DE4013244A1 - Einstueckig gegossene luftgekuehlte bremsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einstückig gegossene luftgekühlte Bremsscheibe aus Gußeisen, welche aus einer inneren und einer äußeren Ringscheibe mit zwischen diesen liegenden radialen Kühlrippen besteht.

Luftgekühle Bremsscheiben mit zwischen zwei Ringscheiben angeordneten Kühlrippen sind beispielsweise durch die EP-OS 03 18 687 bekannt. Die kritische Stelle bei derartigen Brems­ scheiben ist der Übergang zwischen dem die Nabe aufnehmenden Topf und den beiden Ringscheiben. Wenn sich die Ringscheiben beim Anlegen der Bremse erwärmen, so dehen sich diese radial nach außen aus und verformen sich zu einem flachen Kegel unter gleichzeitiger Bewegung in Axialrichtung. Damit bleiben die Ringscheiben und die ringförmige Wandung des Topfes nicht mehr zueinander in rechtwinkliger Lage. An die Übergangsstelle von Topf und Ringscheiben werden durch die wechselnde Beanspruchung hohe Forderung bezüglich Festigkeit gestellt. Die Kombination eines Stahlblechtopfes mit gußeisernen Ringscheiben soll diesen Forderungen nachkommen. Eine Bremsscheibe (Topf mit Ringscheiben) einstückig aus Gußeisen gießen zu können, würde aber gegenüber der Stahlblechverbund­ konstruktion fertigungstechnisch einen großen Vorteil mit sich bringen.

In der DE-OS 14 50 145 ist zwar eine einstückig gegossene Bremsscheibe beschrieben, dabei handelt es sich aber nicht um die heute üblichen luftgekühlten Bremsscheiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine luftgekühlte Bremsscheibe mit Topf und Ringscheiben einstückig aus Gußeisen gießen zu können, wobei der Übergang zwischen Topf und Ringscheibe so gestaltet ist, daß die Bremsscheibe den heute üblichen hohen Belastungen gewachsen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Indem ein stellenweiser Übergang von dem Topfende über einen gegenüber der Drehachse der Ringscheiben geneigten Kragen an die zwischen den Ringscheiben radial verlaufenden Kühlrippen vorgesehen ist, wird erreicht, daß

• a) beide Ringscheiben mittig in gleicher Weise mit dem Topf verbunden sind, so daß Veränderungen durch Wärmeeinfluß sich in gleicher Weise auswirken,
• b) durch die bogenförmigen Aussparungen des Kragens zwischen jeweils zwei angebundenen Kühlrippen, die Luft zwischen den Ringscheiben von außen und von innen gleichmäßig einströmen und intensiver kühlen kann; insbesondere die Verbindungsstege zwischen Kragen und Kühlrippen werden abgekühlt. Der Wärmeübergang von den sich beim Bremsvorgang erhitzenden Ringscheiben auf den Topf wird stark vermindert.
• c) der gegenüber der Drehachse der Ringscheibe geneigte Verlauf des Kragens, insbesondere der Verbindungsstege, beschränkt sich die Kegelverformung (Schirmung) der Ringscheiben, wenn sich diese beim Erwärmen ausdehnen.

Alle diese Auswirkungen der erfindungsmäßigen Konstruktion erlauben es, eine lufgekühlte Bremsscheibe mit zwei Ringscheiben und zwischen diesen liegenden Kühlrippen, einschließlich des mit den Ringscheiben verbundenen Topfes, einstückig aus Gußeisen herzustellen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Bremsscheibe von der Topfseite her mit teilweise weggelassener oberer Ringscheibe um die Kühlrippen und den Übergang zum Topf anschaulich zu machen.

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kragen des Topfes entsprechend II-II in größerem Maßstab.

Fig. 3 einen Schnitt durch die Bremsscheibe entsprechend III-III.

Fig. 4 eine Ansicht im Bereich der Anbindung im Ausschnitt von der unteren Ringscheibe her entsprechend IV.

Zwischen der oberen Ringscheibe 1 und der unteren Ringscheibe 2 befinden sich radiale Kühlrippen 3. Diese Kühlrippen können gerade sein (wie in Fig. 1 gezeichnet, aber auch gekrümmt verlaufen wie die Schaufel eines Schaufelrades. Die beim Bremsvorgang in den Ringscheiben entstehende Reibungswärme wird zum Teil in die Kühlrippen 3 geleitet und von der zwischen den Ringscheiben hindurch strömenden Kühlluft nach außen abge­ führt. Der mit einer Nabenöffnung 4 in seinem Bodenteil 5 ver­ sehene Topf ist am unteren Ende des Wandungsteiles 6 mit den Ringscheiben 1 bzw. 2 an den Kühlrippen 3 verbunden. Entscheidend ist diese Verbindungsstelle von Topf und Ringscheiben. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, geht die Wandung 6 am unteren Ende in einen Kragen 7 über, welcher die Verbindung zwischen Topf und Ringscheiben herstellt. Der Kragen 7 geht nicht rechtwinklig zu der Drehachse der Ringscheiben ab, sondern ist in einem Bogen so zu den Kühlrippen geführt, daß er unter einem Winkel von etwa 20° zu den Kühlrippen 3 steht.

Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, daß der Kragen 7 nicht durchgehend mit den Ringscheiben verbunden ist, sondern bogenförmige Aussparungen 8 derart besitzt, daß eine Verbindung zu jeder zweiten Kühlrippe hergestellt ist. Die bogenförmigen Aussparungen 8 ergeben zwischen dem Innerand 9 der Ringscheibe 1 bzw. 2 und dem Kragen 7 des Topfes Durchgangsöffnungen für die Kühlluft frei, sowohl zwischen der oberen Ringscheibe 1 und Wandung 6 als auch von unterhalb der Ringscheibe 2 kann Kühlluft in diesem Verbindungsbereich zwischen die Ringscheiben einströmen. Dadurch erfolgt eine intensive Kühlung der Verbindungsstellen, welche den Wärmeübergang von den Ringscheiben auf den Topf behindert. Die Verbindungs­ stege 10 von Kühlrippen 3 und Kragen verbreitern sich zum Kragen hin. Sämtliche Übergange der einzelnen Partien des Gußstückes sind möglichst stetig ausgebildet, um jede Kerbwirkung auszuschließen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Kragen 7 in seinem noch geschlossenen Bereich nahe der Wandung 6 des Topfes. In Fig. 4 ist von der Unterseite entsprechend Ansicht IV in einem Detailausschnitt zu erkennen, wie die borgenförmigen Aussparungen 8 des Kragens 7 und die Verbindungsstege 10 zu den Kühlrippen 3 so ineinander übergehen, daß alle Übergänge möglichst stetig erfolgen.

Versuche haben gezeigt, daß eine solche Bremsscheibe einstückig aus Gußeisen gegossen werden kann, und den dynamischen und thermischen Belastungen beim Bremsvorgang gewachsen ist. Die Wärme wird gleichmäßig aus beiden Ringscheiben 1 und 2 abgeführt, weil die Anbindung mittig an die Kühlrippen erfolgt, die Anbindungsstellen werden intensiv gekühlt und die Anbindungsquerschnitte auf ein Minimum reduziert, so daß ein Wärmeübergang auf den Topf weitgehend verhindert wird. Die Übergangsstege bilden gleichzeitig ein stabiles Gerüst, welches in der Lage ist, die auftretenden Kräfte aufzufangen. Dazu trägt auch die Neigung des Kranzes gegenüber der Drehachse bei.

Claims (4)

1. Einstückig gegossene, luftgekühlte Bremsscheibe aus Gußeisen, bestehend aus einer inneren und einer äußeren Ringscheibe mit dazwischen liegenden, in radialer Richtung verlaufender Kühlrippen, an welche sich innenseitig ein aus Wandung und Boden bestehender Topf anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf mit den Ringscheiben (1, 2) mittig verbunden ist, indem an der Wandung (6) des Topfendes ein gegenüber der Drehachse der Ringscheiben (1, 2) geneigter Kragen (7) vorgesehen ist, welcher in die radiale zwischen den Ringscheiben (1, 2) verlaufenden Kühlrippen (3) übergeht, wobei der Kragen (7) zwischen zwei mit ihm verbundenen Kühlrippen (3) bogenförmig ausgespart ist.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mit dem Kragen (7) verbundenen Kühlrippen (3) zur Anbindungsstelle hin verbreitern.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Kühlrippe (3) mit dem Kragen (7) verbunden ist.

4. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch stetige Übergänge von den Kühlrippen (3) zum Kragen (7).