der dem verbreiterten Teilbereich zugewandte Radius. Dies gewährleistet eine hohe Festigkeit des Verbindungselements und es ist vorteilhafterweise möglich, den tangentialen Übergang des Radius in den Schaftabschnitt in einfacher Weise zu gestalten.
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Die genannten Vorteile kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn der größere Radius wenigstens das 3,5-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts beträgt und der kleinere Radius wenigstens das 0,4-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts beträgt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Übergangsbereich eine Vielzahl von sich von dem Schaftabschnitt zu dem Kopfabschnitt kontinuierlich verkleinernden Radien aufweist. Eine solche Ausführungsform des Übergangsbereichs, dessen Mantelfläche in diesem Fall im Prinzip eine Kontur in der Art einer Ellipse aufweist, hat sich hinsichtlich einer besonders hohen Festigkeit des Verbindungselements in diesem Bereich als sehr vorteilhaft erwiesen.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Höhe des Kopfabschnitts kleiner ist als die Hälfte des größten Durchmessers des Schaftabschnitts. Eine solche Ausführungsform des Verbindungselements verbessert die Umgießbarkeit des Verbindungselements mit dem Material des Bremsscheibentopfs, wobei sich gleichzeitig eine geringe Höhe des Kopfabschnitts und damit ein entsprechend geringes Gewicht des Verbindungselements ergibt.
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Eine alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale von Anspruch 12.
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Durch die wenigstens zwei unterschiedlich großen Radien in dem von dem Kopfabschnitt zu dem Schaftabschnitt übergehenden Übergangsbereich ergibt sich eine einfache und gleichzeitig eine hohe Festigkeit gewährleistende Ausführung des Verbindungselements.
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Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform kann darin bestehen, dass die wenigstens zwei Radien tangential ineinander übergehen, da auf diese Weise eine besonders einfache Fertigung gegeben ist.
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Um eine hohe Festigkeit des Verbindungselements und eine einfache Gestaltung des Übergangs des Radius in den Schaftabschnitt zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der sich an den Schaftabschnitt anschließende Radius größer ist als der dem verbreiterten Teilbereich zugewandte Radius, wobei der größere Radius wenigstens das 3,5-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts beträgt und der kleinere Radius wenigstens das 0,4-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts beträgt.
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In Anspruch 15 ist eine weitere alternative Lösung der Aufgabe angegeben.
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Dadurch, dass die Höhe des Kopfabschnitts kleiner ist als die Hälfte, bevorzugt kleiner als 40%, besonders bevorzugt kleiner als ein Drittel des größten Durchmessers des Schaftabschnitts, ergibt sich eine Verbesserung der Umgießbarkeit des Verbindungselements, insbesondere mit dem Material des Bremsscheibentopfs. Gleichzeitig führt dies zu einer geringen Höhe des Kopfabschnitts und damit zu einer entsprechenden Verringerung des für das Verbindungselement benötigten Bauraums sowie des Gewichts desselben. Dadurch können die rotierenden Massen eines Kraftfahrzeugs, das mit einer derartige Verbindungselemente aufweisenden Bremsscheibe ausgestattet ist, verringert werden.
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Des Weiteren kann eine solche Lösung dazu führen, dass der entsprechende, den Kopfabschnitt des Verbindungselements umgebende Bereich des Bremsscheibentopfs kleiner als bislang ausgeführt werden kann, was eine erhebliche Gewichtseinsparung für die gesamte Bremsscheibe mit den oben erwähnten Vorteilen ermöglichen kann. Außerdem lassen sich dadurch gegebenenfalls auch die Innenmaße des Bremsscheibentopfs verändern, um eventuellen zusätzlichen Bauraumanforderungen gerecht werden zu können.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 eine Seitenansicht einer Bremsscheibe mit mehreren erfindungsgemäßen Verbindungselementen;
- 2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus 1;
- 3 eine perspektivische, geschnittene Ansicht der Bremsscheibe aus 1;
- 4 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 5 eine verkürzte Darstellung des Verbindungselements aus 4;
- 6 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 7 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 8 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 9 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 10 eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 11 eine siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 12 eine achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 13 eine neunte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 14 eine zehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 15 eine elfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 16 eine zwölfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 17 eine dreizehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 18 eine vierzehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 19 eine fünfzehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 20 eine sechszehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 21 eine siebzehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 22 eine achtzehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 23 eine neunzehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 24 eine zwanzigste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 25 ein Schnitt nach der Linie XXV-XXV aus 24;
- 26 eine einundzwanzigste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 27 eine zweiundzwanzigste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 28 eine dreiundzwanzigste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 29 ein Schnitt nach der Linie XXIX-XXIX aus 28;
- 30 eine Ansicht gemäß dem Pfeil XXX aus 28;
- 31 ein Schnitt nach der Linie XXXI-XXXI aus 30;
- 32 eine vierundzwanzigste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
- 33 ein Schnitt nach der Linie XXXIII-XXXIII aus 32;
- 34 eine Ansicht gemäß dem Pfeil XXXIV aus 32; und
- 35 ein Schnitt nach der Linie XXXV-XXXV aus 34.
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1 zeigt eine Bremsscheibe 1, die in an sich bekannter Weise einen zentralen Bremsscheibentopf 2 aufweist, um dessen Umfang ein Reibring 3 angeordnet ist. Der Reibring 3 ist mittels einer Vielzahl an Verbindungselementen 4, die sich in radialer Richtung von dem Bremsscheibentopf 2 zu dem Reibring 3 erstrecken, mit dem Bremsscheibentopf 2 verbunden.
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Der Bremsscheibentopf 2 bildet in an sich bekannter Weise die Verbindung der Bremsscheibe 1 zu einem nicht dargestellten Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, das mit der Bremsscheibe 1 ausgestattet ist. Des Weiteren greifen ebenfalls in an sich bekannter Weise jeweilige wiederum nicht dargestellte Bremsbeläge an dem Reibring 3 an, um die gewünschte Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu erreichen. Die Verbindungselemente 4 übertragen dabei das auf den Reibring 3 wirkende Bremsmoment auf den Bremsscheibentopf 2 und somit auf das Kraftfahrzeug. Es ist offensichtlich, dass die Verbindungselemente 4 daher sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind.
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In dem Schnitt von 2 ist die Anordnung des Verbindungselements 4, das beispielsweise auch als Verbindungsstift, Steckstift oder Zapfen bezeichnet werden kann, innerhalb des Bremsscheibentopfs 2 einerseits und innerhalb des Reibrings 3 andererseits zu erkennen. Üblicherweise werden bei der Fertigung die Verbindungselemente 4 in den Reibring 3 eingesteckt und es wird anschließend der Bremsscheibentopf 2 durch Gießen hergestellt, wobei die Verbindungselemente 4 mit dem den Bremsscheibentopf 2 bildenden Material umgossen werden.
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Für den Bremsscheibentopf 2, den Reibring 3 und das Verbindungselement 4 können im Prinzip beliebige Materialien eingesetzt werden, die die jeweiligen Anforderungen erfüllen. Das Verbindungselement 4 kann beispielsweise aus Stahl bestehen und kann zum Beispiel mittels Kaltfließpressen hergestellt werden.
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In 2 ist außerdem zu erkennen, dass das Verbindungselement 4 einen sich im montierten Zustand der Bremsscheibe 1 zumindest teilweise innerhalb des Bremsscheibentopfs 2 befindenden Kopfabschnitt 5 und einen sich im montierten Zustand der Bremsscheibe 1 zumindest teilweise innerhalb des Reibrings 3 befindenden Schaftabschnitt 6 aufweist. Hierbei bilden der Kopfabschnitt 5 und der Schaftabschnitt 6 die beiden einander gegenüberliegenden Endbereiche des Verbindungselements 4.
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In der perspektivischen Ansicht von 3 ist nochmals die gegenseitige Lage des Bremsscheibentopfs 2, des Reibrings 3 und der Verbindungselemente 4 dargestellt.
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Während die in den 1 bis 3 dargestellten Verbindungselemente 4 als rein beispielhaft anzusehen sind, zeigen die 4 und 5 eine erste Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Aus 4 ergibt sich, dass der Kopfabschnitt 5 des Verbindungselements 4 einen verbreiterten Teilbereich 7 mit einem größeren Durchmesser als der größte Durchmesser des Schaftabschnitts 6 aufweist. In den hier beschriebenen Ausführungsformen weist der Schaftabschnitt 6 einen zylindrischen Querschnitt und damit auch einen gleichbleibenden Durchmesser auf, sodass der größte Durchmesser des Schaftabschnitts 6 gleichzeitig der einzige Durchmesser des Schaftabschnitts 6 ist.
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Der verbreiterte Teilbereich 7 des Kopfabschnitts 5 weist auf seiner dem Schaftabschnitt 6 zugewandten Seite am äußeren Umfang desselben eine axiale Anlagefläche 8 auf. Die Anlagefläche 8, die zur Anlage des Verbindungselements 4 an einer nicht dargestellten Handhabungseinrichtung für die Verbindungselemente 4, beispielsweise einer sogenannten Stiftsteckmaschine, dient, ist vorzugsweise als Planfläche, d.h. als im wesentlichen ebene Fläche ausgebildet. In dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Anlagefläche 8 um den gesamten Umfang des verbreiterten Teilbereichs 7 des Kopfabschnitts 5, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Beispielsweise zeigen die 30 - 33 eine davon abweichende Ausführungsform. Die Anlagefläche 8 weist eine Breite von vorzugsweise wenigstens 0,5 mm, insbesondere von wenigstens 0,6 mm, auf. Als guter Kompromiss zwischen einer zum Transport der Verbindungselemente 4 geeigneten Anlage derselben an der Fördereinrichtung einerseits und einem geringen Gewicht der Verbindungselemente 4 andererseits hat sich eine Breite der Anlagefläche 8 von ca. 0,7 mm erwiesen.
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Des Weiteren weist das Verbindungselement 4 einen zwischen dem Kopfabschnitt 5 und dem Schaftabschnitt 6 angeordneten Übergangsbereich 9 auf. Der Kopfabschnitt 5 erstreckt sich in der mit „x“ bezeichneten Längsrichtung bzw. Längsachse des Verbindungselements 4 vom unteren Ende bzw. vom unteren Abschluss des Verbindungselements 4 und endet an der Anlagefläche 8, wo in Richtung des Schaftabschnitts 6 der Übergangsbereich 9 beginnt. Der Schaftabschnitt 6 verläuft vom oberen Abschluss des Verbindungselements 4 in der Längsrichtung x des Verbindungselements 4 bis zu dem Übergangsbereich 9. Der Übergangsbereich 9 ist also derjenige Bereich des Verbindungselements 4, der nicht zu dem Kopfabschnitt 5 und nicht zu dem Schaftabschnitt 6 gehört.
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Bei der Ausführungsform der 4 und 5 weist der Übergangsbereich einen Radius 10 auf, der sich in diesem Fall von dem Schaftabschnitt 6 bis zu dem Kopfabschnitt 5 und damit in der Längsrichtung x des Verbindungselements 4 über die gesamte Länge des Übergangsbereichs 9 erstreckt. In dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel geht der Radius 10 vorzugsweise tangential in den Schaftabschnitt 6 über. Dagegen läuft der Radius 10 bei dieser Ausführungsform nicht tangential in die Anlagefläche 8 aus. Dies ergibt sich im vorliegenden Fall dadurch, dass die Höhe des Übergangsbereichs 9 geringer ist als die Größe des Radius 10. Konkret beträgt bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Höhe des Übergangsbereichs 9 weniger als 2,9 mm und der Radius 10 weist eine Größe von wenigstens 3 mm auf. Mit der Größe des Radius ist also jeweils dessen Krümmungsradius gemeint. Ein großer Radius weist demnach eine geringere Krümmung auf als ein kleiner Radius. Selbstverständlich kann ein geringer fertigungsbedingter Radius zwischen dem Radius 10 und der Anlagefläche 8 vorgesehen sein.
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Des Weiteren weist im dargestellten Ausführungsbeispiel der 4 und 5 der Schaftabschnitt 6 einen Durchmesser von ca. 7 mm auf, wohingegen der verbreiterte Teilbereich 7 einen Durchmesser von ca. 14 mm aufweist. Diese Angaben sind selbstverständlich als rein beispielhaft anzusehen und hängen insbesondere von der Größe der Bremsscheibe 1 ab. Bei sämtlichen hierin beschriebenen Ausführungsformen wäre es auch möglich, den Radius 10 so auszuführen, dass er nicht tangential in den Schaftabschnitt 6 übergeht.
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An seiner dem Schaftabschnitt 6 abgewandten Seite weist der Kopfabschnitt 5 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine nicht näher bezeichnete Wölbung auf, die durch einen Radius gebildet sein kann, der im vorliegenden Fall jedoch nicht über den gesamten, dem Schaftabschnitt 6 abgewandten Endbereich des Kopfabschnitts 5 verläuft, sondern teilweise in einen Konus bzw. eine Schrägfläche übergeht. An den Konus schließt sich wiederum ein Radius an, der letztendlich in die Anlagefläche 8 übergeht. Die dargestellte Gestaltung des Kopfabschnitts 5 hat sich hinsichtlich des Umgießens des Verbindungselements 4 mit dem Material des Bremsscheibentopfs 2 als besonders vorteilhaft im Hinblick auf das Vermeiden von Verwirbelungen, Lufteinschlüssen und anderen Gießfehlern erwiesen. Möglicherweise kann mit einer solchen Ausgestaltung des Kopfabschnitts 5 auch eine engere Tolerierung der Position des Verbindungselements 4 relativ zu dem Bremsscheibentopf 2 und/oder dem Reibring 3 erreicht werden.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß der 4 und 5 ist außerdem die Höhe des Kopfabschnitts 5, also dessen Erstreckung in Längsrichtung x, kleiner als die Hälfte des größten Durchmessers des Schaftabschnitts 6. Besonders zu bevorzugen ist es, wenn die Höhe des Kopfabschnitts 5 kleiner als 40% des größten Durchmessers des Schaftabschnitts 6 ist. Ein noch geringeres Gewicht des Verbindungselements 4 ergibt sich, wenn die Höhe des Kopfabschnitts 5 kleiner ist als ein Drittel des größten Durchmessers des Schaftabschnitts 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Höhe des Kopfabschnitts 5 2 mm oder weniger betragen.
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Die für das Ausführungsbeispiel des Verbindungselements 4 gemäß der 4 und 5 beschriebenen Merkmale lassen sich grundsätzlich auch auf die anderen, nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele übertragen, wenn diese nicht explizit davon abweichend ausgeführt sind. Beispielsweise können die Angaben für die Breite der Anlagefläche 8 auf nahezu alle Ausführungsformen des Verbindungselements 4 übertragen werden.
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In den nachfolgenden Figuren ist das Verbindungselement 4 durch eine Verkürzung des Schaftabschnitts 6 teilweise nicht vollständig dargestellt, was aber nicht von Belang ist, da der nur zum Teil dargestellte Schaftabschnitt 6 vorzugsweise durchgehend zylindrisch ausgeführt ist.
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In der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 6 weist der Übergangsbereich 9 mehrere Radien auf. Neben dem sich an den Schaftabschnitt 6 anschließenden Radius 10 sind in Richtung von dem Schaftabschnitt 6 zu dem Kopfabschnitt 5 ein Radius 11, ein Radius 12 und ein Radius 13 vorgesehen. Der Radius 13 geht dabei tangential oder auch nicht tangential in die Anlagefläche 8 des Kopfabschnitts 6 über. Im vorliegenden, beispielhaften Fall weist der Radius 10 eine Größe von 80 mm, der Radius 11 eine Größe von 9 mm, der Radius 12 eine Größe von 1,5 mm und der Radius 12 eine Größe von 2,5 mm auf. Es wäre jedoch auch möglich, dass sich die Radien 10, 11, 12, 13 von dem Schaftabschnitt 6 zu dem Kopfabschnitt 5 kontinuierlich verkleinern. Der größte Radius ist der sich an den Schaftabschnitt 6 anschließende Radius 10. Die in diesem Fall insgesamt vier Radien 10, 11, 12 und 13 des Übergangsbereichs 9, die vorzugsweise allesamt tangential ineinander übergehen, führen zu einer Erhöhung der Festigkeit des Verbindungselements 4 insbesondere in dem aufgrund der auf denselben einwirkenden Bremsmomente hochbelasteten Übergangsbereich 9. Gegebenenfalls wäre auch eine von vier abweichende Anzahl der Radien des Übergangsbereichs 9 denkbar. Auf der dem Schaftabschnitt 6 gegenüberliegenden Seite ist der Kopfabschnitt 5 ähnlich, vorzugsweise identisch, zu der Ausführungsform der 4 und 5 ausgebildet.
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Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform des Verbindungselements 4 weist der Übergangsbereich 9 zwei Radien, nämlich den sich an den Schaftabschnitt 6 anschließenden Radius 10 und den sich an die Anlagefläche 8 anschließenden Radius 11 auf. Die beiden Radien 10 und 11 gehen tangential ineinander über und auch der Radius 11 geht tangential in den Schaftabschnitt 6 über. Die zwei Radien 10 und 11 sind unterschiedlich groß, wobei im vorliegenden Fall der sich an den Schaftabschnitt 6 anschließende Radius 10 größer ist als der dem verbreiterten Teilbereich 7 zugewandte Radius 11. Der größere Radius 10 beträgt im vorliegenden Fall wenigstens das 3,5-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts 6. Der kleinere Radius 11 beträgt vorzugsweise wenigstens das 0,5-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts 6. In dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der Schaftdurchmesser, also der Durchmesser des Schaftabschnitts 6, ca. 7 mm beträgt, weist der Radius 10 eine Größe von 30 mm und der Radius 11 eine Größe von 2 mm auf. Der Kopfabschnitt 5 des Verbindungselements 4 gemäß 7 ist hingegen unterschiedlich zu den Ausführungsformen der 4 bis 6 ausgeführt, indem er eine wesentlich größere Höhe aufweist.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 8 ist der Übergangsbereich 9 kleiner bzw. in Längsrichtung x des Verbindungselements 4 kürzer als bei der Ausführungsform von 7. Im vorliegenden Fall wird dies im Wesentlichen durch eine Verkürzung des Bereichs erreicht, in dem sich der Radius 10 befindet, bzw. indem der Radius 10 größer ist als bei der Ausführungsform von 7.
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Die Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 9 ist ähnlich zu derjenigen von 6, d.h. sie weist wiederum die vier Radien 10, 11, 12 und 13 auf. Während bei der Ausführungsform von 6 die Länge, über die sich die Radien 11, 12 und 13 in Längsrichtung x des Verbindungselements 4 erstrecken, stetig abnimmt, erstrecken sich bei der Ausführungsform von 9 die Radien 11, 12 und 13 über im Wesentlichen die gleiche Länge entlang der Längsrichtung x des Verbindungselements 4. Der Kopfabschnitt 5 ist in dem dem Schaftabschnitt 6 abgewandten Bereich ähnlich oder identisch zu demjenigen gemäß 6 ausgeführt.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 10 weist der Übergangsbereich 9 einen sich an den Radius 10 anschließenden Konus 14 auf. Dabei geht der Radius 10 tangential in den Schaftabschnitt 6 über und es schließt sich der Konus 14 an den Radius 10 an. Auch der Übergang des Radius 10 in den Konus 14 ist tangential ausgeführt. Der Konus 14 geht im vorliegenden Fall über einen Radius 15 in die Anlagefläche 8 des Kopfabschnitts 5 über. Der Radius 10 beträgt dabei wenigstens das 1,4-fache des Durchmessers des Schaftabschnitts 6. Der Konus 14 weist im vorliegenden Fall einen Winkel von wenigstens 10° gegenüber der Längsachse x des Verbindungselements auf. Diese beiden Merkmale sind jedoch nicht notwendigerweise miteinander verknüpft. Auch die Länge, über die sich der Radius 10 und der Konus 14 in Längsrichtung x des Verbindungselements 4 erstrecken, ist als lediglich beispielhaft anzusehen. Der Kopfabschnitt 5 des Verbindungselements 4 entspricht dabei im Wesentlichen demjenigen von 9.
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In 11 ist eine Ausführungsform des Verbindungselements 4 dargestellt, bei welcher der dem Kopfabschnitt 5 zugewandte Radius 11 des Übergangsbereichs 9 im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsformen vergrößert wurde. Da die Länge, über welche sich der Radius 11 in Längsrichtung x des Übergangsbereichs 9 erstreckt, im Wesentlichen gleich wie zum Beispiel bei der Ausführungsform von 7 ist, ist dadurch der Winkel, mit dem der Radius 11 in die Anlagefläche 8 übergeht, wesentlich steiler als bei den anderen Ausführungsformen. In dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Radius 10 eine Größe von 30 mm und der Radius 11 eine Größe von 5 mm auf. Selbstverständlich wäre eine solche Ausführungsform auch mit abweichenden Maßen möglich.
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12 zeigt eine Ausführungsform des Verbindungselements 4, bei welcher der Übergangsbereich 9 eine Vielzahl von sich von dem Schaftabschnitt 6 zu dem Kopfabschnitt 5 kontinuierlich verkleinernde Radien aufweist. Im Prinzip handelt es sich um unendlich viele Radien, da diese sich kontinuierlich verändern, weshalb die Bezeichnungen mit den Bezugszeichen 10, 11, 12 und 13 nur als beispielhaft anzusehen ist. Die Kontur der Mantelfläche des Übergangsbereichs 9 kann dabei am besten mit einer Ellipsenform charakterisiert werden.
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In 13 ist eine weitere Ausführungsform des Verbindungselements 4 dargestellt. Dabei weist der Übergangsbereich 9 den sich an den Schaftabschnitt 6 anschließenden Radius 10 sowie den sich an den Kopfabschnitt 5 anschließenden Radius 11 auf. Im vorliegenden Fall ist zwischen dem Radius 10 und dem Radius 11 der Konus 14 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Größe des Radius 10 25 mm, diejenige des Radius 11 3 mm. Der Konus 14 weist einen Winkel gegenüber der Längsachse x des Verbindungselements von 10° auf, wobei auch andere Maße denkbar wären.
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Die Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 14 ist sehr ähnlich zu derjenigen gemäß 13, wobei die Länge des Konus 14 in Längsrichtung x des Verbindungselements 4 wesentlich geringer ist als bei der Ausführungsform von 13. Dagegen erstreckt sich der Radius 11 über eine größere Länge in Längsrichtung x des Verbindungselements 4.
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Die Ausführungsform des Verbindungselements 4 von 15 weist wiederum den Radius 10 und den sich daran anschließenden Konus 14 auf. Dabei geht wiederum der Radius 10 von dem Schaftabschnitt 6 tangential in den Übergangsbereich 9 über und es schließt sich der Konus 14 an den Radius 10 an. Der Konus 14 geht, ähnlich wie bei der Ausführungsform von 10, über einen Radius 15 in die Anlagefläche 8 des Kopfabschnitts 5 über. Allerdings weist der Konus 14 gemäß der Ausführungsform von 15 einen relativ flachen Winkel gegenüber der Anlagefläche 8 auf. Beispielsweise kann dieser Winkel 40° gegenüber der Längsachse x des Verbindungselements 4 betragen.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 16 ist ebenfalls der Radius 10 und der sich in Richtung des Kopfabschnitts 5 an denselben anschließende Konus 14 sowie der den Übergang von dem Konus 14 zu der Anlagefläche 8 bildende Radius 15 vorgesehen. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von 15 ist der Konus 14 jedoch in Längsrichtung x wesentlich länger und weist einen steileren Winkel auf.
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Der Übergangsbereich 9 des Verbindungselements 4 gemäß der Ausführungsform von 17 weist wiederum zwei Radien 10 und 11 auf. Im Gegensatz zu den anderen Ausführungsformen gehen diese jedoch nicht tangential ineinander über. Der Radius 11 geht außerdem nicht tangential in die Anlagefläche 8 des Kopfabschnitts 5 über. Dagegen geht der Radius 10 wiederum tangential in den Schaftabschnitt 6 über. In dem in 17 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Radius 10 eine beispielhafte Größe von 20 mm und der Radius 11 weist eine beispielhafte Größe von 2 mm auf. Da die Erstreckung des Radius 11 in Längsrichtung x jedoch nur 1,5 mm beträgt, geht der Radius 11 wie erwähnt nicht tangential in die Anlagefläche 8 des Kopfabschnitts 5 über.
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Die Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 18 weist wiederum den Radius 10 sowie den sich an den Radius 10 in Richtung des Kopfabschnitts 5 anschließenden Konus 14 auf, der allerdings kürzer ist als derjenige gemäß dem Ausführungsbeispiel von 16. Der Konus 14 geht dabei über den Radius 15 in die Anlagefläche 8 des Kopfabschnitts 5 über.
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Bei der Ausführungsform gemäß 19 schließt sich an den Schaftabschnitt 6 der Radius 10 und an denselben der Radius 11 an. Dabei beträgt der Radius 10 33 mm und der Radius 11 beträgt 5 mm. Der Übergang des Radius 11 in die Anlagefläche 8 erfolgt in diesem Fall nicht tangential.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 20 sind wiederum die beiden Radien 10 und 11 des Übergangsbereichs 9 vorgesehen. Der Kopfabschnitt 5 ist jedoch gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sehr stark gewölbt und weist eine konvexe Linsenform auf. Dadurch kann sich eine bessere Umgießbarkeit desselben mit dem Material des Bremsscheibentopfs 2 ergeben. Ähnlich wie bei der Ausführungsform der 4 und 5 geht die in der Mitte des Kopfabschnitts 5 vorgesehene Wölbung über einen kurzen Bereich des Kopfabschnitts 5 in einen Konus bzw. eine Schrägfläche über, an den bzw. an die sich dann wiederum ein Radius anschließt, der schließlich in die Anlagefläche 8 übergeht.
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Eine der Ausführungsform von 20 sehr ähnliche Ausführungsform zeigt 21. Hierbei ist allerdings der Kopfabschnitt 5 halbkugelförmig ausgeführt, sodass sich eine noch größere Länge des Kopfabschnitts 5 und damit auch des Verbindungselements 4 ergibt.
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Die Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 22 weist einen wesentlich flacheren Kopfabschnitt 5 als die beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf, bei dem die Höhe des Kopfabschnitts 5 kleiner als die Hälfte, vorzugsweise kleiner als 40% und noch bevorzugter kleiner als ein Drittel, des größten Durchmessers bzw. des Durchmessers des Schaftabschnitts 6 ist.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 23 weist der Kopfabschnitt 5 an der dem Schaftabschnitt 6 gegenüberliegenden Seite keinerlei Wölbung auf, sondern ist komplett flach ausgebildet. Dadurch wird die Höhe des Kopfabschnitts 5 erheblich verringert, wobei möglicherweise sogar Höhen von einem Drittel oder weniger des Schaftabschnitts 6 möglich sind. Beispielsweise kann die Höhe des Kopfabschnitts 5 bei einem Schaftdurchmesser von ca. 7 mm in diesem Fall ca. 1,8 mm betragen.
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Eine ähnliche Ausführungsform des Verbindungselements 4 wie diejenige von 23 zeigen die 24 und 25. Der Kopfabschnitt 5 ist dabei an seiner dem Schaftabschnitt 6 abgewandten Seite teilweise, im vorliegenden Fall an seinem äußeren Umfang, flach ausgeführt. Allerdings ist der Kopfabschnitt 5 in seinem mittleren Bereich nach innen gewölbt, d. h. er weist eine konkave Vertiefung auf. Dies kann möglicherweise einen Kompromiss aus der niedrigen Bauhöhe der Ausführungsform von 23 und einer guten Umgießbarkeit des Kopfabschnitts 5 des Verbindungselements 4 darstellen, da das Material des Bremsscheibentopfs 2 beim Umgießen des Verbindungselements 4 in die konvexe Vertiefung des Kopfabschnitts 5 einströmen und sich dadurch besser mit dem Verbindungselement 4 verklammern wird. Auch diese Ausführungsform kann Höhen des Kopfabschnitts 5 von einem Drittel oder weniger des Schaftabschnitts 6 ermöglichen.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 26 ist der Kopfabschnitt 5 auf der dem Schaftabschnitt 6 abgewandten Seite ebenfalls abgeflacht. An diese Abflachung schließt sich jedoch ein Konus an, der dann wiederum in einem Radius in die Anlagefläche 8 übergeht. Auch hier beträgt die Höhe des Kopfabschnitts 5 höchstens die Hälfte, vorzugsweise höchstens 40% und besonders bevorzugt ein Drittel des Durchmessers des Schaftabschnitts 6.
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Bei den in den 20 bis 26 dargestellten Ausführungsformen des Verbindungselements 4 weist der Übergangsbereich 9 jeweils die beiden Radien 10 und 11 auf. Selbstverständlich wäre es möglich, diese Ausführungsformen der 20 bis 26 im Hinblick auf eine andere Gestaltung des Übergangsbereichs 9 mit sämtlichen der oben beschriebenen Ausführungsformen zu kombinieren, beispielsweise den Konus 14 vorzusehen.
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Bei der Ausführungsform des Verbindungselements 4 gemäß 27 weist der Übergangsbereich 9 lediglich den Radius 10 auf, der sich über die gesamte Länge des Übergangsbereichs 9 erstreckt und damit von dem Schaftabschnitt 6 zu dem Kopfabschnitt 5 verläuft. Der Kopfabschnitt 5 ist mit mehreren Wölbungen in Form verschiedener Radien versehen, die sowohl konkav als auch konvex ausgeführt sind.
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Die 28 bis 31 zeigen eine weitere Ausführungsform des Verbindungselements 4. Dabei weist der Übergangsbereich 9 wiederum die beiden Radien 10 und 11 auf. Hierbei geht der Radius 10 tangential in den Schaftabschnitt 6 über und der Radius 11 geht tangential in die Anlagefläche 8 über. Allerdings ist der erweiterte Teilbereich 7 des Kopfabschnitts 5 nicht rotationssymmetrisch ausgeführt, sondern es sind im Prinzip zwei gegenüberliegende Kreissegmente desselben bis zu dem Übergang des Radius 11 auf die Anlagefläche 8 ausgespart. Dadurch erstreckt sich der erweiterte Teilbereich 7 nur über einen Teil des gesamten Umfangs des Kopfabschnitts 5, wie in der Draufsicht von 30 gut zu erkennen ist. Auf diese Weise ergeben sich zwei ebenfalls in der Draufsicht dargestellte, einander gegenüberliegende Planflächen 16 an dem Kopfabschnitt 5. Durch eine solche Ausgestaltung kann eine Verringerung des Gewichts des Verbindungselements 4 erreicht werden und es ist dennoch eine Handhabung des Verbindungselements 4 aufgrund der Anlagefläche 8 möglich.
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Bei der in den 32 bis 35 dargestellten Ausführungsform des Verbindungselements 4 sind um den Umfang des Übergangsbereichs 9 mehrere Aussparungen 17 vorgesehen, welche die Radien 10 und 11, die auch bei dieser Ausführungsform vorgesehen sind, unterbrechen. Der Übergangsbereich 9 und die Anlagefläche 8 müssen demnach nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein, was auch für sämtliche anderen Ausführungsformen gilt. Durch die Aussparungen 17 kann sich eine verbesserte Verklammerung zwischen den Verbindungselementen 4 und dem um die Verbindungselemente 4 herum gegossenen Bremsscheibentopf 2 ergeben. Die Aussparungen 17 vergrößern sich im vorliegenden Fall keilförmig von dem Schaftabschnitt 6 zu dem Kopfabschnitt 5. Des Weiteren verlaufen die Aussparungen 17 im vorliegenden Fall über die gesamte Höhe bzw. Länge des Übergangsbereichs 9.
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In einer nicht dargestellten, jedoch unabhängig von den anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen realisierbaren Ausführungsform des Verbindungselements 4 können der Kopfabschnitt 5 und der Schaftabschnitt 6 als voneinander unabhängige Bauteile ausgebildet sein, die mittels eines geeigneten Verbindungsverfahrens miteinander verbunden werden können. Als Verbindungsverfahren zum Verbinden des Kopfabschnitts 5 und des Schaftabschnitts 6 kommen zum Beispiel Schweißen, beispielsweise Reibschweißen, Löten, Schrauben und/oder Bördeln in Frage. Auch Kombinationen dieser Verbindungsverfahren sind denkbar. Die Trennung zwischen dem Kopfabschnitt 5 und dem Schaftabschnitt 6 kann an einer beliebigen Stelle erfolgen, gegebenenfalls auch innerhalb des Übergangsbereichs 9.
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Die Details der hierin beschriebenen Ausführungsformen des Verbindungselements 4 können im Prinzip beliebig miteinander kombiniert werden, sofern nicht offensichtliche Gründe gegen eine bestimmte Kombination sprechen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013002300 B3 [0003]
- DE 102012205410 A1 [0004]
- DE 10103639 A1 [0005]
- EP 2716931 A1 [0006]
- DE 102011053253 A1 [0007]
- DE 102012010728 B3 [0008]
- DE 102008061915 A1 [0009]
- WO 2010/063831 A1 [0010]
- DE 19843399 A1 [0011]
- EP 2275702 A2 [0012]
- EP 1122456 A1 [0013]
- JP 2006037993 A [0014]
- GB 1032923 [0015]
