-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Befestigungseinrichtung zur Verbindung von zwei Teilen einer Bremsscheibe,
nämlich
eines Bremsscheibentopfs und eines Reibrings. Weiterhin bezieht
sich die Erfindung auf eine entsprechende Bremsscheibe.
-
Bremsscheiben unterliegen mitunter
hohen thermischen Beanspruchungen. Werden der Bremsscheibentopf
und der Reibring aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt
oder tritt infolge der geometrischen Gegebenheiten eine stark unterschiedliche
Wärmeverteilung
an der Bremsscheibe auf, so können
unerwünscht
hohe Spannungen zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring
entstehen.
-
Um dies zu vermeiden, wird in der
DE 43 32 951 A1 vorgeschlagen,
den Reibring an dem Bremsscheibentopf zwar drehfest, jedoch radial
schwimmend zu lagern. Dadurch wird einerseits eine zuverlässige Drehmomentübertragung
zu der Radachse gewährleistet.
Andererseits ermöglicht
die schwimmende Lagerung, daß sich
der Reibring und der Bremsscheibentopf ohne die Gefahr von Verspannungen
in Radialrichtung dehnen können.
Auf diese Weise ist es möglich,
den Topf mit einem geringen Bauteilgewicht beispielsweise aus Aluminium
herzustellen. Zur Halterung des Reibrings an dem Bremsscheibentopf
sind in letzterem eine Vielzahl von Verbindungselementen in Form
von radial abstehenden Stiften eingeformt. Diese Stifte werden in
radialen Bohrungen an dem Reibring geführt und ermöglichen ein spannungsfreies
radiales Dehnungsverhalten der Komponenten.
-
Da die Stege in alle Richtung von
dem Bremsscheibentopf abstehen, ergibt sich eine aufwendige Montage
und Demontage an dem Reibring. Überdies
besteht die Gefahr der Übertragung
von Schwingungen von dem Reibring über den Bremsscheibentopf auf
die Radachse.
-
Ähnliche
Probleme ergeben sich bei der in der
DE 39 20 418 A1 offenbarten Bremsscheibe.
Bei unterschiedlichen Wärmedehnungen
ist dort eine radial elastische Bewegung zwischen dem Bremsscheibentopf
und dem Reibring möglich.
Dazu sind an dem Bremsscheibentopf radiale Nuten ausgebildet, in
welchen Stege oder Vorsprünge
des Reibrings mit einer gewissen radialen Freigängigkeit angeordnet sind. Die
Herstellung des Reibrings erfolgt in einem Verbundgießverfahren,
bei dem der Bremsscheibentopf in die Gußform für den Reibring eingelegt wird,
so daß Material
des Reibrings in die Nuten gelangt und somit der Bremsscheibentopf
und die Stege bzw. Vorsprünge
des Reibrings wie Zähne
ineinandergreifen.
-
Insbesondere beim Einsatz von großen, einteiligen
Bremsscheiben können
schwingungstechnische Probleme auftreten, da die Bremsscheiben im Betrieb
zu Verformungen neigen. Durch die Verformungen können Dröhngeräusche oder ein Bremsenrubbeln
entstehen, woraus eine Komfortbeeinträchtigung resultiert.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Bremsscheibe mit einem
Bremsscheibentopf und einem separaten Reibring das Schwingungsverhalten
zu verbessern.
-
Zu Lösung dieser Aufgabe wird eine
spezielle Befestigungseinrichtung vorgeschlagen. Diese umfaßt ein Gleitelement,
das im eingebauten Zustand an einem Teil der Bremsscheibe feststehend angeordnet
ist und in einer Nut am anderen Teil der Bremsscheibe in Umfangsrichtung
drehfest, jedoch radial schwimmend gehalten ist, ein federelastisches Element,
das sich gegen das Gleitelement und das andere Teil abstützt, und
ein Spannorgan, welches das federelastische Element axial zwischen
dem Gleitelement und dem anderen Teil vorspannt.
-
Durch die definierte axiale Anpressung
zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring wird eine deutliche
Verbesserung des Schwingungsverhaltens erzielt. Die freie radiale
Bewegungsmöglichkeit
zwischen dem Reibring und dem Bremsscheibentopf vermindert ebenfalls
Verspannungen in der Bremsscheibe. Die reduzierte Verformung der Bremsscheibe
führt schließlich zu
einem verbesserten Komfortverhalten.
-
Durch die Aufteilung der Bremsscheibe
in zwei separate Komponenten, nämlich
den Bremsscheibentopf und den Reibring können diese aus unterschiedlichen
Werkstoffen hergestellt werden. Die Verminderung der Verformungen
ermöglicht
die Verwendung von Keramikwerkstoffen auf Seiten des Reibrings.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung dient das Spannorgan nicht nur der Vorspannung des
federelastischen Elements, sondern vielmehr gleichzeitig auch der
Festlegung des Gleitelements an dem anderen Teil. Die Doppelfunktion
hält die
Anzahl der benötigten
Bauteile gering.
-
Das Gleitelement kann beispielsweise
hülsenförmig ausgebildet
und mit einem Endabschnitt in dem einen Teil gelagert werden. In
diesem Fall ist dann der andere Endabschnitt des Gleitelements in der
Nut an dem anderen Teil in Radialrichtung gleitbewegbar geführt. Dies
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise aufgrund
von materialtechnischen Gegebenheiten eine unmittelbare Verankerung
des Spannorgans in dem Reibring nicht möglich ist.
-
Das Spannorgan kann sich dann axial
durch das Gleitelement hindurcherstrecken und gegebenenfalls unter
Verwendung einer Scheibe gegen das eine Teil abgestützt werden.
-
In einer weiteren, vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Endabschnitten ein
Abstandshalter für
die beiden Teile vorgesehen. Dadurch wird ein unmittelbarer Kontakt
zwischen dem Reibring und dem Bremsscheibentopf vermieden und eine
verbesserte thermische Entkopplung erzielt. Die verbleibenden Zwischenräume zwischen dem
Reibring und dem Bremsscheibentopf verbessern darüber hinaus
die Belüftung
des Reibrings. Der Abstandshalter kann als separater Ring vorgesehen sein,
ist jedoch vorzugsweise integral mit dem Gleitelement ausgebildet.
-
Weiterhin ist es möglich, das
Gleitelement integral mit dem einen Teil auszubilden, d. h. an dieses Teil
unmittelbar anzuformen. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Bauteile
weiter verringert. Jedoch ergeben sich hierbei materialtechnische
Einschränkungen,
so daß diese
Lösung
nicht immer anwendbar ist. Auch in diesem Fall kann das Spannorgan axial
durch das Gleitelement hindurchgeführt sein.
-
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist das federelastische Element gegen
den radial geführten
Endabschnitt des Gleitelements verspannt. Vorteil dieser Anordnung
ist die Vermeidung von Reibungskräften, welche die Federwirkung
schwächen
könnten,
da sich das federelastische Element in unmittelbarer Nähe der Nut-Feder-Verbindung
befindet, die bei einem unterschiedlichen Wärmedehnungsverhalten für einen
spannungsmindernden Ausgleich sorgt.
-
Das Spannorgan kann beispielsweise
als Schraubbolzen ausgebildet sein, der mit einem Sicherungselement,
insbesondere einer Schraubenmutter zusammenwirkt, wobei zwischen
dem Kopf des Spannorgans und dem Sicherungselement das eine Teil
und das andere Teil unter funktionaler Zwischenschaltung des federelastischen
Elements eingespannt sind. Dadurch lassen sich Normteile verwenden
und der Fertigungsaufwand vermindern.
-
Die vorstehend erläuterte Befestigungseinrichtung
ermöglicht
eine Bremsscheibe mit einem Bremsscheibentopf und einem Reibring,
der in Umfangsrichtung drehfest, jedoch radial schwimmend an dem
Bremsscheibentopf gehalten ist. Die Verbindung des Reibrings mit
dem Bremsscheibentopf erfolgt über
die oben erläuterte
Befestigungseinrichtung, so daß zwischen
dem Reibring und dem Bremsscheibentopf eine radial ausgerichtete
Nut-Feder-Verbindung gebildet wird und der Reibring und/oder der
Bremsscheibentopf über
mindestens ein federelastisches Element axial abgestützt sind.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Bremsscheibe
sind die Nuten, welche jeweils ein Gleitelement führen, radial
sowohl nach innen als auch nach außen geschlossen. Die geschlossenen
Nuten dienen im Falle eines Reibringbruchs als Auffangsicherung
für etwaige
Bruchsegmente.
-
Vorzugsweise sind die Nuten an einem
radialen Flansch des Bremsscheibentopfs vorgesehen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
-
1 eine
Halbschnittansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Bremsscheibe mit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung.
-
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Bremsscheibe 1 mit
zwei Teilen, nämlich
einem Reibring 2 und einem Bremsscheibentopf 3.
Dabei ist der Reibring 2 mit dem Bremsscheibentopf 3 in
Umfangsrichtung drehfest verbunden, jedoch radial schwimmend gehalten.
In Axialrichtung ist der Bremsscheibentopf gegenüber dem Reibring 2 über federelastische
Elemente 4 abgestützt.
Zur Verbindung der beiden Teile 2 und 3 ist eine
nachfolgend noch näher
erläuterte Befestigungseinrichtung
vorgesehen, die zusammen mit dem Bremsscheibentopf 3 eine
Nut-Feder-Verbindung ausbildet.
-
Der Bremsscheibentopf 3 weist
einen Flansch 5 auf, der radial von einem topfförmigen Grundkörper 6 absteht. Über den
Grundkörper 6 erfolgt
die Befestigung der Bremsscheibe 1 an einer Radnabe in
herkömmlicher
Art und Weise. Der Flansch 5 ist mit einer Vielzahl von
radialen Nuten 7 versehen. Diese sind sternförmig um
die Mitte der Bremsscheibe 1 angeordnet und weisen eine
konstante Breite auf.
-
Die Befestigungseinrichtung 8 umfaßt ein Gleitelement 9,
das sich mit einem Endabschnitt 10 in eine Nut 7 an
dem Bremsscheibentopf 3 hineinerstreckt. Dieses Gleitelement 9 ist
im eingebauten Zustand an dem einem Teil der Bremsscheibe 1,
hier dem Reibring 2, feststehend angeordnet. Prinzipiell kann
das Gleitelement 9 zwar integral mit dem Reibring 2 ausgebildet
werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gleitelement 9 jedoch
ein separates, hülsenförmiges Bauteil,
das mit einem weiteren Endabschnitt 11 in einer Öffnung 12 des
Reibrings 2 gelagert ist. Zu Festlegung dient ein sich durch
eine Zentralöffnung 13 des
Gleitelements 9 erstreckendes und weiter unten noch näher erläutertes Spannorgan 13.
-
Der erste Endabschnitt 10 ist
in der Nut 7 radial geführt,
so daß in
Umfangsrichtung eine Drehmomentübertragung
stets gewährleistet
ist, in Radialrichtung jedoch aufgrund des vorhandenen Spiels eine
Relativbewegung erfolgen kann, um ein unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten
auszugleichen. Dabei ist die Nut 7 an ihren beiden radialen
Enden geschlossen. Im Falle eines Reibscheibenbruches werden so
die einzelnen Bruchsegmente aufgefangen.
-
Zwischen den beiden Endabschnitten 10 und 11 befindet
sich ein Abstandshalter 15 in Form eines umlaufenden Bundes,
der hier einstückig
mit dem Gleitelement 9 ausgebildet ist. Der Abstandshalter 15 verhindert
einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Reibring 2 und
dem Bremsscheibentopf 3. Zwischen benachbarten Befestigungseinrichtungen 8 ist genügend Platz
vorhanden, so daß sich
die Abstandshalter 15 benachbarter Gleitelemente 9 nicht berühren. Die
dadurch gebildeten Zwischenräume verbessern
die Belüftung
der Bremsscheibe 1.
-
Durch die verbesserte Belüftung und
die thermische Entkopplung sowie vor allem durch die unabhängige radiale
Bewegungsmöglichkeit
des Reibrings 2 und des Bremsscheibentopfs 3 werden temperaturbedingte
Verspannungen des Reibrings 2 gering gehalten. Dies wirkt
sich positiv auf das Schwingungsverhalten aus.
-
Zur weiteren Unterdrückung störender Schwingungen
dienen die federelastischen Elemente 4, die zwischen jeweils
einem Gleitelement 9 und dem anderen Teil, d. h. dem Bremsscheibentopf 3 in Axialrichtung
funktional eingegliedert sind. Dadurch ist eine axiale Relativbewegung
zwischen den Gleitelementen 9, insbesondere deren Endabschnitten 10 und
dem Bremsscheibentopf 3 bzw. dessen Flansch 5 im
Bereich der Nuten 7 möglich.
Die federelastischen Elemente 4 werden durch das Spannorgan 14 mit
einer definierten Axialkraft vorgespannt.
-
Das Spannorgan 14 ist durch
die Durchgangsöffnung 13 des
Gleitelements 9 hindurchgeführt. Es ist hier als Schraubbolzen
ausgebildet, der sich mit seinem Kopf 16 über eine
Scheibe 17 an der von dem Bremsscheibentopf 3 abgewandten
Seite 18 des Reibrings 2 abstützt. An dem freien Ende des Schraubbolzens
ist ein Sicherungselement 19 in Form einer Kontermutter
angebracht, welche gegen das Stirnende des Endabschnitts 10 des
Gleitelements 9 festgezogen ist. Dabei wird das Gleitelement 9 mit
seinem Abstandshalter 15 gegen den Reibring 2 fest
verspannt.
-
Am Ende des Endabschnitts 10 weist
das Gleitelement 9 eine Schulter 20 auf, die zusammen mit
dem Sicherungselement 19 eine Ringnut 21 bildete.
In dieser Ringnut 21 ist zunächst eine Stützscheibe 22 angeordnet,
welche sowohl gegen die Schulter 20 als auch gegen den
Flansch 5 axial anliegt. Zwischen der Stützscheibe 22 und
dem Sicherungselement 19 ist das federelastische Element 4 angeordnet,
das hier in der Art einer Tellerfeder ausgebildet ist. Über die
Dimensionierung der Breite der Nut 21 und die Steifigkeit
der Tellerfeder wird die gewünschte
axiale Vorspannkraft zwischen dem Gleitelement 9 und dem
Bremsscheibentopf 3 eingestellt.
-
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das federelastische Element 4 am Ende des radial geführten Endabschnitts 10 des
Gleitelements 9 verspannt. Es ist jedoch auch möglich, das
federelastische Element 4 an anderer Stelle vorzusehen, solange
eine einstellbare axiale Vorspannkraft für den Bremsscheibentopf 3 realisiert
wird. Beispielsweise kann das federelastische Element 4 auch
zwischen dem Abstandshalter 18 und dem Flansch 5 des
Bremsscheibentopfs 3 eingegliedert werden.
-
Auch die Anordnung des Spannorgans 16 kann
abweichend von dem Ausführungsbeispiel
gestaltet werden. So ist es ohne weiteres möglich, das Spannorgan 16 und
das Sicherungselement 19 umgekehrt einzubauen.
-
Weiterhin kann das Gleitelement 9 auch durch
eigene Befestigungsmittel unabhängig
von dem Spannorgan 16 an dem Reibring 2 befestigt
werden. In diesem Fall kann das Spannorgan 16 dann unmittelbar
mit dem Gleitelement 9 verschraubt werden, so daß das Sicherungselement 19 entfällt. Möglich ist
darüber
hinaus eine integrale Ausbildung des Gleitelements 9 mit
der Ringsscheibe 2.
-
Bei dem vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispiel
sind die Nuten 7 an dem Bremsscheibentopf 3 ausgebildet,
während
das Gleitelement 9 an dem Reibring 2 festgelegt
ist. Es können
jedoch genausogut die Nuten an dem Reibring 2 vorgesehen und
das Gleitelement 9 an dem Bremsscheibentopf 3 festgelegt
werden.
-
In sämtlichen Fällen wird eine definierte axiale
Anpressung im Bereich der radialen Gleitführung gewährleistet, wodurch die Anfälligkeit
der Bremsscheibe für
den Komfort beeinträchtigende
Schwingungen vermindert wird. Insbesondere werden Dröhngeräusche und
Vibrationen der Bremsscheibe wirksam unterdrückt. Darüber erhöhen die geschlossenen Nuten
die Sicherheit bei einem Bruch des Reibrings.
-
Die Erfindung ist jedoch nicht auf
das dargestellte Ausführungsbeispiel
und die erläuterten
Abwandlungen beschränkt,
sondern umfaßt
vielmehr alle durch die Patentansprüche definierten Gestaltungsformen.
-
- 1
- Bremsscheibe
- 2
- Reibring
- 3
- Bremsscheibentopf
- 4
- federelastisches
Element
- 5
- Flansch
- 6
- Grundkörper
- 7
- Nut
- 8
- Befestigungseinrichtung
- 9
- Gleitelement
- 10
- Endabschnitt
des Gleitelements 9
- 11
- Endabschnitt
des Gleitelements 9
- 12
- Öffnung
- 13
- Zentralöffnung
- 14
- Spannorgan
- 15
- Abstandshalter
- 16
- Kopf
- 17
- Scheibe
- 18
- Wand
- 19
- Sicherungselement
- 20
- Schulter
- 21
- Ringnut
- 22
- Scheibe