DE202006017240U1 - Disc brake for bikes has outer ring area, which is made up of carbon fiber reinforced carbon or ceramic fiber reinforced composite, e.g. carbon fiber reinforced silicon carbide - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, die dazu geeignet ist, auf einer Radnabe bzw. einer Radnabenhülse eines Fahrrads befestigt zu werden, umfassend einen inneren Ringbereich, der mit der Radnabe bzw. Radnabenhülse koppelbar ist, sowie einen äußeren Ringbereich, mit dem ein Bremsklotz in Reibkontakt treten kann.The The invention relates to a brake disc which is suitable for attached to a wheel hub or a hub shell of a bicycle to be, comprising an inner ring portion, which coincides with the wheel hub or wheel hub sleeve can be coupled, as well as an outer ring area, with which a brake pad can come into frictional contact.
Herkömmliche Bremsscheiben für Fahrräder sind über ihren inneren Ringbereich mit der Radnabe bzw. Radnabenhülse über ein Kugellager befestigt. Außerdem ist ein äußerer Ringbereich vorgesehen, mit dem mindestens ein Bremsklotz in Reibkontakt treten kann, um somit einen Bremseffekt zu erzielen. Innerer und äußerer Ringbereich sind dabei durch eine Mehrzahl von Verbindungsrippen miteinander verbunden. Derartige Bremsscheiben bestehen meist aus Stahl.conventional Brake discs for Bicycles are over theirs Inner ring area with the hub or wheel hub sleeve over a Fixed ball bearings. Furthermore is an outer ring area provided, with the at least one brake pad in frictional contact occur can, so as to achieve a braking effect. Inner and outer ring area are connected to each other by a plurality of connecting ribs. Such brake discs are usually made of steel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hochleistungsfähige und leichte Bremsscheibe zur Verfügung zu stellen.task It is the object of the present invention to provide a high performance and light brake disc available to deliver.
Diese Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–15.These Task is solved by the entire teaching of claim 1. advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims 2-15.
Erfindungsgemäß besteht zumindest der äußere Ringbereich der Bremsscheibe aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff (CFC) oder aus keramischem Faserverbundwerkstoff (CMC), insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Siliziumcarbid. Besonders für Mountbikes, bei deren Gebrauch oft starke Bremskräfte einwirken, eignen sich die beiden Materialien besonders gut. Als CFC wird insbesondere kurzfaserverstärkter CFC verwendet. CFC, insbesondere kurzfaserverstärkter CFC, hat die Vorteile einer minimalen Wärmedehnung sowie einer hohen Zähigkeit. Durch Zinkphosphatimprägnierungen lassen sich die CFC-Werkstoffe gegen Oxidation schützen. Das CFC-Material hat außerdem den Vorteil, dass Bremsscheiben von besonders geringem Gewicht (z.B. 85 g) hergestellt werden können. Die kohlenstofffaserverstärkte Siliziumcarbid-Bremsscheibe hat den Vorteil, dass sie sowohl ein sehr gutes Kalt- als auch Warmbremsverhalten hat. Außerdem können herkömmliche Bremsbeläge (organische Bremsbeläge) verwendet werden. Weitere Vorteile der kohlenstofffaserverstärkten Siliziumcarbidkeramik sind eine minimale Wärmedehnung, eine gute Zähigkeit, eine ausreichende Festigkeit, hohe Thermoschockbeständigkeit, hohe Oxidationsbeständigkeit, sehr gute Verschleißfestigkeit und eine niedrige Dichte. Ferner wird kein Einfluss von Feuchtigkeit auf die Bremsleistung beobachtet. Das Scheibenmaterial ist außerordentlich korrosionsbeständig und damit unempfindlich gegenüber Streusalzwirkung.According to the invention at least the outer ring area the brake disc made of carbon fiber reinforced carbon (CFC) or made of ceramic fiber composite material (CMC), in particular of carbon fiber reinforced silicon carbide. Especially for Mountbikes that often have strong braking forces when used The two materials are particularly well suited. In particular, CFC is short fiber reinforced CFC used. CFC, in particular short fiber reinforced CFC, has the advantages a minimum thermal expansion as well as a high toughness. By zinc phosphate impregnations can be the CFC materials protect against oxidation. The CFC material has as well the advantage that brake discs of very low weight (e.g. 85 g) can be produced. The carbon fiber reinforced Silicon carbide brake disc has the advantage that they have both a very good cold and warm braking behavior Has. Furthermore can conventional Brake pads (organic brake pads) be used. Further advantages of the carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic are a minimal thermal expansion, a good tenacity, one sufficient strength, high thermal shock resistance, high oxidation resistance, very good wear resistance and a low density. Furthermore, no influence of moisture observed on the braking performance. The disc material is extraordinary corrosion-resistant and thus insensitive to Road salt effect.
Vorteilhafterweise ist ein Aufnahmeelement vorgesehen, welches den inneren Ringbereich aufweist und an dem der äußere Ringbereich (aus CFC oder aus CMC) befestigt ist. Das Aufnahmeelement muss dabei nicht aus CFC oder CMC bestehen, sondern besteht vielmehr aus einem anderen leichten Werkstoff, welcher nicht eine so hohe Verschleißfestigkeit aufweisen muss. Das Aufnahmeelement mit seinem inneren Ringbereich ist dabei so ausgestaltet, dass ein idealer Rundlauf an der Radnabe bzw. Radnabenhülse sichergestellt ist.advantageously, a receiving element is provided, which the inner ring area and at which the outer ring area (made of CFC or CMC) is attached. The receiving element must be there not consist of CFC or CMC, but rather consists of one other lightweight material, which is not such a high wear resistance must have. The receiving element with its inner ring area is designed so that an ideal concentricity at the wheel hub or wheel hub sleeve is ensured.
Vorteilhafterweise kann das Aufnahmeelement aus hochfestem Aluminium oder einer hochfesten Aluminiumlegierung bestehen. Ein solcher Werkstoff zeichnet sich durch sein geringes Gewicht, seine Korrosionsbeständigkeit als auch seine hohe Festigkeit aus.advantageously, The receptacle can be made of high strength aluminum or a high strength Consist of aluminum alloy. Such a material stands out due to its light weight, its corrosion resistance as well as its high strength.
Der äußere Ringbereich kann an das Aufnahmeelement mittels Schrauben oder Nieten befestigt sein. Eine einfache Montage von äußerem Ringbereich und Aufnahmeelement wird damit gewährleistet. Die Schrauben oder Nieten sorgen außerdem für eine sichere und dauerhafte Verbindung der Bauteile aus unterschiedlichem Werkstoff.The outer ring area Can be attached to the receiving element by means of screws or rivets be. A simple assembly of outer ring area and receiving element is guaranteed. The screws or Rivets also ensure a safe and permanent connection of the components made of different materials.
Mit besonderem Vorteil kann der äußere Ringbereich mittels Floater an das Aufnahmeelement befestigt sein. Floater sind nietenartige Befestigungselemente, die aufgrund ihrer schwimmenden Lagerung dafür sorgen, dass sich der äußere Ringbereich in einem gewissen Ausmaß radial bewegen kann. Das Ausziehen und Zusammenziehen des Materials wird hierdurch sozusagen aufgenommen. Der äußere Ringbereich kann sich dabei um ca. 1 mm bewegen. Dies ist insbesondere bei einem äußeren Ringbereich aus CMC, welches relativ spröde sein kann, von Vorteil. Die Haltbarkeit des äußeren Ringbereichs wird dadurch erhöht. Außerdem ergibt sich ein besseres Ansprechverhalten und einem Verzug der Bremsscheibe wird vorgebeugt.With particular advantage may be the outer ring area be attached by floaters to the receiving element. Floaters are Rivet-type fasteners, due to their floating Storage for it make sure that the outer ring area is in to a certain extent radially can move. The extraction and contraction of the material is absorbed by it so to speak. The outer ring area may be move it by approx. 1 mm. This is especially true for an outer ring area from CMC, which is relatively brittle can be beneficial. The durability of the outer ring area is thereby elevated. Furthermore results in a better response and a delay of the brake disc is prevented.
Das Aufnahmeelement kann einen mittleren Ringbereich aufweisen, der um den inneren Ringbereich angeordnet ist, wobei Verbindungsrippen den inneren und mittleren Ringbereich verbinden, so dass eine bessere Wärmeabfuhr erzielt wird. Außerdem wird durch die damit verbundene Materialeinsparung das Gewicht des Aufnahmeelements entsprechend reduziert. Das Aufnahmeelement kann zusätzlich oder alternativ Lüftungsbohrungen und/oder Ausnehmungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen.The Receiving element may have a middle ring portion, the is arranged around the inner ring portion, wherein connecting ribs connect the inner and middle ring area, so that a better heat dissipation is achieved. Furthermore Due to the associated material savings, the weight of the Receiving element reduced accordingly. The receiving element may additionally or alternatively ventilation holes and / or Have recesses for weight reduction.
Vorteilhafterweise können am mittleren Ringbereich Befestigungslaschen zur Befestigung am äußeren Ringbereich vorgesehen sein. Die Befestigungslaschen können dabei vom mittleren Ringbereich nach außen weisen und somit in vorteilhafterweise mit dem anliegenden äußeren Ringbereich aus CFC oder CMC verschraubt oder vernietet werden. Die Befestigungslaschen weisen dazu Bohrungen auf, in welche jeweils eine Schraube oder ein Niet eingeführt werden und mit dem äußeren Ringbereich verbunden werden kann.Advantageously, fastening straps for attachment to the outer ring area can be provided on the middle ring area. The fastening straps can point outward from the middle ring area and thus in an advantageous manner be screwed or riveted to the adjacent outer ring area of CFC or CMC. The fastening tabs have holes for this purpose, in each of which a screw or a rivet can be inserted and connected to the outer ring area.
Die nach außen weisenden Befestigungslaschen können im Bereich der jeweiligen Verbindungsrippen vorgesehen sein. Die Verbindungsrippen dienen somit gleichzeitig der Stabilisierung der Befestigung mit dem äußeren Ringbereich.The outward pointing fastening tabs can be provided in the region of the respective connecting ribs. The Connecting ribs thus simultaneously serve to stabilize the attachment with the outer ring area.
Die Außenseite des mittleren Ringbereichs liegt an der Innenseite des äußeren Ringbereichs zumindest nahezu, insbesondere bündig an, so dass eine stabile und aerodynamisch vorteilhafte Anordnung zur Verfügung gestellt wird.The outside of the middle ring area lies on the inside of the outer ring area at least almost, in particular flush so that a stable and aerodynamically advantageous arrangement to disposal is provided.
Das Aufnahmeelement kann im Wesentlichen plan aufgebaut sein und mit der Ober- und Unterseite des äußeren Ringbereichs bündig verlaufen. Dies kann aerodynamische Vorteile haben.The Receiving element can be constructed essentially flat and with the top and bottom of the outer ring area flush run. This can have aerodynamic benefits.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der äußere Ringbereich Lüftungsbohrungen aufweisen, die zweckmäßigerweise regelmäßig verteilt um den äußeren Ringbereich angeordnet sind. Die Lüftungsbohrungen sorgen für einen schnellen Abtransport der beim Bremsen erzeugten Reibungswärme.In an advantageous embodiment variant can the outer ring area Have ventilation holes, which expediently distributed regularly around the outer ring area are arranged. The ventilation holes take care of a quick removal of the frictional heat generated during braking.
Zusätzlich oder alternativ kann der äußere Ringbereich Ausnehmungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen. Auch diese Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise regelmäßig verteilt um den äußeren Ringbereich angeordnet. Die Ausnehmungen zur Gewichtsreduzierung dienen auch gleichzeitig der Lüftung und damit dem Wärmeabtransport.Additionally or alternatively, the outer ring area Have recesses for weight reduction. Also these recesses are expediently distributed regularly around the outer ring area arranged. The recesses for weight reduction are also used at the same time the ventilation and thus the heat dissipation.
Vorteilhafterweise kann der äußere Ringbereich einen Außendurchmesser von 150 mm – 220 mm, insbesondere 160 mm – 210 mm, aufweisen. Insbesondere ist der Innendurchmesser des äußeren Ringbereichs dem Außendurchmesser des Aufnahmeelements im Wesentlichen angepasst.advantageously, can the outer ring area an outer diameter from 150 mm to 220 mm, in particular 160 mm - 210 mm, have. In particular, the inner diameter of the outer ring portion the outer diameter the receiving element substantially adapted.
Der äußere Ringbereich kann eine Breite von 25 mm – 45 mm, insbesondere 30 mm – 40 mm aufweisen, auf welche der Bremsbelag bzw. Bremsklotz einwirken kann. Eine optimale Kombination von ausreichender Bremsfläche sowie geringem Gewicht ist damit geschaffen.The outer ring area can have a width of 25 mm - 45 mm, in particular 30 mm - 40 mm, on which act the brake pad or brake pad can. An optimal combination of sufficient braking surface as well low weight is created.
Der äußere Ringbereich kann ferner eine Stärke von 1 mm – 5 mm, insbesondere 1,5 mm – 4 mm, aufweisen, um die notwendige Festigkeit und Stabilität zu besitzen.The outer ring area can also be a strength from 1 mm to 5 mm, in particular 1.5 mm - 4 mm, have to have the necessary strength and stability.
Die Erfindung ist anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The Invention is based on advantageous embodiments in the drawing figures explained in more detail. These demonstrate:
Bezugsziffer
Die
Bremsscheibe
In
den Ausführungsvarianten
gemäß den
Bei
der Ausführungsvariante
gemäß
Das
Aufnahmeelement
Bei
den Ausführungsvarianten
gemäß der
Die
nach außen
weisenden Befestigungslaschen
Wie
oben bereits erwähnt,
liegt die Außenseite
des mittleren Ringbereichs
Bei
der Ausführungsvariante
gemäß den
Die
Ausführungsvariante
des äußeren Ringbereichs
Der äußere Ringbereich
- 11
- Bremsscheibebrake disc
- 22
- innerer Ringbereichinternal ring area
- 33
- äußerer Ringbereichouter ring area
- 44
- Aufnahmeelementreceiving element
- 55
- Nietrivet
- 66
- FloaterFloater
- 77
- mittlerer Ringbereichmiddle ring area
- 88th
- Verbindungsrippeconnecting rib
- 99
- Ausnehmungrecess
- 1010
- Befestigungslaschemounting tab
- 1111
- Außenseiteoutside
- 1212
- Innenseiteinside
- 1313
- Lüftungsbohrungventilation hole
- 1414
- Ausnehmungrecess
Claims (15)
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2007
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Effective date: 20091023 |
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R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20130601 |