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WO2016096467A1 - Bremsscheibe mit einem reibring und einem als separates element hergestellten, innenseitig des reibrings angeordneten topf - Google Patents

Bremsscheibe mit einem reibring und einem als separates element hergestellten, innenseitig des reibrings angeordneten topf Download PDF

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WO2016096467A1
WO2016096467A1 PCT/EP2015/078589 EP2015078589W WO2016096467A1 WO 2016096467 A1 WO2016096467 A1 WO 2016096467A1 EP 2015078589 W EP2015078589 W EP 2015078589W WO 2016096467 A1 WO2016096467 A1 WO 2016096467A1
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WO
WIPO (PCT)
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friction ring
pot
recesses
brake disc
region
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2015/078589
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Voigt
Andreas Higle
Boris Smedek
Christoph Oger
Dahoud RABIH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Volkswagen AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG, Volkswagen AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to CN201580073522.7A priority Critical patent/CN107110264B/zh
Publication of WO2016096467A1 publication Critical patent/WO2016096467A1/de
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Priority to US15/626,605 priority patent/US10527116B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a brake disc with a friction ring and a manufactured as a separate element, arranged inside the friction ring pot according to the preamble of claim 1. More particularly, the invention relates to brake discs for motor vehicles, especially those vehicles with a vehicle weight of at least 500 kg.
  • the invention is based on the object, a brake disc with a friction ring and a manufactured as a separate element, arranged inside the friction ring pot for To provide that is simple and inexpensive to produce and which has an acoustically advantageous performance, especially in thermal expansion.
  • a brake disc according to the invention comprises a friction ring and a pot made as a separate element, arranged inside the friction ring, wherein in the friction ring on the inside recesses for connecting the pot are formed with the friction ring and on the pot corresponding projections are formed, which engage in the recesses of the pot in order to transmit torques from the brake disk to the pot (and from the pot to a wheel hub connected thereto).
  • a friction ring is understood to mean, in particular, integrally manufactured elements which encircle the pot in an annular manner.
  • a pot is understood to mean, in particular, an integrally produced element which likewise has an annular basic shape and serves to produce a rotationally fixed connection to a wheel hub and at the same time produce a rotationally fixed connection to a friction ring in order to generate braking torques from the friction ring when braking forces are introduced into the friction ring To be able to transfer the pot and so reduce the speed of a motor vehicle.
  • a brake disk according to the invention has the advantage that it is simple and inexpensive to produce. In addition, this also has functional advantages insofar as in a thermal expansion of the friction ring and thereby caused radial movement of the friction ring to the outside by trained in the friction ring
  • Undercut can be counteracted.
  • the friction ring when it wishes to expand radially outwards, is limited in its mobility due to the undercuts.
  • a force acts between the friction ring and pot in the region of the projections and recesses due to the undercuts, which force is at least partially directed counter to further expansion.
  • this effect is intensified, so that there is an increasingly stabilizing connection between the pot and the friction ring. It is important, however, that the recesses and the corresponding projections are designed for the maximum forces occurring in order to avoid that the projections or the
  • Recesses and the projections on the friction ring in the region of the recesses causes an at least partially in the radial direction inwardly acting force, a gap formation due to this geometry is selectively counteracted.
  • the assembly and manufacture of a brake disc according to the invention is particularly simple if the friction ring against expansion in the radial direction exclusively by the
  • thermal joining can be dispensed with in the manufacture of a brake disk according to the invention if no joining forces are to act in the joining zone between the pot and the friction ring. In this case, temperature control measures are also available
  • the distribution of stress in a brake disk according to the invention is particularly advantageous when the recesses at least partially have a continuous contour in the side view. This means that the recesses in the side view only have radii or at least an arcuate contour. With regard to the production of a brake disk according to the invention, it is particularly preferred if the recesses at least partially in a side view
  • contours can be produced particularly cost-effectively, in which respect reference is made in particular to a cycloidal contour. Cycloidal contours can be produced in particular by turning, so that a more costly milling is not required.
  • the recesses at least partially have a polygonal contour in the side view.
  • Polygonal contours can also be made simply and inexpensively, preferably using at least quadrangular contours or more than quadrangular contours to maintain the angles in the region of the corners greater than 120 °.
  • radii in the area of the corners are preferably additionally provided. Such angles and radii are preferred in order to minimize the stresses in the region of the corners.
  • the brake disk has an inner side with circular arc-shaped sections, wherein the recesses extend radially outwards from the circular-arc-shaped sections, the recesses at least partially having at least one further outward-facing region in the radial direction the recess is wider in the circumferential direction than in the region of the circular arc-shaped portion.
  • At least three recesses are formed with undercuts in the friction ring, wherein at least three corresponding, engaging in the region of the undercuts projections are formed in the pot. It is preferred if at least 4, more preferably at least 5 and more preferably at least 6 recesses with
  • Undercuts are formed in the friction ring and a corresponding number of corresponding projections are formed in the pot.
  • the advantages of the brake disc according to the invention are particularly significant. This is especially true for cases in which the pot is a material with lower density and / or with lower thermal conductivity is used.
  • the pot is a material with lower density and / or with lower thermal conductivity is used.
  • reference is made, in particular, to friction rings of gray cast iron and pots of light metal, in particular of aluminum.
  • the production or reworking of a pot or friction ring produced as a cast or forged part can be particularly simple and cost-effective if the recesses and / or the protrusions are formed by means of a tool which at least partially moves on a hypocycloidal curve becomes.
  • the pot is made as a casting or forging and mechanically reworked by turning and / or milling. Milling is particularly suitable for more complex geometries of the projections or recesses into consideration.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a
  • Fig. 3 is a perspective view of a second embodiment of a
  • FIG. 4 shows the brake disc according to the invention shown in FIG. 3 in the mounted state in a side view
  • FIG. 5 shows the region of the brake disk marked V in FIG. 4 in one
  • Fig. 6 shows an alternative design of a brake disc according to the invention in the region of
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a brake disk 10 according to the invention.
  • the brake disk 10 comprises a friction ring 12 with an outer side 14 which is circular in side view and an inner side 16 which alternately comprises arcuate sections 18 and recesses 20 extending in the radial direction r.
  • a pot 22 is arranged, whose outer side 24 is formed in the embodiment shown complementary to the inner side 16 of the friction ring 12.
  • the friction ring 12 has projections 20 complementary to the recesses 32.
  • FIG. 2 shows an enlarged representation of the friction ring 12 in the region of a recess 20 together with the complementarily formed pot 22.
  • the recess 20 in the region of the inner side 16 of the friction ring 12 in the radial direction from outside to inside (ie oriented toward the center M of the brake disc 10) has an undercut. This means that the contour tapers from the outermost point 26 of the recess 20 viewed in the radial direction to the circular-arc-shaped sections 18 at at least one point.
  • FIG. 2 shows an enlarged representation of the friction ring 12 in the region of a recess 20 together with the complementarily formed pot 22.
  • Embodiment takes the width in the radial direction from the outside inward, initially up to the point marked with b R max to and then takes from this point in the radial direction from outside to inside considered up to the with inside
  • the radially extending region 30 between the arcuate region b R max and b R .j nnen is an undercut in the context of the invention.
  • the maximum extent (arc length) of the pot 22 in the region of the projection 32 shown in FIG. 2 is designated by b T , m ax in the circumferential direction.
  • This arc length b T .max is designed in the embodiment shown to be greater than the dimension of the arc length b R .j nnen in the region of the circular arc-shaped portions 18 when the friction ring 12 and the pot 22 ambient temperatures (usually between -30 C and + 50 ° C). This ensures that with an increasing thermal expansion of the friction ring 12 due to the undercut can only move so far radially outward until the projections 32 come into contact with the recesses 20 in the region of the undercut. Another heat input into the friction ring 12 then causes the
  • FIGS. 3 to 5 show a second embodiment of a device according to the invention
  • FIGS. 3-5 differs essentially in the pot 22 due to the geometric design of FIGS. 3 and 5
  • projections 32 These have on their outer side a linear outer contour. This linear outer contour is followed by lateral, arcuate outer contours, which are hypocycloid-shaped.
  • the pot 22 has an inner region 34 and an outer region 36 extending in the axial direction relative to the inner region 34.
  • the projections 32 are spaced from the inner region 34 formed on the outer region 36 and form the outermost boundary of the pot 22 seen in the radial direction.
  • the inner region 34 has a plurality of circular recesses for screwing the pot 22 with a wheel hub, not shown.
  • FIG. 6 shows an alternative design of a brake disk 10 according to the invention in the region of a projection 32 of a pot 22 and a recess 20 of a friction ring 12 analogous to the representation in FIG. 5.
  • the b R, max lies outside the projection 32.
  • a thermal expansion of the friction ring 12 causes it to one or more contact areas between the recesses 20 of the friction ring 12 and the projections 32 of the pot 22 in a region which in the radial direction between the in FIGS. 2, 5 and 6 with b R. max and b is coming. In these areas, a radially at least partially inward restoring force is achieved, which increases with increasing thermal expansion.
  • a contact point K and a restoring force R acting at this point are identified by way of example in FIG.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Eine Bremsscheibe (10) umfasst einen Reibring (12) und ein als separates Element hergestelltes, innenseitig des Reibrings (12) angeordneten Topf (22), wobei in dem Reibring (12) innenseitig Ausnehmungen (20) zur Verbindung des Topfes (22) mit dem Reibring (12) ausgebildet sind und an dem Topf (22) korrespondierende Vorsprünge (32) ausgebildet sind, die in die Ausnehmungen (20) des Reibrings (12) eingreifen, um Drehmomente von dem Reibring (12) auf den Topf übertragen zu können. Dabei weisen die Ausnehmungen (20) zumindest teilweise in radialer Richtung von außen nach innen betrachtet eine Hinterschneidung auf.

Description

Beschreibung
„Bremsscheibe mit einem Reibring und einem als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf"
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe mit einem Reibring und einem als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge, vor allem solche Kraftfahrzeuge mit einem Fahrzeuggewicht von mindestens 500 kg.
Aus DE 102 56 589 B4 ist eine Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug mit einem Reibring und einem als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf bekannt, bei welcher der Reibring und der Topf über separate Verbindungselemente miteinander verbunden sind.
Weitere Bremsschreiben, die aus einem Reibring und einem als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf bestehen und bei welchen der Topf und der Reibring über separate Verbindungselemente miteinander verbunden sind, sind aus EP 0 985 843 A1 und DE 10 201 1 1 15 290 A1 bekannt.
Problematisch bei den bekannten, zweiteilig hergestellten Bremsscheiben mit einem Reibring und einem als separaten Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf ist, dass durch unterschiedliche Ausdehnungen der Elemente Reibring und Topf, insbesondere eine üblicherweise größere Ausdehnung des außen angeordneten Reibringes, sich ein
Wärmedehnspalt zwischen den Elementen bildet, der sich mit zunehmender Erwärmung vergrößert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich der äußere Reibring aufgrund des betriebsbedingten Einwirkens von Bremsbelägen und der dadurch bewirkten
Energieübertragung der Reibring deutlich stärker erwärmt als der Topf. Wärmedehnspalte wirken sich negativ auf das Tragverhalten der Verbindung zwischen Reibring und Topf aus. Ferner kann es akustische Auffälligkeiten (Klappern) verursachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bremsscheibe mit einem Reibring und einem als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und welche ein akustisch vorteilhaftes Betriebsverhalten aufweist, insbesondere bei Wärmeausdehnung.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den
Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Bremsscheibe umfasst einen Reibring und einen als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings angeordneten Topf, wobei in dem Reibring innenseitig Ausnehmungen zur Verbindung des Topfes mit dem Reibring ausgebildet sind und an dem Topf korrespondierende Vorsprünge ausgebildet sind, die in die Ausnehmungen des Topfes eingreifen, um Drehmomente von der Bremsscheibe auf den Topf (und von dem Topf auf eine mit diesem verbundene Radnabe) übertragen zu können. Dabei weisen die
Ausnehmungen zumindest teilweise in radialer Richtung von außen nach innen betrachtet eine Hinterschneidung auf. Unter einem Reibring werden vorliegend insbesondere einstückig hergestellte Elemente verstanden, welche den Topf kreisringförmig umschließen. Unter einem Topf werden vorliegend insbesondere einstückig hergestellte Element verstanden, die ebenfalls eine kreisringförmige Grundform aufweisen und dazu dienen, eine drehfeste Verbindung zu einer Radnabe herzustellen und gleichzeitig eine drehfeste Verbindung zu einem Reibring herzustellen, um beim Einleiten von Bremskräften in den Reibring Bremsdrehmomente vom Reibring auf den Topf übertragen zu können und so die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges zu reduzieren. Eine erfindungsgemäße Bremsscheibe hat den Vorteil, dass diese einfach und kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus weist diese auch funktionale Vorteile insoweit auf, als bei einer Wärmeausdehnung des Reibringes und einer dadurch verursachten radialen Bewegung des Reibringes nach außen durch die in dem Reibring ausgebildete
Hinterschneidung entgegengewirkt werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt ist der Reibring, wenn er sich radial nach außen ausdehnen möchte, in seiner Beweglichkeit aufgrund der Hinterschneidungen begrenzt. Sobald die in dem Reibring ausgebildeten Ausnehmungen mit korrespondierenden Vorsprüngen des Topfes in Kontakt kommen, wirkt aufgrund der Hinterschneidungen eine Kraft zwischen Reibring und Topf im Bereich der Vorsprünge und Ausnehmungen, die einer weiteren Ausdehnung zumindest teilweise entgegengerichtet ist. Durch weitere Wärmeausdehnung verstärkt sich dieser Effekt, so dass zwischen dem Topf und dem Reibring eine sich zunehmend stabilisierende Verbindung vorliegt. Wichtig ist es insofern allerdings, dass die Ausnehmungen und die korrespondierenden Vorsprünge für die maximal auftretenden Kräfte ausgelegt sind, um zu vermeiden, dass die Vorsprünge oder die
Ausnehmungen aufgrund zu hoher Spannungen bzw. Kräfte versagen. Wenn - wie im Falle von Hinterschneidungen - oder auf andere geeignete Art und Weise die in dem Reibring ausgebildeten Ausnehmungen und die in dem Topf ausgebildeten Vorsprünge derart ausgebildet sind, dass eine Wärmeausdehnung aufgrund der Geometrien der
Ausnehmungen und der Vorsprünge auf den Reibring im Bereich der Ausnehmungen eine zumindest teilweise in radialer Richtung nach innen wirkende Kraft verursacht, wird einer Spaltbildung aufgrund dieser Geometrie gezielt entgegengewirkt. Mit zunehmender
Wärmeausdehnung erhöht sich in diesem Fall auch die auf den Reibring wirkende, zumindest teilweise radial nach innen gerichtete Kraft. Somit wird eine selbstverstärkender Effekt durch eine als Rückstell kraft wirkenden Kraft, die dem Bestreben des Reibringes, sich bei Erwärmung nach außen von dem Topf zu entfernen, gezielt entgegenwirkt.
Die Montage und Herstellung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist besonders einfach, wenn der Reibring gegen Ausdehnung in radiale Richtung ausschließlich durch die
Hinterschneidungen oder durch die bei Wärmeausdehnung verursachte, zumindest teilweise radial nach innen wirkende Kraft gegenüber dem Topf fixiert ist. In diesem Fall müssen der Topf und der Reibring lediglich in axialer Richtung zusammengefügt werden, um eine drehfeste Verbindung zwischen Reibring und Topf herzustellen und eine Festlegung des Reibrings gegenüber dem Topf auch in radialer Richtung (insbesondere bei stärkerer Wärmeausdehnung des Reibrings im Vergleich zum Topf unabhängig von zusätzlichen Verbindungselementen (und insbesondere vollständig ohne solche zusätzlichen Verbindungselemente) zu bewirken. Die Festlegung des Reibrings gegenüber dem Topf in axialer Richtung kann mittels einer
Übergangs- oder Presspassung ohne weitere Verbindungsmittel erfolgen, wenn eine
Vorspannung zwischen Topf und Reibring erzeugt werden soll. Dies hat den Vorteil, dass die Elemente auch unmittelbar axial zueinander festgelegt sind. Alternativ können der Reibring und der Topf auch auf andere geeignete Art und Weise axial zueinander fixiert werden,
insbesondere über einen Sprengring, einen Bolzen oder ein sonstiges Element. Auf ein thermisches Fügen kann - sofern gewünscht - bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe verzichtet werden, wenn in der Fügezone zwischen Topf und Reibring keine Fügekräfte wirken sollen. In diesem Fall sind auch Temperierungsmaßnahmen im
Herstellungsprozess nicht erforderlich.
Die Spannungsverteilung in einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen zumindest teilweise eine in der Seitenansicht stetige Kontur aufweisen. Damit ist gemeint, dass die Ausnehmungen in der Seitenansicht ausschließlich Radien oder zumindest eine bogenförmige Kontur aufweisen. Hinsichtlich der Herstellung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist es besonders bevorzugt, wenn die Ausnehmungen zumindest teilweise eine in der Seitenansicht
kreisbogenförmige oder zykloidenförmige Kontur aufweisen. Solche Konturen lassen sich besonders kostengünstig fertigen, wobei diesbezüglich insbesondere auf eine zykloidenförmige Kontur verwiesen wird. Zykloidenförmige Konturen können insbesondere durch Drehen hergestellt werden, so dass ein eher kostenintensiveres Fräsen nicht erforderlich ist.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe weisen die Ausnehmungen zumindest teilweise eine in der Seitenansicht mehreckige Kontur auf.
Mehreckige Konturen können ebenfalls einfach und kostengünstig hergestellt werden, wobei diesbezüglich vorzugsweise mindestens viereckige Konturen oder mehr als viereckige Konturen verwendet werden, um die Winkel im Bereich der Ecken größer als 120° zu halten. Bevorzugt sind ferner zusätzlich Radien im Bereich der Ecken vorgesehen. Solche Winkel und Radien sind bevorzugt, um die Spannungen im Bereich der Ecken gering zu halten.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe weist die Bremsscheibe eine Innenseite mit kreisbogenförmigen Abschnitten auf, wobei sich die Ausnehmungen von den kreisbogenförmigen Abschnitten radial nach außen erstrecken, wobei die Ausnehmungen zumindest teilweise mindestens einen in radialer Richtung betrachtet weiter außen liegenden Bereich aufweist, in welchem die Ausnehmung in Umfangsrichtung breiter ist als in dem Bereich des kreisbogenförmigen Abschnitts. Eine solche Gestaltung ist zur
Verwirklichung des erfindungsgemäßen Konzepts insoweit besonders geeignet, als sich ein Reibring einer solchen Bremsscheibe einfach und kostengünstig als Graugussteil herstellen lässt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe sind mindestens drei Ausnehmungen mit Hinterschneidungen in dem Reibring ausgebildet, wobei mindestens drei korrespondierende, in den Bereich der Hinterschneidungen eingreifende Vorsprünge in dem Topf ausgebildet sind. Bevorzugt ist es, wenn mindestens 4, besonders bevorzugt mindestens 5 und weiter bevorzugt mindestens 6 Ausnehmungen mit
Hinterschneidungen in dem Reibring ausgebildet sind und eine entsprechende Zahl an korrespondierenden Vorsprüngen in dem Topf ausgebildet sind.
Wenn der Reibring und der Topf aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind, kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Bremsscheibe besonders zum Tragen. Dies gilt insbesondere für Fälle, in denen für den Topf ein Werkstoff mit geringerer Dichte und/oder mit geringerer Wärmeleitfähigkeit verwendet wird. Diesbezüglich wird insbesondere auf Reibringe aus Grauguss und Töpfe aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, verwiesen.
Es wurde bereits darauf verwiesen, dass die Herstellung bzw. Nachbearbeitung eines als Gussteil oder Schmiedeteil hergestellten Topfes oder Reibringes besonders einfach und kostengünstig erfolgen kann, wenn die Ausnehmungen und/oder die Vorsprünge mittels eines Werkzeuges ausgebildet sind, das zumindest teilweise auf einer hypozykloiden Kurve bewegt wird. Insoweit ist es bevorzugt, wenn der Topf als Gussteil oder Schmiedeteil hergestellt und durch Drehen und/oder Fräsen mechanisch nachbearbeitet ist. Fräsen kommt insbesondere für komplexere Geometrien der Vorsprünge bzw. Ausnehmungen in Betracht.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im
Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematischen Darstellung einer ersten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Bremsscheibe in einer Seitenansicht,
Fig. 2 den in Figur 1 mit II gekennzeichneten Bereich in einer vergrößerten Darstellung,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Bremsscheibe in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 4 die in Figur 3 gezeigte erfindungsgemäße Bremsscheibe im montierten Zustand in einer Seitenansicht,
Fig. 5 den in Figur 4 mit V gekennzeichneten Bereich der Bremsscheibe in einer
vergrößerten Darstellung,
Fig. 6 eine alternative Gestaltung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe im Bereich eines
Vorsprungs eines Topfes und einer Ausnehmung eines Reibrings analog zu der Darstellung in Figur 5.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 10. Die Bremsscheibe 10 umfasst einen Reibring 12 mit einer in der Seitenansicht kreisförmigen Außenseite 14 und einer Innenseite 16, die wechselweise kreisbogenförmige Abschnitte 18 und sich in radialer Richtung r erstreckende Ausnehmungen 20 umfasst. Innenseitig des Reibrings 12 ist ein Topf 22 angeordnet, dessen Außenseite 24 in der gezeigten Ausführungsform komplementär zu der Innenseite 16 des Reibrings 12 ausgebildet ist. Der Reibring 12 weist zu den Ausnehmungen 20 komplementär ausgebildete Vorsprünge 32 auf.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Reibrings 12 im Bereich einer Ausnehmung 20 zusammen mit dem komplementär ausgebildeten Topf 22. In dieser Figur ist gut zu erkennen, dass die Ausnehmung 20 im Bereich der Innenseite 16 des Reibrings 12 in radialer Richtung von außen nach innen betrachtet (d.h. zum Mittelpunkt M der Bremsscheibe 10 hin orientiert) eine Hinterschneidung aufweist. Damit ist gemeint, dass sich die Kontur vom in radialer Richtung aus betrachtet äußersten Punkt 26 der Ausnehmung 20 zu den kreisbogenförmigen Abschnitten 18 an mindestens einer Stelle verjüngt. In der in Figur 2 gezeigten
Ausführungsform nimmt die Breite in radialer Richtung von außen nach innen betrachtet zunächst bis zu der mit b R max gekennzeichneten Stelle zu und nimmt dann von dieser Stelle aus in radialer Richtung von außen nach innen betrachtet bis zu der mit binnen
gekennzeichneten Stelle ab. Die Bezeichnungen bR.max und binnen stehen dabei für die
Bogenlängen b im Bereich der kreisbogenförmigen Abschnitte 18 bzw. in dem Bereich mit der größten Ausdehnung der Ausnehmung 20 in Umfangsrichtung. Der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 30 zwischen dem bogenförmigen Bereich bR max und bR.jnnen ist eine Hinterschneidung im Sinne der Erfindung.
Kommt es zu einer betriebsbedingten Erwärmung des Reibrings 12 der Bremsscheibe 10, insbesondere durch Reibung von mit dem Reibring 12 in Kontakt tretenden Bremsbelägen (nicht dargestellt), führt dies dazu, dass sich die Bremsscheibe 10 in radialer Richtung gemäß dem Pfeil 28 gegenüber dem Topf 22 ausdehnt. Der Topf 22 erwärmt sich üblicherweise weniger stark und besteht - aus Gründen der Gewichtsersparnis - häufig aus einem Werkstoff mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Diese Rahmenbedingen führen - unabhängig voneinander - beide dazu, dass der Reibring 12 sich bei Erwärmung in radialer Richtung nach außen bewegt und sich somit der Abstand zwischen der Außenseite 24 des Topfes 22 und der Innenseite 16 des Reibrings 12 vergrößert.
In Figur 2 ist mit bT,max die maximale Erstreckung (Bogenlänge) des Topfes 22 im Bereich des in Figur 2 dargestellten Vorsprungs 32 in Umfangsrichtung gekennzeichnet. Diese Bogenlänge bT.max ist in der gezeigten Ausführungsform so ausgelegt, dass sie größer als das Maß der Bogenlänge bR.jnnen im Bereich der kreisbogenförmigen Abschnitte 18 ist, wenn der Reibring 12 und der Topf 22 Umgebungstemperaturen aufweisen (üblicherweise zwischen -30 C und +50°C). Damit ist sichergestellt, dass bei einer zunehmenden Wärmeausdehnung der Reibrings 12 aufgrund der Hinterschneidung sich nur so weit radial nach außen bewegen kann, bis die Vorsprünge 32 mit den Ausnehmungen 20 im Bereich der Hinterschneidung zur Anlage kommen. Ein weiterer Wärmeeintrag in den Reibring 12 führt dann dazu, dass sich die
Vorsprünge 32 mit dem Reibring 12 verspannen.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bremsscheibe 10. Für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente dieser
Ausführungsform werden im Folgenden die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 verwendet.
Die in den Figuren 3-5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlich durch die geometrische Gestaltung der den Figuren 3 und 5 gut erkennbaren, an dem Topf 22
ausgebildeten Vorsprünge 32. Diese weisen an ihrer Außenseite eine lineare Außenkontur auf. An diese lineare Außenkontur schließen sich seitliche, bogenförmige Außenkonturen an, die hypozykloidenförmig ausgebildet sind.
Ferner weist der Topf 22, wie in Figur 5 zu erkennen ist, einen Innenbereich 34 und einen sich gegenüber dem Innenbereich 34 in axialer Richtung erstreckenden Außenbereich 36 auf. Die Vorsprünge 32 sind beabstandet zu dem Innenbereich 34 an dem Außenbereich 36 ausgebildet und bilden die in radialer Richtung betrachtet äußerste Begrenzung des Topfes 22. Der Innenbereich 34 weist mehrere kreisförmige Ausnehmungen zur Verschraubung des Topfes 22 mit einer nicht dargestellten Radnabe auf.
Figur 6 zeigt eine alternative Gestaltung einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe 10 im Bereich eines Vorsprungs 32 eines Topfes 22 und einer Ausnehmung 20 eines Reibrings 12 analog zu der Darstellung in Figur 5. In dieser Ausführungsform liegt der bR, max außerhalb des Vorsprungs 32.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen führt eine Wärmeausdehnung des Reibrings 12 dazu, dass es zu einem oder mehreren Berührungsbereichen zwischen den Ausnehmungen 20 des Reibrings 12 und den Vorsprüngen 32 des Topfes 22 in einem Bereich, der in radialer Richtung zwischen den in den Figuren 2, 5 und 6 mit bR.max und b kommt. In diesen Bereichen entsteht wird eine radial zumindest teilweise nach innen gerichtete Rückstellkraft erzielt, die sich bei zunehmender Wärmeausdehnung erhöht. Ein Kontaktpunkt K und eine an diesem Punkt wirkende Rückstell kraft R sind in Figur 2 exemplarisch gekennzeichnet.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen
Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste
Bremsscheibe
Reibring
Außenseite
Innenseite
kreisbogenförmiger Abschnitt
Ausnehmung
Topf
Außenseite
äußerster Punkt
Pfeil
Bereich
Vorsprung
Innenbereich (des Topfes)
Außenbereich (des Topfes)

Claims

Patentansprüche
1 . Bremsscheibe mit einem Reibring (12) und einem als separates Element hergestellten, innenseitig des Reibrings (12) angeordneten Topf (22), wobei in dem Reibring (12) innenseitig Ausnehmungen (20) zur Verbindung des Topfes (22) mit dem Reibring (12) ausgebildet sind und an dem Topf (22) korrespondierende Vorsprünge (32) ausgebildet sind, die in die Ausnehmungen (20) des Reibrings (12) eingreifen, um Drehmomente von dem Reibring (12) auf den Topf (22) übertragen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) zumindest teilweise in radialer Richtung von außen nach innen betrachtet eine Hinterschneidung aufweisen.
2. Bremsscheibe nach dem vorstehenden Anspruch oder nach dem Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Reibring (12) ausgebildeten Ausnehmungen (20) und die in dem Topf (22) ausgebildeten korrespondierenden Vorsprünge (32) derart ausgebildet sind, dass eine Wärmeausdehnung aufgrund der Geometrien der Ausnehmungen (20) und der Vorsprünge (32) auf den Reibring im Bereich der Ausnehmungen (20) eine zumindest teilweise in radialer Richtung nach innen wirkende Kraft verursacht.
3. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Reibring (12) gegen Ausdehnung in radialer Richtung ausschließlich durch die Hinterschneidung und/oder eine bei Wärmeausdehnung verursachte, zumindest teilweise radial nach innen wirkende Kraft gegenüber dem Topf (22) fixiert ist.
4. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) zumindest teilweise eine in der
Seitenansicht stetige Kontur, kreisbogenförmige Kontur, mehreckige Kontur und/oder zykloidenförmige Kontur aufweisen.
5. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (12) eine Innenseite mit kreisbogenförmigen
Abschnitten (18) aufweist und sich die Ausnehmungen (20) von den kreisbogenförmigen Abschnitten (18) radial nach außen erstrecken, wobei die Ausnehmungen (20) zumindest teilweise mindestens einen in radialer Richtung betrachtet weiter außen liegenden Bereich aufweisen, in welchem die Ausnehmung (20) in Umfangsrichtung breiter ist als in dem Bereich des kreisbogenförmigen Abschnitts (18).
6. Bremsscheibe nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens drei Ausnehmungen (20) mit Hinterschneidungen in dem Reibring (12) ausgebildet sind und mindestens drei korrespondierende in den Bereich der
Hinterschneidungen eingreifende Vorsprünge (32) in dem Topf (22) ausgebildet sind.
7. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Topf (22) einen kreisringförmigen Innenbereich (34) sowie einen sich zumindest teilweise in axialer Richtung von dem Innenbereich erstreckenden Außenbereich (36) umfasst, wobei die Vorsprünge (32) in dem Außenbereich ausgebildet sind.
8. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Reibring (12) und der Topf (22) aus unterschiedlichen
Werkstoffen hergestellt sind.
9. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (20) und/oder die Vorsprünge (32) mittels eines Werkzeuges ausgebildet sind, das zumindest teilweise auf einer Hypozykloidenkurve bewegt wird.
10. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Topf (22) als Gussteil oder Schmiedeteil hergestellt und durch Drehen und/oder Fräsen mechanisch nachbearbeitet ist.
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