DE19918667A1 - Bremsscheibe - Google Patents
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Abstract
Eine Bremsscheibe (1) für eine Scheibenbremse eines Fahrzeuges weist einen Topfabschnitt (2) sowie einen Reibringabschnitt (3) mit zwei Reibringen (4, 5) auf. Der radial innenliegende Bereich (10) eines der Reibringe (5) ist in axialer Richtung verbreitert und weist in Umfangsrichtung verteilt mehrere Taschen (9) auf, in die Erhebungen (8) des Topfabschnittes (2) eingreifen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs
nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.
Aus der EP 0 403 799 B1 ist eine Bremsscheibe bekannt, die einen Reibringab-
schnitt mit zwei Reibringen sowie einen Topfabschnitt mit einem radial nach außen
weisenden Tragring aufweist. Die Stege zwischen den beiden Reibringen einerseits
und der Tragring andererseits greifen wechselseitig ineinander, wobei sich durch
entsprechende Ausnehmungen in den Stegen unterschiedliche Wärmeausdehnun
gen in radialer Richtung ausgleichen können. Die Herstellung der bekannten
Bremsscheibe erfolgt durch Verbundgießen des Reibringabschnittes auf den vor
gefertigten Topfabschnitt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Bremsscheibe weiterzubilden. Außer
dem soll ein vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung der Bremsscheibe angege
ben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst. Die An
sprüche 5 bis 9 beschreiben Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe.
Kerngedanke der Erfindung gemäß Anspruch 1 ist es, anstelle der wechselseitigen
"Verzahnung" von Stegen und Tragring den Fußabschnitt eines der beiden Reib
ringe zu verbreitern und mit Ausnehmungen für entsprechende Erhebungen am
Topfabschnitt zu versehen.
Gleichwirkend besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, die Erhebungen am
Reibring und die Ausnehmungen am Topfabschnitt anzubringen, wozu der Topfab
schnitt im Anbindungsbereich eine entsprechende Wandstärke aufweisen muß.
Durch die Erfindung wird eine verbesserte Kühlung des Reibringabschnittes er
reicht, da im Unterschied zu der aus der EP 0 403 799 B1 bekannten Bremsscheibe
alle Kühlluftkanäle zwischen den beiden Reibringen für einen ungehinderten Kühl
luftdurchsatz frei sind.
Bei der Erfindung gemäß Anspruch 2 erfolgt die Fixierung des Reibringabschnitts
gegenüber dem Topfabschnitt nur in einer Axialrichtung durch einen festen An
schlag (oder eine Mehrzahl von Anschlägen). Topf- und Reibringabschnitt werden
durch ein Federelement zur Anlage an diesem Anschlag gebracht. Die in Anspruch
2 beschriebene Anordnung von Anschlag und Federelement an Reibring- bzw.
Topfabschnitt kann ohne Änderung der Funktion auch vertauscht sein.
Durch die Erfindung nach Anspruch 2 wird die Herstellung der Bremsscheibe er
leichtert, da Topf- und Reibringabschnitt getrennt hergestellt, einzeln bearbeitet und
nachfolgend zusammengesetzt werden können. Daneben ist jedoch jedes der Her
stellverfahren nach Anspruch 5 bis 9 ebenso möglich.
Gemäß Anspruch 4 sind zwischen den beiden Abschnitten der Bremsscheibe defi
nierte Verbindungsstellen mit geringer Tragfähigkeit in radialer Richtung vorgese
hen, die im Sinn von Sollbruchstellen bei einer thermomechanischen Beanspru
chung versagen. Durch geeignete Wahl des Querschnitts der Verbindungsstellen
bricht dieser Querschnitt bei der ersten entsprechend hohen thermischen Belastung
und gewährleistet die radial bewegliche Anbindung des Reibringabschnittes.
Anspruch 5 gibt ein Verfahren zur Herstellung einer in einem Gießvorgang gegos
senen Bremsscheibe mit schwimmender Reibringanbindung an. Die Trennfuge wird
durch einen Kern gebildet.
Gemäß Anspruch 6 kann in an sich bekannter Weise durch Verbundgießen die
Trennung der beiden Abschnitte dadurch erreicht werden, daß vor dem Gießen eine
entsprechend der gewünschten Trennfuge gestaltete Trenneinrichtung auf den vor
gefertigten Abschnitt aufgebracht wird. Die Trenneinrichtung besteht beispielsweise
aus einem Tiefziehring aus Metall oder Kunststoff, einem Ring aus Duroplast-
Kunststoff, einem gepreßten oder gesinterten Formstück aus Kunststoff oder Ke
ramik oder einem Vlies aus Glas-, Karbon- oder Keramikfaser.
Gemäß Anspruch 7 ist für den Verbundguß auch die Verwendung eines Trennmit
tels möglich, um eine stoffschlüssige Verbindung des jeweils anderen Abschnittes
mit dem vorgefertigten Abschnitt zu verhindern. Durch die Verwendung eines
Trennmittel kann eine vergleichsweise kleine Trennfuge ("Mikrofuge") erreicht wer
den. Als Trennmittel kommen z. B. Kernschlichte, Graphitpulver, flüssige Trenn
mittel etc. in Frage.
Bei entsprechender Auswahl des Gußwerkstoffes kann der jeweils andere Abschnitt
auch unmittelbar an den vorgefertigen Abschnitt angegossen werden (Anspruch 8).
Durch eine gezielte Gefügeumwandelung werden hierbei Bereiche mit deutlich re
duzierter Festigkeit erzeugt, die Sollbruchstellen darstellen, die bei der ersten aus
reichend hohen thermomechanischen Belastung aufgetrennt werden. Hierdurch
entsteht ebenso wie bei dem Verfahren nach Anspruch 7 eine "Mikrofuge", im Un
terschied zu den unter Anspruch 5 und 6 beschriebenen "Makrofugen", die durch
Einlegen eines Kerns oder einer Trenneinrichtung gebildet werden. Durch das
kleine Spaltmaß der Mikrofuge reduzieren sich mögliche Geräusche bei Lastwech
seln in Umfangsrichtung der Bremsscheibe.
Beim Verbundguß mit unterschiedlichen Materialien für Reibring und Topf wird das
Gußmaterial mit der niedrigeren Schmelztemperatur an einen vorgefertigten Ab
schnitt aus einem Material mit höherer Schmelztemperatur angegossen.
Derjenige Abschnitt der Bremsscheibe, der aus dem Material mit dem niedrigeren
thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, ist bevorzugt mit den Erhebungen
versehen, während der Abschnitt mit dem höheren thermischen Ausdehnungskoef
fizienten die Ausnehmungen trägt. Hierdurch wird ein Verklemmen der beiden Ab
schnitte bei temperaturbedingter Ausdehnung zuverlässig vermieden. Beispiels
weise kann an einen Reibring aus Grauguß ein Topfabschnitt aus Aluminium ange
gossen werden. Ebenso ist eine Kombination zwischen einem Topfabschnitt aus
Aluminium oder Stahl und einem Reibringabschnitt aus Karbon möglich.
Durch wenigstens eine Verbindung zwischen Topf- und Reibringabschnitt wird eine
spanende Bearbeitung der Bremsscheibe ohne zusätzliche Fixierungsmaßnahmen
ermöglicht, da durch die Verbindungen Relativbewegungen zwischen den beiden
Abschnitten ausgeschlossen werden (Anspruch 9). Nach erfolgter Bearbeitung
werden die Verbindungen entfernt, so daß die Bremsscheibe die erfindungsgemäße
Freigängigkeit in radialer Richtung erhält. Gemäß Anspruch 10 können die
Verbindungen bei der Herstellung der Bremsscheibe im Verbundguß direkt ange
gossen werden.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Bremsscheibe, in
teilweiser Schnittdarstellung,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entsprechend der Schnittverlaufslinie
II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung entsprechend der Schnittverlaufslinie
III-III in Fig. 1 und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Bremsscheibe
im Schnitt.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Bremsscheibe 1, die sich aus einem Topfabschnitt 2
sowie einem Reibringabschnitt 3 mit einem äußeren und einem inneren Reibring 4
bzw. 5 zusammensetzt. Die beiden Reibringe 4 und 5 sind über Stege 6 miteinan
der verbunden und bilden zwischen sich Kühlluftkanäle 7 für die Bremsscheibe 1
aus.
Erfindungsgemäß sind an der Außenseite des Topfabschnittes 2 Erhebungen in
Form von Zapfen 8 vorgesehen, die in taschenförmige Ausnehmungen 9 des ver
breiterten Fußabschnittes 10 des inneren Reibringes 5 eingreifen. Gleichwirkend ist
alternativ eine entsprechende Anbindung des Topfabschnittes 2 an den äußeren
Reibring 4 möglich. Die Zapfen 8 sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht, rechteckförmig
ausgebildet und gleichmäßig am Außenumfang des Topfabschnittes 2 angeordnet.
Sie weisen eine Dicke von beispielsweise 5 bis 10 mm auf. Durch die Seitenwände
11 und 12 der Fußabschnitte 10 des Reibringes 5 wird der Reibringabschnitt 3 in
axialer Richtung gegenüber dem Topfabschnitt 2 geführt, wobei aufgrund der nur
geringen Axialkräfte nicht alle Taschen 9 mit seitlichen Wänden 11 und 12 verse
hen sein müssen. Anschläge 13 und 14 in Umfangsrichtung verhindern ein Verdre
hen des Reibringabschnittes 3 gegenüber dem Topfabschnitt 2. Die Trennfuge 15
zwischen Topf- und Reibringabschnitt 2 bzw. 3 ermöglicht eine Ausdehnung der
beiden Abschnitte 2 und 3 gegeneinander bei unterschiedlichen thermischen
Beanspruchungen.
Zwischen den einzelnen Zapfen 8 und Taschen 9 sind fensterartige Öffnungen 16
vorgesehen, durch die die Belüftung der Bremsscheibe 1 verbessert wird. Gleich
zeitig wird durch die Öffnungen 16 eine Gewichtsreduzierung der Bremsscheibe 1
erreicht.
Die Zapfen 8 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel (in einer nicht dargestellten
Ansicht radial auf die Bremsscheibe 1) rechteckförmig ausgestaltet. Abweichend
hiervon sind jedoch auch andere Formen möglich. Bei trapezförmigen Zapfen ist
anstelle von Wänden 11 und 12 zu beiden Seiten der Zapfen 8 nur noch eine ein
seitige axiale Führung in Gestalt einer Seitenwand 11 oder 12 erforderlich, da in der
anderen Axialrichtung die Schrägflächen des Trapezes die Führung übernehmen.
Bei Ausgestaltung der Zapfen in Form von "Doppelpfeilen" mit Schrägflächen in
beiden Axialrichtungen (und auch in beiden Umfangsrichtungen) sind keinerlei Sei
tenwände zur axialen Führung mehr erforderlich, da die beiderseitigen Schrägflä
chen diese Aufgabe vollständig übernehmen.
Die Bremsscheibe 1 gemäß Fig. 4 setzt sich ebenfalls aus einem Topf- und einem
Reibringabschnitt 2 bzw. 3 zusammen, die über Zapfen 8 an der Außenseite des
Topfabschnittes 2 und taschenförmige Ausnehmungen 9 an einem verbreiterten
Fußabschnitt 10 eines inneren Reibringabschnittes 5 ineinandergreifen. Abwei
chend vom ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 sind die Ausnehmungen 9
zur Außenseite der Bremsscheibe 1 hin offen und werden innenseitig jeweils durch
einen Anschlag 20 begrenzt. Der Topfabschnitt 2 weist im Bereich seines offenen
Endabschnittes 26 einen Flansch 23 auf, auf den ein Federelement 21 mit seinem
zylindrischen Befestigungsabschnitt 22 aufgepreßt ist. Vom Befestigungsabschnitt
22 des Federelementes 21 steht ein kragenförmiger Federabschnitt 24 ab, der an
einer Axialfläche 25 des Fußabschnitts 10 anliegt. Entsprechend der Darstellung
gemäß Fig. 4 ist die Axialfläche 25 beispielsweise gegenüberliegend einer Kontakt
fläche 27a an den Anschlägen 20 vorgesehen.
Die Befestigung des Federelementes 21 kann abweichend von der Darstellung der
Fig. 4 auch durch diskrete Verbindungselemente oder eine stoffschlüssige Verbin
dung erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 21 ein
stückig ringförmig ausgebildet; es kann jedoch auch von mehreren einzelnen Ele
menten gebildet werden.
Durch die Vorspannung des Federabschnittes 24 in axialer Richtung wird der Reib
ringabschnitt 3 mit den Flächen 27a seiner Anschläge 20 gegen Kontaktflächen 27b
an den Zapfen 8 gedrückt, so daß das in Fig. 4 eingezeichnete Spiel 28 eliminiert
wird. Da in Axialrichtung der Bremsscheibe 1 nur vergleichsweise geringe Kräfte
auftreten und die axiale Beweglichkeit des Reibringabschnitts 3 zudem durch den
nicht dargestellten Bremssattel begrenzt wird, ist die Führung des Reibringab
schnitts 3 gegenüber dem Topfabschnitt 2 ausreichend, eine entsprechende axiale
Überdeckung zwischen Topf- und Reibringabschnitt 2 bzw. 3 vorausgesetzt. Erfin
dungsgemäß wird in radialer Richtung ein Ausgleich von unterschiedlichen ther
misch bedingten Ausdehnungen von Topf- und Reibringabschnitt 2 bzw. 3 durch
einen Spalt 15 ermöglicht.
Die durch das Federelement 21 erzeugte Vorspannung in axialer Richtung bewirkt
auch einen zusätzlichen Reibschluß in Umfangsrichtung, so daß spielbedingte Ge
räusche im Betrieb der Bremsscheibe 1 vermieden oder aufgrund der Reibungs
dämpfung durch das Federelement 21 zumindest stark reduziert werden. Zudem
kann in die Zwischenräume zwischen Topf- und Reibringabschnitt 2 bzw. 3
ein elastisches Dämpfungselement (nicht dargestellt) eingebracht werden, das ins
besondere in Umfangsrichtung eventuell vorhandenes Spiel ausgleicht und damit
Geräusche wirksam unterbindet.
Claims (10)
1. Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einem
Topfabschnitt sowie einem Reibringabschnitt mit zwei Reibringen, die über
Stege miteinander verbunden sind, wobei Topf- und Reibringabschnitt so in
einandergreifen, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung ein Form
schluß und in radialer Richtung eine begrenzte Verschiebbarkeit gegeben
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der radial innenliegende Bereich (10) eines
der Reibringe (4, 5) in Umfangsrichtung verteilt mehrere Ausnehmungen (9)
aufweist, in die Erhebungen (8) des Topfabschnittes (2) eingreifen.
2. Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einem
Topfabschnitt sowie einem Reibringabschnitt, wobei Topf und Reibringab
schnitt so ineinandergreifen, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung
ein Formschluß und in radialer Richtung eine begrenzte Verschiebbarkeit
gegeben ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Formschlusses in axialer
Richtung einerseits ein Anschlag (20) am Reibringabschnitt (3) und anderer
seits ein Federelement (21) am Topfabschnitt (2) vorgesehen ist, das den
Anschlag (20) axial gegen den Topfabschnitt (2) drückt.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (21) mit einem Befesti
gungsabschnitt (22) an einem Flansch (23) des Topfabschnittes (2) ange
ordnet ist und einen vom Befestigungsabschnitt (22) abstehenden Federab
schnitt (24) aufweist, der auf eine Axialfläche (25) des Reibringabschnittes
(3) wirkt.
4. Bremsscheibe nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Topf- und Reibringabschnitt (2 bzw.
3) im Bereich wenigstens einer Erhebung (8) und Aussparung (9) eine stoff
schlüssige Verbindung vorgesehen ist, die bei entsprechend hoher thermi
scher Beanspruchung während des Betriebs der Bremsscheibe (1) zerstört
wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse
eines Fahrzeugs, die einen Reibring- und einen Topfabschnitt aufweist, die
jeweils aus einem Gußwerkstoff bestehen und so ineinandergreifen, daß in
axialer Richtung und in Umfangsrichtung ein Formschluß und in radialer
Richtung eine begrenzte Verschiebbarkeit gegeben ist, insbesondere zur
Herstellung einer Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Gußform für Topf- und
Reibringabschnitt (2 bzw. 3) verwendet wird, mit einem Kern, der die beiden
Abschnitte (2 bzw. 3) voneinander trennt, so daß das Gußmaterial in einem
Arbeitsgang in beide Abschnitte (2, 3) eingebracht werden kann.
6. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse
eines Fahrzeugs, die einen Topf- und einen Reibringabschnitt aufweist, die
so ineinandergreifen, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung ein
Formschluß und in Radialrichtung eine begrenzte Verschiebbarkeit gegeben
ist, durch Verbundgießen, insbesondere zur Herstellung einer Bremsscheibe
nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gießen des zweiten Abschnittes (2
bzw. 3) eine vorgeformte Trenneinrichtung auf den ersten Abschnitt (3 bzw.
2) aufgebracht wird, die eine Trennfuge (15) erzeugt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse
eines Fahrzeugs, die einen Topf- und einen Reibringabschnitt aufweist, die
so ineinandergreifen, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung ein
Formschluß und in Radialrichtung eine begrenzte Verschiebbarkeit gegeben
ist, durch Verbundgießen, insbesondere zur Herstellung einer Bremsscheibe
nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gießen des zweiten Abschnittes (2
bzw. 3) ein flüssiges oder pulverförmiges Trennmittel auf den ersten Ab
schnitt (3 bzw. 2) aufgebracht wird, das eine Trennfuge (15) erzeugt.
8. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse
eines Fahrzeugs, die einen Topf- und einen Reibringabschnitt aufweist, die
so ineinandergreifen, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung ein
Formschluß und in Radialrichtung eine begrenzte Verschiebbarkeit gegeben
ist, durch Verbundgießen, insbesondere zur Herstellung einer Bremsscheibe
nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß an den ersten Abschnitt (3 bzw. 2) der zweite
Abschnitt (2 bzw. 3) unmittelbar in einer Weise angegossen wird, daß der
Verbindungsbereich zwischen den beiden Abschnitten (2 bzw. 3) eine redu
zierte Festigkeit aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse
eines Fahrzeugs, die einen Reibring- und einen Topfabschnitt aufweist, die
so ineinandergreifen, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung ein
Formschluß und in radialer Richtung eine begrenzte Verschiebbarkeit gege
ben ist, insbesondere zur Herstellung einer Bremsscheibe nach einem der
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. zwischen Topf- und Reibringabschnitt (2 bzw. 3) wenigstens eine stoff schlüssige Verbindung angebracht,
- 2. die Bremsscheibe (1) spanend bearbeitet und
- 3. anschließend die Verbindung entfernt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (1) durch Verbundgießen
hergestellt und dabei die Verbindung in Form eines die beiden Abschnitte (2
bzw. 3) überbrückenden Steges angegossen wird.
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DE1999118667 DE19918667B4 (de) | 1999-04-24 | 1999-04-24 | Bremsscheibe |
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DE1999118667 Expired - Fee Related DE19918667B4 (de) | 1999-04-24 | 1999-04-24 | Bremsscheibe |
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