DE10257719A1

DE10257719A1 - Zusammengesetzte Bremsscheibe

Info

Publication number: DE10257719A1
Application number: DE10257719A
Authority: DE
Inventors: Herbert Alber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: DE10262071A1; DE10262072A1; DE10262070B4; DE10257719B4; DE10262070A1; DE10262072B4

Abstract

Es wird eine zusammengesetzte Bremsscheibe für Hochleistungs-Bremsanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremsring und einem zum Ausgleich unterschiedlicher Temperaturausdehnungen schwimmend damit verbundenen Bremsscheibentopf beschrieben. Um einen unerwünschten Schlag des Bremsringes bei Temperaturausdehnungen zu vermeiden ist vorgesehen, dass die schwimmende Verbindung zusätzlich spielfrei und elastisch vorgespannt ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Derartige Bremsscheiben werden für Kraftfahrzeuge verwendet. Ein typischer Aufbau ist in der DE 199 15 215 A1 beschrieben.

In der Autoindustrie geht der Trend zum Einsatz immer größerer Motoren. Die sich hieraus ergebenden Forderungen an die Bremsanlage können nur durch Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeits- Bremsanlagen erfüllt werden.

Das Problem mit Hochleistungsbremsanlagen und zusammengesetzten Bremsscheiben ist, dass der mit dem Bremsring verbundene Reibring durch das Einwirken der Bremskraft (bis zur hellen Rotglut) sehr heiß wird, während demgegenüber der Bremsscheibentopf relativ kalt bleibt. Der Bremsring dehnt sich durch die Hitzeeinwirkung aus, der Topf bleibt relativ form-konstant.

Dies führt zu großen Spannungen in der Bremsscheibe, was sich beim Bremsen negativ auswirkt.

Auswirkungen sind die Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit der Bremsanlage, Rundlauffehler der Bremsscheibe, Geräusche (Pfeifen, Schwingungen usw.), Rubbeln, Verschleiß, Komfortminderung, Rissbildung, Bremsscheibenbruch, kurze Lebensdauer.

Zur Behebung der oben angegebenen Probleme sollte eine Konstruktion einer mehrteiligen, zusammengesetzten Bremsscheibe, dafür sorgen, dass der Bremsring immer plan läuft und sich bei Bedarf radial ausdehnen oder zusammenziehen kann, wobei das Zentrum des Topfes auch immer dem Zentrum des Ringes entspricht, um eine Unwucht der Bremsscheibe zu vermeiden. Die Führung des Bremsscheibenringes sollte hierbei ohne Spiel sein, damit die Bremsscheibe nicht zu Klappern und Schlagen anfängt.

Bei der DE 199 15 215 A1 wird die Verbindung zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Bremsring (Bremsscheibe) in der Art einer drehbaren Bajonett-Verbindung ausgeführt. Hierbei weist der Bremsscheibentopf eine Anzahl von Verbindungslaschen auf, die sich in einer Ebene parallel und erhöht zur Oberfläche des Bremsringes erstrecken. Der Bremsring weist seinerseits fünf Aufnahmeaugen mit Schlitzen zur Aufnahme der Endabschnitte der Verbindungslaschen des Bremsscheibentopfes auf. Der Zusammenbau der Bremsscheibe erfolgt durch Einführen des Bremsscheibentopfes in die Zwischenräume zwischen den Aufnahmeaugen, wobei nachfolgend der Bremsscheibentopf um ein bestimmtes Winkelmaß verdreht wird, so dass die Verbindungslaschen in maßlich eng tolerierter Passung in die Schlitze eingeführt werden.

Die Sicherung der Verbindung erfolgt über jeweils einen Befestigungsbolzen, der sich mit seinem kopfseitigen Ende an einer Fläche des Bremsscheibentopfes anlegt und der mit seinem bolzenseitigen Ende eine Bohrung im Bremsring durchsetzt. Das schaftseitige Ende des Befestigungsbolzens ragt aus der Bohrung heraus und ist mit einem Sicherungsring am Bremsring gesichert.

Damit ist der Befestigungsbolzen gegen Herausfallen gesichert und die Verbindung zwischen dem Bremsring und dem Bremsscheibentopf ist als schwimmende Verbindung anzusehen, die ein radiales Spiel beim Erwärmen der Bremsscheibe in Bezug zum Bremsscheibentopf erlaubt.

Es liegt allerdings keine präzise Planführung zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Bremsring vor, weil es sich um eine reine Bajonett-Drehverbindung handelt, bei der die sich berührenden Verbindungsflächen nicht spielfrei aneinander liegen.

Damit besteht der Nachteil, dass die Bremsscheibe zwar ein radiales Wärmeausdehnungsspiel hat, bei höheren Geschwindigkeiten aber unrund läuft, zum Schlagen neigt und dadurch, die Lebensdauer der Bremsscheibe stark herabgesetzt ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die schwimmende Verbindung zwischen einem Bremsring und einem Bremsscheibentopf so weiterzubilden, dass der Bremsscheibe eine höhere Lebensdauer zugeordnet wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Verbindung zusätzlich spielfrei und elastisch ausgebildet ist.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass nun die Bremsscheiben absolut spielfrei und plangeführt werden. Damit wird die Lebensdauer wesentlich verbessert, weil es zu einem Schlag in der Bremsscheibe auch bei Wärmeausdehnungen und bei höheren Umdrehungszahlen nicht kommt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, nämlich der Anordnung einer spielfreien, elastischen Verbindung ist, dass man nun als Reibring sehr harte und hitzebeständige Werkstoffe (z. B. aus Keramik) einsetzen kann. Dies erbringt eine höhere Lebensdauer, weniger Verschleiß und eine wesentliche Gewichtseinsparung der Bremsscheiben und der ungefederten Massen. Damit können nun erstmals Hochgeschwindigkeitsbremsanlagen mit bisher nicht bekannter Standzeit ausgeführt werden.

Bei Keramikbremsscheiben in Verbindung mit Bremstöpfen aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium ist die Wärmeausdehnung zwischen den Teilen besonders groß. Die Bremsscheiben müssen daher hochgenau, spielfrei und plangeführt werden. Hier sieht die Erfindung verschiedene Lösungsvorschläge vor, die alle von dem allgemeinen technischen Erfindungsgedanken erfasst sein sollen, der eingangs definiert wurde.

In einer ersten, bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung als Ausführungsbeispiel für eine spielfreie elastische Verbindung vor, dass durch zueinander fluchtende Bohrungen von Bremsring und Bremsscheibentopf ein Bolzen hindurchgeführt ist, der von einer Schraube durchsetzt ist, deren Kopf sich an der einen Seite des Bremsringes anlegt. Das bolzenseitige Ende der Schraube ist in einer Gewindebohrung des Bolzens aufgenommen, so dass dieser Bolzen fest mit dem Bremsring verbunden ist.

Der jenseits des Bremsringes angeordnete Teil dieses Bolzens greift durch zugeordnete radial nach außen sich erweiternde Langlöcher im Bremsscheibentopf hindurch und an der Wandung des jeweiligen Langloches sitzt jeweils eine Spannscheibe, die federnd und elastisch mittels einer Mutter gespannt wird, die auf das Gewinde der Befestigungsschraube aufgeschraubt ist.

Auf diese Weise wird also eine spielfreie, elastische Verbindung zwischen Bremsring und Bremsscheibentopf hergestellt, weil die Spannscheibe, die an der Wandung des Langloches aufsitzt, mit einer definierten Spannkraft den Bremsscheibentopf an den Bolzen anzieht, der seinerseits fest mit dem Bremsring verbunden ist.

Auf diese Weise ist es möglich, dass der Bremsring und die darauf befestigte Bremsscheibe wärmebedingt ein großes radiales Spiel aufweisen kann, ohne dass es zu einer Veränderung der Plananlageflächen zwischen dem Bremsring und dem Bremsscheibentopf kommt. Dies liegt daran, dass einerseits der Bolzen fest am Bremsring mit Planflächen anliegt und andererseits der Bremsscheibentopf radial nach außen gerichtete Langlöcher aufweist, auf denen jeweils Spannscheiben sitzen, die mit einer definierten Federkraft an die Wandung dieser Langlöcher angepasst werden.

Die Federkraft wird in einer bevorzugten ersten Ausgestaltung durch jeweils eine Tellerfeder aufgebracht, welche auf dem bolzenseitigen Ende der Befestigungsschraube aufsitzt und zwischen der Mutter und der Spannscheibe angeordnet ist. Statt einer Tellerfeder können selbstverständlich erfindungsgemäß sämtliche anderen, bekannten Kraftspeicher als elastisches Element verwendet werden. Ein derartiger Kraftspeicher kann beispielsweise auch als Befestigungsschraube ausgebildet sein, die entsprechend federnde Ansätze aufweist, die sich an der Umgebung der Langlöcher des Bremsscheibentopfes anlegen und hiermit dem Bremsscheibentopf ebenfalls mit definierter Kraft auf den fest mit dem Bremsring verbundenen Bolzen ziehen.

Es müssen auch keine Tellerfedern sein, sondern alle bekannten Kraftspeicher, wie z. B. Sonderfedern, Viereckfedern, Wellfedern, Schraubendruckfedern oder elastomere Büchsen, die im Verbindungsbereich zwischen der Spannmutter und der Spannscheibe eingesetzt sind, können verwendet werden.

Vorstehend wurde angegeben, dass der Bremsscheibentopf radial nach außen gerichtete Langlöcher aufweist, auf deren Wandungen die vorher erwähnte Spannscheibe mit definierter Anlagekraft aufliegt. Die Langlöcher können dabei auch radial auswärts geöffnet sein.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es hingegen vorgesehen, dass statt der radial nach außen gerichteten Langlöcher nun radial nach außen gerichtete Führungsnuten (die entweder radial auswärts geöffnet oder geschlossen sind) vorhanden sind, in welche zugeordnete Nutensteine eingreifen. Diese Nutensteine sind damit in radialer Richtung verschiebbar in den radial nach außen gerichteten Führungsnuten geführt und der in die Nutensteine eingreifende Führungsbolzen ist an seiner bremsringseitigen Anlagefläche elastisch eingespannt. Diese elastische Einspannung kann wiederum über einen elastischen Kraftspeicher, wie z. B. eine Tellerfeder, erfolgen.

In weiteren Ausführungsformen werden auch noch weitere, spielfreie mechanische Kopplungen zur Führung der gegenseitigen Verschiebung zwischen Bremsscheibentopf und Bremsring beschrieben. Auch bei diesen Ausführungen ist eine elastische Vorspannung durch entsprechende Kraftspeicher nach einem oder mehreren der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele gegeben.

Eine erste Ausgestaltung sieht vor, dass die Kopplung aus einer Exzenterscheibe besteht, deren exzentrische Drehachse auf dem den Bremsring durchsetzenden Bolzen ausgebildet ist und die sich mit ihrem hierzu exzentrisch ausgebildeten Aussenumfang an dem Bremsscheibentopf abstützt.

Es handelt sich damit um eine zusammengesetzte Bremsscheibe, bei der die radiale Bewegung des Bremsringes zentrisch über schwimmende Exzenter geführt ist. Die Exzenter gleichen die radiale Ausdehnung der Bremsscheibe durch eine Drehbewegung aus.

In einer zweiten Ausführung dieser mechanischen Kopplung zwischen Bremsscheibe und Bremsscheibentopf wird eine zusammengesetzte Bremsscheibe beschrieben, bei der die radiale Bewegung des Bremsringes zentrisch über schwimmende Pleuel geführt ist.

Mit den gegebenen Ausführungsbeispielen, die nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben werden, ergibt sich der Vorteil, dass die Bremsscheibe unabhängig von ihrer Temperatur stets spielfrei, spannungsarm und präzise geführt wird.

Aufgrund dieser Tatsachen ergibt sich der Vorteil, dass nun hochbelastete Bremsscheiben auch für Hochgeschwindigkeitskraftfahrzeuge eingesetzt werden können, bei denen sehr hohe Bremsleistungen gefordert sind. Dies ist ein wesentliches Merkmal zur Erhöhung der aktiven Sicherheit.

Bei der Lösung nach dem Stand der Technik ( DE 199 15 215 A1 ) führte eine starke Temperaturerhöhung der Bremsscheibe zu einer Veränderung des bestehenden Spiels zwischen dem Bremsring und dem Bremsscheibentopf. Dies wird nach der vorliegenden Erfindung vermieden, weil durch die elastische Verbindung zwischen dem Bremsring und dem Bremsscheibentopf dieses sich verändernde Spiel ausgeglichen wird.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: Teilschnitt durch eine zusammengesetzte Bremsscheibe nach der Erfindung
2: der vergrößerte Teilschnitt nach 1
3: einige über 1 abgewandelte Ausführungsformen im Teilschnitt
4: die Verbindungselemente nach 3 in auseinandergezogener Zeichnungsart
5: eine dritte Ausführungsform einer zusammengesetzten Bremsscheibe
6: die Seitenansicht eines Bolzens nach 5
7: eine weitere Ausführungsform eines Bolzens zur Verwendung im Ausführungsbeispiel nach 5
8: eine dritte Ausführungsform eines Bolzens im Vergleich zur 6
9: ein viertes Ausführungsbeispiel einer zusammengesetzten Bremsscheibe
10: Draufsicht auf das elastische Federelement nach 9
11: Stirnansicht des Bremsscheibentopfes
12: Schnitt durch die Anordnung nach 11 in Pfeilrichtung XII-XII
13: Schnitt durch die Anordnung nach 11 in Pfeilrichtung XIII-XIII
14: die Einzelteildarstellung der Verbindungselemente nach 12
15: die Einzelteildarstellung der Verbindungselemente nach 13
16: Schnitt durch eine weitere Anordnung einer zusammengesetzten Bremsscheibe in Pfeilrichtung XVI-XVI in 17
17: Draufsicht auf die zusammengesetzte Bremsscheibe
18: Schnitt durch eine zusammengesetzte Bremsscheibe mit schwimmend gelagerten Exzentern
19: Draufsicht auf die Anordnung nach 18
20: Schnitt durch eine zusammengesetzte Bremsscheibe mit schwimmend gelagerten Pleuel
21: Draufsicht auf die Anordnung nach 20
22: Schnitt längs der Linie A-A in 21 Soweit in den Figuren nur eine einzige schwimmende Verbindung zwischen Bremsscheibe und Bremsscheibentopf dargestellt ist, versteht es sich von selbst, dass eine Vielzahl derartiger Verbindungen gleichmäßig am Umfang verteilt vorhanden sind.
In den 1 und 2 ist ein Bremsring 1 dargestellt, der in nicht näher dargestellter Weise mit einem Bremsscheibentopf verbunden ist. Diese Bremsscheibe kann aus Guss, ist jedoch bevorzugt aus einem Keramikmaterial oder aus einem Keramik-Faser-Verbundmaterial hergestellt.
Die Verbindung zwischen dem Bremsring 1 und dem Bremsscheibentopf 20 ist erfindungsgemäß spielfrei, schwimmend und elastisch ausgebildet.
Bei entsprechender Temperaturerhöhung des Bremsringes kann dieser damit in den Pfeilrichtungen 18 ein radiales Spiel in Bezug zu dem Bremsscheibentopf 20 ausführen.
Dies wird dadurch erreicht, dass in einer Ausnehmung 2 am Bremsring 1 eine Befestigungsschraube 4 eingesetzt ist, die eine zugeordnete Bohrung 3 im Bremsring 1 durchsetzt. Am Bohrungsrand der Bohrung 3 ist der Kopf 5 der Befestigungsschraube 4 mit einer Scheibe 8 abgestützt.
Der Schaft 6 der Befestigungsschraube 4 durchgreift die Bohrung 3 mit einem Gewinde 11 und ist hierbei an der gegenüberliegenden Seite des Bremsringes 1 in eine Gewindebohrung eines Bolzens 7 eingeschraubt. Der Bolzen 7 legt sich mit einer Planfläche 79 an einer zugeordneten Planfläche des Bremsrings 1 an. Damit ist der Bolzen spielfrei und fest mit dem Bremsring 1 verbunden.
Der Bolzen 7 greift mit einer Führungshülse 10 durch ein in radialer Richtung gerichtetes Langloch 21 in dem Bremsscheibentopf 20 hindurch. Unter Bildung eines Absatzes 12 geht die Führungshülse 10 in einen Ansatz 17 verringerten Durchmessers über. Der Absatz 12 hat 2 Flächen, welche fast spiellos in das Langloch 21 eingepasst sind.
Das bolzenseitige Ende der Befestigungsschraube 4 greift durch den Ansatz 17 hindurch, und auf diesen Gewindeansatz ist eine Mutter 15 aufgeschraubt, die eine Anlagefläche vergrößerten Durchmessers für eine Tellerfeder 14 bildet. Diese ist in einer Ausnehmung 16 einer Spannscheibe 13 eingesetzt, welche sich am Außenumfang des Langloches 21 des Bremsscheibentopfes 20 anlegt.
Auf dieser Weise wird aufgrund der Mutter 15 und der Tellerfeder 14 die Spannscheibe 13 mit definierter Anlagekraft an die Wandung des Langloches 21 im Bremsscheibentopf 20 gezogen.
Der Bremsscheibentopf 20 liegt im übrigen an einem Ansatz 9 vergrößerten Durchmessers des Bolzens 7 an.
Bei einer Temperaturausdehnung des Bremsringes kommt es damit zu einem Bewegungsspiel der Spannscheibe 13 in den Pfeilrichtungen 22, so dass damit eine elastische, schwimmende Lagerung gewährleistet ist.
Gleichzeitig ist diese Lagerung absolut spielfrei, weil einerseits der Bolzen 7 mit seinem Ansatz 9 an der Planfläche 79 des Bremsrings 1 anliegt und andererseits dieser Bolzen fest und spielfrei mit dem Bremsring 1 verbunden ist.
Die weitere spielfreie Verbindung besteht zwischen der Spannscheibe 13 und der Umrandung des jeweiligen Langloches 21, weil dort die Spannscheibe plan und eben aufliegt. Andererseits liegt auch der Bremsscheibentopf 20 an der gegenüberliegenden Seite zur Planfläche 79 an dem Ansatz 9 vergrößerten Durchmessers des Bolzens 7 an. Damit sind alle einander zugeordneten Flächen zueinander zentriert.
Die 3 und 4 zeigen ein gegenüber 1 und 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, aus dem erkennbar ist, dass ein Bolzen 27 anderer Bauart verwendet wird. In gleicher Weise, wie vorhin beschrieben, ist eine Befestigungsschraube 4 vorhanden, deren Kopf mit einer Scheibe 8 im Bereich der Ausnehmung 2 eine Bohrung in dem Bremsring 1 durchsetzt.
Das gegenüberliegende Ende des Bolzens, in der Nähe des Bremsscheibentopfes 20 ist wiederum als Ansatz vergrößerten Durchmessers ausgeführt, wobei das Langloch 21 radial nach außen hin geöffnet ist.
An die Umgebungsflächen dieses Langloches 21 legt sich nun wiederum eine Tellerfeder 14 unmittelbar an, so dass die vorher erwähnte Spannscheibe 13 entfällt. Die Tellerfeder wird hierbei von einer Abdeckscheibe 29 gehalten, die von der Mutter 15 auf das bolzenseitige Ende der Befestigungsschraube 4 aufgespannt ist.
Es besteht also eine unmittelbare spielfreie, elastische und schwimmende Verbindung zwischen dem Bremsring 1 und dem Bremsscheibentopf 20.
Die 4 zeigt die in 3 verwendeten Einzelteile in einer auseinandergezogenen Darstellung.
Die Abdeckscheibe 29 weist an einer bestimmten Stelle am Umfang eine Nase 26 auf, die über den Rand der Abdeckscheibe 29 hinaus geht und die eine Verdrehsicherung der Abdeckscheibe 29 sichern soll, weil diese damit in das Langloch 21 eingreift.
Im übrigen wird durch die Abdeckscheibe 29 eine Ausnehmung 25 für die Aufnahme der Tellerfeder 14 gebildet, und der vorher als Ansatz 9 bezeichnete Ansatz der Befestigungsschraube 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Vierkant 28 ausgebildet, der damit in radialer Richtung verschiebbar in dem Langloch 21 geführt ist. Die Abmessung des Vierkantes 28 ist jedoch so gewählt, dass eine ein Verdrehspiel in Umfangsrichtung ausgeschlossen wird.
In den 5 und 6 ist als weiteres Ausführungsbeispiel für eine spielfreie, schwimmende und elastische Lagerung dargestellt, dass ein Bolzen 30 mit seinem bolzenseitigen Ende wiederum die Bohrung im Bremsring 1 durchsetzt und auf dem bremsscheibentopfseitigen Ende mit einem Kopf 31 vergrößerten Durchmessers verbunden ist, an dem elastische Nasen angeformt sind. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist hierbei eine einwärts gerichtete federnde Nase 32 vorgesehen, welche einen Abstand 37 verringerten Spannmaßes definiert. Dass heißt, mit dieser Nase 32 drückt der Bolzen 30 auf die Umrandung des Langloches 21 und spannt damit den Bolzen mit dem Bremsscheibentopf 20 fest.
Die andere Nase 35 definiert einen Abstand 36, der nicht zur Spannung gedacht ist, sondern nur als Sicherungsnase. Sollte die Nase 32 abbrechen, dann dient die Nase 35, die gegenüber der Nase 32 zurückversetzt ist, zur Sicherung der Verbindung zwischen dem Bremsring und dem Bremsscheibentopf 20.
Das Federvermögen der Nase 32 wird im übrigen durch eine Freistellung 33 im Material des Kopfes 31 des Bolzens 30 erreicht. Diese Nase 35 liegt damit auf der Wandung 34 an der Außenfläche des Langloches 21 des Bremsscheibentopfes 20 auf.
In Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel nach 6 zeigen die Ausführungsbeispiele nach den 7 und 8 abgewandelte Formen von Bolzen 40 und 41. Der in 7 dargestellte Bolzen ist als Sicherungsbolzen 40 zu bezeichnen, weil die Nase 38 lediglich Sicherungsfunktionen (wie die vorher erwähnte Nase 35) übernimmt, jedoch keine Spannfunktion.
Der in 8 hingegen dargestellte Spannbolzen 41 zeigt zwei federnd ausgebildete Nasen 32, die jeweils durch Freistellungen 33 von dem Material des Kopfes getrennt sind, so dass sie ein entsprechendes Spannmaß (Abstand 37) übernehmen und damit eine feste Spannverbindung zwischen dem Bremsring 1 und dem Bremsscheibentopf 20 ausführen.
Über den Umfang des Bremsscheibentopfes gesehen, sind die Bolzen 40, 41 jeweils abwechselnd eingesetzt, so dass jeder zweite Bolzen als Spannbolzen und jeweils der andere Bolzen als Sicherungsbolzen wirkt.
Die 9 und 10 zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung einer Tellerfeder 14, dass statt einer Tellerfeder auch eine Sonderfeder 45 verwendet werden kann, die eine etwa rechteckförmige oder quadratische Ausnehmung 44 aufweist, so dass diese unmittelbar auf dieser Formgebung angepasste Ende eines Bolzens 42 aufgesetzt ist. Damit ist die Sonderfeder 45 verdrehgesichert auf dem Vierkantschaft 46 des Bolzens 42 gehalten und wird von dem Kopf 43 des Bolzens 42 gegen die Umrandung des Langloches 21 gepresst.
Die 11 bis 15 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für die spielfreie, radiale Verschiebeführung des Bremsringes 1 auf dem Bremsscheibentopf 20.
Hierbei ist in 11 die Stirnansicht des Bremsscheibentopfes 20 dargestellt, wobei erkennbar ist, dass dieser am Umfang verteilt Radschraubenbohrungen 47 aufweist, mit denen er in bekannter Weise mittels Radschrauben auf einer entsprechenden Nabe des Fahrzeuges angeschraubt wird.
Über diesem Anschraubbereich weist der Bremsscheibentopf einen zurückversetzten Befestigungsring 48 auf, der Teil des Bremsscheibentopfes 20 ist.
Am Umfang dieses Befestigungsringes 48 sind in gleichmäßigen Abständen Bohrungen 52 für Abstandshalter angeordnet, die in Verbindung mit der 13 näher beschrieben werden. Ferner sind im regelmäßigen Abstand am Umfang verteilt in radialer Richtung nach außen gerichtete Führungsnuten 49 angeordnet, in welche jeweils ein Nutenstein 50 eingesetzt ist, der beispielsweise in den 12 und 14 noch näher dargestellt ist.
Der jeweilige Nutenstein 50 ist hierbei in Pfeilrichtung 51 verschiebbar in der jeweiligen Führungsnut 49 im Bremsscheibentopf 20 gehalten.
Die 12 zeigt diese besondere Befestigung. Es ist erkennbar, dass der Nutenstein 50 eine Bohrung 80 aufweist, in welche das Schaftende eines Führungsbolzens 53 spielfrei eingreift, der an der gegenüberliegenden Seite einen Vierkantkopf aufweist. Der Führungsbolzen 53 greift in bekannter Weise durch die regelmäßig am Umfang des Bremsringes angeordneten Bohrungen hindurch und im Bereich des als Vierkant ausgebildeten Kopfes 54 ist eine Ausnehmung für die Aufnahme eines Federelementes 57 vorgesehen, welches bevorzugt als Tellerfeder ausgebildet ist.
Auf diese Tellerfeder wird nun ein separater Spannring 55 aufgelegt, so dass die Ausnehmungen in dem Spannring 56 zur Anlage an der Spannfläche des Federelementes 57 kommen.
Die Vierkantausnehmung 56 im Spannring, welche den Vierkant 54 und das Federelement 57 aufnimmt, erlaubt ein entsprechendes radiales Spiel des Bremsringes 1, so dass dieser auf der Seite des Bremsscheibentopfes über die vorher beschriebenen Nutensteine 50 in radiale Richtung verschiebbar ist und auf der gegenüberliegenden Seite durch Verschiebung des Vierkantkopfes 54 im Bereich der Ausnehmung 56 des Spannringes 55.
Die Befestigung des Spannringes 55 wird anhand der 13 und 15 näher erläutert.
Der Spannring 55 trägt gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Gewindebohrungen 81, in welche das bolzenseitige Ende einer Gewindeschraube 59 eingreift, die von der Seite des Bremsscheibentopfes 20 in einer zugeordneten Bohrung 66 des Bremsscheibentopfes eingreift und dort eine mehrfach abgestufte Bohrung durchsetzt. Von der Ausnehmung 66 ausgehend, schließt sich eine Bohrung 65 verringerten Durchmessers an, die ihrerseits in einer Ausnehmung 64 vergrößerten Durchmessers übergeht.
In diese Ausnehmung 64 greift das stirnseitige Ende eines Distanzrohres 60 ein, dessen anderes, gegenüberliegendes stirnseitiges Ende in den Bereich einer Ausnehmung 67 des Spannringes 55 eingreift.
Die zur Verbindung der genannten Teile verwendete Schraube 59 greift also mit ihrem bolzenseitigen Ende durch das Distanzrohr 60 hindurch und ist in die Gewindebohrung 81 im Spannring 55 eingeschraubt.
Durch Veränderung der Konstruktion kann man die Schraube auch vom Spannring her einführen und im Bremsscheibentopf mittels Gewinde festschrauben.
Die Verbindung zwischen dem Bremsring 1 und dem Bremsscheibentopf 20 erfolgt über den Bolzen 53 und den Nutenstein 50, welche in die Führungsnuten 49 und 56 eingepasst sind.
Der Bremsring 1 hat radial nach innen gerichtete Lappen 82, zwischen denen entsprechende Aussparungen 83 angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein Verschiebungsspiel, weil, wie aus 13 erkennbar, ist im Bereich der Aussparung 83 ein entsprechendes Spiel 84 angeordnet, so dass die beiden Teile 1, 20 zueinander verschiebbar, jedoch lagengesichert und spielfrei miteinander verbunden sind. Man kann auch einen Bremsring einsetzen, der keine Lappen 82 hat. An den Stellen, wo das Distanzrohr 60 ist, muss eine entsprechend große Bohrung im Bremsring sein, damit sich dieser ausdehnen und zusammenziehen kann.
Wichtig ist außerdem, dass sich im Bereich der Führungsnuten 49 ein Spiel 63 ergibt, weil der Bremsring 1 am Bremsscheibentopf 20 anliegen muss. Hierdurch kommt es zu der erwähnten spielfreien Plananlage.
Diese wird durch die Spannfläche 61 erreicht, welche zwischen dem Kopf 54 und dem Bremsring 1 erreicht wird. Die elastische Vorspannung wird durch das Federelement 57 erbracht.
Die Planfläche 62 des Bremsringes 1 liegt an der zugeordneten Planfläche des Bremsscheibentopfes 20 an, und der Nutenstein 50 hat in der Nut 49 ein Axialspiel, welches mit 63 bezeichnet ist.
In 13 ist noch angegeben, dass der Bremsscheibentopf mit einem Handbremsteil 68 kombiniert werden kann, welches am inneren Umfang angeordnet ist.
In den 16 und 17 ist als weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, dass das elastische Element für die schwimmende Lagerung auch durch eine Tellerfeder 75 erbracht werden kann, wobei das Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Möglichkeiten offenbart:
Es kann die Tellerfeder 75 jeweils nur stückweise am Umfang verteilt angeordnet sein, so dass eine Vielzahl von einzelnen Tellerfedern in zugeordneten Ausnehmungen vorhanden sind.
In einer anderen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass die Tellerfeder 75 umlaufend aus einem einzigen ringförmigen Stück ausgebildet ist und in einer umlaufenden Ringnut 74 des Spannringes 72 gehalten wird.
In der nach den 11 bis 15 beschriebenen Weise ist auch hier ein Spannring 72 befestigt, der jeweils mit Schrauben (lediglich die Schraubenköpfe 77 sind sichtbar) in eine zugeordnete Gewindebohrung im Bremsscheibentopf 20 eingeschraubt ist.
Der Bremsring 1 ist wiederum fliegend angeordnet, d. h. er wird einerseits durch die Tellerfeder 75, die in der Ringnut 74 anliegt, von dem Spannring 72 gehalten und andererseits mit einer zugeordneten Planfläche im Bereich einer Nut 69 an einer Anlagefläche im Bereich eines Ansatzes 70 des Bremsscheibentopfes 20 gehalten.
Die hier noch dargestellten Ausnehmungen 71 sind Kühlluftausnehmungen.
Die 17 zeigt, dass der Bremsring 1 mit seinen einwärts gerichteten Ansätzen 73 in die zugeordneten, nach außen geöffneten Nuten 69 des Bremsscheibentopfes verschiebbar eingreift und dort ein Verschiebungsspiel in den Pfeilrichtungen 78 erfährt.
Der Spannring 72 ist mit den vorher erwähnten Schrauben 77 an dem Bremsscheibentopf angeschraubt, wobei diese Schrauben in zugeordnete Schraubenbohrungen 76 eingreifen.
In den 18 bis 22 sind die vorher beschriebenen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 18 und 19 zeigen eine zusammengesetzte Bremsscheibe bei welcher in die Bohrung 3 im Bremsring 1 der Bolzen 7 eingesetzt ist, der mit einer Schraube 4 am Bremsring 1 befestigt ist. Auf dem bremsscheibentopfseitigen Ende des Bolzens 7 ist wieder ein Ansatz 17 ausgebildet auf dem das eine Ende einer drehbaren Exzenterscheibe 85 mit einer Durchgangsbohrung 86 drehbar gelagert ist. Gemäß 19 ist die Durchgangsbohrung 86 exzentrisch in der Exzenterscheibe angeordnet. Der Außenumfang der Exzenterscheibe 85 legt sich an den Wandungen einer im Bremsscheibentopf 20 angelegten Aussparung 87 an, wobei die Aussparung den Umfang des Bremsscheibentopfes schneidet.
Die Durchgangsbohrung 94 muss wesentlich größer sein als der Ansatz 17, weil hier die Dehnung des Bremsscheibenringes ausgeglichen wird.
Damit ist eine spielfreie Führung der Exzenterscheibe 85 gegeben, denn ihre eine Seite liegt plan an dem Ansatz 9 des Bolzens 7 an, während die gegenüber liegende Seite Spiel 63 Boden der Aussparung 87 im Bremsscheibentopf 20 hat. Der Bremsring 1 liegt m Bremsscheibentopf 20 an der Fläche 79 an.
Die federnde Vorspannung wird – wie bei den anderen Ausführungsbeispielen – durch eine Tellerfeder 14 erreicht, die in einer Ausnehmung der Scheibe 13 angeordnet ist und gegen die Innenseite der Mutter 15 vorgespannt ist. Bei Ausdehnung des Bremsrings 1 führt der Exzenter durch Drehen den Bremsring 1 mittig zum Bremsscheibentopf 20.
Die gleichen Verhältnisse gelten auch für die Ausführung in den 20 bis 22. Dort ist als mechanisches Übertragungsglied (Kopplungsglied) ein Pleuel 88 vorgesehen, der in seiner Wirkungsweise der Exzenterscheibe 85 entspricht.
In gleichmäßigen Abstand am Umfang des Bremsscheibentopfes 20 verteilt sind hierbei größere (als den Außenabmessungen des Pleuels 88 entsprechende) Freisparungen 89 angeordnet. Im Bereich jeder Freisparung ist jeweils ein in axialer Richtung weisender, freistehender Zapfen 90 angeordnet, der durch eine zugeordnete Aufnahmebohrung 91 des Pleuels 88 hindurchgreift, so dass der Pleuel 88 hierauf drehbar und spielfrei gelagert ist.
Das andere Ende des Pleuels 88 weist eine weitere Aufnahmebohrung 92 auf, mit welcher der Pleuel 88 auf dem Ansatz 17 des Bolzens 7 drehbar gelagert ist. Er wird wiederum durch die Tellerfeder 14 beidseitig eingespannt und damit spielfrei geführt.
In beiden Ausführungsbeispielen der 18 bis 22 wird dann jeweils die Exzenterscheibe 85 oder der Pleuel 88 in den Schwenkrichtungen 93 verschwenkt, wenn es zu einem Verschiebungsspiel zwischen dem Bremsring 1 und dem Bremsscheibentopf 20 kommt.
Bei sämtlichen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen gilt auch die sogenannte kinematische Umkehrung, für die hiermit ausdrücklich Schutz beansprucht wird. Es kann nämlich der Ort der Befestigungsteile der erfindungsgemäßen Führung zwischen Bremsscheibe und Bremsscheibentopf gegeneinander vertauscht werden. Alle Befestigungen und Montageanordnungen, die vorstehend in Bezug auf die Bremsscheibe erläutert wurden, können auch am Bremsscheibentopf angeordnet sein und umgekehrt können alle Befestigungen und Montageanordnungen, die im Zusammenhang mit dem Bremsscheibentopf beschrieben wurden, an der Bremsscheibe angeordnet sein. Es können also einfach die Begriffe „Bremsscheibe" und „Bremsscheibentopf" gegeneinander vertauscht werden.
Als Beispiel für die kinematische Umkehrung sei erwähnt, dass der Bolzen 7, 27, 30, der in einer Bohrung 3 des Bremsringes 1 eingesetzt ist, nun stattdessen in einer gleichartigen Bohrung des Bremsscheibentopfes 20 eingesetzt ist und alle damit zusammenwirkenden Teile in analoger Weise zusammen wirken.

1: Bremsring
2: Ausnehmung
3: Bohrung
4: Befestigungsschraube
5: Kopf
6: Schaft
7: Bolzen
8: Scheibe
9: Ansatz
10: Führungshülse
11: Gewinde
12: Absatz
13: Spannscheibe
14: Tellerfeder
15: Mutter
16: Ausnehmung
17: Ansatz
18: Pfeilrichtung
19: Spiel
20: Bremsscheibentopf
21: Langloch
22: Bewegungsspiel
23
24
25: Ausnehmung
26: Nase
27: Bolzen
28: Vierkant
29: Abdeckscheibe
30: Bolzen
31: Kopf (Bolzen 30)
32: Nase
33: Freistellung
34: Wandung
35: Nase
36: Abstand (S+)
37: Abstand (S-)
38: Nase
39
40: Sicherungsbolzen
41: Spannbolzen
42: Bolzen
43: Kopf
44: Ausnehmung
45: Sonderfeder
46: Schaft
47: Radschraubenbohrung
48: Befestigungsring
49: Führungsnut
50: Nutenstein
51: Pfeilrichtung
52: Bohrung (Abstandshalter)
53: Führungsbolzen
54: Vierkant
55: Spannung
56: Ausnehmung
57: Federelement
58: Gewindebohrung
59: Schraube
60: Distanzrohr
61: Spannfläche
62: Planfläche
63: Spiel
64: Ausnehmung
65: Bohrung
66: Ausnehmung
67: Ausnehmung
68: Handbremsteil
69: Nut
70: Ansatz
71: Kühlluftausnehmung
72: Spannring
73: Ansatz
74: Ringnut
75: Tellerfeder
76: Schraubenbohrung
77: Schraubenkopf
78: Pfeilrichtung
79: Planfläche
80: Bohrung
81: Gewindebohrungen
82: Aussparung
83: Lappen
84: Spiel
85: Exzenterscheibe
86: Durchgangsbohrung
87: Aussparung
88: Pleuel
89: Freisparung
90: Zapfen
91: Aufnahmebohrung (
: Zapfen 90)
92: Aufnahmebohrung (Bolzen
: 7)
93: Schwenkrichtung
94: Durchgangsbohrung

Claims

Zusammengesetzte Bremsscheibe für Hochleistungs-Bremsanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremsring (1) und einem zum Ausgleich unterschiedlicher Temperaturausdehnungen schwimmend damit verbundenen Bremsscheibentopf (20), dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Verbindung zusätzlich spielfrei und elastisch vorgespannt ausgebildet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmend am Bremsscheibentopf (20) gelagerte Bremsring (1) an Planflächen (62, 79) des Bremsscheibentopfes (20) in radialer Richtung verschiebbar, spielfrei geführt ist und unter Federlast eines Kraftspeichers (14, 32, 45, 57, 75) an diesem angelegt ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichmäßig am Umfang des Bremsringes (1) verteilte Bohrungen (3) vorgesehen sind, in welche jeweils fest ein Bolzen (7, 27, 30, 42) eingespannt ist, dass das bremsscheibentopfseitige Ende des Bolzens (7, 27, 30, 42) durch jeweils ein radial nach außen gerichtetes Langloch (21) im Bremsscheibentopf (20) hindurch greift und auf diesem Ende eine Spannscheibe (13, 29, 32, 43) unter der Federlast eines Kraftspeichers (14, 32, 45, 57, 75) den Bremsscheibentopf (20) gegen den Bremsring (1) in axialer Richtung federnd vorspannt.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bremsscheibentopf (20) die radial nach außen gerichtete Führungsnuten (49) angeordnet sind, in denen verschiebbare Nutensteine (50) angeordnet sind, und dass der in die Nutensteine (50) eingreifende Führungsbolzen (53) an seiner bremsringseitigen Anlagefläche elastisch (Spannring 55) eingespannt ist.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwenkbare Gelenkkopplung (85, 88) zwischen dem Bremsring (1) und dem Bremsscheibentopf (20) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbare Gelenkkopplung (85, 88) aus jeweils einer Exzenterscheibe (85) besteht, die in jeweils einer im Bremsscheibentopf (20) angelegten Aussparung (87) planparallel verschwenkbar gelagert ist, sich mit ihrem Außenumfang mindestens teilweise an den Wandungen der Aussparung abstützt und mit ihrem anderen Ende drehbar auf einem Ansatz (17) des Bolzens (7) am Bremsring (1) aufgenommen ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbare Gelenkkopplung (85, 88) aus jeweils einem Pleuel (88) besteht, der in jeweils einer im Bremsscheibentopf (20) angelegten Freisparung (89) planparallel verschwenkbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende drehbar auf dem Ansatz (17) des Bolzens (7) am Bremsring (1) aufgenommen ist.