DE2620261A1

DE2620261A1 - Bremsscheibe mit dehnungsfugen

Info

Publication number: DE2620261A1
Application number: DE19762620261
Authority: DE
Inventors: Guenther Schwarz
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1976-05-07
Publication date: 1977-11-17

Description

Bremsscheibe mit Dehnungsfugen
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für Scheibenbremsen, insbesondere fUr Kraftfahrzeuge, mit einem zur Befestigung auf einer abzubremsenden Welle dienenden, vorzugsweise top£-förmigen Innenteil und einem mit diesem verbundenen Reibrings dessen zueinander planparallele Stirnflächen zur Auflage von Bremsklötzen dienen und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehen sind.
In Fahrzeugen und an Maschinen sind seit langem Scheibenbremsen mit gutem Erfolg im Einsatz, bei welchen mechanisch oder hydraulisch bewegte Bremsklötze gegen eine Bremsscheibe angedrückt werden, die mit der Geschwindigeit einer abzubremsenden Welle, beispielsweise eines Rades oder eines Getriebes, umläuft. Beim Bremsvorgang, der durch Andrücken der Bremsklötze an die Bremsscheibe bewirkt wird, entsteht eine beträchtliche Wärmeenergie, welche an der Oberfläche der Bremsscheibe hohe Temperaturen bewirkt, die überwiegend von der Bremsscheibe aufgenommen und von dieser wieder abgeführt werden müssen.
Bei einem Bremsvorgang werden im Verlauf einer Umdrehung der Bremsscheibe die im Bereich der Auflagefläche der Bremsklötze liegenden Bereiche nacheinander einer raschen Aufheizung ausgesetzt, welcher bis zur nachsten Berührungsphase mit dem zugehörigen Bremsklotz bei jeder Umdrehung der abzubremsenden Welle eine Abkühlungsperiode folgt. Gemäß dem Ausdehnungsverhalten des zur Herstellung der Bremsscheibe verwendeten Materials ergeben sich Ausdehnungen in der Aufheizphase und Zusammenziehungen während der Abkühlungsphase. Wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen sind, kann dies leicht zum Verzug der Bremsscheibe und demzufolge zu einer ungleichmäßigen Bremswirkung führen. Wenn die Zugfestigkeit des verwendeten Materials hierbei überschritten wird, können Rißbildungen und Brucherscheinungen der Scheibenbremse mit allen denkbaren, schwerwiegenden Folgeerscheinungen auftreten.
Aus der DT-OS 2 557 649 und der DT-Gms 7 oll o84 sind bereits Bremsscheiben der eingangs beschriebenen Art bekannt/geworden, bei welchen die Kühlwirkung dadurch verstärkt wird, daß zwischen den die Anlageflächen für Bremsklötze bildenden Stirnflächen des Reibrings radial verlaufende Kühlluftkanäle vorgesehen sind, welche mit mehreren ar jewells einer der Stirnflächen ausmündenden Fühlluftöffnungen in Verbindung stehen. Durch diese bekannten Maßnahmen wird zwar die Abkühlung der im Reibungsbereich aufgeheizten Zonen der Bremsscheibe beschleunigt, ohne daß jedoch die durch die starken Temperaturunterschiede verursachten, eine Verwerfung der Bremsscheibe begünstigenden Temperaturwechsel vermindert werden können.
Die Erfindung geht davon aus, daß bei den seither bekannten Systemen das Verhältnis der Aufheizungsperiode zu der Abkühlungsperiode während eines Umlaufs der Bremsscheibe nicht wesentlich verringert werden kann. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Systemen durch die starken Temperaturwechsel bedingte unvermeidliche, in radialer und/oder tangentialer Richtung sich auswirkkende, temperaturabhänglge Spannung einer Bremsschoibe zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die in den Stirnflächen des Reibrings vorgesehenen Ausnehmungen als wenigstens annähernd radial verlaufende Fugen mit einer mindestens die Hälfte der axialen Stärke des Reibrings erreichenden Tiefe ausgebildet sind und daß die Fugen an der einen der beiden Stirnflächon des Reibrings um ihre halbe Teilung gegenüber den Fugen an der anderen Stirnfläche versetzt angeordnet sind, Hierdurch ergibt sich eine sehr vorteilhafte mäanderartige Ausbildung der Dehnungsfugen, die zur Folge hat> daß sich bei einer sogenannten schwimmenden Lagerung der Bremsklötze eine annähernd gleiche Wärmebelastung auf beiden Stirnflächen der Reibscheibe und demzufolge eine sich im Mittel ausgleichende Wärmebeanspruchung der Reibscheibe ergibt, welche zu einem allenfalls sehr geringen, minimalen Verzug der Reibscheibe führen kann.
Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen derselben sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten und nachstehend erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bremsscheibe in ihrem Querschnitt, Fig. 2 in axialer Draufsicht, Fig. 3 in einem nach der Linie 111-111 in Fig 2 geführten, in vergrößertem Maßstab wiedergegebenen Querschnitt.
Die dargestellte Bremsscheibe ist für eine zur Verwendung auf einem Kraftfahrzeug bestimmte Scheibenbremse bestimmt und hat einen zur Befestigung auf einer abzubremsenden, nicht dargestellten Welle des Kraftfahrzeuges dienenden, topfförmigen Innenteil 1, an welchen sich ein axial versetzter, mit dem Innenteil 1 verbundener Reibring 2 anschließt. Dieser hat zwei zueinander planparallele Stirnflächen 3 und 4, gegen die sich in der Zeichnung nicht dargestellte Bremsklötze beim Bremsvorgang unter hydraulischem oder mechanischem Zustelldruck anlegen und dabei die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in Wärmeenergie umsetzen, welche von der Bremsscheibe nach außen an die Umgebungsluft abgeführt werden muß.
Um die Übertragung der Reibungswärme an die Umgebungsluft zu begünstigen und gleichzeitig zu verhindern, daß durch ungleichmäßige Ausdehnung der sich erwärmenden Reibungsbereiche der Reibscheibe eine Deformation im Bereich des Reibrings 2 auftreten kann, sind radial verlaufende Dehnungsfugen vorgesehen, oie jeweils von einer der beiden Stirnflächen 3 bzw. 4 des Reibrings her sich gegen die andere Stirnfläche hin erstrecken. In der Darstellung nach Fig. 1 und 2 sind die in der Draufsicht auf den topfförmigen Innenteil 1 erkennbaren Dehnfugen, welche zur obsren Stirnfläche 3 gehören, mit 5 bezeichnet, während die zur unteren Stirnfläche 4 gehörenden Dehnfugen in Fig. 1 bei 6 angedeutet sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Dehnfugen 5 an der Stirnfläche 3 Jeweils um eine halbe Teilung gegenüber den zur gegenüberliegenden Stirnfläche 4 gehörenden Dehnungsfugen 6 in Umfangsrichtung versetzt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Dehnungsfugen 5 wiedergegeben, die sich in radialer Richtung nur geringfügig gegen die Mantelfläche 7 der Bremsscheibe erweitern. In Fig. 2 sind jeweils drei Dehnungsfugen wiedergegeben, welche in unmittelbarer Nachbarschaft der Längsmittelebene 8 der Bremsscheibe gezeichnet sind und in ihrem radialen Verlauf von den Dehnungsfugen 5 und 6 abweichen. Die drei im oberen Bereich der Fig. 2 dargestellten Dehnungsfugen 51 erweitern sich gegen die Umfangsfläche 7 hin beträchtlich stärker als die im mittleren Bereich wiedergegebenen Dehnungsfugen 5 bzw. 6.
Im Gegensatz hierzu sind im unteren Teilbereich der rechten Hälfte der Bremsscheibe nach Fig. 2 Dehnungsfugen 52 als alternative Ausführungsformen wiedergegeben, die sich von ihrem dem topfförmigen Innenteil 1 benachbarten Anfang gegen die Wandfläche 7 hin zunehmend verengen.
Durch die Dchunngsfugen 5 und 6 und ihre abgewahdalten Ausführungsformen 51 und 52 werden die jeweiligen als Reibflächen dienenden Stirnflächen 3 und 4 des Reibringes 2 in Sektoren unterteilt, die während des Bremsvorgangs nur kurzfristig einer Aufheizung durch die entstehende Reibungswärme unter den anliegenden, nicht dargestellten Bremsklötzen ausgesetzt sind, sich jedoch während des übrigen, bis zur erneuten Anlage der Bremsklötze freibleibenden Drehwinkels weitgehend abkühlen können. Dieser Abkühlung dienen vor allem die radial nach außen verlaufenden Dehnungsfugen 5, 51, 52, welche eine starke Kühlluftförderung vom Bereich des Innenteils 1 in Richtung auf die Mantelflächen 7 bewirken.
Diese erhöhte Kühlungswirkung wird bssonders daduroh gefördert, daß die Dehnungsfungen, welche an einer der befden Stirnflöchen 3 bzw 4 offen sind, im Querschnitt einen mäanderförmigen Verlauf zu den an der anderen, gegenüberliegenden Stirnfläche gehörenden und dert offenliegenden Dehnungsfugen 6 haben. Beim dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel reichen die Debbungafgen 5 bzw. 6 in eine Tiefe T, welche einer in axialer Richtung gemessenen Dicke D des Reibringes 2 von etwa 80% entspricht.
Die Dehnungsfugen 5 und 5 können vorteilbaft wie in Fig.3 angegeben so ausgebildet @ein, daß sie einen wenigstens angenähert trapszförmigen Querschnitt aufweisen und sich jeneils gegenüber der abgekchrten Stirnfläche srweitern.
Bei der dargestellten Ausführungsform geht die breitere Basisseite 11 des Querschnitts der Dehnungafugen, welche zu der unmittelbar benachbarten Stirnfläche des Bremsrings parallel verläuft, mit ausgerundeten Übergangszonen 12 in die zueinander schräg stehenden Seitenflächen 13 der Dehnungsfugen über Zwischen jeweils zwei Dehnungsfugen 5 und 6 sind die als Reibflächen dienenden Stirnflächen 3 und 4 jeweils durch schmale Rippen 14 verbunden, welche dem Reibring 2 die notwendige hohe mechanische Stabilität vermitteln Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jweiligen Verschneidungskanten 15, welche die Seitenflächen 13 der Dehnungsfugen 5 und 6 mit den zugehörigen Stirnfiächen 3 bzw. 4 bilden, durch schmals Phasen abgtekantet. Hierdurch werden der Abrieb der Bremsklötze vermindert und die Betriebsdauer der Scheibenbremse verlängert.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Bremsscheice liezt in erster Linie darin, daß die Wärmeab-Gefahr, daß bei Leag anh-ltenden Bremsvorgängen die Bremsschsibe sich durch Wärmeeinfluß verziehen kann, weitgehend ausgeschaltet warden.
(Ansprüche)

Claims

Ansprüche 1. Bremsscheibe für Scheibenbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. mit einem zur Befestigung auf einer abzubremsenden Welle dienenden, vorzugsweise toplförmigen Innenteil und mit einem mit diesem verbundenen Reibring, dessen zueinander planparallele Stirnflächen zur Auflage von Bremsklötzen dienen und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehen sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Aüsnehmungen als Dehnungsfugen (5, 6) mit einer wenigstens die Hälfte der axialen Stärke (D) des Reibrings (2) erreichenden Tiefe (T) ausgebildet sind und daß die Fugen an der einen der beiden Stirnflächen (3, 4) um ihre halbe Teilung gegenüber den Fugen an der anderen Stirnfläche versetzt angeordnet sind.
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsfugen (5, 6) an der Mantelfläche (7) des Reibringes (2) offen sind.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsfugen (5, 6) etwa radial verlaufen
4. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, aaß die Dehnungsfugen gekrümmt, vorzugsweise evolventenförmig verlaufen.
5. Bremsscheibe nach Anspruch 5 oder 2, dadurch gekannzeichnet, daß die Dehnungsfugen ringförmig, insbesondere komzentrisch zur Drehachse der Bremscheibe verlaufen.
6. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nie Dehnungsfugen (5, 6) über ihre Erstreckung ICEi.hLBi"iTlig ausgebildet sind.
7. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils von einer der Stirnflächen (3,4) des Reibringes ausgeheneden Dehnungs fugen (5, 6) in gleichen radialen Abständen von der Drehachse untereinander gleiche Querschnitte aufweisen.
8. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an beiden Stirnseiten des Reibringes (2) vorgesehenen Dehnungsfungen (5 6) gleiche Querschnitt.e haben.
9. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsfugen (5, 6) einen zu einer Normalebene ihrer Stirnflache (3, 4) symmetrischen Querschnitt aufweisen.
10. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Dehnungsfugen (5, 6) in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnfiäche verbreitert ist.
11. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsfugen (5, 6) etwa trapezförmigen Querschnitt haben.
12. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsfugen runden Querschnitt haben.
13. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsfugen vieleckigen Querschnitt haben.
14. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Dehnungsfugen (5, 6) etwa 70 bis 90 % der Dicke (D) des Reibringes (2) beträgt.
15. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschneidungskanten (15) zwischen den Seitenflächen (13) der Dehnungsfugen (5, 6) und den angrenzenden Stirnflächen (3, 4) des Reibringes (2) gebrochen oder abgerundet sind.