DE19927406A1 - Bremsscheibe für Scheibenbremsen an Zweiradfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Bremsscheiben für Scheibenbremsen an Zweiradfahrzeugen.

Die in diesem Fahrzeugbereich eingesetzten Bremsscheiben sind üblicherweise so gestaltet, wie im folgenden beschrieben und beispielhaft in der der Anmeldung beigefügten Zeichnung 1 dargestellt ist. Der Nabenbereich (1) dient mit einer zentralen Bohrung zur Aufnahme der Radnabe. Mittels Befesti­ gungsbohrungen wird die Scheibe auf der Radnabe zentriert und festgehalten. Der mittlere Bereich (2) ist häufig mit Durchbrüchen versehen. Je nach Ausgestaltung können die verbliebenen Verbindungen ein speichenartiges Bild ergeben. An den äußeren Bereich, den Reibring (3), werden beim Bremsvorgang die Bremsbeläge angedrückt, wodurch das Bremsmoment erzeugt wird. Im Bereich des Reibringes weisen die Scheiben oftmals durchgehende kreisrunde Lochungen oder Aussparungen in anderer Form (4) auf. Diese haben mehrere Funktionen. Sie dienen zum besseren Ableiten der beim Bremsen entstehenden Wärme. An ihren Kanten erfolgt ein permanentes Nachschleifen der Bremsbelagsoberflächen. Feuchtigkeit auf der Scheibe kann beim Bremsvorgang in die Lochungen verdrängt werden. Durch Gestaltung und Anordnung der Aussparungen wird versucht, Schwingungen und Erschütterungen der Scheibe beim Bremsvorgang, die unerwünschte Geräusche hervorrufen können, zu verhindern.

1. In den bekannten Ausführungen sind die Aussparungen so über die Fläche des Reibringes verteilt, daß die Bereiche am äußersten Rand der Scheibe und am Übergang des Reibringes zum mittleren Bereich der Scheibe frei von Aussparungen bleiben. Die Bremsbeläge werden im Bereich der Aussparungen durch deren Kanten stärker abgeschliffen, als in Bereichen des Reibringes, die keine Aussparungen aufweisen. Ohne weitere Vorkehrungen bleiben bei fortschreitendem Abnutzungsgrad der Bremsbeläge an den entsprechenden Auflagestellen auf den Bremsbelägen Erhöhungen im Vergleich zu dem Bereich der Bremsbelagsfläche, der beim Bremsvorgang von den Kanten der Aussparungen abgeschliffen wird. Mit zunehmender Abnutzung dieses Bereiches werden die Erhöhungen erhabener und berühren beim Bremsvorgang die Bremsscheibe vor der übrigen Bremsbelagsfläche. Dies führt zu einer Veränderung der gewohnten Bremscharakteristik und insgesamt zu einer reduzierten Bremswirkung. Im fortgeschrittenen Stadium kann sogar der Kontakt der Bremsbelagsfläche mit der Bremsscheibe beim Bremsvorgang behindert werden. Bekannte Lösungen versuchen diese nachteiligen Erscheinungen durch die Verwendung von Bremsbelägen mit mehr oder weniger abgerundeter oder kreisrunder Formen, die die von Aussparungen freien Randbereiche des Reibringes nicht berühren, zu vermeiden. Damit bleibt allerdings ein Teil der vorhandenen Fläche des Reibringes und damit ein Teil des vorhandenen Scheibenradiuses zur Erzeugung des Reibmoments ungenutzt. Dies bedeutet einen gewichts- und kostenmäßig nicht erwünschten Material­ mehraufwand.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Bremsscheibe vorzuschlagen, die durch Erzeugung einer gleichmäßigen Abtragung an den Bremsbelägen den gesamten Reibringbereich der Scheibe zur Erzeugung des Reibmomentes nutzen kann. Sie löst die Aufgabe durch die in Patentanspruch 1 beschriebenen Merkmale.

Im Bereich des Übergangs des Reibrings zum mittleren Bereich der Scheibe und am äußeren Rand der Bremsscheibe werden einige flächige Vertiefungen, sogenannte Nuten (5), so eingebracht, daß sie, ausgehend von der inneren Begrenzungslinie des Reibringes und von der Scheibenaußenkante, die von den Aussparungen freien Bereiche des Reibringes unterbrechen und in die von den äußersten und innersten Aussparungen bei der Drehbewegung der Scheibe erzeugten Kreisringflächen hineinragen. Unabhängig von der Flächenform der Aussparungen ist es dabei maßgeblich, daß die Kanten der Nuten den Kanten der Aussparungen entsprechen oder weitgehend ähnlich sind. Die Kanten der Nuten bewirken sowohl im inneren Bereich als auch im äußeren Randbereich des Reibringes einen Abtrag des Bremsbelages entsprechend dem Abtrag auf der übrigen Bremsbelagsfläche. Damit bleibt während der gesamten Lebensdauer des Bremsbelages die Bremswirkung konstant und die gewohnte Charakteristik des Bremsvorganges erhalten.

Für die dadurch mögliche Nutzung des gesamten Reibringbereichs zur Erzeugung des Reibmoments bieten sich verschiedene nützliche Anwendungsformen an:

• - Durch die Einbeziehung auch des äußeren Randes der Scheibe zur Erzeugung des Reibmomentes wird der bisherige tatsächliche Scheibenradius auch zum für die Erzeugung des Reibmomentes effektiven Radius. Bei gleichem Reibmoment wie herkömmliche Scheiben können die erfindungsgemäß gestalteten Scheiben kleiner und leichter gebaut werden.
• - Es besteht die Möglichkeit, bei gegenüber bisherigen Konstruktionen unverändert großen Scheibenradien größere, die gesamte Fläche des Reibrings bedeckende Bremsbeläge einzusetzen. Damit vergrößert sich der für die Erzeugung des Reibmoments maßgebliche effektive Scheibenradius. So wird ein größeres Reibmoment, also ein größerer Wirkungsgrad der Bremse, erzielt.
• - Die erfindungsgemäße Gestaltung der Bremsscheibe ermöglicht die Verwendung von Bremsbelägen mit unterschiedlichen Flächenformen. Über den Bereich des Reibringes hinausragende Teilbereiche der Bremsbeläge, z. B. bei der Verwendung qua­ dratischer oder rechteckiger Beläge, beeinträchtigen nicht die Funktion der Bremse, ermöglichen allerdings eine grö­ ßere, beim Bremsvorgang wirksame Belagsfläche als runde Beläge, wie sie bei vielen bekannten Scheibenbremssystemem eingesetzt werden. Die von quadratischen oder rechteckigen Bremsbelägen abgedeckten Flächen auf dem Reibringbereich der Bremsscheibe sind größer als diejenige von runden Belägen. Dadurch reduziert sich die Abnutzung des Bremsbelages, seine Lebensdauer nimmt zu. Die Herstellung quadratischer oder rechteckiger Bremsbeläge samt deren Aufbringung auf entsprechende Halterungen (Bremsschuhe) ist technisch ein­ facher und kostengünstiger als solche runder Gestaltung. Bei diesen Flächengestaltungen tritt auch nicht die von runden Belägen bekannte Problematik der Tendenz des Drehens des Bremsbelages in der Befestigungsvorrichtung beim Bremsvorgang auf.

2. Als Ausführungsvariante wird mit Patentanspruch 2 vor­ geschlagen, im Bereich der Außenkante der Bremsscheibe anstelle der bei Patentanspruch 1 beschriebenen Einbringung von Nuten das Material vollständig zu entfernen. Es bietet sich an, dazu Flächenformen zu verwenden, die Teilsegmente der für die Aussparungen auf dem Reibring verwendeten Flächenformen sind, beispielsweise bei kreisrunden Aussparungen die Teilfläche eines Kreises. Für die erfindungsgemäße Funktion ist es entscheidend, daß die Segmente soweit vom äußeren Rand der Scheibe her in Richtung Achsmittelpunkt ausgedehnt sind, daß sie die von den äußersten Aussparungen bei der Drehbewegung der Scheibe erzeugten Kreisringflächen anschneiden.

Der Einsatz solcher Segmente (6) erzeugt diesselbe Abnutzung am Bremsbelag, wie die unter Patentanspruch 1 beschriebenen flächigen Vertiefungen. Die Anbringung der Segmente an Stelle von Nuten kann produktionstechnische Vorteile haben, da sie bei entsprechender Formgestaltung im gleichen Bearbei­ tungsschritt wie die Aussparungen aus der Rohscheibe herausgelöst werden können.

3. Neben der Abnutzung der Bremsbeläge erfolgt beim Bremsvorgang auch ein Materialabtrag an der Bremsscheibe. Vor allem bei der Verwendung an Scheibenbremsen für Fahrräder wird aus Gewichts- und Kostengründen mit möglichst dünnwandigen Scheiben gearbeitet. Dabei kann es zu einer Unterschreitung der kritischen Tiefe der Scheibe gerade auch deswegen kommen, weil im Fahrradbereich regelmäßige Wartungen in Fachwerkstätten nicht üblich sind. Ohne Meßwerkzeug ist es dem Endanwender nicht möglich, zu erkennen, wann eine kritische, die Belastbarkeitsanforderung an die Bremsscheibe unterschrei­ tende Tiefereduzierung eingetreten ist und eine Auswechslung der Scheibe aus Sicherheitsgründen erfolgen muß.

Die Erfindung hat sich daher zur weiteren Aufgabe gemacht, die Bremsscheibe gemäß Patentanspruch 1 so zu gestalten, daß sie gleichzeitig eine Lösung dieses Sicherheitsproblems bietet kann. Sie ereicht dies mit den in Patentanspruch 3 vorgeschlagenen vorteilhaften Ausgestaltungen der in Patentanspruch 1 beschriebenen Nuten. Zeichnung 2 zeigt eine solche Ausgestaltung im Bereich der äußeren Scheibenkante in der Draufsicht.

Am äußeren Rand der Scheibe oder am inneren Rand des Reibringes oder auch an beiden dieser Bereiche werden Nuten gemäß Patentanspruch 1 eingebracht. Bei erfindungsgemäßer Bestimmung ist die Tiefe der Nuten (7) so zu gestalten, daß sie der Distanz entspricht, um den die Scheibe (8) abgenutzt werden darf, bevor diese eine kritische Tiefereduzierung erreicht. So kann beispielsweise bei einem Bremssystem, das mit gegenläufigen Bremskolben auf beiden Seiten der Bremsscheibe anbremst, im Neuzustand die Vertiefung der Nuten auf jeder Seite der Scheibe 0.00015 m betragen, wenn die neue Scheibe eine Tiefe von 0.002 m besitzt und die an die Belastbarkeit der Scheibe beim Bremsvorgang gestellte Materialfestigkeitsanforderung eine Tiefe von mindestens 0.0017 m notwendig macht. Sobald die so gestalteten Nuten wegen Abnutzung der Scheibe verschwinden, erkennt der Benutzer durch einfache optische Kontrolle, daß die Scheibe jetzt nur noch eine Tiefe von 0.0017 m hat und daher aus Sicherheitsgründen die Scheibe ausgewechselt werden muß.

Die Vertiefungen können also in erfindungsgemäßer Aus­ gestaltung, nämlich in für das jeweilige Scheibenmaterial und das jeweilige Bremssystem individuell definierten Tiefen, neben der gemäß Patentanspruch 1 zugedachten Funktion die Funktion einer optischen Kontrollmöglichkeit für den Abnutzungsgrad der Scheibe übernehmen.

Claims (3)

1. Bremsscheibe für Scheibenbremssysteme an Zweirad­ fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Scheibenaußenkante und im Bereich des Überganges des Reibrings zum mittleren Teil der Scheibe flächige Vertiefungen eingebracht sind.

2. Bremsscheibe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Vertiefungen im Bereich der Scheibenaußen­ kante Aussparungen eingebracht sind.

3. Bremsscheibe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Vertiefungen im Bereich der Scheibenaußen­ kante oder im Bereich des Überganges zum mittleren Bereich der Scheibe oder in beiden Bereichen eine auf die maximal zulässige Abtragung des Scheibenmaterials durch Bremsvor­ gänge abgestimmte Tiefe haben.