DE19648582A1 - Automotive disc brake with hub and friction ring - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine aus mehreren Teilen zusammenge setzte Bremsscheibeneinheit für eine Scheibenbremse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei der ein Reibring lösbar und drehfest an einer Nabe befestigt ist.The invention relates to a composed of several parts set brake disc unit for a disc brake, according to the preamble of claim 1, in which a friction ring is detachably and non-rotatably attached to a hub.
Allgemein wird bei der Abbremsung eines Fahrzeuges mit Rei bungsbremsen dessen gesamte kinetische Energie in Wärme um gewandelt. Die Energieumsetzung erfolgt dabei zwischen Scheibenbremse und Bremsscheibe und führt insbesondere zu einer starken Erhitzung der Bremsscheibe. Daraus resultie rend neigen bekannte Bremsscheibenanordnungen aufgrund hoher thermischer Belastung zu Verzugserscheinungen oder Rißbil dungen infolge von Wärmespannungen. Zur Abhilfe dieses Pro blems wurden in der Vergangenheit verschiedene Vorschläge zur speziellen Ausbildung der Bremsscheibe gemacht. Dabei hat es sich herausgestellt, daß insbesondere einteilige, aus topfförmigem Nabenteil und Reibring bestehende Bremsscheiben für Schädigungen durch starke Wärmebelastungen anfällig sind. Gerade bei diesen Ausführungen kommt es zu starken Wärmespannungen und Verzugserscheinungen durch die während der Bremsung langsamere Erwärmung des Bremstopfes gegenüber dem Reibring und somit zu großen Temperaturunterschieden zwischen Bremstopf und Reibring.In general, when braking a vehicle with Rei exercise brakes its entire kinetic energy into heat changed. The energy conversion takes place between Disc brake and brake disc and leads in particular strong heating of the brake disc. From this result rend known brake disc arrangements tend due to high thermal stress to warping or cracking due to thermal stress. To remedy this pro Various suggestions have been made in the past made for special training of the brake disc. Here it has been found that in particular one-piece, from cup-shaped hub part and friction ring existing brake discs susceptible to damage from strong thermal loads are. Especially with these versions there are strong ones Thermal stresses and signs of warpage due to the compared to braking slower heating of the brake pot the friction ring and thus too large temperature differences between brake pot and friction ring.
Eine mehrteilige Bremsscheibeneinheit, im wesentlichen be stehend aus einem Reibring und einer zugehörigen Welle, kann beispielsweise der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 20 02 437 entnommen werden. Bei der dort beschriebenen Bremsschei benanordnung besitzt der Reibring an seinem Innendurchmesser radial offene Ausnehmungen bzw. Schlitze, die dich bis zum Reibring erstrecken. Mit in die Schlitze eingreifenden Nu tensteinen wird der Reibring drehfest auf der Welle befe stigt. Der Reibring selbst ist glatt und geschlossen ausge führt. Durch die Anordnung der weit und insbesondere rund gestalteten Ausnehmungen, die sich jeweils zwischen den Schlitzen befinden, soll eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf dem Reibring sowie eine Einschränkung des Wärmeflusses vom Reibring auf die Welle erzielt werden.A multi-part brake disc unit, essentially be standing from a friction ring and an associated shaft, can for example the German published application DE-OS 20 02 437 be removed. With the brake pad described there The friction ring has benanordnung on its inner diameter radially open recesses or slots that you up to Extend friction ring. With nu engaging in the slots The friction ring is rotatably fixed on the shaft increases. The friction ring itself is smooth and closed leads. By arranging the wide and especially round designed recesses, each between the Slots are intended to ensure even heat distribution on the friction ring and a restriction of the heat flow from the friction ring to the shaft.
In der DE 36 05 806 A1 wird ferner eine Befestigungsvorrich tung für eine Bremsscheibe beschrieben, bei der die Brems scheibe auf der Nabe durch in Eingriff stehende Rastmittel gehalten und über einen an der Radnabe befestigten Druckring festgesetzt wird. Die Rastmittel bestehen dabei aus zapfen artigen Mitnehmern am Innendurchmesser der Bremsscheibe, welche axial aus der Bremsscheibenebene hervorragen und formschlüssig in Öffnungen der Radnabe gehalten sind. Die Übertragung der Bremsumfangskräfte erfolgt dabei im Zusam menspiel der Mitnehmer an der Bremsscheibe mit den Öffnungen der Radnabe. Axial ist die Bremsscheibe mittels eines Druck ringes an der Radnabe verschraubt.DE 36 05 806 A1 also describes a fastening device device described for a brake disc in which the brake disc on the hub by engaging locking means held and via a pressure ring attached to the wheel hub is fixed. The locking means consist of pins like drivers on the inside diameter of the brake disc, which protrude axially from the brake disc plane and are positively held in openings in the wheel hub. The The transmission of the circumferential braking forces takes place together The driver's play on the brake disc with the openings the wheel hub. The brake disc is axial by means of a pressure screwed to the wheel hub.
Beiden oben beschriebenen Ausführungen von mehrteiligen Bremsscheibeneinheiten ist gemeinsam, daß sich bei thermi scher Belastung der Bremsscheibeneinheit eine große Tempera turdifferenz zwischen Reibring und radial nach innen her vorragenden Vorsprüngen ergibt. Derartige Vorsprünge, die um radial offene Ausnehmungen oder Öffnungen des Reibringes herum ausgebildet sind, werden bei einer Bremsung erheblich langsamer erwärmt als der Reibring selbst. Die daraus resul tierende Temperaturdifferenz zwischen Vorsprüngen und Reib fläche schlägt sich in auftretenden Wärmespannungen nieder, die sich in Form von Rissen, insbesondere am Boden der Rei bringausnehmungen bzw. Reibringöffnungen bemerkbar machen. Solche Reibringschädigungen im Kerbgrund lassen sich in er ster Linie allein auf die vorhandenen Spitzenwerten der Wär mespannungen zurückführen.Both versions of multi-part versions described above Brake disc units have in common that thermi shear load on the brake disc unit a large tempera difference between the friction ring and radially inwards outstanding protrusions. Such protrusions that around radially open recesses or openings of the friction ring trained around, become significant when braking warms up more slowly than the friction ring itself temperature difference between projections and friction surface is reflected in occurring thermal stresses, which are in the form of cracks, especially at the bottom of the Rei Make recesses or friction ring openings noticeable. Such friction ring damage in the notch can be found in it line only on the existing peak values of heat reduce voltages.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Probleme aufgrund thermischer Belastung am Reibring zu redu zieren und insbesondere die auftretenden Spitzenwerte der Wärmespannungen herabzusetzen.The object of the invention is the above Reduce problems due to thermal stress on the friction ring adorn and especially the peak values of the Reduce thermal stresses.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1. Die mehrteilige Bremsscheibeneinheit be steht im wesentlichen aus einem Reibring sowie einer Nabe, wobei der Reibring lösbar und zur Übertragung von Bremsum fangskräften formschlüssig mit der Nabe verbunden ist. Die Übertragung der Bremsumfangskräfte erfolgt im Zusammenspiel von einer senkrecht zur Umfangsrichtung orientierten An schlagfläche am Innendurchmesser des Reibrings mit einer ebenso orientierten Anlagefläche am Außendurchmesser der Nabe. Zur Herabsetzung von Temperaturdifferenzen am Reibring selbst, ist im Übergangsbereich zwischen Anschlagfläche und Reibring eine im wesentlichen in radialer Richtung verlau fende Nut vorgesehen, die sich bis in den von den Bremsklöt zen überstrichenen Bereich der Reibfläche des Reibringes erstreckt. Damit wird der Nutgrund mit in den Bereich hin einverlagert, der thermisch stark belastet ist und weiterhin wird eine schnellere und gleichmäßigere Erwärmung des ge samten Reibringes erleichtert.The task is solved by the combination of features of Claim 1. The multi-part brake disc unit be essentially consists of a friction ring and a hub, the friction ring detachable and for the transmission of Bremsum is positively connected to the hub. The The braking circumferential forces are transmitted in interaction from an oriented perpendicular to the circumferential direction striking the inner diameter of the friction ring with a equally oriented contact surface on the outside diameter of the Hub. To reduce temperature differences on the friction ring itself, is in the transition area between the stop surface and Friction ring is essentially radial fende groove provided, which extends into the from the brake pads zen swept area of the friction surface of the friction ring extends. So that the bottom of the groove is also in the area shifted, which is thermally heavily loaded and continues is a faster and more uniform heating of the ge velvet friction rings relieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Bremsscheibenein heit besitzt die Nabe an ihrem Außendurchmesser zumindest eine radial offene Ausnehmung, die in Umfangsrichtung durch Anlageflächen begrenzt ist. Ein entsprechend am Innendurch messer des Reibringes radial hervorstehender Zahn mit in Umfangsrichtung beiderseits angeordneten Anschlagflächen ragt in die Ausnehmung der Nabe hinein und gewährleistet damit die Übertragung der Bremsumfangskräfte. Die in die Reibfläche sich erstreckende Nut ist dabei unmittelbar am Zahnfuß des Reibringes vorgesehen und gestattet damit die rasche Erwärmung des Zahnes selbst und somit eine Reduzie rung der auftretenden Temperaturdifferenzen.In a preferred embodiment of the brake discs unit has at least on its outer diameter a radially open recess in the circumferential direction Contact areas is limited. A correspondingly on the inside Radially protruding tooth of the friction ring with in Circumferential direction stop surfaces arranged on both sides protrudes into the recess of the hub and ensures thus the transmission of the circumferential braking forces. The in the The friction surface extending groove is directly on Provided tooth base of the friction ring and thus allows the rapid warming of the tooth itself and thus a reduction tion of the temperature differences that occur.
In einer weiteren vorteilhaften Variante der Bremsscheiben einheit besitzt der Reibring an seinem Innendurchmesser zu mindest einen radial nach außen offenen Einstich, der in Umfangsrichtung zu beiden Seiten von Anschlagflächen zur Umfangskraftübertragung begrenzt wird und sich radial bis in die Reibfläche hinein erstreckt. Die Nabe verfügt entspre chend an ihrem Außenumfang über eine radial nach außen her vorstehende Rippe oder einen Zapfen, wobei Rippe bzw. Zapfen in den Einstich am Reibring formschlüssig hineinragen. Zu beiden Seiten der Rippe bzw. des Zapfens in Umfangsrichtung ist jeweils eine Anlagefläche vorgesehen, die bei Umfangs kraftübertragung mit der zugehörigen Anschlagfläche am Reib ring in Kontakt gerät. Die im Übergangsbereich zwischen Reibring und Anschlagfläche erforderliche Nut, wird bei die ser Variante durch den Einstich selbst gebildet. Neben einer gleichmäßig günstigen Wärmeverteilung im Reibring ergibt sich für eine derartige Ausführungsform auch eine Verbesse rung hinsichtlich der mechanischen Belastung, da die für die Übertragung der Umfangskraft zuständigen Anschlagflächen bzw. Anlageflächen radial weit nach außen verlegt sind und zumindest teilweise innerhalb der Reibfläche verlaufen.In a further advantageous variant of the brake discs unit has the friction ring on its inner diameter at least one recess open radially outwards, which in Circumferential direction on both sides of stop surfaces Circumferential force transmission is limited and radially up to the friction surface extends into it. The hub has the corresponding chend on its outer circumference over a radially outward protruding rib or tenon, rib or tenon protrude into the recess on the friction ring. To both sides of the rib or the pin in the circumferential direction a contact surface is provided, the circumference Power transmission with the associated stop surface on the friction ring in contact. The in the transition area between Friction ring and stop surface required groove, the This variant is formed by the puncture itself. In addition to one results in evenly favorable heat distribution in the friction ring is also an improvement for such an embodiment tion with regard to the mechanical load, since the for the Transfer of the circumferential force to the responsible stop surfaces or contact surfaces are laid radially far out and run at least partially within the friction surface.
Zur Herabsetzung der Kerbwirkung der sich in die Reibfläche erstreckenden Nut, die im Übergangsbereich zwischen Reibring und Anschlagfläche ausgebildet ist, erweist es sich als be sonders positiv, am Nutgrund eine ausgerundete Kontur vor zusehen.To reduce the notch effect in the friction surface extending groove in the transition area between the friction ring and stop surface is formed, it proves to be Particularly positive, a rounded contour at the bottom of the groove watch.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeich nung in drei Figuren dargestellt und im folgenden näher er läutert.Embodiments of the invention are based on the drawing tion shown in three figures and in the following he purifies.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer mehrteiligen Bremsschei beneinheit mit belüftetem Reibring, Fig. 1 is a perspective view of a multi-part brake discs piston unit with ventilated friction ring,
Fig. 2 eine Seitenansicht des belüfteten Reibringes aus Fig. 1, FIG. 2 shows a side view of the ventilated friction ring from FIG. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines belüfteten Reibringes mit radialen Einstichen am Reibringinnendurchmesser zur Übertragung der Bremsumfangskräfte. Fig. 3 is a side view of a vented friction ring with radial recesses on the inner friction ring diameter for transmitting the circumferential braking forces.
Fig. 1 ist eine mehrteilige Bremsscheibeneinheit 1 zu ent nehmen, bestehend aus einer Nabe 2 und einem mittels eines Befestigungsringes 3 an der Nabe 2 lösbar befestigten Reib ring 4. Die einstückige Nabe besteht im wesentlichen aus einem axial orientierten rohrförmigen Grundkörper 5 sowie einer mit dem Grundkörper 5 am axial außenliegenden Naben ende verbundenen Anschlußplatte 6, die sich in einer par allel zum Reibring 4 orientierten Ebene erstreckt. Die An schlußplatte 6 besitzt mehrere axiale Gewindebohrungen bzw. Durchgangslöcher 7, an denen eine nicht gezeigte Felge eines Fahrzeugrades verschraubt werden kann. Gleichmäßig über den Umfang verteilt, wird die Anschlußplatte 6 von nahezu tra pezförmigen Ausnehmungen 8 unterbrochen, die in Umfangsrich tung von Anlageflächen 9 begrenzt sind. Fig. 1 is a multi-part brake disc unit 1 to take ent, consisting of a hub 2 and a by means of a mounting ring 3 on the hub 2 releasably attached friction ring 4th The one-piece hub consists essentially of an axially oriented tubular base body 5 and a connection plate 6 connected to the base body 5 at the axially outer hub end, which extends in a par allel to the friction ring 4 oriented plane. At the closing plate 6 has a plurality of axial threaded holes or through holes 7 , on which a rim, not shown, of a vehicle wheel can be screwed. Distributed evenly over the circumference, the connection plate 6 is interrupted by almost tra pez-shaped recesses 8 , which are limited in the circumferential direction by contact surfaces 9 .
In jede der Ausnehmungen 8 am Außendurchmesser der Nabe 2 greift jeweils ein am Innendurchmesser des Reibringes 4 ra dial nach innen vorstehender Zahn 10 ein. Jeder Zahn 10 des Reibringes 4 weist in Umfangsrichtung zu beiden Seiten eine Anschlagfläche 11 auf, die zur Übertragung der Bremsumfangs kräfte während einer Bremsung mit der entsprechenden Anlage fläche 9 an der Nabe 2 in Kontakt gerät. Die erhebliche thermische Belastung insbesondere des Reibringes 4 während einer Bremsung, führt zu einer raschen und sehr starken Er wärmung insbesondere der von den nicht gezeigten Bremsklöt zen einer Scheibenbremse überstrichenen Reibflächen 12 des Reibringes 4. Die am Reibringinnendurchmesser radial nach innen vorstehenden Zähne 10, die nicht vom Bremsklotz über strichen werden, werden nur allmählich aufgrund von Wärme übertragung, ausgehend von den Reibflächen mit erwärmt. Da durch entsteht insbesondere im Übergangsbereich zwischen Zahn 10 und Reibring 4 ein Gebiet hoher Temperaturdifferenz zwischen "heißer" Reibfläche 12 und relativ "kaltem" Zahn 10. In dieser thermischen Problemzone 13 treten demzufolge die höchsten Wärmespannungen auf, die durchaus auch in Form von Rissen zu Materialschädigungen am Reibring 4 führen kön nen. Als Abhilfe ist in der thermischen Problemzone 13 zu beiden Seiten eines jeden Zahnes 10 eine etwa radial ausge richtete Nut 14 angeordnet, die im Übergangsbereich zwischen Zahn 10 und Reibring 4 radial nach außen bis in die Reib fläche 12 hinein verläuft. Die Position der Nut 14 mit den sie begrenzenden Nutflanken 15 im Bereich der thermisch stark belasteten Reibfläche 12 gestattet eine raschere Wär meübertragung in den Zahn 10 hinein und erlaubt damit die Herabsetzung der unerwünscht hohen Temperaturdifferenzen und daraus resultierender Wärmespannungen.In each of the recesses 8 on the outer diameter of the hub 2 engages one on the inner diameter of the friction ring 4 ra dial inwardly projecting tooth 10 . Each tooth 10 of the friction ring 4 has in the circumferential direction on both sides of a stop surface 11 , the forces for transmission of the braking circumference during braking with the corresponding system surface 9 comes into contact with the hub 2 . The considerable thermal load, in particular of the friction ring 4 during braking, leads to a rapid and very strong heating, in particular of the friction surfaces 12 of the friction ring 4, which are covered by the brake blocks (not shown) of a disc brake. The radially inwardly projecting teeth 10 on the inner friction ring, which are not stroked by the brake pad, are only gradually heated due to heat transfer, starting from the friction surfaces. As a result, in particular in the transition area between tooth 10 and friction ring 4, an area of high temperature difference between "hot" friction surface 12 and relatively "cold" tooth 10 . In this thermal problem zone 13 , the highest thermal stresses occur, which can also lead to material damage to the friction ring 4 in the form of cracks. As a remedy, an approximately radially oriented groove 14 is arranged on both sides of each tooth 10 in the thermal problem zone 13 , which extends radially outward into the friction area 12 in the transition region between tooth 10 and friction ring 4 . The position of the groove 14 with the groove flanks 15 delimiting them in the region of the thermally highly stressed friction surface 12 permits a faster heat transfer into the tooth 10 and thus allows the undesirable high temperature differences and the resulting thermal stresses to be reduced.
In Fig. 2 ist die genaue Positionierung der Nuten 14 im Übergangsbereich zwischen Zahn 10 und Reibring 4 verdeut licht. Dabei ist der in der Reibfläche 12 liegende Nutgrund zur Herabsetzung der Kerbwirkung gerundet ausgeführt.In Fig. 2, the exact positioning of the grooves 14 in the transition region between the tooth 10 and the friction ring 4 is clarified. The bottom of the groove located in the friction surface 12 is rounded to reduce the notch effect.
Fig. 3 zeigt eine Variante eines belüfteten Reibringes 4, der beidseitig über ringförmige Reibflächen 12 verfügt. Da bei sind die Reibflächen durch gestrichelt angedeutete Rip pen 16 miteinander verbunden. Im Unterschied zur Aus führungsform nach Fig. 2 besitzt der Reibring 4 in Fig. 3 an seinem Innendurchmesser gleichmäßig verteilte Einstiche 17, die in Umfangsrichtung von Anschlagflächen 11 begrenzt sind und die sich radial nach außen bis in die Reibfläche 12 hin ein erstrecken. Auch hier ist zur Vermeidung einer allzu großen Kerbwirkung der Einstichgrund gerundet ausgeführt. Zur Übertragung der Bremsumfangskräfte greifen mit seitli chen Anlageflächen 9 versehene Rippen oder Zapfen 18 am Au ßendurchmesser der in gebrochener Darstellung angedeuteten Nabe 2 in die Einstiche 17 am Reibringinnendurchmesser hin ein. Die Zone der Bremskraftübertragung von Reibring 4 auf die Nabe 2, die durch die einzelnen Kontaktbereiche zwischen Anlagefläche 9 und Anschlagfläche 11 gebildet wird, ist so mit radial sehr weit nach außen verlagert. Zumindest teil weise liegt die Übertragungszone damit innerhalb der Reib fläche 12 des Reibringes 4. Die zur Reduzierung der auftre tenden Wärmespannungen vorgesehene Nut im Übergangsbereich zwischen Anschlagflächen 11 und Reibring 4 wird bei der Rei bringausführung nach Fig. 3 durch die Einstiche 17 selbst gebildet. Es ergibt sich daraus eine rasche und relativ gleichmäßige Erwärmung des gesamten Reibringes 4, wodurch unnötig hohe Temperaturdifferenzen und Wärmespannungen ver mieden werden. Fig. 3 shows a variant of a vented friction ring 4 , which has annular friction surfaces 12 on both sides. Since the friction surfaces are connected to each other by dashed rip pen 16 . In contrast to the embodiment from FIG. 2, the friction ring 4 in FIG. 3 has recesses 17 evenly distributed on its inner diameter, which are delimited in the circumferential direction by stop surfaces 11 and which extend radially outward into the friction surface 12 . Here too, the base of the puncture is rounded to avoid a notch effect that is too great. To transfer the brake circumferential forces with lateral contact surfaces 9 provided ribs or pins 18 on the outside diameter of the hub 2 indicated in broken representation in the recesses 17 on the inner friction ring diameter. The zone of the braking force transmission from the friction ring 4 to the hub 2 , which is formed by the individual contact areas between the contact surface 9 and the stop surface 11 , is thus displaced radially very far outwards. At least partially, the transmission zone is thus within the friction surface 12 of the friction ring 4th The groove provided in the transition area between the abutment surfaces 11 and the friction ring 4 to reduce the thermal stresses occurring is formed by the punctures 17 themselves in the embodiment shown in FIG. 3. This results in a rapid and relatively uniform heating of the entire friction ring 4 , whereby unnecessarily high temperature differences and thermal stresses are avoided ver.
Allgemein sind die oben beschriebenen Maßnahmen selbstver ständlich nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 3 begrenzt. Sie lassen sich u. a. auch auf unbelüftete Reibringe und unterschiedlich gestaltete Naben bauteile übertragen.In general, the measures described above are of course not limited to the special exemplary embodiments in FIGS . 1 to 3. They can also be transferred to non-vented friction rings and differently designed hub components.
Ein weiterer wesentlicher Punkt zur Reduzierung von uner wünscht hohen Temperaturdifferenzen bzw. Wärmespannungen am Reibring besteht darin, den Reibring möglichst symmetrisch zu gestalten, um eine möglichst rasche und gleichmäßige Wär meverteilung über den gesamten Reibring zu erzielen.Another essential point for reducing un wishes high temperature differences or thermal stresses on Friction ring consists of making the friction ring as symmetrical as possible to design, in order to heat as quickly and evenly as possible distribution across the entire friction ring.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |