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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Bremsscheiben für Fahrzeugscheibenbremsen.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeuge umfassen ein Bremssystem mit einer Bremsscheibe und wenigstens einem Bremsbelag an jedem Rad, um das Fahrzeug nach Belieben zu bremsen. Der Bremsbelag arbeitet mit der entsprechenden Scheibe, insbesondere mit einem Bremsbereich oder einer Flanke der Scheibe, zusammen, um das Fahrzeug zu bremsen, indem eine Reibung zwischen der Scheibe und dem Bremsbelag hervorgerufen wird. Beim Bremsen wird die kinetische Energie der Radbewegung durch Reibung in Wärme umgewandelt.
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Eine Bremsscheibe eines Fahrzeugs umfasst einen Reibring, der sich zusammen mit einem Rad des Fahrzeugs dreht und die Bremsflanke umfasst. Der Reibring muss in der Lage sein, die beim Bremsen entstehende Wärme aufzunehmen und abzuführen, wenn die kinetische Energie während der Reibung der Beläge und der Bremsscheibe umgewandelt wird, und den durch das Bremsmoment erzeugten Spannungen standhalten. Aus diesen Gründen sind herkömmlicherweise die Reibringe aus Gusseisen gefertigt.
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Zusätzlich zu dem Reibring umfassen die Bremsscheiben einen zylindrischen Vorsprung bzw. ein Kupplungsgehäuse, das konzentrisch zum Reibring ist, aber einen kleinen Außendurchmesser aufweist und sich axial vom Reibring erstreckt. Der Reibring und das Kupplungsgehäuse sind in der Regel aus ein und demselben Material gebildet und bilden zusammen einen einzelnen Körper.
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In anderen Fällen können der Reibring und das Kupplungsgehäuse separat ausgebildet sein. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen, wie zum Beispiel den Vorteil, sie mit dem jeweils am besten geeigneten Material herzustellen. So kann beispielsweise das Gewicht der Bremsscheiben reduziert werden, da bei der Herstellung Materialien mit geringerem Gewicht verwendet werden können, insbesondere im Falle des Kupplungsgehäuses, das weniger Belastungen standhalten muss als der Reibring. Nach der Herstellung auf diese Weise werden der Reibring und das Kupplungsgehäuse mit dafür geeigneten Befestigungsmitteln miteinander verbunden.
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Die Auflagefläche der Nabe bestimmt den Mindestinnendurchmesser des Kupplungsgehäuses, und der Mindestaußendurchmesser des Kupplungsgehäuses wird auf der Grundlage dieses Bezugspunkts und der Dicke des Kupplungsgehäuses definiert. Der Außendurchmesser der Bremsflanke wird auf der Grundlage der Radfelge und der kinetischen Energie, die die Bremsscheibe absorbieren muss, definiert, und der Innendurchmesser der Bremsflanke hängt von den Belägen und deren Anordnung ab. In diesem Sinne ist der Raum zwischen der den Innendurchmesser definierenden Oberfläche und der Bremsflanke durch den Aufbau begrenzt, und die Befestigungsmittel müssen in dem Raum angeordnet werden. Dies stellt bei Bremsscheiben mit großen Durchmessern kein Problem dar, da der Raum aufgrund der Abmessungen groß genug ist, um die als angemessen erachteten Befestigungsmittel verwenden zu können. Das Dokument
DE 10032972A1 offenbart beispielsweise die Verwendung eines Einsatzes in diesem Raum, um den Reibring und das Kupplungsgehäuse miteinander zu verbinden. Der Platz für die Anordnung des Einsatzes stellt in diesem Fall kein Problem dar.
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Jedoch ist insbesondere bei Bremsscheiben mit einem bestimmten Durchmesser, der im Allgemeinen kleiner als 320 mm ist, der radiale Abstand zwischen der den Innendurchmesser des Kupplungsgehäuses begrenzenden Oberfläche und der Bremsflanke des Reibringes sehr begrenzt, so dass beide Elemente nicht beliebig miteinander verbunden werden können, und es beispielsweise nicht möglich ist, die in dem Dokument
DE 10032972A1 offenbarte Befestigung zu verwenden. Aus diesem Grund werden bei solchen Bremsscheiben der Reibring und das Kupplungsgehäuse im Allgemeinen aus dem gleichen Material und einstückig ausgebildet, wodurch das Problem der Befestigung zwischen beiden Elementen vermieden wird.
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Das Dokument
US2016/0160948A1 offenbart eine Lösung zur Befestigung des Reibrings und des separat hergestellten Kupplungsgehäuses, wobei diese Lösung für Scheiben geeignet ist, bei denen der radiale Raum, der zwischen der den Innendurchmesser des Kupplungsgehäuses definierenden Oberfläche und der Bremsflanke des Reibrings besteht, sehr begrenzt ist, so dass vorteilhafterweise das Gewicht der Bremsscheiben trotz der aus dem Durchmesser abgeleiteten Einschränkungen verringert werden kann. Zu diesem Zweck umfasst das Kupplungsgehäuse Aussparungen, die auf der Oberfläche vorgesehen sind, die den Außendurchmesser des Kupplungsgehäuses begrenzen, wodurch eine Wand mit einem verringerten Querschnitt des Kupplungsgehäuses für jede Aussparung gebildet wird. Die Wände mit verringertem Querschnitt sind so ausgebildet, dass sie Befestigungselemente, wie Nieten, zur Befestigung des Reibrings und des Kupplungsgehäuses aufweisen können.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsscheibe für Fahrzeugscheibenbremsen vorzustehen, insbesondere für Bremsscheiben, bei denen der radiale Raum zwischen der Oberfläche, die den Innendurchmesser des Kupplungsgehäuses definiert, und der Bremsflanke des Reibrings sehr begrenzt ist, wie in den Ansprüchen definiert.
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Die Bremsscheibe umfasst einen Reibring und ein Kupplungsgehäuse, die konzentrisch angeordnet sind. Der Reibring umfasst eine Bremsflanke, mit der der Bremsvorgang durchgeführt wird.
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Das Kupplungsgehäuse erstreckt sich radial vom Reibring und umfasst einen bestimmten Außendurchmesser, eine Vielzahl von axialen Befestigungsvorsprüngen, die von dem Außendurchmesser vorstehen und um eine Mittelachse des Kupplungsgehäuses verteilt sind, und ein Axialloch, das in jedem axialen Befestigungsvorsprung ausgebildet ist und eine Öffnung und ein Innengewinde, das sich entlang mindestens eines Teils der Länge des Axiallochs erstreckt, umfasst.
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Der Reibring umfasst ein axiales Durchgangsloch für jeden axialen Befestigungsvorsprung des Kupplungsgehäuses, das mit dem Axialloch des entsprechenden axialen Befestigungsvorsprungs ausgerichtet und gegenüber dem Axialloch angeordnet ist. Die Bremsscheibe umfasst ein Befestigungselement für jeden axialen Befestigungsvorsprung, das zumindest teilweise in dem Axialloch des entsprechenden axialen Befestigungsvorsprungs untergebracht ist und durch das axiale Durchgangsloch des Reibrings verläuft, das mit dem Axialloch ausgerichtet ist. Das Befestigungselement umfasst ein Gewinde, das komplementär zum Gewinde des entsprechenden Axiallochs ist.
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Die Länge des Axiallochs kann somit zum Befestigen des Reibrings und der Aufnahmepfanne genutzt werden, wodurch eine robustere und damit festere Befestigung gewährleistet wird, die auch für Bremsscheiben gilt, bei denen der zur Befestigung zur Verfügung stehende Radialabstand sehr klein ist, so dass Bremsscheiben, bei denen der Reibring und das Kupplungsgehäuse getrennt ausgebildet und anschließend miteinander verbunden werden, erhalten werden können. Die vorgeschlagene Lösung bietet den Befestigungselementen mehr Oberfläche für die Verankerung, ohne den für die Betätigung erforderlichen radialen Raum vergrößern zu müssen (wie bereits erwähnt, in Scheiben, in denen der radiale Raum zwischen der Oberfläche, die den Innendurchmesser des Kupplungsgehäuses definiert, und der Bremsflanke des Reibrings sehr begrenzt ist), bietet zudem die Bereitstellung einer axialen Befestigung zwischen dem Reibring und dem Kupplungsgehäuse, und ermöglicht eine weitere Verkleinerung des für die Durchführung der Befestigung erforderlichen radialen Raums. Darüber hinaus ist die Befestigung zwischen dem Reibring und dem Kupplungsgehäuse durch die Aufnahme eines Gewindes für die Befestigung stabiler und robuster.
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Der Reibring umfasst einen Befestigungsbereich, der sich von der Bremsflanke zu einem Innenradius des Reibrings erstreckt und eine Dicke umfasst, die kleiner als die Bremsflanke ist, so dass das für die Herstellung der Bremsscheibe erforderliche Material verringert werden kann, wodurch eine Gewichtsreduzierung erzielt wird, und wobei die axialen Durchgangslöcher des Reibrings in dem Befestigungsbereich ausgebildet sind.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden angesichts der Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung der Erfindung deutlich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Bremsscheibe der Erfindung.
- 2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Bremsscheibe der 1.
- 3 zeigt eine Ausschnittansicht der Bremsscheibe der 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Fahrzeug umfasst ein Bremssystem, wie beispielsweise Scheibenbremsen, um das Fahrzeug nach Belieben zu bremsen. Die Scheibenbremsen umfassen in jedem Rad eine Bremsscheibe 100, wie exemplarisch in den Zeichnungen dargestellt, und wenigstens einen Bremsbelag (nicht in den Zeichnungen dargestellt). Die Bremsbeläge wirken mit der entsprechenden Bremsscheibe 100, insbesondere mit einem Bremsbereich oder einer Flanke 1.2 der Bremsscheibe 100, zusammen, um das Fahrzeug zu bremsen, indem sie eine Reibung zwischen der Bremsscheibe 100 und dem Bremsbelag hervorrufen, die zum Bremsen führt.
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Die Bremsscheibe 100 umfasst einen Reibring 1, dessen Mitte in der Mittelachse 101 vorgesehen ist, und die Bremsflanke 1.2, auf die die entsprechenden Beläge wirken. Die Bremsscheibe 100 umfasst ferner ein Kupplungsgehäuse 2, das konzentrisch mit dem Reibring 1 angeordnet ist, sich axial vom Reibring 1 erstreckt und einen bestimmten Innendurchmesser 2.0 und einen bestimmten Außendurchmesser 2D umfasst. Im Allgemeinen ist der Innendurchmesser 2.0 durch den Aufbau begrenzt.
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Das Kupplungsgehäuse 2 umfasst eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 2.1, die um die Mittelachse 101 verteilt angeordnet sind und aus dem Außendurchmesser 2D des Kupplungsgehäuses 2 herausragen. Das Kupplungsgehäuse 2 umfasst ferner ein Axialloch 2.2, das in jedem axialen Befestigungsvorsprung 2.1 ausgebildet ist, und jedes Axialloch 2.2 weist vorzugsweise einen kreisförmigen Umfang auf. Der Reibring 1 umfasst ein axiales Durchgangsloch 1.4 für jeden axialen Befestigungsvorsprung 2.1 des Kupplungsgehäuses 2, das mit dem axialen Blindloch 2.2 des entsprechenden axialen Befestigungsvorsprungs 2.1 ausgerichtet und gegenüber dem Axialloch 2.2 angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Axialloch 2.2 ein Sackloch.
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Die Bremsscheibe 100 umfasst ein Befestigungselement 4 für jeden axialen Befestigungsvorsprung 2.1, das teilweise in der Axialbohrung 2.2 des entsprechenden axialen Befestigungsvorsprungs 2.1 untergebracht ist und durch die axiale Durchgangsbohrung 1.4 des Rebrings 1, die mit dem Axialloch 2.2 ausgerichtet ist, verläuft, wobei der Reibring 1 und das Kupplungsgehäuse 2 mittels der Befestigungselemente 4 miteinander verbunden sind. Die Ausrichtung zwischen dem axialen Durchgangsloch 1.4 und dem dazugehörigen Axialloch 2.2 ermöglicht es, den Reibring 1 und das Kupplungsgehäuse 2 fest zu verbinden, und auf einfache Weise konzentrisch zueinander zu halten. Das Befestigungselement 4 kann in das Axialloch 2.2 eingeführt werden, so dass bei Bedarf eine Befestigung vom hinteren Abschnitt der Bremsscheibe problemlos möglich ist (Vorgang, der mit Pfeil F in 2 dargestellt ist).
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Diese Befestigung ermöglicht die robuste und einfache Befestigung des Reibrings 1 und des Kupplungsgehäuses 2 in den Bremsscheiben 100 mit einem noch kleineren Durchmesser, wobei der Radialabstand D zwischen der den Innendurchmesser 2.0 definierenden Oberfläche des Kupplungsgehäuses 2 und des Kupplungsgehäuses 2 und der Bremsflanke 1.2 des Reibrings, wie zuvor beschrieben, begrenzt ist.
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Die Axiallöcher 2.2 des Kupplungsgehäuses 2 umfassen ein Gewinde, das sich vorzugsweise über die gesamte oder den größten Teil der Länge erstreckt, wobei es sich auch nur über einen Teil der Länge erstrecken kann, und die Befestigungselemente 4 umfassen ein zum Gewinde komplementäres Gewinde, um eine stabile und robuste Befestigung zwischen dem Reibring 1 und dem Kupplungsgehäuse 2 zu gewährleisten und um die Durchführung der Befestigung zu erleichtern (das Einschrauben des Befestigungselements 4 in das entsprechende Axialloch 2.2 ist ausreichend). Das Gewinde der Befestigungselemente 4 kann sich über die gesamte Länge des entsprechenden Befestigungselements 4 oder über einen Teil seiner Länge erstrecken. Je länger die Erstreckung des Gewindes des Axiallochs 2.2 ist, desto größer ist die Befestigungsfläche, die zur Verbindung des Reibrings 1 und des Kupplungsgehäuses 2 zur Verfügung steht (unter der Annahme, dass das Befestigungselement 4 eine Gewindelänge aufweist, die mindestens gleich der Gewindelänge des Axiallochs 2.2 ist).
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Vorzugsweise ist das Befestigungselement 4 eine zumindest teilweise mit Gewinde versehene Schraube (wenigstens ein Teil der Oberfläche davon, die in dem entsprechenden Längsloch 2.2 untergebracht ist) mit einem Kopf, auf den beim Verschrauben eingewirkt wird.
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Der Reibring 1 umfasst ferner einen Befestigungsbereich 1.3, der sich von der Bremsflanke 1.2 zur Oberfläche erstreckt, die einen Innendurchmesser des Reibrings 1 begrenzt, der vorzugsweise mit dem Innendurchmesser 2.0 des Kupplungsgehäuses 2 übereinstimmt, wobei die axialen Durchgangslöcher 1.4 des Reibrings 1 in dem Befestigungsbereich 1.3 so ausgebildet sind, dass sie die Bremsflanke 1.2 nicht beeinträchtigen. Das Kupplungsgehäuse 2 wird von dem Befestigungsbereich 1.3 des Reibringes 1 gehalten, wobei die Bremsflanke 1.2 für Bremsvorgänge vorgesehen ist und die Bremsscheibe 100 nicht an Effizienz oder Funktionsfähigkeit verliert.
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Als Ergebnis der vorgeschlagenen Erfindung können Bremsscheiben 100, in denen der radiale Raum zwischen der den Innendurchmesser des Kupplungsgehäuses 2 definierenden Fläche und der Bremsflanke 1.2 des Reibringes 1 sehr begrenzt ist, hergestellt werden, wobei es sich bei den Bremsscheiben im Allgemeinen um Scheiben mit einem Durchmesser 100D von weniger als 320 mm handelt, in denen der Reibring 1 und das Kupplungsgehäuse 2 getrennt hergestellt werden, wie beispielsweise bimetallische Bremsscheiben 100. Dadurch kann das Gesamtgewicht der Bremsscheibe 100 gegenüber den Bremsscheiben 100 aus ein und demselben Material verringert werden, da beispielsweise leichte Materialien, wie Aluminium, für die Herstellung des Kupplungsgehäuses 2 verwendet werden können. Der Reibring 1 hat ferner eine geringere Dicke im Befestigungsbereich 1.3 als die Bremsflanke 1.2, so dass das für die Herstellung der Bremsscheibe 100 benötigte Material verringert werden kann, wodurch ebenfalls eine Gewichtsreduzierung erzielt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Bremsscheibe 100 bimetallisch, wobei der Reibring 1 und das Kupplungsgehäuse 2 aus verschiedenen Metallen gebildet sind. Vorzugsweise ist zudem der Reibring 1 aus Grauguss (Gusseisen) und das Kupplungsgehäuse 2 aus Aluminium gefertigt.
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Die axialen Befestigungsvorsprünge 2.1 können sich über die axiale Länge des Kupplungsgehäuses 2 oder über einen Teil der axialen Länge erstrecken. Darüber hinaus werden die axialen Befestigungsvorsprünge 2.1 vorzugsweise äquidistant um die Mittelachse 101 der Bremsscheibe 100 verteilt, wodurch eine homogene Verbindung zwischen dem Reibring 1 und dem Kupplungsgehäuses 2 entlang des gesamten Umfangs davon erreicht wird.
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Darüber hinaus werden die axialen Befestigungsvorsprünge 2.1 zum Kühlen der Bremsscheibe 100 verwendet, da sie wie Schaufeln auf die Luft treffen und deren Bewegung verursachen. Somit spielen neben einer robusten Befestigung zwischen dem Reibring 1 und dem Kupplungsgehäuse die axialen Befestigungsvorsprünge eine wichtige Rolle bei der Kühlung der Bremsscheibe 100. Die Anzahl der axialen Befestigungsvorsprünge 2.1 und/oder deren Verteilung hängt daher nicht nur von den Befestigungsanforderungen zwischen dem Reibring 1 und dem Kupplungsgehäuse 2 ab, wobei diese Anzahl und/oder Verteilung unter Berücksichtigung des Kühlbedarfs zusätzlich gewählt werden kann. Es kann sogar der Fall eintreten, dass, wenn die Anzahl der für den Kühlbedarf erforderlichen Vorsprünge größer ist als beispielsweise für den Befestigungsbedarf, die Bremsscheibe 100 einige Vorsprünge aufweist, die kein Befestigungselement 4 aufnehmen, da ihre Funktion nur in der Bewegung der Luft zu Kühlzwecken besteht. In diesem Fall können diese zusätzlichen Vorsprünge ein Axialloch 2.2 oder eine andere Art von Loch zur Material- und Gewichtseinsparung aufweisen, oder es können feste Vorsprünge sein.
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In der Scheibe 100 weist das Kupplungsgehäuse 2 nach seinem Außendurchmesser 2D keine Aussparung auf, so dass die Außenfläche des Kupplungsgehäuses 2 seinem Außendurchmesser 2D in den Bereichen ohne Vorsprünge folgt und aus dem Außendurchmesser 2D nach den Vorsprüngen in den Bereichen mit Vorsprüngen herausragt.
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Die Differenz zwischen der Dicke des Kupplungsgehäuses 2 in den Bereichen ohne axiale Befestigungsvorsprünge 2.1 und der Dicke des Kupplungsgehäuses 2 in den Bereichen mit axialen Befestigungsvorsprüngen 2.1 ist kleiner als der Durchmesser des Axiallochs 2.2. Dies ermöglicht es, einen Teil der Mindestdicke des Kupplungsgehäuses 2, die die Dicke zwischen seinem Innendurchmesser 2.0 und seinem Außendurchmesser 2D ist, für die Axiallöcher 2.2 zu verwenden, wodurch eine starke Erhöhung der Größe und des Gewichts des Kupplungsgehäuses 2 verhindert wird. Diese Lösung ist insbesondere vorteilhaft bei Bremsscheiben 100 mit Durchmessern von weniger als 320 mm, wie zuvor beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10032972 A1 [0006, 0007]
- US 2016/0160948 A1 [0008]
