DE102021213374A1

DE102021213374A1 - Scheibenbremssystem mit einseitiger Druckbeaufschlagung

Info

Publication number: DE102021213374A1
Application number: DE102021213374.6A
Authority: DE
Inventors: Hatem Shahin; Lothar Wagner; Kai Braun
Original assignee: HL Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2041-11-27
Also published as: US20230167866A1; CN116181821A; DE102021213374B4; KR20230078539A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Scheibenbremssystem für ein Fahrzeug, mit einseitiger Druckbeaufschlagung, umfassend eine Bremsscheibe (1), die einen Nabenteil (1.1) und einen Reibring (1.2) umfasst, wobei sich eine Reibfläche (1.3) des Reibrings (1.2) zwischen einer Innenumfangskante (1.4) und einer Außenumfangskante (1.5) des Reibrings (1.2) erstreckt, ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Kolben (3, 3', 3") zur Betätigung eines ersten Bremsbelags (4), wobei der erste Bremsbelag (4) eingerichtet ist, zum Bremsen an die Reibfläche (1.3) des Reibrings (1.2) gedrückt zu werden, wobei das Scheibenbremssystem keinen dem ersten Bremsbelag (4) gegenüberliegenden Gegenbremsbelag aufweist. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug, das mindestens ein Bremssystem dieses Typs umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus. Sie betrifft ein Scheibenbremssystem für ein Fahrzeug mit einseitiger Druckbeaufschlagung.
Standard-Scheibenbremssysteme umfassen eine Bremsscheibe und einem Bremssattel, der zwei gegenüberliegende Bremsbeläge hält. Obwohl diese Scheibenbremssysteme im Allgemeinen als effektiv gelten, haben sie eine Reihe von bekannten Nachteilen. Zum Beispiel ist der Bremssattel solcher Bremssysteme schwer und teuer. Das Schleppmoment ist hoch, weil das Spiel bzw. der Abstand für beide Bremsbeläge gleichzeitig hergestellt werden muss. Die Wärmeabgabe an die Umgebung erfolgt langsam. Die Abnutzung der Beläge ist nicht konstant.
Vor diesem Hintergrund ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der oben genannten Probleme zu lösen und ein Bremssystem vorzuschlagen, das leicht ist und/oder ein Schleppmoment vermeidet und/oder Bremsgeräusche reduziert und/oder die Bremsleistung erhöht.
Dies wird durch ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Scheibenbremssystem für ein Fahrzeug mit einseitiger Druckbeaufschlagung vorgeschlagen. Dieses Scheibenbremssystem umfasst eine Bremsscheibe mit einem Nabenteil und einem Reibring. Eine Reibfläche des Reibrings erstreckt sich zwischen einer Innenumfangskante und einer Außenumfangskante des Reibrings. Das Scheibenbremssystem umfasst außerdem ein Gehäuse mit mindestens einem Kolben zur Betätigung eines ersten Bremsbelags. Der erste Bremsbelag ist so gestaltet, dass er zum Bremsen gegen die Reibfläche des Reibrings gedrückt wird. Das Scheibenbremssystem hat keinen Gegenbremsbelag, der dem ersten Bremsbelag gegenüberliegt. D. h., es gibt keinen Bremsbelag, der mit einer Rückseite des Reibrings in Eingriff kommt, wobei die Rückseite der Reibfläche gegenüberliegt.
Die bei diesem Bremssystem vorgesehene einseitige Druckbeaufschlagung stellt eine völlige Abkehr von bekannten Scheibenbremssystemen dar. Zu den Vorteilen eines solchen Bremssystems kann ein geringes Gewicht zählen, da das Gehäuse viel kleiner als bei typischen Sattelbremszangen gestaltet werden kann, die sich um einen Rand der Bremsscheibe herum erstrecken. D. h., der Wegfall von Bremssattelfingerseite und Bremssattelbrücke ist gemäß dieser Erfindung möglich.
In der Regel ist bei Ausführungsbeispielen des Bremssystems der erste Bremsbelag der einzige Bremsbelag für die Bremsscheibe. Auf diese Weise wird die Volumenaufnahme der Bremsflüssigkeit minimiert. Außerdem ist eine Druckverteilung zwischen zwei Bremsbelägen nicht mehr notwendig. Dies erleichtert das Zurückziehen des Bremsbelags und die präzisere Wiederherstellung des gewünschten Spalts.
Bei der Montage in einem Fahrzeug ist die Seite der Reibfläche z. B. die Innenseite der Bremsscheibe, d. h. die zur Fahrzeugmitte hin gelegene Seite. Es versteht sich, dass an dem Bremssystem selbst zu erkennen ist, welche Seite nach innen und welche Seite nach außen zeigt.
Das Bremssystem kann ein halbschwimmendes Bremssystem sein.
Das erfindungsgemäße Bremssystem kann somit zu einer deutlichen Reduzierung von Schleppmoment-Quietschgeräuschen führen. Es wurde festgestellt, dass verschiedene Arten von Quietschen, Ächzen und Knarzen verschwinden können, wenn nur auf einer Seite Druck ausgeübt wird. Das Bremssystem kann leichter und preiswerter sein als Standardkonstruktionen. Der Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen können reduziert werden. Die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Bremssystem reduziert werden.
Das Bremssystemkonzept mit einseitiger Druckbeaufschlagung kann zum Beispiel in einem hydraulischen oder elektrischen Bremssystem eingesetzt werden.
Durch die neuartige Konstruktion ist es möglich, eine größere Bremsscheibe zu verwenden, die den verfügbaren Platz im Rad ausfüllt. Dies liegt daran, dass der Raum zwischen der Außenumfangskante des Reibrings und der inneren Felgenfläche steht nun zur Verfügung, wenn die Bremssattelbrücke entfällt. Dementsprechend kann die Bremsscheibe bis zu einem geringen Abstand von der Felge verlängert werden, z. B. weniger als 5 cm oder weniger als 3 cm oder weniger als 2 cm oder weniger als 1 cm von der Felge entfernt, wobei dieser Raum bei Scheibenbremssystemen nach dem Stand der Technik sonst vom Bremssattel eingenommen würde.
Die Größe des Bremsbelags im Verhältnis zur Oberfläche der Bremsscheibe kann vergrößert werden. Der Bremsbelag kann z. B. eine Breite haben, die sich über 50 % oder mindestens 60 % oder mindestens 70 % oder mindestens 75 % oder mindestens 80 % der Breite der Reibfläche des Reibrings erstreckt. Eine vorteilhafte Kühlung des Reibrings kann durch eine Rückseite des Reibrings ermöglicht werden, wie weiter unten erläutert wird.
Im Bremssystem kann die Abnutzung des Belags leichter kontrolliert werden. Es ist denkbar, einen großen Kolben oder mehr als einen Kolben für den Bremsbelag zu verwenden. Bei dem Scheibenbremssystem kann das Gehäuse beispielsweise mindestens zwei Kolben aufweisen. insbesondere können zwei Kolben, drei Kolben oder vier Kolben zur Betätigung des ersten Bremsbelags vorhanden sein. Mehrere Kolben können entlang einem Umfang der Bremsscheibe und/oder entlang einem Radius der Bremsscheibe nebeneinander angeordnet sein.
Das Gehäuse kann zum Beispiel aus Gusseisen, Aluminium oder nichtmetallischen Werkstoffen bestehen.
Im Bremssystem ist es möglich, auf eine Belagfeder zu verzichten.
Das Gehäuse kann vollständig auf der Seite der Reibfläche der Bremsscheibe angeordnet sein, wobei es sich nicht um einen Rand der Bremsscheibe herum erstreckt. Auf diese Weise kann der verfügbare Platz optimal genutzt werden.
Die Reibfläche der Bremsscheibe kann so gestaltet sein, dass die Drehachse des Rades und der Bremsscheibe den Normalvektor der Reibfläche darstellt. In einigen Ausführungsbeispielen ist es jedoch denkbar, dass die Reibfläche schräg ist. Die Reibfläche liegt dann nicht senkrecht zur Drehachse. Stattdessen bildet die Reibfläche die Fläche eines Kegelstumpfes. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Außenumfangskante der Reibfläche im Vergleich zur Innenumfangskante der Reibfläche nach innen versetzt ist (in Bezug auf ein Fahrzeug, in dem das Bremssystem montiert ist). Um dem Rechnung zu tragen, hat eine Bewegung des ersten Bremsbelags gegen die Reibfläche eine Komponente in Umfangsrichtung nach außen (zusätzlich zu einer Komponente in Richtung nach außen entlang der Drehachse in Bezug auf das Fahrzeug). Die oben dargestellte Gehäusekonstruktion lässt genügend Freiraum, um die Ausrichtung der Kolbenachse um einen kleinen Winkel zu kippen. Dabei kann die Reibfläche unter einem Winkel α schräg zu einer Fläche verlaufen, die eine Drehachse der Bremsscheibe als Normalvektor hat. Der Winkel α kann zum Beispiel zwischen 0,5 und 5 Grad gewählt werden. Insbesondere kann der Winkel zwischen 0,5 Grad und 2 Grad gewählt werden.
In möglichen Ausführungsbeispielen kann der Reibring von seiner Innenumfangsfläche zu seiner Außenumfangsfläche hin eine abnehmende Dicke aufweisen.
In dem Bremssystem kann der Reibring ein vom Nabenteil getrenntes Teil sein, wobei der Reibring mit dem Nabenteil verbunden ist.
Um den Reibring mit dem Nabenteil zu verbinden, kann der Nabenteil beispielsweise mit einer Rückseite und/oder einer Außenumfangsfläche und/oder einer Innenumfangsfläche des Reibrings in Eingriff kommen.
In möglichen Ausführungsbeispielen kann zwischen dem Nabenteil und dem Reibring eine Zwischenschicht angeordnet sein. Die Zwischenschicht kann beispielsweise über der gesamten Kontaktfläche zwischen dem Nabenteil und dem Reibring oder nur auf der Rückseite des Reibrings angeordnet sein.
Der Reibring kann zum Beispiel aus Grauguss bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann der Nabenteil aus Aluminium hergestellt sein.
Die Bremsscheibe, insbesondere der Reibring, kann Kühlöffnungen, wie Kühlkanäle und/oder Löcher, aufweisen. Alternativ kann die Bremsscheibe auch als unbelüftete Bremsscheibe ausgeführt sein. Der Reibring kann zum Beispiel massiv sein und keine Löcher, Kanäle oder Öffnungen aufweisen. Durch die einseitige Druckbeaufschlagung kann die Kühlung vorteilhaft über eine Rückseite des Reibrings erfolgen.
In möglichen Ausführungsbeispielen des Bremssystems - als belüftete oder nicht belüftete Bremsscheibe - kann ein Kühlring an der Rückseite des Reibrings vorgesehen sein. Dies kann für zusätzliche Kühlung sorgen. Der Kühlring hat in der Regel eine höhere Wärmeleitfähigkeit und/oder einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten als der Reibring. Beispielsweise kann der Reibring auf Reibung und der Kühlring auf Wärmeableitung optimiert sein.
Wie bereits erwähnt, kann die Reibfläche so gestaltet sein, dass sie in Bezug auf das Fahrzeug nach innen zeigt, wenn das Scheibenbremssystem im Fahrzeug montiert ist. Der erste Bremsbelag ist dementsprechend so angeordnet und eingerichtet, dass er sich zum Bremsen in Bezug auf das Fahrzeug nach außen bewegt.
Das Gehäuse kann z. B. mit einem Träger verbunden sein, und der Träger kann mit einer Achskomponente, wie z. B. einem Achsschenkel, verbunden sein.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug, das mindestens ein Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst. Insbesondere kann das Fahrzeug zwei Bremssysteme oder vier Bremssysteme gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen.
Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der beigefügten Figuren erläutert. Diese sind wie folgt:

1 zeigt ein Scheibenbremssystem nach dem Stand der Technik,
2a, b zeigen ein Bremssystem mit einseitiger Druckbeaufschlagung gemäß der Erfindung,
3a, b zeigen schematisch die Verbindung eines Bremssystems mit einseitiger Druckbeaufschlagung mit einer Achskomponente,
4 zeigt eine Verbindung eines Bremsbelags mit einem Träger für ein Bremssystem mit einseitiger Druckbeaufschlagung,
5a-c zeigen Ausführungsbeispiele des Bremssystems mit einseitiger Druckbeaufschlagung, mit einem oder mehreren Kolben,
6a-h zeigen verschiedene Bremsscheibenkonfigurationen für einseitige Druckbeaufschlagung,
7a-i zeigen verschiedene Bremsscheibenkonfigurationen mit schräger Reibfläche, für einseitige Druckbeaufschlagung,
8a-d zeigen Bremsscheibenkonfigurationen mit einer Zwischenschicht zwischen dem Nabenteil und dem Reibring,
9 zeigt ein Bremssystem mit einseitiger Druckbeaufschlagung, das eine unbelüftete Bremsscheibe aufweist, und
10 zeigt ein Bremssystem mit einseitiger Druckbeaufschlagung, bei dem die Bremsscheibe einen Reibring und einen Kühlring aufweist.

1 zeigt ein Scheibenbremssystem nach dem Stand der Technik. Es umfasst einen sattelförmigen Bremssattel A mit einer Bremssattelbrücke B und einem Bremssattelfinger C. Der Bremssattel A enthält einen Kolben G. Es gibt eine Bremsscheibe D. Zwei gegenüberliegende Bremsbeläge E, F werden vom Bremssattel A gehalten. Die beiden Bremsbeläge E, F sind so eingerichtet, dass sie zum Bremsen gegen gegenüberliegende Seiten der Bremsscheibe D gedrückt werden.
2a und b zeigen ein erfindungsgemäßes Scheibenbremssystem. Es handelt sich um ein Scheibenbremssystem für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, mit einseitiger Druckbeaufschlagung. Das Bremssystem umfasst eine Bremsscheibe 1 und nur einen einzigen ersten Bremsbelag 4, der sich auf einer Innenseite der Bremsscheibe 1 befindet. Die Bremsscheibe 1 ist so gestaltet, dass sie sich um eine Drehachse A dreht. In 2a ist ein Teil des Bremssystems durch einen gestrichelten Kasten hervorgehoben. Dieser Teil ist in 2b noch einmal schematisch in vergrößerter Form dargestellt. Die Bremsscheibe 1 umfasst einen Nabenteil 1.1 und einen Reibring 1.2. Eine Reibfläche 1.3 des Reibrings 1.2 erstreckt sich zwischen einer Innenumfangskante 1.4 und einer Außenumfangskante 1.5 des Reibrings 1.2. Ein Gehäuse der Bremsanlage hat einen Kolben 3 zur Betätigung des ersten Bremsbelags 4. Der erste Bremsbelag 4 ist so gestaltet, dass er zum Bremsen gegen die Reibfläche 1.3 des Reibrings 1.2 gedrückt wird. Das Scheibenbremssystem hat keinen Gegenbremsbelag, der dem ersten Bremsbelag 4 gegenüberliegt. D. h. eine Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 bleibt frei und es gibt keinen zweiten Bremsbelag, der dazu ausgelegt ist, gegen sie gedrückt zu werden.
Das Gehäuse 2 ist vollständig auf der Seite der Reibfläche 1.1 der Bremsscheibe 1 (Innenseite) angeordnet und erstreckt sich nicht um einen Rand der Bremsscheibe 1 oder des Reibrings 1.2 herum.
Der Reibring 1.2 ist optional mit Lüftungsöffnungen 1.11 versehen, um die Kühlung der Bremsscheibe zu ermöglichen. Wie weiter unten noch erläutert wird, kann bei Bremssystemen der hier vorgestellten Art auf derartige Belüftungsöffnungen verzichtet werden, da eine effiziente Kühlung über die frei bleibende, nicht von einem Bremsbelag beaufschlagte Rückseite 1.6 erreicht werden kann.
Der erste Bremsbelag 4 umfasst eine Reibschicht 4.1, eine Rückenplatte 4.2 und eine Unterlegscheibe 4.3. Der erste Bremsbelag 4 erstreckt sich über einen wesentlichen Teil der Reibfläche 1.3, d. h. über mehr als 75 % einer Breite der Reibfläche, gemessen von der Innenumfangskante 1.4 zur Außenumfangskante 1.5, und ermöglicht so eine hohe Bremsleistung.
3a und 3b zeigen schematisch eine Verbindung des Gehäuses 2 mit einer Achskomponente des Fahrzeugs, in welches das Bremssystem eingebaut werden soll.
Das Scheibenbremssystem ist so konstruiert, dass die Reibfläche 1.3 in Bezug auf das Fahrzeug nach innen zeigt, wenn das Scheibenbremssystem im Fahrzeug montiert ist. Der erste Bremsbelag 4 ist folglich so angeordnet und eingerichtet, dass er sich zum Bremsen in Bezug auf das Fahrzeug nach außen bewegt.
Ein Fahrzeug kann mindestens ein Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassen. insbesondere kann zum Beispiel ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen zwei Bremssysteme oder vier Bremssysteme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfassen. Für die beiden Vorderräder und/oder die beiden Hinterräder können zwei gegenläufige, zueinander gespiegelte Bremssysteme vorgesehen werden.
Auch hier ist das Gehäuse 2 vollständig auf der Seite der Reibfläche 1.3 der Bremsscheibe 1 angeordnet und erstreckt sich nicht um einen Rand der Bremsscheibe 1 oder des Reibrings 1.2 herum.
Das Gehäuse 2 ist mit einem Träger 5 verbunden, und der Träger 5 ist mit einer Achskomponente, nämlich einem Achsschenkel 6, verbunden. Die Verbindung zwischen Gehäuse 2 und Träger 5 kann ein erstes Verbindungselement 7 beinhalten, das als elastisches Element oder Dämpfungselement ausgeführt sein kann und eine Verschiebung des Gehäuses gegenüber dem Träger 5 ermöglicht. Die Verbindung zwischen Träger und Achsschenkel kann ein zweites Verbindungselement 8 umfassen, das dazu dient, eine nicht-elastische Verbindung zwischen dem Träger 5 und dem Achsschenkel 6 herzustellen. Diese Verbindungen bilden einen Kraftweg zur Übertragung der Kräfte, die beim Anpressen des Bremsbelags 4 auf die Bremsscheibe 1 entstehen. Über den Träger 5 werden die Kräfte auf den Achsschenkel 6 übertragen und somit von den Achskomponenten aufgenommen.
Im Fall von 3b ist die Reibfläche 1.3 der Bremsscheibe 1 schräg, so dass die Reibfläche 1.3 eine kegelstumpfförmige Oberfläche bildet. Um dem Rechnung zu tragen, hat eine Bewegung des ersten Bremsbelags 4 gegen die Reibfläche 1.3 eine Komponente in Umfangsrichtung nach außen, und folglich stehen das Gehäuse 2 und der Träger 5 unter einem Winkel. In diesem Fall kann vorgesehen sein, die Kraft in einem Winkel in die Achskomponenten einzuleiten.
In 4 ist beispielhaft die Verbindung zwischen dem Bremsbelag 4 und dem Träger 5 dargestellt. Der Bremsbelag 4 ist im Träger 5 verschiebbar angeordnet, um aus der Papierebene von 4 heraus- und in diese hineinzugleiten. Eine optionale Belagfeder 9 kann so gestaltet sein, dass sie das Zurückziehen des Belags 4 nach dem Bremsen unterstützt. Bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen des Bremssystems kann auf die Belagfeder 9 verzichtet werden.
5a bis 5c zeigen weitere mögliche Verbindungen zwischen dem Bremsbelag 4, dem Gehäuse 2 und dem Träger 5. Der Träger 5 kann um das Gehäuse 2 und den Bremsbelag 4 herum angebracht sein. Dies ermöglicht zum einen eine axial gleitende Verbindung zwischen Träger 5 und Bremsbelag 4 auf zwei gegenüberliegenden Seiten (eingekreister Abschnitt I). Andererseits ermöglicht dies auch eine axial gleitende Verbindung zwischen dem Träger 5 und dem Gehäuse 2 auf zwei gegenüberliegenden Seiten (eingekreister Abschnitt II).
Das Gehäuse 2 nimmt jeweils mindestens einen Kolben 3, 3', 3" auf, der gegen den Bremsbelag 4 drückt und den Bremsbelag 4 zum Bremsen gegen den Reibring 1.2 der Bremsscheibe 1 bewegt.
Im Fall von 5a ist ein einziger Kolben 3 mittig angeordnet. Es handelt sich um einen großen Kolben, der sich über mehr als die Hälfte einer Länge des Bremsbelags 4 erstreckt.
Im Fall von 5b sind zwei Kolben 3, 3' nebeneinander vorgesehen. Ein oder mehrere weitere Kolben können in einer zweiten Reihe parallel zu den in 5b sichtbaren Kolben 3, 3' angeordnet sein.
Wie in 5c gezeigt, kann es einen ersten Kolben 3, einen zweiten Kolben 3' und einen n-ten Kolben 3" geben, wobei n z. B. 3, 4 oder 5 sein kann. Die n Kolben können in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein. Es kann eine oder mehrere Reihen von weiteren Kolben geben.
6a-6h konzentrieren sich auf die Verbindung zwischen dem Reibring 1.2 und dem Nabenteil 1.1. Derartige Verbindungen sind insbesondere dann denkbar, wenn der Reibring 1.2 ein vom Nabenteil 1.1 getrenntes Teil ist und der Reibring 1.2 mit dem Nabenteil 1.1 verbunden ist.
In 6a ist ein Teil der Bremsscheibe 1 durch einen gestrichelten Kasten hervorgehoben. Dieser Teil, der gemäß verschiedenen möglichen Ausführungsbeispielen ausgeführt wird, ist in 6b-6h wieder dargestellt.
Unter Bezugnahme auf alle 6a-6h kann gesagt werden, dass der Nabenteil 1.1 mit einer Rückseite 1.6 und/oder einer Außenumfangsfläche 1.8 und/oder einer Innenumfangsfläche 1.7 des Reibrings 1.2 in Eingriff steht.
Darüber hinaus kann, unter Bezugnahme auf alle 6a-6h, der Reibring 1.2 vorteilhaft aus Grauguss bestehen und/oder der Nabenteil 1.1 kann aus Aluminium gefertigt sein.
6a-6h zeigen beispielhaft belüftete Bremsscheiben 1. Es versteht sich, dass sie in jedem Fall als unbelüftete Bremsscheiben ohne Kühlbohrungen, - kanäle oder -Öffnungen ausgeführt werden können.
Im Fall von 6a ist der Nabenteil 1.2 an der Innenumfangsfläche 1.7 des Reibrings 1.2 befestigt und kommt mit dieser in Eingriff.
Im Fall von 6b und 6c ist der Nabenteil 1.1 an der Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 befestigt und kommt mit dieser in Eingriff. Der Nabenteil 1.1 erstreckt sich in beiden Fällen hinter der Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 und weist einen vorstehenden Teil auf, der sich in Richtung des Reibrings 1.2 erstreckt, wobei der Reibring 1.2 an dem vorstehenden Teil befestigt ist. Im Fall von 6c vergrößert sich der vorstehende Teil in Richtung des Reibrings 1.2, wodurch eine größere Fläche für die Verbindung der beiden Komponenten entsteht.
6d zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Nabenteil 1.1 mit der Innenumfangsfläche 1.7 des Reibrings 1.2 verbunden ist, ähnlich wie in 6a. Die Rückseite 1.6 des Reibrings ist verjüngt, so dass die Dicke des Reibrings 1.2 von der Innenumfangsfläche 1.7 zur Außenumfangsfläche 1.8 hin leicht abnimmt (z. B. um 10-20 %).
6e zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem an der Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 eine Ausnehmung vorgesehen ist, wobei der Nabenteil 1.1 in die Ausnehmung hineinragt und innerhalb der Ausnehmung mit dem Reibring 1.2 verbunden ist.
6f zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich der Nabenteil 1.1 so um den Reibring 1.2 herum erstreckt, dass er mit der Außenumfangsfläche 1.8 und der Rückseite 1.6 des Reibrings in Eingriff kommt und an ihnen befestigt ist.
6g zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Nabenteil mit der Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 in Eingriff kommt, wobei der Nabenteil drei voneinander beabstandete Stege aufweist, die mit dem Reibring 1.2 in Eingriff kommen und an diesem befestigt sind. Auf diese Weise kann eine bessere Kühlung über die Rückseite 1.6 erreicht werden.
6h zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 verjüngt ist, so dass die Dicke des Reibrings 1.2 von der Innenumfangsfläche 1.7 zur Außenumfangsfläche 1.8 hin abnimmt (um über 50 %).
Unter Bezug auf 7a-7i werden Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen die Reibfläche 1.3 der Bremsscheibe 1 schräg ist, so dass die Reibfläche 1.3 eine Fläche eines Kegelstumpfes bildet, und bei denen eine Bewegung des ersten Bremsbelags 4 gegen die Reibfläche 1.1 eine Komponente in einer Umfangsrichtung nach außen hat. Es wird auf 3b und die damit zusammenhängenden Erläuterungen verwiesen. Auch hier sind die Kühlöffnungen optional. Die Außenumfangskante 1.5 ist jeweils gegenüber der Innenumfangskante 1.4 entlang der Drehachse A nach innen versetzt.
Darüber hinaus ist bei den Ausführungsbeispielen aus 7a-7h, wobei auch auf 6a-6h Bezug genommen wird, der Reibring 1.2 ein vom Nabenteil 1.1 getrenntes Teil und der Reibring 1.2 ist mit dem Nabenteil 1.1 verbunden. Auch hier steht der Nabenteil 1.1 mit einer Rückseite 1.6 und/oder einer Außenumfangsfläche 1.8 und/oder einer Innenumfangsfläche 1.7 des Reibrings 1.2 in Eingriff. Der Reibring 1.2 kann aus Grauguss bestehen und/oder der Nabenteil 1.1 kann aus Aluminium gefertigt sein.
Die Ausführungsbeispiele aus 7b und 7c sind den Ausführungsbeispielen aus 6b und 6c ähnlich. Der Reibring 1.2 hat jedoch eine zunehmende Dicke, die von der Innenumfangsfläche 1.7 zur Außenumfangsfläche 1.8 hin kontinuierlich linear zunimmt. Daraus ergibt sich die schräge Reibfläche.
7d zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Reibring 1.2 eine konstante Dicke hat. Der Reibring 1.2 ist konisch geformt und stellt in seiner Gesamtheit eine Schale eines Kegelstumpfes dar. Die Außenumfangskante 1.5 ist wiederum gegenüber der Innenumfangskante 1.4 nach innen versetzt. Daraus ergibt sich die schräge Reibfläche.
7e-7g zeigen ähnliche Ausführungsbeispiele wie in 6e-6g, mit dem Unterschied, dass auch hier die Dicke von der Innenumfangsfläche 1.7 zur Außenumfangsfläche 1.8 hin kontinuierlich linear zunimmt und die schräge Reibfläche 1.3 ergibt.
7h zeigt ein Ausführungsbeispiel mit schräger Reibfläche, wobei sowohl die Reibfläche 1.3 als auch die Rückseite 1.6 in einem Winkel stehen. Wie in allen anderen Fällen, die in 7a-7g dargestellt sind, ist der Winkel der Reibfläche 1.3 so, dass die Außenumfangskante 1.5 gegenüber der Innenumfangskante 1.4 entlang der Drehachse A nach innen versetzt ist. Dabei wird für die Rückseite ein Winkel gewählt, der größer ist als der Winkel der Reibfläche 1.3, was zu einer abnehmenden Dicke des Reibrings 1.2 führt, wobei die Dicke von der Innenumfangsfläche 1.7 zur Außenumfangsfläche 1.8 linear abnimmt. Insgesamt ergibt sich die schräge Reibfläche 1.3 in Verbindung mit einer nach au-ßen hin abnehmenden Dicke des Reibrings 1.2.
Anhand von 7i soll, auch unter Bezugnahme auf die vorhergehenden 7a-7h, sowie 3b ein Winkel der schrägen Reibfläche 1.3 dargestellt und erläutert werden. Die Reibfläche 1.3 ist unter einem Winkel α schräg zu einer Fläche, welche die Drehachse Ader Bremsscheibe 1 als Normalvektor hat. Die fraglichen Winkel und Flächen sind in 7i dargestellt. Der Winkel α kann z. B. mindestens 0,5 Grad und/oder höchstens 5 Grad oder vorzugsweise höchstens 2 Grad betragen. Diese Werte für α können für jedes der hier gezeigten und erläuterten Ausführungsbeispiele angegeben werden, unabhängig von deren weiteren Merkmalen.
Mit Hilfe von 8a-8d soll die Problematik der Wärmeausdehnung der Bremsscheibe 1, insbesondere des Reibrings 1.2, dargestellt und eine Lösung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. In 8a veranschaulicht ein gestrichelter Kasten E eine mögliche Ausdehnung des Reibrings 1.2
Zur Lösung des Problems der Wärmeausdehnung des Reibrings 1.2 ist eine Zwischenschicht 1.9 in Form eines thermisch isolierenden Verbindungsmaterials zwischen dem Nabenteil 1.1 und dem Reibring 1.2 vorgesehen, wie in den 8b-8d gezeigt. Die Zwischenschicht 1.9 trägt dazu bei, die Ausdehnung in Richtung des Wälzfräsers zu minimieren und die Ausdehnung in Richtung des Bremsbelags 4 zu erhöhen, wodurch die Bremskraft unterstützt und der Pedalweg verbessert wird.
Die Zwischenschicht 1.9 kann auf der Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 angeordnet sein, wie in 8b-8d dargestellt. Die Zwischenschicht 1.9 kann auch an der Außenumfangsfläche 1.8 angeordnet sein, wie z. B. in 8c gezeigt.
9 veranschaulicht, dass die Bremsscheibe 1 bei dem hier gezeigten Scheibenbremssystem eine unbelüftete Bremsscheibe sein kann. D. h. der Reibring 1.2 darf keine Öffnungen, Kanäle oder Löcher zur Kühlung haben. Dies ist unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele aller vorhergehenden 2a bis 8d zu sagen, bei denen die Belüftung jeweils optional ist. Dadurch, dass die Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 frei von einem Bremsbelag ist, kann Wärme z. B. über die Rückseite 1.6 abgeleitet werden.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer unbelüfteten Bremsscheibe, bei der die Reibfläche 1.2 keine Öffnungen, Kanäle oder Löcher zur Kühlung aufweist. Um die Kühlung über die Rückseite zu verbessern, ist an der Rückseite 1.6 des Reibrings 1.2 ein Kühlring 1.10 vorgesehen. Der Kühlring 1.10 hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit und einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten als der Reibring 1.2. Der Kühlring 1.10 hat außerdem einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Reibring 1.2. Der Reibring 1.2 kann aus Grauguss bestehen und auf einen hohen Reibwert optimiert sein. Der Kühlring 1.10 hingegen besteht aus einem anderen Material und kann für eine hohe Wärmeübertragung optimiert sein. Der Kühlring 1.10 kann sogar zusätzlich zur Zwischenschicht 1.9 vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Bremsscheibe
1.1: Nabenteil
1.2: Reibring
1.3: Reibfläche des Reibrings
1.4: Innenumfangskante des Reibrings
1.5: Außenumfangskante des Reibrings
1.6: Rückseite des Reibrings
1.7: Innenumfangsfläche des Reibrings
1.8: Außenumfangsfläche des Reibrings
1.9: Zwischenschicht
1.10: Kühlring
1.11: Belüftungsöffnung
2: Gehäuse
3, 3', 3": Kolben
4: erster Bremsbelag
4.1: Reibschicht
4.2: Rückenplatte
4.3: Unterlegscheibe
5: Träger
6: Achsschenkel / Achskomponente
7: erstes Verbindungselement
8: zweites Verbindungselement
9: Belagfeder
A: Drehachse
α: Winkel der schrägen Reibfläche

Claims

Scheibenbremssystem für ein Fahrzeug mit einseitiger Druckbeaufschlagung, umfassend: - eine Bremsscheibe (1), umfassend einen Nabenteil (1.1) und einen Reibring (1.2), wobei sich eine Reibfläche (1.3) des Reibrings (1.2) zwischen einer Innenumfangskante (1.4) und einer Außenumfangskante (1.5) des Reibrings (1.2) erstreckt, - ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Kolben (3, 3', 3") zur Betätigung eines ersten Bremsbelags (4), wobei der erste Bremsbelag (4) eingerichtet ist, zum Bremsen gegen die Reibfläche (1.3) des Reibrings (1.2) gedrückt zu werden, wobei das Scheibenbremssystem keinen dem ersten Bremsbelag (4) gegenüberliegenden Gegenbremsbelag aufweist.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bremsbelag (4) der einzige Bremsbelag für die Bremsscheibe (1) ist.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) mindestens zwei Kolben (3, 3', 3"), insbesondere zwei Kolben, drei Kolben oder vier Kolben, zur Betätigung des ersten Bremsbelags (4) aufweist.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) vollständig auf der Seite der Reibfläche (1.3) der Bremsscheibe (1) angeordnet ist und sich nicht um einen Rand des Reibrings (1.2) herum erstreckt.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reibfläche (1.3) der Bremsscheibe (1) schräg ist, so dass die Reibfläche (1.3) eine Oberfläche eines Kegelstumpfes bildet, wobei eine Bewegung des ersten Bremsbelags (4) gegen die Reibfläche (1.3) eine Komponente in einer Umfangsrichtung nach außen hat.
Scheibenbremssystem nach Anspruch 5, wobei die Reibfläche (1.3) unter einem Winkel α gegenüber einer Fläche, die eine Drehachse (5) der Bremsscheibe (1) als Normalvektor aufweist, schräg ist, wobei der Winkel α zwischen 0,5 und 5 Grad, vorzugsweise zwischen 0,5 Grad und 2 Grad, liegt.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reibring (1.2) ein vom Nabenteil (1.1) getrenntes Teil ist, wobei der Reibring (1.2) mit dem Nabenteil (1.4) verbunden ist.
Scheibenbremssystem nach Anspruch 7, wobei der Nabenteil (1.1) mit einer Rückseite (1.6) und/oder einer Außenumfangsfläche (1.8) und/oder einer Innenumfangsfläche (1.7) des Reibrings (1.2) in Eingriff steht.
Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei zwischen dem Nabenteil (1.1) und dem Reibring (1.2) eine Zwischenschicht (1.9) angeordnet ist.
Scheinbremssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Reibring (1.2) aus Grauguss besteht und/oder der Nabenteil (1.1) aus Aluminium besteht.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsscheibe (1) als unbelüftete Bremsscheibe gestaltet ist.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Rückseite (1.6) des Reibrings (1.2) ein Kühlring (1.10) vorgesehen ist, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit und/oder einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten als der Reibring (1.2) aufweist.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reibfläche (1.3) eingerichtet ist, in Bezug auf das Fahrzeug nach innen zu weisen, wenn das Scheibenbremssystem im Fahrzeug montiert ist, wobei der erste Bremsbelag (4) so angeordnet und eingerichtet ist, sich zum Bremsen in Bezug auf das Fahrzeug nach außen zu bewegen.
Scheibenbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) mit einem Träger (5) verbunden ist, und der Träger (5) mit einer Achskomponente, insbesondere einem Achsschenkel (6), verbunden ist.
Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, umfassend mindestens ein Scheinbremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere umfassend zwei Bremssysteme oder vier Bremssysteme nach einem der vorhergehenden Ansprüche.