DE4338593A1

DE4338593A1 - Brake disc for a disc brake

Info

Publication number: DE4338593A1
Application number: DE19934338593
Authority: DE
Inventors: Dieter Bieker; Hans Baumgartner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1995-05-18
Also published as: WO1995013488A1; EP0728266A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brems scheibe für eine Scheibenbremse, die insbesondere für Straßennutzfahrzeuge vorgesehen ist.The present invention relates to a brake disc for a disc brake, especially for Road utility vehicles is provided.

Bremsscheiben der gattungsgemäßen Art weisen eine zentra le Öffnung auf, deren Durchmesser etwa dem der abzubremsenden Achse des Fahrzeugs entspricht; nach Aufsetzen der Brems scheibe über diese Öffnung auf die Achse kann die Brems scheibe mit Hilfe von Schrauben an der Radnabe befestigt wer den. Zu diesem Zweck ist an der zentralen Öffnung der Brems scheibe eine entsprechend der jeweiligen Gestalt der Radnabe geformte ringförmige Anflanschfläche ausgebildet, die eine der Anzahl der Schrauben entsprechende Zahl von Bohrungen aufweist.Brake discs of the generic type have a center le opening, the diameter of which is about that of the braked Axis of the vehicle corresponds; after applying the brake disc through this opening on the axle can brake disc attached to the wheel hub using screws the. For this purpose the brake is at the central opening disc according to the shape of the wheel hub Shaped annular flange formed one number of holes corresponding to the number of screws having.

Ein wesentliches Problem bei der Befestigung einer her kömmlichen Bremsscheibe dieser Art an der Radnabe liegt je doch darin, daß das beim Bremsen auftretende Bremsmoment im wesentlichen über Reibschluß auf die Radnabe übertragen wird. Um diesen Reibschluß stets ausreichend hoch zu halten, ist es erforderlich, entweder entsprechend groß dimensionierte Schrauben oder aber eine Vielzahl kleinerer Schrauben zu ver wenden. Dies führt einerseits zu Gewichtsproblemen und kann andererseits erhebliche Platzprobleme bei der Montage nach sich ziehen. Darüber hinaus werden die Montagekosten bei Ver wendung einer Vielzahl von Schrauben durch den erhöhten Zeit aufwand entsprechend vergrößert.A major problem when attaching a fro Conventional brake disc of this type lies on the wheel hub but in that the braking torque occurring during braking in is transmitted essentially via friction to the wheel hub. In order to keep this frictional engagement sufficiently high, it is required, either appropriately sized Screws or a variety of smaller screws turn. On the one hand, this leads to weight problems and can on the other hand, considerable space problems after assembly pull yourself. In addition, the assembly costs at Ver application of a variety of screws through the increased time expenses increased accordingly.

In der älteren, nicht vorveröffentlichten Deutschen Pa tentanmeldung P 43,03,418 der Anmelderin wird zur Lösung die ses Problems bereits vorgeschlagen, im Anflanschring der Bremsscheibe Formschlußelemente auszubilden, die mit einem spiegelbildlich ausgebildeten Bereich der Radnabe in Eingriff gelangen. Mit dieser Maßnahme wird nämlich erreicht, daß das beim Bremsen auftretende Bremsmoment im wesentlichen über Formschluß auf die Radnabe übertragen wird. Somit ist es mög lich, die Schrauben entsprechend kleiner zu dimensionieren oder deren Anzahl zu verringern, was zu einer dementsprechen den Gewichtseinsparung und/oder verringerten Montagekosten führt.In the older, unpublished German Pa Tent registration P 43.03.418 of the applicant will solve the problem problem already suggested in the flange ring of the Brake disc form-locking elements that form with a Mirrored area of the wheel hub engaged reach. With this measure it is namely achieved that braking torque occurring during braking essentially above Form fit is transferred to the wheel hub. So it is possible Lich to dimension the screws accordingly smaller or to decrease their number, resulting in one the weight saving and / or reduced assembly costs leads.

Ausführliche Untersuchungen und Langzeit-Erprobungen der artiger mit Formschlußelementen versehener Bremsscheiben ha ben jedoch gezeigt, daß bei starker Beanspruchung der Schei benbremse häufig Risse in der Bremsscheibe auftreten; diese Risse können die Lebensdauer der Bremsscheibe unter Umständen deutlich verringern. Eine möglichst hohe Standzeit der Brems scheibe ist aber in jedem Fall anzustreben.Detailed investigations and long-term trials of the like with interlocking brake discs ha ben showed, however, that when the Schei brake often cracks occur in the brake disc; these Cracks can potentially affect the life of the brake disc decrease significantly. The longest possible service life of the brakes However, the target should always be aimed at.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brems scheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiter zubilden, daß unter Gewährleistung einer hohen Lebensdauer eine einfache und kostengünstige Montage der Bremsscheibe an der Radnabe möglich ist.The invention has for its object a brake disc according to the preamble of claim 1 further to form that while ensuring a long life a simple and inexpensive installation of the brake disc the wheel hub is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich nungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved with the solved part of claim 1 specified measures.

Erfindungsgemäß ist demzufolge zunächst vorgesehen, ent sprechend der Lehre der oben genannten älteren Anmeldung P 43,03,418 im Bereich jeder Bohrung der Anflanschfläche minde stens einen im wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Formschluß auszubilden. Dieser Formschluß ermöglicht die be reits erläuterte, fast vollständige Übertragung des Bremsmo ments, so daß die Befestigungsschrauben entsprechend schwach dimensioniert werden können, was eine deutlich vereinfachte und kostengünstigere Montage ermöglicht. According to the invention, provision is therefore initially made for ent speaking of the teaching of the above-mentioned earlier application P 43,03,418 in the area of each hole of the flange surface least one running essentially in the radial direction Form locking. This form fit enables the be already explained, almost complete transmission of the Bremsmo ment, so that the fastening screws are correspondingly weak can be dimensioned, which is a significantly simplified and cheaper installation.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die zu Lebensdau erproblemen führende Rißbildungsneigung in einer derartigen Bremsscheibe auf thermische Spannungen zwischen der Brems scheibe und der Radnabe zurückzuführen ist, die wohl infolge der vorgesehenen Formschlüsse bei starker Bremsbeanspruchung ein unzulässiges Maß erreichen können. Dieses Problem wird erfindungsgemäß nun dadurch gelöst, daß die Anflanschfläche so modifiziert wird, daß sie im wesentlichen nur im Bereich des jeweiligen Formschlusses und unter Gewährleistung eines hohen Wärmeübergangswiderstands an der Radnabe anliegt. Un tersuchungen haben bestätigt, daß diese Art der Bremsschei benanbindung an der Radnabe eine wesentliche Verringerung der Wärmespannungen ermöglicht, wobei selbst nach Langzeittests keine Rißbildung in der Bremsscheibe beobachtet werden konn te. Die Erfindung schafft daher eine Bremsscheibe, die sich sowohl durch kostengünstige Montage als auch durch hervorra gende Lebensdauer auszeichnet.According to the invention, it was found that the lifespan problems leading to crack formation in such a Brake disc on thermal tensions between the brakes disc and the wheel hub, which is probably the result the intended positive locking in the event of heavy braking can reach an impermissible level. This problem will now solved according to the invention in that the flange surface is modified so that it is essentially only in the area of the respective form closure and with the guarantee of a high heat transfer resistance is present on the wheel hub. Un Investigations have confirmed that this type of brake disc connection to the wheel hub a significant reduction in Thermal stress enables, even after long-term tests no crack formation in the brake disc could be observed te. The invention therefore creates a brake disc that is both through cost-effective assembly and through outstanding distinguishable lifetime.

Gemäß der im Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung der Er findung ist es von Vorteil, den genannten Formschluß durch vorzugsweise eine einzige, im Bereich jeder Bohrung vorgese hene Nut zu bilden, die in einen am entsprechenden Bereich der Radnabe ausgebildeten Vorsprung eingreift. Diese Art ei nes Formschlusses zeichnet sich nicht nur durch einfache und dementsprechend kostengünstige Herstellbarkeit aus, sondern hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Rißbildungsgefahr weiter verringert werden kann, da die Wärmespannungen bei Ausbildung mehrerer parallel verlaufender Nuten nach Art ei ner Hirtverzahnung oder dergleichen offensichtlich wesentlich schlechter abgebaut werden kann.According to the further education of Er specified in claim 2 It is advantageous to find the positive connection mentioned preferably a single one, located in the area of each bore hene to form a groove in the corresponding area engages the wheel hub formed projection. That kind of egg positive locking is not only characterized by simple and accordingly, inexpensive to manufacture, but also has the advantage that the risk of cracking can be further reduced because the thermal stresses at Formation of several parallel grooves in the manner of egg ner shepherd's teeth or the like obviously essential can be degraded worse.

Selbstverständlich ist auch möglich, eine spiegelbildli che Nutanordnung vorzusehen, bei der der Formschluß entspre chend der Lehre des Anspruchs 3 durch einen im Bereich jeder Bohrung vorgesehenen Vorsprung gebildet ist, in den eine am gegenüberliegenden Bereich der Radnabe ausgebildete Nut ein greift. Of course, a mirror image is also possible che groove arrangement to provide, in which the positive locking corresponds chend the teaching of claim 3 in the field of everyone Bore provided projection is formed, in which a opposite area of the wheel hub formed groove takes hold.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Tiefe der Nut bzw. die Höhe des Vorsprungs so zu dimensionieren, daß der Boden der Nut bei angeflanschter Bremsscheibe die Oberseite des Vorsprungs nicht berührt; diese Maßnahme hilft nicht nur, den Wärmeübergangswiderstand zu erhöhen und da durch die Rißbildungsgefahr weiter zu verringern, sondern hat auch den weiteren Vorteil, daß beim Befestigen der Schrauben eine Federspannung hervorgerufen wird, die ein selbsttätiges Lösen der Schrauben verhindert; somit ist auch ohne Verwen dung zusätzlicher Sicherungsmittel wie etwa von Sprengringen eine zuverlässige Befestigung der Bremsscheibe gewährleistet.It has also proven to be beneficial to the depth dimension the groove or the height of the projection so that the bottom of the groove with the flanged brake disc Top of the tab not touched; this measure helps not only to increase the heat transfer resistance and there due to the risk of cracking further decrease, but has also the further advantage that when fastening the screws a spring tension is caused, which is an automatic Loosening of the screws prevented; thus it is also without use additional securing devices such as circlips ensures a reliable attachment of the brake disc.

Um den erfindungsgemäß vorgesehenen hohen Wärmeübergangs widerstandswert zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe herbeizuführen, ist es gemäß der Lehre des Anspruchs 6 bei spielsweise möglich, im jeweiligen Anlagebereich der Anflan schfläche der Bremsscheibe an der Radnabe eine Wärmeisolier schicht als Zwischenschicht anzuordnen; diese Wärmeisolier schicht kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ausreichende mechanische Fes tigkeit für die hier auftretenden Druckbeanspruchungen auf weist. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Wärmeisolier schicht liegt in dem damit verbundenen Korrosionsschutz, der ein leichtes Lösen der Verbindung bei einem Bremsscheiben wechsel sicherstellt.To the high heat transfer provided according to the invention resistance between the brake disc and the wheel hub bring about, it is according to the teaching of claim 6 possible, for example, in the respective investment area of the flange surface of the brake disc on the wheel hub with thermal insulation arrange layer as an intermediate layer; this heat insulation layer can be made of any suitable material, one low thermal conductivity and sufficient mechanical fixation activity for the pressure loads occurring here points. Another advantage of such thermal insulation layer lies in the associated corrosion protection, the easy loosening of the connection on a brake disc ensures change.

Alternativ zur Ausbildung einer Wärmeisolierschicht ist es aber auch möglich, im jeweiligen Anlagebereich der Anflan schfläche der Bremsscheibe an der Radnabe eine Oberflächen struktur vorzusehen, die die für den Wärmeübergang zur Verfü gung stehende Fläche verkleinert. Auch auf diese Weise ergibt sich ein vergleichsweise hoher Wärmeübergangswiderstandswert, der die Gefahr von Rißbildungen ausschaltet.Alternatively to the formation of a heat insulation layer but it is also possible to use the flange in the respective investment area surface of the brake disc on the wheel hub provide structure that is available for the heat transfer standing area reduced. It also results in this way there is a comparatively high heat transfer resistance value, which eliminates the risk of cracking.

Zur weiteren Verringerung des Wärmeübergangswiderstands werts kann gemäß der Lehre des Anspruchs 8 darüber hinaus in Erwägung gezogen werden, den Durchmesser der radnabenseitigen Bohrungen um ein derartiges Maß größer zu wählen als den Außendurchmesser des Schraubenschafts, daß eine Berührung des Schraubenschafts mit der Bohrungswandung selbst bei thermi scher und/oder mechanischer Beanspruchung der Bremsscheibe nicht möglich ist. Diese Art der Befestigung hat den weiteren Vorteil, daß bei starker Bremsbeanspruchung unvermeidliche Wärmedehnungen der Bremsscheibe von der Schraubbefestigung sicher aufgefangen bzw. nicht zur Radnabe übertragen werden, so daß eine sehr schonende Befestigung erzielt wird.To further reduce the heat transfer resistance value can also be in accordance with the teaching of claim 8 Consider the diameter of the wheel hub side To choose holes larger than that Outside diameter of the screw shaft that a touch of the Screw shaft with the bore wall even at thermi shear and / or mechanical stress on the brake disc not possible. This type of attachment has the other Advantage that inevitable with heavy braking Thermal expansion of the brake disc from the screw mounting safely caught or not transmitted to the wheel hub, so that a very gentle attachment is achieved.

Als weitere Maßnahme zur Verringerung des Wärmeübergangs widerstandswerts kann schließlich noch in Erwägung gezogen werden, in den Bohrungen und/oder an der Anlagefläche des je weiligen Schraubenkopf s an der Anflanschfläche der Scheiben bremse eine Wärmeisolierschicht auszubilden.As a further measure to reduce heat transfer resistance can finally be considered be in the holes and / or on the contact surface of each because of the screw head on the flange surface of the washers brake form a thermal insulation layer.

Der erfindungsgemäß vorgesehene, hohe Wärmeübergangswi derstandswert hat neben der Vermeidung von Rißbildungen in der Bremsscheibe noch einen weiteren positiven Effekt: in un mittelbarer Nähe des Anflanschbereichs der Bremsscheibe be finden sich in der Radnabe die Radlager, deren thermisches Belastungsvermögen eng begrenzt ist; insbesondere besteht bei zu großer Wärmeeinleitung in die Radlager die Gefahr, daß diese heißlaufen und dadurch ein Radblockieren hervorrufen. Bei herkömmlichen Bremsscheiben ist daher zwischen dem An flanschring und dem Reibring oftmals ein hülsen- oder topfar tiges Zwischenteil vorgesehen, das eine Befestigung der Bremsscheibe an Bereichen der Radnabe ermöglicht, die von den Lagern weiter entfernt sind. Da durch die erfindungsgemäße Anflanschung der Bremsscheibe unter Herbeiführung eines hohen Wärmeübergangswiderstandswerts eine Überhitzung der Lager hingegen ausgeschlossen ist, ergeben sich die genannten Pro bleme nicht, so daß der Montageort je nach Bedarf gewählt werden kann; insbesondere ist es möglich, ggf. auf eine Zwi schenhülse zu verzichten, so daß die Herstellungskosten ver ringert werden und das dynamische Verhalten der Bremsscheibe verbessert wird.The high heat transfer wi provided according to the invention besides avoiding the formation of cracks in the the brake disc another positive effect: in un indirect proximity of the flange area of the brake disc are the wheel bearings, their thermal Resilience is narrowly limited; in particular consists of excessive heat input into the wheel bearings the risk that these run hot and cause wheel locking. In conventional brake discs is therefore between the An flange ring and the friction ring often a sleeve or pot term intermediate part provided that the attachment of Brake disc allows areas of the wheel hub by the Camps are further away. As by the invention Flange the brake disc with a high Heat transfer resistance value overheating of the bearings is excluded, however, the above-mentioned pro do not bleme, so that the mounting location chosen as needed can be; in particular, it is possible, if necessary, to a twin to waive the sleeve, so that the manufacturing costs ver be reduced and the dynamic behavior of the brake disc is improved.

Zur weiteren Verringerung der Gefahr der Rißbildung in der Bremsscheibe kann es nach der Lehre des Anspruchs 10 von Vorteil sein, in der ringförmigen Anflanschfläche mehrere längliche, tangential verlaufende Ausnehmungen auszubilden, die beispielsweise zwischen benachbarten Bohrungen vorgesehen werden. Derartige Ausnehmungen tragen namlich dazu bei, et waige trotz der Wärmeisolierung auftretende thermische Span nungen auf ein in jedem Fall tolerierbares Maß zu verringern.To further reduce the risk of cracking in the brake disc it can according to the teaching of claim 10 Be advantageous in the annular flange surface several to form elongated, tangential recesses, provided for example between adjacent holes become. Such recesses contribute to et thermal chip occurring despite the thermal insulation reduce to a tolerable level in any case.

Ein besonders vorteilhafter Aufbau der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist nach der Lehre des Anspruchs 13 dann erziel bar, wenn die ringförmige Anflanschfläche aus einem Blechteil hergestellt wird, das mit dem aus Gußmaterial bestehenden Reibring der Bremsscheibe beispielsweise durch Verschweißen oder durch Vergießen verbunden wird. Auf diese Weise ist nicht nur eine Gewichtseinsparung erzielbar, sondern darüber hinaus ggf. eine vereinfachte Herstellung der erfindungsgemä ßen Formschlüsse, da das Blechteil u. U. durch einen einzigen Prägevorgang in seine endgültige Form gebracht werden kann, so daß aufwendige Bearbeitungsschritte entfallen können. Fer ner kann daran gedacht werden, das Blechteil aus Nirosta- Stahl oder dergleichen herzustellen, so daß keine Korrosions probleme auftreten und eine schnelle Demontage der Brems scheibe jederzeit gewährleistet ist.A particularly advantageous structure of the invention Brake disc is then achieved according to the teaching of claim 13 bar if the annular flange surface consists of a sheet metal part is produced with the one made of cast material Friction ring of the brake disc, for example by welding or connected by potting. That way not only a weight saving achievable, but above that In addition, a simplified production of the invention ß form-locking, since the sheet metal part u. U. by a single Embossing process can be brought into its final form so that complex processing steps can be omitted. Fer The sheet metal part made of stainless steel Manufacture steel or the like so that no corrosion Problems arise and a quick disassembly of the brake is guaranteed at all times.

Ein weiterer Vorteil einer derartigen "Verbundscheibe liegt darin, daß auf einfache Weise, wie z. B. durch entspre chende Formgebung der peripheren Bereiche des Blechteils oder durch geeignete Befestigung am Reibring, erreicht werden kann, daß die Anflanschfläche im wesentlichen in der Durch messerebene des Reibrings liegt. Diese geometrische Anordnung führt dazu, daß auf die Befestigungsschrauben im wesentlichen kein Kippmoment ausgeübt wird, so daß die Schraubbefestigung ggf. schwächer dimensioniert werden kann. Auch der Rundlauf der Bremsscheibe kann durch diese Maßnahme ggf. verbessert werden.Another advantage of such a "composite pane is that in a simple manner such. B. by correspond appropriate shaping of the peripheral areas of the sheet metal part or by suitable attachment to the friction ring can that the flange surface essentially in the through level of the friction ring. This geometrical arrangement leads to the mounting screws essentially no tilting moment is exerted, so that the screw fastening can be dimensioned weaker if necessary. Even the round trip the brake disc can possibly be improved by this measure become.

Die erfindungsgemäße Bremsscheibe kann darüber hinaus auch hergestellt werden, indem zwei im wesentlichen halbring kreisförmige Teile gebildet werden, die mittels zweier Befes tigungsvorrichtungen aneinander befestigt werden können, wo bei diese zwei Teile durch Brechen einer einstückig herge stellten Bremsscheibe entlang zweier Trennzonen gebildet wor den sind. Im Falle der oben genannten Verbundscheibe kann in entsprechender Weise der Reibring aus zwei gebrochenen Hälf ten bestehen. Bezüglich der mit einem derartigen Herstel lungsverfahren verbundenen Vorteile wird im übrigen auf die eingangs genannte Anmeldung P 43,03,418 verwiesen, auf die vollinhaltlich bezug genommen wird.The brake disc according to the invention can also also be made by two essentially semi-rings circular parts are formed by means of two attachments can be attached to each other where in these two parts by breaking one piece here placed brake disc along two separation zones wor they are. In the case of the above-mentioned composite pane, in correspondingly the friction ring from two broken halves ten exist. Regarding those with such a manufacturer advantages associated with the development process is attributed to the initially referred to application P 43.03.418, to which full reference is made.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below based on the description of exemplary embodiments with reference to the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1A und 1B anhand einer teilweisen Draufsicht bzw. eines Teilquerschnitts den schematischen Aufbau ei ner ersten Ausführungsform der Bremsscheibe; Fig. 1A and 1B ei ner based on a partial plan view and a partial cross section the schematic structure of the first embodiment of the brake disc;

Fig. 2A bis 2D anhand von Querschnittsansichten vier Ausführungsformen der Wärmeisolation zwischen der Brems scheibe und der Radnabe; Figs. 2A to 2D based on cross-sectional views of four embodiments of the heat insulation between the brake disk and the wheel hub;

Fig. 3 bis 6 jeweils anhand eines Querschnitts durch die Bremsscheibe und die Radnabe vier mögliche Ausfüh rungsformen der Anflanschung; Fig. 3 to 6 each using a cross section through the brake disc and the wheel hub four possible Ausfüh approximate shapes of the flange;

Fig. 7A und 7B anhand eines Querschnitts bzw. einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform der Bremsscheibe; FIGS. 7A and 7B on the basis of a cross section and a plan view of a further embodiment of the brake disc;

Fig. 8A bis 8C eine Draufsicht auf bzw. Querschnitte durch mögliche Ausführungsformen einer Verbund-Brems scheibe; und Fig. 8A to 8C is a plan view or cross sections through possible embodiments of a composite brake disc; and

Fig. 9 anhand eines Querschnitts durch die Brems scheibe und die Radnabe eine weitere Ausführungsform ei ner Verbund-Bremsscheibe. Fig. 9 based on a cross section through the brake disc and the wheel hub another embodiment of a composite brake disc.

Gemäß den Fig. 1A und 1B weist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 1 an ihrer zentralen Öffnung eine ringförmige Anflanschfläche 2 auf, die mehrere (nämlich in der gezeigten Ausführungsform vier) Bohrungen 3 aufweist, über die die Bremsscheibe 1 mit Hilfe von Schrauben 20 an einer Radnabe 10 befestigt werden kann, von der in Fig. 1B lediglich ein Ausschnitt dargestellt ist. Im Bereich jeder Bohrung 3 ist ein in radialer Richtung verlaufender Formschluß ausgebildet, der bremsscheibenseitig durch eine Nut 31 und radnabenseitig durch eine Vorsprung 32 gebildet ist, der der Kontur der Nut 31 im wesentlichen angepaßt ist. Über diesen Formschluß wird fast das gesamte beim Bremsen auftre tende Drehmoment zur Radnabe 10 übertragen, so daß die Schrauben 20 praktisch keiner Scherbeanspruchung ausgesetzt sind; somit ist es möglich diese Befestigungsschrauben ent sprechend schwach zu dimensionieren, was eine deutlich ver einfachte und kostengünstigere Montage ermöglicht.Referring to FIGS. 1A and 1B, a first embodiment of a brake disc 1 according to the invention at its central opening, an annular flange surface 2 on which a plurality (namely four in the illustrated embodiment) has bores 3, through which the brake disc 1 by means of screws 20 on a wheel hub 10 can be attached, of which only a section is shown in Fig. 1B. In the region of each bore 3 there is a positive connection running in the radial direction, which is formed on the brake disc side by a groove 31 and on the wheel hub side by a projection 32 which is essentially adapted to the contour of the groove 31 . Almost all of the torque that occurs when braking is transmitted to the wheel hub 10 via this positive connection, so that the screws 20 are subjected to practically no shear stress; Thus, it is possible to dimension these mounting screws accordingly weak, which enables a significantly simpler and cheaper assembly.

Wie insbesondere aus der Draufsicht der Fig. 1A zu erken nen ist, verlaufen beide Kanten 311 der Nut 31 bzw. des Vor sprungs 32 in der gezeigten Ausführungsform im wesentlichen parallel zueinander, d. h. nicht exakt in radialer Richtung. Obgleich dieser Verlauf im Hinblick auf die gewünschte Ver hinderung von Beschädigungen durch Wärmespannungen sowie hin sichtlich der optimalen Momentübertragung nicht so gut wie ein exakt radial verlaufende Kanten sein mag, wird eine der artige Anordnung in der Praxis meist ausreichen. Gleichwohl kann eine exakt radiale Ausbildung der Kanten 311 vorgenommen werden, falls hierdurch bessere Ergebnisse beim Abbau von Wärmespannungen erzielt werden.As can be seen in particular from the plan view of FIG. 1A, both edges 311 of the groove 31 or of the jump 32 in the embodiment shown run essentially parallel to one another, ie not exactly in the radial direction. Although this course may not be as good as an exact radial edge with regard to the desired prevention of damage from thermal stresses and with regard to the optimal torque transmission, one of the type arrangement will usually suffice in practice. Nevertheless, an exactly radial formation of the edges 311 can be carried out, if better results in the reduction of thermal stresses are thereby achieved.

Aus Fig. 1B ist zu erkennen, daß zwischen der der Brems scheibe 1 zugewandten Oberfläche der Radnabe 10 und der An flanschfläche der Bremsscheibe 1 eine Zwischenschicht 40 aus einem einen vergleichsweise hohen Wärmewiderstand aufweisen den Material angeordnet ist. Beispiele für ein derartiges Ma terial sind Hartpappe, Glimmer oder wärmebeständiger Kunst stoff.From Fig. 1B it can be seen that between the disc 1 facing the surface of the wheel hub 10 and the flange surface of the brake disc 1, an intermediate layer 40 having a comparatively high thermal resistance is arranged the material. Examples of such a material are hard cardboard, mica or heat-resistant plastic.

Obgleich dies aus der Fig. 1B nicht ohne weiteres zu er kennen ist, ist die Anflanschfläche 2 der Bremsscheibe 1 so gestaltet, daß sie im wesentlichen nur im Bereich des jewei ligen Formschlusses, d. h. der Nut 31, an der Radnabe 10, d. h. deren Vorsprung 32, anliegt, so daß an den übrigen Bereichen der Anflanschfläche 2 ein Abstand bzw. Spalt zur Radnabe 10 vorliegt, über den praktisch keine Wärmeübertragung möglich ist.Although this is not readily known from FIG. 1B, the flange surface 2 of the brake disc 1 is designed such that it essentially only in the area of the respective positive connection, ie the groove 31 , on the wheel hub 10 , ie its projection 32 , so that there is a distance or gap to the wheel hub 10 at the other areas of the flange face 2 , via which practically no heat transfer is possible.

Durch den somit insgesamt sehr hohen Wärmeübergangswider standswert aufgrund der Zwischenschicht 40 und des im übrigen Bereich vorliegenden Abstands zur Radnabe wird erfindungsge mäß erreicht, daß aufgrund einer starken Beanspruchung der Bremse auftretende Wärmespannungen wesentlich verringert wer den, so daß keine Rißbildung in der Bremsscheibe 1 auftritt. Die erfindungsgemäße Bremsscheibe zeichnet sich daher auch durch eine hervorragende Lebensdauer aus.Due to the overall very high heat transfer resistance value due to the intermediate layer 40 and the distance to the wheel hub present in the rest of the area, it is achieved in accordance with the invention that thermal stresses occurring due to heavy use of the brake are significantly reduced, so that no cracking occurs in the brake disc 1 . The brake disc according to the invention is therefore also characterized by an excellent service life.

In den Fig. 2A bis 2D sind mehrere Varianten der Ausbil dung des erfindungsgemäßen Formschlusses dargestellt. Die Va riante der Fig. 2A entspricht im wesentlichen der Darstellung der Fig. 1B, wobei jedoch zusätzlich gezeigt ist, daß der Durchmesser der radnabenseitigen Bohrung 11 größer gewählt ist als der Außendurchmesser des Schraubenschafts 22; hier durch wird erreicht, daß eine Berührung des Schraubenschafts 22 mit der Bohrungswandung der Bohrung 11 selbst bei thermi scher und/oder mechanischer Beanspruchung der Bremsscheibe 1 nicht möglich ist, so daß auf diesem Wege keine Wärme zur Radnabe 10 übertragen werden kann. Die Gefahr von Wärmespan nungen wird durch diese Maßnahme noch weiter verringert und die Radnabe 10 sowie insbesondere die in dieser ausgebildeten Lager werden besser geschont. In FIGS. 2A to 2D, several variants are the dung Ausbil the mold closure according to the invention shown. The variant of FIG. 2A corresponds essentially to the representation of FIG. 1B, but it is additionally shown that the diameter of the bore 11 on the wheel hub side is selected to be larger than the outer diameter of the screw shaft 22 ; here it is achieved that a contact of the screw shaft 22 with the bore wall of the bore 11 is not possible even with thermal and / or mechanical stress on the brake disc 1 , so that no heat can be transmitted to the wheel hub 10 in this way. The risk of heat stresses is further reduced by this measure and the wheel hub 10 and in particular the bearings formed in this are better protected.

Fig. 2B zeigt eine Variante des Formschlusses, bei der seitlich der Nut 31 Oberflächenstruktur in Form kleiner Vor sprünge 33 ausgebildet ist, welche die für den Wärmeübergang zur Verfügung stehende Fläche verkleinern. Auch auf diese Weise kann ein hoher Wärmewiderstandswert erzielt werden. Die Vorsprünge 33 können alternativ auch auf der gegenüberliegen den Fläche der Radnabe 10 ausgebildet werden. Ein weiterer Unterschied der Variante der Fig. 2B zu der der Fig. 2A liegt darin, daß die Tiefe der Nut 31 so dimensioniert ist, daß der Boden der Nut 31 bei angeflanschter Bremsscheibe 1 die Ober seite des Vorsprungs 32 der Radnabe 10 nicht berührt. Durch diese Maßnahme wird der Wärmeübergangswiderstand weiter er höht und es wird darüber hinaus erreicht, daß beim Befestigen der Schrauben 20 eine Federspannung hervorgerufen wird, die ein selbsttätiges Lösen der Schrauben 20 verhindert; die Ver wendung zusätzlicher Sicherungsmittel wie etwa von Sprengrin gen ist daher nicht erforderlich. Fig. 2B shows a variant of the form fit, in the side of the groove 31 surface structure in the form of small projections 33 is formed, which reduce the area available for heat transfer. A high thermal resistance value can also be achieved in this way. The projections 33 can alternatively also be formed on the opposite surface of the wheel hub 10 . Another difference of the variant of FIG. 2B to that of FIG. 2A is that the depth of the groove 31 is dimensioned such that the bottom of the groove 31 does not touch the upper side of the projection 32 of the wheel hub 10 when the brake disc 1 is flanged on. By this measure, the heat transfer resistance is further he höht and it is also achieved also in that a spring tension is caused in mounting the screws 20 which prevents automatic loosening the screws 20; it is therefore not necessary to use additional safety devices such as snap rings.

Die aus Fig. 2C ersichtliche Variante entspricht der der Fig. 2A, mit dem Unterschied, daß in Übereinstimmung mit der in Fig. 2B gezeigten Variante zwischen der Nut 31 und der Oberfläche des Vorsprungs 32 ein Abstand vorgesehen ist. Die in Fig. 2D gezeigte Variante betrifft schließlich eine noch andere Ausführungsform der Variante der Fig. 2A, bei der in der Bohrung 3 und an der Anlagefläche des jeweiligen Schrau benkopfs 21 an der Bremsscheibe eine weitere Wärmeisolier schicht 41 vorgesehen ist. Diese kann der Wärmeisolierschicht 40 entsprechen bzw. einstückig mit dieser ausgebildet sein.The variant shown in FIG. 2C corresponds to that of FIG. 2A, with the difference that, in accordance with the variant shown in FIG. 2B, a distance is provided between the groove 31 and the surface of the projection 32 . The variant shown in FIG. 2D finally relates to yet another embodiment of the variant of FIG. 2A, in which in the bore 3 and on the contact surface of the respective screw head 21 on the brake disc a further heat insulating layer 41 is provided. This can correspond to the thermal insulation layer 40 or be formed in one piece with it.

Selbstverständlich sind noch weitere Kombinationen der in den Fig. 2A bis 2D gezeigten Ausführungsformen des erfindungs gemäßen Formschlusses möglich. Ferner ist es auch möglich, die Nut in der Anlagefläche der Radnabe 10 und einen entspre chenden Vorsprung in der Anflanschfläche der Bremsscheibe vorzusehen, falls dies mit herstellungstechnischen Vorteilen verbunden ist. Of course, further combinations of the embodiments of the interlocking according to the invention shown in FIGS. 2A to 2D are possible. Furthermore, it is also possible to provide the groove in the contact surface of the wheel hub 10 and a corresponding projection in the flange surface of the brake disc if this is associated with manufacturing advantages.

In den Fig. 3 bis 6 sind vier Ausführungsformen der An flanschung der erfindungsgemäßen Bremsscheibe an der Radnabe 10 gezeigt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Anflanschfläche 2 der Bremsscheibe 1 so gestaltet, daß sie an einer entsprechenden Gegen-Stirnfläche 121 eines topfförmigen Ansatzes 120 der Radnabe 10 anliegt und mit Hilfe der Schrauben 20 an Innengewinden 122 festgeschraubt werden kann. Radlager 10 der Radnabe 10 sind innerhalb des topfförmigen Ansatzes 120 angeordnet. Die hier gezeigte An flanschung verhindert aufgrund der vergleichsweise großen Länge der Schrauben 20 in Verbindung mit der erfindungsgemä ßen Wärmeisolation der Bremsscheibe 1 eine übermäßige Erhit zung der Radnabe 10 und insbesondere von deren Radlager 100. In Fig. 3 ist weiterhin eine Zuspannvorrichtung Z mit zwei Bremsbelägen 50 gezeigt.In FIGS. 3 to 6 are four embodiments of the flanging on the brake disk according to the invention shown on the hub wheel 10. In the embodiment shown in Fig. 3, the flange 2 of the brake disc 1 is designed so that it abuts a corresponding counter-end face 121 of a cup-shaped shoulder 120 of the wheel hub 10 and can be screwed onto internal threads 122 by means of the screws 20 . Wheel bearings 10 of the wheel hub 10 are arranged within the cup-shaped extension 120 . The flange shown here prevents due to the comparatively large length of the screws 20 in conjunction with the inventive thermal insulation of the brake disc 1 an excessive heating of the wheel hub 10 and in particular of its wheel bearing 100 . In Fig. 3, an application device Z is also shown with two brake pads 50 .

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der Anflanschung entspricht weitgehend der der Fig. 3 und unterscheidet sich im wesentlichen nur dadurch, daß der links dargestellte Bereich der Radnabe 10 mit Hilfe von Schrauben 130 separat gelöst werden kann. Die in Fig. 6 gezeigte Variante dieser Ausfüh rungsform unterscheidet sich dadurch, daß die Anflanschfläche 2 der Bremsscheibe 1 an einem separaten, topfförmigen Zwi schenstück 25 anliegt, das mit Hilfe der Schrauben 130 an der Radnabe 10 befestigt ist. Dieses Zwischenstück 25 bildet so mit eine Art Adapter und ist daher dann von Vorteil, wenn be reits vorhandene Radnaben 10 auf die erfindungsgemäße Brems scheibe umgerüstet werden sollen. In der Ausführungsform der Fig. 5 kommt schließlich eine Bremsscheibe 1 zum Einsatz, bei der die Anflanschfläche 2 über ein rohrförmiges Zwischenstück 2z einstückig mit der Bremsscheibe 1 verbunden ist. Ein wei terer Unterschied liegt darin, daß die Schrauben 20 von Sei ten der Radnabe 10 her befestigt werden, so daß in den Boh rungen 3 geeignete Gewinde 90 ausgebildet sind.The embodiment of the flange shown in FIG. 4 largely corresponds to that of FIG. 3 and differs essentially only in that the area of the wheel hub 10 shown on the left can be loosened separately with the aid of screws 130 . The variant shown in FIG. 6 of this embodiment differs in that the flange face 2 of the brake disc 1 bears against a separate, pot-shaped intermediate piece 25 which is fastened to the wheel hub 10 by means of the screws 130 . This intermediate piece 25 forms with a kind of adapter and is therefore of advantage if already existing wheel hubs 10 are to be converted to the brake disc according to the invention. Finally, in the embodiment of FIG. 5, a brake disc 1 is used, in which the flange surface 2 is connected in one piece to the brake disc 1 via a tubular intermediate piece 2 z. A further difference lies in the fact that the screws 20 are fastened from the wheel hub 10 so that 3 suitable threads 90 are formed in the holes.

Die jeweilige Anbindung der erfindungsgemäßen Brems scheibe 1 an der Radnabe 10 kann demnach problemlos den ört lichen und/oder technischen Gegebenheiten angepaßt werden, ohne die damit erreichten Vorteile hinsichtlich der ange strebten Verringerung der Schraubendimensionierung oder der Verhinderung der Wärmeübertragung zur Radnabe 10 aufgeben zu müssen.The respective connection of the brake disc 1 according to the invention on the wheel hub 10 can therefore be easily adapted to the local union and / or technical conditions without having to give up the advantages achieved in terms of the desired reduction in screw dimensions or the prevention of heat transfer to the wheel hub 10 .

In den Fig. 7A und 7B ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe gezeigt, bei der insgesamt vier längliche, tangential verlaufende Ausnehmungen 29 ausge bildet sind. Mit diesen Ausnehmungen 29 wird erreicht, daß etwaige thermische Spannungen, die trotz der erfindungsge mäßen Wärmeisolierung auftreten, auf ein in jedem Fall tole rierbares Maß verringert werden können. Die Anzahl und die Form der Ausnehmungen 29 sind selbstverständlich nicht auf die in Fig. 7B gezeigte Ausführungsform beschränkt und können den jeweiligen Platzverhältnissen in der Anflanschfläche 2 geeignet angepaßt werden.In FIGS. 7A and 7B, a further embodiment of the brake disk according to the invention is shown, being in a total of four elongated tangentially extending recesses 29 are formed. With these recesses 29 it is achieved that any thermal stresses that occur despite the fiction, thermal insulation, can be reduced to a tolerable level in any case. The number and the shape of the recesses 29 are of course not limited to the embodiment shown in FIG. 7B and can be suitably adapted to the respective space conditions in the flange surface 2 .

In den Fig. 8A bis 8C ist schließlich eine noch weitere Ausführungsform der Bremsscheibe gezeigt, die eine Verbundma terial-Bremsscheibe 1 bildet, bei der der Reibring 16 aus Gußmaterial besteht, während die Anflanschfläche 2 aus einem Blechteil 15 besteht. Bei der Ausführungsform der Fig. 8B ist das Blechteil 15 mit der Bremsscheibe 1 durch Vergießen ver bunden, wohingegen in der in Fig. 8C gezeigten Ausführungsform eine Verschweißung beider Teile vorgesehen ist. Eine derar tige Verbundscheibe hat ein geringeres Gewicht als eine Voll guß-Scheibe und erlaubt darüber hinaus ggf. eine vereinfachte Herstellung der Formschlüsse, da das Blechteil 2 durch einen einzigen Prägevorgang in seine endgültige Form gebracht wer den kann, so daß aufwendige Bearbeitungsschritte entfallen können. Da das Blechteil 15 vorzugsweise aus Nirosta-Stahl oder dergleichen besteht, kann keine Korrosion auftreten, was im Hinblick auf eine schnelle Demontage der Bremsscheibe 1 von Vorteil ist. In FIGS. 8A to 8C is a still further embodiment of the brake disc finally is shown which forms a Verbundma TERIAL brake disc 1, wherein the friction ring 16 is made of cast material, while the mounting pad 2 is made of a sheet metal part 15. In the embodiment of FIG. 8B, the sheet metal part 15 is connected to the brake disc 1 by potting, whereas in the embodiment shown in FIG. 8C, a welding of both parts is provided. Such a composite disc has a lower weight than a full cast disc and also allows, if necessary, a simplified manufacture of the form-fitting, since the sheet metal part 2 can be brought into its final shape by a single stamping process, so that complex machining steps can be omitted. Since the sheet metal part 15 is preferably made of stainless steel or the like, no corrosion can occur, which is advantageous in terms of quick disassembly of the brake disc 1 .

Ein wesentliches Merkmal der in den Fig. 8B und 8C gezeig ten Ausführungsformen der Bremsscheibe liegt darin, daß das Blechteil 15 derart mit dem Reibring 16 verbunden und sein Umfangsbereich 151 so geformt ist, daß die Anflanschfläche 2 Im wesentlichen in der mit dem Bezugszeichen D bezeichneten Durchmesserebene des Reibrings 16 liegt, wie aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich ist. Diese geometrische Anordnung führt dazu, daß auf die Befestigungsschrauben 20 im wesentli chen kein Kippmoment ausgeübt wird, so daß die Schraubbefe stigung entsprechend schwächer dimensioniert werden kann. Auch der Rundlauf der Bremsscheibe kann durch diese Maßnahme verbessert werden.An essential feature of the embodiments of the brake disk shown in FIGS . 8B and 8C is that the sheet metal part 15 is connected to the friction ring 16 and its peripheral region 151 is shaped such that the flange face 2 is essentially the one designated by the reference symbol D. The plane of the diameter of the friction ring 16 lies, as is readily apparent from the figures. This geometric arrangement leads to the fact that no tilting moment is exerted on the fastening screws 20 in wesentli so that the screw fastening can be dimensioned correspondingly weaker. The concentricity of the brake disc can also be improved by this measure.

In der Fig. 9 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer derartigen Verbundscheibe gezeigt, bei der das Blechteil 15 eine Krümmung 151 aufweist, die in einen zur Radnabe 10 hin weisenden Zylinderabschnitt übergeht, der in der Anflansch fläche 2 an der Radnabe 10 endet. Diese Variante eignet sich daher besonders zur Befestigung an einer herkömmlichen Rad nabe.In Fig. 9, a modified embodiment of such a composite disc is shown, in which the sheet metal part 15 has a curvature 151 which merges into a cylinder section pointing towards the wheel hub 10 , the surface 2 ends in the flange 2 at the wheel hub 10 . This variant is therefore particularly suitable for attachment to a conventional wheel hub.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, daß die Bremsscheibe bzw. deren Reibring 16 bei sämtlichen der vorstehend be schriebenen Ausführungsbeispiele aus zwei im wesentlichen halbringkreisförmigen Teilen bestehen kann, die mittels zwei er Befestigungsvorrichtungen aneinander befestigt werden und die durch Brechen einer einstückig hergestellten Bremsscheibe entlang zweier Trennzonen gebildet worden sind. Bezüglich der wesentlichen Merkmale einer derartigen gebrochenen Brems scheibe wird zur Vermeidung von Wiederholungen vollinhaltlich auf die ältere Anmeldung P 43,03,418 der Anmelderin bezug ge nommen.In conclusion, it should be noted that the brake disc or its friction ring 16 in all of the above-described embodiments may consist of two substantially semicircular parts which are fastened to one another by means of two fastening devices and which have been formed by breaking an integrally produced brake disc along two separation zones are. With regard to the essential features of such a broken brake disc, reference is made in full to the applicant's older application P 43.03.418 in order to avoid repetitions.

Bezüglich noch weiterer, nicht näher erläuterter Vorteile und Wirkungen der Erfindung, wird ausdrücklich auf die Offen barung der Zeichnung verwiesen.With regard to further advantages, not explained in more detail and effects of the invention is expressly disclosed on the disclosure the drawing.

Claims

1. Brake disc ( 1 ) for a disc brake provided in particular for road use vehicles, at the central opening of which an annular flange surface ( 2 ) is formed, which has a plurality of bores ( 3 ) through which the brake disc ( 1 ) with the aid of screws ( 20 ) can be attached to a wheel hub ( 10 ),
characterized,
that in the region of each bore ( 3 ) is formed at least one positively extending in the radial direction positive connection ( 31 , 32 ), and
that the flange surface ( 2 ) lies essentially only in the area of the respective positive connection ( 31 , 32 ) and with a high heat transfer resistance on the wheel hub ( 10 ).

2. Brake disc according to claim 1, characterized in that the positive connection is formed by a in the region of each bore ( 3 ) provided groove ( 31 ) which engages in a corresponding area of the wheel hub ( 10 ) formed projection ( 32 ).

3. Brake disc according to claim 1, characterized in that the positive engagement is formed by a projection provided in the region of each bore ( 3 ) into which a groove formed on the corresponding region of the wheel hub ( 10 ) engages.

4. Brake disc according to claim 2 or 3, characterized in that the positive connection is formed by a single groove ( 31 ) or a single projection, in whose or whose center the associated bore ( 3 ) extends.

5. Brake disc according to one of claims 2 to 4, characterized in that the depth of the groove ( 31 ) or the height of the projection ( 32 ) is dimensioned such that the bottom of the groove with a flanged brake disc ( 1 ) the top of the front jump ( 32 ) not touched.

6. Brake disc according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the respective contact area of the flange surface ( 2 ) of the brake disc ( 1 ) on the wheel hub ( 10 ) egg ne thermal insulation layer ( 40 ) is arranged as an intermediate layer.

7. Brake disc according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the respective contact area of the flange surface ( 2 ) of the brake disc ( 1 ) on the wheel hub ( 10 ) egg ne surface structure ( 33 ) is formed, which for the heat transfer Available space reduced.

8. Brake disc according to one of claims 1 to 7, characterized in that the diameter of the wheel hub-side bores ( 11 ) is selected to such an extent larger than the outer diameter of the screw shaft ( 20 ) that a touch of the screw shaft ( 20 ) with the Bore wall is not possible even with thermal and / or mechanical stress on the brake disc ( 1 ).

9. Brake disc according to one of claims 1 to 8, characterized in that a heat insulating layer ( 41 ) is formed in the bores ( 3 ) and / or on the contact surface of the respective screw head ( 21 ) on the brake disc ( 1 ).

10. Brake disc according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the annular flange surface ( 2 ) a plurality of elongated, tangentially extending recesses ( 29 ) are formed.

11. Brake disc according to claim 10, characterized in that the tangentially extending recesses ( 50 ) in the annular flange surface ( 2 ) between adjacent Boh stanchions ( 3 ) is formed.

12. Brake disc according to one of claims 1 to 11, characterized in that the brake disc ( 1 ) is formed from two essentially union ring-shaped parts which are fastened to one another by means of two fastening devices, the two parts being produced in one piece by breaking one Brake disc are formed along two separation zones.

13. Brake disc according to one of claims 1 to 11, characterized in that the annular flange surface ( 2 ) consists of a sheet metal part ( 15 ) which with the friction ring made of cast material ( 16 ) of the brake disc ( 1 ), for example by welding or by casting connected is.

14. Brake disc according to claim 13, characterized in that the sheet metal part ( 15 ) connected to the friction ring ( 16 ) and / or that its peripheral region ( 151 ) is shaped such that the flange surface ( 2 ) is substantially in the diameter plane ( D) of the friction ring ( 16 ).

15. Brake disc according to claim 13 or 14, characterized in that the friction ring ( 16 ) is formed from two substantially semicircular parts which can be fastened to one another by means of two fastening devices, the two parts being formed by breaking an integral friction ring along two separation zones are.

16. Wheel hub for a commercial vehicle with a bore flange for fastening a brake disc ( 1 ), characterized in that the flange and its holes for fastening a brake disc ( 1 ) are designed according to one of the preceding claims.