DE102020100516B4 - Internally ventilated brake disc - Google Patents
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Abstract
Innenbelüftete Bremsscheibe, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit zwei abständigen Reibringen (1), die durch Kühlkanäle (3) begrenzende, auf mehreren konzentrischen Kreisen (4) bis (7) angeordnete Stege (2) miteinander verbunden sind,wobei die jedem Kreis (4) bis (7) zugeordneten Stege (2) mit gleichem Abstand zueinander angeordnet und die Abstände der Stege (2) zueinander und deren Anzahl auf dem Kreis (4, 5, 6) mit kleinerem Durchmesser kleiner als die Abstände und die Anzahl der Stege (2) auf dem Kreis (5, 6, 7) mit größerem Durchmesser sind,dadurch gekennzeichnet, dassdie Anzahl der den jeweiligen Kreisen (4 bis 7) zugeordneten Stege (2), ausgehend vom inneren, das heißt kleinsten Durchmesser nach außen hin ansteigt, so dass auf dem inneren Kreis (4) die wenigsten und auf dem äußeren Kreis (7) die meisten Stege (2) angeordnet sind.Internally ventilated brake disc, in particular for commercial vehicles, with two spaced friction rings (1) which are connected to one another by webs (2) delimiting cooling ducts (3) and arranged on several concentric circles (4) to (7), with each circle (4) to (7) associated webs (2) are arranged at the same distance from one another and the distances between the webs (2) and their number on the circle (4, 5, 6) with a smaller diameter are smaller than the distances and the number of webs (2 ) on the circle (5, 6, 7) with a larger diameter, characterized in that the number of webs (2) associated with the respective circles (4 to 7) increases, starting from the inner, i.e. smallest diameter, towards the outside, so that the fewest webs (2) are arranged on the inner circle (4) and the most webs (2) on the outer circle (7).
Description
Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internally ventilated brake disc according to the preamble of claim 1.
Derartige Bremsscheiben kommen insbesondere in Bremssystemen von Nutzfahrzeugen zum Einsatz, wobei sie im Funktionsfall, d.h. bei einer Bremsung, mit Bremsbelägen korrespondieren, die mit ihren Reibseiten beidseitig an die Bremsscheibe gepresst werden.Brake discs of this type are used in particular in the brake systems of commercial vehicles, and when they are functional, i.e. when braking, they correspond to brake pads which are pressed with their friction sides against the brake disc on both sides.
Gattungsgemäße Bremsscheiben sind in der
Um die Wärmebelastung der Bremsscheibe durch die beim Bremsen entstehende Reibungswärme zu reduzieren, weisen die bekannten Bremsscheiben in dem zwischen zwei Reibringen gebildeten Zwischenraum Kühlkanäle auf, über die Wärme in Form von Konvektion und Wärmestrahlung abgegeben wird.In order to reduce the thermal load on the brake disk due to the frictional heat generated during braking, the known brake disks have cooling channels in the intermediate space formed between two friction rings, via which heat is emitted in the form of convection and thermal radiation.
Zur Verbindung der beiden Reibringe, die parallel und abständig zueinander positioniert sind, sind Stege vorgesehen, zwischen denen die Kühlkanäle gebildet sind.To connect the two friction rings, which are positioned parallel and spaced apart from one another, webs are provided between which the cooling channels are formed.
Gemäß der Gattung sind diese Stege, die vorzugsweise bolzenförmig ausgebildet sind, mit einem runden oder unrunden Querschnitt, auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet. Eine solche Bremsscheibe ist ebenfalls in der
Allerdings hat sich gezeigt, dass sich bei einer derartigen Konstruktion sogenannte Hotspots bilden, d.h. heiße Punkte an den Reibringen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.However, it has been shown that so-called hotspots form with such a design, i.e. hot spots on the friction rings that are distributed evenly over the circumference.
Diese Hotspots haben zur Folge, dass sich vermehrt Hitzerisse bilden, die die Lebensdauer der Bremsscheibe deutlich reduzieren.These hotspots result in more heat cracks forming, which significantly reduce the service life of the brake disc.
Des Weiteren ist durch die Wärmeeinwirkung eine Oberflächenveränderung der Außenseiten der Reibringe zu beobachten, die als „Heißrubbeln“ bezeichnet wird.Furthermore, due to the effect of heat, a change in the surface of the outside of the friction rings can be observed, which is referred to as "hot juddering".
Zwar ist schon versucht worden, durch Auswahl eines geeigneten Reibmaterials der Bremsbeläge eine homogene Druckverteilung zu erreichen, jedoch treten stets diese vorbeschriebenen harmonischen Hotspots auf, die zu einer lokalen Überhitzung der Reibfläche führen.Although attempts have already been made to achieve homogeneous pressure distribution by selecting a suitable friction material for the brake pads, these above-described harmonic hotspots, which lead to local overheating of the friction surface, always occur.
Daraus ergeben sich metallogische Umwandlungen und daraus resultierend eine Versprödung der Oberfläche der Reibringe, was wiederum zur genannten Rissbildung beiträgt. Diese Rissbildung reduziert die Standzeit der Bremsscheibe erheblich.This results in metallic transformations and, as a result, embrittlement of the surface of the friction rings, which in turn contributes to the formation of cracks mentioned. This cracking reduces the service life of the brake disc considerably.
Weitere Versuche, die Entstehung von Hotspots zu minimieren bzw. gänzlich auszuschließen, insbesondere durch eine Konfigurationsänderung der Stege bzw. Kühlkanäle oder durch Schaufelrippen die die Reibringe miteinander verbinden, waren nicht zielführend. Beispielhaft seien diesbezüglich die
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit verbessert wird.The invention is therefore based on the object of further developing a brake disc of the generic type in such a way that its service life is improved.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 3 gelöst.This problem is solved by a brake disk with the features of
Die Erfindung schafft ein Anordnungsmuster der Stege derart, dass sich lediglich eine radial fluchtende Reihe von Stegen ergibt. D.h., ausgehend vom äußeren zum inneren Durchmesser der Reibringe unterscheiden sich die Ausrichtungen der einzelnen Reihen voneinander, so dass sich eine ungleichmäßige Anordnung in der Fläche ergibt. Dabei steigt die Anzahl der den jeweiligen Kreisen zugeordneten Stege, ausgehend vom inneren, d.h. kleinsten Durchmesser nach außen hin an, vorzugsweise jeweils um einen Steg, so dass auf dem inneren Kreis die wenigsten und auf dem äußeren Kreis die meisten Stege angeordnet sind. The invention creates an arrangement pattern of the webs in such a way that only one radially aligned row of webs results. In other words, starting from the outer to the inner diameter of the friction rings, the alignment of the individual rows differs from one another, resulting in an uneven arrangement on the surface. The number of ridges assigned to the respective circles increases outwards, starting from the inner, i.e. smallest, diameter, preferably by one ridge each, so that the fewest ridges are arranged on the inner circle and the most ridges on the outer circle.
Somit ergibt sich ein Muster, bei dem, ausgehend von der genannten radial fluchtenden einreihigen Anordnung der Stege, die Stege der folgenden Reihen zunehmend versetzt zueinander angeordnet sind.This results in a pattern in which, starting from the aforementioned radially aligned single-row arrangement of the webs, the webs of the following rows are arranged increasingly offset from one another.
Wie sich überraschend gezeigt hat, variiert durch die veränderte Anordnung der Stege die Verwellungssteifigkeit in Umfangsrichtung kontinuierlich. Diese Variation stört die harmonische Bildung von Verwellungen, woduch die Anzahl der sogenannten Hotspots reduziert wird, mit der Folge, dass eine Oberflächenschädigung durch Überhitzung minimiert wird.As has surprisingly been shown, the resistance to buckling varies continuously in the circumferential direction due to the changed arrangement of the webs. This variation disturbs the harmonic formation of ripples, reducing the number of so-called hot spots, with the result that surface damage from overheating is minimized.
Durch die Vermeidung von Verwellungen der Reibringoberflächen wird nicht nur der Bremskomfort verbessert, da ein zum Stand der Technik beschriebenes Rubbeln bei einem Bremsvorgang nicht mehr auftritt, sondern durch die deutliche Reduzierung der Bildung von Hitzerissen wird überdies die Standzeit der Bremsscheibe merklich erhöht.By avoiding ripples on the friction ring surfaces, not only is braking comfort improved, since a juddering described in the prior art no longer occurs during a braking operation, but also due to the significant reduction in The service life of the brake disc is also noticeably increased due to the formation of heat cracks.
Da in einem Nutzfahrzeug eine Vielzahl von Bremsen und damit von Bremsscheiben montiert sind, kommt diesem Ergebnis der Erfindung eine besondere Bedeutung zu, insbesondere hinsichtlich einer stets angestrebten Kostenminimierung. Diese ergibt sich sowohl aus den verringerten Stillstandszeiten des Fahrzeuges wie auch aus der Beschaffung und Montage der Bremsscheiben.Since a large number of brakes and thus brake discs are installed in a commercial vehicle, this result of the invention is of particular importance, in particular with regard to the cost minimization that is always sought. This results from the reduced downtimes of the vehicle as well as from the procurement and installation of the brake discs.
Im Übrigen ist die neue Bremsscheibe gegenüber einer solchen nach dem Stand der Technik kostenneutral herzustellen, wobei solche Bremsscheiben üblicherweise aus Gusseisen hergestellt sind.In addition, the new brake disc can be produced at no additional cost compared to one based on the prior art, with such brake discs usually being made of cast iron.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Querschnittsabmaße der auf dem kleineren Kreis angeordneten Stege kleiner als die der Stege des benachbarten größeren Kreises.According to a further idea of the invention, the cross-sectional dimensions of the webs arranged on the smaller circle are smaller than those of the webs of the adjacent larger circle.
Entsprechend der Erfindung sind die Stege in mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet, vorzugsweise in vier Kreisen. Denkbar ist aber auch eine geringere oder größere Anzahl von Kreisen, wobei die Stege eines Kreises in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.According to the invention, the ridges are arranged in a plurality of concentric circles, preferably in four circles. However, a smaller or larger number of circles is also conceivable, with the bars of a circle being arranged at equal distances from one another.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous developments of the invention are characterized in the dependent claims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschriebenAn embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawings
Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in einer Draufsicht.The only figure shows a section through a brake disk according to the invention in a plan view.
In der Figur ist eine Bremsscheibe insbesondere für ein Nutzfahrzeug dargestellt, die zwei parallel und abständig zueinander angeordnete Reibringe 1 aufweist, wobei in der Figur durch die Schnittdarstellung lediglich ein Reibring 1 zu erkennen ist.The figure shows a brake disc, in particular for a commercial vehicle, which has two friction rings 1 arranged parallel and at a distance from one another, with only one friction ring 1 being visible in the figure through the sectional view.
Die beiden Reibringe 1 sind durch Stege 2 miteinander verbunden und weisen im Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf.The two friction rings 1 are connected to one another by
Die Stege 2 sind auf in der Figur angedeuteten konzentrischen Kreisen 4 bis 7 angeordnet, wobei in dieser Anordnung vier dieser Kreise vorgesehen sind.The
Gemäß der Erfindung sind die jedem Kreis 4-7 zugeordneten Stege 2 mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, d.h., die Stege 2 sind auf jedem der Kreise 4-7 gleichmäßig verteilt.According to the invention, the
Die Abstände der Stege 2 und deren Anzahl auf dem Kreis 4 mit kleinerem Durchmesser sind kleiner als die Abstände und die Anzahl der Stege 2 auf dem benachbarten Kreis 5 mit größerem Durchmesser, ebenso wie die Abstände der Stege 2 des Kreises 5 zum benachbarten größeren Kreis 6 bzw. dieser zum äußeren Kreis 7.The distances of the
Somit ergibt sich ein Anordnungsmuster, das lediglich eine Reihe fluchtend auf einer Radiallinie 8 angeordneter Stege 2 ergibt.This results in an arrangement pattern that results in only one row of
Beidseitig dieser Radiallinie 8 sind die Stege 2 der einzelnen Kreise 4-7 zunehmend versetzt zueinander angeordnet, mit einer entsprechenden Ausrichtung von Kühlkanälen 3, die durch die Stege 2 begrenzt sind und die zum Innenumfang und Außenumfang hin offen sind.On both sides of this radial line 8, the
Bezogen auf die Radiallinie 8 sind die Stege 2 spiegelsymmetrisch angeordnet und in ihrem Querschnittsabmaß nach außen hin unterschiedlich groß. D.h., das Querschnittsabmaß der auf dem inneren, kleineren Kreis 4 angeordneten Stege 2 ist kleiner als das der auf dem Kreis 5 angeordneten und diese wiederum kleiner als die auf dem Kreis 6 und diese kleiner als die auf dem Kreis 7 angeordneten.Relative to the radial line 8, the
Im Übrigen können die Querschnitte der Stege 2 unterschiedlich konturiert sein. Wie im Beispiel rund, aber auch unrund wie oval, mehreckig oder dergleichen.Moreover, the cross sections of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Reibringfriction ring
- 22
- Stegweb
- 33
- Kühlkanalcooling channel
- 44
- Kreiscircle
- 55
- Kreiscircle
- 66
- Kreiscircle
- 77
- Kreiscircle
- 88th
- Radiallinieradial line
Claims (10)
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