DE10346343B4

DE10346343B4 - An einer Radnabe befestigbare Bremsscheibe

Info

Publication number: DE10346343B4
Application number: DE10346343A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lipp; Markus Gruber; Wlodzimierz Macke
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: DE10346343A1; EP1673548A1; WO2005036011A1; US20060272907A1; CN100552251C; CN1856666A

Abstract

An einer Radnabe oder -achse, insbesondere eines Nutzfahrzeuges befestigbare Bremsscheibe (1) für eine Scheibenbremse, mit zwei konzentrischen Reibringen (2) und einem daran angeschlossenen und mit der Radnabe verbundenen Bremsscheibenhals (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsscheibenhals (3) durch ein damit fest verbundenes, relativ zu den Reibringen axial elastisch verförmbares Anschlußteil an der Radnabe befestigt ist, das aus einem ringförmigen Federelement (4) besteht und den Arbeitshub überbrückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine an einer Radnabe, insbesondere eines Nutzfahrzeuges befestigbare Bremsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruchs 12.
Solche Bremsscheiben finden beispielsweise in sogenannten Festsattelscheibenbremsen Verwendung, bei denen die Bremsscheibe als Schiebescheibe ausgebildet ist, die axial auf der Radnabe oder -achse verschiebbar gelagert ist.
Bei einer Bremsung wird die Bremsscheibe durch eine erste Bremsbacke gegen eine gegenüberliegende zweite Bremsbacke gedrückt, wobei die jeweiligen Kontaktflächen der Bremsscheibe durch Reibringe gebildet werden.

Um den Arbeitshub, der sich bei jeder Bremsbetätigung aus dem zu überwindenden Luftspiel der Bremse ergibt, und die bei der Kraftaufbringung entstehenden elastischen Verformungen der Bremsbeläge und des Bremssattels auszugleichen, ist aus der DE 101 48 681 A1 eine Bremsscheibe bekannt, die mittels eines axial auslenkbaren, elastischen Anschlussteiles an der Radnabe oder -achse befestigt ist. Hierdurch kann auf bis dahin übliche Gleitführungen verzichtet werden, durch die die Bremsscheibe entsprechend dem Arbeitshub axial verschiebbar auf der Radnabe gehalten war. Diese Gleitführungen waren hinsichtlich ihrer dauerhaften Funktionssicherheit eingeschränkt, insbesondere aufgrund beispielsweise betriebsbedingter Verschmutzungen.

Die aus der DE 10148 681 A1 bekannte Bremsscheibe hat sich prinzipiell bewährt. Jedoch ist das dabei zur Verwendung kommende Anschlussteil so ausgebildet, daß es ausschließlich im Bereich der Reibringe an der Bremsscheibe anschließbar ist. Ein gewünschter Einsatz bei einer Bremsscheibe, die einen Bremsscheibenhals entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs laufweist, ist mit der bekannten Konstruktion nicht möglich.

Eine Bremsscheibe, die über einen Bremsscheibenhals an einer Radnabe befestigt ist, wobei der sich axial erstreckende Bremsscheibenhals über eine Faltung, welche eine Elastizität in diesem Bereich bewirkt, in einen sich radial erstreckenden Anschlussteil zum Anschluss an die Radnabe übergeht, zeigt die FR 2807485 .

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, daß deren Standzeit verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 oder 12 aufweist.

Die Baueinheit Bremsscheibenhals/Reibringe ist nun, entsprechend dem erforderlichen Arbeitshub axial bewegbar, ohne daß hierzu Führungselemente, beispielsweise in Form von Nuten und Federn, wie zum Stand der Technik beschrieben, notwendig sind.

Vorzugsweise ist das Anschlussteil als ringförmiges Federelement ausgebildet, das sich radial erstreckt und somit in der Lage ist, entsprechend einwirkende Kräfte aufzunehmen.

Dies gilt gleichermaßen für die Festlegung des Anschlussteiles an dem Bremsscheibenhals, die vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig erfolgt, wobei die Festlegung so ausgebildet ist, daß sie in der Lage ist, bei einer Bremsung auf die Reibringe einwirkende Drehmomente aufzunehmen.

Die Erfindung zeichnet sich vor allem auch dadurch aus, daß sie mit konstruktiv einfachen Mitteln zu realisieren ist, wodurch sich nicht nur eine kostengünstige Herstellung ergibt, sondern auch ein praktisch störungsfreier Betrieb.

Das als ringförmiges Federelement ausgebildete Anschlussteil, das den Bremsscheibenhals in vollem Umfang umschließt, ist hinsichtlich seines Materials so ausgewählt, daß es einen Dauerbetrieb ermöglicht. Das heißt, gegenüber dem Stand der Technik, fallen durch den Einsatz des Anschlussteiles keine Ersatz- und Reparaturkosten an. Die Betriebssicherheit der Bremsscheibe wird insofern ebenfalls verbessert, da es praktisch nicht mehr zu verschleißbedingten Funktionsstörungen kommen kann.

Das axiale Verformungsverhalten des Anschlussteiles kann durch eine entsprechende Formgebung beeinflusst werden.

So sind eingeformte Sicken denkbar, die sich auf dem Federelement umlaufend oder partiell erstrecken. Hierdurch ist ebenso eine Reduzierung der Verformungskräfte in axialer Richtung erreichbar, wie durch Ausbrüche, die eine Materialschwächung bilden und von daher Einfluss auf das Formverhalten des Federelementes nehmen.

Der Gefahr einer radialen Verformung des Federelementes durch bei einer Bremsung entstehende Torsionskräfte kann dadurch begegnet werden, daß ein zusätzliches Federelement vorgesehen ist, das gemeinsam mit dem ersten Federelement fest mit der Radnabe oder -achse verbunden ist.

Je nach Abstand zwischen den beiden Federelementen und/oder dem Abstand zwischen den Reibringen und dem diesen zugewandten Federelement wird die Torsionskraftaufnahme und damit die Belastung auf das jeweilige Federelement verändert.

Eine hohe Stabilität wird auch dann erreicht, wenn im Inneren des Bremsscheibenhalses, vorzugsweise in einer Ebene mit den Reibringen, ebenfalls ein Federelement angeordnet ist, das sich in der in dem Bremsscheibenhals geführten Radachse abstützt oder dort mit ihr verbunden ist. Zur Reduktion der axialen Verformungskräfte, d. h. zur Beeinflussung der Federkraft bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung kann das innenliegende Federelement ebenfalls mit Sicken oder dergleichen versehen sein, die beispielsweise durch Materialfaltungen gebildet sind.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, das außenseitig am Bremsscheibenhals befestigte Anschlussteil mit einem zylindrischen Ansatz zu versehen, der mit dem Bremsscheibenhals verbunden ist und quasi dessen Verlängerung bildet.

Eine gewünschte Reduzierung der axialen Verformungskräfte bei gleichzeitig hoher Drehmomentübertragung kann auch dadurch erreicht werden, daß das äußere und/oder innere Federelement im Verbindungsbereich mit dem Bremsscheibenhals durch Ausnehmungen gebildete, radial sich erstreckende Zungen aufweist, die form- oder kraftschlüssig in den Bremsscheibenhals eingreifen.

Die Anordnung mehrerer, vorzugsweise zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneter Federelemente führt überdies dazu, daß einem sogenannten Taumeln der Bremsscheibe, wie es bei einer Bremsung durch die entstehenden Torsionskräfte auftreten kann, wirksam begegnet wird.

Um eine Scheibenverwindung bei einer Bremsscheibe ohne Bremsscheibenhals zu minimieren, sind gemäß Anspruch 12 zwei direkt mit den Reibringen verbundene, in der Ebene der Bremsscheibe angeordnete Federelemente vorgesehen, die im Abstand zueinander angeordnet sind und die an der Radnabe oder -achse angeschlossen sind.

Zur Reduzierung der axialen Verformungskräfte können auch diese Federelemente mit Sicken in Form von Faltungen oder Ausnehmungen versehen sein, wobei, je nach Erfordernis, eine oder beide Federelemente entsprechend ausgebildet sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine neue Bremsscheibe gemäß dem Anspruch 1 in einer perspektivischen Ansicht,
2–11 verschiedene Ausführungsbeispiele der Bremsscheibe nach 1 in einem Längsschnitt bzw. einer Rückansicht (8),
12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bremsscheibe entsprechend dem Anspruch 1 in einer perspektivischen Ansicht,
13 eine Bremsscheibe gemäß Anspruch 13 in einem Querschnitt.
In den 1–12 ist eine an einer Radnabe, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, befestigbare Bremsscheibe 1 für eine Scheibenbremse dargestellt mit zwei konzentrischen Reibringen 2, die die Reibflächen für nicht dargestellte, andrückbare Bremsbacken der Scheibenbremse bilden und die mit einem Reibbelag versehen sind.
Weiter weist die Bremsscheibe 1 einen koaxialen Bremsscheibenhals 3 auf, in dem eine Radachse des Fahrzeuges führbar ist.
Im freien Endbereich, also dem den Reibringen 2 abgewandten, ist ein Anschlußteil in Form eines ringförmigen Federelementes 4 fest angeschlossen und an einer Radnabe oder der Radachse befestigt.
Dieses Federelement 4 ist relativ zu den Reibringen 2 axial elastisch verformbar, und zwar in dem durch den Arbeitshub definierten Maße.
Das Federelement 4, das im übrigen parallel zu den Reibringen 2 angeordnet ist, ist vorzugsweise formschlüssig mit dem Bremsscheibenhals 3 verbunden. Denkbar ist aber auch eine kraft- oder stoffschlüssige Verbindung.
Bei dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf der Oberfläche des Federelementes 4 Sicken in Form von Faltungen 5 vorgesehen, durch die eine Reduktion der axialen Verformungskräfte erreicht wird.
Zur Erhöhung des radialen Widerstandmomentes und einer damit einhergehenden Minimierung der radialen Verformung des Federelementes 4 ist parallel zu dem ersten Federelement 4 ein zweites Federelement 6 am Bremsscheibenhals 3 befestigt, wie dies in den 4 und 5 erkennbar ist.
Während beispielsweise nach 4 die beiden Federelemente 4, 6 mit geringem Abstand zueinander angeordnet sind, ist der Abstand zwischen den Federelementen 4, 6 bei dem in der 5 dargestellten Beispiel größer gehalten, wodurch sich eine Erhöhung der Stabilität insgesamt ergibt.
Eine solche Erhöhung der Stabilität kann auch durch ein zweites Federelement 7 erreicht werden, das, wie in der 6 gezeigt, an der Innenwandung des Bremsscheibenhaltes 3 befestigt ist, und zwar in etwa der Ebene der Reibringe 2, also dem dem Federelement 4 abgewandten Endbereich des Bremsscheibenhalses 3.
Zur Reduzierung der axialen Verformungskräfte kann neben dem ersten Federelement 4 auch das innen liegende zweite Federelement 7 mit Sicken versehen sein in Form der Faltungen 5, die sich vorzugsweise einseitig auf der Ringfläche befinden.
Anstelle der Faltungen 5 zur Reduzierung der axialen Verformungskräfte kann das eine oder können beide Federelemente 4, 6 mit Ausnehmungen 8 versehen sein, wie sie in der 8 erkennbar sind. Dabei sind die Ausnehmungen 8 konzentrisch und vorzugsweise im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet.
Durch diese Ausbildung wird neben der erwähnten Reduzierung der axialen Verformungskräfte erreicht, daß gleichzeitig die Übertragung des Bremsmomentes (radial und axial) ohne nennenswerte Verformung möglich ist.
In der 9 ist erkennbar, daß das erste, außenseitig am Bremsscheibenhals 3 befestigte Federelement 4 mit den Aussparungen 8 versehen ist, während im Inneren des Bremsscheibenhalses 3 das zweite Federelement 7 befestigt ist.
Eine Kombination der aufgezeigten Möglichkeiten einer Verminderung der axialen Verformungskräfte ist aus der 10 entnehmbar, wobei das äußere Federelement 4 die Ausnehmungen 8 aufweist, während das innere Federelement mit Faltungen 5 versehen ist. Gleichzeitig sorgt das innen liegende Federelement 7 für eine hohe Stabilität, insbesondere auch hinsichtlich einer Verformung der Bremsscheibe 1 insgesamt, die unter Umständen zu dem bereits erwähnten Taumeln beim Bremsen führen kann.
In der 12 ist eine weitere Ausführungsvariante der Federelemente 4, 7 dargestellt, die im Verbindungsbereich mit dem Bremsscheibenhals 3 mit umlaufend im gleichen Abstand zueinander angeordneten Zungen 10 versehen sind, durch die jeweils die Verbindung mit dem Bremsscheibenhals 3 hergestellt wird. Die zwischen den Zungen 10 gebildeten Freiräume ergeben eine Materialschwächung, die zwar eine Reduktion des axialen Verformungswiderstandes mit sich bringt, gleichzeitig bleibt jedoch eine hohe Drehmomentenübertragung gewährleistet.
Die in der 11 gezeigte Bremsscheibe 1 weist einen gegenüber den vorbeschriebenen Beispielen verkürzten Bremsscheibenhals 3 auf, in dessen Verlängerung ein das Federelement 4 tragender Rohrabschnitt 9 angeschlossen ist, der mit dem Federelement 4 einstückig ausgebildet ist.
In der 13 ist eine Bremsscheibe erkennbar, die keinen Scheibenhals aufweist, sondern an der zwei Anschlußteile in Form der Federelemente 7 unmittelbar mit den Reibringen 2 verbunden sind. Dabei sind die Federelemente 7 parallel und mit Abstand zueinander quer zur Mittenachse der Bremsscheibe 1 angeordnet und an einer Radnabe oder -achse festlegbar.
Der Anschluß von zwei innen liegenden Federelementen 7 führt zu einer Reduzierung einer Bremsscheibenverwindung, wie sie durch die auftretenden Bremsmomente. entstehen könnte. In bereits beschriebener Weise sind auch hier die Feder elemente 7 mit Faltungen 5 versehen, durch die der axiale Verformungswiderstand verringert wird.

Claims

An einer Radnabe oder -achse, insbesondere eines Nutzfahrzeuges befestigbare Bremsscheibe (1) für eine Scheibenbremse, mit zwei konzentrischen Reibringen (2) und einem daran angeschlossenen und mit der Radnabe verbundenen Bremsscheibenhals (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsscheibenhals (3) durch ein damit fest verbundenes, relativ zu den Reibringen axial elastisch verförmbares Anschlußteil an der Radnabe befestigt ist, das aus einem ringförmigen Federelement (4) besteht und den Arbeitshub überbrückt.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und mit Abstand zu dem ersten Federelement (4) ein zweites Federelement (6) am Bremsscheibenhals (3) befestigt ist.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Bremsscheibenhalses (3) ein weiteres Federelement (7) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Federelement (7) etwa in Ebene der Reibringe (2), quer zur Mittelachse der Bremsscheibe (1), verläuft.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung des axialen Verformungswiderstandes das erste Federelement (4) und/oder das zweite Federelement (6) und/oder das innere Federelement (7) mit Sicken in Form von Faltungen (5) versehen sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltungen (5) konzentrisch über eine Grundfläche der Federelemente (4, 6, 7) verteilt sind.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung des axialen Verformungswiderstandes zumindest eines der Federelemente (4, 6, 7) mit Ausnehmungen (8) versehen ist, die sich konzentrisch und gleichmäßig über die Grundfläche der Federelemente (4, 6, 7) verteilen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Federelemente (4) mit Ausnehmungen (8) und ein anderes Federelement (7) mit Faltungen (5) versehen ist.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement (4, 6, 7) mittels Zungen (10) an dem Bremsscheibenhals (3) befestigt ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (10) im gleichen Abstand zueinander radial ausgerichtet verlaufen.
Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Federelemente (4, 6, 7) form-, kraft- oder stoffschlüssig am Bremsscheibenhals (3) befestigt sind.
An einer Radnabe oder -achse, insbesondere eines Nutzfahrzeuges befestigbare Bremsscheibe (1) für eine Scheibenbremse, mit zwei konzentrischen Reibringen (2), die über ein daran befestigtes Anschlußteil mit der Radnabe oder -achse verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlußteil mindestens zwei parallel und mit Abstand zueinander verlaufende Federelemente (4) vorgesehen sind, die relativ zu den Reibringen (2) axial elastisch verformbar sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement (4) zur Reduzierung des axialen Verformungswiderstandes mit Faltungen (5) oder Ausnehmungen (8) versehen sind.