DE1625742B2 - Reibscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe, insbesondere Bremsscheibe für Kraftfahrzeug-Scheibenbremsen, bei der ein kreisringförmiger Reibteil unterbrechungslos in einen topfförmigen Befestigungsteil übergeht und an der eine Spannvorrichtung angebracht ist.

Derartige Bremsscheiben können durch Anpressen eines oder mehrerer Reibelemente gegen den kreisringförmigen Reibteil abgebremst werden, wenn sie mit der Nabenachse umlaufen. Beim Anpressen der Reibelemente an die Bremsscheibe treten an dieser Schwingungen in Form von Biege- und Dehnwellen auf, die von der Bremsscheibe abgestrahlt werden und sich oft als unangenehme Geräusche bemerkbar machen.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, die schallabstrahlende Bremsscheibe derart zu dämpfen, daß Geräusche nicht mehr vernehmbar sind.

Da beim Anpressen der Reibelemente an die Bremsscheibe nicht nur Schwingungen angeregt werden, sondern vor allem Reibungswärme durch Umsetzung der Bewegungsenergie entsteht, dürfen die Dämpfungsmaßnahmen jedoch nicht zu einer Behinderung der Wärmeabfuhr aus der Bremsscheibe durch Wärmeleitung führen.

Es ist schon bekannt (DT-Gbm 18 59 085), bei Bremstrommeln oder -scheiben federnde Drahtringe in meistens an den Rändern befindliche Nuten so einzusetzen, daß die Drahtringe mit Spannung gegen den Grund der Nuten anliegen.

Bei diesen nur auf den Reibteil der Bremstrommeln oder -scheiben wirkenden Maßnahmen ist der Erfolg niemals sehr groß gewesen, vermutlich weil die Spannung hauptsächlich im Drahtring und weniger in dem zu dämpfenden Element erzeugt wird.

Die geringe auf das schwingende Element ausgeübte Spannung ist, je nach Anlage des Drahtringes, auch noch im wesentlichen auf nur eine Wirkungsrichtung beschränkt.

Durch die GB-PS 7 08 083 ist es bekanntgeworden, gußeiserne Bremsscheiben an ihrem äußeren Rand mit einem aufgeschrumpften Stahlband zu versehen. Mit

ίο dieser Maßnahme, deren Wirkung sich allenfalls auf einen kleinen an die Peripherie angrenzenden Bereich erstreckt, soll die Festigkeit der Scheibe erhöht werden. Eine Geräuschdämpfung ist nicht beabsichtigt.
Bei einer weiteren bekanntgewordenen (US-PS 32 86 799) Dämpfungsmaßnahme liegt ein Drahtwickel aus vorzugsweise Kupferdraht in einer in den Bremsscheibenumfang eingestochenen Nut. Im Gegensatz zu der vorher beschriebenen Vorrichtung sollen die Drahtwickel nicht fest spannend, sondern so liegen, daß ein geringes Maß an Bewegung der Einzeldrähte gegeneinander möglich ist. Der ältere Erfinder möchte auf diese Weise die axial gerichteten Schwingungen dämpfen. Es ist jedoch zu befürchten, daß die angestrebte Beweglichkeit der Einzeldrähte in gerade unerwünschter Weise zu einem zusätzlichen Geräusch Anlaß gibt, ohne das zu dämpfende Geräusch genügend wirksam zu unterdrücken.

Bei einer Reibscheibe nach der Erfindung, bei der ein kreisringförmiger Reibteil unterbrechungslos in einen topfförmigen Befestigungsteil übergeht und an der eine Spannvorrichtung angebracht ist, werden die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß die Spannvorrichtung derart sowohl an dem Reibteil als auch an dem Befestigungstei! angreift oder sich zwischen diesen Teilen derart abstützt, daß diese auseinander oder gegeneinander spannbar sind.

In einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform einer gedämpften Reibscheibe wird eine wirksame Dämpfung an der bekannten Topfscheibe in überraschend einfacher Weise dadurch erreicht, daß an dem Flansch des topfförmigen Befestigungsteiles ein glockenförmiges, rotationssymmetrisches Element oder mehrere pratzenförmige Elemente angebracht sind, die sich derart auf dem kreisringförmigen Reibteil abstützen, daß dieser geringfügig von dem Topfteil abgebogen wird. Auf diese Weise wird zunächst eine Biegespannung in dem Reibteil erzeugt. Des weiteren tritt bei Geräuschen, die sich als Dehnwellen in dem Reibteil fortpflanzen, eine Reibung an dem Teil der Kreisringfläche auf, an dem sich die pratzenförmigen Elemente abstützen.

Biege- und Dehnwellen werden also durch eine Vorspannung und durch Reibung gedämpft. Diese Vorrichtung kann auch noch bei schon im Betrieb befindlichen Reibscheiben angebracht werden.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß Reib- und Befestigungsteil über eine an sich bekannte, im Querschnitt gesehen, kröpfungsartige Ausbiegung ineinander übergehen und daß die Spannvorrichtung Druckelemente umfaßt, die in der Ausbiegung unter Vorspannung angeordnet sind. Diese Druckelemente lassen sich auf einfache Weise durch mehrere Druckschrauben konstruktiv verwirklichen, die auf einem Teilkreis um die Drehachse herum angeordnet sind. Die Druckschrauben sind in einem Gewinde im kreisringförmigen Reibteil befestigt und stützen sich mit ihrem Bolzenteil auf dem topfförmigen Befestigungsteil der Reibscheibe ab.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sich die Spannung und damit die Dämpfungswirkung sehr leicht einstellen läßt. Die Reibungswirkung wird in diesem Fall an den Kontaktflächen von Bolzenteil und dem topfförmigen Befestigungsteil erzielt.

Eine weitere günstige Konstruktionsform ist dadurch gekennzeichnet, daß Reib- und Befestigungsteil ebenfalls über eine kröpfungsartige Ausbiegung oder auch über Nuten ineinander übergehen, daß aber der durch die Ausbiegung entstehende Raum mindestens teilweise durch vorzugsweise bogenförmige Druckelemente aus einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist.

Das Dämpfungsmaterial kann dabei günstigerweise eine keilförmige Form haben, um das Eintreiben zu erleichtern. Vorteilhaft wird das Dämpfungsmaterial durch Bandagierung oder durch Stiftschrauben gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert.

Das Dämpfungsmaterial soll die Energie der Biege- und der Dehnwellen aufnehmen. Bevorzugte Materialien weisen deshalb einen hohen mechanischen Verlustfaktor im Material und einen hohen Reibbeiwert gegenüber den Berührungsflächen auf. Als besonders geeignete Materialien für die Anwendungsfälle, bei denen sowohl Biege- als auch Dehnwellen zu dämpfen sind, d. h. für die Dämpfung der Körperschall abgebenden Körper, haben sich deshalb die Reibwerkstoffe erwiesen. Bei den Reibwerkstoffen handelt es sich entweder um organisch gebundene, d. h. durch duroplastische Harze oder durch Kautschuke gebundene Gemenge aus Metallen, Mineralien und Faserstoffen oder metallisch gebundene, d. h. nach pulvermetallurgischen Verfahren hergestellte Stoffe. Beide Arten von Stoffen lassen sich nun in vorteilhafter Weise als Dämpfungsmaterialien verwenden.

Weitere Einzelheiten gehen aus den Zeichnungen hervor, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 bis 4 halbierte Querschnitte von Reibscheiben, die aus kreisringförmigen Reibteilen 11 bzw. 21 bzw. 31 bzw. 41 und aus topfförmigen Befestigungsteilen 12 bzw. 22 bzw. 32 bzw. 42 bestehen.

In F i g. 1 erkennt man, daß am Befestigungsteil 12, mit dem die Reibscheibe an einer nicht gezeichneten Nabe befestigt wird, ein Druckelement 13 mit Hilfe von Schrauben 14 angebracht ist. Dieses Druckelement 13 kann ebenfalls topf- oder glockenförmig sein oder auch aus einzelnen ringsherum angeordneten, pratzenförmigen Elementen bestehen. Das Druckelement 13 stützt sich derart auf dem kreisringförmigen Reibteil 11 ab, daß dieses eine Biegespannung gegenüber dem Befestigungsteil 12 erhalt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reibscheibe gehen Reibteil 21 und Befestigungsteil 22 über eine, im Querschnitt gesehen, kröpfungsartige Ausbiegung 23 ineinander über. Auf einem Teilkreis um die Drehachse sind in dem Reibteil 21 eine Reihe von Druckschrauben 24 angeordnet, die sich mit ihrem Bolzenteil auf einer Kreisringfläche 25 des Befestigungsteiles 22 abstützen. Mit Hilfe der Druckschrauben 24 läßt sich die Spannung des Reibteiles 21 gegen das Befestigungsteii 22 auf einfache Weise so einstellen, daß optimale Dämpfungsverhältnisse entstehen.

Bei den in den F i g. 3 und 4 dargestellten Konstruktionsformen ist der durch die Ausbiegung 33 bzw. 43 entstehende Raum wenigstens teilweise durch Dämpfungselemente 34 bzw. 44 ausgefüllt. Die Dämpfungselemente 34 werden nach Spreizung der Ausbiegung so eingesetzt, daß sie unter Spannung in der Ausbiegung sitzen, und sind durch Stiftschrauben 35 gesichert.

Die keilförmigen Dämpfungselemente 44 werden so weit eingetrieben, daß die erreichte Spannung optimalen Dämpfungsverhältnissen entspricht, und anschließend durch ein Spannband 45 gesichert.

Als Material für die Dämpfungselemente, die die Schwingungsenergie sowohl durch Absorption im Volumen als auch durch Reibung an den Oberflächen aufnehmen sollen, kommen vor allem Reibwerkstoffe in Frage. Als besonders vorteilhaft haben sich solche Stoffe erwiesen, deren mechanischer Verlustfaktor nach DIN 53 513 mindestens 10% und deren Reibbeiwert gegenüber dem Material des damit in Berührung befindlichen Konstruktionselementes mindestens 0,2 beträgt. Es ist außerdem günstig, wenn der Elastizitätsmodul der Druckelastizität mindestens 5.10⁴kp/cm² ausmacht. Bei Reibscheiben ist eine gute Wärmebeständigkeit des Dämpfungsmaterials, wie sie die Reibwerkstoffe meistens an sich aufweisen, ebenfalls eine vorteilhafte Eigenschaft.

Bei Reibscheiben, die so gebaut sind, daß eine Kröpfung oder Nut mit Dämpfungsmaterial ausgefüllt wird, ist es günstig, die Weite dieser Ausnehmung ungefähr ebenso groß wie die Dicke der kreisringförmigen Reibteile zu machen. Gute Dämpfungsverhältnisse werden erreicht, wenn das eingespannte Dämpfungsmaterial eine Stauchung von ungefähr 1 % aufweist.

Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 und 2 kann die Dämpfung unter Umständen noch dadurch verbessert werden, daß Dämpfungsmaterial mit den vorerwähnten Eigenschaften an geeigneten Stellen, insbesondere dort, wo der Druck erzeugt wird, eingebaut wird. Man erkennt in F i g. 1 ein derartiges Dämpfungselement 15. Ein ähnliches Element ließe sich in F i g. 2 zwischen der Druckschraube 24 und dem Befestigungsteil 22 einlegen.

Oftmals reicht aber die durch die einfache Druckschraubenanordnung nach F i g. 2 erzielbare Dämpfung vollkommen aus, weil auch nach dieser einfachen Anordnung Biegewellen bereits in einem gewissen Maß durch die Biegevorspannung und Dehnwellen durch die Reibung an den Berührungsflächen des Bolzen- und des Befestigungsteiles 22 gedämpft werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Reibscheibe, insbesondere Bremsscheibe für Kraftfahrzeug-Scheibenbremsen, bei der ein kreisringförmiger Reibteil unterbrechungslos in einen topfförmigen Befestigungsteil übergeht und an der eine Spannvorrichtung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (13, 14, 15; 24; 34; 44) derart sowohl an dem Reibteil (11; 21; 31; 41) ais auch an dem Befestigungsteil (12; 22; 32; 42) angreift oder sich zwischen diesen Teilen derart abstützt, daß diese gegeneinander oder auseinander spannbar sind.

2. Reibscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung aus Druckelementen (24; 34; 44) besteht, die in einer an sich bekannten kröpfungsartigen Ausbiegung (23; 33; 43) zwischen Reibteil (21; 31; 41) und Befestigungsteil (22; 32; 42) unter Vorspannung angeordnet sind.

3. Reibscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (34; 44) vorzugsweise die Form von bogenförmigen Elementen haben, die die an sich bekannte kröpfungsartige Ausbiegung (33; 43) mindestens teilweise ausfüllen.

4. Reibscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (34; 44) aus einem Dämpfungsmaterial hergestellt sind.

5. Reibscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial der Druckelemente (34; 44) ein Stoff mit hohem mechanischem Verlustfaktor und hohem Reibbeiwert, vorzugsweise ein Reibwerkstoff, ist.