DE69304423T2

DE69304423T2 - Verbesserungen an Bremsscheiben

Info

Publication number: DE69304423T2
Application number: DE69304423T
Authority: DE
Inventors: Michael Fox
Original assignee: Sab Wabco Holdings BV
Current assignee: Sab Wabco Holdings BV
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: DE69304423D1; EP0573236B1; EP0573236A1; US5379869A; GB9211865D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsscheibe zur Montage an einem Rad eines Fahrzeugs.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Bremsscheibe, die an einer Radnabe montiert werden kann, wobei die Bremsscheibe auf wärmeausdehnung eingestellt ist. Eine solche Bremsscheibe ist in der EP-A-0427489 offenbart. Diese bekannte Konstruktion erfordert jedoch die Ausbildung von Löchern in der Oberfläche der Bremse, um Zugang zum Befestigen der Bremsscheibe am Radsteg zu schaffen. Diese Löcher reduzieren den Bremsbereich und erzeugen Stellen, an denen Risse durch wärmebeanspruchung entstehen können.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsscheibe bereitzustellen, in der keine Löcher in der Bremsoberfläche der Bremsscheibe vorhanden sind, so daß der Bremsbereich maximiert und das Risiko der Entstehung von Rissen aufgrund von wärmebeanspruchung vermieden wird, die um Öffnungen in einer Bremsoberfläche auftreten können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bremsscheibe bereitgestellt, umfassend ein Nabenelement und ein ringförmiges Bremsscheibenelement, wobei das Nabenelement an einem Rad montiert werden kann und wenigstens zwei nach außen verlaufende Speichen aufweist, wobei der freie Endbereich jeder Speiche zwischen zwei Ansätzen auf einer Fläche des ringförmigen Bremsscheibenelementes festgehalten werden kann, wobei die entgegengesetzte Fläche des ringförmigen Bremsscheibenelementes den Bremsbereich der Scheibe bildet, wobei die beiden Ansätze einander zugewandte profilierte Oberflächen aufweisen, die allgemein radial zu dem ringförmigen Bremsscheibenelement verlaufen, wobei ein Teil einer Speiche in die profilierte Oberfläche von einem dadurch festzuhaltenden Ansatz eingreift, während ein Teil eines Zwischenelementes in die profilierte Oberfläche des anderen dadurch festzuhaltenden Ansatzes eingreift, wobei sich ein Federungsmittel zwischen der genannten Speiche und dem genannten Zwischenelement befindet, um die genannte Speiche und das genannte Zwischenelement gegen die entsprechenden profilierten Oberflächen zu drücken und so die Speiche zwischen den Ansätzen festzuhalten, und gleichzeitig eine Radialbewegung zwischen den Speichen und dem genannten ringförmigen Bremsscheibenelement zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat das Nabenelement vier gleichmäßig voneinander beabstandete, radial nach außen verlaufende, koplanare Speichen, wobei das Nabenelement mit Schrauben an einer Radnabe befestigt werden kann. Alternativ kann das Nabenelement am Radsteg befestigt werden, der zwischen der Radnabe und einem Außenrand eines Rades verläuft. Die profilierten Oberflächen der Ansätze sind vorzugsweise konkav und vorzugsweise V-förmig, und die eingreifenden Teile der Speiche und des Zwischenelementes sind vorzugsweise komplementär ausgebildet. Alternativ kann die profilierte Oberfläche der Ansätze konvex sein, und die eingreifenden Teile der Speiche und des Zwischenelementes können konvex und vorzugsweise komplementär ausgebildet sein.
Das Federungsmittel hat vorzugsweise die Form eines elastischen "Rollstiftes", der in zugewandte längliche Nuten eingreift, die im Querschnitt gekrümmt und in der Speiche und dem genannten Zwischenelement ausgebildet sind.
Der Einbau des Zwischenelementes vereinfacht die Herstellung der vorliegenden Erfindung, da das Nabenelement koaxial zu dem ringförmigen Scheibenelement positioniert und axial dazu bewegt werden kann, um die freien Endbereiche der jeweiligen Speichen zwischen jeweiligen Ansatzpaaren auf dem ringförmigen Scheibenelement zu positionieren. Dann können die Zwischenelemente und die Rollstifte positioniert werden, um das Nabenelement und das ringförmige Bremsscheibenelement aneinander zu befestigen. Alternativ können die Zwischenelemente vorher gegen einen Ansatz positioniert worden sein, wobei Haltestifte zum Festhalten der Zwischenelemente in ihrer Position verwendet werden, und wenn dann Nabenelement mit den Speichen zwischen den genannten Ansätzen positioniert ist, dann brauchen lediglich die Rollstifte radial zu der Baugruppe zwischen den Speichen und den Zwischenelementen verschoben zu werden. Der Rollstift wird vorzugsweise mit einem Haltestift an dem Zwischenelement befestigt, um zu verhindern, daß er aufgrund einer Kombination von Zentrifugalkraft und thermisch induzierter mechanischer Kraft während des Gebrauchs hinausgedrückt wird, d.h. während der Rotation der Bremsscheibe, wenn sie auf dem Rad montiert ist.
Eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Bremsscheibe wird an beiden Seiten eines Rades montiert, und während des Bremsens werden die Bremsscheiben gegen den Steg des Rades gedrückt, der zwischen der Nabe und dem Außenrand des Rades verläuft. Somit können sich während des Bremsens die Bremsscheiben krümmen, insbesondere dann, wenn die Scheiben nicht in den Radsteg eingreifen, wenn die Bremsen gelöst sind. Um eine integrierte Bremsscheibenbaugruppe auf einem Rad bereitzustellen, können Bolzen zwischen fluchtenden Speichen der beiden Bremsscheiben befestigt werden, wobei die Bolzen durch Öffnungen in dem Radsteg verlaufen. Ein Endbereich eines Bolzens weist vorzugsweise ein Gewinde auf und wird in eine Bohrung mit komplementärem Gewinde an der Rückseite einer Speiche auf einer Seite des Radstegs eingeschraubt, und der andere Endbereich des Bolzens umfaßt einen eingeschnürten Bereich und einen Kopf, wobei der Kopf in eine vergrößerte Öffnung an der Rückseite einer Speiche auf der anderen Seite des Radsteges eingreifen kann, wobei eine relative Umf angsbewegung der Bremsscheibe und des Bolzens eine Bewegung des Bolzens in einen kleiner dimensionierten Teil der genannten Öffnung bewirkt, so daß der Bolzen in der genannten Öffnung festgehalten wird. Somit ermöglicht der Bolzen eine formschlüssige verbindung zwischen Bremsscheiben auf gegenüberliegenden Seiten eines Radsteges, wodurch wenigstens die Biegefähigkeit der Bremsscheiben während des Bremsens reduziert wird. Als eine Alternative zum Einschrauben des Bolzens in eine Speiche kann der Bolzen auch durch andere geeignete Mittel, z.B. durch Schweißen, befestigt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine teilweise Querschnittsansicht eines Rades mit zwei Bremsscheiben, die gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung konstruiert wurden;
Fig. 2 ist eine Axialansicht des Rades von Fig. 1;
Fig. 3 eine Axialansicht von hinten auf eine der in den Figuren 1 und 2 verwendeten Bremsscheiben;
Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linie 'X' von Fig. 3 auf einen Teil der Bremsscheibe;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Rückseite der Bremsscheibe der Figuren 3 und 4;
Fig. 6 eine auseinandergezogene Darstellung eines Teils von Fig. 5;
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung eines Rades mit zwei Bremsscheiben, die gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung konstruiert wurden;
Fig. 8 eine Axialansicht des Rades von Fig. 7;
Fig. 9 eine vergrößerte Rückansicht eines Teils einer Bremsscheibe, die in der Ausgestaltung der Figuren 7 und 8 benutzt wird; und
Fig. 10 eine Querschnittsansicht durch eine Speiche einer Bremsscheibe, die in der Ausgestaltung der Figuren 7 und 8 benutzt wird.
Das in den Figuren 1 und 2 der Begleitzeichnungen allgemein mit 1 bezeichnete Rad umfaßt eine zentrale Nabe 3 und einen ringförmigen Außenrand 5, die durch einen Steg 7 miteinander verbunden sind. Eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Bremsscheibe 9 ist mit der zentralen Nabe 3 auf beiden Seiten der Scheibe 1 verschraubt.
Jede Bremsscheibe 9 umfaßt ein Nabenelement 11 und ein ringförmiges Scheibenelement 13. Das Nabenelement 11 hat einen zentralen Kreisring 15, von dem vier gleichmäßig voneinander beabstandete Speichen 17 allgemein radial verlaufen. Alternativ kann jede beliebige Zahl von gleichmäßig beabstandeten Speichen vorgesehen werden. Die Speichen brauchen auch nicht gleichmäßig voneinander beabstandet zu sein. Das Nabenelement 11 befindet sich koaxial in bezug auf das ringförmige Scheibenelement 13, wobei sich der freie Endbereich 19 jeder Speiche 17 zwischen einem Paar Ansätzen 21, 22 befindet, die von der hinteren Fläche 23 des ringförmigen Scheibenelementes 13 vorstehen, wobei die andere Fläche 24 des ringförmigen Scheibenelementes 13 den Bremsbereich der Scheibe 9 bildet. Die Ansätze 21, 22 jedes Paares von Ansätzen haben einander zugewandte profilierte Oberflächen 25, die konkav und V- förmig sind. Alternativ können die einander zugewandten profilierten Oberflächen eine andere konkave Konfiguration haben, oder sie können konvex und von einer gewünschten konvexen Konfiguration sein. Eine Kante 27 jeder Speiche 17 ist so profiliert, daß sie komplementär zu einer v-förmigen Fläche 25 eines Ansatzes 21 paßt, und um die Speiche in dieser Position festzuhalten, greift ein Zwischenelement 29 in die V-förmige Fläche 25 des anderen Ansatzes 22 ein, wobei sich ein Federungsmittel in der Form eines Rollstiftes 31 zwischen dem Zwischenelement 29 und der Speiche 17 befindet.
Flächen 30 des Zwischenelementes 29 bilden eine V- Form, die komplementär zu der profilierten Oberfläche 25 des genannten anderen Ansatzes 22 ist, und auch das Zwischenelement 29 und die Speiche 17 haben einander zugewandte längliche Nuten 33, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen und in die der Rollstift 31 eingreift. Falls gewünscht, können die länglichen Nuten 33 ein alternatives geeignetes Profil aufweisen.
Während des Zusammenbaus der Bremsscheibe 9 ist das Nabenelement 11 koaxial zu dem ringförmigen Scheibenelement 13 und wird axial dazu bewegt, um in die Speichen 17 zwischen Paaren von Ansätzen 21 und 22 einzugreifen. Als nächstes werden die Zwischenelemente 29 gegen eine profilierte Oberfläche 25 positioniert, so daß mit den Speichen zwischen den Ansätzen die Rollstifte 31 lediglich zwischen den jeweiligen Speichen 17 und den Zwischenelementen 29 positioniert zu werden brauchen, um das Nabenelement 11 an dem ringförmigen Scheibenelement 13 zu befestigen.
Wie in Fig. 6 gezeigt, greift ein Haltestift 35 in eine Bohrung (nicht dargestellt) in dem Zwischenelement 29 von dem genannten anderen Ansatz 21 radial nach innen ein, um das Zwischenelement während des Gebrauchs gegen Zentrifugaikräfte und mechanische Kräfte zu halten, wobei der Stift 35 in den Ansatz 21 eingreift, wenn sich das Zwischenelement 29 von dem Rad radial nach außen bewegen sollte. Auch greift ein Haltestift 37 in eine Bohrung in dem Zwischenelement 29 ein, um ebenso den Rollstift 31 während des Gebrauchs gegen Zentrifugalkräfte und mechanische Kräfte festzuhalten.
Während die profilierten Oberflächen 25 in der illustrierten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung V-förmig sind, können verschiedene profilierte Oberflächen für jeden Ansatz jedes Paares von Ansätzen gewählt werden, wobei die einzige Voraussetzung darin besteht, daß die Speichen 17 und die Zwischenelemente 29 so ausgebildet sind, daß sie in sie eingreifen.
Zum Montieren der Bremsscheibe 9 an dem Rad 1 wird der zentrale Kreisring 15 der Bremsscheibe durch Schrauben 39 an der mittleren Nabe 3 des Rades 1 befestigt. In dieser Position liegen die Speichen 17 an dem Radsteg 7 an oder in dessen Nähe, wobei die genannte andere Oberfläche 24 des ringförmigen Scheibenelementes 13 einen ununterbrochenen Bremsbereich bildet.
Die Figuren 7 und 8 der Begleitzeichnungen illustrieren ein einfaches Rad von der Art, die zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben wurde, wobei der einzige Unterschied in der alternativen Ausgestaltung der Bremsscheibe liegt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde. Es wurden daher dieselben Bezugsziffern in der Konstruktion der Figuren 7 und 8 benutzt wie in den vorhergehenden Figuren der Zeichnungen, um gleichartige Teile zu kennzeichnen.
Aus Fig. 7 der Begleitzeichnungen ist zu bemerken, daß der zentrale Kreisring 15 des Nabenelementes 11 jeder Bremsscheibe 9 mit dem Radsteg 7 verschraubt ist, wobei die radial nach außen vorstehenden Speichen 17 in der Nähe der Oberfläche des Steges liegen. Das ringförmige Scheibenelement 13 jeder Bremsscheibe ist wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt an den Speichen 17 befestigt. Um jedoch die Wahrscheinlichkeit des Biegens der Bremsscheiben während des Bremsens wenigstens zu reduzieren, sind die Paare von fluchtenden Speichen 17 der auf gegenüberliegenden Seiten des Radsteges 7 montierten Bremsscheiben 9 jeweils durch einen Bolzen 41 miteinander verbunden, der durch eine Öffnung 43 in dem Radsteg 7 verläuft.
Jeder Bolzen 41 ist allgemein zylindrisch, wobei ein Endbereich 45 ein Gewinde aufweist, so daß er beim Zusammenbau in eine Bohrung mit komplementrem Gewinde in der rückwärtigen Fläche einer Speiche in einer Bremsscheibe eingeschraubt werden kann. Die genannte eine Bremsscheibe wird somit auf dem Rad positioniert, wobei die Bolzen durch die Öffnungen 43 auf dem Radsteg 7 verlaufen. Der andere Endbereich jedes Bolzens 41 weist einen Kopf 47 sowie einen benachbarten eingeschnürten Bereich 49 (siehe Fig. 7 und 10) auf, und die Rückseite jeder Speiche 17 der anderen Bremsscheibe hat eine Öffnung oder einen Umfangsschlitz 51, von denen ein Endbereich 53 groß genug ist, um einen Kopf 47 aufzunehmen. Der Eingang zu dem verbleibenden Teil des Schlitzes 51 ist verkleinert und bildet so eine Lippe 55. Somit kann sich die andere Bremsscheibe auf der anderen Seite des Rades befinden, wobei die Köpfe 47 der jeweiligen Bolzen 41 in den genannten einen Endbereich der Schlitze 51 der jeweiligen Speichen 17 eingreifen. Dann können sich durch Drehen der genannten anderen Brernsscheibe relativ zu dem Rad die Bolzen über die genannten Schlitze 51 bewegen, so daß die Lippen 55 in die jeweiligen eingeschnürten Bereiche 49 eingreifen können, wobei die Köpfe 47 axial hinter den genannten Lippen 55 festgehalten werden. Der zentrale Kreisring 15 der genannten anderen Bremsscheibe kann dann mit Schrauben 57 an dem Steg 7 befestigt werden, wobei Befestigungslöcher in dem Steg 7 und den jeweiligen Nabenelementen 11 aufeinander fluchten. Die Bolzen 41 verbinden somit formschlüssig die Speichen 17 und halten die Bremsscheiben während des Bremsens voneinander entfernt, wodurch ein Biegen der Bremsscheiben auf ein Minimum reduziert wird.
Die Bremsscheibe 9 der vorliegenden Erfindung bietet somit einen maximierten Bremsbereich, wobei es keine Notwendigkeit für Öffnungen darauf gibt, und auch eine Wärmeausdehnung wird aufgrund der Tatsache berücksichtigt, daß das ringförmige Scheibenelement 13 radial auf den Speichen 17 gleiten kann.

Claims

1. Bremsscheibe, umfassend ein Nabenelement (11) und ein ringförmiges Bremsscheibenelement (13), wobei das Naben element (11) an einem Rad (1) montiert werden kann und wenigstens zwei nach außen verlaufende Speichen (17) aufweist, wobei der freie Endbereich (19) jeder Speiche (17) zwischen zwei Ansätzen (21, 22) auf einer Fläche (23) des ringförmigen Bremsscheibenelementes (13) festgehalten werden kann, wobei die entgegengesetzte Fläche (24) des ringförmigen Bremsscheibenelementes (13) den Bremsbereich der Scheibe bildet, wobei die beiden Ansätze (21, 22) einander zugewandte profilierte Oberflächen (25) aufweisen, die allgemein radial zu dem ringförmigen Bremsscheibenelement (13) verlaufen, wobei ein Teil einer Speiche (17) in die profilierte Oberfläche (25) von einem dadurch festzuhaltenden Ansatz (21) eingreift, während ein Teil eines Zwischenelementes (29) in die profilierte Oberfläche (25) des anderen dadurch festzuhaltenden Ansatzes (22) eingreift, wobei sich ein Federungsmittel (31) zwischen der genannten Speiche (17) und dem genannten Zwischenelement (29) befindet, um die genannte Speiche (17) und das genannte Zwischenelement (29) gegen die entsprechenden profilierten Oberflächen (25) zu drücken und so die Speiche (17) zwischen den Ansätzen (21, 22) festzuhalten und gleichzeitig eine Radialbewegung zwischen den Speichen (17) und dem genannten ringförmigen Bremsscheibenelement (13) zu ermöglichen.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei das Nabenelement (11) vier gleichmäßig voneinander beabstandete, radial nach außen verlaufende, koplanare Speichen (17) aufweist.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei das Nabenelement (11) mit Schrauben (39) an einer Radnabe (3) befestigt ist.

4. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei das Nabenelement (11) an einem Radsteg (7) befestigt ist, der zwischen einer Nabe (3) und einem Außenrand (5) eines Rades (1) verläuft.

5. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die profilierten Oberflächen (25) der Ansätze (21, 22) konkav sind.

6. Bremsscheibe nach Anspruch 5, wobei die Teile der Speiche (17) und des Zwischenelementes (29), die in die genannten Ansätze (21, 22) eingreifen, zu den genannten profilierten Oberflächen (25) komplementär ausgebildet sind.

7. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die profilierten Oberflächen (25) der Ansätze (21, 22) V-formig sind.

8. Bremsscheibe nach Anspruch 7, wobei die Teile der Speiche (17) und des Zwischenelementes (29), die in die genannten Ansätze (21, 22) eingreifen, zu den genannten profilierten Oberflächen (25) komplementär ausgebildet sind.

9. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei das Federungsmittel (31) die Form eines elastischen Rollstiftes (31) aufweist, der in zugewandte längliche Nuten (33) eingreift, die in der Speiche (17) bzw. in dem Zwischenelement (29) ausgebildet sind.

10. Bremsscheibe nach Anspruch 9, wobei die länglichen Nuten (33) im Querschnitt gekrümmt sind.

11. Bremsscheibe nach Anspruch 9, wobei ein Haltestift (37) zur Befestigung des Rollstiftes (31) an dem Zwischenelement (29) benutzt wird.

12. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei ein Haltestift (35) zum Festhalten des Zwischenelementes (29) an einem Ansatz (22) benutzt wird.

13. Rad, umfassend ein Nabenelement (3) und einen Außenrand (5), verbunden durch einen Steg (7) mit einer Bremsscheibe (9) gemäß Anspruch 1, die auf jeder Seite des Stegs (7) montiert ist, wobei Bolzen (41) zwischen fluchtenden Speichen der beiden Bremsscheiben (9) befestigt sind, wobei die Bolzen (41) durch Öffnungen (43) in dem Radsteg (7) verlaufen.

14. Rad nach Anspruch 13, wobei ein Ende (45) jedes Bolzens (41) an der Rückseite einer Speiche (17) auf einer Seite des Radsteges (7) befestigt ist und der andere Endbereich des Bolzens (41) einen eingeschnürten Bereich und einen Kopf (47) umfaßt, wobei der Kopf (47) in eine vergrößerte Öffnung (51) an der Rückseite einer Speiche (17) auf der anderen Seite des Radsteges (7) eingreifen kann, wobei eine relative Umf angsbewegung der Bremsscheibe (9) und des Bolzens (41) eine Bewegung des Kopfes (47) des Bolzens (41) in einen kleiner dimensionierten Teil der Öffnung (51) bewirkt, der in den genannten eingeschnürten Bereich des Bolzens (41) eingreift, so daß der Bolzen (41) in der genannten Öffnung (51) festgehalten wird.

15. Rad nach Anspruch 14, wobei das genannte eine Ende (45) jedes Bolzens (41) mit einem Gewinde versehen ist und in eine Bohrung mit komplementärem Gewinde in der Rückseite einer Speiche (17) auf einer Seite des Radsteges (7) eingeschraubt wird.