DE2620261A1

DE2620261A1 - Brake disc for motor vehicle - has staggered radial expansion grooves on both faces of rim giving zigzag cross section

Info

Publication number: DE2620261A1
Application number: DE19762620261
Authority: DE
Inventors: Guenther Schwarz
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1976-05-07
Publication date: 1977-11-17

Abstract

The brake disc for motor vehicles has radial expansion grooves on both sides, the grooves having a depth of over half the thickness of the disc rim. The grooves on one side are offset by half their pitch relative to the grooves of the other side. The brake disc consists of a cup-shaped hub (1) and an annular rim. The radial webs (14) joining the two faces form grooves (5) on the two sides which can have either parallel, outwardly divergent or inwardly divergent walls. The grooves are open at both ends so that a radial air flow through them can assist the cooling. The groove depth can be up to 90% of the total thickness of the disc.

Description

Bremsscheibe mit Dehnungsfugen Brake disc with expansion joints

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen, insbesondere fUr Kraftfahrzeuge, mit einem zur Befestigung auf einer abzubremsenden Welle dienenden, vorzugsweise top£-förmigen Innenteil und einem mit diesem verbundenen Reibrings dessen zueinander planparallele Stirnflächen zur Auflage von Bremsklötzen dienen und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehen sind.The invention relates to a brake disc for disc brakes, in particular for motor vehicles, with a mounting on a shaft to be braked, preferably a top £ -shaped inner part and a friction ring connected to it whose mutually plane-parallel end faces are used to support brake pads and are provided with a plurality of recesses.

In Fahrzeugen und an Maschinen sind seit langem Scheibenbremsen mit gutem Erfolg im Einsatz, bei welchen mechanisch oder hydraulisch bewegte Bremsklötze gegen eine Bremsscheibe angedrückt werden, die mit der Geschwindigeit einer abzubremsenden Welle, beispielsweise eines Rades oder eines Getriebes, umläuft. Beim Bremsvorgang, der durch Andrücken der Bremsklötze an die Bremsscheibe bewirkt wird, entsteht eine beträchtliche Wärmeenergie, welche an der Oberfläche der Bremsscheibe hohe Temperaturen bewirkt, die überwiegend von der Bremsscheibe aufgenommen und von dieser wieder abgeführt werden müssen.Disc brakes have long been used in vehicles and on machines good success in use in which mechanically or hydraulically moved brake pads be pressed against a brake disc, which is to be braked at the speed of a Shaft, for example a wheel or a gear, rotates. When braking, caused by pressing the brake pads against the brake disc, creates a considerable heat energy, which causes high temperatures on the surface of the brake disc causes the predominantly taken up by the brake disc and from this again must be discharged.

Bei einem Bremsvorgang werden im Verlauf einer Umdrehung der Bremsscheibe die im Bereich der Auflagefläche der Bremsklötze liegenden Bereiche nacheinander einer raschen Aufheizung ausgesetzt, welcher bis zur nachsten Berührungsphase mit dem zugehörigen Bremsklotz bei jeder Umdrehung der abzubremsenden Welle eine Abkühlungsperiode folgt. Gemäß dem Ausdehnungsverhalten des zur Herstellung der Bremsscheibe verwendeten Materials ergeben sich Ausdehnungen in der Aufheizphase und Zusammenziehungen während der Abkühlungsphase. Wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen sind, kann dies leicht zum Verzug der Bremsscheibe und demzufolge zu einer ungleichmäßigen Bremswirkung führen. Wenn die Zugfestigkeit des verwendeten Materials hierbei überschritten wird, können Rißbildungen und Brucherscheinungen der Scheibenbremse mit allen denkbaren, schwerwiegenden Folgeerscheinungen auftreten.During a braking process, the brake disc will be in the course of one revolution the areas lying in the area of the contact surface of the brake pads one after the other exposed to rapid heating up until the next contact phase with the associated brake pad a cooling period for each revolution of the shaft to be braked follows. According to the expansion behavior of the used to manufacture the brake disc Materials result in expansions in the heating phase and contractions during the cooling phase. If no countermeasures are taken, this can be done easily to distortion of the brake disc and consequently to an uneven braking effect to lead. If the tensile strength of the material used is exceeded, can cracks and breakage of the disc brake with all conceivable, serious sequelae occur.

Aus der DT-OS 2 557 649 und der DT-Gms 7 oll o84 sind bereits Bremsscheiben der eingangs beschriebenen Art bekannt/geworden, bei welchen die Kühlwirkung dadurch verstärkt wird, daß zwischen den die Anlageflächen für Bremsklötze bildenden Stirnflächen des Reibrings radial verlaufende Kühlluftkanäle vorgesehen sind, welche mit mehreren ar jewells einer der Stirnflächen ausmündenden Fühlluftöffnungen in Verbindung stehen. Durch diese bekannten Maßnahmen wird zwar die Abkühlung der im Reibungsbereich aufgeheizten Zonen der Bremsscheibe beschleunigt, ohne daß jedoch die durch die starken Temperaturunterschiede verursachten, eine Verwerfung der Bremsscheibe begünstigenden Temperaturwechsel vermindert werden können.From the DT-OS 2 557 649 and the DT-Gms 7 oll o84 are already brake discs of the type described above known / become, in which the cooling effect thereby is reinforced that between the end faces forming the contact surfaces for brake pads of the friction ring radially extending cooling air channels are provided, which with several ar jewells are connected to one of the end faces opening out sensing air openings. By these known measures, the cooling of the heated in the friction area is admittedly Zones of the brake disc accelerated without, however, that caused by the large temperature differences caused, a warping of the brake disc favoring temperature change can be reduced.

Die Erfindung geht davon aus, daß bei den seither bekannten Systemen das Verhältnis der Aufheizungsperiode zu der Abkühlungsperiode während eines Umlaufs der Bremsscheibe nicht wesentlich verringert werden kann. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Systemen durch die starken Temperaturwechsel bedingte unvermeidliche, in radialer und/oder tangentialer Richtung sich auswirkkende, temperaturabhänglge Spannung einer Bremsschoibe zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die in den Stirnflächen des Reibrings vorgesehenen Ausnehmungen als wenigstens annähernd radial verlaufende Fugen mit einer mindestens die Hälfte der axialen Stärke des Reibrings erreichenden Tiefe ausgebildet sind und daß die Fugen an der einen der beiden Stirnflächon des Reibrings um ihre halbe Teilung gegenüber den Fugen an der anderen Stirnfläche versetzt angeordnet sind, Hierdurch ergibt sich eine sehr vorteilhafte mäanderartige Ausbildung der Dehnungsfugen, die zur Folge hat> daß sich bei einer sogenannten schwimmenden Lagerung der Bremsklötze eine annähernd gleiche Wärmebelastung auf beiden Stirnflächen der Reibscheibe und demzufolge eine sich im Mittel ausgleichende Wärmebeanspruchung der Reibscheibe ergibt, welche zu einem allenfalls sehr geringen, minimalen Verzug der Reibscheibe führen kann.The invention assumes that in the systems known since then the ratio of the heating period to the cooling period during one revolution the brake disc cannot be reduced significantly. The invention is opposed to this the task underlying the known Systems through the strong Temperature changes caused inevitable, in the radial and / or tangential direction to reduce the temperature-dependent tension of a brake disc. To solve this problem, the invention proposes that the in the end faces of the friction ring provided as at least approximately radially extending recesses Joints with at least half the axial strength of the friction ring Depth are formed and that the joints on one of the two Stirnfläon of the Friction rings offset by half their pitch compared to the joints on the other face are arranged, this results in a very advantageous meander-like design the expansion joints, which has the consequence> that in a so-called floating Storage of the brake pads an approximately equal heat load on both end faces of the friction disc and consequently a thermal stress that is balanced on average the friction disc results, which leads to an at most very low, minimal distortion the friction disc can lead.

Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen derselben sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten und nachstehend erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in ihrem Querschnitt, Fig. 2 in axialer Draufsicht, Fig. 3 in einem nach der Linie 111-111 in Fig 2 geführten, in vergrößertem Maßstab wiedergegebenen Querschnitt.The invention and further developments thereof are set out below based on an embodiment shown in the drawing and explained below described and explained in more detail. 1 shows a brake disk according to the invention in its cross-section, FIG. 2 in an axial plan view, FIG. 3 in one along the line 111-111 in FIG. 2, shown on an enlarged scale.

Die dargestellte Bremsscheibe ist für eine zur Verwendung auf einem Kraftfahrzeug bestimmte Scheibenbremse bestimmt und hat einen zur Befestigung auf einer abzubremsenden, nicht dargestellten Welle des Kraftfahrzeuges dienenden, topfförmigen Innenteil 1, an welchen sich ein axial versetzter, mit dem Innenteil 1 verbundener Reibring 2 anschließt. Dieser hat zwei zueinander planparallele Stirnflächen 3 und 4, gegen die sich in der Zeichnung nicht dargestellte Bremsklötze beim Bremsvorgang unter hydraulischem oder mechanischem Zustelldruck anlegen und dabei die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in Wärmeenergie umsetzen, welche von der Bremsscheibe nach außen an die Umgebungsluft abgeführt werden muß.The brake disc shown is for one for use on one Motor vehicle determined specific disc brake and has a mounting on A cup-shaped shaft that is to be braked, not shown, of the motor vehicle Inner part 1, on which an axially offset, connected to the inner part 1 is attached Friction ring 2 connects. This has two mutually plane-parallel end faces 3 and 4, against the brake pads, not shown in the drawing, during the braking process apply under hydraulic or mechanical feed pressure and the kinetic Convert energy of the motor vehicle into thermal energy, which is from the brake disc must be discharged to the outside to the ambient air.

Um die Übertragung der Reibungswärme an die Umgebungsluft zu begünstigen und gleichzeitig zu verhindern, daß durch ungleichmäßige Ausdehnung der sich erwärmenden Reibungsbereiche der Reibscheibe eine Deformation im Bereich des Reibrings 2 auftreten kann, sind radial verlaufende Dehnungsfugen vorgesehen, oie jeweils von einer der beiden Stirnflächen 3 bzw. 4 des Reibrings her sich gegen die andere Stirnfläche hin erstrecken. In der Darstellung nach Fig. 1 und 2 sind die in der Draufsicht auf den topfförmigen Innenteil 1 erkennbaren Dehnfugen, welche zur obsren Stirnfläche 3 gehören, mit 5 bezeichnet, während die zur unteren Stirnfläche 4 gehörenden Dehnfugen in Fig. 1 bei 6 angedeutet sind.To promote the transfer of frictional heat to the ambient air and at the same time to prevent uneven expansion of the heating Friction areas of the friction disc a deformation in the area of the friction ring 2 occur can, radial expansion joints are provided, oie each from one of the two end faces 3 and 4 of the friction ring against the other end face extend towards. In the illustration according to FIGS. 1 and 2, they are in plan view on the cup-shaped inner part 1 recognizable expansion joints, which to the obscure end face 3 belong, denoted by 5, while the expansion joints belonging to the lower end face 4 are indicated at 6 in FIG. 1.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Dehnfugen 5 an der Stirnfläche 3 Jeweils um eine halbe Teilung gegenüber den zur gegenüberliegenden Stirnfläche 4 gehörenden Dehnungsfugen 6 in Umfangsrichtung versetzt.In the illustrated embodiment, the expansion joints 5 are on the Front face 3 Half a division in each case compared to the opposite End face 4 belonging expansion joints 6 offset in the circumferential direction.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Dehnungsfugen 5 wiedergegeben, die sich in radialer Richtung nur geringfügig gegen die Mantelfläche 7 der Bremsscheibe erweitern. In Fig. 2 sind jeweils drei Dehnungsfugen wiedergegeben, welche in unmittelbarer Nachbarschaft der Längsmittelebene 8 der Bremsscheibe gezeichnet sind und in ihrem radialen Verlauf von den Dehnungsfugen 5 und 6 abweichen. Die drei im oberen Bereich der Fig. 2 dargestellten Dehnungsfugen 51 erweitern sich gegen die Umfangsfläche 7 hin beträchtlich stärker als die im mittleren Bereich wiedergegebenen Dehnungsfugen 5 bzw. 6.In the embodiment shown in Fig. 2, there are four expansion joints 5 reproduced, which is only slightly in the radial direction against the lateral surface 7 extend the brake disc. In Fig. 2 three expansion joints are shown, which are drawn in the immediate vicinity of the longitudinal center plane 8 of the brake disc and deviate from the expansion joints 5 and 6 in their radial course. the three expansion joints 51 shown in the upper area of FIG. 2 widen towards the circumferential surface 7 out considerably stronger than that in the central area shown expansion joints 5 and 6.

Im Gegensatz hierzu sind im unteren Teilbereich der rechten Hälfte der Bremsscheibe nach Fig. 2 Dehnungsfugen 52 als alternative Ausführungsformen wiedergegeben, die sich von ihrem dem topfförmigen Innenteil 1 benachbarten Anfang gegen die Wandfläche 7 hin zunehmend verengen.In contrast to this are in the lower part of the right half of the brake disc according to FIG. 2 expansion joints 52 as alternative embodiments reproduced from its beginning adjacent to the cup-shaped inner part 1 increasingly narrow towards the wall surface 7.

Durch die Dchunngsfugen 5 und 6 und ihre abgewahdalten Ausführungsformen 51 und 52 werden die jeweiligen als Reibflächen dienenden Stirnflächen 3 und 4 des Reibringes 2 in Sektoren unterteilt, die während des Bremsvorgangs nur kurzfristig einer Aufheizung durch die entstehende Reibungswärme unter den anliegenden, nicht dargestellten Bremsklötzen ausgesetzt sind, sich jedoch während des übrigen, bis zur erneuten Anlage der Bremsklötze freibleibenden Drehwinkels weitgehend abkühlen können. Dieser Abkühlung dienen vor allem die radial nach außen verlaufenden Dehnungsfugen 5, 51, 52, welche eine starke Kühlluftförderung vom Bereich des Innenteils 1 in Richtung auf die Mantelflächen 7 bewirken.By the Dchunngsfugen 5 and 6 and their abahdalten embodiments 51 and 52 are the respective end faces 3 and 4 of the Friction ring 2 divided into sectors that only briefly during the braking process heating up due to the resulting frictional heat under the adjacent ones, not shown brake pads are exposed, however, during the rest of the time until cool down to a large extent to allow the brake pads to rest at the angle of rotation that remains free can. The expansion joints running radially outwards are used for this cooling 5, 51, 52, which have a strong cooling air delivery from the area of the inner part 1 in Effect the direction on the lateral surfaces 7.

Diese erhöhte Kühlungswirkung wird bssonders daduroh gefördert, daß die Dehnungsfungen, welche an einer der befden Stirnflöchen 3 bzw 4 offen sind, im Querschnitt einen mäanderförmigen Verlauf zu den an der anderen, gegenüberliegenden Stirnfläche gehörenden und dert offenliegenden Dehnungsfugen 6 haben. Beim dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel reichen die Debbungafgen 5 bzw. 6 in eine Tiefe T, welche einer in axialer Richtung gemessenen Dicke D des Reibringes 2 von etwa 80% entspricht.This increased cooling effect is promoted especially because the expansion joints that are open on one of the front surfaces 3 or 4, in cross-section a meandering course to the one on the other, opposite one another Have expansion joints 6 belonging to the end face and the exposed ones. When shown, In the preferred exemplary embodiment, the debubbling devices 5 and 6, respectively, extend into one depth T, which is a measured in the axial direction thickness D of the friction ring 2 of about 80% corresponds.

Die Dehnungsfugen 5 und 5 können vorteilbaft wie in Fig.3 angegeben so ausgebildet @ein, daß sie einen wenigstens angenähert trapszförmigen Querschnitt aufweisen und sich jeneils gegenüber der abgekchrten Stirnfläche srweitern.The expansion joints 5 and 5 can advantageouslybaft as indicated in Fig.3 designed so that they have an at least approximately trapezoidal cross-section and each widen in relation to the beveled end face.

Bei der dargestellten Ausführungsform geht die breitere Basisseite 11 des Querschnitts der Dehnungafugen, welche zu der unmittelbar benachbarten Stirnfläche des Bremsrings parallel verläuft, mit ausgerundeten Übergangszonen 12 in die zueinander schräg stehenden Seitenflächen 13 der Dehnungsfugen über Zwischen jeweils zwei Dehnungsfugen 5 und 6 sind die als Reibflächen dienenden Stirnflächen 3 und 4 jeweils durch schmale Rippen 14 verbunden, welche dem Reibring 2 die notwendige hohe mechanische Stabilität vermitteln Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jweiligen Verschneidungskanten 15, welche die Seitenflächen 13 der Dehnungsfugen 5 und 6 mit den zugehörigen Stirnfiächen 3 bzw. 4 bilden, durch schmals Phasen abgtekantet. Hierdurch werden der Abrieb der Bremsklötze vermindert und die Betriebsdauer der Scheibenbremse verlängert.In the embodiment shown, the wider base side goes 11 of the cross section of the expansion joints, which lead to the immediately adjacent end face of the brake ring runs parallel, with rounded transition zones 12 into each other inclined side surfaces 13 of the expansion joints between two expansion joints 5 and 6, the end faces 3 and 4 serving as friction surfaces are each narrowed Ribs 14 connected, which give the friction ring 2 the necessary high mechanical stability mediate In the illustrated embodiment, the respective intersection edges 15, which the side surfaces 13 of the expansion joints 5 and 6 with the associated end faces 3 or 4 form, bevelled by narrow phases. This reduces the abrasion of the Brake pads are reduced and the service life of the disc brake is increased.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Bremsscheice liezt in erster Linie darin, daß die Wärmeab-Gefahr, daß bei Leag anh-ltenden Bremsvorgängen die Bremsschsibe sich durch Wärmeeinfluß verziehen kann, weitgehend ausgeschaltet warden.The particular advantage of the inventive design of the brake disc It lies primarily in the fact that the risk of heat dissipation is caused by continued braking when Leag the brake disc can warp due to the influence of heat, largely switched off be.

(Ansprüche)(Expectations)

Claims

Claims 1. Brake disc for disc brakes, in particular for motor vehicles. with one used for fastening on a shaft to be braked, preferably Top-shaped inner part and with a friction ring connected to it, its to each other plane-parallel end faces are used to support brake pads and with a large number are provided with recesses, characterized in that the recesses as expansion joints (5, 6) with at least half the axial thickness (D) of the friction ring (2) reaching depth (T) are formed and that the joints on the one of the two end faces (3, 4) by half its division opposite the joints the other end face are arranged offset.

2. Brake disc according to claim 1, characterized in that the expansion joints (5, 6) on the lateral surface (7) of the friction ring (2) are open.

3. Brake disc according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion joints (5, 6) run approximately radially

4. Brake disc after Claim 1 or 2, characterized in that the expansion joints are curved, preferably run involute.

5. Brake disc according to claim 5 or 2, characterized in that the expansion joints ring-shaped, in particular concentric to the axis of rotation of the brake disc get lost.

6. Brake disc according to one of claims 1 to 4, characterized in that that expansion joints (5, 6) are never formed over their extension ICEi.hLBi "iTlig.

7. Brake disc according to one of claims 1 to 6, characterized in that that each of one of the end faces (3, 4) of the friction ring emanates from expansion joints (5, 6) equal to one another at equal radial distances from the axis of rotation Have cross-sections.

8. Brake disc according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the expansion joints (5 6) have the same cross-section.

9. Brake disc according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the expansion joints (5, 6) one to a normal plane of their end face (3, 4) have symmetrical cross-section.

10. Brake disc according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the cross section of the expansion joints (5, 6) in the direction of the opposite Frontal surface is widened.

11. Brake disc according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the expansion joints (5, 6) have an approximately trapezoidal cross-section.

12. Brake disc according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the expansion joints have a round cross-section.

13. Brake disc according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the expansion joints have a polygonal cross-section.

14. Brake disc according to one of claims 1 to 13, characterized in that that the depth (T) of the expansion joints (5, 6) about 70 to 90% of the thickness (D) of the friction ring (2) is.

15. Brake disc according to one of claims 1 to 14, characterized in that that the intersection edges (15) between the side surfaces (13) of the expansion joints (5, 6) and the adjacent end faces (3, 4) of the friction ring (2) broken or are rounded.