DE102004045327A1

DE102004045327A1 - Bremsscheibenanordung für Fahrzeugräder

Info

Publication number: DE102004045327A1
Application number: DE102004045327A
Authority: DE
Inventors: Guido Rau; Andreas Hecker; Torsten Dr. Rieck
Original assignee: Georg Fischer Fahrzeugtechnik AG; Georg Fischer Automotive AG
Current assignee: Georg Fischer Automotive AG
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-23
Also published as: EP1789694A1; CN101027503A; JP2008513693A; CN100559040C; US20080073165A1; CA2569801A1; WO2006029705A1

Abstract

Es wird eine Bremsscheibenanordnung (1) für Fahrzeugräder vorgeschlagen, umfassend mindestens einen Reibring (2, 3) und einen parallel zum Reibring (2, 3) verlaufend ausgebildeten Radbefestigungsbereich (7), wobei der Reibring (2, 3) und der Radbefestigungsbereich (7) einstückig aus einem Gusswerkstoff ausgebildet sind und wobei zwischen dem Reibring (2, 3) und dem Radbefestigungsbereich Verbindungsstege (6) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) in radialer und axialer Richtung elastisch federnd ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibenanordnung für Fahrzeugräder umfassend mindestens einen Reibring und einen parallel zum Reibring verlaufend ausgebildeten Radbefestigungsbereich, wobei der Reibring und der Radbefestigungsbereich einstückig aus einem Gusswerkstoff ausgebildet sind und wobei zwischen dem Reibring und dem Radbefestigungsbereich Verbindungsstege ausgebildet sind.
Im Fahrzeugbau werden, um die kinetische Energie des Fahrzeuges zu verringern, Scheibenbremsen in unterschiedlichen Ausführungen verwendet. Die Scheibenbremse besteht aus mindestens einer Scheibe oder einem Reibring und den dazugehörenden Bremsschuhen und ist gewöhnlich zwischen dem Rad und dem Radlager eingebaut. Bei den angetriebenen Rädern kann die Bremsvorrichtung mit dem Radträger kombiniert werden. Durch die Reibung zwischen Reibringen und Bremsschuhen wird die kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt. Die Reibringe können dabei sehr hohe Temperaturen bis ca. 850 °C erreichen. Unter Einfluss der Umfangsgeschwindigkeit und der Temperatur können sich die Reibringe tellerartig verformen, weil sie nur auf der Innenseite des Ringes mit dem Rad verbunden sind. Die Verformungen machen die Reibringe uneben, was sich oft durch unangenehme Bremsgeräusche hörbar macht. Es ist wünschenswert diese Bremsgeräusche zu verringern oder unhörbar zu machen. Ausserdem führen die Verformungen zu ungleichmässiger Abnutzung der Bremsbelägen.
Aus der EP 1 233 201-A2 ist eine gattungsgemässe Bremsscheibenanordnung bekannt. Die Anordnung besteht aus zwei parallel und beabstandet zu einander angeordneten Reibringen. Konzentrisch zu den Reibringen ist ein Trägerteil angeordnet. Das Trägerteil ist topfförmig ausgebildet und umfasst einen Befestigungsbereich für das Rad oder die Felge und einen Aufnahmebereich für die Aufnahme des Radlagers. Das Trägerteil ist über Stege mit den Reibringen verbunden. Das Trägerteil, die Stege und die Reibringe sind aus einem Guss hergestellt. Das eine Ende des Steges ist mit dem Radlageraufnahmebereich verbunden und das andere Ende ist mit mindestens zwei Rippen verbunden, die zwischen den Reibringen radial verlaufend angeordnet sind. Der mittlere Bereich des Steges verläuft unter einem Winkel α zur Ebene des Reibringes. Der Winkel α soll aufgrund der Belastung beim Bremsvorgang berechnet werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bremsscheibenanordnung anzugeben, die möglichst einfach herstellbar ist und wobei die Reibringe möglichst wenig verformt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bremsscheibenanordnung für Fahrzeugräder umfassend mindestens einen Reibring und einen parallel zum Reibring verlaufend ausgebildeten Radbefestigungsbereich, wobei der Reibring und der Radbefestigungsbereich einstückig aus einem Gusswerkstoff ausgebildet sind und wobei zwischen dem Reibring und dem Radbefestigungsbereich Verbindungsstege ausgebildet sind, wobei die Verbindungsstege in radialer und/oder axialer Richtung elastisch federnd ausgebildet sind.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es ist von Vorteil, dass die Bremsscheibenanordnung einen möglichst grossen Bewegungsspielraum während des Bremsvorganges aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verbindungsstege ein wellenförmiges Profil aufweisen, wobei die Verbindungsstege in axialer Richtung mindestens eine vollständige Wellenlänge durchlaufen.
Es ist auch von Vorteil, dass die Bremsscheibenanordnung möglichst kompakt aufgebaut ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verbindungsstege mit einem Ende an dem von dem Radbefestigungsbereich aus gesehen hinteren Reibring verbunden angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Sicht auf eine erfindungsgemässe Bremsscheibenanordnung,
2 eine perspektivische Sicht auf einem Teilbereich einer weiteren erfindungsgemässen Bremsscheibenanordnung,
3 einen Schnitt durch einen Teilbereich der Bremsscheibenanordnung von 2,
4 eine perspektivische Sicht auf einem Teilbereich einer weiteren erfindungsgemässen Bremsscheibenanordnung,
5 einen Schnitt durch einen Teilbereich der Bremsscheibenanordnung von 4,
6 eine perspektivische Sicht auf einem Teilbereich einer weiteren erfindungsgemässen Bremsscheibenanordnung und
7 einen Schnitt durch einen Teilbereich der Bremsscheibenanordnung von 6.
In 1 ist schematisch eine Bremsscheibenanordnung 1 für Fahrzeugräder dargestellt. Die Bremsscheibenanordnung 1 besteht aus zwei Reibringen 2,3, die als parallel verlaufende Ringscheiben ausgebildet sind und durch Rippen 4 mit einander verbunden sind. Auf der Aussenseite der Reibringe 2,3 wirken bei jedem Bremsvorgang die Bremsschuhe mit den Bremsbelägen, die hier nicht dargestellt sind, ein. Zwischen den Rippen 4 sind grosse Durchgangsöffnungen 5 freigelassen. Hiermit wird erreicht, dass der Raum zwischen den Reibringen 2,3 grösstenteils frei bleibt für die Luft, die von Innen nach Aussen durch die Durchgangsöffnungen 5 strömen kann. Die Reibringe 2,3 können dadurch nach jedem Bremsvorgang sowohl auf der Aussenseite als auch auf der Innenseite gekühlt werden.
Auf der Seite der Reibringe 2,3 mit dem kleineren, d.h. mit dem Innendurchmesser, sind Verbindungsstege 6 ausgebildet. Die Verbindungsstege 6 dienen zur Verbindung der Reibringe 2,3 mit einem Radbefestigungsbereich 7 für das Fahrzeugrad, das hier ebenfalls nicht dargestellt wird. Der Radbefestigungsbereich 7 kann als ein Flansch ausgebildet sein, der Löcher für die Radbefestigungsschrauben aufweist. Zwischen dem Radbefestigungsbereich 7 und den Verbindungsstegen 6 kann auch eine Nabe oder einen Bereich zur Aufnahme des Radlagers ausgebildet sein. Der Radlageraufnahmebereich verläuft dann parallel zur Radachse und der Radbefestigungsbereich 7 senkrecht dazu, d.h. parallel zu den Bremsflächen der Reibringe 2,3.
Der Radbefestigungsbereich 7, der Radlageraufnahmebereich, die Verbindungsstege 6 und die Reibringe 2,3 werden als ein aus einem Guss hergestelltes Gussformteil hergestellt. Zwischen den Verbindungsstegen 6 sind Zwischenräume 8 sichtbar. In 1 ist ersichtlich, dass die Zwischenräume 8 eine Breite s aufweisen, die etwa gleich breit ist wie die Breite b der Verbindungsstege 6. Die Verbindungsstege 6 weisen ein wellenförmiges Profil auf. In 1 durchlaufen die Verbindungsstege 6 in axialer Richtung gesehen zwei vollständige Wellenlängen. Die Verbindungsstege 6 weisen abwechslungsweise Ausbuchtungen 9, 10 auf. Auf einer nach Aussen gerichtete Ausbuchtung 9 folgt jeweils eine nach Innen gerichtete Ausbuchtung 10. Wenn das wellenförmige Profil wie in 1 zwei volle Wellenlängen durchläuft, sind an den Verbindungsstegen 6 jeweils zwei Ausbuchtungen 9 nach Aussen und zwei Ausbuchtungen 10 nach Innen ausgebildet. Es sind auch wellenförmige Profile mit mehreren vollständig durchlaufenen Wellenlängen oder mit weniger als einer Wellenlänge denkbar.
In 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Bremsscheibenanordnung 1 dargestellt. Die Zwischenräume 8 zwischen den Verbindungsstegen 6 haben eine wesentlich kleinere Breite s als in 1. Die Verbindungsstege 6 weisen eine Breite b auf, die mindestens zweimal so gross ist wie die Breite s der Zwischenräume 8. In 2 ist ersichtlich wie die Zwischenräume 8 ähnlich wie Schlitze ausgebildet sind. Mittels einer geeigneten Giessform und einem gut gesteuerten Giessverfahren können Schlitze 8 ausgebildet werden, die eine Breite s von wenigen Millimetern aufweisen können. Die schlitzförmige Zwischenräume 8 und die Verbindungsstege 6 sind hier beispielsweise spiralförmig ausgebildet. Der spiralförmige Verlauf der Schlitze 8 ist vor allem gut ersichtlich im ersten Teil der Verbindungsstege 6, der im flachen Bereich direkt anschliessend an dem Radbefestigungsbereich 7 angeordnet ist. Hiermit wird erreicht, dass die Verbindungsstege 6 bei der Belastung des Rades beim Bremsvorgang in der Drehrichtung des Rades möglichst steif und unverformbar sind. Gleichzeitig wird auch damit erreicht, dass die Verbindungsstege 6 eine elastische, biegeweiche Verformung in der Richtung der Ausdehnung, die eine Folge der Temperaturerhöhung der Reibringe 2,3 ist, zulassen. Die Schlitze 8 können auch radial oder tangential ausgebildet werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Zwischenräume 8 vom Radbefestigungsbereich 7 aus gesehen zuerst breit und anschliessend daran zunehmend schmäler auszubilden. Die Breite b der Verbindungsstege 6 nimmt dabei vom Radbefestigungsbereich 7 bis zur Anbindung an den Reibringen 2,3 regelmässig zu. Im Schnitt von 3 ist ersichtlich, wie die Verbindungsstege 6 an dem vom Radbefestigungsbereich 7 aus gesehenen zuvorderst liegenden Reibring 2 angebunden sind. Der vorne liegende Reibring 2 liegt im montierten Zustand an der Aussenseite des Fahrzeuges.
In den 4 und 5 ist eine weitere Variante der erfindungsgemässen Bremsscheibenanordnung dargestellt. Der Unterschied zur Variante von 2 und 3 besteht in der Anbindung der Verbindungsstege 6 an dem zuhinterst liegenden, d. h. dem innen liegenden Reibring 3. Durch eine geeignete Dimensionierung der Verbindungsstege 6 und den Zwischenräumen 8 kann die Anbindung der Reibringe 2,3 an dem Radbefestigungsbereich 7 sowohl axial als auch radial elastisch federnd ausgebildet werden.
In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bremsscheibenanordnung 1 dargestellt. Hier ist ersichtlich, wie die Verbindungsstege 6 abwechslungsweise sowohl an dem äusseren Reibring 2 als auch an dem inneren Reibring 3 verbunden angeordnet sind. Durch diese abwechselnde Anbindung entsteht ein Parallelogramm, so dass bei thermischer Belastung eine parallele Verschiebung der Reibringe 2,3 nach Aussen ermöglicht wird. Ein tellerartige Verformung der Reibringe 2,3 wird verhindert. Die Ausbildung und die Anordnung der Verbindungsstege 6 kann angepasst werden an die mechanischen und thermischen Belastungen, die bei den Bremsvorgängen erwartet werden. Die Bremsscheibenanordnung 1 kann für alle Arten von Fahrzeugrädern wie beispielsweise für Räder von Lastkraftwagen, Personenkraftwagen, Motorrädern, Eisenbahnwagen oder Luftfahrzeugen ausgebildet werden.

Claims

Bremsscheibenanordnung (1) für Fahrzeugräder umfassend mindestens einen Reibring (2,3) und einen parallel zum Reibring (2,3) verlaufend ausgebildeten Radbefestigungsbereich (7), wobei der Reibring (2,3) und der Radbefestigungsbereich (7) einstückig aus einem Gusswerkstoff ausgebildet sind und wobei zwischen dem Reibring (2,3) und dem Radbefestigungsbereich Verbindungsstege (6) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) in radialer und/oder axialer Richtung elastisch federnd ausgebildet sind.
Bremsscheibenanordnung (1) nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) ein wellenförmiges Profil aufweisen, wobei die Verbindungsstege (6) in axialer Richtung mindestens eine vollständige Wellenlänge durchlaufen.
Bremsscheibenanordnung (1) nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) ein wellenförmiges Profil aufweisen, wobei die Verbindungsstege (6) in axialer Richtung weniger als eine vollständige Wellenlänge durchlaufen.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) mit einem Ende an dem von dem Radbefestigungsbereich (7) aus gesehenen hinteren Reibring (3) verbunden angeordnet sind.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) mit einem Ende an dem von dem Radbefestigungsbereich (7) aus gesehenen vorderen Reibring (2) verbunden angeordnet sind.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) mit einem Ende abwechslungsweise an dem von dem Radbefestigungsbereich (7) aus gesehenen vorderen Reibring (2) und dem hinteren Reibring (3) verbunden angeordnet sind.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) eine Breite (b) aufweisen, die im Wesentlichen gleich breit ist wie der Zwischenraum (s), der zwischen zwei nebeneinander liegenden Verbindungsstegen ausgebildet ist.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) eine Breite (b) aufweisen, die im Wesentlichen um ein Vielfaches breiter ist wie der Zwischenraum (s), der zwischen zwei nebeneinander liegenden Verbindungsstegen ausgebildet ist.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) eine Breite (b) aufweisen, die vom Radbefestigungsbereich (7) gesehen in Richtung zu den Reibringen (2,3) zunehmend ausgebildet ist.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) vom Radbefestigungsbereich (7) gesehen in Richtung zu den Reibringen (2,3) radial verlaufend ausgebildet sind.
Bremsscheibenanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (6) vom Radbefestigungsbereich (7) gesehen in Richtung zu den Reibringen (2,3) spiralförmig verlaufend ausgebildet sind.