DE4332951A1 - Brake disc - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, z. B. für ei ne Scheibenbremse eines Fahrzeuges, mit einem Reibring und einen über Verbindungsglieder mit dem Reibring verbundenen Tragteil.The invention relates to a brake disc, for. B. for egg ne disc brake of a vehicle, with a friction ring and one via links to the friction ring connected supporting part.
Bekannt ist es, eine Bremsscheibe aus zwei Teilen her zustellen, wobei im allgemeinen der Reibring aus Grau guß besteht und als Tragteil für den Reibring ein Topf aus Stahl oder Aluminium vorgesehen ist. Reibring und Topf sind z. B. durch Schrauben miteinander verbunden, wobei die Verbindung bei einer belüfteten Bremsscheibe über eine Reibringhälfte erfolgt. It is known to manufacture a brake disc from two parts to deliver, generally the friction ring made of gray cast and there is a pot as a supporting part for the friction ring made of steel or aluminum. Friction ring and Pot are z. B. connected by screws, the connection with a ventilated brake disc done over a friction ring half.
Nachteilig bei einer derartigen Bremsscheibe ist je doch, daß es zu Korrosionsproblemen zwischen Grauguß und Stahl oder Leichtmetall kommt, insbesondere bei einem direkten Kontakt über Schrauben und in Verbin dung mit Salzwasser, z. B. im Winter.A disadvantage of such a brake disc is ever yet that there are corrosion problems between gray cast iron and steel or light metal comes in, especially at a direct contact via screws and in connection dung with salt water, e.g. B. in winter.
Nachteilig ist weiterhin auch, daß es zu Verspannungen und sogar zu Rissen kommen kann, aufgrund unterschied licher Temperaturausdehnungen zwischen dem Reibring und dem Topf. Durch die einseitige Befestigung zwi schen dem Reibring und dem Topf kann es zu einem soge nannten Schirmen, d. h. zu einem Verwerfen des Reibrin ges kommen. Der Reibring erfährt nämlich im Betrieb bei hohen Temperaturen Dimensionsänderungen, die im Millimeterbereich liegen können.Another disadvantage is that there is tension and may even crack due to difference temperature expansion between the friction ring and the pot. Due to the one-sided attachment between between the friction ring and the pot can result in a so-called called screens, d. H. to reject the rubbing-in come. The friction ring is experienced during operation at high temperatures dimensional changes that occur in Millimeter range.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, eine Bremsscheibe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, die insbesondere ein besseres und problem loseres Verhalten des Reibringes im Einsatz ergibt.The present invention therefore has the object reasons, a brake disc of the type mentioned to create the disadvantages of the prior art avoids that particular a better and problem looser behavior of the friction ring results in use.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere über den Umfang des Tragteiles verteilt ange ordnete und mit dem Tragteil verbundene Verbindungs glieder in Form von Stiften, Bolzen oder dergleichen in Aussparungen in einer Umfangswand des Reibringes ragen.According to the invention this object is achieved in that several distributed over the circumference of the supporting part arranged and connected to the supporting part links in the form of pins, bolts or the like in recesses in a peripheral wall of the friction ring protrude.
Anstelle einer einseitigen Verbindung zwischen Reib ring und dem Tragteil, z. B. einen Topf, kann über die Stifte, Bolzen oder dergleichen eine zentrale Verbin dung in der Mittelachse des Reibringes erfolgen, wo durch z. B. ein Schirmen des Reibringes im Fahrbetrieb vermieden wird.Instead of a one-sided connection between friction ring and the supporting part, for. B. a pot, can on the Pins, bolts or the like a central connection in the central axis of the friction ring where through z. B. shielding the friction ring while driving is avoided.
Einer der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Bremsscheibe liegt darin, daß sich der Reibring bei den im Betrieb auftretenden hohen Temperaturen weitge hend problemlos dehnen kann.One of the main advantages of the invention Brake disc is that the friction ring the high temperatures that occur during operation can stretch easily.
Durch die Zwischenschaltung von Stiften, die z. B. aus hochwertigem, z. B. rostfreiem, Stahl bestehen können, können Korrosionsprobleme vermieden werden.By interposing pens that z. B. from high quality, e.g. B. stainless steel can exist corrosion problems can be avoided.
Die Stifte wird man im allgemeinen so ausgestalten, daß sie radial aus der Umfangswand des Tragteiles ra gen und in Bohrungen in der inneren Umfangswand des Reibringes, die sich in der Längsmittelachse des Reib ringes befinden, eingesteckt sind, wobei die Stifte gegenüber den Bohrungen verschiebbar sind. The pens will generally be designed that they ra radially from the peripheral wall of the support member gene and in holes in the inner peripheral wall of the Friction rings, which are in the longitudinal central axis of the friction ringes are inserted, the pins are displaceable relative to the holes.
Durch diese Ausgestaltung kann sich der Reibring ohne ein Auftreten von Spannungen oder dessen Verwerfungen im Betrieb im Millimeterbereich dehnen.With this configuration, the friction ring can be without an occurrence of tension or its distortion stretch in the millimeter range during operation.
Hierzu wird man im allgemeinen ein entsprechend gerin ges Spiel zwischen den Umfangswänden der Bohrungen und den Stiften vorsehen, wobei gleichzeitig die Tiefe der Bohrungen um einige Millimeter tiefer sein kann als die Länge der Stifte in dem Bereich, in dem sie in die Bohrungen ragen.To do this, you will generally get a corresponding total play between the peripheral walls of the holes and provide for the pens while maintaining the depth of the Holes can be a few millimeters deeper than the length of the pins in the area where they are in the Bores protrude.
Die Ausbildung von tieferen Bohrungen ist jedoch nicht in jedem Falle erforderlich, weil sich der Reibring im allgemeinen nach außen stärker dehnen wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremsscheibe läßt sich auch eine Gewichtsreduzierung erzielen. Dies kann z. B. durch den Einsatz von Leichtmetall oder Kunst stoff am Topf als Tragteil und eine entsprechende Ma terialeinsparung durch die Art der Verbindung zwischen dem Topf und dem Reibring über die Stifte erfolgen.However, the formation of deeper holes is not required in any case, because the friction ring in the generally will stretch outward more. Through the design of the brake disc according to the invention also achieve a weight reduction. This can e.g. B. through the use of light metal or art fabric on the pot as a supporting part and a corresponding measure material savings through the type of connection between the pot and the friction ring via the pins.
Praktisch wird durch die erfindungsgemäße Verbindung bzw. Lagerung des Reibringes gegenüber dem Tragteil eine Beweglichkeit zwischen Tragteil und Reibring re lativ zueinander möglich, wobei der Reibring "schwim mend" gelagert ist, denn er kann sich bei erhöhten Temperaturen problemlos dehnen. Trotzdem ist eine mit tige Aufhängung des Reibringes jederzeit gewährlei stet.The connection according to the invention makes it practical or storage of the friction ring in relation to the supporting part a mobility between the supporting part and the friction ring right relative to each other possible, the friction ring "schwim mend "is stored, because it can increase Stretch temperatures easily. Nevertheless one is with guarantee the suspension of the friction ring at all times continuous
Durch die erfindungsgemäße Verbindung des Reibringes über die Stifte mit dem Tragteil werden auch Teilungs fehler, wie sie bei einer Verbindung über Schrauben zwangsweise gemäß Stand der Technik auftreten, vermie den. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung läßt sich eine exakte und maßgenaue Verbindung schaffen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn z. B. die Stifte in das Tragteil eingeformt werden, wenn das Tragteil als Topf ausgebildet ist. Dies kann z. B. durch ein Eingießen erfolgen. Eine mögliche Maßnahme hierzu kann darin bestehen, daß man den Topf aus einem gießfähigen Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, herstellt und entsprechend die Stifte bei der Herstel lung mit eingießt.Through the connection of the friction ring according to the invention About the pins with the support part are also division errors, as with a connection via screws necessarily occur according to the prior art, miss the. Due to the design according to the invention create an exact and accurate connection. This is particularly the case when e.g. B. the Pins are molded into the support member if that Support part is designed as a pot. This can e.g. B. done by pouring. A possible measure this can consist in that the pot from a castable light metal, in particular made of aluminum, manufactures and accordingly the pens at the manufacturer with pouring.
Statt einer Ausgestaltung des Topfes aus Aluminium kann dieser im Bedarfsfalle auch aus Stahl oder Guß eisen, z. B. Grauguß, bestehen, wobei auch in diesem Falle aufgrund einer Materialeinsparung eine Gewichts reduzierung erzielt wird. Bei einer Ausgestaltung des Topfes aus Stahl wird man die Bolzen auf andere Weise fest mit dem Topf verbinden. Dies kann z. B. durch ein Aufschweißen auf den äußeren Umfangsring des Topfes erfolgen.Instead of designing the pot from aluminum If necessary, this can also be made of steel or cast iron iron, e.g. B. gray cast iron exist, also in this Fall a weight due to material savings reduction is achieved. In one embodiment of the Steel pot is the bolt in a different way connect firmly to the pot. This can e.g. B. by a Welding onto the outer circumferential ring of the pot respectively.
Selbstverständlich ist jedoch auch eine Verbindung durch Kleben möglich.Of course, there is also a connection possible by gluing.
Die Stifte können aus einem hochwertigen Stahl, insbe sondere aus einem rostfreien Stahl, bestehen.The pins can be made of a high quality steel, esp special made of stainless steel.
Um den Topf möglichst gewichtsarm herzustellen, kann dieser z. B. aus relativ dünnem Material bestehen, wo bei z. B. zur Stabilitäts- und Festigkeitserhöhung der Topf in seinem radialen Teil mit wellenförmigen Sicken versehen sein kann.To make the pot as light as possible, can this z. B. consist of relatively thin material where at z. B. to increase the stability and strength of Pot in its radial part with wavy beads can be provided.
Zusätzlich kann aus Stabilitäts- und Festigkeitsgrün den der Umfangsbereich des Topfes ebenfalls mit wel lenförmigen Sicken versehen sein.In addition, from stability and strength green the circumferential area of the pot also with wel len-shaped beads.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brems scheibe als belüftete Bremsscheibe, wobei die beiden Reibringteile durch Stege miteinander verbunden sind, wird man in die Stege die Bohrungen einbringen.In one embodiment of the brake according to the invention disc as a ventilated brake disc, the two Friction ring parts are connected to each other by webs, the holes will be drilled in the webs.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei darin be stehen, daß die Bohrungen in jede zweite Rippe einge bracht sind, die entsprechend mit einer Verdickung versehen ist.An advantageous embodiment can be stand that the holes in every other rib are brought up with a thickening accordingly is provided.
Bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich eine beidseitige Durchströmung des Reibringes und damit ei ne bessere Kühlwirkung, die von der Stiftbefestigung bzw. Stiftaufhängung noch unterstützt wird, da dadurch ein besserer Lufteintritt gewährleistet wird.With such a configuration there is a flow through the friction ring on both sides and thus egg ne better cooling effect from the pin attachment or pin suspension is still supported, because of this better air entry is guaranteed.
Nachfolgend sind drei Ausführungsbeispiele der Erfin dung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Below are three embodiments of the invention tion shown in principle on the basis of the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2; Fig. 1 shows a section along the line II of Fig. 2;
Fig. 2 eine Ansicht der Bremsscheibe nach der Fig. 1 aus Pfeilrichtung A; Fig. 2 is a view of the brake disc of Figure 1 from the direction of arrow A;
Fig. 3 eine andere Ausgestaltung einer Bremsscheibe im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 4; Fig. 3 shows another embodiment of a brake disc in section along the line IV-IV of Fig. 4;
Fig. 4 eine Ansicht aus Richtung B der Fig. 3; Fig. 4 is a view from direction B of Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt ähnlich den Schnitten gemäß den Fig. 1 und 3 für eine Bremsscheibe anderer Ausgestaltung; Fig. 5 is a section similar to the sections according to FIGS 1 and 3 on the other for a brake disk configuration.
Fig. 6 einen Schnitt durch eine Radnabe mit einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe; Figure 6 is a section through a wheel hub with a brake disc according to the invention.
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Klemmpratze; Fig. 7 is a plan view of a clamping claw;
Fig. 8 eine Vorderansicht einer Klemmpratze. Fig. 8 is a front view of a clamping claw.
Gemäß Ausgestaltung einer Bremsscheibe nach den Fig. 1 und 2 weist diese einen Topf 1 auf, der in bekannter Weise auf einer Nabe eines Rades (nicht dargestellt) befestigt ist. Über eine Vielzahl von in die Umfangs wand 2 des Topfes eingeformten Verbindungsglieder in Form von Stiften 3 erfolgt eine Verbindung mit einem Reibring 4, der aus zwei Reibringhälften 4A und 4B be steht, welche durch eine Vielzahl von über den Umfang verteilten und in radialer Richtung verlaufenden Ste gen 5 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise er gibt sich eine belüftete Bremsscheibe.According to the embodiment of a brake disc according to FIGS. 1 and 2, this has a pot 1 which is fastened in a known manner on a hub of a wheel (not shown). About a plurality of in the circumferential wall 2 of the pot molded connecting links in the form of pins 3 there is a connection with a friction ring 4 , which consists of two friction ring halves 4 A and 4 B be, which by a variety of distributed over the circumference and in radial Direction Ste 5 gene are interconnected. This way he gives himself a ventilated brake disc.
Jeder zweite Steg 5 ist im inneren Umfangsbereich mit einer Verdickung 6 versehen. In die Verdickungen 6 ist von der inneren Umfangswand 7 des Reibringes 4 her je weils eine Bohrung 8 eingebracht. In die Bohrungen 8, die sich in der Mittellängsachse 12 des Reibringes 4 befinden, ragen die Stifte 3, wobei die Längen der Stifte 3 so gewählt sind, daß die Tiefen der Bohrungen 8 um wenige Millimeter, z. B. 1 bis 3 mm, tiefer sind. Die Durchmesserverhältnisse zwischen den Bohrungen 8 und denen der Stifte 3 sind so gewählt, daß die Stifte 3 sich mit geringem Spiel in den Bohrungen 8 verschie ben lassen.Every second web 5 is provided with a thickening 6 in the inner peripheral region. In the thickening 6 from the inner circumferential wall 7 of the friction ring 4 ago a bore 8 is made . In the holes 8 , which are located in the central longitudinal axis 12 of the friction ring 4 , the pins 3 protrude, the lengths of the pins 3 being chosen so that the depths of the holes 8 are a few millimeters, for. B. 1 to 3 mm, are deeper. The diameter ratios between the holes 8 and those of the pins 3 are chosen so that the pins 3 can be shifted ben with little play in the holes 8 ben.
Wie ersichtlich, ist auf diese Weise der Reibring 4 "schwimmend" auf dem Topf 1 gelagert und bei einer entsprechenden Temperaturerhöhung kann sich der Reib ring 4 aufgrund der Überlänge bzw. der größeren Tiefe der Bohrungen 8 ohne die Gefahr von Verspannungen in radialer Richtung dehnen. Der Topf 1 kann aus Alumi nium bestehen, wobei für eine formschlüssige Verbin dung zwischen den Stiften 3 und dem Topf 1 die Stifte 3 bei der Herstellung in den Topf 1 mit eingegossen werden.As can be seen, the friction ring 4 is "floating" mounted on the pot 1 and with a corresponding temperature increase, the friction ring 4 can expand in the radial direction due to the excess length or the greater depth of the holes 8 without the risk of tension. The pot 1 may be made from an aluminum nium, wherein for a positive Verbin connection between the pins 3 and the cup 1, the pins 3 in the preparation in the pot 1 is filled with.
Grundsätzlich kann der Topf gegossen, geschmiedet, fließgepreßt, tiefgezogen oder auf jede beliebige an dere Weise hergestellt sein.Basically, the pot can be cast, forged, extruded, deep-drawn or to any be made that way.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausgestaltung der Brems scheibe dargestellt, wobei z. B. der Topf 1 sehr dünn wandig aus Stahl hergestellt sein kann. Um die erfor derliche Stabilität bzw. Festigkeit zu erreichen, kann der Topf 1 dabei in seinem radialen Teil mit wellen förmigen Sicken 10 versehen sein. Zur Erhöhung der Stabilität bzw. Festigkeit kann der Umfangsbereich 11 des Topfes 1 ebenfalls mit wellenförmigen Sicken ver sehen sein (siehe Fig. 4).In FIGS. 3 and 4 an embodiment of the brake disk is shown, where z. B. the pot 1 can be made of steel with very thin walls. In order to achieve the necessary stability or strength, the pot 1 can be provided in its radial part with undulating beads 10 . To increase the stability or strength, the peripheral region 11 of the pot 1 can also be seen with undulating beads (see FIG. 4).
Wie aus den Fig. 3 und 4 weiterhin ersichtlich ist, sind in diesem Falle die Stifte 3 durch Verschweißen oder Verkleben mit dem Umfangsbereich 11 des Topfes 1 verbunden. Die übrige Ausgestaltung der Bremsscheibe entspricht der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Aus gestaltung.As can also be seen from FIGS. 3 and 4, in this case the pins 3 are connected to the peripheral region 11 of the pot 1 by welding or gluing. The rest of the design of the brake disc corresponds to the design described in FIGS. 1 and 2.
Die vorstehend beschriebene Bremsscheibe ist insbeson dere für einen Einsatz einer Scheibenbremse bei einem Fahrzeug geeignet. Grundsätzlich ist sie jedoch auch für ähnliche Einsatzfälle verwendbar, wo eine Verbin dung mit einem Innenkörper und einem diesen umgebenden Ringkörper vorhanden ist, wobei der Ringkörper hoch temperaturbelastet ist und sich entsprechend dehnen können soll.The brake disc described above is in particular for a disc brake with one Vehicle suitable. Basically, however, it is can be used for similar applications where a connection with an inner body and a surrounding Ring body is present, with the ring body high is exposed to temperature and stretch accordingly should be able to.
Im allgemeinen sind Scheibenbremsen für Fahrzeuge so ausgebildet, daß die Bremsscheiben am äußeren Umfang von den Bremsbacken bzw. Bremszange umfaßt werden, wie es in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist.In general, disc brakes for vehicles are designed so that the brake discs on the outer circumference are encompassed by the brake shoes or brake caliper, as shown in FIGS. 1 to 4.
In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 ist eine Ausgestaltung einer Bremsscheibe dargestellt, wobei der Topf in Form eines Bremsscheibenträgers den Reib ring außenseitig umfaßt und wobei Bremsbacken bzw. Bremszange vom inneren Umfang des Bremsringes aus die sen umfassen. Eine Bremsscheibenvorrichtung dieser Art ist z. B. in der europäischen Patentschrift 0 241 767 beschrieben. Statt einer Verbindung des Topfes bzw. des Bremsscheibenträgers mit dem Reibring bzw. Brems ring über krallenartige Stege, wobei diese Verbindung sehr aufwendig und damit kostspielig ist, sind nunmehr Stifte 3 hierzu vorgesehen. Die Stifte 3 sind dabei in Bohrungen 8, die von der äußeren Umfangswand 13 des Reibringes aus in die Stege 5 eingebracht sind, einge schoben. Die Verbindung mit dem Topf 1 erfolgt dabei z. B. ebenfalls durch ein Verschweißen. Auch in diesem Falle ist eine Relativbewegung zwischen den Stiften 3 und dem Reibring 4 möglich, so daß sich dieser frei dehnen kann.In the embodiment of FIG. 5, an embodiment of a brake disk is shown, wherein the pot in the form of a brake disc carrier ring the friction on the outside, and wherein the brake shoes or the brake caliper from the inner circumference of the brake ring include from the sen. A brake disc device of this type is e.g. B. described in European Patent 0 241 767. Instead of a connection of the pot or the brake disc carrier with the friction ring or brake ring via claw-like webs, this connection being very complex and therefore expensive, pins 3 are now provided for this purpose. The pins 3 are in bores 8 , which are introduced from the outer peripheral wall 13 of the friction ring into the webs 5, inserted. The connection with the pot 1 is made, for. B. also by welding. In this case, too, a relative movement between the pins 3 and the friction ring 4 is possible, so that the latter can stretch freely.
In einem dritten Ausführungsbeispiel kann auch eine Radnabe 17 eines Fahrzeuges als Tragteil 1 ausgebildet sein (siehe Fig. 6). Hierbei erfolgt die Befestigung der Stifte 3 auf der Radnabe 17 mittels Klemmpratzen 15, deren genaue Geometrie in den Fig. 7 und 8 darge stellt ist. Die Klemmpratzen 15 werden an einem auf der Radnabe 17 umlaufenden Steg 16, der eine Erweite rung der Radnabe 17 in radialer Richtung darstellt, verschraubt, wodurch die Stifte 3 zwischen dem Steg 16 und den Klemmpratzen 15 festgeklemmt werden.In a third exemplary embodiment, a wheel hub 17 of a vehicle can also be designed as a supporting part 1 (see FIG. 6). Here, the pins 3 are attached to the wheel hub 17 by means of clamping claws 15 , the exact geometry of which is shown in FIGS . 7 and 8. The clamping claws 15 are screwed to a web 16 rotating on the wheel hub 17 , which represents an expansion of the wheel hub 17 in the radial direction, whereby the pins 3 are clamped between the web 16 and the clamping claws 15 .
Vorteilhaft ist bei diesem Ausführungsbeispiel, daß die beim Bremsvorgang entstandene Wärmeenergie nicht zum Großteil zur Fahrzeugachse übertragen wird, son dern aufgrund der Stiftverbindung, über die die gesam te Wärmeübertragung von der Bremsscheibe zur Radnabe erfolgen muß, nur ein verhältnismäßig geringer Betrag der entstandenen Wärmeenergie an die Radnabe abgelei tet wird, während der größte Teil in der Bremsscheibe verbleibt und diese sich hierdurch ausdehnt.It is advantageous in this embodiment that the thermal energy generated during braking is not is largely transmitted to the vehicle axle, son because of the pin connection over which the entire heat transfer from the brake disc to the wheel hub must be done, only a relatively small amount the thermal energy generated to the wheel hub Tet while most of the brake disc remains and this thereby expands.
Anstatt, wie beschrieben, mit der Radnabe, kann die Bremsscheibe auch mit der Radfelge direkt verbunden werden. Bei einer Befestigung an der Radfelge wäre ei ne Verbindung ähnlich der in Fig. 5 beschriebenen mög lich, d. h. der Reibring wird außenseitig umfaßt und Bremsbacken bzw. Bremszangen umfassen vom inneren Um fang des Bremsringes aus den Bremsscheibenträger.Instead of the wheel hub as described, the brake disc can also be connected directly to the wheel rim. When attached to the wheel rim egg ne connection similar to that described in Fig. 5 would be possible, ie the friction ring is included on the outside and brake shoes or brake calipers from the inner order of the brake ring from the brake disc carrier.
Sowohl bei der Verbindung mit der Radnabe als auch mit der Radfelge ist eine Relativbewegung zwischen den Stiften 3 und dem Reibring 4 und somit auch eine freie Dehnung des letzteren möglich.Both in connection with the wheel hub and with the wheel rim, a relative movement between the pins 3 and the friction ring 4 and thus also a free expansion of the latter is possible.
Claims (19)
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