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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe umfassend nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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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.
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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 letzteren 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.
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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.
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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.
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Eine weitere Bremsscheibe mit einen Bremsscheibentopf und einem Reibring, der mittels einer radial ausgerichteten Nut-Feder-Verbindung in Umfangrichtung drehfest, jedoch radial schwimmend an dem Bremsscheibentopf gehalten ist, ist aus
DE 1775 685 A bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art im Hinblick auf den Fertigungsaufwand und das Schwingungsverhalten zu verbessern.
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Dazu wird eine Bremsscheibe mit dem Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen.
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Die Nutenführung zur Momentenübertragung in Verbindung mit einer axialen Entkopplung vermeidet Schirmungseffekte und vermindert die Schwingungsübertragung bzw. eine etwaige Rubbelneigung an der zugehörigen Bremse.
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Gegenüber der in der
DE 43 32 951 A1 offenbarten Stifthalterung ergeben sich darüber hinaus fertigungs- und montagetechnische Vorteile. Zudem erlaubt die Nut-Feder-Verbindung die Übertragung größerer Drehmomente.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Reibring eine Vielzahl von radialen Nuten ausgebildet, die zur Ringmitte hin offen sind. Weiterhin weist der Bremsscheibentopf eine Vielzahl von vorspringenden Federn auf, die mit Radialspiel in den Nuten in Radialrichtung gleitbewegbar geführt sind. Dies ermöglicht einerseits einen guten Dehnungsausgleich bei unterschiedlichem Wärmedehnungsverhalten und andererseits eine stabile Verbindung für die Drehmomentübertragung. Zudem lassen sich der Bremsscheibentopf und der Reibring bei der Montage problemlos ineinanderstecken und auch wieder auseinandernehmen.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Befestigungselemente vorgesehen, die den Bremsscheibentopf unter Zwischenschaltung des Reibrings und der federelastischen Elemente mit einem oder mehreren Gegenhaltern axial verspannen. Auf diese Weise kann das Schwingungsverhalten der Bremsscheibe gut beherrscht werden, da über die federelastischen Elemente eine axiale Bewegung des Reibrings möglich ist und so Spannungen, welche die Ursache für eine Schwingungsanregung sein können, vermieden werden. Darüber hinaus wird eine einfache Demontage ermöglicht, so dass bei einem Verschleiß des Reibrings lediglich dieser ausgetauscht werden kann.
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Eine Möglichkeit für die Anordnung der Befestigungselemente sieht vor, diese an dem Bremsscheibentopf festzulegen, wobei sich die Befestigungselemente in Axialrichtung mit Spiel durch einen Abschnitt des Reibrings hindurcherstrecken und mit einem sich über ein federelastisches Element gegen den Reibringabschnitt abstützenden Gegenhalter verspannt sind.
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Vorzugsweise werden die Befestigungselemente durch Stege des Reibrings, die zwischen den Nuten verlaufen, hindurchgeführt. Dies ist unter dem Gesichtspunkt einer Optimierung der Verminderung der Schwingungsübertragung günstig. Zudem lassen sich die Befestigungselemente dann gut montieren.
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Prinzipiell kann für jedes Befestigungselement ein eigener Gegenhalter vorgesehen werden. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden jedoch zumindest einige der Gegenhalter untereinander verbunden. Vorzugsweise bilden die Gegenhalter für mehrere Befestigungselemente ein Ringsegment oder einen vollständigen Ring, wodurch sich eine stabilere Lagerung verwirklichen läßt.
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Der Reibring kann mit einer einzigen Ringscheibe ausgebildet sein. Vorzugsweise kommt jedoch ein innenbelüfteter Reibring zum Einsatz. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Reibring zwei voneinander beabstandete Ringscheiben auf, wobei die Nuten dann an der zu dem Bremsscheibentopf weisenden Ringsscheibe ausgebildet sind und die Stege zwischen den Nuten sich radial weiter zur Ringmitte nach innen erstrecken, als die Innenkante der anderen Ringsscheibe. Letzteres erleichtert die Montage bei Verwendung eines Gegenhalterrings. Zudem sind die Befestigungselemente von außen gut zugänglich.
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Dabei können der bzw. die Gegenhalter im Bereich zwischen den Ringscheiben aufgenommen sein, womit für diese kein zusätzlicher Bauraum außerhalb des Reibrings anfällt.
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Vorzugsweise sind die Dämpfungskissen jeweils zwischen den zu einem Ring verbundenen Gegenhaltern und dem Reibring angeordnet, um den Reibring gegen den Gegenhalter-Ring abzustützen.
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Dabei ist es möglich, die federelastischen Elemente den einzelnen, beispielsweise als Schraubbolzen ausgebildeten Befestigungselementen zuzuordnen, so dass sich letztere durch die federelastischen Elemente hindurcherstrecken. Jedoch können die federelastischen Elemente auch separat von den Befestigungselementen angeordnet werden.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die Befestigungselemente an dem Bremsscheibentopf festgelegt, in Axialrichtung mit Spiel durch die Federn des Bremsscheibentopfs, die zwischen den Nuten des Reibrings verlaufen, hindurchgeführt und jeweils mit dem Gegenhalter-Ring verspannt. Dabei werden die Dämpfungskissen jeweils zwischen einem Steg des Reibrings und dem Gegenhalter-Ring angeordnet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Bremsscheibe,
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2 eine Explosionsdarstellung der in 1 dargestellten Bremsscheibe,
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3 eine Schnittansicht der Bremsscheibe im Bereich der Nut-Feder-Verbindung zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring,
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4 eine weitere Schnittansicht der Bremsscheibe im Bereich der Nut-Feder-Verbindung zwischen dem Bremsscheibentopf und dem Reibring, und in
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5 eine Teilsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Bremsscheibe nach der Erfindung,
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6 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels, wobei der Gegenhalter weggelassen ist, und in
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7 eine perspektivische Ansicht des Gegenhalters.
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Das zumindest teilweise aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsbeispiel in den 1 bis 4 zeigt eine Bremsscheibe 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Bremsscheibe 1 umfaßt einen Reibring 2, der über einen separaten Bremsscheibentopf 3 an einer Radnabe befestigt wird.
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Wie insbesondere den 2 und 4 entnommen werden kann, ist der Reibring 2 mit dem Bremsscheibentopf 3 in Umfangrichtung drehfest verbunden, jedoch radial schwimmend gehalten. In Axialrichtung sind beide über federelastische Elemente 4 aneinander abgestützt.
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Zu diesem Zweck ist zwischen dem Reibring 2 und dem Bremsscheibentopf 3 eine Nut-Feder-Verbindung vorgesehen. Insbesondere bildet der Bremsscheibentopf 3 einen Flansch 5 aus, der radial von einem 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 an seiner zu dem Reibring 2 weisenden Breitseite 7 mit einer Vielzahl von vorspringenden Federn 8 versehen. Diese blockartig ausgebildeten Federn 8 sind sternförmig um die Mitte der Bremsscheibe 1 angeordnet und weisen eine konstante Breite auf.
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Die Federn 8 greifen in entsprechend sternförmig angeordnete Nuten 9 an dem Reibring 2 ein, die jeweils zur Ringmitte hin offen sind. Dabei überlappen Abschnitte des Flanschs 5 zwischen den Federn 8 Ringscheibenabschnitte zwischen den Nuten 9. Die Nuten 9 sind so ausgebildet, dass diese die Federn 8 in Radialrichtung gleitbewegbar führen, um eine gute Drehmomentübertragung zu gewährleisten. In Radialrichtung ist jedoch ein begrenztes Spiel 10 vorgesehen, wodurch eine unterschiedliche Wärmedehnung des Reibrings 2 und des Bremsscheibentopfs 3 im Bereich der Nut-Feder-Verbindung nicht zu Verspannungen führt.
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Die Axialsicherung des Reibrings 2 an dem Bremsscheibentopf 3 erfolgt über Befestigungselemente 11, die hier beispielhaft als Schraubbolzen ausgebildet sind. Zur Verminderung der Schwingungsübertragung und insbesondere zur Unterdrückung einer Rubbelneigung werden der Reibring 2 und der Bremsscheibentopf 3 nicht direkt gegeneinander verspannt. Vielmehr erfolgt dies durch die funktionale Zwischenschaltung der obengenannten federelastischen Elemente 4, die eine axiale Entkopplung ermöglichen. Die federelastischen Elemente 4 sind so eingebaut, dass diese den Reibring 2 gegen den Bremsscheibentopf 3 drücken, also das Axialspiel zwischen dem Reibring 2 und dem Bremsscheibentopf 3 ausgleichen, um Klappergeräusche zu vermeiden.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Befestigungselemente 11 mit einem Gegenhalter 12 verspannt. Dieser Gegenhalter 12 ist in Form eines flachen Rings ausgebildet, der dem Flansch 5 des Bremsscheibentopfs 3 gegenüberliegend angeordnet ist. Wie 3 zeigt, sind die Befestigungselemente durch den Flansch 5 des Bremsscheibentopfs 3, die Reibscheibe 2 und ein federelastisches Element 4 hindurchgeführt und mit dem Gegenhalter 12 axial verschraubt. Dabei stützen sich die Befestigungselemente 11 jeweils mit ihrem Kopf 13 an dem Flansch 5 des Bremsscheibentopfs 3 ab. Das federelastische Element 4 ist beispielsweise in der Art einer Tellerfeder ausgebildet, die konzentrisch zu dem jeweiligen Befestigungselement 11 angeordnet ist.
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Die Anordnung der Befestigungselemente 11 erfolgt dabei derart, dass diese sich jeweils durch Stege 14 des Reibrings 2 hindurcherstrecken, die zwischen zwei Nuten 9 verlaufen.
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Von der in 3 dargestellten Konfiguration sind jedoch zahlreiche Abwandlungen möglich.
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So können z.B. anstelle eines ringförmigen Gegenhalters 12 einzelne Gegenhalter für jedes Befestigungselement 11 vorgesehen werden. Weiterhin ist es möglich, mehrere Gegenhalter beispielsweise zu einem Ringsegment mit einander zu verbinden.
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In gleicher Weise kann anstelle von individuellen federelastischen Elementen 4 ein um die Bremsscheibenmitte ringförmiges federelastisches Element vorgesehen werden, das zwischen der Außenseite der Stege 14 und dem bzw. den Gegenhaltern 12 eingegliedert ist.
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Auch müssen die Befestigungselemente 11 nicht notwendigerweise mit dem Gegenhalter 12 verschraubt werden. Denkbar ist beispielsweise auch die Befestigung mittels Sicherungsmuttern oder eine umgekehrte Anordnung der Befestigungselemente 11, so dass sich diese jeweils mit ihrem Kopf 13 an dem bzw. den Gegenhaltern 12 abstützen.
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Der Reibring 2 kann eine einzige Ringscheibe aufweisen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Reibring 2 jedoch zwei voneinander beabstandete Ringscheiben 15 und 16, die über Abstandshalter 17 miteinander verbunden sind. In diesem Fall werden die Nuten 9 vorzugsweise lediglich an der zu dem Bremsscheibentopf 3 weisenden Ringsscheibe 15 ausgebildet. Für die Verwendung eines ringförmigen Gegenhalters 12 vorteilhaft ist dabei, wenn sich die Stege 14 zwischen den Nuten 9 radial weiter zur Ringmitte nach innen erstrecken, als die Innenkante 18 der Zentralöffnung 19 der anderen Ringsscheibe 16. Auf diese Weise läßt sich nämlich der Gegenhalter 12 problemlos in den Bereich zwischen den Ringscheiben 15 und 16 einführen, so dass ein einstückiger Reibring 2 verwendet werden kann. Dadurch bleibt der Montageaufwand relativ gering und die Fertigungsmöglichkeiten für den Reibring uneingeschränkt.
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Insbesondere ist auch eine einfache Demontage des Reibrings 2 möglich, da dieser sowie der Bremsscheibentopf 3 in Axialrichtung lediglich ineinandergesteckt sind. Nach einem Lösen der Befestigungselemente 11 können beide Teile ohne weiteres auseinander genommen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1' ist in den 5 bis 7 dargestellt. Dabei sind dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 4 entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die jedoch jeweils um ein Hochkomma ergänzt sind. Nachfolgend werden daher lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Prinzipiell unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem vorherigen Ausführungsbeispiel durch die Anordnung der Befestigungselemente 11', die nunmehr nicht mehr durch die Stege 14' des Reibrings 2' hindurchgeführt sind, sondern vielmehr in den Federn 8' des Bremsscheibentopfs 3' verlaufen. Zudem sind die federelastischen Elemente 4' nicht mehr unmittelbar um die Befestigungselemente 11' herum, sondern separat von diesen angeordnet und als Dämpfungskissen 20 ausgebildet.
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Wie insbesondere 5 zeigt, ist das hier beispielhaft als Schraubbolzen abgebildete Befestigungselement 11' mit seinem Kopf 13' an dem Flansch 5' des Bremsscheibentopfs 3' abgestützt. Dieses erstreckt sich in Axialrichtung mit Spiel durch eine Feder 8' des Bremsscheibentopfs 3' hindurch, die, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Nut des Reibrings 2' verläuft. Jedes Befestigungselement 11' ist an seinem freien Ende mit einem Gegenhalter-Ring 12' verspannt. Der in 7 bildlich dargestellte Gegenhalter-Ring 12' weist hierzu entsprechende Gewindeöffnungen 21 auf, in welche die Befestigungselemente 11' eingeschraubt werden. Selbstverständlich können die Befestigungselemente 11' auch mit Wotan oder anderen, geeigneten Sicherungselementen festgelegt werden. In diesem Fall kann dann die Ausbildung eines Gewindes an dem Gegenhalter-Ring 12' entfallen.
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Die bereits erwähnten Dämpfungskissen 20 sind jeweils zwischen einem Steg 14' des Reibrings 2' und dem Gegenhalter-Ring 12' angeordnet und durch die Befestigungselemente 11' vorgespannt, um den Reibring 2' gegen den Gegenhalter-Ring 12' abzustützen. Sie sind in Form elastischer Drahtgewirke ausgebildet und wirken schwingungsdämpfend. Zum Einsatz kommen vorzugsweise gestrickte und gefaltete Edelstahl-Drahtgewirke, welche die benötigte Elastizität für die fliegende Lagerung des Reibrings 2' bereitstellen. Eine Ausführungsform hiervon ist unter der Bezeichnung "Stoppschockkissen" bekannt. Zur Lagerung und Positionierung der Dämpfungskissen 20 sind an dem Gegenhalter-Ring 12' entsprechend geformte Taschen 21 ausgebildet, so dass die Dämpfungskissen 20 nicht verlorengehen können.
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In Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels können anstelle der Dämpfungskissen 20 auch andere, federelastische Elemente 4' in die Taschen 21 eingesetzt werden, wie beispielsweise Tellerfedern oder Schraubenfedern. In gleicher Weise können in dem ersten Ausführungsbeispiel für die um die Befestigungselemente 11' herum angeordneten federelastischen Elemente 4 Dämpfungskissen eingesetzt werden, die gegebenenfalls mit einer Öffnung versehen werden.
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Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele zeichnen sich aufgrund der radialen Bewegungsmöglichkeit zwischen dem Reibring 2 bzw. 2' und dem Bremsscheibentopf 3 bzw. 3' durch eine Vermeidung von Schirmungseffekten aus.
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Zudem wird durch die axiale Entkopplung des Reibrings 2 bzw. 2' gegenüber dem Bremsscheibentopf 3 bzw. 3' eine Verminderung der Schwingungsübertragung erzielt. Dies verringert insbesondere eine etwaige Rubbelneigung an der Bremse.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel und die in diesem Zusammenhang erläuterten Abwandlungsmöglichkeiten beschränkt, sondern umfaßt vielmehr alle durch die Patentansprüche definierten Gegenstände.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Bremsscheibe
- 2, 2'
- Reibring
- 3, 3'
- Bremsscheibentopf
- 4, 4'
- federelastisches Element
- 5, 5'
- Flansch
- 6, 6'
- Grundkörper
- 7
- Breitseite
- 8, 8'
- Feder (Vorsprung)
- 9, 9'
- Nut
- 10, 10'
- Radialspiel
- 11, 11'
- Befestigungselement
- 12, 12'
- Gegenhalter, Gegenhalter-Ring
- 13, 13'
- Kopf
- 14, 14'
- Steg
- 15, 15'
- Ringscheibe
- 16, 16'
- Ringscheibe
- 17, 17'
- Abstandshalter
- 18, 18'
- Innenkante
- 19, 19'
- Zentralöffnung
- 20
- Dämpfungskissen
- 21
- Tasche
- 22
- Gewindebohrung
