DE102022213085B3

DE102022213085B3 - Bremsscheibe mit einer elastisch verformbaren Wand

Info

Publication number: DE102022213085B3
Application number: DE102022213085.5A
Authority: DE
Inventors: Hatem Shahin
Original assignee: HL Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2042-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe (1) für ein Scheibenbremssystem und ein Scheibenbremssystem mit einer solchen Bremsscheibe. Die Bremsscheibe umfasst einen Nabenabschnitt (2) und eine Reibeinheit (3), wobei die Reibeinheit (3) eine erste Wand (4.1), an der eine erste Reibfläche (5.1) vorgesehen ist, und eine zweite Wand (4.2), an der eine zweite Reibfläche (5.2) vorgesehen ist, umfasst. Die erste Reibfläche (5.1) ist für den Eingriff mit einem ersten Bremsklotz (9.1) eingerichtet, und die zweite Reibfläche (5.2) ist der ersten Reibfläche (5.1) abgewandt und für den Eingriff mit einem zweiten Bremsklotz (9.2) eingerichtet. Die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) ist in einem unbelasteten Zustand konvex nach außen gewölbt ist und dafür eingerichtet, beim Aufbringen von Bremsdruck mittels der Bremsklötze (9.1, 9.2) elastisch verformt zu werden.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus, insbesondere der Fahrzeugtechnik. Sie eine Bremsscheibe für ein Scheibenbremssystem und ein Scheibenbremssystem. Die Erfindung kann vorteilhaft in einem Fahrzeug, z. B. einem Pkw oder einem Lkw, eingesetzt werden.
Die Druckschrift EP 0 364 620 A1 bezieht sich auf Bremsscheiben mit mindestens einem Bremsring, an welchen sich innenseitig ein aus Wandung und Boden bestehender Topf anschließt. Im Anschlußbereich des Bremsringes an die Wandung des Topfes ist ein wellenförmiger Übergang angebracht, der in axialer Richtung eine Dehnungsnut und in radialer Richtung eine Versteifung darstellt.
Die Druckschrift US 2015 / 0 247 541 A1 betrifft eine Bremsscheibe für ein Schienenfahrzeug, die aerodynamische Geräusche bei hoher Geschwindigkeit reduzieren, die Kühlleistung beim Bremsen verbessern und die Haltbarkeit erhöhen soll. Sie umfasst einen donutförmigen Scheibenabschnitt mit einer Gleitfläche auf einer vorderen Oberflächenseite, eine Vielzahl von Rippenabschnitten, die jeweils konvex in einer hinteren Oberfläche des Scheibenabschnitts in einem radialen Muster vorgesehen sind, und ein Bolzenloch, das durch den Scheibenabschnitt und den Rippenabschnitt verläuft. Der Scheibenteil ist an einem Rad in einem Zustand montiert, in dem die Rippenabschnitte einen Plattenabschnitt des Rades mit Hilfe eines in das Bolzenloch eingeführten Bolzens berühren. Der Rippenabschnitt hat eine Nut, die entlang einer Umfangsrichtung in mindestens einem Bereich auf einer inneren Umfangsseite und einem Bereich auf einer äußeren Umfangsseite des Bolzenlochs ausgebildet ist, wenn man in einer radialen Richtung des Scheibenabschnitts schaut.
Die Druckschrift AT 514 902 A1 betrifft ein Schienenrad mit Radbremsscheibe, welche durch eine Vielzahl von über den Radumfang verteilten Befestigungselementen am Radkörper des Schienenrads befestigt ist und in diesem Befestigungsbereich am Radkörper anliegt. Um die Belastung der Befestigungselemente nach Beginn des Bremsens zu reduzieren, ist vorgesehen, dass die Radbremsscheibe im kalten Zustand radial außerhalb des Befestigungsbereichs in zumindest einem radialen Bereich am Radkörper anliegt und im Bereich radial innerhalb des Befestigungsbereichs einen Abstand zum Radkörper aufweist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Schleppmoment zu reduzieren. Dies kann dazu beitragen, Kraftstoffverbrauch, Verschleiß, Bremsstaub und unerwünschte Geräusche zu verringern. Ein Schleppmoment entsteht, wenn die Bremsbeläge ihren gewünschten Abstand zur Bremsscheibe nicht zuverlässig einnehmen bzw. halten. Nach dem Stand der Technik sollen Rückzugsfedern dazu beitragen, das Schleppmoment zu reduzieren. Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Lösung zur Reduzierung des Schleppmoments ab, wobei zusätzliche Komponenten wie Rückzugsfedern, die teuer, schwer und fehleranfällig sein können, vermieden werden können.
Das oben definierte Ziel wird durch eine Bremsscheibe nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung und den Figuren.
Demgemäß umfasst eine Bremsscheibe für ein Scheibenbremssystem einen Nabenabschnitt und eine Reibeinheit. Die Reibeinheit umfasst eine erste Wand, an der eine erste Reibfläche angeordnet ist. Die Reibeinheit umfasst außerdem eine zweite Wand, an der eine zweite Reibfläche angeordnet ist.
Die erste Reibfläche ist für den Eingriff mit einem ersten Bremsklotz eingerichtet, und die zweite Reibfläche ist der ersten Reibfläche abgewandt und für den Eingriff mit einem zweiten Bremsklotz eingerichtet. Die erste Wand und/oder die zweite Wand ist in unbelastetem Zustand konvex nach außen gewölbt und dafür eingerichtet, bei Ausübung des Bremsdrucks mittels der Bremsklötze elastisch verformt zu werden.
Hier bedeutet „nach außen“ in Richtung des Bremsklotzes, wenn im Bremssystem installiert, d. h. axial nach außen. Der vom Bremsklotz ausgeübte Druck kann zu einer vorübergehenden Verringerung der Krümmung der Wölbung führen. Die elastische Verformung kann insbesondere in einer zumindest teilweisen Abflachung bestehen, was bedeutet, dass die jeweilige Wand in einen flacheren Zustand mit geringerer Krümmung gedrückt wird, was einen Eingriff zwischen der Reibfläche und dem Bremsklotz in einem größeren Bereich ermöglicht. In einigen Beispielen kann die Wand durch elastische Verformung vollständig abgeflacht werden.
Die erste Wand steht im unbelasteten Zustand in einem mittleren Bereich des ersten Bremsklotzes am weitesten hervor, und nicht an einem oberen Ende und einem unteren Ende des ersten Bremsklotzes. Die zweite Wand steht im unbelasteten Zustand in einem mittleren Bereich des zweiten Bremsklotzes am weitesten hervor, und nicht an einem oberen Ende und einem unteren Ende des zweiten Bremsklotzes.
Ein Scheibenbremssystem gemäß dieser Anmeldung umfasst eine Bremsscheibe, wie hier gezeigt und beschrieben, und einen ersten Bremsklotz, um gegen die erste Reibfläche zu drücken, und einen zweiten Bremsklotz, um gegen die zweite Reibfläche zu drücken.
Eine Verwendung eines solchen Scheibenbremssystems in einem Verfahren gemäß dieser Anmeldung kann das Aufbringen eines Bremsdrucks umfassen, indem der erste Bremsklotz gegen die erste Reibfläche und der zweite Bremsklotz gegen die zweite Reibfläche gedrückt wird, wodurch die erste Wand und/oder die zweite Wand elastisch verformt wird. Anschließend wird der Bremsdruck abgebaut und die erste Wand und/oder die zweite Wand nimmt ihre konvex gewölbte Position durch eine elastische Rückstellkraft wieder ein.
Ein Vorteil einer solchen Bremsscheibe, eines solchen Scheibenbremssystems oder eines solchen Verfahrens kann darin liegen, dass die elastische Rückstellkraft dazu verwendet wird, einen oder beide Bremsklötze nach außen zu drücken. Wenn die erste Wand und/oder die zweite Wand elastisch verformt wird, wird die Bremsscheibe dadurch axial zusammengedrückt, und in der Bremsscheibe wird elastische Energie gespeichert. Die elastische Rückstellkraft der Bremsscheibe bewirkt eine axiale Auswärtsbewegung mindestens einer der Wölbungen in Richtung des jeweiligen Bremsklotzes, wenn die Wand oder die Wände wieder in den nicht komprimierten Zustand übergehen. Die Rückstellkraft wirkt wie eine Feder, die auf mindestens einen der Bremsklötze einen Druck oder Stoß nach außen ausübt. Die gewölbte Wand oder Wände kann/können somit eine Aufprallwirkung auf den Bremsbelag oder die Bremsbeläge ausüben. Die erfindungsgemäße Lösung trägt somit dazu bei, die Bremsklötze von der Reibfläche, an der sie angreifen, wegzudrücken oder zu stoßen, wobei die Bremsklötze gedrückt oder gestoßen werden, solange sie in Kontakt mit der Bremsscheibe sind, oder während ein sehr kleiner Spalt oder ein Luftpolster von beispielsweise 0,02 mm bis 0,05 mm zwischen dem Bremsklotz und der Reibfläche besteht, wobei die Bremsklötze in den gewünschten Nicht-Brems-Zustand bei einem Abstand von beispielsweise etwa 0,1 mm oder mehr von der Reibfläche zurückgezwungen werden.
Darüber hinaus bewirkt die Krümmung in einem Nicht-Brems-Szenario, wenn die Bremsklötze von der Bremsscheibe entfernt sind, dass eine mögliche Kontaktfläche der Bremsklötze mit der Bremsscheibe verringert wird. D.h., wenn der Bremsklotz den Abstand nicht richtig einhält, sondern einer unerwünschten Verschiebung in Richtung der Bremsscheibe unterliegt, kann erreicht werden, dass ein Kontakt typischerweise nur an oder in der Nähe eines Extremums der Ausbuchtung auftritt, wodurch unerwünschte Reibung im Nicht-Brems-Zustand reduziert wird.
Der Bremsklotz oder das Bremsbelagsystem kann für die Verwendung in einem Pkw oder einem Lkw eingerichtet sein.
In einer Ausführungsform kann zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand ein Hohlraum vorgesehen sein.
Die erste Wand und die zweite Wand können an einer umfangsmäßig äußeren Seite und/oder an einer umfangsmäßig inneren Seite über einen oder mehrere Stege oder Wandabschnitte, die sich entlang einer axialen Richtung erstrecken, miteinander verbunden sein. Die erste Wand und die zweite Wand können auch mit dem Nabenabschnitt an der umfangsmäßig inneren Seite verbunden sein. Die Stege oder Wandabschnitte oder Teile davon können einstückig mit zumindest einer der Wände ausgebildet sein. Die Stege oder Wandabschnitte können auch als separate Teile vorgesehen und mit den Wandteilen verbunden sein. Die Stege oder Wandabschnitte können unterbrochen sein, um die Luftzirkulation und/oder die integrale Herstellung, z. B. durch Gießen, zu erleichtern.
In einer Ausführungsform kann die Reibeinheit, die die erste und die zweite Wand umfasst, als ein einziges Gussteil ausgeführt sein. Stege oder Wandabschnitte, die die erste Wand und die zweite Wand verbinden, können Teil desselben Gussteils sein. Zum Beispiel kann eine verlorene Form verwendet werden. Es ist auch denkbar, dass ein erster Teil der Reibeinheit, der die erste Wand umfasst, getrennt von einem zweiten Teil der Reibeinheit, der die zweite Wand umfasst, hergestellt ist. Der erste Teil und der zweite Teil können dann miteinander verbunden sein. Dies kann durch eine Steckverbindung geschehen. Auch ein Stoffschluss ist denkbar. Der erste Teil und/oder der zweite Teil können die verbindenden Stege oder Wandabschnitte oder Teilen davon umfassen.
Der Nabenabschnitt kann zum Beispiel Aluminium und/oder ein Phenolmaterial umfassen.
Zum Beispiel können der Nabenabschnitt und die Reibeinheit miteinander verbunden sein. Sie können zum Beispiel durch Bolzen und/oder Nieten und/oder einen Klebstoff verbunden sein.
Die erste Wand und/oder die zweite Wand können z. B. eine (Gesamt-)Dicke von mindestens 3 mm oder mindestens 4 mm und/oder von höchstens 6 mm oder höchstens 5 mm haben.
Die erste Wand und/oder die zweite Wand können Gusseisen und/oder Aluminium und/oder Stahl und/oder Keramik umfassen.
Beispielsweise kann die erste Wand und/oder die zweite Wand eine Basisschicht, z. B. aus Aluminium und/oder Stahl, und eine Deckschicht, z. B. aus Grauguss, umfassen. Beispielsweise kann die Basisschicht mit den verbindenden Stegen oder Wandabschnitten in Kontakt stehen und optional mit diesen einstückig ausgebildet sein. Die Deckschicht kann in einem Produktionsschritt nach der Herstellung der Basisschicht auf die Basisschicht aufgebracht werden. Die Deckschicht kann zum Beispiel dünner sein als die Basisschicht. Die Dicke der Deckschicht kann zum Beispiel mindestens 0,5 mm oder mindestens 1 mm und/oder höchstens 2 mm betragen. Die Deckschicht kann z. B. eine Dicke von mindestens 1/5 oder mindestens 1/4 der gesamten Wanddicke haben. Zusätzlich oder alternativ kann die Deckschicht z. B. eine Dicke von höchstens 1/3 der Gesamtwanddicke haben. Zum Beispiel kann die Dicke der Basisschicht 2 mm und die der Deckschicht 1 mm betragen, was eine Gesamtwanddicke von 3 mm ergeben kann. In einem anderen Beispiel kann die Basisschicht eine Wanddicke von 4 mm und die Deckschicht eine Wanddicke von 2 mm haben.
Beispielsweise kann die erste Wand und/oder die zweite Wand einen elastischen Bestandteil, wie Phenolharz, Acrylkautschuk, Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, Aramidfasern, Zellulosefasern, umfassen, wobei der Gewichtsprozentanteil des elastischen Bestandteils vorzugsweise mindestens 12 % oder mindestens 13 % oder mindestens 14 % oder mindestens 15 % oder mindestens 16 % beträgt und/oder höchstens 20 % oder höchstens 19 % oder höchstens 18 % beträgt. Insbesondere kann der elastische Bestandteil in der Basisschicht der Wand enthalten sein, wenn eine Basisschicht vorgesehen ist.
Die erste Wand und/oder die zweite Wand können Löcher und/oder Öffnungen aufweisen. Die Löcher und/oder Öffnungen können die Kühlung erleichtern und/oder eine Formelastizität der jeweiligen Wand beeinflussen-
Der Bremsbelag kann so eingerichtet sein, dass eine Verformung der Bremsscheibe zu einer Verschiebung Δx eines äußersten Punktes der ersten Wand und/oder der zweiten Wand entlang einer axialen Richtung von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,2 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm und/oder von höchstens 1,2 mm, vorzugsweise höchstens 1,1 mm führt. Solche Verschiebungswerte können zum Beispiel bei einem Druck von 40 bar, 50 bar, 60 bar oder 70 bar erreicht werden. In einem Beispiel sind beide Wände so eingerichet, dass sie bei einem Druck von 70 bar vollständig flach gepresst werden. In einer Ausführungsform führen vollständig flachgepresste Wände zu einer Verschiebung von höchstens 1,1 mm oder höchstens 1 mm und mindestens 0,5 mm. Die Verschiebung kann dann auf einen dieser Werte begrenzt werden, da die Wände normalerweise nicht weiter verformt werden können.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.
Darin:

1a zeigt eine Ansicht auf eine Bremsscheibe,
1b zeigt einen Schnitt durch die Bremsscheibe, der zwei elastisch verformbare Wände freilegt,
2a zeigt einen Ausschnitt eines Scheibenbremssystems in einem Nicht-Brems-Zustand,
2b zeigt das Scheibenbremssystem in einem Schleppzustand,
2c zeigt das Scheibenbremssystem in einem Bremszustand,
3 zeigt die Wände der Bremsscheibe, eine Basisschicht und eine Deckschicht aufweisen,
4a-d zeigen verschiedene Möglichkeiten der Verbindung der Wände der Bremsscheibe,
5a-b zeigen zwei verschiedene Schnitte durch die Bremsscheibe.

1a zeigt eine Ansicht auf eine Bremsscheibe 1 für ein Scheibenbremssystem, die einen Nabenabschnitt 2 und eine Reibeinheit 3 umfasst, die einen Ring um den Nabenabschnitt 2 bildet. Die Bremsscheibe 1 ist für den Einsatz in einem Pkw oder einem Lkw eingerichtet. D.h. sie ist so dimensioniert und geformt, dass sie in ein Scheibenbremssystem eines Pkw oder Lkw eingebaut werden kann. In 1a ist ein Schnitt C-C durch eine gestrichelt-gepunktete Linie dargestellt. Die entsprechende Schnittansicht ist in 1b dargestellt. In 1b ist der Nabenabschnitt 2 in der Mitte zu sehen, und die den Nabenabschnitt 2 umgebende Reibeinheit 3 befindet sich oberhalb und unterhalb des Nabenabschnitts 2, gemäß dieser Schnittansicht. Die Reibeinheit 3 umfasst eine erste Wand 4.1 auf der linken Seite, an der eine erste Reibfläche 5.1 vorgesehen ist, und eine zweite Wand 4.2 auf der rechten Seite, an der eine zweite Reibfläche 5.2 vorgesehen ist. Die erste Reibfläche 5.1 ist für den Eingriff mit einem ersten Bremsklotz eingerichtet (vgl. 2a-c), und die zweite Reibfläche 5.2 ist der ersten Reibfläche 5.1 abgewandt und für den Eingriff mit einem zweiten Bremsklotz ausgelegt. Die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 sind im unbelasteten Zustand konvex nach außen gewölbt, wie in 1b dargestellt. Die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 sind dafür eingerichtet, beim Aufbringen des Bremsdrucks durch die Bremsklötze elastisch verformt zu werden.
Zwischen der ersten Wand 4.1 und der zweiten Wand 4.2 befindet sich ein Hohlraum 8. An der umfangsmäßig äußeren Seite verbindet ein Wandabschnitt 6 die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2. Ein weiterer Wandabschnitt 7 verbindet die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 an der umfangsmäßig inneren Seite, in der Nähe des Nabenabschnitts 2. Exemplarisch sind der umfangsmäßig innere Wandabschnitt 7 und der umfangsmäßig äu-ßere Wandabschnitt 6 einstückig mit der ersten Wand 4.1 und der zweiten Wand 4.2 ausgebildet und erstrecken sich entlang einer axialen Richtung A. Weitere Möglichkeiten zur Ausführung der Verbindung zwischen der ersten Wand 4.1 und der zweiten Wand 4.2 sind vorgesehen. Sie werden im Zusammenhang mit den 4a-5b erörtert.
2a zeigt einen Schnitt durch einen Ausschnitt eines Scheibenbremssystems mit der Bremsscheibe 1 und dem ersten Bremsklotz 9.1 zum Anpressen an die erste Reibfläche 5.1 und dem zweiten Bremsklotz 9.2 zum Anpressen an die zweite Reibfläche 5.2. Dargestellt ist nur die obere Hälfte der Bremsscheibe 1, wo die Bremsklötze 9.1, 9.2 in die Reibeinheit 3 eingreifen. 1a zeigt einen Nicht-Brems-Zustand, bei dem die Bremsklötze 9.1, 9.2 von der Reibfläche 5.1, 5.2 der Wände 4.1, 4.2 beabstandet sind und beide Wände 4.1, 4.2 konvex nach außen gewölbt sind.
Die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 umfassen jeweils Gusseisen und/oder Aluminium und/oder Stahl und/oder Keramik. Der Nabenabschnitt 2 umfasst Aluminium und/oder ein phenolisches Material.
Die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 haben jeweils eine Dicke d zwischen 3 mm und 6 mm. Sie sind beide nach außen gewölbt, in Richtung des jeweiligen Bremsklotzes, mit dem sie in Eingriff kommen. Die Krümmung der Wände 4.1, 4.2 ist so beschaffen, dass ein äußerster Punkt, der dem Bremsklotz im Nicht-Brems-Zustand am nächsten liegt, um Δx gegenüber den jeweiligen umfangsmäßig äußeren und inneren Rändern der jeweiligen Seite der Bremsscheibe 1 hervorsteht. Dabei wird Δx auf etwa 1 mm festgelegt.
2b zeigt ein Detail des Bremssystems, das eine mögliche Kontaktfläche zwischen der Reibeinheit 3 und den Bremsklötzen im Nicht-Brems-Zustand betrifft. Konkret ist die rechte Seite der Ansicht von 2a dargestellt, einschließlich der zweiten Reibfläche 5.2 und des zweiten Bremsklotzes 9.2. In der Konfiguration von 2b sind die Bremsen nicht betätigt. Folglich ist die Wand 4.2 gewölbt und die Reibfläche 5.2 weist eine Krümmung auf. D. h., die Reibfläche befindet sich in einem nicht konstanten Abstand vom Bremsklotz 9.2 entlang ihrer radialen Ausdehnung. Der axial äußerste Punkt der Reibfläche 5.2, der dem Bremsklotz 9.2 am nächsten liegt, soll im Nicht-Brems-Zustand in einem Abstand von z. B. 0,1 mm gehalten werden. Von Bremssystemen nach dem Stand der Technik ist jedoch bekannt, dass die Klötze manchmal ungewollt in die Reibflächen eingreifen, z. B. aufgrund von Sog, was zu Schleppen führt. Ein solcher möglicher Schleppzustand ist in 2b dargestellt. Dabei bewirkt die Krümmung der Reibfläche 5.2, dass der Kontakt zwischen dem Bremsklotz 9.2 und der Bremsscheibe 3 nur in einem sehr kleinen Bereich hergestellt wird, der durch die gestrichelt-gepunktete Ellipse angedeutet ist. So kann beispielsweise erreicht werden, dass der Kontakt nur an oder in der Nähe eines Extremums der Wölbung stattfindet. Dadurch wird unerwünschtes Schleppen im Nicht-Brems-Zustand reduziert.
2c zeigt einen Bremszustand des Bremssystems der 2a und 2b, der bei Verwendung eines Scheibenbremssystems auftritt, wenn der Bremsdruck durch Anpressen des ersten Bremsklotzes 9.1 an die erste Reibfläche 5.1 und des zweiten Bremsklotzes 9.2 an die zweite Reibfläche 5.2 aufgebracht wird. In diesem Fall werden die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 elastisch verformt. Insbesondere sind die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 abgeflacht, und die Reibflächen 5.1, 5.2 liegen in einer Ebene mit den umfangsmäßig äußeren und inneren Kanten, so dass ein vollflächiger Eingriff mit den Bremsklötzen 9.1, 9.2 möglich ist. Mit anderen Worten, die äußersten Punkte der ersten Wand 4.1 und der zweiten Wand 4.2, die zuvor um Δx = 1 mm über die Ränder hinausragten, werden nun von den Bremsklötzen 9.1, 9.2 um einen Betrag zusammengedrückt, der dem genannten Δx in axialer Richtung entspricht.
Wenn der Bremsdruck anschließend aufgehoben wird, nehmen die erste Wand 4.1 und die zweite Wand durch eine elastische Rückstellkraft ihre konvex gewölbte Stellung wieder ein und kehren in den Zustand von 2a zurück. Diese elastische Rückstellkraft kann dazu beitragen, die Bremsklötze nach außen zu drücken. Die Rückstellkraft wirkt dabei wie eine Feder, die auf die Bremsklötze einen Druck oder Stoß nach außen ausübt.
3 zeigt noch einmal einen Schnitt durch einen Teil der Bremsscheibe 1. Der Fokus von 3 liegt darauf, wie die Wände 4.1, 4.2 ausgeführt werden können.
Die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 umfassen jeweils eine Basisschicht 4.1a, 4.2a aus Aluminium und/oder Stahl. Dabei enthalten die Basisschichten 4.1a, 4.2b zusätzlich einen elastischen Bestandteil, wie Phenolharz, Acrylkautschuk, Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, Aramidfasern, Zellulosefasern. Der Gewichtsprozentsatz des elastischen Bestandteils liegt bei mindestens 14 %. Der Gewichtsprozentsatz beträgt zum Beispiel 18 %.
Zusätzlich weisen die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 jeweils eine Deckschicht 4.1b, 4.2b aus Grauguss auf. Die Deckschichten 4.1b, 4.2b sind dafür eingerichtet, mit den Bremsbelägen 9.1, 9.2 in Kontakt stehen, d. h. sie bilden die Reibflächen 5.1, 5.2.
Die Wände haben jeweils eine Gesamtdicke d zwischen 3 und 6 mm. Eine Dicke b jeder Basisschicht 4.1a, 4.2a ist doppelt so groß wie die Dicke jeder Deckschicht 4.1b, 4.2b. Zum Beispiel: b = 2 mm, c = 1 mm, d = 3 mm; oder b = 4 mm, c = 2 mm, d = 6 mm.
Die 4a-4d zeigen, wie die verschiedenen Komponenten und Merkmale der Bremsscheibe 1 aufgebaut und miteinander verbunden sein können.
4a zeigt eine Ausführungsform, bei der die erste Wand 4.1 und die zweite Wand 4.2 an einer umfangsmäßig äußeren Seite und an einer umfangsmäßig inneren Seite über mehrere sich entlang einer axialen Richtung A erstreckende Wandabschnitte 6, 7 miteinander verbunden sind, wobei die Wandabschnitte 6, 7 einstückig mit der ersten Wand 4.1 und der zweiten Wand 4.2 ausgeführt sind. Die Wandabschnitte können intermittierend um den Umfang der Bremsscheibe 1 angeordnet sein, so dass die Reibeinheit 3 an ihren umfangsmäßig äußeren und inneren Seiten Öffnungen aufweist (vgl. 5b). Dadurch kann die Reibeinheit 3 als ein einziges Gussteil hergestellt werden, das dann mit dem Nabenabschnitt 2 verbunden werden kann. Der Nabenabschnitt 2 und die Reibeinheit 3 sind beispielsweise durch Bolzen und/oder Nieten und/oder einen Klebstoff miteinander verbunden.
4b zeigt eine Ausführungsform, bei der die Reibeinheit 3 aus zwei Hälften aufgebaut ist. Die erste Hälfte ist durch die erste Wand 4.1 und einen Teil der äußeren Wandabschnitte 6 und der inneren Wandabschnitte 7 gebildet. Die zweite Hälfte ist durch die zweite Wand 4.2 und den verbleibenden Teil jedes der äußeren Wandabschnitte 6 und der inneren Wandabschnitte 7 gebildet. Die beiden Hälften sind durch Steckverbindungen miteinander verbunden. Jede Hälfte kann ein Gussteil sein.
zeigt eine Ausführungsform, bei der die beiden Wände 4.1 und 4.2 getrennt voneinander ausgebildet sind. Sie sind an der umfangsmäßig äußeren Seite durch Stege 6' miteinander verbunden, die getrennt von den Wänden 4.1 ausgebildet sind. An der umfangsmäßig inneren Seite sind die Wände 4.1, 4.2 direkt mit dem Nabenabschnitt 2 verbunden.
4d zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 4d. Zusätzlich sind an der umfangsmäßig inneren Seite weitere Stege 7' vorgesehen, die die Stabilität erhöhen können. Die Stege 6', 7' können durch Steckverbindungen mit den Wänden 4.1, 4.2 verbunden sein. Die inneren Stege 7' und die Wände 4.1, 4.2 können mit dem Nabenabschnitt 2 z.B. durch einen Klebstoff und/oder durch Bolzen und/oder Nieten verbunden sein.
5a und 5b zeigen eine mögliche Anordnung der Wandabschnitte 6, 7 bzw. Stege 6', 7'. 5a zeigt einen ersten Schnitt durch die Bremsscheibe, der der Ansicht in den vorhergehenden 1b-4d ähnelt. Darin ist ein Schnitt B-B markiert, und die entsprechende Schnittansicht ist in 5b dargestellt. Diese Schnittansicht offenbart die Anordnung der Wandabschnitte 6, 7 bzw. Stege 6', 7' entlang des Umfangs. Unabhängig davon, ob die verbindenden Elemente zwischen den beiden Wänden 4.1, 4.2 einstückig mit einer oder beiden Wänden ausgeführt sind oder ob sie als separate Stege ausgebildet sind, können sie intermittierend angeordnet sein, so dass zwischen ihnen Hohlräume entstehen, die einen kühlenden Luftstrom ermöglichen und die integrale Herstellung der Bremsscheibe erleichtern. In 5b sind beispielhaft vier innere Wandabschnitte 7 oder Stege 7' gezeigt, nebst vier äußeren Wandabschnitten 6 oder Stegen 6', wobei die Zwischenräume zwischen ihnen frei bleiben. Es ist auch möglich, mehr als vier, z. B. fünf, sechs, sieben, acht oder mehr der Wandabschnitte oder Stege vorzusehen.
Bezugszeichenliste

1: Bremsscheibe
2: Nabenabschnitt
3: Reibeinheit
4.1: erste Wand
4.1a: Basisschicht der ersten Wand
4.1b: erste Wand
4.2: zweite Wand
5.1: erste Reibfläche
5.2: zweite Reibfläche
6: äußerer Wandabschnitt
6': äußerer Steg
7: innerer Wandabschnitt
7': innerer Steg
8: Hohlraum
9.1: erster Bremsklotz
9.2: zweiter Bremsklotz

Claims

Bremsscheibe (1) für ein Scheibenbremssystem, umfassend einen Nabenabschnitt (2) und eine Reibeinheit (3), wobei die Reibeinheit (3) eine erste Wand (4.1) umfasst, an der eine erste Reibfläche (5.1) vorgesehen ist, und eine zweite Wand (4.2), an der eine zweite Reibfläche (5.2) vorgesehen ist, wobei die erste Reibfläche (5.1) für einen Eingriff mit einem ersten Bremsklotz (9.1) eingerichtet ist, und die zweite Reibfläche (5.2) der ersten Reibfläche (5.1) abgewandt ist und für einen Eingriff mit einem zweiten Bremsklotz (9.2) eingerichtet ist, wobei die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) in einem unbelasteten Zustand konvex nach außen gewölbt ist und dafür eingerichtet ist, beim Aufbringen von Bremsdruck mittels der Bremsklötze (9.1, 9.2) elastisch verformt zu werden, wobei die erste Wand (4.1) im unbelasteten Zustand in einem mittleren Bereich des ersten Bremsklotzes (9.1) am weitesten hervorsteht, und nicht an einem oberen Ende und einem unteren Ende des ersten Bremsklotzes (9.1), und die zweite Wand (4.2) im unbelasteten Zustand in einem mittleren Bereich des zweiten Bremsklotzes (9.2) am weitesten hervorsteht, und nicht an einem oberen Ende und einem unteren Ende des zweiten Bremsklotzes (9.2).
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1, wobei zwischen der ersten Wand (4.1) und der zweiten Wand (4.2) ein Hohlraum (8) vorgesehen ist.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wand (4.1) und die zweite Wand (4.2) an einer umfangsmäßig äußeren Seite und/oder an einer umfangsmäßig inneren Seite über einen oder mehrere sich entlang einer Axialrichtung (A) erstreckende Stege (6', 7') oder Wandabschnitte (6, 7) miteinander verbunden sind.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reibeinheit (3), die die erste Wand (4.1) und die zweite Wand (4.2) umfasst, als ein einziges Gussteil ausgebildet ist, oder wobei ein erster Teil der Reibeinheit (3), der die erste Wand (4.1) umfasst, separat von einem zweiten Teil der Reibeinheit (3), der die zweite Wand (4.2) umfasst, hergestellt ist, wobei der erste Teil und der zweite Teil miteinander verbunden sind, insbesondere durch eine Steckverbindung.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nabenabschnitt (2) Aluminium und/oder einem phenolisches Material umfasst.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nabenabschnitt (2) und die Reibeinheit (3) miteinander verbunden sind, insbesondere durch Bolzen und/oder Nieten und/oder einen Klebstoff.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) Gusseisen und/oder Aluminium und/oder Stahl und/oder Keramik umfasst.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) eine Dicke (d) von mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm, und/oder höchstens 6 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm, aufweist.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) eine Basisschicht (4.1a, 4.2a) aus Aluminium und/oder Stahl und eine Deckschicht (4.1b, 4.2b) aus Grauguss aufweist, wobei die Deckschicht (4.1b, 4.2b) vorzugsweise eine Dicke von mindestens 1 mm und/oder höchstens 2 mm aufweist.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2), insbesondere eine Basisschicht der Wand nach Anspruch 9, einen elastischen Bestandteil, wie Phenolharz, Acrylkautschuk, Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, Aramidfasern, Zellulosefasern, umfasst, wobei ein Gewichtsprozentanteil des elastischen Bestandteils vorzugsweise mindestens 12 % oder mindestens 13 % oder mindestens 14 % beträgt und/oder höchstens 19 % oder höchstens 18 % beträgt.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verformung der Bremsscheibe zu einer Verschiebung (Δx) eines äußersten Punktes der ersten Wand (4.1) und/oder der zweiten Wand (4.2) entlang einer axialen Richtung von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,2 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm und/oder höchstens 1,2 mm, vorzugsweise höchstens 1,1 mm führt.
Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsscheibe (1) für die Verwendung in einem Pkw oder einem Lkw eingerichtet ist.
Scheibenbremssystem, umfassend eine Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen ersten Bremsklotz (9.1) zum Andrücken an die erste Reibfläche (5.1) und einen zweiten Bremsklotz (9.2) zum Andrücken an die zweite Reibfläche (5.2).
Verwendung eines Scheibenbremssystems nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Bremsdruck aufgebracht wird, indem der erste Bremsklotz (9.1) gegen die erste Reibfläche (5.1) der ersten Wand (4.1) gepresst wird, die in einem mittleren Bereich des ersten Bremsklotzes (9.1) am weitesten hervorsteht, und nicht an einem oberen Ende und einem unteren Ende des ersten Bremsklotzes (9.1), und der zweite Bremsklotz (9.2) gegen die zweite Reibfläche (5.2) der zweiten Wand (4.2) gepresst wird, die in einem mittleren Bereich des zweiten Bremsklotzes (9.2) am weitesten hervorsteht, und nicht an einem oberen Ende und einem unteren Ende des zweiten Bremsklotzes (9.2), wodurch die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) elastisch verformt wird, und wobei der Bremsdruck anschließend aufgehoben wird und die erste Wand (4.1) und/oder die zweite Wand (4.2) durch eine rückstellende elastische Kraft wieder ihre konvex gewölbte Position einnimmt.