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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Bremsscheibe insbesondere für Scheibenbremsen
insbesondere für Räder, nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Bremsscheiben
von Rädern sind im Stand der Technik insbesondere für
Kraftfahrzeuge hinlänglich bekannt. Die Bremsscheiben werden
bei einem Bremsvorgang massiven thermischen und mechanischen Einflüssen
ausgesetzt. Dabei wird auf die Bremsscheibe aufgrund der Wirkung
der Bremszangen eine erhebliche axiale Zustellkraft auf die Bremsscheibe
ausgeübt, die beim Bremsvorgang wirkt.
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Auch
unterliegt die Bremsscheibe der Fliehkraft aufgrund der auch erheblichen
Drehgeschwindigkeiten des Rades, an welchem die Bremsscheibe befestigt
ist und welches schließlich mittels der Bremsscheibe abgebremst
werden soll.
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Darüber
hinaus wird die Bremsscheibe beim Bremsvorgang bremsmomentbeaufschlagt
und sie steht unter dem Einfluss von Stößen durch
den Reibschluss zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe,
die, falls die Bremsscheibe in Segmenten ausgebildet ist, durch
die Bremsscheibensegmente übertragen werden.
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Weiterhin
ist es bekannt, dass aufgrund der Reibung zwischen Bremsscheibe
und Bremsbelägen eine durchaus sehr erhebliche Reibleistung
verursacht wird, welche zu einer sehr erheblichen thermischen Belastung
der Bremsscheibe führt. Durch die hohe thermische Belastung
der Bremsscheibe wird die Bremsscheibe auch auf sehr hohe Temperaturen erhitzt,
was bis zum Rotglühen der Bremsscheibe führen
kann. Durch diesen erheblichen Energieeintrag und durch die damit
verbundene Temperaturerhöhung erfährt die Bremsscheibe
als solche auch eine erhebliche thermische Ausdehnung. Dies kann neben
der eigentlichen thermischen Ausdehnung der Bremsscheibe auch zu
einer zum Beispiel konischen Aufstellung der Bremsscheibe oder zu
einem sonstigen nicht planen Verziehen der Bremsscheibe bzw. deren
Segmente führen, was vorteilhaft zu vermeiden oder zumindest
zu minimieren gilt, weil dies die Funktionsweise der Bremsscheibe
und die Effektivität der Bremsung reduziert.
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Üblicher
Weise wird bei Bremsscheiben, die aus Segmenten aufgebaut sind,
das jeweilige Segment befestigt und zentriert, damit es sich aufgrund einer
thermischen Ausdehnung in eine vorgegebene Richtung gezielt ausdehnen
kann.
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Die
EP 1 682 791 B1 offenbart
eine Bremsscheibe, bei welcher ein Reibring mittels Klemmschrauben
an einer Nabe oder einer Befestigungsscheibe befestigbar ist, wobei
zur Verdrehsicherung und zur Zentrierung Gleitelemente in Radialnuten
geführt sind.
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Die
DE 38 14 614 A1 offenbart
eine Wellenbremsscheibe für Schienenfahrzeuge mit einem
Reibring, welcher mittels Durchgangsschrauben mit der Nabe verbunden
sind, wobei sich die Durchgangsschrauben durch Bohrungen am Außenumfang
der Nabe und durch Bohrungen an am Innenumfang des Reibrings befindlichen
Haltelaschen erstrecken. Weiterhin sind Gleitsteine vorgesehen,
die radial beweglich angeordnet sind. Dies soll bei jeder thermischen Belastung
eine Zentrierung des Reibrings herbeiführen.
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Die
WO 01/96758 A1 offenbart
eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, bei welchem
ein Bremsring mit einem Nabenflansch mit Schrauben verbunden wird.
Dabei treten ebenfalls Wärmedehnungen auf zwischen dem
Bremsring und dem Nabenkörper, weil der Bremsring sich
bei einer Bremsungen stark erwärmt, während der
Nabenkörper weniger stark erwärmt wird. Um bei
einer Wärmedehnung eine Achsparallelität von Schrauben
zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass ein Halteelement
angeordnet ist, welches am Nabenkörper fixiert ist und
durch welches das Ende der Schrauben nach deren Durchtritt durch
den Bremsringflansch gehalten werden kann. Dabei ist das Halteelement
als Winkelelement ausgebildet.
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Die
EP 0683 331 B1 offenbart
eine Bremsscheibe für Schienenfahrzeuge, mit zu beiden
Seiten des Rades angeordneten Reibringen, welche beabstandet angeordnet
sind, wobei die Reibringe mittels Schrauben gehalten sind, die durch
das Rad hindurchgreifen und wobei weiterhin Gleitsteine vorgesehen
sind, mittels welchen die Reibringe an der Radscheibe radial geführt
sind, wobei die Gleitsteine als zu beiden Seiten der Radscheibe
wirkende Doppelgleitsteine gebildet sind, welche jeweils einen die
Radscheibe durchsetzenden zylindrischen Körper aufweisen.
Die Gleitsteine zentrieren somit die beiden an den gegenüberliegenden
Seiten der Radscheibe angeordneten Reibringe. Dies hat den Nachteil,
dass bei fehlerhaften Gleitsteinen beide Reibringe dem Fehler ausgesetzt
sind und bei einem Austausch eines Gleitsteins beide Reibringe tangiert
sind.
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Die
GB 1 239 851 offenbart eine
Bremsscheibe eines Rades, bei welcher die Bremsscheibe durch Schrauben
und radial verlaufende und in Bohrungen eingepasste Elemente gesichert
und zentriert wird. Die Bremsscheibe weist Halteelemente auf, die nicht
auf einem Durchmesser liegen und somit bei thermischer Last zu einem
ungleichmäßigen Ausdehnungsverhalten der Bremsscheibe
führt und somit einen Verzug der Scheibe fördert.
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Die
DE 38 39 073 A1 offenbart
die Befestigung der Bremsscheibe an dem Rad durch Passschrauben
und Durchgangschrauben, wobei die Bremsscheibe als solche aus zwei
halbkreisförmigen Segmenten gebildet wird. Bei der in dieser
Schrift zum Stand der Technik offenbarten Bremsscheibe sind am inneren
und äußeren Umfang verteilt Schrauben vorgesehen,
wobei die Schrauben am äußeren Umfang in kleinerer
Winkelverteilung angeordnet sind als am inneren Umfang, was zu einer
unterschiedlichen Haltekraft bei thermischer Ausdehnung führt
und zu einem ungleichmäßigen Aufstellen der Bremsscheibe
zwischen den Verschraubungen innen und außen führt.
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Die
DE 1530241 A1 offenbart
die Befestigung der Bremsscheibe an einem Rad mittels einer federnden
Halterung mit Spannteilen. Die Scheibe wird an keiner Stelle fixiert,
so dass sie sich bei thermischer Last schnell zu topfen beginnt.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung,
Vorteile
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bremsscheibe zu schaffen, welche
hinsichtlich der Befestigung insbesondere im Hinblick auf die wirkenden
thermischen Lasten gegenüber dem Stand der Technik verbessert
ist.
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Dies
wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach eine Bremsscheibe
geschaffen wird, welche bevorzugt einseitig oder beiderseits eines
Trägers, wie eines Rads, in Segmenten anordenbar ist und
mittels über den Umfang der Bremsscheibe verteilten Befestigungsmitteln,
wie beispielsweise Schrauben, an dem Rad befestigbar ist, wobei
der Winkel zwischen den Befestigungsmitteln bezüglich des
Mittelpunkts des Rads pro Segment der Verschraubungswinkel Sw ist,
wobei für den Verschraubungswinkel Sw gilt, dass Sw zwischen
0,5·Tw und 0,75·Tw liegt, wobei Tw = 360°/N
ist, wobei N die Anzahl der Segmente (3) der Bremsscheibe
ist.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn der Verschraubungswinkel Sw gleich 0,5·Tw
ist. Dadurch wird eine optimale Anordnung der Schrauben oder Befestigungsmitte
erreicht, bei welcher sich ein Topfen der Segmente reduzieren lässt.
Bei geringerem Abstand würde das Topfen der Segmente bei
thermischer Last wieder zunehmen.
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Dabei
ist es auch vorteilhaft, wenn der Verschraubungswinkel Sw gleich
0,75·Tw ist. Dadurch wird eine optimale Anordnung der Schrauben
oder Befestigungsmitte erreicht, bei welcher sich ein Topfen der
Segmente reduzieren lässt. Bei größerem
Abstand würde das Topfen der Segmente bei thermischer Last
wieder zunehmen.
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Vorteilhaft
ist die Anzahl N der Segmente der Bremsscheibe größer
als 2 und die Teilung der Segmente ist N.
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Entsprechend
ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung der Befestigungsmittel oder
Schrauben pro Segment gleich 2 ist.
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Zweckmäßig
ist es, wenn die Anordnung der Befestigungsmittel oder Schrauben
bei jedem Segment symmetrisch zum Mittelpunkt des Segments ist. Dabei
ist der Mittelpunkt der Massenmittelpunkt oder der Mittelpunkt der
Umfangslinie auf Höhe des Radius der Verschraubungsbohrungen.
Dadurch wird eine vorteilhafte Gleichverteilung erzielt, welche
das Reduzieren des Topfens bzw. des Verziehens des Segments und/oder
der Spannungen und/oder Dehnungen des Segments unterstützt.
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Weitere
Vorteile werden durch die Unteransprüche und die nachfolgende
Figurenbeschreibung wiedergegeben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
in rein schematischer Darstellung:
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1 ein
Rad mit einer Bremsscheibe und
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2 ein
Rad mit einer Bremsscheibe.
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Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
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Die 1 zeigt
ein Rad 1 mit einer Bremsscheibe 2, die radial
innerhalb des maximalen Raddurchmessers angeordnet ist. Die Bremsscheibe 2 besteht
dabei aus einer vorgebbaren Anzahl N von Segmenten 3. Im
Bei spiel der 1 sind mit N = 6 somit sechs
Segmente 3 der Bremsscheibe 2 eingesetzt. Die
Segmente 3 sind jeweils mit zwei Schrauben 4 an
dem Rad 1 befestigt, wobei die Schrauben 4 eines
Segments in einem Winkel α bezüglich des Mittelpunkts
des Rads 1 angeordnet sind.
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Die 2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rads 1 mit
einer Bremsscheibe 2, die wiederum radial innerhalb des
maximalen Raddurchmessers angeordnet ist. Die Bremsscheibe 2 besteht dabei
erneut aus einer vorgebbaren Anzahl N von Segmenten 3.
Im Beispiel der 2 sind mit N = 6 somit erneut
sechs Segmente 3 der Bremsscheibe 2 eingesetzt.
Ohne Beschränkung auf N = 6 gilt für die Erfindung
N > 2.
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Die
Segmente 3 sind jeweils mit zwei Schrauben 4 an
dem Rad 1 befestigt, wobei die Schrauben 4 eines
Segments in einem Winkel α bezüglich des Mittelpunkts
des Rads 1 angeordnet sind. Im Beispiel der 2 ist
der Winkel α kleiner als bei 1.
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Der
Winkel α gilt als der Verschraubungswinkel Sw. Dabei ist
abhängig von der gewählten Anzahl N der Segmente 3 und
der diesbezüglichen Teilung T ein Verschraubungswinkel
in einem vorgebbaren Bereich optimal. Dabei ist T = N. Der Teilungswinkel
Tw der Segmente 3 ist dabei 360°/T bzw. 360°/N.
Die Teilung T bzw. N ist somit die Anzahl der Segmente 3 und
der Teilungswinkel Tw ist der pro Segment zur Verfügung
stehende Winkel.
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Erfindungsgemäß gilt,
dass der Verschraubungswinkel Sw zwischen 0,5·Tw und 0,75
* Tw liegt. Vorteilhaft liegt der Verschraubungswinkel Sw bei 0,5·Tw
und bei 0,75·Tw.
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Für
N > 2 gilt daher Sw, optimal 1 = 0,5·Tw bzw. Sw, optimal 2 = 0,75·Tw.
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Dadurch
wird erreicht, dass bei Schrauben, die auf einem Verschraubungsdurchmesser
liegen, der etwa mittig des Segments liegt, dass ein Topfen und
Verziehen des Segments vorteilhaft vermieden wird. Die
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1 zeigt
die Anordnung der Schrauben 4 mit Sw, optimal 2 = 0,75·Tw.
Die
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2 zeigt
die Anordnung der Schrauben 4 mit Sw, optimal 1 = 0,5·Tw.
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- 1
- Rad
- 2
- Bremsscheibe
- 3
- Segment
- 4
- Schraube
bzw. Befestigungsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1682791
B1 [0007]
- - DE 3814614 A1 [0008]
- - WO 01/96758 A1 [0009]
- - EP 0683331 B1 [0010]
- - GB 1239851 [0011]
- - DE 3839073 A1 [0012]
- - DE 1530241 A1 [0013]