DE102016221774A1

DE102016221774A1 - Internally ventilated brake disc

Info

Publication number: DE102016221774A1
Application number: DE102016221774.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Faulwasser; Baldur Allert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Nach der Erfindung ist eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, mit zwei benachbart zueinander angeordneten Reibscheiben, die durch Stege miteinander so verbunden sind, dass deren Zwischenräume mit Kühlluft durchströmbare Kühlkanäle ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einzelne Stege jeweils ein in radialer Richtung durchgehender Riss eingebracht ist, durch den ein Kraftfluss im Steg, wenigstens bezüglich einer Zugkraft, unterbrochen ist.According to the invention, an internally ventilated brake disc for a disc brake, with two adjacently arranged friction plates, which are interconnected by webs so that their interspaces with cooling air flow through the cooling channels, characterized in that in at least individual webs each have a continuous radial crack in the radial direction is introduced, through which a power flow in the web, at least with respect to a tensile force is interrupted.

Description

Die bei einem Bremsvorgang an den Reibelementen einer Radbremse auftretende Reibungswärme muss zur Aufrechterhaltung der Bremswirkung und zur Vermeidung von Beschädigungen der Radbremse nach außen an die Umgebung abgeführt werden. Ansonsten kann es bei wiederholten Bremsvorgängen mit hoher Bremskraft zu einem Nachlassen der Bremswirkung, dem sogenannten Bremsen- Fading kommen. Dies ist, insbesondere bei Fahrten mit hohen Geschwindigkeiten, sowie auf längeren Gefällestrecken, unerwünscht.The frictional heat occurring during a braking operation on the friction elements of a wheel brake must be dissipated to the outside to the environment to maintain the braking effect and to avoid damage to the wheel brake. Otherwise, with repeated braking processes with high braking force, the brake effect, the so-called brake fading, may decrease. This is undesirable, especially when driving at high speeds, as well as on longer descents.

Es besteht auch ein großes Interesse daran, eine Überhitzung der Reibelemente der Bremse, insbesondere der Bremsscheiben und Bremsbeläge zu verhindern. In diesem Zusammenhang ist es allgemein bekannt, die Reibelemente einer Radbremse zusätzlich zu kühlen, indem beispielsweise Fahrtwind an die Reibelemente geleitet wird.There is also great interest in preventing overheating of the friction elements of the brake, in particular the brake discs and brake pads. In this context, it is generally known to additionally cool the friction elements of a wheel brake, for example, by passing wind to the friction elements.

Zur besseren Wärmeabfuhr werden innenbelüftete Bremsscheiben mit radialen Kühlöffnungen bzw. Stegen versehen, die zwischen beiden Reibflächen liegen. So entsteht bei sich drehender Bremsscheibe eine Zentrifugalkraft, die einen ständigen Luftzug von der Nabe durch die radialen Kühlöffnungen nach außen bewirkt. Dies begünstigt die Wärmeabfuhr. Trotz der höheren Baubreite und des höheren Gewichts hat sich diese Bremsscheibenbauweise für viele PKW durchgesetzt. Dabei gilt generell, je länger die radial angeordneten Stege sind, desto größer ist die Förderlänge des Luftstroms und desto besser ist auch die Kühlung.For better heat dissipation internally ventilated brake discs are provided with radial cooling holes or webs, which lie between two friction surfaces. Thus, when the brake disc rotates, a centrifugal force is created which causes a continuous draft of air from the hub through the radial cooling holes to the outside. This promotes heat dissipation. Despite the larger width and the higher weight, this brake disc design has prevailed for many cars. In general, the longer the radially arranged webs, the greater the conveying length of the air stream and the better the cooling.

Beim Bremsvorgang in Scheibenbremsen entsteht durch Vibrationen das sogenannte Bremsenquietschen. Um dies zu verhindern ist eine Dämpfung der schwingenden Bauteile wichtig, da Schwingungen zusätzlich zu unerwünschten Materialbeanspruchungen, Geräuschen und erhöhtem Verschleiß führen.When braking in disc brakes caused by vibrations so-called brake squeal. In order to prevent this, damping of the oscillating components is important, since vibrations additionally lead to undesired material stresses, noises and increased wear.

Des Weiteren kann die Frequenz der Schwingungen bzw. der Biegung durch eine entsprechende Anordnung und Gestaltung der Stege gezielt verändert werden. Wird folglich die Schubsteifigkeit der Stege verändert, so ändert sich auch die Frequenzlage der Schwingungen und dementsprechend auch der jeweilige entstehende Geräuschpegel.Furthermore, the frequency of the vibrations or the bending can be selectively changed by a corresponding arrangement and design of the webs. Consequently, if the shear stiffness of the webs is changed, so does the frequency position of the vibrations and, accordingly, the respective arising noise level.

Um eine niedrigere Frequenz, also eine weichere Steggestaltung zu bewirken, sollten die Stege in Radialrichtung kürzer sein. Um eine höhere Frequenz zu erreichen, werden die Stege verdickt und somit wird eine höhere Steifigkeit erreicht.In order to achieve a lower frequency, ie a softer web design, the webs should be shorter in the radial direction. To achieve a higher frequency, the webs are thickened and thus a higher rigidity is achieved.

Die DE 10 2013 22 55 38 A1 beschreibt eine Bremsscheibe eines Kraftfahrzeuges, in welcher Kühlkanäle integriert sind, um die Bremsscheibe durch darin einströmende Luft zu kühlen. Dabei erstrecken sich die dazu notwenigen Stege radial von dem inneren zu dem äußeren Bereich. Außerdem sind abwechselnd kürzere und längere Stege angeordnet, regelmäßig wiederkehrend, nahe eines Außenumfangsrands der Bremsscheibe auch kürzere Stege.The DE 10 2013 22 55 38 A1 describes a brake disc of a motor vehicle in which cooling channels are integrated in order to cool the brake disc by air flowing therein. In this case, the necessary webs extend radially from the inner to the outer region. In addition, alternately shorter and longer webs are arranged regularly recurring, near an outer peripheral edge of the brake disc and shorter webs.

In der JP 59043902 A2 werden Risse beschrieben, die von einem axialen Durchgangsloch zur Spannungsverteilung, radial zum Außenumfang eines Turbinen-Schaufelrads hin verlaufen, in Zwischenräume hinein, zwischen den Schaufeln. Dadurch werden Schwingungen der peripher angeordneten Turbinenschaufeln am Schaufelrad reduziert. Die Risslänge wird durch den radialen Abstand zwischen Durchgangsloch und Außenumfang des Schaufelradkerns bestimmt.In the JP 59043902 A2 For example, cracks extending from an axial through hole for stress distribution radially toward the outer circumference of a turbine impeller into gaps between the blades are described. As a result, vibrations of the peripherally arranged turbine blades are reduced at the impeller. The crack length is determined by the radial distance between the through hole and the outer circumference of the paddle wheel core.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine innenbelüftete Bremsscheibe zu schaffen, welche im Hinblick auf Schwingungs- und damit Geräuschverminderung eine verbesserte Lösung ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an internally ventilated brake disc, which is an improved solution in terms of vibration and thus noise reduction.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the first claim. Further embodiments of the invention describe the dependent claims.

Gezielt Risse in die Geometrie einer Bremsscheibe einzubringen hat den Vorteil, dass die Schubsteifigkeit der Bremsscheibe verringert und die Frequenz der Schwingungen in niedrigere Bereiche verschoben wird. Solche Durchbrechungen können mittig in Umfangsrichtung der Bremsscheibe in Stegen, vorwiegend am Außenrand der Bremsscheibe angebracht sein.The specific aim of introducing cracks into the geometry of a brake disk has the advantage that the shear stiffness of the brake disk is reduced and the frequency of the vibrations is shifted to lower ranges. Such openings can be mounted centrally in the circumferential direction of the brake disc in webs, mainly on the outer edge of the brake disc.

Weitere Vorteile sind eine temperaturunabhängige Schwingungsreduzierung mittels Fügestellendämpfung, die dadurch, dass sie keine zusätzlichen Tilger oder Dämpfungsbleche oder Massen zur Schwingungsdämpfung benötigt, weniger Gewicht, Bauraum und Bauteile besitzt.Further advantages are a temperature-independent vibration reduction by means of joint damping, which has the fact that it requires no additional absorbers or damping plates or masses for vibration damping, less weight, space and components.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass rissbehaftete Stege in radialer Richtung der Bremsscheibe außen liegen, angrenzend an einen Außendurchmesser der Bremsscheibe. Wenn dann die rissbehafteten Stege, in radialer Richtung der Bremsscheibe gesehen, kurze Stege sind, hat das den Vorteil, dass die Risse auf einfache Weise einzubringen sind, zum Beispiel durch Überdehnen eines Teilumfangsrands der Bremsscheibe in axialer Richtung, indem die beiden Reibscheiben mechanisch auseinander gedrückt werden.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that cracked webs in the radial direction of the brake disc lie outside, adjacent to an outer diameter of the brake disc. If then the cracked webs, seen in the radial direction of the brake disc, short webs, this has the advantage that the cracks are easy to introduce, for example, by overstretching a partial peripheral edge of the brake disc in the axial direction by the two friction discs pressed apart mechanically become.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einer Bremsscheibe ist in der beigefügten Zeichnung schematisch auf das Wesentliche beschränkt dargestellt. Es zeigen:

1: einen Teilquerschnitt in radialer Richtung eines Viertelkreises einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe,
2: einen Teilquerschnitt der Bremsscheibe aus 1 in axialer Richtung und
3: einen vergrößerten Ausschnitt aus 2, durch einen Kreis in beiden Figuren gekennzeichnet, im Bereich eines eingebrachten Risses.

A preferred embodiment of the present invention, a brake disc is shown in the accompanying drawing schematically limited to the essentials. Show it:

1 a partial cross section in the radial direction of a quarter circle of a brake disk according to the invention,
2 : a partial cross section of the brake disc 1 in the axial direction and
3 : an enlarged section 2 , characterized by a circle in both figures, in the area of an introduced crack.

Die 1 zeigt auf der Innenseite eines Viertelkreises einer ersten Reibscheibe 3 eine sich in Umfangsrichtung über deren Kreisringfläche geometrisch regelmäßig wiederholende Stegkombination aus langen Stegen 1 und kurzen Stegen 1', 1" einer innenbelüfteten Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge. Die Stege 1, 1', 1" verbinden die erste kreisringförmige Reibscheibe 3 mit einer zweiten, in dem Teilquerschnitt nicht sichtbaren, in axialer Richtung benachbarten Reibscheibe 3', 2 und 3, und begrenzen gleichzeitig Kühlkanäle 2, die sich in Umfangsrichtung über die Kreisringflächen der Reibscheiben 3, 3' ebenfalls geometrisch regelmäßig wiederholen. Die Kühlkanäle 2 erstrecken sich jeweils von einen Innendurchmesser 4 der Reibscheiben 3, 3', am Beginn der Stege 1 in der Nähe eines Innenumfangsrands 5, bis zu einem Außendurchmesser 7 nahe an einem Außenumfangsrand 6 der Reibscheiben 3, 3' der Bremsscheibe.The 1 shows on the inside of a quarter circle of a first friction disc 3 a geometrically regularly repeating web combination of long webs in the circumferential direction over the annular surface 1 and short jetties 1' . 1" an internally ventilated brake disc for motor vehicles. The bridges 1 . 1' . 1" connect the first annular friction disc 3 with a second, in the partial cross section not visible, in the axial direction adjacent friction disc 3. ' . 2 and 3 , and at the same time limit cooling channels 2 extending in the circumferential direction over the annular surfaces of the friction discs 3 . 3. ' also repeat geometrically regularly. The cooling channels 2 each extend from an inner diameter 4 the friction discs 3 . 3. ' , at the beginning of the footbridges 1 near an inner peripheral edge 5 , up to an outside diameter 7 close to an outer perimeter edge 6 the friction discs 3 . 3. ' the brake disc.

Die beiden Reibscheiben 3, 3' der Bremsscheibe sind allerdings nur teilweise über die außen, angrenzend an den Außendurchmesser 7 der Bremsscheibe liegenden, kurzen Stege 1', 1" miteinander verbunden, da in jeden zweiten kurzen Steg 1" in radialer Richtung der Bremsscheibe ein Riss 8 eingebracht ist, durch den ein Kraftfluss in diesem Steg 1" wenigstens bezüglich einer Zugkraft in Axialrichtung der Bremsscheibe unterbrochen ist.The two friction discs 3 . 3. ' However, the brake disc are only partially on the outside, adjacent to the outer diameter 7 the brake disc lying, short bars 1' . 1" connected to each other in every second short bridge 1" in the radial direction of the brake disc a crack 8th is introduced by a force flow in this bridge 1" is interrupted at least with respect to a tensile force in the axial direction of the brake disc.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013225538 A1 [0007]
JP 59043902 A2 [0008]

Claims

An internally ventilated brake disc for a disc brake, with two friction disks (3, 3 ') arranged adjacent to one another, which are connected to one another by webs (1, 1', 1 ") such that their interspaces form cooling channels (2) through which cooling air can flow, characterized in that a crack is introduced into at least individual webs (1 ") through which a force flow in the web (1"), at least with respect to a tensile force in the axial direction, is interrupted.

Internally ventilated brake disc after Claim 1 , characterized in that interrupted webs (1 ") lie in the radial direction of the brake disc outside.

Brake disk after Claim 1 or 2 , characterized in that the interrupted webs (1 ") are short webs.