DE102019115777A1

DE102019115777A1 - Verbundbremstrommel

Info

Publication number: DE102019115777A1
Application number: DE102019115777.3A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Strauss; Reiner Becker; Tobias Müller
Original assignee: Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Current assignee: Fritz Winter Eisengiesserei GmbH and Co KG
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundbremstrommel (1), mit einem Anbindungsabschnitt (2), der normal zur Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) ausgerichtet und zum Anbinden der Verbundbremstrommel (1) an das jeweils abzubremsende Rad vorgesehen ist, mit einem ringförmigen Mantelabschnitt (5), der von dem Anbindungsabschnitt (2) getragen ist und um die Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) umläuft, und mit einem von dem Mantelabschnitt (5) getragenen Reibring (6), der ebenfalls um die Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) läuft und an seiner freien Innenumfangsseite eine Reibfläche (16) aufweist, die rotationssymmetrisch zur Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) ausgerichtet ist. Um bei einer solchen Verbundbremstrommel eine optimale Bremswirkung zu gewährleisten, ohne dass dazu Materialanhäufungen am Außenumfang des Mantelabschnitts erforderlich sind, schlägt die Erfindung vor, dass der Reibring (6) in einem Randbereich (14), der durch seine von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandte Stirnseite (10) begrenzt ist, eine Dicke (D2) aufweist, die größer ist als die Dicke (D1), die der Reibring (6) in seinem von der dem Anbindungsabschnitt (2) zugewandten Stirnseite (7) begrenzten Randbereich (12) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundbremstrommel, die einen Anbindungsabschnitt, der normal zur Rotationsachse der Verbundbremstrommel ausgerichtet und zum Anbinden der Verbundbremstrommel an das jeweils abzubremsende Rad vorgesehen ist, einen ringförmigen Mantelabschnitt, der von dem Anbindungsabschnitt getragen ist und um die Rotationsachse der Verbundbremstrommel umläuft, und einen Reibring umfasst, der von dem Mantelabschnitt getragen ist und ebenfalls um die Rotationsachse der Verbundbremstrommel umläuft. Dabei ist an der freien Innenumfangsseite des Reibrings eine Reibfläche vorhanden, die rotationssymmetrisch zur Rotationsachse der Verbundbremstrommel ausgerichtet ist und gegen die im Gebrauch die Bremsbacken der Bremseinrichtung wirken, in der eine derartige Bremstrommel eingesetzt wird.
Wenn hier von der „Dicke des Reibrings“ die Rede ist, so ist damit die in bezogen auf die Rotationsachse der jeweiligen Verbundbremstrommel radialer Richtung gemessene Materialstärke des Reibrings gemeint. Die „Breite“ des Reibrings wird dagegen achsparallel zur Rotationsachse der Verbundbremstrommel gemessen.
Ein Beispiel für eine Verbundbremstrommel der eingangs angegebenen Art ist aus der DE 79 13 595 U1 bekannt. Die bekannte Bremstrommel weist ein schüsselartiges Trommelgehäuse auf, das aus einem Leichtmetallwerkstoff, insbesondere einer Aluminiumlegierung, geformt ist und an den Innenumfangsflächen seines Mantelabschnitts mit zumindest einem Verbundprofil versehen ist, das aus einem aus Leichtmetall bestehenden Trägerprofil und wenigstens einer Stahlauflage besteht. Das Trägerprofil und die Stahlauflage bilden gemeinsam einen um die Rotationsachse der Bremstrommel umlaufenden Reibring, an dessen an der Stahlauflage vorhandenen Innenumfangsseite die Reibfläche ausgebildet ist, gegen die im Gebrauch die Bremsbacken der jeweiligen Bremseinrichtung mit ihren Bremsbelägen wirken. Der derart als Verbundprofil gebildete Reibring wird in eine zugeordnete, in die Innenumfangsfläche des Trommelgehäuses eingeformte ringförmige Aufnahme gesetzt durch Schweißnähte, durch Einschrumpfen kraftschlüssig oder durch Einkerbungen oder desgleichen formschlüssig an das Trommelgehäuse angebunden. Dabei wird dadurch, dass das Trommelgehäuse aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht, eine gegenüber Bremstrommeln aus Vollmaterial erhebliche Gewichtseinsparung erzielt.
Bei der aus der EP 0 002 581 B1 ebenso bekannten Verbundbremstrommel ist der um die Rotationsachse der Bremstrommel umlaufende Mantelabschnitt aus einem Aluminiumwerkstoff gegossen, während der Anbindungsabschnitt aus einem gestanzten Blech besteht, an das der Mantelabschnitt angegossen ist. Dabei greifen am Umfang des Anbindungsabschnitts vorgesehene, radial von ihm abstehende Vorsprünge in das Material des Mantelabschnitts und stellen so eine formschlüssige, drehfeste Verbindung auch unter den bei einer Bremsung auftretenden hohen Momenten sicher. An der Innenumfangsseite des Mantelabschnitts sitzt dabei auch bei dieser bekannten Bremstrommel ein Reibring, der in diesem Fall aus Eisengusswerkstoff gegossen ist. Auch an den Reibring ist der Mantelabschnitt angegossen. Um dabei eine dauerhaft sichere Anbindung zu gewährleisten, ist der Reibring an seiner dem Mantelabschnitt zugewandten äußeren Umfangsfläche mit einer rauen, durch zueinander beabstandete Rippen oder Grate versehen, die in das Leichtmetall des Mantelabschnitts ragen.
In der EP 0 879 975 A2 ist des Weiteren eine Bremstrommel-Baugruppe vorgeschlagen worden, die aus einer topfförmigen Bremstrommel, die verdrehfest an einer Nabe einer Fahrzeugachse befestigt ist, sowie einem verdrehsicher an der Bremstrommel angeordneten Reibring besteht, an den bei Bremsbetätigung zumindest eine Bremsbacke radial anliegt. Um dabei den Reibring innerhalb der Bremstrommel dauerhaft sicher zu befestigen, werden Bremstrommel-Werkstoff und Reibring-Werkstoff derart gezielt aufeinander abgestimmt, dass sie einen nahezu gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen und zudem eine sich aufgrund ihrer Werkstoffeigenschaften möglicherweise ergebende elektrochemische Korrosion zwischen Reibring und Bremstrommel vermieden wird.
Charakteristisch für Verbundbremstrommeln der hier in Rede stehenden Art ist somit eine topfartige Form, deren Boden durch den normal zur Rotationsachse ausgerichteten Anbindungsabschnitt und deren Umfangswand durch den um die Rotationsachse umlaufenden, von dem Anbindungsabschnitt gehaltenen Mantelabschnitt gebildet ist, an dessen Innenumfangsfläche der Reibring gehalten ist, an dessen freier Innenumfangsfläche die Reibfläche ausgebildet ist, gegen die im Gebrauch die Bremsbeläge der Bremseinrichtung drücken.
In dem in der Einleitung der Beschreibung der voranstehend schon erwähnten EP 0 002 581 B1 genannten Artikel „Tabours de frein en alliage léger“, erschienen in „Revue de l'Aluminium“, Vol. 37, No. 273, ist bereits erläutert, dass Verbundbremstrommeln insbesondere dann, wenn ihre Mantelabschnitte aus einem Leichtmetallwerkstoff bestehen oder mit vergleichbar geringer Wandstärke ausgelegt sind, während einer Bremsung aufgrund der dabei sich ergebenden ungleichförmigen Anlage der Bremsbeläge an der Reibfläche des Reibrings Verformungen unterworfen sind. So ergibt sich im Bereich des vom Anbindungsabschnitt der jeweiligen Trommel abgewandten Rands des Mantelabschnitts der Bremstrommel aufgrund der in radialer Richtung gegen die Reibfläche des Reibrings gerichteten Druckkräfte eine Aufweitung, wogegen die Mantelfläche im Bereich ihrer Anbindung an den Anbindungsabschnitt den Druckkräften nur im verminderten Maße nachgeben kann. Ausgehend von dem Anbindungsabschnitt ist der Mantelabschnitt dann trichterförmig verformt mit der Folge, dass der von den Bremsbacken ausgeübte Anpressdruck in dem vom Anbindungsabschnitt entfernten Randbereich des Reibrings deutlich niedriger ist als in seinem dem Anbindungsabschnitt direkt zugeordneten Randbereich. Aufgrund dieser Ungleichförmigkeit der Kraftverteilung können bei einem Bremsvorgang die von der jeweiligen Bremseinrichtung aufgebrachten Kräfte nicht optimal wirken und es kommt zu einem entsprechend ungleichförmigen Verschleiß des Reibrings.
Wie in dem genannten Artikel weiter erläutert, kann dieses Phänomen durch eine um den Außenumfang umlaufende Rippe minimiert werden, die nahe dem vom Anbindungsabschnitt abgewandten Rand des Mantelabschnitts angeordnet ist. Allerdings steht bei vielen modernen Verbundbremstrommelkonstruktionen der hierfür benötigte Bauraum nicht zur Verfügung. Auch werden im Hinblick auf eine maximale Gewichtsreduzierung minimierte Wandstärken insbesondere im Anbindungsabschnitt und Mantelabschnitt einer Verbundbremsscheibe gefordert.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik hat sich die Aufgabe ergeben, eine Verbundbremstrommel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine optimale Bremswirkung gewährleistet ist, ohne dass dazu Materialanhäufungen am Außenumfang des Mantelabschnitts erforderlich sind.
Die Erfindung hat diese Aufgabe durch eine Verbundbremstrommel gelöst, die mindestens die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Eine erfindungsgemäße Verbundbremstrommel weist dementsprechend in Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik einen Anbindungsabschnitt, der normal zur Rotationsachse der Verbundbremstrommel ausgerichtet und zum Anbinden der Verbundbremstrommel an das jeweils abzubremsende Rad vorgesehen ist, einen ringförmigen Mantelabschnitt, der von dem Anbindungsabschnitt getragen ist und um die Rotationsachse der Verbundbremstrommel umläuft, und einen von dem Mantelabschnitt getragenen Reibring auf, der ebenfalls um die Rotationsachse der Verbundbremstrommel umläuft und an seiner freien Innenumfangsseite eine Reibfläche aufweist, die rotationssymmetrisch zur Rotationsachse der Verbundbremstrolle ausgerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist nun bei einer solchen Verbundbremstrommel der Reibring in einem Randbereich durch seine von dem Anbindungsabschnitt abgewandte Stirnseite begrenzt, und weist eine Dicke auf, die größer ist als die Dicke, die der Reibring in seinem von der dem Anbindungsabschnitt zugewandten Stirnseite begrenzten Randbereich aufweist.
Auch eine erfindungsgemäße Verbundbremstrommel weist somit die Grundform eines Topfes auf, dessen Grund durch den Anbindungsabschnitt und dessen umlaufende Seitenwandung durch den Mantelabschnitt gebildet sind. Bei einer erfindungsgemäßen Verbundbremstrommel ist dabei der Reibring so ausgebildet, dass er den bei einem Bremsvorgang auftretenden, in radialer Richtung gerichteten in dem freien, vom Anbindungsbereich abgewandten Randbereich des Mantelabschnitts entgegenwirkt. Hierzu ist der Reibring in seinem dem betreffenden Randbereich des Mantelabschnitts zugeordneten Randbereich gegenüber seinem anderen Randbereich verdickt, der dem Anbindungsbereich zugeordnet ist. Der dickere Randbereich läuft dabei optimalerweise um den Reibring um, so dass eine durchgehende Aussteifung erzielt wird.
Dabei versteht es sich in Anbetracht dessen, dass der Reibring auf seiner freien Innenumfangsseite die zylindrische Reibfläche für die im Bremsbetrieb gegen die Reibfläche wirkenden Bremsbacken aufweist, von selbst, dass die Abschnitte der Randbereiche des Reibrings, die die verschiedenen Dicken aufweisen, sich vorzugsweise in bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe radialer Richtung nach außen erstrecken, so dass an der Innenumfangsseite des Reibrings über dessen gesamte Breite eine gleichmäßig zylindrisch geformte Anlagefläche gebildet ist.
Praktische Untersuchungen haben ergeben, dass sich durch die erfindungsgemäße Formgebung Bremstrommeln zur Verfügung stellen lassen, die sich auf einfache Weise und kostengünstig fertigen lassen und dabei bei minimiertem Raumbedarf im praktischen Bremseinsatz ein Verhalten zeigen, dass dem Verhalten von einstückigen, konventionell aus einem Eisengussmaterial in einem Stück gegossenen Bremstrommeln und bekannten Verbundbremstrommeln mindestens gleichwertig ist. Die Erfindung berücksichtigt dabei die an sich bekannte Erkenntnis, dass die Flächenpressung der Bremsbacken auf der Reibfläche des Reibrings bei konventionellen Bremstrommeln typischerweise einer regelmäßigen, beispielsweise zykloidischen, Funktion folgen und dass die Kräfte, die bei einer Bremsung gegen die Reibfläche und damit einhergehend auf den Reibring und auf den den Reibring tragenden Mantelabschnitt der Bremstrommel wirken, in einer ungleichmäßigen Verteilung auftreten. Um den aus diesen Umstand resultierenden ungleichförmigen Belastungen zu begegnen, schlägt die Erfindung eine Bremstrommel vor, die aus mindestens zwei Formkörpern zusammengesetzt ist, von denen der eine Formkörper der Reibring und der andere ein durch den Anbindungsabschnitt und den Mantelabschnitt gebildeter Bremstrommel-Grundkörper ist, wobei der Reibring so ausgebildet ist, dass er axial den Verformungsverhältnissen der Bremstrommel entgegenwirkt, indem seine Dicke über die Breite des Reibrings variiert ist.
Da bei einer erfindungsgemäßen Bremstrommel dem Mantelabschnitt im Wesentlichen nur noch die Funktion des Haltens und Anbindens des Reibrings an den Anbindungsabschnitt der Bremstrommel zukommt, können die Wandstärken des Mantelabschnitts insbesondere in dem Bereich, in dem der Reibring an seiner Innenumfangsfläche sitzt, minimiert werden. Dabei ergibt sich eine besonders kompakte und gleichzeitig stabile Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbundbremstrommel, wenn die für den Reibring vorgesehene Aufnahme durch einen in den Mantelabschnitt eingeformten Absatz gebildet ist, an dem der Reibring sitzt.
Die von dem Randbereich, der dem Anbindungsabschnitt zugeordnet ist, ausgehende Dickenvariation des Reibrings wird vorzugsweise so an die Belastungen, die im Bremsbetrieb auftreten und in radialer Richtung wirken, angepasst, dass über die gesamte Breite des Reibrings gleichmäßig verteilte Spannungen in dem Reibring auftreten. Auf diese Weise ist auch die unter der Last der Bremsung unvermeidbare Verformung des Reibrings über seine Breite gleichmäßig verteilt, so dass sich der Reibring in seinem dem Anbindungsabschnitt der Bremstrommel zugeordneten Randbereich optimalerweise genauso verformt wie in seinem von dem Anbindungsabschnitt abgewandten Randbereich. Der hierzu geeignete Dickenverlauf kann durch Untersuchung des Verformungsverhaltens eines konventionell geformten, für eine Verbundbremstrommel bestimmten Reibrings unter den bei einer Bremsung auftretenden Lasten ermittelt werden. Aus dem Ergebnis dieser Untersuchung und unter Berücksichtigung der Geometrie von Anbindungsabschnitt und Mantelabschnitt der Bremstrommel kann dann bestimmt werden, wie die Dicke des Reibrings über dessen Breite variiert werden muss, damit sich bei einer Bremsung eine gleichmäßige Spannungsverteilung und damit einhergehend über die Breite des Reibrings gesehen eine gleichmäßige Verformung in radialer Richtung einstellen.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Dickenverteilung des Reibrings sieht beispielsweise vor, dass die Dicke des Reibrings ausgehend von der dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Stirnseite des Reibrings bis zu der von dem Anbindungsabschnitt abgewandten Stirnseite des Reibrings stetig zunimmt. Diese Variation berücksichtigt den Fall, dass die Bremskräfte bei einer Bremsung gleichmäßig über die Breite der Reibfläche verteilt auftreten.
Bei der voranstehend erläuterten Variante der Erfindung gehen die Randbereiche mit den unterschiedlichen Dicken ineinander über. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Dickenzunahme dagegen nicht gleichmäßig über die Breite des Reibrings verteilt. Vielmehr erstreckt sich in diesem Fall der dem Anbindungsabschnitt zugeordnete Randbereich des Reibrings über einen ersten Teil der Breite des Reibrings und der von dem Anbindungsabschnitt abgewandte Randbereich des Reibrings sich über einen zweiten Teil der Breite des Reibrings, wobei die Dickenzunahme des einen Randbereichs einer anderen Maßgabe folgt als die Dickenzunahme des anderen Randbereichs.
Um eine plötzliche, sprungartige Veränderung der Dicke der Randbereiche und damit einhergehend eine Spannungsverteilung im Bremsfall zu vermeiden, kann zwischen den Randbereichen des Reibrings ein Übergangsbereich ausgebildet sein, über den die Dickenzunahme zwischen dem dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Randbereich und dem von dem Anbindungsabschnitt abgewandten Randbereich des Reibrings angepasst ist.
Ein weicher, insbesondere sprungfreier Übergang der Dicke des einen Randbereichs an die Dicke des anderen Randbereichs des Reibrings kann beispielsweise auch dadurch bewerkstelligt werden, dass die Dicke des dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Randbereichs des Reibrings in Richtung des zweiten Randbereichs des Reibrings einer stetigen Funktion folgend bis zur Dicke des zweiten Randbereichs zunimmt. So kann beispielsweise die Dicke des dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Randbereichs des Reibrings in Richtung der von dem Anbindungsabschnitt abgewandten Stirnseite des Reibrings linear ansteigen, während die Dicke des vom Anbindungsabschnitt abgewandten Randbereichs über die Breite des betreffenden Randbereichs konstant ist. Genauso kann die Dickenzunahme des dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Randbereichs des Reibrings größer als die Dickenzunahme des von dem Anbindungsabschnitt abgewandten Randbereichs des Reibrings sein, so dass der Dickenverlauf über seinen dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Randbereich bis zum vom Anbindungsabschnitt abgewandten zweiten Randbereich zwar zunimmt, jedoch die Zunahme der Dicke im zweiten Randbereich stärker ist als im ersten Randbereich. Ebenso kann der erste, dem Anbindungsabschnitt zugeordnete Randbereich eine über seine Breite konstante Dicke besitzen, während die Dicke des vom Anbindungsabschnitt abgewandten Randbereichs von der Grenze zum Anbindungsabschnitt des anderen Randbereichs des Reibrings in Richtung der vom Anbindungsabschnitt abgewandten Stirnseite der Verbundbremstrommel zunimmt.
In den Fällen, in denen die Dicke über dem einen Randbereich einer anderen Vorgabe folgt als die Dicke über den anderen Randbereich des Reibrings, kann beispielsweise der Teil der Breite des Reibrings, über den sich der dem Anbindungsabschnitt zugeordnete Randbereich des Reibrings erstreckt, 15 - 30 % der Gesamtbreite des Reibrings einnehmen.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundbremstrommel der separat vorgefertigte, insbesondere vorgegossene, Reibring problemlos in den ihn tragenden Mantelabschnitt eingegossen werden kann, der gleichzeitig in einem Stück mit dem Anbindungsabschnitt gegossen werden kann.
Um bei der in dieser Weise gießtechnischen Erzeugung eine optimale Anbindung des Reibrings an das Material des Mantelabschnitts zu gewährleisten, kann der Reibring an seiner Außenumfangsfläche eine Struktur aufweisen, die durch Erhebungen und von den Erhebungen zumindest abschnittsweise begrenzten Vertiefungen gebildet ist, wobei der Werkstoff des Mantelabschnitts in die Vertiefungen der Struktur eingedrungen ist. Hierzu kann es ausreichen, wenn sich die Struktur ausschließlich über den dem Anbindungsabschnitt zugeordneten Randbereich des Reibrings und den optional vorhandenen Übergangsabschnitt erstreckt. Um zu gewährleisten, dass die bei einem Bremsvorgang auftretenden Momente sicher vom Mantelabschnitt und vom Anbindungsabschnitt der erfindungsgemäßen Verbundbremstrommel aufgenommen werden, können zumindest einige der Erhebungen sich achsparallel zur Rotationsachse der Verbundbremstrommel erstrecken. Dabei kann eine gleichmäßige Kraftübertragung dadurch erreicht werden, dass die Erhebungen in regelmäßigen Winkelabständen um die Rotationsachse verteilt sind.
Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Verbundbremstrommel besteht darin, dass mindestens der Anbindungsabschnitt aus einem Leichtmetallwerkstoff bestehen kann, wobei, wie oben schon erwähnt, vorzugsweise der Mantelabschnitt und der Anbindungsabschnitt in einem Stück gefertigt werden. Bei dem Leichtmetallwerkstoff kann es sich um jeden für diese Zwecke im Stand der Technik bereits bekannten Werkstoff handeln, wobei insbesondere Aluminiumwerkstoffe in Frage kommen, die sich gießtechnisch zu dem Mantel- und dem Anbindungsabschnitt formen lassen. Durch die Verwendung von Leichtmetallwerkstoff für zumindest den Anbindungs-, vorteilhafterweise auch den Mantelabschnitt, lässt sich eine beträchtliche Gewichtsreduzierung gegenüber konventionellen aus Eisenguss bestehenden Bremstrommeln erzielen. Dabei besteht der Reibring vorteilhafterweise aus Eisengusswerkstoff, der für die Herstellung konventioneller Bremstrommeln oder Bremsscheiben bekannt und bewährt ist. Als besonders günstig hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Dicke des Reibrings 20 - 30 % der größten Dicke des jeweils aus dem Leichtmetallwerkstoff gegossenen Mantel- oder Anbindungsabschnitts beträgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine Verbundbremstrommel in einem Längsschnitt;
2 die Verbundbremstrommel in einem Schnitt entlang der Schnittlinie A - A in 1;
3 die Verbundbremstrommel in einer frontalen Ansicht.

Die Verbundbremstrommel 1 weist einen normal zu seiner Drehachse X ausgerichteten Anbindungsabschnitt 2 auf, der eine zentrale Öffnung 3 aufweist, über die bei an einer hier nicht gezeigten Fahrzeugachse befestigten Verbundbremstrommel 1 ein Radlager oder desgleichen zugänglich ist. In den Anbindungsabschnitt 2 sind zudem in konventioneller Weise fünf um die Drehachse X in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt angeordnete Gewindeöffnungen 4 eingeformt, in die hier nicht gezeigte Felgenschrauben zur Befestigung eines hier ebenso nicht gezeigten Rades des Fahrzeugs eingeschraubt werden können.
An den Anbindungsabschnitt 2 ist in einem Stück ein Mantelabschnitt 5 angeformt, der sich achsparallel zur Drehachse X erstreckt und um die Drehachse X umläuft.
In dem Mantelabschnitt 5 ist ein um die Drehachse X ebenfalls umlaufender Reibring 6 gehalten, der mit seiner vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandten Stirnseite 7 bündig zur normal zur Drehachse X ausgerichteten freien Stirnseite 8 des Mantelabschnitts 5 ausgerichtet ist. Der Reibring 6 sitzt in einer in den Mantelabschnitt 5 eingeformten Aufnahme 9 und ist mit seiner dem Anbindungsabschnitt 2 zugeordneten Stirnseite 10 an einem umlaufenden Absatz 11 abgestützt.
Der Reibring 6 ist als separates Teil aus einem für diese Zwecke bereits bekannten Gusseisenwerkstoff gegossen worden, bei dem es sich beispielsweise um den unter der Norm-Bezeichnung GJL 150 oder um den unter der Norm-Bezeichnung GG 225 bekannten Werkstoff handeln kann.
Der Reibring 6 weist einen dem Anbindungsabschnitt 2 der Verbundbremstrommel 1 zugeordneten ersten Randbereich 12 auf, der an der dem Anbindungsabschnitt 2 zugewandten Stirnseite 10 des Reibrings 6 beginnt und sich über etwa zwei Drittel der Gesamtbreite BR des Reibrings 6 erstreckt. An den ersten Randbereich 12 schließt sich in Achsrichtung XR auf die von dem Anbindungsabschnitt 2 abgewandte Stirnseite 7 zu ein Übergangsbereich 13 des Reibrings 6 an, auf den ein vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandter zweiter Randbereich 14 folgt, der an der vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandten Stirnseite 7 des Reibrings 6 endet. Dieser zweite Randbereich 14 nimmt etwa ein Viertel der Gesamtbreite BR des Reibrings 6 ein, während sich der Übergangsbereich 13 über den nicht von den Randbereichen 12, 14 eingenommenen Rest der Gesamtbreite BR erstreckt.
Die Dicke D1 des dem Anbindungsabschnitt 2 zugewandten ersten Randbereichs 12 nimmt ausgehend von der dem Anbindungsabschnitt 2 zugewandten Stirnseite 10 in einem flachen Anstieg einer linearen Funktion folgend stetig bis zum Beginn des Übergangsbereichs 13 zu, so dass die Dicke D1 des ersten Randbereichs 12 an seiner Grenze zum Übergangsbereich 13 etwa dem 1,1- bis 1,2-fachen seiner Dicke D1 an der Stirnseite 10 beträgt.
Die Umfangsfläche des Übergangsbereichs 13 ist um die Drehachse X kehlenartig umlaufend geformt, so dass die Umfangsfläche des ersten Randbereichs 12 sprungfrei in den zweiten Randbereich 14 des Reibrings 6 übergeht.
Ausgehend von seiner Grenze zum Übergangsbereich 13 nimmt die Dicke D2 des vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandten Randbereichs 14 ebenfalls einer linearen Funktion folgend stetig zu, bis sie ihren maximalen Wert an der freien Stirnseite 7 des Reibrings 6 erreicht hat, der etwa dem 1,2- bis 1,3-fachen der Dicke D2 des Randbereichs 14 an der Grenze zum Übergangsbereich 13 entspricht.
An seiner Innenumfangsseite 15 ist an dem Reibring 6 in an sich bekannter Weise durch spanabhebende Bearbeitung eine um die Drehachse X umlaufende, zylindrische Reibfläche 16 erzeugt worden. Gegen die Reibfläche 16 wirken im Gebrauch die hier nicht dargestellten Bremsbeläge einer ebenso nicht gezeigten Bremseinrichtung des jeweiligen Fahrzeugs, an dem die Verbundbremstrommel 1 montiert ist.
An seiner Außenumfangsseite ist der dem Anbindungsabschnitt 2 zugewandte erste Randbereich 12 des Reibrings 6 mit einer wellenartig um die Drehachse X umlaufenden Struktur versehen, die durch Erhebungen 17, die sich jeweils in Achsrichtung XR achsparallel zur Drehachse X erstrecken, und von jeweils benachbarten Erhebungen 17 seitlich begrenzten Vertiefungen 18 gebildet ist. Sowohl im Bereich der Vertiefungen 18 als auch im Bereich der Erhebungen 17 nimmt die Dicke D1 des ersten Randbereichs 12 in der voranstehend beschriebenen Weise ausgehend von der Stirnseite 10 des Reibrings 6 zu, wobei der Übergang zur Dicke D2 des zweiten Randbereichs 14 jeweils ebenso in der voranstehend beschriebenen Weise erfolgt. Die Umfangsfläche 19 des vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandten Randbereichs 14 ist dagegen gleichmäßig konisch und frei von einer entsprechenden Oberflächenstruktur ausgebildet, so dass der Randbereich 14 nach Art eines Aussteifungsrings um die Drehachse X umläuft.
Bei der Herstellung der Verbundbremstrommel 1 sind der Anbindungsabschnitt 2 und der einstückig mit ihm verbundene Mantelabschnitt 5 in an sich bekannter Weise an den Reibring 6 angegossen worden. Hierzu ist der Reibring 6 in eine geeignet geformte Gießform eingelegt worden, in die anschließend eine Aluminiumschmelze abgegossen worden ist. Die aus einem für diese Zwecke bekannten AI-Werkstoff bestehende Aluminiumschmelze dringt dabei in die Vertiefungen 18 der Struktur an der Außenseite des ersten Randbereichs 12 ein und deckt die Erhebungen 17 an der Außenumfangsseite des Mantelabschnitts 5 ab. Auf diese Weise ist eine intensive formschlüssige Verklammerung des Reibrings 6 mit dem Mantelabschnitt 5 erzielt, durch die die im Bremsbetrieb auf den Reibring 6 wirkenden Bremskräfte sicher auf die aus Mantelabschnitt 5 und Anbindungsabschnitt 2 gebildete Einheit und von dort auf das mit der Verbundbremstrommel 1 verbundene, hier nicht gezeigte Rad des jeweiligen Fahrzeugs übertragen werden. Als AI-Werkstoff kommen hier die unter den Bezeichnungen EN AC-43400 (EN AC-AlSi10Mg(Fe)), EN AC-44300 (EN AC-AISi12(Fe)), EN AC-46000 (EN AC-AISi9Cu3(Fe)), EN AC-46500 (EN AC-AISi9Cu3(Fe)(Zn)), EN AC 47100 (EN AC-AISi12Cu1(Fe)) oder EN AC-51200 (EN AC-AIMg9) bekannten in Frage.
Der über die Randbereiche 12,14 vorgesehene Verlauf der Dicken D1,D2 des Reibrings 6 ist dabei so an die über die Gesamtbreite BR des Reibrings 6 bei einer Bremsung auftretende Verteilung der Belastungen angepasst, dass sich eine weitestgehend gleichmäßige Spannungsverteilung im Reibring 6 einstellt. Damit einhergehend weitet sich der Reibring 6 bezogen auf seine Breite BR weitestgehend gleichmäßig, wobei durch die stärkere Dickenzunahme im Bereich des Randbereichs 14 eine übermäßige Aufweitung der Verbundbremstrommel 1 im Bereich der freien Stirnseiten 8,10 von Mantelabschnitt 5 und Reibring 6 verhindert ist.
Bezugszeichenliste

1: Verbundbremstrommel
2: Anbindungsabschnitt der Verbundbremstrommel 1
3: zentrale Öffnung der Verbundbremstrommel 1
4: Gewindeöffnungen der Verbundbremstrommel 1
5: Mantelabschnitt der Verbundbremstrommel 1
6: Reibring der Verbundbremstrommel 1
7: vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandte Stirnseite des Reibrings 7
8: freie Stirnseite des Mantelabschnitts 5
9: Aufnahme des Mantelabschnitts 5
10: dem Anbindungsabschnitt 2 zugeordneten Stirnseite des Reibrings 6
11: umlaufender Absatz des Mantelabschnitts 5
12: dem Anbindungsabschnitt 2 der Verbundbremstrommel 1 zugeordneter erster Randbereich des Reibrings 6
13: Übergangsabschnitt des Reibrings 6
14: vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandter zweiter Randbereich des Reibrings 6
15: Innenumfangsseite des Reibrings 6
16: Reibfläche des Reibrings 6
17: Erhebungen der Struktur an der Außenumfangsseite des ersten Randbereichs 12 des Reibrings 6
18: Vertiefungen der Struktur an der Außenumfangsseite des ersten Randbereichs 12 des Reibrings 6
19: Umfangsfläche des vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandten zweiten Randbereichs 14
D1: Dicke des dem Anbindungsabschnitt 2 zugewandten ersten Randbereichs 12
D2: Dicke des vom Anbindungsabschnitt 2 abgewandten zweiten Randbereichs 14
BR: Gesamtbreite des Reibrings 6
X: Drehachse der Verbundbremstrommel 1
XR: Achsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 7913595 U1 [0003]
EP 0002581 B1 [0004, 0007]
EP 0879975 A2 [0005]

Claims

Verbundbremstrommel (1), mit einem Anbindungsabschnitt (2), der normal zur Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) ausgerichtet und zum Anbinden der Verbundbremstrommel (1) an das jeweils abzubremsende Rad vorgesehen ist, mit einem ringförmigen Mantelabschnitt (5), der von dem Anbindungsabschnitt (2) getragen ist und um die Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) umläuft, und mit einem von dem Mantelabschnitt (5) getragenen Reibring (6), der ebenfalls um die Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) umläuft und an seiner freien Innenumfangsseite eine Reibfläche (16) aufweist, die rotationssymmetrisch zur Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) in einem Randbereich (14), der durch seine von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandte Stirnseite (10) begrenzt ist, eine Dicke (D2) aufweist, die größer ist als die Dicke (D1), die der Reibring (6) in seinem von der dem Anbindungsabschnitt (2) zugewandten Stirnseite (7) begrenzten Randbereich (12) aufweist.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) in einer zumindest abschnittsweise von dem Mantelabschnitt (5) umgrenzten Aufnahme (9) sitzt.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) durch einen in den Mantelabschnitt (5) eingeformten Absatz (11) gebildet ist, an dem der Reibring (6) sitzt.
Verbundbremstrommel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D1,D2)des Reibrings (6) ausgehend von der dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordneten Stirnseite (7) des Reibrings (6) bis zu der von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandten Stirnseite (10) des Reibrings (6) stetig zunimmt und dass die Dickenzunahme des einen Randbereichs (12) einer anderen Maßgabe folgt als die Dickenzunahme des anderen Randbereichs (14).
Verbundbremstrommel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordnete Randbereich (12) des Reibrings (6) über einen ersten Teil der Breite (BR) des Reibrings (6) erstreckt und der von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandte Randbereich des Reibrings (6) sich über einen zweiten Teil der Breite (BR) des Reibrings (6) erstreckt.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Randbereichen (12,14) des Reibrings (6) ein Übergangsbereich (13) ausgebildet ist, über den die Dickenzunahme zwischen dem dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordneten Randbereich (12) und dem von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandten Randbereich (14) des Reibrings (6) angepasst ist.
Verbundbremstrommel (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D1) des dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordneten Randbereichs (12) des Reibrings (6) in Richtung (XR) des zweiten Randbereichs (14) des Reibrings (6) einer stetigen Funktion folgend bis zur Dicke (D2) des zweiten Randbereichs (14) zunimmt.
Verbundbremstrommel (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D1) des dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordneten Randbereichs (12) des Reibrings (6) in Richtung (XR) der von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandten Stirnseite (10) des Reibrings (6) stetig zunimmt.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenzunahme des dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordneten Randbereichs (12) des Reibrings (6) größer ist als die Dickenzunahme des von dem Anbindungsabschnitt (2) abgewandten Randbereichs (14) des Reibrings (6).
Verbundbremsscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Breite des Reibrings (6), über den sich der dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordnete Randbereich des Reibrings (6) erstreckt, ?? -?? % der Gesamtbreite (BR) des Reibrings (6) einnimmt.
Verbundbremstrommel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) an seiner Außenumfangsfläche eine Struktur aufweist, die durch Erhebungen (17) und von den Erhebungen (17) zumindest abschnittsweise begrenzten Vertiefungen (18) gebildet ist, und dass der Werkstoff des Mantelabschnitts (5) in die Vertiefungen (18) der Struktur eingedrungen ist.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Erhebungen (17) sich achsparallel zur Rotationsachse (X) der Verbundbremstrommel (1) erstrecken.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (17) in regelmäßigen Winkelabständen um die Rotationsachse (X) verteilt sind.
Verbundbremstrommel (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 13 und einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Struktur ausschließlich über den dem Anbindungsabschnitt (2) zugeordneten Randbereich (12,14) des Reibrings (6) und den optional vorhandenen Übergangsabschnitt (13) erstreckt.
Verbundbremstrommel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Anbindungsabschnitt (2) aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht.
Verbundbremstrommel (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (6) aus Eisengusswerkstoff besteht und der Anbindungsabschnitt (2) und der Mantelabschnitt (5) an den Reibring (6) angegossen sind.