DE102004007899A1

DE102004007899A1 - Fahrzeugscheibenbremse

Info

Publication number: DE102004007899A1
Application number: DE102004007899A
Authority: DE
Inventors: Thomas L. Battle Creek Runels
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2004-09-02
Also published as: US6957725B2; CN100434743C; AU2004200652A1; CN1523247A; US20040178026A1

Abstract

Es wird ein Scheibenbremsenrotor bereitgestellt, welcher dadurch ausgewuchtet ist, daß Material an dem Bereich zwischen zwei gegenüberliegenden Reibflächen des Rotors abgetragen wird. Die Reibflächen werden von zwei Scheiben gebildet, welche zueinander durch radial verlaufende Rippen beabstandet sind.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Scheibenbremsen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Fahrzeug-Scheibenbremsen und Scheibenbremsenrotoren sowie mit Verfahrensweisen zur Herstellung derselben.
Die meisten heutzutage hergestellten Kraftfahrzeuge haben Scheibenbremsen wenigstens an den Vorderrädern. Zusätzlich haben viele Kraftfahrzeuge einschließlich Lastkraftwagen heutzutage Scheibenbremsen auch an den Hinterrädern. Der Großteil der Bauarten von Scheibenbremsen umfaßt einen Rotor, welcher über eine Nabe an dem Fahrzeugrad angebracht ist. Von der Nabe radial nach außen verlaufend ist ein Bremsteil vorgesehen. Das Bremsteil umfaßt in typische Weise zwei Scheiben. Eine innere Scheibe ist in typischer Weise direkt mit der Nabe längs des Innendurchmessers verbunden. Ein äußere Scheibe ist von der inneren Scheibe beabstandet angeordnet und mit der inneren Scheibe über eine Mehrzahl von radialen Rippen verbunden. Die Rippen haben zwei Funktionen. Als erstes dienen sie zur Verbindung der äußeren Scheibe mit der inneren Scheibe, und als zweites bilden sie einen Strömungsweg zwischen den Scheiben, um eine Luftkühlung des Rotors zu ermöglichen. Die ersten und zweiten Scheiben haben an gegenüberliegenden Flächen erste und zweite Reibungsflächen. Die Reibungsflächen arbeiten mit inneren und äußeren Bremsbelägen (Bremsklötzen) zusammen. Die Bremsbeläge arbeiten mit den Reibungsflächen in Abhängigkeit von einer fluidbetätigten Bremszange zusammen. Die Bremszange ist an der Fahrzeugradaufhängung in der Nähe des sich drehenden Rotors gelagert.
Da der Rotor an dem Rad angebracht ist, ist es erforderlich, daß der Rotor ausgewuchtet sein muß. Viele Rotoren werden als Graugussteile hergestellt. Daher ist es bei den meisten Rotoren erforderlich, nach der Fertigstellung der maschinellen Bearbeitung eine Unwuchtkorrektur vorzunehmen. Zum Auswuchten des Rotors werden in typischer Weise die Außendurchmesserränder maschinell bearbeitet. Die maschinelle Bearbeitung des Scheibenrotors führt zu Reibungsflächen des Rotors, welche einen Außendurchmesser oder Außenumriß mit nicht konstantem Radius haben.
Zur Verbesserung des aerodynamischen Wirkungsgrades wurden die Höhe des Dachs und der Motorhaube der Kraftfahrzeuge verkleinert. Folglich wird die raumumhüllende zwischen der Oberseite des Radlaufkastens und der Scheibenbremszange sehr klein. Um einen günstigst wirkenden Bremsbelag hinsichtlich dessen Standzeit zu haben, sollte der Eingriffsflächenbereich der Bremsbeläge praktisch möglichst groß sein. Im Hinblick auf eine Geräuschbildung, des Verschleißes und Vibrationen sollte der Eingriftsflächenbereich in den Bremsbelägen unabhängig von der Winkelausrichtung des Rotors konstant sein. Wenn der Rotor dadurch ausgewuchtet ist, daß in Umfangsrichtung maschinell Teile am Umriß des äußeren Durchmessers des Rotors abgetragen werden, ergibt sich bei den Bremsbelägen, daß diese schwankende bzw. sich verändernde Eingriffszustände und -bereiche mit dem Rotor in Abhängigkeit von der Winkelausrichtung des Rotors haben. Die Tatsache eines nicht konstanten Eingriffsbereiches kann die Ursache für unerwünschte Verschleiß- und Geräuscherscheinungen sein. Die Geräuschbildung ist insbesondere kritisch im Hinblick auf die Bereitstellung eines kommerziell attraktiven Erzeugnisses.
Eine Möglichkeit zum Abtragen des Umrisses des Rotors zum Auswuchten zu vermeiden ist darin zu sehen, Gewichte an dem Rotor zusätzlich anzubringen. Das zusätzliche Anbringen von Gewichten ist infolge der Möglichkeit unerwünscht, daß sich diese im Laufe der Gebrauchsdauer ablösen können. Ferner ist es schwierig, Gewichte oder Zusatzgewichte bzw. Ausgleichsgewichte mit Hilfe einer Schweißnaht aufgrund der metallugischen Eigenschaften der Vielzahl von Rotoren anzuschweißen. Somit ist es erwünscht, ein Verfahren zum Auswuchten von Scheibenbremsenrotoren zu haben, bei dem Reibungsflächen vorhanden sind, welche einen Außenumriß mit einem konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt haben, welcher mit der Achse des Rotors endet, ohne daß man die Anbringung von Ausgleichsgewichten am Rotor benötigt.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine hierfür geeignete Verfahrensweise und eine entsprechend ausgelegte Scheibenbremse bereitzustellen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung erhält man einen Rotor, welcher Reibungsflächen mit Außenumrissen mit konstantem Radius hat, wobei ein radialer Mittelpunkt mit dem radialen Mittelpunkt des Rotors endet, und wobei der Rotor dadurch ausgewuchtet ist, daß Material von dem Bremsteil des Rotors zwischen den Bremsflächen abgetragen ist. Ein Auswuchten wird ohne das zusätzliche Anbringen von Gewichten verwirklicht. Die Erfindung ermöglicht bei einer Scheibenbremsenanordnung, daß die Bremsbeläge einen konstanten Eingriffsflächenbereich in Kontakt mit dem Rotor haben, so daß sich unerwünschte Geräusch- und Vibrationserscheinungen so gering wie möglich machen lassen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin gilt:
1 ist eine Vorderansicht eines üblichen Scheibenbremsenrotors;
2 ist eine Vorderansicht eines Scheibenbremsenrotors nach der Erfindung;
3 ist eine Schnittansicht des Scheibenbremsenrotors nach 2 längs der Linie 3-3;
4 ist eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in 2, wobei zusätzlich die Anordnung des Reibbelags angrenzend an den Rotor verdeutlicht ist;
5 ist eine Teildraufsicht zur Verdeutlichung des in den 2 bis 4 gezeigten Rotors.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein üblicher Bremsscheibenrotor 5 gezeigt. Der Bremsscheibenrotor 5 hat einen axialen Mittelpunkt 9. Der Bremsscheibenrotor 5 hat auch eine Reibfläche 11. Zum Auswuchten des Bremsscheibenrotors 5 sind exzentrische Umfangsausnehmungen 13 und 15 an dem Außenumrißdurchmesser 17 vorgesehen. Ein Reibbelag 19 (welcher in gebrochenen Linien dargestellt ist) hat somit einen Bereich oder eine Zone 21, deren Eingriffszustand mit der Bremsfläche 11 sich verändert. Diese abwechselnden Kontaktzonen mit dem Reibbelag 19 können die Ursache für unerwünschte Geräusch-, Vibrations- und Verschleißerscheinungen sein.
Die Vorherbestimmung dieser Zone 21 mit nicht konstantem Kontakt ist schwierig, da es davon abhängig ist, wie stark und/oder auf welche Weise die Reibfläche 11 maschinell bearbeitet werden muß, um das geeignete Auswuchten zu erzielen. Dies kann sich von Scheibenbremse zu Scheibenbremse ändern.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 ist ein Rotor 27 gezeigt. Der Rotor 27 hat einen Nabenabschnitt 28. Die Nabe 28 ist um eine erste Achse 30 angeordnet. Längs eines Endes der Nabe 28 ist ein Basisflansch 32 vorgesehen. Der Basisflansch 32 hat eine Reihe von mit Gewinde versehene Bohrungen 34, welche ermöglichen, daß der Rotor 27 mittels einer Schraubverbindung mit einem Fahrzeugrad (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Die Nabe ist mit einem Bremsteil 36 verbunden. Das Bremsteil 26 erstreckt sich von der Nabe 28 radial. Das Bremsteil 36 umfaßt eine erste Scheibe 38. Die Scheibe 38 ist integral mit der Nabe 28 verbunden. Das Bremsteil umfaßt auch eine zweite Scheibe 40. Die zweite Scheibe 40 ist axial beabstandet von der ersten Scheibe 38 angeordnet. Die zweite Scheibe 40 wird von der ersten Scheibe 38 über eine Mehrzahl von radial verlaufenden Rippen 42 getragen. Wie am besten aus 2 zu ersehen ist, sind die Rippen 42 im allgemeinen gleich und geometrisch in regelmäßigen Abständen angeordnet. Dies muß jedoch nicht zwingend der Fall sein. Bei anderen bevorzugten Ausführungen können die Rippen eine gekrümmte Auslegung haben. Die Rippen 42 haben zwei Hauptfunktionen. Als erstes verbinden sie die zweite Scheibe 40 mit der ersten Scheibe 38 und zum zweiten ermöglichen sie, daß ein Luftstrom durch den Bremsteil 36 zur Kühlung des Scheibenbremsenrotors 27 durchgehen kann.
Der Scheibenbremsenrotor 27 an der ersten Scheibe 38 hat eine erste Reibfläche 44. Die Reibfläche 44 hat einen Außendurchmesser 47, welcher einen im allgemeinen konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt hat, welcher mit der ersten Achse 30 endet (koterminierend zu der ersten Achse 30 ausgelegt ist). Der ersten Reibfläche 44 gegenüberliegend ist eine zweite Reibfläche 46 angeordnet. Die zweite Reibfläche 46 hat auch einen Außendurchmesser 48, welcher einen konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt hat, welcher mit der ersten Achse 30 endet (koterminierend zu der ersten Achse 30 ausgelegt ist).
Bei der Herstellung des Rotors 27 sind die Nabe und die Scheibe in typischer Weise als ein Gussteil ausgelegt. Bohrungen 34 werden eingebohrt und mit Gewinden versehen, und die Reibflächen 44 und 46 werden abschließend maschinell bearbeitet. In typischer Weise wird ein Umfangsrand oder ein Außendurchmesserbereich 49 der Scheiben maschinell bearbeitet, bevor der Rotor 27 zum Auswuchten maschinell bearbeitet wird. Der Außendurchmesser 49 bestimmt die Durchmesser 47 und 48, oder er ist konzentrisch hierzu.
Nach dem Abschluss der unterschiedlichen Endbearbeitungsvorgänge kann der Rotor 27 nunmehr ausgewuchtet werden. Der Rotor wird in typischer Weise in einer statischen Anordnung gehalten, oder wird bevorzugter Weise bei einem Auswuchtvorgang in Drehung versetzt, um die Notwendigkeit und die Stelle(n) für den Materialabtrag zu bestimmen. Zum Abtragen des Materials wird eine bogenförmige Ausnehmung 50 in das Bremsteil 36 zwischen den Reibflächen 44 und 46 eingearbeitet. Die Ausnehmung oder die Ausnehmungen 50 haben bei vielen Anwendungsfällen einen Innendurchmesser 52 über den Hauptteil ihrer Längserstreckung, welcher einen konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt hat, welcher mit der ersten Achse 30 endet (koterminierend zu der ersten Achse 30 ist). Die gekrümmte oder bogenförmige Ausnehmung 50 kann längs einer ersten Stelle 56 und längs einer zweiten Stelle 58 erstellt werden, so daß man gegebenenfalls einen Materialabtrag ringförmig vornehmen kann. Die Ausnehmung 50 kann optional Material von der ersten Scheibe 38, der Rippe 42 oder von der zweiten Scheibe 40 gegebenenfalls abtragen. Typische Tiefen für die Ausnehmung 50 liegen in der Größenordnung von 3/10 eines inch. +/– 3/100 eines inch (1 inch entspricht 25,4mm). Die Dickenparameter hängen von der Scheibengröße ab, und eine minimale Dicke 58 für die erste Scheibe 38 und in ähnlicher Weise für die zweite Scheibe 40 wird gewählt.
Unter Bezugnahme auf 4, welche eine Scheibenbremse nach der Erfindung darstellt, haben die Bremsbeläge 60 und 62 einen konstanten Flächenbereich, welcher in Eingriff mit den zugeordneten Reibflächen 44 und 46 des Rotors nach der Erfindung ist. Kleine Fläche der Reibbeläge hat alternierende Eingriffsperioden und Nichteingriffszustände mit der zugeordneten Reibfläche, wodurch sich die möglichen Ursachen für unerwünschte Vibrations- und Geräuscherscheinungen eliminieren lassen.
Obgleich voranstehend eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung erläutert worden ist, sind natürlich zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Auswuchten eines Scheibenbremsenrotors, welches die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines Rotors, welcher ein Nabenteil hat, welches um eine erste Achse angeordnet ist, und ein Bremsteil hat, welches von dem Nabenteil radial verläuft, wobei das Bremsteil erste und zweite Scheiben umfaßt, die durch eine Mehrzahl von radial verlaufenden Rippen beabstandet sind, und wobei die ersten und die zweiten Scheiben gegenüberliegende erste und zweite Reibflächen haben; und maschinelles Einarbeiten einer bogenförmigen Ausnehmung in das Bremsteil zwischen den ersten und den zweiten Reibflächen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächen einen Außenumriß mit konstantem Radiums mit einem radialen Mittelpunkt koterminierend mit der ersten Achse haben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmige Ausnehmung maschinell zwischen den ersten und den zweiten Reibflächen erstellt wird und einen Innendurchmesser mit im allgemeinen konstantem Radius und einem radialen Mittelpunkt hat, welcher koterminierend zu der ersten Achse liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von bogenförmigen Ausnehmungen maschinell in dem Bremsteil zwischen den ersten und den zweiten Reibflächen erstellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadaurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Einarbeitung der bogenförmigen Ausnehmung einen Materialabtrag wenigstens von der Scheibe und/oder der Rippe umfaßt.
Verfahren zum Herstellen eines Bremsscheibenrotors, welches folgendes aufweist: Erstellen eines Rotors, welcher ein Nabenteil hat, welches um eine erste Achse angeordnet ist, und ein Bremsteil hat, welches sich von dem Nabenteil radial erstreckt, wobei das Bremsteil erste und zweite Scheiben umfaßt, die längs der ersten Achse mittels einer Mehrzahl von radial verlaufenden Rippen beabstandet sind, maschinelles Bearbeiten der gegenüberliegenden ersten und zweiten Reibflächen an den zugeordneten ersten und zweiten Scheiben, wobei die Reibflächen einen Außendurchmesser mit einem im allgemeinen konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt haben, der koterminierend zu der ersten Achse liegt, und maschinelles Erstellen einer bogenförmigen Ausnehmung in dem Bremsteil zwischen den ersten und den zweiten Flächen zum Auswuchten des Scheibenbremsenrotors.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor als Gussteil hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, welches ferner umfaßt, daß ein Umfangsrand der ersten und zweiten Scheibe maschinell derart bearbeitet wird, daß er konzentrisch zu dem Außendurchmesser der ersten und der zweiten Reibflächen ist, bevor die bogenförmige Ausnehmung in dem Bremsteil zum Auswuchten des Rotors maschinell eingearbeitet wird.
Scheibenbremse, welche folgendes aufweist: einen Scheibenbremsenrotor (27), welcher ein Nabenteil (28) umfaßt, welches um eine erste Achse (30) angeordnet ist, und ein Bremsteil (36) umfaßt, welches sich ausgehend von dem Nabenteil (28) radial erstreckt, wobei das Bremsteil (36) erste und zweite Scheiben (38, 40) umfaßt, die längs der ersten Achse (30) mittels einer Mehrzahl von radial verlaufenden Rippen (42) axial beabstandet sind, wobei die ersten und die zweiten Scheiben (38, 40) gegenüberliegende erste und zweite Reibflächen (44, 46) haben, jede Reibfläche (44, 46) einen Außendurchmesser mit einem im allgemeinen konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt koterminierend mit der ersten Achse (30) hat, und der Rotor (27) eine bogenförmige Ausnehmung (50) in dem Bremsteil (36) zwischen den ersten und den zweiten Flächen (44, 46) zum Auswuchten des Rotors (27) hat; und erste und zweite Reibbeläge (60, 62), welche derart angeordnet sind, daß sie mit den zugeordneten ersten und zweiten Reibflächen (44, 4S) zusammenarbeiten,, und einen im allgemeinen konstanten Oberflächenbereich haben, welcher mit den zugeordneten ersten und zweiten Reibflächen (44, 46) zusammenarbeiten, und zwar unabhängig von der Winkelausrichtung des Bremsrotors (27).
Scheibenbremsenrotor, welcher folgendes aufweist: ein Nabenteil (28), welches um eine erste Achse (30) angeordnet ist, und ein Bremsteil (36), welches sich von dem Nabenteil (28) radial erstreckt, wobei das Bremsteil (36) erste und zweite Scheiben (38, 40) umfaßt, die längs der ersten Achse (30) mittels einer Mehrzahl von radial verlaufenden Rippen (30) beabstandet sind, die ersten und die zweiten Scheiben (38, 40) gegenüberliegende erste und zweite Reibflächen (44, 46) haben, und die ersten und die zweiten Reibflächen (44, 46) einen Außendurchmesser mit einem im allgemeinen konstanten Radius mit einem radialen Mittelpunkt koterminierend mit der ersten Achse (30) haben, und der Rotor (27) eine maschinell eingearbeitete bogenförmige Ausnehmung (50) im Bremsteil (36) zwischen den erste und den zweiten Reibflächen (44, 46) zum Auswuchten des Scheibenbremsenrotors (27) aufweist.