WO2018073000A1

WO2018073000A1 - Verbundbremsscheibe und scheibenbremse

Info

Publication number: WO2018073000A1
Application number: PCT/EP2017/075183
Authority: WO
Inventors: Jens Fricke; Paul Haberl-Günthner; Werner Koch; Stephan Kotteder; Philipp KRAUSS; Wolfgang Pahle; Alexander Werth
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2018-04-26
Also published as: DE102016119773A1

Abstract

Eine Verbundbremsscheibe (1) für eine Scheibenbremse eines Nutzfahrzeugs, weist ein sich axial zu einer Drehachse der Verbundbremsscheibe (1) erstreckendes Anschlusselement (4) mit einer zylindrischen Mantelfläche (41) zur Befestigung der Verbundbremsscheibe (1) an einer Radachse auf sowie zwei koaxial zur Drehachse und parallel nebeneinander angeordnete Reibringe (2, 3), wobei an der zylindrischen Mantelfläche (41) ein sich radial zur Drehachse zwischen die Reibringe (2, 3) erstreckender Kragen (42) mit einer Vielzahl von Bohrungen (43) angeformt ist, durch die sich Verbindungselemente (5) erstrecken, mit denen die Reibringe (2, 3) miteinander verbunden. Desweiteren wird eine Scheibenbremse beschrieben.

Description

Verbundbremsscheibe und Scheibenbremse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundbremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Nutzfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so- wie eine Scheibenbremse.

Gattungsgemäße Verbundbremsscheiben weisen einen Bremsscheibentopf und zwei mit diesem verbundene Reibringe auf. Die Reibringe bilden dabei ein Paar von wechselseitig entgegengesetzten Bremsflächen, an die Bremsbeläge einer Scheibenbremse bei einem Bremsvorgang angedrückt werden.

Zur Abführung der beim Bremsvorgang entstehenden Reibungswärme sind zwischen den Reibringen Strömungskanäle zur Innenbelüftung der Reibringe vorgesehen.

Die Anbindung des Bremsscheibentopfes an die Reibringe erfolgt dabei beispielsweise über am Bremsscheibentopf angeformte Laschen, die, wie in der DE 101251 13 A1 offenbart, sich radial zu den Reibringen hin erstrecken und abwechselnd am inneren bzw. am äußeren Reibring befestigt, insbesondere verklebt, verschweisst, verlötet oder angegossen sind.

Aus der DE 10 2014 106 282 B4 ist eine Bremsscheibe bekannt, bei der ein als Coulob-Dämpfer dienender Ring in einen einteiligen Reibring mit außenseitigen Reibflächen eingegossen wird und von sich von einem Bremsscheibentopf ra- dial erstreckende Laschen wechselseitig senkrecht zur Reibringfläche eingeklemmt wird, wobei die Enden der Laschen ebenfalls in den Reibring eingegossen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Verbund- bremsscheibe mit zwei koaxial zur Drehachse der Bremsscheibe und parallel nebeneinander angeordneten Reibringen bereitzustellen, mit der eine thermische Isolierung der Reibringe voneinander in einfacher Weise ermöglicht ist sowie die Fertigung einer solchen Verbundbremsscheibe weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch eine Verbundbremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Nutzfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Verbundbremsscheibe weist ein sich axial zu einer

Drehachse der Verbundbremsscheibe erstreckendes Anschlusselement mit einer zylindrische Mantelfläche zur Befestigung der Verbundbremsscheibe an einer Radachse auf sowie zwei koaxial zur Drehachse der Bremsscheibe und parallel nebeneinander angeordnete Reibringe.

An der zylindrischen Mantelfläche ist ein sich radial zur Drehachse zwischen die Reibringe erstreckender Kragen mit einer Vielzahl von Bohrungen angeformt, durch die sich Verbindungselemente erstrecken, mit denen die Reibringe miteinander verbunden sind.

Mit einer derart ausgebildeten Verbundbremsscheibe ist ein einfacher Zusammenbau der Verbundbremsscheibe ermöglicht.

Durch das separate Gießen der einzelnen Reibringe ist es außerdem gewähr- leistet, eine einfache und kostengünstige Gussform zum Gießen der Reibringe einzusetzen.

Die aus einzelnen, separat gefertigten Bauteilen bestehende Verbundbremsscheibe ermöglicht außerdem ein baukastenartiges Variieren der einzelnen Bauteile, so dass die Verbundbremsscheibe beispielsweise mit unterschiedlichen Anschlusselementen bestückt werden kann, um an unterschiedlich gebaute Achsen oder Achsflansche angeschlossen werden zu können.

Durch die Beabstandung der Reibringe voneinander und den zwischen den Reibringen montierten Kragen ist die thermische Isolierung der Reibringe voneinander weiter verbessert.

Aufgrund der mittigen symmetrischen Anbindung der beiden Reibringe wird außerdem ein reduziertes Schirmen im Vergleich zu konventionellen Brems- Scheiben erreicht.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung sind die Verbindungselemente als Schrauben oder Nieten ausgebildet, mit denen eine einfach durchführbare Fixierung der Reibringe mit dem Kragen des Anschlusselements ermöglicht ist.

Eine dem Kragen zugewandte Innenfläche wenigstens eines der Reibringe ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante mit einem Belüftungsprofil ausgebildet, welches sich in einfacher Weise beim Gießen des Reibrings verwirklichen lässt.

Denkbar ist auch, anstelle des wenigstens einen Reibrings oder beider Reibringe den Kragen selbst mit einem solchen Belüftungsprofil auszubilden. Auch diese Variante ist in einfacher Weise herstellbar, da der Kragen bevorzugt aus einem Metallblech gefertigt ist und ein solches Belüftungsprofil beispielsweise durch Stanzen des Kragens in den Kragen einbringbar ist.

Das Belüftungsprofil ist dabei gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante als an der Innenfläche wenigstens eines der Reibringe angeformte und/oder in den Kragen eingeformte Erhebungen und/oder Vertiefungen, insbesondere in Form von Noppen, Rauten oder Rippen ausgebildet. Dies ermöglicht eine gute Innenbelüftung der Verbundbremsscheibe.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist wenigstens einer der Reibringe und/oder der Kragen mit einer Vielzahl von Belüftungslöchern ausgebildet, was die Innenbelüftung der Verbundbremsscheibe weiter verbessert.

Die in dazu vorgesehenen Bohrungen eingelassenen Schrauben oder Nieten können dabei zusätzlich als Verschleißmarkierung dienen.

Die Kühlluft kann bei der so ausgebildeten Verbundbremsscheibe sowohl radial als auch tangential den Lufteinlässen der innenbelüfteten Verbundbremsscheibe zugeführt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verbundbremsscheibe sind die Reibringe als Keramikringe ausgebildet, was insbesondere durch die oben beschriebene Verbindung der Reibringe in einfacher weise ermöglicht ist. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Reibringe als Reibbelagträgerringe mit an ihren voneinander abgewandten Außenflächen angebrachten Reibmassen ausgebildet.

Mit diesen ist es ermöglicht, in einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einer Verbundbremsscheibe und einem die die Verbundbremsscheibe übergreifenden Bremssattel sowie beidseitig der Verbundbremsscheibe im Bremssattel angeordneten Bremsbelägen, wie sie ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, in diesem Fall Bremsbeläge aus Stahl einzusetzen, so dass das sonst übliche Prinzip der Materialauswahl für Bremsscheibe und Bremsbelag hier in vorteilhafter Weise umgekehrt wird.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbundbremsscheibe

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Verbundbremsscheibe,

Fig. 3 eine Seitenschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Verbundbremsscheibe,

Fig. 4 eine alternative Ausführungsvariante eines Anschlusselementes einer erfindungsgemäßen Verbundbremsscheibe mit zusätzlichen Lüftungsbohrungen,

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Verbundbremsscheibe mit einem in Fig. 4 dargestellten Anschlusselement,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbundbremsscheibe mit am Kragen des Anschlusselements vorgesehenen Belüftungsprofil und

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung der in Fig. 6 gezeigten Verbundbremsscheibe. In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Verbundbremsscheibe, der Reibringe, des Anschlusselements, des Kragens, der Verbindungselemente und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine erste Ausführungsvariante einer erfin- dungsgemäßen Verbundbremsscheibe bezeichnet. Die Verbundbremsscheibe 1 weist, wie auch in der in Fig. 2 gezeigten Explosionsdarstellung gezeigt, einen ersten Reibring 2 und einen zweiten Reibring 3 auf. Die Reibringe 2, 3 sind koaxial zu einer Drehachse A der Verbundbremsscheibe 1 und parallel nebeneinander angeordnet.

Die Verbundbremsscheibe 1 weist des Weiteren ein sich axial zu einer Drehachse A der Verbundbremsscheibe 1 erstreckendes Anschlusselement 4 auf. Dieses Anschlusselement 4 ist in der hier gezeigten Ausführungsvariante topfförmig ausgebildet. Denkbar ist aber auch ein beispielsweise halsförmig ausgebildetes An- Schlusselement.

Das Anschlusselement weist eine zylindrische Mantelfläche 41 auf, an die sich an einem axialen Ende ein Flansch 44 mit Bohrungen 45 anschließt, wobei das Flansch 44 der Befestigung der Verbundbremsscheibe 1 an einer Radachse dient. Die zylindrische Mantelfläche 41 kann dabei glatt mit konstantem Durchmesser ausgebildet sein. Denkbar ist auch, die zylindrische Mantelfläche 41 konisch oder stufig mit variierendem Durchmesser auszubilden.

An dem gegenüberliegenden axialen Ende der Mantelfläche 41 des Anschlus- selements 4 ist ein sich radial zur Drehachse A zwischen die Reibringe 2, 3 erstreckender Kragen 42 mit einer Vielzahl von Bohrungen 43 angeformt. Durch diese Bohrungen 43 erstrecken sich im zusammengebauten Zustand der Verbundbremsscheibe 1 Verbindungselemente 5, wie insbesondere Schrauben oder Nieten, mit denen die Reibringe 2, 3 miteinander verbunden sind.

Diese Bauweise ermöglicht zum einen ein einfaches Fertigen der einzelnen Reibringe 2, 3, beispielsweise in einem Gießverfahren. Auch die Montage der einzelnen Bauteile der Verbundbremsscheibe 1 ist einfach durchführbar. So kann der erste der Reibringe 2 bei der Montage über die zylinderförmige Mantelfläche 41 des Anschlusselements 4 übergestülpt werden.

Der Innendurchmesser 23 des Reibrings 2 ist dabei bevorzugt so groß ausgebildet, dass zwischen dem Innendurchmesser 23 des Reibrings 2 und der Mantelfläche 41 des Anschlusselements 4 ein Luftspalt verbleibt, durch den ermöglicht ist, dass Umgebungsluft von der Mantelfläche 41 des Anschlusselements 4 durch diesen Spalt in einen Bereich zwischen dem ersten Reibring 2 und dem Kragen 42 des Anschlusselements 4 strömen kann. Der zweite Reibring 3 wird entsprechend auf der der zylinderförmigen Mantelfläche 41 abgewandten Rückseite des Kragens 42 positioniert, so dass die beiden Reibringe 2, 3 koaxial zur Drehachse der Verbundbremsscheibe 1 ausgerichtet sind.

Im Anschluss daran werden die Reibringe 2 mittels der Verbindungselemente 5, in Fig. 2 als Bolzen ausgeführt, miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 5 durchtreten dabei die dafür vorgesehenen Bohrungen 43 im Kragen 42 des Anschlusselements 4 und sind in den Reibringen 2 in dazu vorgesehenen Boh- rungen 24, 34 aufgenommen.

Denkbar ist auch, die Verbindungselemente 5 als Schrauben auszubilden. Die Köpfe der in den Bohrungen 24, 34 aufgenommenen Verbindungselemente 5 sind im montierten Zustand in den Bohrungen 24, 34 zurückversetzt eingelassen und erfüllen dadurch neben der Fixierung der Reibringe 2, 3 dem Anschlusselement 4 auch eine Funktion als Verschleißmarkierung zur Erkennung der nutzbaren Dicke der Reibringe 2, 3.

Fig. 3 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsvariante der Verbundbrems- Scheibe 1 in einer Seitenschnittansicht. Gut zu erkennen ist hier eine bevorzugte Ausbildung der Bohrungen 24, 34 zur Aufnahme der Verbindungselemente 5, deren Durchmesser nahe der dem Kragen 42 zugewandten Innenseite kleiner ist als in einem den jeweiligen Außenflächen 21 , 31 zugewandten Bereich. Die aufgeweiteten Bereiche 28, 38 der Bohrungen 24, 34 dienen dabei vorzugsweise der Aufnahme von Schrauben- oder Nietenköpfen der als Schrauben oder Nieten ausgebildeten Verbindungselemente 5. Zur Schaffung von Belüftungskanälen zur Innenbelüftung der Verbundbrems- scheibe 1 ist eine dem Kragen 42 zugewandte Innenfläche 22, 32 wenigstens eines der Reibringe 2, 3 mit einem Belüftungsprofil 25, 35 ausgebildet. Fig. 2 zeigt dabei als Erhebungen in Form von Noppen ausgebildete Belüftungsprofile 25, 35, zwischen denen Belüftungskanäle 36, 26 ausgebildet sind.

Dabei ist es denkbar, nur eine der Reibringe 2, 3 mit einem solchen Belüftungsprofil 25, 35 auszubilden. Bevorzugt sind beide der Reibringe 2, 3 mit einem solchen Belüftungsprofil 25, 35 ausgebildet. Die Fläche des Kragens 42 ist dabei bevorzugt eben ausgebildet und bedeckt das jeweilige Belüftungsprofil 25, 35 im montierten Zustand der Verbundbremsscheibe 1 . Neben der Ausbildung des Belüftungsprofils 25, 35 in Gestalt von einer Vielzahl von abständig zueinander angeordneten Noppen sind auch andere Formgestaltungen, wie beispielsweise Rauten oder Rippen denkbar.

Ebenso denkbar ist es, anstelle von Erhebungen Vertiefungen in die Innenfläche 22, 32 wenigstens eines der Reibringe 2, 3 einzubringen. Diese Variante bietet sich insbesondere bei aus einem Keramikmaterial geformten Reibringe 2, 3 an.

Wie in Fig. 2 des Weiteren zu erkennen ist, sind auch die Bohrungen 24, 34zur Aufnahme der Verbindungselemente 5 an ihren der Innenfläche 22, 32 zuge- wandten Ende in einer als Belüftungsprofil dienenden Erhebung positioniert.

Zur weiteren Erhöhung der Innenbelüftung der Verbundbremsscheibe 1 sind, wie die Ausführungsvariante gemäß der Fig. 4 und 5 zeigt, in dem Kragen 42 einer Vielzahl von zusätzlichen Belüftungslöchern 46 und/oder Durchbrüchen ausgebil- det.

Denkbar ist es auch, in den Reibringen 2, 3 solche zusätzlichen Belüftungslöcher vorzusehen. Eine Ausführungsvariante, bei der solche zusätzlichen Belüftungslöcher 27, 37 in den Reibringen vorgesehen ist, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante sind außerdem die Innenflächen 22, 32 der Reibringe 2, 3 glattflächig ausgebildet. Zur Schaffung von Belüftungskanälen 36 ist hier der Kragen 42 mit einem Belüftungsprofil 47 ausgebildet. Bei der hier gezeigten Ausführungsvariante ist der Kragen 42 mit sich radial erstreckenden rippen- förmigen Erhebungen und Vertiefungen geformt.

In diesen Erhebungen und Vertiefungen sind Bohrungen 43 zur Aufnahme der Verbindungselemente 5 vorgesehen. Diese Formgestaltung des Kragens 42 gewährleistet, dass die Reibringe 2, 3 wechselseitig an den Rippen des Kragens 42 anliegen. Die zusätzlichen Belüftungsöffnungen 27, 37 in den Reibringen 2, 3 sind dabei so angeordnet, dass diese in die jeweiligen Hohlräume zwischen der Innenseite 22, 32 der Reibringe 2, 3 und den am jeweils anderen Reibringe 3, 2 anliegenden Kragenstück mün- den und so eine zusätzliche Durchlüftung der Verbundbremsscheibe 1 ermöglichen.

Die Reibringe 2, 3 selber bestehen in einer Ausführungsvariante bevorzugt aus einem Grauguss. In einer weiteren Ausführungsvariante sind die Reibringe 2, 3 aus einem keramischen Material gefertigt.

Schließlich ist es auch denkbar, die Reibringe 2, 3 als Reibbelagträgerringe mit an ihren voneinander abgewandten Außenflächen angebrachten Reibmassen auszubilden. Eine solchermaßen ausgebildete Verbundbremsscheibe 1 kann dann in eine Scheibenbremse eingesetzt werden, bei der Bremsbeläge aus Stahl eingesetzt werden. Dadurch wird das ansonsten übliche Prinzip der Materialauswahl für die Bremsscheibe und die Bremsbeläge umgekehrt.

Bezugszeichenliste

1 Verbundbremsscheibe

2 Reibring

21 Außenfläche

22 Innenfläche

23 Innendurchmesser

24 Bohrung

25 Belüftungsprofil

26 Lüftungskanal

27 Belüftungsloch

28 aufgeweiteter Bereich

3 Reibring

31 Außenfläche

32 Innenfläche

33 Innendurchmesser

34 Bohrung

35 Belüftungsprofil

36 Lüftungskanal

37 Belüftungsloch

38 aufgeweiteter Bereich

4 Anschlusselement

41 Mantelfläche

42 Kragen

43 Bohrung

44 Flansch

45 Bohrung

46 Belüftungsloch

47 Belüftungsprofil

5 Verbindungselement A Drehachse

Claims

Ansprüche

1 . Verbundbremsscheibe (1 ) für eine Scheibenbremse eines Nutzfahrzeugs, aufweisend

- ein sich axial zu einer Drehachse (A) der Verbundbremsscheibe (1 ) erstreckendes Anschlusselement (4) mit einer zylindrischen Mantelfläche (41 ) zur Befestigung der Verbundbremsscheibe (1 ) an einer Radachse,

- zwei koaxial zur Drehachse (A) und parallel nebeneinander angeordnete Reibringe (2, 3),

dadurch gekennzeichnet, dass

- an der zylindrischen Mantelfläche (41 ) ein sich radial zur Drehachse (A) zwischen die Reibringe (2, 3) erstreckender Kragen (42) mit einer Vielzahl von Bohrungen (43) angeformt ist, durch die sich Verbindungselemente (5) erstrecken, mit denen die Reibringe (2, 3) miteinander verbunden sind.

2. Verbundbremsscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (5) als Schrauben oder Nieten ausgebildet sind.

3. Verbundbremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Kragen (42) zugewandte Innenfläche (22, 32) wenigstens eines der Reibringe (2, 3) mit einem Belüftungsprofil (25, 35) ausgebildet ist.

4. Verbundbremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (42) mit einem Belüftungsprofil (47) ausgebildet ist.

5. Verbundbremsscheibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsprofil (25, 35, 47) als an der Innenfläche (22, 32) wenigstens eines der Reibringe (2, 3) angeformte und/oder in den Kragen (42) eingeformte Erhebungen und/oder Vertiefungen, insbesondere in Form von Noppen, Rauten oder Rippen ausgebildet ist.

6. Verbundbremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Reibringe (2, 3) mit einer Vielzahl von Belüftungslöchern (27, 37) ausgebildet ist.

7. Verbundbremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (42) mit einer Vielzahl von Belüftungslöchern (46) ausgebildet ist.

8. Verbundbremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringe (2, 3) als Keramikringe ausgebildet sind.

9. Verbundbremsscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringe (2, 3) als Reibbelagtragerringe mit an ihren voneinander abgewandten Außenflächen angebrachten Reibmassen ausgebildet sind.

10. Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einer Verbundbremsscheibe (1 ) und einem die Verbundbremsscheibe (1 ) übergreifenden Bremssattel sowie beidseitig der Verbundbremsscheibe (1 ) im Bremssattel angeordneten Bremsbelägen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundbremsscheibe (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.