DE19544559C1 - Zweiteilige Bremsscheibe, insbesondere für Nutzfahrzeug-Scheibenbremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zweiteilige Bremsscheibe mit einer Scheiben-/Nabenverbindung.

Scheiben-/Nabenverbindungen für Scheibenbremsen von Kraftfahrzeugen wer­ den nach dem Stand der Technik entweder einstückig - d. h. Scheibe und Naben­ satz bestehen z. B. aus einem Guß - oder - siehe z. B. die DE 34 41 304 A1 - zweistüc­ kig ausgeführt. Die einteiligen Konstruktionen eignen sich aufgrund von Deh­ nungs- und Rißproblemen infolge der starken Erhitzung der Scheiben während des Bremsens in erster Linie für leichtere Kraftfahrzeuge. Da es in den letzten Jahren aber einen immer stärkeren Trends zum Einsatz von Scheibenbremsen auch bei schweren Nutzfahrzeugen gibt, ergibt sich der Bedarf nach einer Schei­ benkonstruktion, die auch den hohen, bei Bremsungen schwerer Nutzfahrzeuge auftretenden Belastungen sicher gewachsen ist. Aufgrund der geringeren Nei­ gung zur Rißbildung wird dabei in neuerer Zeit die zweiteilige Variante favori­ siert: erste Versuche zur Adaptierung der aus der DE 34 41 304 A1 bekannten Technik (mit dem Problem schlechter Belüftung und Kühlung) auf den Nutz­ fahrzeugbereich sind z. B. aus der WO 93/14947 A1 bekannt. Die dort gezeigte Scheibe ist allerdings fertigungstechnisch nur mit verhältnismäßig hohem Kostenauf­ wand realisierbar.

Aus der EP 0 127 932 A1 ist eine zweiteilige Scheibenbremse bekannt, bei der die zwei Teile der Bremsscheibe auch aus verschiedenen Werkstoffen bestehen kön­ nen, um Risse oder Fehlstellen zu vermeiden und um eine maximale Bremswir­ kung zu erzielen.

Neben den hohen Anforderungen an die Rißstabilität ergibt sich bei Schei­ ben-/Nabenverbindungen für Nutzfahrzeuge die Notwendigkeit, mit dem knap­ pen zur Verfügung stehenden Bauraum auszukommen, d. h., im Idealfall sollte eine zweiteilige Ausfüllung nicht mehr Bauraum beanspruchen als die entspre­ chende einstückige Variante.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Bremsscheibe mit einer Naben-/Scheibenverbindung zu schaffen, die eine sichere Kraftübertragung zwischen Nabe und Scheibe gewährleistet und auch bei beengtem Einbauraum einfach montierbar ist.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Die Erfindung realisiert eine Scheiben-/Nabenverbindung, bei der die Drehmo­ mentübertragung zwischen Scheibe und Nabe bei Bremsungen aus der Vorwärts- und der Rückwärtsfahrt stets voll gewährleistet ist und bei der infolge der Ent­ kopplung von Scheibe und Nabe Rißbildungen infolge der Erwärmung der Schei­ be beim Bremsvorgang sicher verhindert werden. Darüberhinaus wird eine ko­ stengünstige Scheiben-/Nabenverbindung realisiert, deren Bestandteile auch oh­ ne hochpräzise Fertigungstoleranzen herstellbar sind und die einfach und schnell zusammen montiert werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß mit ihr das Einbaumaß des Scheiben-/Nabenkomplexes gegenüber einer einstückigen Variante nicht vergrößert wird.

Zwar ist der Einsatz von Zusatzelementen zwischen Scheibe und Nabe, die auch zur Drehmomentübertragung zwischen Bremsscheibe und Bremsnabe beitragen, grundsätzlich bekannt (z. B. aus der die Schienenfahrzeugtechnik betreffenden DE 38 14 614 A1). Im Bereich der Schienenfahrzeugtechnik sind die Bremsmo­ mente infolge des deutlich geringeren Kraftschlusses zwischen Rad und Schiene jedoch weit geringer als im Nutzfahrzeugbereich, so daß bei einer mehrteiligen Ausführung von Nabe und Scheibe auch die die Scheibe und die Nabe verbinden­ den Bolzen zur Übertragung des Drehmomentes beitragen können. U.a. aus die­ sem Grund werden bei der Bremsscheibe der DE 38 14 614 A1 auch lediglich drei Gleitstein-Zwischenelemente eingesetzt. Im Gegensatz dazu ermöglicht es die vorliegende Erfindung infolge des Eingriffs der Nocken der Nabe in das Zwi­ schenelement, auch größere Drehmomente sicher und ohne Bruchgefahr zu über­ tragen. Das Zwischenelement realisiert einen Form- und Kraftschluß, der eine uneingeschränkte sichere Übertragung der während der Bremsvorgänge auftre­ tenden Kräfte und Momente zwischen Scheibe und Nabe erlaubt.

Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Zwischenelemente in die Abstützelemente eingreifen und in Umfangsrichtung formschlüssig an den Ab­ stützeleinenten abgestützt sind. Die Erfindung optimiert damit die Drehmo­ mentübertragung von der Nabe auf die Scheibe bei gleichzeitiger Miminierung des benötigten Bauraumes weiter, denn Nocken, Zwischenelemente und Radna­ benansatz greifen jeweils in besonders raumsparender Weise ineinander. Bei der Erfindung weisen die Zwischenelemente ferner seitliche Vorsprünge auf, die sich in axialer Richtung an den Abstützelementen abstützen. Die Abstütz­ elemente übernehmen damit in vorteilhafter Weise neben der Aufgabe der Drehmomentübertragung in radialer Richtung auch die notwendige axiale Fixie­ rung der Scheibe auf der Nabe.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Tatsache, daß es aufgrund des Zwischenstückes möglich ist, die Abstützflächen derart auszulegen, daß Nabe und Scheibe aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden können, was zu weiteren Gewichts- und Kostenersparnissen führt.

Weitere vorteilhafte Varianten der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Scheiben-/Nabenverbindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie B-B aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie A-A aus Fig. 1;

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6a-c eine Draufsicht und Schnittansichten eines weiteren Ausführungsbei­ spiels der Erfindung.

Zunächst sei das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Scheiben-/Nabenverbindung 1 zur Verbindung einer Brems­ scheibe 2 mit einer Nabe 3 für eine (nicht dargestellte) Nutzfahr­ zeug-Scheibenbremse.

Wie in Fig. 2 zu erkennen, weist die Bremsscheibe 2 zwei über Stege 4 miteinan­ der verbundene Reibflächen 5, 6 auf, wobei - siehe hierzu Fig. 1 und 4 - an die Reibflächen 5, 6 im inneren Umfangsbereich jeweils nach innen hin Paare von Abstützelementen 7 angeformt sind.

Die Scheibennabe 3 (hier ein zylindrischer, rohrartiger Abschnitt, auf dessen ei­ nes Ende die Scheibe 2 aufgesetzt wird und dessen anderes Ende auf die eigentli­ che Radnabe schraubbar ist) ist all ihrem äußeren Umfang mit Nocken 8 verse­ hen, die jeweils radial nach außen vorragen; die Nocken 8 greifen in Zwischen- bzw. Kraftübertragungselemente 9 ein. Die Zwischenelemente 9 sind wiederum in beiden Umfangsrichtungen formschlüssig an jeweils einem Paar der Abstütz­ elemente 7 abgestützt, was in beiden Drehrichtungen eine sichere Drehmo­ mentübertragung von der Scheibe über das Zwischenelement 9 auf die Nabe 3 gewährleistet. Insbesondere wird die Drehmomentübertragung sowohl bei Brem­ sungen aus der Vorwärtsfahrt als auch bei Bremsungen aus der Rückwärtsfahrt gewährleistet. Die Seitenflächen der Abstützelemente 7 sind an ihren den Noc­ ken 8 zugewandten Seiten parallel zur Radialen der Scheibe ausgerichten, wäh­ rend die von den Nocken abgewandten Außenseiten der Abstützelemente 7 zur Erhöhung der Bruchsicherheit stark geneigt zur Radialen verlaufen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind insgesamt fünf Doppelpaare der Abstützele­ mente 7 und fünf der Nocken 8 vorgesehen, die jeweils um 72° zueinander ver­ setzt angeordnet sind.

Zur axialen Sicherung sind an die Zwischenelemente seitliche Vorsprünge 10, 11 angeformt, die in Umfangsrichtung zwischen die jeweils paarweise zusammenge­ hörigen Abstützelemente 7 der Reibflächen 5, 6 greifen, so daß die Sicherung der Verbindung zwischen Nabe 3 und Scheibe 2 auch in den beiden axialen Richtun­ gen gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert wird.

Bei der Montage werden zunächst die Zwischenelemente 9 von innen her radial nach außen in die Scheibe 2 geschoben. Die derart präparierte Scheibe 2 wird dann seitlich auf die Nabe 3 gesetzt, so daß die Nocken 8 der Nabe 3 in die Zwi­ schenelemente 9 greifen. Zu axialen Fixierung werden Nocken 8 und die im we­ sentlichen U-förmigen Zwischenelemente 9 jeweils über einen Schraubbolzen 12 miteinander verbunden. Die Abstützelemente 7 sind dadurch lediglich in radialer Richtung nach außen relativ zu den Zwischenelementen 9 verschiebbar, wobei die Abstützbereiche zwischen Abstützelement 7 und Zwischenelement 9 flächen­ förmig ausgebildet sind. Die Zwischenelemente 9 weisen entsprechend in ihrem inneren Bereich Abstützflächen auf, an denen sich die Nocken 8 der Nabe 3 in Umfangsrichtung abstützen. Durch die radiale Verschiebbarkeit der Zwi­ schenelemente 9 gegenüber der Scheibe 2 werden Rißbildungen der Scheibe 2 si­ cher verhindert.

Die Zwischenelemente 9 werden bevorzugt aus einem einem hochfesten Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit gefertigt (z. B.: Keramik oder ein weniger gut wärmeleitender Stahl). Durch ihren einfachen Aufbau ist es sogar möglich, die Zwischenelemente so auszubilden, daß sie als Abschnitt einer Profilstange gefertigt werden können.

Bei einer weiteren - in Fig. 5 gezeigten - Ausführungsform der Erfindung sind die Abstützflächen des Zwischenelementes 9 konisch ausgebildet, was die Demontage auch nach langem Betrieb unter rauhen Bedingungen sicher gewährleistet.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Nabe 3 als kostengünstiges Tiefziehteil ausgeführt ist. Hier zeigt sich ein weiterer we­ sentlicher Vorteil der Erfindung, da die Scheibe 2 und Nabe 3 nicht - wie sonst üblich - jeweils aus Grauguß, sondern aus verschiedenen Materialien gefertigt werden können. Dies ist u. a. möglich, da es das nichtelastische Zwischenelement (das z. B. aus einem hochfesten Stahl gefertigt wird) erlaubt, die zur Kraftüber­ tragung nötigen Flächen so auszulegen, daß auch ein Übergang von einem min­ derwertigeren Material (z. B. der Nabe) zu einem höherwertigen Material (in die­ sem Fall der Scheibe) realisierbar wird. Zur Verbindung von Nabe 3 und Bolzen 12 sowie ggf. auch zur zusätzlichen Abstützung der Nabe 3 ist bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 6a-c in die Nabe 3 ein zusätzliches Einsatzstück 13 einge­ setzt. Vorteile der Ausführung als Tiefziehnabe liegen in einer weiteren Kosten- und Gewichtsersparnis gegenüber einer Gußnabe.

Claims (13)

1. Zweiteilige Bremsscheibe, insbesondere für Nutzfahrzeug-Scheibenbremsen, mit einer Scheiben-/Nabenverbindung (1) zur Verbindung einer Brems­ scheibe (2) mit einer Nabe (3), wobei

• - die Bremsscheibe (2) im inneren Umfangsbereich Abstützelemente (7) und
• - die Nabe (3) am äußeren Umfangsbereich Nocken (8) aufweist, ferner
• - Zwischenelemente (9) zur Drehmoment- und Kraftübertragung von den Nocken (8) der Nabe (3) auf die Abstützelemente (7) der Scheibe (2) vor­ handen sind,
• - wobei die Zwischenelemente (9) durch Bolzen (12) an den Nocken (8) der Nabe (3) befestigt sind und
• - derart ausgestaltet sind, daß zum einen die Nocken (8) der Nabe (3) in die Zwischenelemente (9) und zum anderen die Zwischeneleinente (9) in die Abstützelemente (7) eingreifen und in Um­ fangsrichtung formschlüssig an den Abstützelementen (7) abgestützt sind, wobei
• - die Zwischenelemente (9) seitliche Vorsprünge (10, 11) aufweisen, die sich in axialer Richtung an den Abstützelementen (7) abstützen.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente (9) eine im wesentlichen U-förmige Gestalt aufweisen.

3. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente (9) derart ausgestaltet sind, daß sie in radialer Richtung von innen nach außen in den inneren Umfangsbereich der Scheibe einsetzbar sind.

4. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (7) paarweise angeordnet sind und die Zwischenelemente (9) in Umfangsrichtung umfassen.

5. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützbereiche zwischen den Abstützele­ menten (7) und den Zwischenelementen (9) im wesentlichen flächenförmig ausgebildet sind.

6. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente (9) im inneren Bereich Abstützflächen aufweisen, an denen sich die Nocken (8) der Nabe (3) in Umfangsrichtung abstützen.

7. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (7) Doppelpaare bilden, also Paare in Umfangsrichtung und Paare in axialer Richtung, welche die Zwi­ schenelemente (9) in beiden axialen Richtungen sowie in beiden Umfangs­ richtungen umfassen.

8. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen der Zwischenelemente (9) konisch verlaufen.

9. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Keramik, besteht.

10. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente (9) aus einem hochfesten Material, insbesondere Stahl, bestehen.

11. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente (9) Abschnitte einer Pro­ filstange sind.

12. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Nabe (3) und Scheibe (2) aus verschiedenen Ma­ terialien bestehen.

13. Bremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Nabe (3) als Tiefziehteil ausgeführt ist.