DE19512934C2 - Bremsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für Scheibenbrem­ sen, bei der zumindest eine Reibfläche mit zumindest einer Nut versehen ist sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Reibflächen.

Derartige Bremsscheiben sind bereits bekannt. Die in die Reibflächen der Bremsscheiben eingebrachten Nuten dienen ei­ nerseits zur Verbesserung der Kühlung der Bremsscheibe durch Erhöhung der Kühlfläche und besserer Verwirbelung der Kühl­ luft und andererseits zur Verbesserung des Ansprechens der Bremse bei nasser Bremsscheibe, da auf der Bremsscheibe be­ findliches Wasser in den Nuten aufgenommen werden kann. Ein anderer Vorteil der Nuten besteht darin, daß man sie als Verschleißanzeige benutzen kann.

Aus der DE-OS-23 08 256 ist eine derartige Bremsscheibe be­ kannt, die in ihren Reibflächen eine Anzahl von mehreren gleichmäßig verteilten bogenförmigen Nuten aufweist. Diese Nuten verlaufen insbesondere kreisförmig sowie exzentrisch um die Bremsscheibenachse. Dabei dienen die Nuten einer Ver­ besserung der Bremsleistung bei Nässe sowie einer schnelle­ ren Wärmeabfuhr. Die bekannte Bremsscheibe hat jedoch den Nachteil, daß die Strukturen der Nuten nur durch einen kos­ tenaufwendigen Arbeitsgang eingebracht werden können. Im allgemeinen erfolgt die Bearbeitung eines Bremsscheibenroh­ lings derart, daß zuerst die Reibflächen in einer ersten Be­ arbeitungsmaschine geglättet werden. Danach muß die Brems­ scheibe aus der ersten Bearbeitungsmaschine herausgenommen und in einem zweiten Schritt für das Einbringen der Nuten in eine Fräsmaschine eingespannt werden. Die Nuten werden dann bei nicht rotierender starrer Bremsscheibe mit der Fräsma­ schine eingebracht, wobei der Fräser eine komplizierte zwei­ dimensionale Bewegung durchführen muß. Des weiteren erweist es sich als Nachteil, dass eine Vielzahl von Nuten erforder­ lich ist, um einen entsprechend großen Bereich der Reibflä­ che abzudecken.

Aus der DE-AS-12 88 874 ist darüber hinaus eine Kurvenfräs­ maschine bekannt, die es erlaubt, in ein Werkstück mittels eines Fräswerkzeuges eine Vielzahl verschiedener kurvenför­ miger Nutverläufe einzuformen. Dazu wird eine Linearbewegung des Werkzeugs mit einer Drehbewegung des Werkstücks überla­ gert. Allerdings ist zur Koordinierung der Bewegungen von Werkstück und Werkzeug die Verwendung unterschiedlicher Li­ nearkurven-Meisterschablonen sowie Steuerkurvenschablonen erforderlich, um Nutverläufe gemäß verschiedener Kurvenscha­ ren zu erzeugen. Dies macht ein aufwendiges Umrüsten der Kurvenfräsmaschine notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Bremsscheibe für Scheibenbremsen, deren Fertigung insbesondere im Hinblick auf das Einbringen der Nuten kostengünstiger gestaltet werden kann, sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Reibflächen anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen 1, 3 und 6. Im Prinzip besteht die Lösung darin, daß der Verlauf der Nut über die Reibfläche an die Erfordernisse einer einfachen Fertigung angepaßt ist. Wenn die Nut gemäß der Erfindung eine in sich geschlossene Form ohne Anfang und Ende aufweist, die um die Bremsscheibenachse herum verläuft, so kann die Fertigung auf besonders kosten­ günstige Weise erfolgen. Um die erfindungsgemäße Nut zu er­ zeugen, braucht das spanabhebender Werkzeug nicht in einer komplizierten zweidimensionalen Bewegung geführt zu werden, sondern es genügt eine eindimensionale Hubbewegung in Kombi­ nation mit einer Rotationsbewegung der Bremsscheibe. Die er­ findungsgemäße geschlossene Form der Nut ohne Anfang und En­ de erlaubt eine Bearbeitung der Nut in einem einzigen Durch­ gang, ohne daß das Bearbeitungswerkzeug abgesetzt und wieder angesetzt werden müßte. Daraus ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis und wegen der dadurch bedingten besseren Aus­ lastung der Fertigungsmaschinen auch eine erhebliche Kosten­ ersparnis. Dabei wird eine Ausführungsform empfohlen, gemäß der die Nut nach zwei oder mehr Umrundungen der Bremsschei­ benachse in sich geschlossen ist. Diese Ausführungsform er­ laubt eine sehr viel niedrigere Frequenz für die Hubbewegung des Werkzeugs im Verhältnis zur Rotationsfrequenz der Brems­ scheibe.

Mit Anspruch 6 wird auch für ein Verfahren für die Bearbei­ tung von Reibflächen einer Bremsscheibe um Schutz ersucht. Mit Vorteil kann die Bremsscheibe in derselben Maschine, die auch die Reibflächen glättet, mit der erfindungsgemäßen Nut versehen werden, so daß ein Ausspannen der Bremsscheibe aus der einen Maschine und ein Einspannen in die andere zum Ein­ bringen der Nut mit Vorteil entfallen kann. Die Bremsscheibe bleibt einfach in derselben Maschine eingespannt.

Das zum Einbringen der Nut bestimmte Werkzeug erzeugt auf­ grund seines Profils die Nutkontur und aufgrund seiner Hub­ bewegung in Kombination mit der Rotationsbewegung der Brems­ scheibe die Verlaufsform der Nut. Dabei kann das spanabhe­ bende Werkzeug gemäß Anspruch 7 ein Fräser sein, der die Nutkontur erzeugt und die entsprechende Hubbewegung aus­ führt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 8 wird als spanabhebendes Werkzeug jedoch ein Formstahl mit der Nutkontur verwendet, so daß die Nut durch eine Drehoperation erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Werkzeug besonders einfach und kostengünstig ausges­ taltet.

In einer einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe gemäß Anspruch 2 weist jede Reibfläche genau eine Nut auf, die zwischen dem radial inneren und äußeren Randbereich der Reibfläche wellenförmig verläuft. Durch den wellenförmigen Verlauf wird sichergestellt, daß sich die Nut über den gesamten radialen Bereich der Reibfläche erstreckt, was insbesondere der wasseraufnehmenden Wirkung bei nasser Bremsscheibe zugute kommt. Andererseits kann die Wellenform auf besonders einfache Weise durch die genannte Hubbewegung des spanabhebenden Werkzeugs bei der Fertigung erzeugt wer­ den.

In einer ersten Variante dieser wellenförmigen Nut ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 vorgesehen, daß die Nut nach einer Umrundung der Bremsscheibenachse in sich geschlossen ist. Je nach Rotationsgeschwindigkeit der Bremsscheibe bei der Fertigung kann sich dabei jedoch die Notwendigkeit einer hohen Frequenz für die Hubbewegung des spanabhebenden Werk­ zeugs ergeben, die Nachteile mit sich bringen könnte. Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Hubfrequenz des spanabheben­ den Werkzeugs besteht darin, daß jede Reibfläche zwei oder mehrere Nuten aufweist, die zwischen dem radial inneren und äußeren Randbereich der Reibfläche wellenförmig verlaufen und in Drehrichtung der Bremsscheibe versetzt zueinander an­ geordnet sind. Jede der Nuten kann mit einer geringen Hub­ frequenz erzeugt werden, während trotzdem die Dichte der ü­ ber die Reibfläche verteilten Nutabschnitte höher ist als mit nur einer einzigen Nut derselben Hubfrequenz. Die Fertigung kann auch hier mit dem Verfahren gemäß einem der An­ sprüche 6 bis 8 erfolgen, indem die zwei oder mehreren Nuten zeitlich hintereinander von demselben spanabhebenden Werk­ zeug eingebracht werden.

Wenn jedoch der zeitliche Mehraufwand für die Fertigung meh­ rerer Nuten wirtschaftlich ungünstiger ist als ein apparati­ ver Mehraufwand der Fertigungsmaschine, so empfiehlt sich ein Bearbeitungsverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9, nach dem zwei oder mehrere Nuten von zwei oder mehreren spanabhebenden Werkzeugen gleichzeitig in dieselbe Reibflä­ che eingebracht werden.

Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere auch für eine Bremsscheibe, die gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 zwei oder mehrere Nuten aufweist, die in einem radialen Teilbereich der Reibfläche wellenförmig verlaufen und in ra­ dialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Bei ei­ ner solchen Anordnung der Nuten ist zwar nicht die Hubfre­ quenz jedoch die Hublänge für das spanabhebende Werkzeug re­ duziert, so daß auch bei erhöhter Frequenz keine unzulässig hohen Beschleunigungen des Werkzeugs auftreten.

In einer Weiterbildung des Verfahrens zum Einbringen der Nut gemäß Anspruch 10 ist vorgesehen, daß beide Reibflächen der Bremsscheibe gleichzeitig bearbeitet und mit Nuten versehen werden. Für diesen Zweck muß die Bearbeitungsmaschine mit paarweise gegenüberliegend angeordneten spanabhebenden Werk­ zeugen versehen sein. Wenn auf jeder Reibfläche beispiels­ weise zwei Nuten vorgesehen sind, so braucht man insgesamt vier spanabhebende Werkzeuge, von denen jeweils zwei paar­ weise angeordnet sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bremsscheibe mit einer Grundform des Nutverlaufs in der Reibfläche um die Bremsscheibenachse,

Fig. 2 einen Schnitt durch dieselbe Bremsscheibe,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilschnitt gemäß Linie A-A aus Fig. 1,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in einer zwei­ ten Ausführungsform,

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in einer drit­ ten Ausführungsform.

Die dargestellten Bremsscheiben 1 aller Ausführungsbeispiele bestehen aus einem topfförmigen Halteabschnitt 2 und einem Reibring 3, der auf beiden Axialseiten jeweils eine Reibflä­ che 4, 5 aufweist. Jede Reibfläche 4, 5 ist mit zumindest ei­ ner Nut 6 bis 16 versehen, wobei die Nuten 6 bis 12 eine ge­ schlossene Form ohne Anfang und Ende aufweisen und um die Bremsscheibenachse 17 herum verlaufen.

Bei der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Grundform des Nutverlaufs besitzt jede Reibfläche 4, 5 jeweils genau eine Nut 6, 7, die zwischen dem radial inneren und äußeren Randbereich 18 der Reibfläche 4, 5 wellenförmig verläuft. Dabei ist die Nut 6, 7 nach einer Umrundung der Bremsscheibenachse 17 in sich geschlossen.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der oben genannten lediglich darin, daß die Nut 8 erst nach drei Umrundungen der Bremsscheibenachse 17 in sich ge­ schlossen ist. Dadurch kann die Hubfrequenz des spanabheben­ den Bearbeitungswerkzeugs bei der Erzeugung der Nut 8 mit Vorteil im Verhältnis zur Rotationsfrequenz der Bremsscheibe 1 relativ gering sein.

Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der Hubfrequenz ist in Fig. 6 illustriert. Hier ist jede Reibfläche 4, 5 der Bremsscheibe 1 mit zwei Nuten 9, 10 versehen, die zwischen dem radial inneren und äußeren Randbereich 18 der Reibfläche 4, 5 wellenförmig verlaufen und in Drehrichtung 19 der Brems­ scheibe 1 versetzt zueinander angeordnet sind.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform besitzt jede Reibfläche 4, 5 zwei Nuten 11, 12, die in einem radialen Teil­ bereich der Reibfläche 4, 5 wellenförmig verlaufen und zwi­ schen dem radial inneren und äußeren Randbereich 18 der Reibfläche 4, 5 in radialer Richtung 20 zueinander versetzt angeordnet sind. Daraus ergibt sich für die radial innere Nut 11 ein kleinerer Durchmesser und eine kleinere Länge als für die radial außen angeordnete Nut 12. Durch die Anordnung zweier Nuten 11, 12 kann die Amplitude der Wellenform mit Vorteil gering gehalten werden.

Selbstverständlich kann außer der in Fig. 4 gezeigten U- förmigen Nutkontur jede andere vorteilhafte Kontur vorgese­ hen sein. Insbesondere wird eine V-förmige Nutkontur empfoh­ len, wenn sich der Reibbelagverschleiß bei U-förmiger Nut­ kontur als zu hoch erweisen sollte.

Claims (10)

1. Bremsscheibe für Scheibenbremsen, bei der zumindest ei­ ne Reibfläche (4, 5) mit zumindest einer Nut (6 bis 12) versehen ist, die eine in sich geschlossene Form ohne Anfang und Ende aufweist und um die Bremsscheibenachse (17) herum verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Nut (8) nach zwei oder mehr Umrundungen der Bremsscheibenachse (17) in sich geschlossen ist.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reibfläche (4, 5) genau eine Nut (8) aufweist, die zwischen dem radial inneren und äußeren Randbereich (18) der Reibfläche (4, 5) wellenförmig verläuft.

3. Bremsscheibe für Scheibenbremsen, bei der zumindest ei­ ne Reibfläche (4, 5) mit zumindest einer Nut (6 bis 12) versehen ist, die eine in sich geschlossene Form ohne Anfang und Ende aufweist, um die Bremsscheibenachse (17) herum verläuft und nach einer Umrundung der Brems­ scheibenachse (17) in sich geschlossen ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Reibfläche (4, 5) zwei oder meh­ rere Nuten (9, 10) aufweist, die zwischen dem radial in­ neren und äußeren Randbereich (18) der Reibfläche (4, 5) wellenförmig verlaufen.

4. Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (9, 10) in Drehrichtung (19) der Brems­ scheibe (1) versetzt zueinander angeordnet sind.

5. Bremsscheibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Reibfläche (4, 5) zwei oder mehrere Nuten (11, 12) aufweist, die in einem radialen Teilbereich der Reibfläche (4, 5) wellenförmig verlaufen und zwischen dem radial inneren und äußeren Randbereich (18) der Reibfläche (4, 5) in radialer Richtung (20) zu­ einander versetzt angeordnet sind.

6. Verfahren zur Bearbeitung von Reibflächen (4, 5) einer Bremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die unbearbeitete Bremsscheibe (1) in eine Maschine eingespannt wird, die in einem ersten Bearbei­ tungsschritt unter Rotation der Bremsscheibe (1) die Reibflächen (4, 5) glättet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (1) für das Einbringen zumindest einer Nut (6 bis 12) in der Maschine eingespannt bleibt und daß die Nut (6 bis 12) mittels eines spanabhebenden, die Nutkontur aufweisenden Werkzeugs in zumindest eine Reibfläche (4, 5) eingebracht wird, in dem das Werkzeug lediglich eine Hubbewegung ausführt, die mit einer Ro­ tationsbewegung der Bremsscheibe (1) zusammenwirkt, um den gewünschten Verlauf der Nut (6 bis 12) zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spanabhebendes Werkzeug ein Fräser verwendet wird, aufgrund dessen Profil die Nutkontur erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als spanabhebendes Werkzeug ein Formstahl mit der Nut­ kontur verwendet wird und daß die Nut durch eine Dreh­ operation erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei oder mehrere Nuten (9 bis 12) von zwei oder mehreren spanabhebenden Werkzeugen gleichzeitig in dieselbe Reibfläche (4) eingebracht werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Reibflächen (4, 5) der Brems­ scheibe (1) von einer der Gesamtzahl der Nuten (6 bis 16) entsprechenden Zahl von paarweise angeordneten spanabhebenden Werkzeugen gleichzeitig bearbeitet wer­ den.