DE3924849A1 - Gegossene bremsscheibe fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gegossene Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge mit einem topfförmigen Nabenteil, dessen radial verlaufender Boden mit Befestigungsöffnungen ver­ sehen ist und dessen axialer Topfring im Bereich seines vom Boden abgelegenen Endes in einen radialen Scheiben­ kranz übergeht, wobei der Topfring von radialen und in Umfangsrichtung langgestreckten Belüftungsöffnungen durch­ setzt ist, deren Längsseiten im Bereich der Schmalseiten in gekrümmten Übergangsabschnitten auslaufen.

Gegossene Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge mit im Topfring angeordneten Belüftungsöffnungen finden seit langem Ver­ wendung. Üblicherweise sind dabei die Belüftungsöffnungen kreisförmig.

Darüberhinaus sind in der Praxis auch bereits Bremsschei­ ben mit gegossenen Belüftungsöffnungen angewandt worden, die in Umfangsrichtung langgestreckt sind und deren in Umfangsrichtung gerade verlaufende Längsseiten bis fast an die Schmalseiten heranreichen und mit engem Radius in die­ se übergehen. Hierdurch ist eine großer Öffnungsquer­ schnitt verwirklicht und ein entsprechend großer Luft­ durchsatz erreichbar.

Trotz der durch den erhöhten Luftdurchsatz verbesserten Kühlleistung kann allerdings nicht verhindert werden, daß derartige Bremsscheiben thermisch bis an die Grenzen be­ lastet werden. Die Aufheizung der Bremsscheibe ist dabei, auch bei belüftetem Scheibenkranz, im Bereich des Schei­ benkranzes am größten mit der Folge, daß der Topfring er­ heblichen Spannungen ausgesetzt wird. Diesen thermischen Spannungen sind im Bereich des Topfringes Torsionsspan­ nungen überlagert. Die Summe dieser Spannungen führt zu kritischen Spannungskonzentrationen im Übergangsbereich des Topfringes zwischen den Belüftungsöffnungen und dem Scheibenkranz, welche Rißbildungen zur Folge haben. Die Risse nehmen dabei, bei in Umfangsrichtung langgestreckten Belüftungsöffnungen, ihren Ausgang in den Übergangsab­ schnitten zwischen den Längsseiten und den Schmalseiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gestal­ tungsform für die Belüftungsöffnungen zu finden, bei der die Gefahr einer solchen Rißbildung herabgemindert wird, ohne wesentliche Beschränkung im Querschnitt der Belüf­ tungsöffnungen.

Gemäß der Erfindung wird dies bei Bremsscheiben der ein­ gangs genannten Art dadurch erreicht, daß die dem Schei­ benkranz näherliegenden inneren Längsseiten der Belüf­ tungsöffnungen mit flach konvexer Krümmung bis in den Be­ reich der Schmalseiten der Belüftungsöffnungen verlaufen.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung werden im höchstbelasteten Bereich im Übergang zwischen den Belüf­ tungsöffnungen und dem Scheibenkranz kritische, scharfe Übergänge vermieden und Spannungsspitzen abgebaut. Die Rißgefahr wird dadurch verringert. Gleichzeitig bleiben große Belüftungsöffnungen erhalten, so daß die Kühllei­ stung durch diese festigkeitssteigernde Maßnahme praktisch nicht negativ beeinflußt wird.

Definiert man die Längsmittelebene der Belüftungsöffnungen als die Ebene, die die Belüftungsöffnungen im Bereich ih­ rer größten Breite unterteilt, so erweist es sich in Aus­ gestaltung der Erfindung als zweckmäßig, wenn die an die inneren Längsseiten anschließenden Übergangsabschnitte im Bereich der Längsmittelebene liegen, bevorzugt im Bereich zwischen der Längsmittelebene und den äußeren Längsseiten. Hierdurch ergibt sich bei sehr langgestreckten Belüftungs­ öffnungen eine spannungstechnisch sehr günstige Lösung.

Bei konvex gekrümmter innerer Längsseite erweist es sich als zweckmäßig, wenn die äußere Längsseite im wesentlichen geradlinig in Umfangsrichtung verläuft, und zwar im Hin­ blick auf einen möglichst großen Öffnungsquerschnitt.

Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, die in­ neren und äußeren Längsseiten im wesentlichen spiegelbild­ lich gekrümmt auszubilden. Es können sich insoweit im Rah­ men der Erfindung auch im wesentlichen elliptische Lüf­ tungsöffnungen ergeben.

Durch die Reduktion der Spannungsspitzen ist es im Rahmen der Erfindung möglich, über den Umfang des topfförmigen Nabenteiles eine große Anzahl von Belüftungsöffnungen vor­ zusehen, wobei bei einer gemäß der Erfindung bevorzugten Lösung die in Umfangsrichtung gemessene Gesamtlänge der Belüftungsöffnungen etwa 2/3 des Topfumfangs entspricht. Dies bei Belüftungsöffnungen, bei denen die Länge zumin­ dest dem Eineinhalbfachen, bevorzugt aber dem Zwei- bis Dreifachen der Breite der Belüftungsöffnungen entspricht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungs­ beispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine belüf­ tete, gemäß der Erfindung ausge­ staltete innensaugende Brems­ scheibe und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer weit­ gehend entsprechenden Darstellung einer außensaugenden Bremsschei­ be.

Die in Fig. 1 dargestellte, gegossene, innensaugende Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug weist einen topfförmi­ gen Nabenteil 1 auf, der mit einem radial verlaufenden Boden 2 versehen ist und dessen axialer Topfring mit 3 bezeichnet ist. Der Topfring 3 geht an seinem vom Boden 2 abgelegenen Ende in einen radialen Scheibenkranz 4 über, der sich vom Topfring radial nach außen erstreckt und der eingegossene, über Stege 5 voneinander getrennte Kühlkanä­ le 6 aufweist, die von der Innenseite ausgehen.

Die Bremsscheibe ist im Bereich des Topfringes 3 mit Be­ lüftungsöffnungen 7 versehen, wobei im Ausführungsbeispiel zwei im Rahmen der Erfindung bevorzugte, mögliche Ausfüh­ rungsformen solcher Belüftungsöffnungen dargestellt sind, die mit 7a und 7b bezeichnet sind.

Beide Belüftungsöffnungen 7a und 7b haben eine innere, dem Scheibenkranz 4 benachbarte Längsseite 8a, 8b, die mit flach konvexer Krümmung bis in den Bereich der Schmalsei­ ten, also bis in den Scheitelbereich der Belüftungsöff­ nungen verläuft. Bei der Belüftungsöffnung 7a ist eine äußere Längsseite 9a vorgesehen, die im wesentlichen spie­ gelbildlich zur inneren Längsseite 8a verläuft, und die beiden Längsseiten sind über einen gekrümmten Scheitelbo­ gen als Übergangsabschnitt an ihren beiden Enden verbun­ den. Dieser Übergangsabschnitt ist mit 10a bezeichnet.

Bei der Belüftungsöffnung 7a ergibt sich so eine zur Längsmittelebene praktisch symmetrische, zumindest ellipsenähnliche Querschnittsform, für die es sich im Hin­ blick auf die Herstellung als zweckmäßig erweist, wenn die Formteilung mit der Längsmittelebene, die hier nicht ein­ gezeichnet ist, zusammenfällt.

Bei der mit 7b bezeichneten Ausführungsform der Belüf­ tungsöffnung verläuft die äußere Längsseite 9b praktisch geradlinig in Umfangsrichtung. Der als Übergangsabschnitt 10b zwischen innerer Längsseite 8b und äußerer Längsseite 9b dienende Bogen liegt dadurch insgesamt gegen die äußere Längsseite 9b verschoben. Bezogen auf eine Längsmittel­ ebene der Belüftungsöffnung 7b, die die Belüftungsöffnung auf der halben maximalen Breite unterteilt, ist der Über­ gangsabschnitt 10b im wesentlichen im Bereich zwischen dieser Längsmittelebene und der äußeren Längsseite 9b ver­ schoben. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich bei größt­ möglichem Öffnungsquerschnitt der Belüftungsöffnung in dem dem Scheibenkranz benachbarten Bereich ein möglichst fla­ cher Krümmungsverlauf für die Kontur der Belüftungsöff­ nung, so daß Spannungsspitzen weitgehend vermieden und die Rißgefahr bezogen auf gleiche Belastungen deutlich verrin­ gert ist.

Bei einer Ausgestaltungsform mit Belüftungsöffnungen 7b erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Teilungsebene durch den Scheitel des durch den Übergangsabschnitt 10b gebildeten Scheitelbogens verläuft.

Die Belüftungsöffnungen 7a oder 7b können über den Umfang des Topfringes 3 in verhältnismäßig dichter Folge ange­ ordnet sein und es erweist sich als zweckmäßig, wenn 2/3 des Umfangs des Topfringes durch Belüftungsöffnungen ab­ gedeckt sind.

Claims (13)

1. Gegossene Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge mit einem topfförmigen Nabenteil, dessen radial verlaufender Boden mit Befestigungsöffnungen versehen ist und dessen axialer Topfring im Bereich seines vom Boden abgelegenen Endes in einen radialen Scheibenkranz übergeht, wobei der Topfring von radialen und in Umfangsrichtung langgestreckten Be­ lüftungsöffnungen durchsetzt ist, deren Längsseiten im Bereich der Schmalseiten der Belüftungsöffnungen in ge­ krümmten Übergangsabschnitten auslaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Scheibenkranz näher liegenden inneren Längs­ seiten (8a, 8b) der Belüftungsöffnungen (7a, 7b) mit flach konvexer Krümmung bis in den Bereich der Schmalseiten ver­ laufen.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die Längsmittel­ ebene der Belüftungsöffnungen diese im Bereich ihrer größ­ ten Breite halbiert, dadurch gekennzeichnet, daß die an die inneren Längsseiten (8a, 8b) anschließenden Übergangsabschnitte (10a) im Bereich der Längsmittelebene liegen.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die Längsmittel­ ebene der Belüftungsöffnungen diese im Bereich ihrer grö­ ßten Breite halbiert, dadurch gekennzeichnet, daß die an die inneren Längsseiten (8b) anschließenden Übergangsabschnitte (10b) im wesentlichen zwischen der Längsmittelebene und den äußeren Längsseiten (9b) liegen.

4. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Längsseiten (9b) der Belüftungsöffnungen (7b) etwa geradlinig in Umfangsrichtung verlaufen.

5. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Längsseiten (9a) im wesentlichen spiegel­ bildlich zu den inneren Längsseiten (8a) verlaufen.

6. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die inneren Längsseiten (8a, 8b) anschließenden Übergangsabschnitte (10a, 10b) als Scheitelbögen in die äußeren Längsseiten (9a, 9b) übergehen.

7. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsöffnungen (7a) elliptisch ausgebildet sind.

8. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Längsseiten (8a, 8b) der Belüf­ tungsöffnungen (7a, 7b) einen Radius aufweist, der zumin­ dest 1,5 mal, bevorzugt 2 bis 3 mal so groß und größer als der anschließende Übergangsradius ist.

9. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Belüftungsöffnung (7a, 7b) zumindest 1,5 mal, bevorzugt 2 bis 3 mal größer als ihre maximale Breite ist.

10. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung gemessene Gesamtlänge der Be­ lüftungsöffnungen etwa 2/3 des Nabenumfanges entspricht.

11. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelebene der Belüftungsöffnungen (7a, 7b) bezogen auf die Breite des Topfringes (3) aus der Mitte versetzt zum Topfboden (4) verschoben liegt.

12. Bremsscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der äußeren Längsseiten (9a, 9b) der Be­ lüftungsöffnungen (7, 8) vom Topfboden (2) zumindest der halben Dicke des Topfbodens (2) entspricht.

13. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitel der Übergangsabschnitte (10a, 10b) der gegossenen Belüftungsöffnungen (7, 8) im Bereich der Form­ teilungsebene liegen.