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Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug.
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Beim Betrieb eines Fahrzeugs dienen die Bremsen, insbesondere die Bremsscheiben, dazu, ein Fahrzeug von einer Geschwindigkeit auf eine niedrigere Geschwindigkeit abzubremsen. Bei den bekannten Bremsscheiben umfassen diese einen Grundkörper, bei dem auf einer Seite oder beidseitig eine Reibschicht angeordnet ist, an der jeweils ein Bremsmittel beim Bremsen berührend und verschleißerzeugend anliegt. Im Zuge eines Lebenszyklus einer Bremsscheibe wird hierbei die Reibschicht zunehmend durch Abrieb abgetragen. Bei Unterschreiten einer kritischen Reibschichtdicke verändert sich das Bremsverhalten der Bremsscheibe, so dass die Bremsscheibe ausgetauscht oder aufgearbeitet werden muss.
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Au dem Stand der Technik ist bekannt, die Schichtdicke der Reibschicht mittels eines Messwerkzeugs, beispielsweise einer Mikrometerschraube, in einer Werkstatt zu messen, um im Zuge einer Inspektion beurteilen zu können, ob die Schichtdicke der Reibschicht noch ausreichend vorhanden ist oder ob die Bremsscheibe ausgetauscht werden muss. Dieses erweist sich als umständlich und zeitaufwändig.
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Um ein umständliches Ausmessen mit einem Messwerkzeug umgehen zu können, ist aus dem Stand der Technik bekannt, einen Verschleißindikator an der Reibschicht anzuordnen, der zusammen mit der Reibschicht beim Bremsen abgenutzt wird. Sobald der Verschleißindikator optisch nicht mehr wahrnehmbar ist, weil er durch die Vielzahl von Bremsvorgängen abgerieben ist, ist die Bremsscheibe auszuwechseln oder aufzuarbeiten.
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Im Zuge der Benutzung eines Fahrzeugs kann nie ganz vermieden werden, dass die Bremsscheibe aufgrund von Korrosion oder Verschmutzung einen derartigen Zustand erreicht, dass der Verschleißindikator nicht oder nicht ohne Weiteres optisch erfassbar ist, beispielsweise weil er durch Korrosion oder durch Partikel zugesetzt ist. Solchenfalls kann einen Bremsscheibe irrtümlich als abgenutzt beurteilt werden.
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Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, eine Bremsscheibe vorzuschlagen, bei der eine Überprüfung der Bremsscheibe vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug, die um eine Drehachse drehbar ist, mit mindestens einem Grundkörper, mit mindestens einer Verschleiß unterliegenden Reibschicht, die am Grundkörper festgelegt ist und die auf der dem Grundkörper abgewandten Seite eine Bremsfläche aufweist, an der beim Bremsen des Fahrzeugs ein Bremsmittel berührend und Verschleiß erzeugend anliegt, mit mindestens einer Verschleißanzeige, die auf, an oder in der Reibschicht angeordnet ist, die bis zu einem Erreichen oder Unterschreiten einer kritischen Reibschichtdicke der Reibschicht, bei der die Reibschicht nahezu abgetragen ist, optisch wahrnehmbar ist und die ab Erreichen oder Unterschreiten der kritischen Reibschichtdicke der Reibschicht abgerieben ist, und mit mindestens einer Positionsanzeige, die einer Verschleißanzeige zugeordnet ist, die auf derselben Radialen durch die Drehachse wie die zugeordnete Verschleißanzeige angeordnet ist, die bezüglich der Drehachse auf derselben Seite und Oberfläche der Bremsscheibe wie die zugeordnete Verschleißanzeige angeordnet ist und die unabhängig vom Verschleiß der Reibschicht stets optisch wahrnehmbar ist.
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Dadurch, dass die Bremsscheibe eine Positionsanzeige umfasst, die einer Verschleißanzeige zugeordnet ist und zugleich stets optisch wahrnehmbar ist, ist ein Finden und Überprüfen, ob die Verschleißanzeige noch optisch ersichtlich ist, vereinfacht und verbessert. Durch die Positionsanzeige wird angezeigt, auf welcher Linie, nämlich der Radialen durch die Drehachse, sich die Verschleißanzeige befindet.
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Hierdurch kann visuell schnell erfasst werden, ob die Verschleißanzeige noch optisch wahrnehmbar ist und, im Zweifelsfall, die Bremsscheibe entlang der Radialen bezüglich der Positionsanzeige gereinigt werden, um gegebenenfalls die Nicht-Sichtbarkeit aufgrund einer vorhandenen Verschmutzung oder eines Zusetzens der Verschleißanzeige ausschließen zu können. Hierdurch ist das Überprüfen einer Bremsscheibe auf Fahrtüchtigkeit zeitlich optimiert.
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Grundkörper und Reibschicht können ein einstückiges gemeinsames Bauteil bilden und solchenfalls beispielsweise aus einem Grauguss gebildet sein. Die kritische Reibschichtdicke kann solchenfalls 20 bis 100 µm umfassen
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Grundkörper und Reibschicht können aneinander oder miteinander gefügte Bauteile umfassen. Solchenfalls umfasst die Bremsscheibe eine beschichtete Bremsscheibe, bei der Grundkörper die Reibschicht als zusätzliche, nachträglich aufgebrachte Beschichtung umfasst. Die kritischen Reibschichtdicke kann bei beschichteten Bremsscheiben 20 µm umfassen.
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Wenn die Reibschicht einer beschichteten Bremsscheibe ganz abgetragen ist, ändert sich das Bremsverhalten in unvorteilhafter Weise.
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Bei einer Ausführungsform der Bremsscheibe erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Grundkörper einen unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitt aufweist, der zwischen Drehachse und Reibschicht angeordnet ist und der beim Bremsen des Fahrzeugs zu dem Verschleiß erzeugenden Bremsmittel berührungsfrei beabstandet ist, wobei mindestens eine der mindestens einen Positionsanzeige am unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitt angeordnet ist.
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Dadurch, dass die Positionsanzeige an einem unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitt des Grundkörpers, der zwischen Drehachse und Reibschicht angeordnet ist, angeordnet ist, ist die Positionsanzeige vor einem Verschleiß durch Abrieb beim Bremsen geschützt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Positionsanzeige unabhängig vom Verschleiß der Reibschicht stets optisch wahrnehmbar ist.
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Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform ist vorgesehen, dass der unbeschichtete oder mit einem transparenten Material beschichtete Oberflächenabschnitt, an dem mindestens eine der mindestens einen Positionsanzeige angeordnet ist, parallel, schräg oder quer zur Reibschicht verläuft.
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Die Positionsanzeige am unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitt kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Es sind Ausführungsformen der Bremsscheibe vorgesehen, bei denen mindestens eine der mindestens einen Positionsanzeige eine zusätzliche Beschichtung des unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitts umfasst oder bei denen mindestens eine der mindestens einen Positionsanzeige eine Ausnehmung im unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitt umfasst.
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Wenn die Positionsanzeige eine zusätzliche Beschichtung umfasst, kann die Positionsanzeige bezüglich des Oberflächenabschnitts erhaben ausgebildet sein. Hierdurch ist die Gefahr reduziert, dass sich die Positionsanzeige durch Verschmutzungen zusetzen kann.
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Wenn die Positionsanzeige eine Ausnehmung im Oberflächenabschnitt umfasst, kann die Bremsscheibe komponentenreduziert ausgebildet sein.
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Der Oberflächenabschnitt kann unbeschichtet sein oder mit einem transparenten Material beschichtet sein. Das transparente Material kann beispielsweise einen Korrosionsschutz oder Dergleichen umfassen.
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Bei einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsformen erweist es sich als vorteilhaft, wenn die durch zusätzliche Beschichtung des unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitts gebildete Positionsanzeige eine Lackierung oder ein Laserauftragsschweißen umfasst.
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Wenn die Positionsanzeige eine Lackierung umfasst, kann diese einfach und optisch abgesetzt von dem Oberflächenabschnitt angefügt sein. Wenn die Positionsanzeige mittels eines Laserauftragsschweißen auf den Oberflächenabschnitt aufgebracht ist, kann die Positionsanzeige beispielsweise im gleichen Bearbeitungsprozess wie bei dem Auftragen der Reibschicht erfolgen. Auch die Reibschicht kann mittels Laserauftragsschweißen an dem Grundkörper angeordnet werden.
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Ferner kann die Positionsanzeige im Zuge des Herstellungsprozesses des Grundkörpers hergestellt sein, insbesondere bei einem Gießprozess.
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Wenn die Positionsanzeige eine Ausnehmung im Oberflächenabschnitt umfasst, kann diese beispielsweise durch Fräsen, Erodieren oder mittels Laser erfolgen.
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Die Positionsanzeige kann grundsätzlich eine beliebige Kontur in einem beliebigen Querschnitt umfassen. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn mindestens eine der mindestens einen Positionsanzeige bezüglich des die Positionsanzeige umfassenden Oberflächenabschnitts eine eckige, insbesondere dreieckige oder viereckige, eine verrundete, insbesondere kreisförmige oder elliptische, einen punktartige, eine strichartige oder eine pfeilartige Kontur umfasst.
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Wenn die Positionsanzeige beispielsweise eine strichartige, eckige, insbesondere dreieckige oder eine pfeilartige Kontur umfasst, kann durch die Positionsanzeige zusätzlich eine Richtungsangabe zur Verfügung gestellt werden, die auf die Verschleißanzeige zeigt. Dies ist auch gewährleistet, wenn die Positionsanzeige strichartig ausgebildet ist.
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Alternativ oder ergänzend zu der Anordnung der Positionsanzeige am Oberflächenabschnitt, kann die Positionsanzeige einen in Richtung Drehachse vorspringende Vertiefung am Grundkörper und/oder in der Reibschicht umfassen, die an der Drehachse abgewandten Umfang der Bremsscheibe angeordnet ist und die auf der der Drehachse abgewandten Seite der Bremsscheibe nach außen offen ist.
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Hierdurch ist auf einfache Weise auf der der Drehachse abgewandten Seite der Bremsscheibe eine Positionsanzeige ausbildbar.
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Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn die die Positionsanzeige bildende Vertiefung quer zur Drehachse einen dreieckigen, viereckigen oder bogenförmigen Querschnitt umfasst und eine keilartige, quaderartige oder rinnenartige Kontur umfasst.
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Durch das Ausbilden der Vertiefung mit einem dreieckigen, viereckigen oder bogenförmigen Querschnitt kann zusätzlich zur Positionsanzeige auch eine Richtungsanzeige in Richtung auf die Verschleißanzeige gebildet sein. Hierdurch ist die Auffindbarkeit der Verschleißanzeige weiter verbessert.
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Die Bremsscheibe lässt sich komponenten- und herstellungstechnisch vereinfacht herstellen, wenn die die Positionsanzeige bildende Ausnehmung im Grundkörper oder wenn die die Positionsanzeige bildende Vertiefung im Grundkörper und/oder in der Reibschicht materialfrei ist. Hierdurch kann auf einen weiteren Arbeitsschritt zum Füllen der Ausnehmung oder der Vertiefung verzichtet werden. Darüber hinaus muss kein Füllmaterial vorgehalten werden.
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Wenn die Vertiefung materialfrei ausgebildet ist, mutet diese kerbenartig an.
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Um die Gefahr eines Zusetzens der Ausnehmung und/oder der Vertiefung mit Partikeln zu reduzieren, ist bei einer Ausführungsform der Bremsscheibe vorgesehen, dass die die Positionsanzeige bildende Ausnehmung im Grundkörper oder dass die die Positionsanzeige bildende Vertiefung im Grundkörper und/oder der Reibschicht ein Anzeigeelement der Positionsanzeige angeordnet ist, das ein transparentes oder opakes, von dem Grundkörper bzw. von der Reibschicht optisch unterscheidbares, Material umfasst.
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Wenn das Anzeigeelement ein transparentes oder opakes, von dem Grundkörper, bzw. von der Reibschicht optisch unterscheidbares, Material umfasst, ist die Gefahr eines Zusetzens der Ausnehmung oder der Vertiefung mit Partikeln, beispielsweise mit Schmutz, reduziert. Darüber hinaus kann hierdurch eine weitere Erfassbarkeit der Positionsanzeige gewährleistet werden.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Anzeigeelement in die Ausnehmung und/oder in die Vertiefung eingesteckt und dort festgeklebt wird. Es erweist sich jedoch als vorteilhaft, wenn das Anzeigeelement in den Grundkörper und/oder in die Reibschicht eingegossen ist.
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Wenn das Anzeigeelement beispielsweise im Grundkörper und/oder in die Reibschicht eingegossen ist, kann das Anzeigeelement im Zuge der materialverschleißenden Bremsvorgänge der Bremsscheibe mit abgenutzt und abgetragen werden. Dadurch, dass das Anzeigeelement solchenfalls jedoch in der Vertiefung oder der Ausnehmung des Grundkörpers ebenfalls angeordnet ist, ist das Anzeigeelement und dadurch die Positionsanzeige auch dann noch optisch wahrnehmbar, wenn die Reibschicht in Gänze abgetragen ist.
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Die Bremsscheibe, wenn sie an einem Fahrzeug montiert ist, rotiert mit einer Radeinheit des Fahrzeugs. Im Zuge eines Bremsvorgangs überstreicht daher das Bremsmittel beim Bremsen aufgrund der Rotation der Bremsscheibe um die Drehachse über einen flächenhaften Bereich der Reibschicht der Bremsscheibe und trägt diesen im Wesentlichen gleichmäßig ab. Es ist daher grundsätzlich ausreichend, dass an der Bremsscheibe lediglich eine einzige Verschleißanzeige angeordnet ist und mindestens eine der Verschleißanzeige zugeordnete Positionsanzeige. Um die Wahrnehmbarkeit des Erfassens, ob die Reibschicht der Bremsscheibe oberhalb der kritischen Reibschichtdicke liegt, erweist es sich als vorteilhaft, wenn auf, an oder in jeder Reibschicht mindestens drei Verschleißanzeigen angeordnet sind und wenn jeder Verschleißanzeige mindestens eine Positionsanzeige zugeordnet ist.
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Bei einer Weiterbildung letztgenannter Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Verschleißanzeigen und die der jeweiligen Verschleißanzeige zugeordneten Positionsanzeigen bezüglich der Drehachse in gleichen oder voneinander abweichenden Winkeln zueinander gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt auf, an oder in der Reibschicht angeordnet sind.
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Schließlich ist bei einer Ausführungsform der Bremsscheibe vorgesehen, dass an jeder quer zur Drehachse verlaufenden Oberfläche des Grundkörpers eine Reibschicht mit mindestens einer Verschleißanzeige und mindestes einer der Verschleißanzeige zugeordnete Positionsanzeige angeordnet ist.
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Solchenfalls umfasst die Bremsscheibe auf beiden Seiten des Grundkörpers eine Reibschicht. Durch das Vorsehen jeweils eigener Verschleißanzeigen und Positionsanzeigen einer Reibschicht, sind die Reibschichten unabhängig voneinander beurteilbar, ob die verbleibende Reibschichtdicke oberhalb der kritischen Reibschichtdicke liegt.
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Die Reibschicht kann ein beliebiges Material umfassen. Es werden Ausführungsformen der Bremsscheibe bevorzugt, bei denen die Reibschicht einen nicht rostenden Stahl, ein Oxid, wie Keramik-Metall-Verbundwerkstoff, oder ein Karbid mit einer Reibschichtdicke von 100 µm bis 300 µm oder einen Edelstahl mit einer Reibschichtdicke von 100 µm bis 1,5 mm umfasst.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Bremsscheibe.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 Eine Draufsicht sowie eine Schnittansicht entlang der Linie AA durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe;
- 2 Eine Draufsicht sowie eine Schnittansicht entlang der Linie AA durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehenen Bremsscheibe für ein Fahrzeug. Die Bremsscheibe 2 ist um eine Drehachse 4 drehbar.
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Die Bremsscheibe 2 umfasst einen Grundkörper 6, der bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen auf beiden Seiten mit jeweils einer Verschleiß unterliegenden Reibschicht 8 versehen ist, die am Grundkörper 6 als aufgetragenen Zusatzschicht festgelegt sind.
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Die Reibschichten 8 umfassen jeweils auf ihrer dem Grundkörper 6 abgewandten Seite eine Bremsfläche 10. An der Bremsfläche 10 ist beim Bremsen des Fahrzeugs ein Bremsmittel (in den Figuren nicht dargestellt) berührend und verschleißerzeugend anliegend, um das Fahrzeug zu bremsen. Beim Bremsen des Fahrzeugs wird die Reibschicht 8 abgetragen und über ihren Lebenszyklus von einer Ausgangsreibschichtdicke bis zu einer kritischen Reibschichtdicke runtergefahren, bei der die Reibschicht nahezu abgetragen ist.
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Um anzuzeigen, ob die Reibschichtdicke der Reibschicht 8 noch ausreichend ist, umfasst die Bremsscheibe 2 bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils drei Verschleißanzeigen 12, die auf, an oder in der jeweiligen Reibschicht 8 angeordnet sind, die bis zum Erreichen oder Unterschreiten einer kritischen Reibschichtdicke der Reibschicht 8 bei der die Reibschicht nahezu abgetragen ist, optisch wahrnehmbar ist und die ab Erreichen oder Unterschreiten der kritischen Reibschichtdicke der Reibschicht 8 abgerieben ist.
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Darüber hinaus umfasst die Bremsscheibe 2 bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen an jeder Bremsscheibe 2 drei Positionsanzeigen 14, die jeweils einer Verschleißanzeige 12 zugeordnet sind, die auf derselben Radialen durch die Drehachse 4 wie die zugeordnete Verschleißanzeige 12 angeordnet sind, die bezüglich der Drehachse 4 auf derselben Seite und Oberfläche der Bremsscheibe 2 wie die zugeordnete Verschleißanzeige 12 angeordnet ist und die unabhängig vom Verschleiß der Reibschicht 8 stets optisch wahrnehmbar sind.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe 2, bei der die Positionsanzeigen 14 an einem unbeschichteten oder mit einem transparenten Material beschichteten Oberflächenabschnitt 16 des Grundkörpers 6 angeordnet sind. Dieser umfasst bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Anordnung, bei der er schräg zur Reibschicht 8 verläuft. Der unbeschichtet oder mit einem transparenten Material beschichtete Oberflächenabschnitt 16 ist zwischen Drehachse 4 und Reibschicht 8 angeordnet und beim Bremsen des Fahrzeugs zu dem Verschleiß erzeugenden Bremsmittel berührungsfrei beabstandet.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe 2, bei der die Positionsanzeige 14 eine zusätzliche Beschichtung umfasst sowie eine pfeilartige Kontur, die in Richtung Verschleißanzeige 12 weist.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe 2, bei der die Positionsanzeige 14 durch eine in Richtung Drehachse 4 vorspringende Vertiefung 18 am Grundkörper 6 sowie in der Reibschicht 8 gebildet ist, die an dem der Drehachse 4 abgewandtem Umfang der Bremsscheibe 2 angeordnet ist. Die Vertiefung 18 ist auf der der Drehachse 4 abgewandten Seite der Bremsscheibe 2 nach außen hin offen.
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Bei dem in 2 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 18 materialfrei ausgebildet, solchenfalls kerbenartig.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination bei der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bremsscheibe
- 4
- Drehachse
- 6
- Grundkörper
- 8
- Reibschicht
- 10
- Bremsfläche
- 12
- Verschleißanzeige
- 14
- Positionsanzeige
- 16
- Oberflächenabschnitt
- 18
- Vertiefung
