DE19527173C2 - Bremsscheibenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibenanordnung für umlaufende Körper, wie Räder oder Wellen, mit zwei axial zusammengehaltenen ringförmigen Bremsscheiben, die jeweils aus mindestens zwei mit Stoßfugen versehenen Ringsegmenten bestehen und entweder an ihrer radial inneren oder äußeren Seite Befestigungsmittel aufweisen, mit denen sie am umlaufenden Körper drehfest befestigbar sind, wobei die Bremsscheiben über dazwischen angeordnete, axial wirkende Distanzelemente gegeneinander abgestützt sind.

Aus der gattungsgemäßen DE 40 27 677 A1 ist eine Bremsscheibenanordnung mit segmentierten Bremsscheiben für ein Motorrad bekannt. Die Bremsscheiben sind durch vom inneren Scheibenloch zum äußeren Umfang verlaufende Stege zueinander beabstandet und miteinander verbunden. Die Stege sind in Umfangsrichtung gebogen und weisen wechselweise Aussparungen und Vorsprünge auf, wobei die Vorsprünge in Öffnungen der Ringsegmente eingepreßt sind. Mehrere benachbarte Stege werden über die Stoßfugen zwischen den Segmenten geführt. Dadurch sind die Segmente ausreichend positioniert und zuverlässig miteinander verbunden. Durch die Stege wird eine geführte Belüftung gewährleistet.

Solche Bremsscheibenanordnungen sind insbesondere für eine hohe Beanspruchung konzipiert, da über die Innenbelüftung ein Großteil der dissipierten Wärme abgeführt werden kann. Nachteilig an einer solchen Bremsscheibenanordnung ist, daß zur sicheren axialen, radialen und tangentialen Verbindung der Segmente untereinander eine Mehrzahl von Stegen erforderlich ist, wodurch ein relativ hohes Gewicht in Kauf genommen werden muß. Insbesondere bei Hochgeschwindigkeits- Schienenfahrzeugen ist man jedoch bemüht, die zu beschleunigende Masse gering zu halten. Des weiteren ist die Montage insofern schwierig, als daß die Vorsprünge in die Öffnungen der Ringsegmente eingepreßt werden müssen. Zwar ist eine entsprechende Montage für solche Bremsscheibenanordnungen bei Motorrädern mit relativ kleinen Bremsscheiben handhabbar. Bei großen Bremsscheiben, wie sie beispielsweise bei Schienenfahrzeugen verwendet werden, sind solche Preßsitze in der Montage wenig praktikabel.

Bei einer anderen, aus der US 5 158 511 A bekannten Bremsscheibenanordnung für Schienenräder ist an jeder Seite eines Radsteges eine Bremsscheibe angeordnet, wobei die Bremsscheiben mit Durchgangsschrauben am Radsteg befestigt und daran nahezu vollflächig axial abgestützt sind. Jede Bremsscheibe ist in zwei Ringsegmente unterteilt. Die Stoßkanten benachbarter Ringsegmente sind derart profiliert, daß sie sich in montiertem Zustand hintergreifen, so daß die an den Stoßfugen der Ringsegmente tangential angreifenden Zentrifugalkräfte von den Stoßkantenprofilen aufgenommen werden. Aufgrund der Unterteilung der Bremsscheiben in Ringsegmente wird ein Auswechseln der Bremsscheiben ohne Demontage des Fahrzeugrads oder gar der Fahrzeugwelle ermöglicht. Für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge ist diese Bremsscheibenanordnung jedoch nicht geeignet, da eine Innenbelüftung der Bremsscheiben nicht vorhanden ist. Somit kann die dissipierte Wärmeenergie unter Umständen nicht schnell genug abgeführt werden, so daß die Gefahr einer Überhitzung der Bremsscheiben besteht.

Eine weitere Bremsscheibenanordnung ist aus der DE 38 05 498 A1 bekannt. Sie weist zu beiden Seiten des Radsteges eines Fahrzeugrades einteilige Bremsscheiben auf, die mit ihren Innenumfang über Schraubenbolzen an der Radnabe befestigt sind. Am Außenumfang der beiden Bremsscheiben sind radial auskragende Befestigungslaschen vorgesehen, durch die sich Durchgangsschrauben erstrecken. Diese Durchgangsschrauben durchsetzen Distanzbuchsen, die in Bohrungen des Radsteges liegen und deren stirnseitige Enden sich jeweils an einer zugewandten Auflagefläche der Befestigungslaschen abstützen. Durch die am Außenumfang der Bremsscheiben angeordneten Durchgangsschrauben und Distanzelemente wird die Bremsscheibenanordnung axial versteift, so daß eine gleichmäßige Belastung beider Bremsscheiben durch die Bremsklötze gewährleistet ist. Nachteilig ist, daß ein Austausch der einteiligen Bremsscheiben ohne eine Demontage der Fahrzeugräder oder gar der Fahrzeugwelle nicht möglich ist. Außerdem wird durch die Befestigungslaschen die rotierende Masse erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Bremsscheibenanordnung derart zu verbessern und auszugestalten, daß sie bei leichter Montage und Demontage und vergleichsweise geringer Masse großen mechanischen Belastungen gewachsen ist.

Diese Aufgabe wird mit der Bremsscheibenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Stoßfugen zwischen den Ringsegmenten einer Bremsscheibe gegenüber den Stoßfugen zwischen den Ringsegmenten der anderen Bremsscheibe drehversetzt sind und daß paarweise zusammenwirkende Distanz­ elemente an den Stoßfugen wirkende Tangentialkräfte aufnehmende Stützflächen aufweisen, die in einer Axialebene in bezug auf die Drehachse der Brems­ scheiben oder in einer dazu geneigten, von der Radialebene in bezug auf die Drehachse der Bremsscheiben abweichenden Ebene liegen.

Indem die Stoßfugen der einen Bremsscheibe zu denen der anderen Bremsscheibe drehversetzt angeordnet sind, ist die axiale Position zweier benachbarter Ringsegmente zueinander über die Distanzelemente durch das Ringsegment der anderen Bremsscheibe festgelegt. Eine axiale Bewegung von benachbarten Ringsegmenten einer Bremsscheibe relativ zueinander ist nicht möglich. Somit werden die Bremsscheiben beim Bremsen gleichmäßig belastet, so daß ein lokaler und damit vorzeitiger Verschleiß der Brems­ scheiben unterbunden wird. Die an den Stoßfugen wirkenden Tangentialkräfte werden über die einander zugeordneten Stütz­ flächen zusammenwirkender Distanzelemente aufgenommen. Dadurch werden die tangentialen Kräfte an der Stoßfuge einer Brems­ scheibe auf das in diesem Bereich nicht unterbrochene Ring­ segment der anderen Bremsscheibe übertragen, so daß die Ring­ segmente an der Stoßfuge zusammengehalten werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Tangential­ kräfte an den Stoßfugen zusätzlich auch über an den Stoßfugen benachbarter Ringsegmente ausgebildete, tangential formschlüs­ sig wirkende Verriegelungselemente aufgenommen werden, die als Feder-Nut-Verbindung ausgebildet sind. Die formschlüssige Ver­ bindung, beispielsweise eine Schwalbenschwanzverbindung ist geeignet, selbst die hohen Zentrifugalkräfte bei Bremsscheiben für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge aufzunehmen. Dadurch ist die Belastung der Distanzelemente in tangentialer Richtung wesentlich reduziert, so daß sie entsprechend geringer dimensioniert werden können. Dadurch ergibt sich ein Gewichts­ vorteil gegenüber anderen Bremsscheibenanordnungen.

Nach einer besonderen Ausgestaltung sind die Distanzelemente an den Rückseiten der Bremsscheiben befestigt oder einstückig mit diesen verbunden. Indem dadurch auf Durchgangsschrauben verzichtet werden kann, wird weder die Wirkfläche der Bremsscheiben vermindert, noch durch den Einsatz von Befestigungslaschen die rotierende Masse der Bremsscheiben unnötig erhöht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung stehen einander zugeordnete Distanzelemente über Schiebe- oder Steckmechanismen miteinander in Eingriff. Hierdurch wird die Montage erheblich erleichtert, da ein aufwendigeres Verschrauben entfällt.

Auf einfache Weise können die Distanzelemente aus den Bremsscheiben auskragende Stifte umfassen, wobei paarweise einander zugeordnete Stifte jeweils mit einer Paßhülse kraftschlüssig verbunden werden.

Bei jeder dieser Ausführungformen ist es zweckdienlich, die Distanzelemente achsparallel anzuordnen.

Darüber hinaus ist es sinnvoll, die Stoßfugen zu einer Axialebene in Bezug auf die Drehachse der Bremsscheiben geneigt anzuordnen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Ringsegmente einer Bremsscheibe in radialer Richtung gegenseitig abstützen, so daß die an den Stoßfugen ausgebildeten Verriegelungselemente entlastet werden. Darüber hinaus wird ein sanfter Übergang für einen Bremsklotz von einem Ringsegment auf das nächste gewährleistet.

Schließlich können die Distanzelemente in vorteilhafter Ausgestaltung mindestens teilweise Dehnkörper aufweisen oder als Dehnkörper, insbesondere Dehnschrauben, ausgebildet sein. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß sich die einzelnen Bremsscheiben während des Bremsvorganges durch das Erhitzen unterschiedlich stark ausdehnen können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Bremsscheibenanordnung aus zwei Bremsscheiben nach dem Zusammenbau in Vorderansicht,

Fig. 2 die Bremsscheibenanordnung gemäß Fig. 1 in Vorderansicht und im Teilquerschnitt,

Fig. 3 ein Ringsegment der Bremsscheibenanordnung gemäß Fig. 1 in Ansicht der Innenseite,

Fig. 4 das Ringsegment der Fig. 3 in Seitenansicht,

Fig. 5 eine Bremsscheibenanordnung in Vorderansicht in einer weiteren zu den Fig. 1-4 abgewandelten Ausführung,

Fig. 6 eine Bremsscheibenanordnung in Vorderansicht in einer weiteren zu den Fig. 1-4 abgewandelten Ausführung und

Fig. 7 eine Bremsscheibenanordnung aus zwei Ringsegmenten nach dem Zusammenbau in einer zur Fig. 1 anderen Ausführung.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 zeigt eine Bremsscheibenanordnung mit zwei aus Ringsegmenten 11, 12, 13 zusammengesetzte Bremsscheiben 9, 10. Die Stoßfugen 14 bis 17 der Ringsegmente 11, 12, 13 der Bremsscheiben 9, 10 sind winkelversetzt zueinander angeordnet. An der Rückseite jedes Ringsegmentes 11, 12, 13 sind Stifte 18, 19 angeformt, auf der Paßhülsen 20 stecken. Die Stifte 18, 19 mit den Paßhülsen 20 bilden für die beiden Bremsscheiben die Distanzelemente. Die Distanzelemente bewirken bei sich drehender Bremsscheibenanordnung eine Innenbelüftung der Bremsscheibenanordnung. Bei der gemeinsamen Anwendung der Distanzelemente und der Winkelversetzung der Stoßfugen 14-17 der beiden Bremsscheiben 9, 10 ergibt sich zusätzlich zu der Lüftungsfunktion mittels der Distanzelemente eine Entlastung der Verriegelung an den Stoßfugen, weil die Stifte 18, 19 mit den Paßhülsen 20 auch Radialkräfte aufnehmen. Dadurch werden die an den Bremsscheiben wirksamen radialen Kräfte gegenseitig aufgefangen.

In den Fig. 5 und 6 ist gezeigt, daß die insbesondere an einer Stoßfuge paarweise zusammenwirkenden rückseitigen Stifte 34, 35, 36, 37 Stützflächen 38, 39 aufweisen. Die Stützflächen 38, 39 liegen in einer Axial­ ebene oder einer dazu geneigten Ebene. Dabei sind die Stifte 36, 37 der der Stoßfuge gegenüberliegenden Bremsscheibe derart angeordnet, daß ihre Stützflächen 38, 39 den an den Stoßfugen angreifenden und durch die der Stoßfuge benachbarten Stifte 34, 35 übertragenen Tangentialkräften entgegen wirken. Dadurch werden die Verriegelungselemente an den Stoßkanten der Ringsegmente wesentlich entlastet. Je nach Auslegung der Stifte 34-37 können die Verriegelungselemente sogar entfallen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 bis 4 in der Hinsicht, daß die Stoßfugen 14-17 nicht radial, sondern geneigt zur Axialebene verlaufen.

Es versteht sich, daß die formschlüssige Verbindung der Ringsegmente 11, 12, 13 an den Stoßfugen 14-17 vielfältig ausgebildet sein kann. Neben der schwalbenschwanzförmigen Form läßt sich zum Beispiel auch eine Hammerkopfform verwirklichen. Wichtig ist, daß in jedem Fall Formschluß in tangentialer Richtung wirksam ist, um die radialen Zentrifugalkräfte aufnehmen zu können. Auch die Stützflächen 38, 39 können anders gestaltet sein. So können sie auch Profile aufweisen, durch die zusätzlich eine axiale Abstützung der Bremsscheiben erfolgt. Wesentlich hierbei ist lediglich, daß die Stützflächen mindestens einen Teil der an den Stoßfugen angreifenden tangentialen Kräfte aufnehmen können. Ebenso ist es möglich, mehrere der den Stoßfugen benachbarten oder alle Distanzelemente mit entsprechenden Stützflächen zu versehen.

Claims (8)

1. Bremsscheibenanordnung für umlaufende Körper, wie Räder oder Wellen, mit zwei axial zusammengehaltenen ringförmigen Bremsscheiben (9, 10, 21, 22), die jeweils aus mindestens zwei mit Stoßfugen (14-17) versehenen Ringsegmenten (11, 12, 13) bestehen und entweder an ihrer radial inneren oder äußeren Seite Befestigungsmittel (4) aufweisen, mit denen sie am umlaufenden Körper drehfest befestigbar sind, wobei die Bremsscheiben über dazwischen angeordnete, axial wirkende Distanzelemente gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßfugen (14, 15) zwischen den Ringsegmenten einer Bremsscheibe (9) gegenüber den Stoßfugen (16, 17) zwischen den Ringsegmenten der anderen Bremsscheibe (10) drehversetzt sind und daß paarweise zusammenwirkende Distanzelemente (34, 35, 36, 37) an den Stoßfugen (14, 15, 16, 17) wirkende Tangentialkräfte aufnehmende Stützflächen (38, 39) aufweisen, die (39) in einer Axialebene in bezug auf die Drehachse der Bremsscheiben (9, 10) oder (38) in einer dazu geneigten, von der Radialebene in bezug auf die Drehachse der Bremsscheiben abweichenden Ebene liegen.

2. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11, 12, 13) über an den Stoßfugen (14-17) benachbarter Ringsegmente (11, 12, 13) ausgebildete, tangential formschlüssig wirkende Verriegelungselemente als Feder-Nut- Verbindung miteinander verbunden sind.

3. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente an den Rückseiten der Bremsscheiben (9, 10, 21, 22) befestigt oder einstückig damit verbunden sind.

4. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß paarweise einander zugeordnete Distanzelemente über Schiebe- oder Steckmechanismen miteinander in Eingriff stehen.

5. Bremsscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente aus den Bremsscheiben auskragende Stifte (18, 19) umfassen, wobei paarweise einander zugeordnete Stifte (18, 19) mit einer Paßhülse (20) kraftschlüssig verbunden werden.

6. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente achsparallel angeordnet sind.

7. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßfugen (14-17) zu einer durch die Drehachse der Bremsscheiben verlaufenden Axialebene geneigt angeordnet sind.

8. Bremsscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente mindestens teilweise Dehnkörper aufweisen oder als Dehnkörper, insbesondere Dehnschrauben ausgebildet sind.