DE2901349A1

DE2901349A1 - CRUSH-PROOF BRAKE DISC FOR VEHICLE BRAKES

Info

Publication number: DE2901349A1
Application number: DE19792901349
Authority: DE
Inventors: Harunobu Honda; Takashi Shinkoda
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1978-01-20
Filing date: 1979-01-15
Publication date: 1979-07-26
Also published as: FR2415235B1; GB2015667A; FR2415235A1; GB2015667B

Description

Die Erfindung betrifft eine quietschsichere Bremsscheibe für Fahrzeugbremsen.The invention relates to a squeak-proof brake disc for vehicle brakes.

In Hochleistungsfahrzeugen werden als Fahrbremsen immer häufiger Scheibenbremsen verwendet. Seit einigen Jahren ist ferner eine Tendenz vorhanden, aus Gründen der Zweckmäßigkeit und Verkehrssicherheit Bremskörper mit einem hohen Anteil an metallischem Material zu verwenden. Diese Zunahme des Anteils an metallischen Teilen in den Bremskörpern führt jedoch dazu, daß beim Bremsen ein unangenehmes Quietschen auftritt. Im allgemeinen wird angenommen, daß dieses Quietschen auf resonante Schwingungen zurückzuführen ist, zu denen die Bremsscheibe durch die Reibung zwischen der Bremsscheibe und den mit ihr zusammenwirkenden Bremskörpern angeregt wird. Es wurde bereits berichtet, daß während einer einzigen Bremsung bereits eine allmähliche Verschiebung der Schwingungsformen dieser resonanten Schwingungen in der Bremsscheibe auftritt.Disc brakes are increasingly used as driving brakes in high-performance vehicles. For some years there has also been a tendency to use brake bodies with a high proportion of metallic material for reasons of expediency and road safety. However, this increase in the proportion of metallic parts in the brake bodies means that an unpleasant squeaking occurs during braking. It is generally assumed that this squeaking is due to resonant vibrations to which the brake disk is excited by the friction between the brake disk and the brake bodies that interact with it. It has already been reported that a gradual shift in the waveforms of these resonant vibrations occurs in the brake disc during a single braking operation.

Zur Beseitigung des Quietschens der Bremsen ist in der am 26. November 1974 eingereichten und am 31. Mai 1976 als Gebrauchsmuster-Auslegeschrift Sho 51-68985 bekanntgemachten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 49-143252 bereits vorgeschlagen worden, in der Bremsscheibe mehrere Löcher auszubilden, die sich vom Außenumfang der Scheibe radial einwärts erstrecken und um deren Umfang unregelmäßig verteilt sind, so daß die resonanten Schwingungen in der Bremsscheibe gedämpft und Schwingungen mit verschiedenen Frequenzen erzeugt werden, die für das menschliche Ohr nicht unangenehm sind. Dieser Vorschlag hat jedoch den Nachteil, daß die Ausbildung derartiger radialer Löcher in der relativ dünnen Bremsscheibe großes Geschick erfordert.In order to eliminate the squeaking of the brakes, Japanese utility model application 49-143252, filed on November 26, 1974 and published on May 31, 1976 as utility model laid-out Sho 51-68985, has already proposed to form several holes in the brake disc that extend from the outer circumference of the disc extend radially inward and are irregularly distributed around its circumference, so that the resonant vibrations in the brake disc are damped and vibrations are generated at different frequencies which are not unpleasant to the human ear. However, this proposal has the disadvantage that the formation of such radial holes in the relatively thin brake disc requires great skill.

Bei den üblichen Scheibenbremsen tritt aber noch ein weiteres Problem auf, das darin besteht, daß beim Bremsen die Bremsscheibe die Bremskörper abschleift, so daß sie sehr glatte Flächen erhalten, von denen man ebenfalls annimmt, daß sie ein Quietschen verursachen. Ferner ist es bei Scheibenbremsen sehr wichtig, daß die Wärme von der Bremsscheibe wirksam abgestrahlt wird. Diese bei Scheibenbremsen auftretenden Probleme werden durch die Lehre nach der vorgenannten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung nicht gelöst.In the case of conventional disc brakes, however, there is still another problem, which is that when braking, the brake disc grinds the brake bodies so that they have very smooth surfaces which are also assumed to cause a squeak. It is also very important with disc brakes that the heat from the brake disc is radiated effectively. These problems occurring with disc brakes are not solved by the teaching according to the aforementioned Japanese utility model application.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Bremsscheibe, die einerseits einfach und leicht hergestellt werden kann und andererseits das Quietschen beim Bremsen stark vermindert.It is therefore an object of the invention to provide a brake disc which, on the one hand, can be manufactured simply and easily and, on the other hand, greatly reduces squeaking during braking.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Bremsscheibe, die das Quietschen beim Bremsen stark vermindert und die verhindert, daß die Reibflächen der Bremskörper beim Bremsen unzulässig glattgeschliffen werden.Another object of the invention is to provide a brake disc which greatly reduces the squeaking during braking and which prevents the friction surfaces of the brake bodies from being ground to an impermissible level during braking.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung einer Bremsscheibe, die mit Mitteln zum Vermindern des Quietschens und zur Gewährleistung einer sehr wirksamen Wärmeabstrahlung von der Bremsscheibe versehen ist.Another object of the invention is to provide a brake disc which is provided with means for reducing squeaking and for ensuring very effective heat radiation from the brake disc.

Gemäß der Erfindung können die vorgenannten und weitere Aufgaben durch die Schaffung einer für Scheibenbremsen bestimmten Bremsscheibe gelöst werden, die entgegengesetzten Seiten mit Reibflächen versehen und in diesen mit mehreren Öffnungen ausgebildet ist, die in der Umfangsrichtung unterschiedliche Abstände voneinander haben. Diese Öffnungen können die Bremsscheibe in ihrer ganzen Dicke durchsetzen, d.h., an entgegengesetzten Enden in den auf entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe vorgesehenen Reibflächen münden. Die Öffnungen können die Form von in Bezug auf die Scheibe radial langgestreckten Schlitzen oder von kreisförmigen Löchern haben, die in radialen Reihen angeordnet sind. Dabei können die Löcher jeder Reihe in gleichen Radialabständen voneinander angeordnet sein. Es ist aber wichtig, daß die radialen Lochreihen in der Umfangsrichtung der Bremsscheibe in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet sind. Dabei besagt die Angabe "unterschiedliche Abstände", daß der in der Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen zwei einander in der Umfangsrichtung benachbarten Öffnungen sich von beiden in der Umfangsrichtung gemessenen Abständen auf den entgegengesetzten Seiten des erstgenannten Abstandes unterscheidet und daß die an zweiter Stelle genannten Abstände auch untereinander verschieden sind.According to the invention, the aforementioned and other objects can be achieved by providing a brake disc intended for disc brakes, which is provided with friction surfaces on opposite sides and is formed in these with a plurality of openings which are spaced differently from one another in the circumferential direction. These openings can be the brake disc enforce through their entire thickness, i.e. open at opposite ends into the friction surfaces provided on opposite sides of the brake disc. The openings may be in the form of slots elongated radially with respect to the disc or circular holes arranged in radial rows. The holes in each row can be arranged at equal radial distances from one another. However, it is important that the radial rows of holes are arranged at different distances from one another in the circumferential direction of the brake disk. The indication "different distances" means that the distance measured in the circumferential direction between two openings adjacent to one another in the circumferential direction differs from the two distances measured in the circumferential direction on the opposite sides of the first-mentioned distance and that the second-mentioned distances also from one another are different.

Bremsscheiben mit in den Reibflächen ausgebildeten Öffnungen sind bekannt. Beispielsweise ist in der am 21. März 1971 unter Beanspruchung der Priorität der deutschen Patentanmeldung G 70 11 084.8 eingereichten und am 5. November 1971 als Auslegeschrift Sho 46-3766 bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung Sho 46-17548 eine Bremsscheibe beschrieben, die für Scheibenbremsen für Fahrzeuge bestimmt und mit Öffnungen ausgebildet ist, die in auf entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe vorgesehenen Reibflächen münden. Gemäß der genannten Patentanmeldung sind jedoch die Öffnungen in einem regelmäßigen Muster angeordnet, während gemäß der vorliegenden Erfindung die Öffnungen auf den Reibflächen mit unterschiedlichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. In der bekannten Bremsscheibe kann durch die Öffnung das Gewicht der Scheibe vermindert und deren Wärmeabstrahlleistung erhöht werden. Durch die bekannte Anordnung wird jedoch nicht das in den üblichen Scheibenbremsen auftretende Quietschen vermindert.Brake disks with openings formed in the friction surfaces are known. For example, Japanese patent application Sho 46-17548, which was filed on March 21, 1971 claiming priority from German patent application G 70 11 084.8 and published on November 5, 1971 as Auslegeschrift Sho 46-3766, describes a brake disc intended for disc brakes for vehicles and is formed with openings which open into friction surfaces provided on opposite sides of the brake disc. According to the cited patent application, however, the openings are arranged in a regular pattern, while according to the present invention the openings are arranged on the friction surfaces at different intervals in the circumferential direction. In the known brake disk, the opening can reduce the weight of the disk and increase its heat radiation capacity. However, the known arrangement does not eliminate the squeaking that occurs in conventional disc brakes reduced.

Dank der Anordnung der Öffnungen mit in der Umfangsrichtung unterschiedlichen Abständen voneinander werden in der Bremsscheibe resonante Schwingungen verhindert und wird dadurch das Quietschen stark vermindert. Die Öffnungen vergrößern ferner die Fläche, die für die Wärmeabfuhr zur Verfügung steht. Außerdem trachten die Öffnungen, die Reibflächen der Bremskörper aufzurauhen, so daß deren Reibflächen nicht unzulässig glattgeschliffen werden.Thanks to the arrangement of the openings at different distances from one another in the circumferential direction, resonant vibrations are prevented in the brake disc and the squeaking is thereby greatly reduced. The openings also increase the area that is available for heat dissipation. In addition, the openings seek to roughen the friction surfaces of the brake bodies so that their friction surfaces are not ground smoothly in an impermissible manner.

Die Erfindung schafft somit eine für Scheibenbremsen für Fahrzeuge bestimmte Bremsscheibe, die auf entgegengesetzten Seiten mit Reibflächen versehen und in diesen mit Schlitzen oder Löchern ausgebildet ist, welche die Bremsscheibe in ihrer Dicke durchsetzen und in der Umfangsrichtung der Bremsscheibe in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet sind, so daß das Quietschen stark vermindert wird.The invention thus creates a brake disc intended for disc brakes for vehicles, which is provided with friction surfaces on opposite sides and formed in these with slots or holes which penetrate the thickness of the brake disc and are arranged at different distances from one another in the circumferential direction of the brake disc, so that the squeak is greatly reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.

In diesen zeigtIn these shows

Fig. 1 im Schnitt einen Teil einer Bremsscheibe nach einer Ausführungsform der Erfindung,Fig. 1 in section a part of a brake disc according to an embodiment of the invention,

Fig. 2 in Seitenansicht einen Teil der Bremsscheibe nach Fig. 1,FIG. 2 shows a side view of part of the brake disc according to FIG. 1,

Fig. 3 ebenfalls in Seitenansicht einen Teil einer Bremsscheibe nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung undFig. 3 also in side view part of a brake disc according to a second embodiment of the invention and

Fig. 4 in Seitenansicht einen Teil einer Bremsscheibe nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.4 shows a side view of part of a brake disc according to a further embodiment of the invention.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Bremsscheibe 1 besitzt einen Außenkranz 2 und eine zentrale Nabe 3. Diese beiden Teile werden durch Schmieden oder Pressen einstückig aus einem geeigneten Stahl hergestellt. Man kann natürlich auch den Außenkranz 2 getrennt von der Nabe 3 aus einem geeigneten Stahl und die Nabe 3 aus Gußeisen oder einer Leichtmetallegierung herstellen und den Außenkranz 2 und die Nabe 3 miteinander vernieten oder auf eine andere geeignete Weise miteinander verbinden. Die Nabe 3 ist mit Schraubenlöchern 4 ausgebildet, so daß die Bremsscheibe 1 mit Hilfe von nicht gezeigten Schrauben und Muttern an einem Rad befestigt werden kann. Der Außenkranz 2 ist auf entgegengesetzten Seiten mit Reibflächen 6 versehen, denen Reibbremskörper 5 gegenüberliegen. Diese sind in an sich bekannter Weise auf Bremskolben montiert, die zu einem nicht gezeigten Bremsbetätigungsmechanismus gehören und zur Betätigung der Bremse die Bremskörper in Reibungsberührung mit den Reibflächen drücken können.The brake disc 1 shown in Figures 1 and 2 has an outer rim 2 and a central hub 3. These two parts are manufactured in one piece from a suitable steel by forging or pressing. It is of course also possible to manufacture the outer rim 2 separately from the hub 3 from a suitable steel and the hub 3 from cast iron or a light metal alloy and rivet the outer rim 2 and the hub 3 together or connect them to one another in another suitable manner. The hub 3 is formed with screw holes 4 so that the brake disc 1 can be attached to a wheel by means of screws and nuts, not shown. The outer rim 2 is provided on opposite sides with friction surfaces 6, which friction brake bodies 5 are opposite. These are mounted in a manner known per se on brake pistons which belong to a brake actuation mechanism (not shown) and can press the brake bodies into frictional contact with the friction surfaces in order to actuate the brake.

Gemäß der Fig. 2 ist die Bremsscheibe 1 in ihrem Außenkranz 2 mit mehreren kreisförmigen Löchern 7, 8 und 9 ausgebildet, die längs mehrerer radialer Reihen A, B, C, D, E, F, G, H, I und J angeordnet sind. In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 sind in jeder radialen Reihe drei Löcher 7, 8 und 9 in gleichen Radialabständen voneinander angeordnet. Die in der Umfangsrichtung gemessenen oder Winkelabstände kleines Alpha[tief]1 bis kleines Alpha[tief]10 zwischen einander benachbarten Reihen sind jedoch unterschiedlich.According to FIG. 2, the brake disc 1 is formed in its outer rim 2 with several circular holes 7, 8 and 9 which are arranged along several radial rows A, B, C, D, E, F, G, H, I and J . In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, three holes 7, 8 and 9 are arranged at equal radial distances from one another in each radial row. The measured in the circumferential direction or angular distances small alpha [deep] 1 to small alpha [deep] 10 between adjacent rows are different.

Wenn zum Bremsen die Bremskörper 5 gegen die Reibflächen 6 der Bremsscheibe 1 gedrückt werden, führt die wechselnde Reibung zwischen der Bremsscheibe 1 und den Bremskörpern 5 zur Erzeugung von Schwingungen in der Bremsscheibe 1 und den Bremskörpern 5. Wenn die Frequenzen dieser Schwingungen in der Nähe der Eigenfrequenz der Bremsscheibe 1 liegen, wird diese zu resonanten Schwingungen angeregt, so daß ein Quietschen auftritt. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind jedoch die von den Löchern 7, 8 und 9 gebildeten Reihen in der Umfangsrichtung der Bremsscheibe 1 in ungleichen Abständen voneinander angeordnet, so daß die zwischen einander benachbarten Lochreihen liegenden Scheibensektoren unterschiedliche Eigenfrequenzen haben. Daher werden in einem Scheibensektor erzeugte Schwingungen zu den benachbarten Scheibensektoren übertragen, in denen Schwingungen mit anderen Frequenzen erzeugt werden. Infolgedessen werden die Schwingungsamplituden verringert. Die Löcher 7, 8 und 9 bewirken ferner ein wiederholtes Aufrauhen der Reibflächen der Bremskörper 5. Die Berührung der rauhen Reibflächen der Bremskörper 5 mit den Reibflächen der Bremsscheibe 1 mit wechselnder Reibung führt zu Schwingungen, deren Frequenzen in einem großen Bereich variieren. Dadurch wird die Möglichkeit des Auftretens eines Quietschens weiter vermindert.When the brake body 5 is pressed against the friction surfaces 6 of the brake disc 1 for braking, the alternating friction between the brake disc 1 and the brake bodies 5 leads to the generation of vibrations in the brake disc 1 and the brake bodies 5. If the frequencies of these vibrations are close to the Natural frequency of the brake disc 1 are, this is excited to resonant vibrations, so that a squeak occurs. In the embodiment described above, however, the rows formed by the holes 7, 8 and 9 are arranged in the circumferential direction of the brake disk 1 at unequal distances from one another, so that the disk sectors lying between adjacent rows of holes have different natural frequencies. Therefore, vibrations generated in one disk sector are transmitted to the adjacent disk sectors in which vibrations at different frequencies are generated. As a result, the vibration amplitudes are reduced. The holes 7, 8 and 9 also cause repeated roughening of the friction surfaces of the brake body 5. The contact of the rough friction surfaces of the brake body 5 with the friction surfaces of the brake disc 1 with alternating friction leads to vibrations, the frequencies of which vary over a wide range. This further reduces the possibility of a squeak occurring.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 1 und 2 gezeigten dadurch, daß die Löcher 7, 8 und 9 jeder der radialen Reihen A bis J durch einen in Bezug auf die Bremsscheibe 1 radial langgestreckten Schlitz 17 ersetzt sind. In dieser Ausführungsform müssen die Schlitze 17 in der Umfangsrichtung in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet sein.The embodiment shown in FIG. 3 differs from that shown in FIGS. 1 and 2 in that the holes 7, 8 and 9 of each of the radial rows A to J are replaced by a slot 17 which is elongated radially with respect to the brake disk 1. In this embodiment, the slots 17 must be arranged at different distances from one another in the circumferential direction.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind in jeder radialen Reihe A bis J vier kreisförmige Löcher 27, 28, 29 und 30 angeordnet. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der in den Figuren 1 und 2 gezeigten.In the embodiment according to FIG. 4, four circular holes 27, 28, 29 and 30 are arranged in each radial row A to J. Otherwise, this embodiment corresponds to that shown in FIGS.

Als praktisches Ausführungsbeispiel wurde eine Bremsscheibe der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Art mit einem Außendurchmesser von 290 mm und einer Dicke von 7 mm hergestellt. In dem Außenkranz 2 wurden Löcher 7, 8 und 9 von 8 mm Durchmesser ausgebildet. Zwischen den Lochreihen A bis J waren folgende Winkelabstände vorhanden:As a practical embodiment, a brake disk of the type shown in Figures 1 and 2 with an outside diameter of 290 mm and a thickness of 7 mm was produced. Holes 7, 8 and 9 of 8 mm in diameter were formed in the outer rim 2. Between the rows of holes A to J were the following angular distances are available:

Die Bremsscheibe wurde mit einem Bremsdruck im Bereich von 2 bis 3 kp/cm² bis 30 kp/cm² geprüft. Dabei zeigte es sich, daß bei dieser Bremsscheibe bei Fahrgeschwindigkeiten unter 50 kh/h das Quietschen stark vermindert wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß bei einer Fahrgeschwindigkeit von 5 bis 10 km/h das bei den üblichen Bremsscheiben auftretende Quietschen bei Verwendung der geprüften Bremsscheibe gemäß der Erfindung auf die Hälfte oder noch weniger vermindert wird.The brake disc was tested with a brake pressure ranging from 2 to 3 kgf / cm² to 30 kgf / cm². It was found that with this brake disc the squeaking is greatly reduced at driving speeds below 50 kh / h. In particular, it has been found that at a driving speed of 5 to 10 km / h the squeaking that occurs with conventional brake disks is reduced to half or even less when the tested brake disk according to the invention is used.

Die Erfindung ist auf Einzelheiten der dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, da diese vom Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können.The invention is not restricted to details of the exemplary embodiments shown and described above, since these can be modified by a person skilled in the art within the scope of the inventive concept.

Claims

1. Brake disc for disc brakes, characterized in that the brake disc is provided on opposite sides with friction surfaces in which a plurality of openings are formed which are arranged in the circumferential direction at different distances from one another.

2. Brake disc according to claim 1, characterized in that the openings penetrate the brake disc in their entire thickness and open into the friction surfaces of the brake disc provided on opposite sides.

3. Brake disc according to claim 1, characterized in that the openings are formed by slots extending radially with respect to the brake disc.

4. Brake disc according to claim 1, characterized in that the openings are formed by circular holes which are arranged in radial rows.