DE102011120438A1

DE102011120438A1 - Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102011120438A1
Application number: DE102011120438A
Authority: DE
Inventors: Martin Lesch; Christian Quinger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe (10), insbesondere für einen Kraftwagen, mit einem Reibring (16), welcher ein Verbindungselement (12), insbesondere einen Bremsscheibentopf, ein Radflansch oder ein Radnabe, außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgibt und welcher mit dem Verbindungselement (12) radial durch eine Formschlussverbindung (18) und axial durch wenigstens ein in einer radial innerhalb des Reibrings (16) verlaufenden Aufnahmeöffnung (42) aufgenommenen Sicherungselement (32) verbindbar ist, wobei das Sicherungselement (32) ein ein Außengewinde (66) aufweisendes Schraubelement (62) umfasst, welches in radialer Richtung von außen nach innen in die Aufnahmeöffnung (42) eingesteckt ist und mittels dessen Außengewinde (66) der Reibring (16) mit Verbindungselement (12) verschraubt ist, wobei zwischen dem Sicherungselement (32) und dem Reibring (16) wenigstens ein einerseits am Sicherungselement (32) und andererseits am Reibring (16) federnd abgestütztes Federelement (38) angeordnet ist, mittels welchem der Reibring (16) relativ zu dem Sicherungselement (32) bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Die DE 202 13 950 U1 offenbart eine Radnaben-Bremsscheibenanordnung für Lastfahrzeuge, mit einem Achsendkörper und mit einer Radnabe, die gegenüber dem Achsendkörper drehbar gelagert ist. Ferner ist ein Radflansch vorgesehen, der mit der Radnabe verbunden oder mit dieser integriert ist. Die Radnaben-Bremsscheibenanordnung umfasst darüber hinaus eine Einheit, die aus einer ebenen Bremsscheibe und einem Bremsscheibenverbindungstorus besteht und die mindestens zweiteilig ausgeführt ist, wobei innerhalb der Einheit zwischen Bremsscheibe und Bremsscheibenverbindungstorus ein umlaufender Entkopplungsbereich angeordnet ist. Der Bremsscheibenverbindungstorus beginnt an der Innenseite der Bremsscheibe und endet mit einem in Abstand von der Innenseite der Bremsscheibe im Bereich der Felgenanbringungsposition befindlichen Torusflansch. Außerdem ist der Torusflansch mit dem Haltekopfring des Radflanschabschnitts verbunden.
Die DE 101 25 113 A1 offenbart eine Bremseinheit mit einer innenbelüfteten Bremsscheibe und einem topfförmigen Halteteil, die miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Die Bremsscheibe umfasst zwei Reibringe, die über Stege und/oder Noppen miteinander verbunden sind und Lüftungskanäle einschließen. Dabei ist vorgesehen, dass die Bremsscheibe und das Halteteil durch fingerartige Verbindungsstücke miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstücke vom Halteteil abwechselnd zum inneren und zum äußeren Reibring verlaufen.
Aus der WO 02/33280 A1 ist eine Bremsscheibe bekannt, die einen Bremsscheibentopf und einen Reibring umfasst. Der Bremsscheibentopf und der Reibring sind koaxial zueinander angeordnet und mittels Verbindungselementen miteinander verbunden. Der Reibring und der Bremsscheibentopf haben jeweilige, korrespondierende Ausnehmungen, in welche die Verbindungselemente eingreifen.
Die EP 0 914 483 A1 offenbart eine Bremsscheibe, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem Nabenkörper, einem diesen umschließenden Reibringkörper und mit über den Umfang verteilt angeordnete, jeweils in fluchtende, radiale Bohrungen des Nabenkörpers und des Reibringkörpers eingreifende Spannhülsen. Die Spannhülsen sind durch Verschraubungen in ihrer axialen Lage abgesichert. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils ein Endabschnitt der Spannhülsen mittels einer an deren Innenwandung angreifenden, durch die Verschraubung spannbaren Konuseinrichtung radial aufspreizbar sind.
Der US 6 446 765 B1 ist eine axiale Sicherungseinrichtung als bekannt zu entnehmen, welche dazu dient, einen Reibring an einer Radnabe eines Fahrzeugs axial zu befestigen. Der Reibring hat dieselbe Rotationsachse wie die Radnabe und umfasst radial verlaufende Luftkanäle, welche beidseitig geöffnet sind und gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Radnabe hat axiale Führungsmittel, die mit Ausnehmungen zusammenwirken, um den Reibring zu befestigen.
Aus der WO 2010/028746 A1 ist eine Bremsscheibe mit einem Bremsscheibentopf und einem radial über eine Formschlussverbindung mit diesem verbundenen Reibring bekannt. Der Reibring umfasst zwei über Abstandsmittel verbundene Reibringhälften, zwischen denen Luftkanäle einer Innenbelüftungsanordnung angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Formschlussverbindung nur an einer der Reibringhälften angeordnete innenumfangsseitig umlaufende Verzahnung umfasst, welche in Eingriff mit einer komplementären, den Bremsscheibentopf außen umfangsseitig umlaufenden Verzahnung bringbar ist, wobei axial benachbart zu der die Reibringhälfte umlaufenden Verzahnung auf dem Innenumfang des Reibrings wenigstens eine Durchgangsöffnung zu der Innenbelüftungsanordnung vorgesehen ist.
Die WO 2009/015786 A1 offenbart eine gattungsgemäße Scheibenbremse, insbesondere für einen Kraftwagen. Die Scheibenbremse umfasst eine Bremsscheibe und eine Radnabe sowie einen Reibring, welche radial durch eine Formschlussverbindung und axial durch wenigstens ein Sicherungselement fest miteinander verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, dass das wenigstens eine axiale Sicherungselement in einer radial innerhalb des Reibrings verlaufenden Aufnahmeöffnung angeordnet ist, wobei der Reibring im Bereich der Aufnahmeöffnung relativ zu dem Sicherungselement radial bewegbar ist.
Durch die Formschlussverbindung ist eine Entkopplung bzw. eine Trennung des Reibrings von der Radnabe dargestellt. Durch diese Entkopplung wird die Bremsscheibenschirmung reduziert, wodurch die Gefahr einer Rissbildung an Oberflächen der Bremsscheibe zumindest gering gehalten werden kann. Über die Formschlussverbindung werden dabei Umfangskräfte bzw. Drehmomente zwischen der Radnabe und dem Reibring übertragen.
Es hat sich gezeigt, dass es insbesondere aufgrund der Fertigung der Formschlussverbindung zu unerwünschten Relativpositionen zwischen dem Reibring und der Radnabe kommen kann, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass zumindest nahezu stets eine erwünschte Relativposition zwischen dem Reibring und der Radnabe bzw. einem Verbindungselement der Bremsscheibe gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Eine solche Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, umfasst einen Reibring, welcher mit einem Verbindungselement radial durch eine Formschlussverbindung verbindbar ist, wobei der Reibring das Verbindungselement in dem mit dem Verbindungselement verbundenen Zustand außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgibt. Die Übertragung des Drehmoments von Bremsscheibe auf das Verbindungselement erfolgt über die Formschlussverbindung. Dazu umfasst der Reibring beispielsweise ein Formschlusselement der Formschlussverbindung. Dies kann beispielsweise eine Verzahnung sein. Zur axialen Verbindung des Reibrings mit dem Verbindungselement ist wenigstens ein Sicherungselement vorgesehen, welches in einer radial innerhalb des Reibrings verlaufenden Aufnahmeöffnung aufgenommen ist.
Das Verbindungselement stellt mittelbar oder unmittelbar die Verbindung des Reibrings zur Achse des Fahrzeugs her. Das Verbindungselement kann dabei bspw. als Bremsscheibentopf, als Radflansch oder als Radnabe ausgestaltet sein.
Erfindungsgemäß umfasst das Sicherungselement ein Schraubelement, welches ein Außengewinde aufweist. Das Schraubelement ist in radialer Richtung von außen nach innen in die Aufnahmeöffnung eingesteckt. Mittels des Außengewindes des Schraubelements ist der Reibring mit dem Verbindungselement verschraubt. Zwischen dem Sicherungselement und dem Reibring ist wenigstens ein einerseits am Sicherungselement und andererseits am Reibring federnd abgestütztes Federelement angeordnet, mittels welchem der Reibring relativ zu dem Sicherungselement bewegbar ist.
In dem mit dem Verbindungselement verbundenen Zustand des Reibrings kann eine Kraftübertragung in Umfangsrichtung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement insbesondere über die Formschlussverbindung erfolgen, so dass zwischen diesen Drehmomente übertragen werden können. So kann beispielsweise der Kraftwagen über den Reibring und über das einerseits mit einem Rad und andererseits mit einer Antriebskomponente des Kraftwagens verbundene Verbindungselement abgebremst werden. Die Formschlussverbindung ist beispielsweise durch das Formschlusselement des Reibrings einerseits und andererseits durch ein weiteres Formschlusselement des Verbindungselements gebildet. Dabei kann es sich um eine Keilwellenverbindung und/oder eine Verzahnung handeln.
Durch Toleranzen, welche insbesondere herstellungs- und/oder bearbeitungsbedingt sind, ergibt sich zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement bzw. zwischen den Formschlusselementen in deren miteinander verbundenem Zustand ein Spalt bzw. ein Spiel (Luftspiel). Aus diesem Grund ist zwischen dem Reibring und der axialen Fixierung durch das Sicherungselement konstruktiv ebenso ein Spiel (Luftspiel) vorgesehen. Dieses Spiel ermöglicht zwar dem Reibring eine axiale Bewegbarkeit relativ zu dem Sicherungselement und damit relativ zu dem Verbindungselement. Dieses Spiel bewirkt jedoch auch, dass eine definierte und eindeutige Ausgangsstellung, eine sogenannte Null-Position, des Reibrings relativ zum Sicherungselement und damit relativ zum Verbindungselement nicht möglich ist.
Um nun eine definierte und eindeutige Ausgangsstellung des Reibrings zu gewährleisten und den Reibring auch nach einer Bewegung desselbigen relativ zum Sicherungselement und damit relativ zum Verbindungselement in die gewünschte Ausgangsstellung zurückzubewegen, ist das Federelement vorgesehen. Wird der Reibring gegebenenfalls bei einem Bremsvorgang relativ zum Sicherungselement und damit relativ zum Verbindungselement bewegt, insbesondere verschoben, so übt der Reibring auf das Federelement eine Kraft bzw. Kräfte aus. Durch die federnde Wirkung des Federelements wird der Reibring nach Beendigung des Bremsvorgangs in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. So ist zumindest nahezu stets die erwünschte Ausgangsstellung des Reibrings relativ zu dem Verbindungselement gewährleistet, und das auf einfache, kosten- und bauraumgünstige Art und Weise.
Darüber hinaus ist es bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe möglich, die Gefahr einer Rissbildung wenigstens einer Oberfläche der Bremsscheibe zumindest gering zu halten, da der Reibring und das Verbindungselement über die Formschlussverbindung voneinander entkoppelt miteinander zu verbinden sind.
Die erfindungsgemäße Bremsscheibe weist auch eine sehr einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage auf, da das Schraubelement des Sicherungselements auf einfache Weise in radialer Richtung von außen nach innen in die Aufnahmeöffnung eingesteckt und so der Reibring mit dem Verbindungselement einfach verschraubt werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Schraubelement über dessen Außengewinde und ein korrespondierendes Innengewinde des Verbindungselements direkt in das Verbindungselement eingeschraubt. Dadurch ist eine feste Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement gewährleistet. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Bremsscheibe dadurch eine nur sehr geringe Teilanzahl und damit ein geringes Gewicht sowie geringe Kosten auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durchdringt das Schraubelement eine korrespondierende Durchgangsöffnung des Verbindungselements und ist über das Außengewinde und ein korrespondierendes Innengewinde eines Konterelements mit dem am Verbindungselement abgestützten Konterelement verschraubt. Mit anderen Worten ist das Schraubelement mittels des Konterelements gekontert, so dass der Reibring mit dem Verbindungselement mittels des Schraubelements und des Konterelements miteinander verspannt und dadurch fest verbunden ist. Auch dadurch ist eine sehr einfache und somit zeit- und kostengünstige Montage der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ermöglicht.
Zur Realisierung einer besonders geringen Teileanzahl und eines geringen Bauraumbedarfs ist das Federelement einerseits direkt am Schraubelement abgestützt.
Vorteilhafterweise ist der Reibring im Bereich der Aufnahmeöffnung relativ zu dem Sicherungselement radial bewegbar. Dadurch kann eine infolge einer ungleichen Temperaturverteilung auftretende Schirmung der Bremsscheibe bzw. des Reibrings vermieden werden. Durch die radiale Bewegbarkeit kann sich somit der Reibring bei einer entsprechenden Temperaturverteilung frei in axialer Richtung ausdehnen, ohne dass durch das Sicherungselement entsprechende Kräfte in den Reibring eingetragen werden, welche zu einer Schirmung bzw. Verformung – und damit einhergehend – einer Rissbildung führen könnten. Durch die vermiedene oder zumindest sehr geringe Bremsscheibenschirmung und Wärmespannungen neigt die Bremsscheibe bzw. der Reibring nicht so schnell zu Rissbildung, wodurch insgesamt größere Standzeiten der Bremsscheibe und der Bremsbeläge bzw. des Reibrings erreicht werden können.
Dadurch ist insbesondere das Problem vermieden, dass bei einseitig angebundenen Bremsscheiben infolge ungleicher Temperaturverteilungen eine Schirmung des Reibrings bzw. der Bremsscheibe insgesamt auftreten kann. Damit einhergehende Spannungen und daraus resultierende Risse, sogenannte Heißrisse, an der Oberfläche der Bremsscheibe, insbesondere des Reibrings, können somit vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Federelement in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung zwischen dem Sicherungselementen und dem Reibring angeordnet. So kann sich das Federelement besonders vorteilhaft einerseits an dem Sicherungselement und andererseits an dem Reibring abstützen und den Reibring somit schnell in seine definierte Ausgangslage zurückbewegen, insbesondere zurückschieben. Darüber hinaus kann so insbesondere der radiale Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Bremsscheibe gering gehalten werden.
Bevorzugt ist der Reibring mittels des Federelements in axialer Richtung relativ zu dem Sicherungselement bewegbar. Mit anderen Worten wirkt wenigstens eine Kraft des Federelements zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung, so dass der Reibring mittels dieser Kraft in axialer Richtung in seine Ausgangslage nach Beendigung des Bremsvorgangs zurückbewegt werden kann. Infolge des zuvor geschilderten Spiels (Luftspiels) kommt es bei einem Bremsvorgang insbesondere zu einer axialen Bewegung, insbesondere Verschiebung, des Reibrings relativ zu dem Sicherungselement und damit relativ zu dem Verbindungselement. Diese axiale Verschiebung kann nach Beenden des Bremsvorgangs kompensiert werden, indem der Reibring in seine Ausgangsstellung mittels des Federelements in axialer Richtung zurückbewegt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Sicherungselement eine Schraube und eine dazu korrespondierende Hülse, welche mittels der Schraube an dem Verbindungselement befestigbar ist und welche die Schraube außenumfangsseitig umgibt, wobei das Federelement die Hülse außen umfangsseitig zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig umlaufend, umgibt. Hierbei ermöglicht das Sicherungselement eine einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage bzw. Verbindung des Reibrings mit dem Verbindungselement. Darüber hinaus kann eine solche Hülse die zuvor geschilderte radiale Bewegbarkeit des Reibrings relativ zu dem Sicherungselement auf einfache Weise ermöglichen.
Das Federelement umfasst beispielsweise einen hohlzylinderförmigen Tragkörper mit einer zumindest im Wesentlichen kreisrunden Grundfläche, an welchem wenigstens ein Federarm, insbesondere eine Mehrzahl von Federarmen, des Federelements federnd gehalten sind. Dabei sind der Tragkörper und der wenigstens eine Federarm bevorzugt einstückig miteinander und beispielsweise aus Metall gebildet. Der Tragkörper ist dabei in einem Außenumfangsbereich der Hülse auf der Hülse angeordnet, so dass sich die Federarme einerseits über den Außenumfangsbereich der Hülse an dieser und andererseits an dem Reibring in der Aufnahmeöffnung abstützen. Wird der Reibring beispielsweise axial bei einem Bremsvorgang verschoben, so übt er auf die Federarme eine Kraft aus. Durch die federnde Wirkung der Federarme des Federelements wird der Reibring nach Beendigung des Bremsvorgangs wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt bzw. zurückgedrückt. Durch diese Ausgestaltung und Anordnung des Federelements auf der Hülse ist die erwünschte Wirkung des Federelements besonders bauraumgünstig dargestellt.
Die erfindungsgemäße Bremsscheibe kann das Verbindungselement umfassen, wobei das Verbindungselement außenumfangsseitig von dem Reibring zumindest bereichsweise umgeben ist. Dabei ist das Verbindungselement mit dem Reibring radial durch die Formschlussverbindung und axial durch das wenigstens eine in der radial innerhalb des Reibrings verlaufenden Aufnahmeöffnung aufgenommenen Sicherungselement verbunden ist.
Das Verbindungselement ist beispielsweise als Bremsscheibentopf oder als Flansch, insbesondere als Scheibenflansch oder als Radflansch, oder als Nabe, insbesondere als Radnabe, ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Bremsscheibe sowohl bei Personenkraftwagen, bei Nutzkraftwagen als auch bei anderweitigen Kraftfahrzeuganwendungen ohne weiteres einsetzbar ist und die vorteilhafte definierte Positionierung des Reibrings relativ zum Verbindungselement ermöglicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer Bremsscheibe für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, mit einem Reibring und mit einem Verbindungselement in Form eines Radflansches, welche axial mittels einer Sicherungseinrichtung miteinander verbunden sind, wobei die Sicherungseinrichtung eine Mehrzahl von Sicherungselementen umfasst, die in jeweiligen Aufnahmeöffnungen des Reibrings aufgenommen sind und zwischen denen und dem Sicherungselement einerseits an den jeweiligen Sicherungselementen und andererseits am Reibring federnd abgestützte Federelement angeordnet sind, mittels welchen der Reibring relativ zu den Sicherungselementen bewegbar ist;
2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Bremsscheibe gemäß 1;
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Bremsscheibe gemäß den 1 und 2;
4 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Bremsscheibe gemäß den 1 bis 3;
5 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Bremsscheibe gemäß den 1 bis 4;
6 eine schematische Seitenansicht einer Gewindehülse der Sicherungseinrichtung der Bremsscheibe gemäß 3;
7 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Gewindehülse gemäß 6;
8 eine schematische Perspektivansicht einer Klemmhülse der Sicherungseinrichtung gemäß den 1 bis 5, welche mit den Gewindehülsen der 6 und 7 verwendbar ist;
9 eine weitere schematische Perspektivansicht der Klemmhülse gemäß 8;
10 eine schematische Seitenansicht der Gewindehülse gemäß 6, auf welche außenumfangsseitig die Klemmhülse gemäß den 8 und 9 angeordnet ist; und
11 eine schematische Perspektivansicht eines Gewindebolzens der Sicherungseinrichtung gemäß den 1 bis 5;
12 eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer Bremsscheibe;
13 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Bremsscheibe gemäß 1;
14a–b jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Bremsscheibe gemäß 13;
15 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Sicherungselements der Sicherungseinrichtung gemäß 1, welche der Bremsscheibe gemäß den 13–14b zugeordnet ist;
16a–b jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Bremsscheibe gemäß den 13 bis 14b; und
17a–b jeweils eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Sicherungselements gemäß 15, welches zur Bremsscheibe gemäß den 16a–b gehört.
Die 1 zeigt eine Bremsscheibe 10 für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen. Die Bremsscheibe 10 umfasst einen Radflansch 12, der eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 14 umfasst. Über die Durchgangsöffnungen 14 kann der Radflansch 12 und damit die Bremsscheibe 10 mit einer Antriebskomponente des Kraftwagens sowie mit einem Rad desselbigen verbunden werden.
Die Bremsscheibe 10 umfasst ferner einen Reibring 16, welcher den als Verbindungselement fungierenden Radflansch 12 außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgibt. Mit anderen Worten stellt der Radflansch 12 ein Wellenteil dar, während der Reibring 16 ein Nabenteil darstellt. Dabei sind der Radflansch 12 und der Reibring 16 nach Art einer Welle-Nabe-Verbindung miteinander verbunden. Zur radialen Verbindung des Radflansches 12 mit dem Reibring 16 ist eine Formschlussverbindung 18 vorgesehen. Die Formschlussverbindung 18 umfasst ein erstes Formschlusselement 20, mit welchem der Reibring 16 versehen ist. Die Formschlussverbindung 18 umfasst ferner ein zweites Formschlusselement 22, mit welchem der Radflansch 12 versehen ist. Bei den Formschlusselementen 20, 22 der Formschlussverbindung 18 handelt es sich beispielsweise um jeweilige Verzahnungen oder auch Keilwellenverbindungen. Über die radialen Formschlusselemente 20, 22 sind der Radflansch 12 und der Reibring 16 in radialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung miteinander verbunden, so dass zwischen dem Radflansch 12 und dem Reibring 16 Umfangskräfte bzw. Drehmomente übertragen werden können. So kann der fahrende Kraftwagen abgebremst werden.
Bevorzugt weist der Reibring Luftkanäle oder Kühlkanäle einer Innenbelüftungsanordnung auf. Die Luftkanäle oder Kühlkanäle enden dabei außerhalb des Bereichs der Formschlusselemente 20, 22 der Formschlussverbindung 18. Die Formschlusselemente 20, 22 sind insbesondere als Verzahnung ausgebildet. Beispielsweise weist der Reibring zwei Hälften auf bei denen die eine Reibringhälfte 24, 26 mit wenigstens einem Formschlusselement 20, 22 der Formschlussverbindung 18 versehen ist und die andere Hälfte die offenen Enden der Luftkanäle aufweist.
Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, bei denen der Bereich der Formschlusselemente 20, 22 breiter ist, als der Bereich mit den Kühlkanälen 61. Eine derartige Ausgestaltung zeigt 12 mit als Verzahnung ausgebildeten Formschlusselementen 20, 22 und Kühlkanalöffnungen 60. Hier reichen die Formschlussverbindungen 18 bzw. Formschlusselemente 20, 22 über die darunter liegende Reibringhälfte 24 hinaus. Die Kühlkanalöffnungen 60 befinden sind jeweils zwischen zwei benachbarten Zähnen.
Wie der 1 zu entnehmen ist, umfasst der Reibring 16 eine erste Reibringhälfte 24 sowie eine zweite Reibringhälfte 26, welche über Beabstandungsmittel 28 in einem Abstand zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Dabei ist lediglich die erste Reibringhälfte 24 mit dem Formschlusselement 20 versehen. Die zweite Reibringhälfte 26 ist nicht mit einem Formschlusselement versehen. Bevorzugt ist axial benachbart zu der die erste Reibringhälfte 24 umlaufenden Verzahnung bzw. dem ersten Formschlusselement 20 auf dem Innenumfang des Reibrings 16 wenigstens eine Durchgangsöffnung zu einer Innenbelüftungsanordnung vorgesehen. Die Innenbelüftungsanordnung umfasst Luftkanäle, die zwischen den Reibringhälften 24, 26 angeordnet sind. Dadurch ist die Bremsscheibe 10 als innenbelüftete Bremsscheibe 10 ausgebildet, die auch bei relativ hohen Beanspruchungen besonders hohe Bremsleistungen bereitstellen kann.
Zur axialen Verbindung des Radflansches 12 mit dem Reibring 16 ist eine Sicherungseinrichtung 30 vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Sicherungselementen 32 umfasst. Die Sicherungselemente 32 sind dabei in Umfangsrichtung des Reibrings 16 verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet. Wie den 2 bis 11 zu entnehmen ist, umfasst ein solches Sicherungselement 32 eine Gewindehülse 34 und einen Gewindebolzen 36. Zu den Sicherungselementen 32 korrespondiert jeweils ein Federelement 38 der Sicherungseinrichtung 30. Mit anderen Worten erfolgt die axiale Fixierung des Reibrings 16 auf dem Radflansch 12 mittels der Gewindehülsen 34, der Gewindebolzen 36 und der Federelemente 38, welche auch als Klemmhülsen bezeichnet werden.
Für diesen Zweck werden in jeweils zu den Sicherungselementen 32 korrespondierenden Zähnen der Verzahnungen bzw. der Formschlusselemente 20, 22 Ausnehmungen 40 vorgesehen. Der Reibring 16 weist zu den Sicherungselementen 32 jeweils korrespondierende Aufnahmeöffnungen 42 auf, welche vorliegend als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind und sich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. Über diese Aufnahmeöffnungen 42 können die Gewindehülsen 34 durch den Reibring 16 hindurch und in die jeweiligen Ausnehmungen 40 in radialer Richtung von außen her eingesteckt werden.
Entsprechend weist der Radflansch 12 jeweilig korrespondierende Durchgangsöffnungen 44 auf, über welche die jeweiligen Gewindebolzen 36 in radialer Richtung von innen her hindurchgesteckt werden können. Die Gewindehülsen 34 weisen dabei jeweilige Innengewinde auf, welche zu jeweiligen Außengewinden der Gewindebolzen 36 korrespondieren. Über die jeweiligen Innengewinde und die jeweiligen Außengewinde können die Gewindehülsen 34 mit dem Gewindebolzen 36 miteinander verschraubt werden. Die Gewindebolzen 36 umfassen dabei jeweils einen Kopf 46, welcher auf einer ersten Seite 48 an dem Radflansch 12 abgestützt ist. Dazu korrespondierend sind die Gewindehülsen 34 auf einer jeweiligen zweiten Seite 50 an dem Radflansch abgestützt, so dass dadurch die Sicherungselemente 32 und über diese der Reibring 16 mit dem Radflansch 12 verbunden ist.
Die Abstützung der Gewindehülsen 34 auf der zweiten Seite 50 am Radflansch 12 ist in der 4 durch einen Bereich A dargestellt. Dem Bereich A besonders gut zu entnehmen ist auch, wie die Gewindehülse 34 in die Ausnehmungen 40 eingesteckt ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Reibring 16 im Bereich der Aufnahmeöffnungen 42 relativ zu den Sicherungselementen 32 radial bewegbar ist. Dabei kann eine infolge einer ungleichen Temperaturverteilung auftretende Schirmung der Bremsscheibe 10 bzw. des Reibrings 16 vermieden werden. Durch die radiale Bewegbarkeit kann sich der Reibring 16 bei einer entsprechenden Temperaturverteilung frei in analer Richtung ausdehnen, ohne dass durch die Sicherungselemente 32 entsprechende Kräfte in den Reibring 16 eingetragen werden, die zu einer Schirmung bzw. Verformung und einer daraus resultierenden Rissbildung führen könnten.
Zum Verschrauben der Gewindehülsen 34 mit dem Gewindebolzen 36 fungieren die Köpfe 46 beispielsweise als Verdrehsicherung, so dass sich die Gewindebolzen 36 beim Verschrauben nicht unerwünschterweise verdrehen können. Die Gewindehülsen 34 weisen jeweilige Werkzeugangriffe 52 auf, über welche sie relativ zu den Gewindebolzen 36 verdreht und dadurch mit den Gewindebolzen 36 verschraubt werden können. Gemäß den 1, 2 und 7 ist der Werkzeugangriff 52 als Außenvielzahn, insbesondere als Außensechskant, ausgebildet. Gemäß den 3, 6, und 10 ist der Werkzeugangriff 52 beispielsweise als Innenvielzahn, insbesondere als Innensechskant, Torx oder dergleichen ausgebildet. Über den Werkzeugangriff 52 können die Gewindehülsen 34 mit einem Werkzeug zusammenwirken, so dass diese besonders fest mit den Gewindebolzen 36 verschraubt werden können.
Beispielsweise infolge von Bearbeitungstoleranzen der Verzahnungen bzw. der Formschlusselemente 20, 22 ergibt sich zwischen dem Reibring 16 und dem Radflansch 12 bzw. zwischen den Formschlusselementen 20, 22 ein Luftspiel. Aus diesem Grund ist vorteilhafterweise zwischen dem Reibring 16 und der axialen Fixierung durch die Sicherungselemente 32 konstruktiv ebenfalls ein jeweiliges Luftspiel vorgesehen. Dieses Luftspiel ermöglicht zwar dem Reibring 16 eine axiale Bewegbarkeit relativ zu den Sicherungselementen 32 und damit zum Radflansch 12, verhindert jedoch eine definierte und eindeutige Ausgangsstellung, eine sogenannte Null-Position, des Reibrings 16 relativ zu den Sicherungselementen 32 und damit relativ zu dem Radflansch 12. Um nun eine eindeutige und definierte Ausgangsstellung des Reibrings 16 zu gewährleisten und diesen auch nach einer beispielsweise axialen Verschiebung wieder in die Ausgangsstellung zurückzuverschieben, umfasst die Sicherungseinrichtung 30 die jeweiligen, zu den Sicherungselementen 32 korrespondierenden Federelemente 38 (Klemmhülsen).
Die Klemmhülsen sind dabei ebenso in die Aufnahmeöffnungen 42 eingesetzt und außenumfangsseitig auf den jeweiligen Gewindehülsen 34 angeordnet. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Gewindehülsen 34 bereichsweise in den Federelementen 38 aufgenommen.
Wie insbesondere den 8 und 9 zu entnehmen ist, umfassen die Federelemente 38 einen jeweiligen Grundkörper 54, an welchem eine Mehrzahl von Federarmen 56 federnd gehalten sind. Bevorzugt sind der Grundkörper 54 und die Federarme 56 einstückig miteinander ausgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Federelemente 38 zumindest im Wesentlichen aus Metall gebildet sind, um hohe Federkräfte zu bewirken.
Anhand der 9 ist erkennbar, dass der Grundkörper 54 in dessen axialer Erstreckungsrichtung (was der radialen Richtung der Bremsscheibe 10 im Ganzen entspricht) zumindest bereichsweise, insbesondere durchgängig, geschlitzt ist. Dadurch können die Federelemente 38 in Umfangsrichtung unter Verkleinerung ihres Außenumfangs zusammengedrückt, in die Aufnahmeöffnungen 42 eingesteckt und mit dem Reibring verklemmt werden, wodurch eine besonders gute Verklemmung gewährleistet ist. Dabei stützen sich die Federarme 56, welche bereichsweise in radialer Richtung der Federelemente 38 nach außen hin, d. h. zum Reibring 16 hin, gewölbt sind, einerseits an dem Reibring 16, insbesondere an einer jeweiligen die Aufnahmeöffnungen 42 begrenzenden Wandung des Reibrings 16 und andererseits an den jeweiligen Gewindehülsen 34 ab.
Zur Aufnahme der Federelemente 38 umfassen die Gewindehülsen 34 jeweilige Verjüngungen 58, was durch einen Bereich B in der 7 verdeutlicht ist. So können die Federelemente 38 besonders bauraumgünstig, einfach und damit zeit- und kostengünstig auf die jeweiligen Gewindehülsen 34 aufgesteckt werden.
Sollte während eines Bremsvorgangs des Kraftwagens der Reibring 16 insbesondere axial relativ zu den Sicherungselementen 32 verschoben werden, so übt der Reibring 16 auf die Federarme 56 eine Kraft aus. Durch die federnde Wirkung der Federarme 56 der jeweiligen Klemmhülsen wird der Reibring 16 nach Beendigung des Bremsvorgangs wieder in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt und nimmt seine gewünschte und definierte Relativposition zum Radflansch 12 ein.
Anstelle des Radflansches 12 kann auch eine Radnabe, ein Bremsscheibentopf oder dergleichen Verbindungselement vorgesehen sein, mit welchem der Reibring 16 vorteilhaft mittels der Sicherungseinrichtung 30 axial verbunden ist.
Um die Gefahr von Korrosion der Bremsscheibe 10 besonders gering zu halten, kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Gewindehülsen 34 und/oder wenigstens eines der Federelemente 38 und/oder wenigstens einer der Gewindebolzen 36 mit einer Beschichtung, insbesondere einer korrosionsvermeidenden bzw. korrosionshemmenden Beschichtung, versehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Gewindehülsen 34 und/oder wenigstens eines der Federelemente 38 und/oder wenigstens einer der Gewindebolzen 36 zumindest im Wesentlichen aus einem Edelstahl gebildet ist, um die Gefahr von Korrosion besonders gering zu halten. Alternativ oder zusätzlich können die Formschlusselemente 20, 22 mit einer entsprechenden, korrosionsvermeidenden bzw. -hindernden Beschichtung versehen sein.
Ein Verfahren zum Befestigen des Reibrings 16 an dem Radflansch 12 kann mittels der Sicherungseinrichtung 30 besonders zeit- und kostengünstig durchgeführt werden. Dazu werden zunächst die Formschlusselemente 20, 22 in Wirkverbindung miteinander verbracht. Anschließend werden, wie geschildert, die Gewindehülsen 34 und die Gewindebolzen 36 in den Aufnahmeöffnungen 42 bzw. den Durchgangsöffnungen 44 angeordnet und hindurchgesteckt und miteinander verschraubt. Zeitlich zuvor werden die Federelemente 38 auf die Gewindehülsen 34 aufgesteckt, so dass diese als Modulbauteil zusammen in den Aufnahmeöffnungen 42 angeordnet werden können.
Die Bremsscheibe 10 ermöglicht auch deswegen eine besonders zeit- und kostengünstige Montage, da die Gewindehülsen 34 mit den Federelementen 38 in dem Reibring 16 vormontiert und als vormontiertes Modulbauteil mit dem Radflansch 12 verbunden werden können.
Die 13 bis 14b zeigen eine weitere Ausführungsform der Bremsscheibe 10, wobei lediglich der Radflansch 12 dargestellt ist. Die Sicherungseinrichtung 30 umfasst nun eine Mehrzahl von Sicherungselementen 32, welche wiederum jeweils lediglich einen Gewindebolzen 62 umfassen.
Wie insbesondere den 14a bis 15 zu entnehmen ist, weist der Gewindebolzen 62 ein Außengewinde 64 auf. Der Radflansch 12 weist mit dem Gewindebolzen 62 der Sicherungselements 32 korrespondierende Einschrauböffnungen 66 mit mit den Außengewinden 64 korrespondierenden Innengewinden 68 auf.
Zur axialen Verbindung des Radflansches 12 mit dem Reibring 16 sind nun die Gewindebolzen 62 in radialer Richtung von außen nach innen in die korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 42 eingesteckt und über die Außengewinde 64 und die Innengewinde 68 direkt in den Radflansch 12 eingeschraubt. Dadurch ist eine feste Verbindung des Reibrings 16 mit dem Radflansch 12 realisiert. Ferner kann die Verbindung des Reibrings 16 mit dem Radflansch 12 auf besonders einfache und zeit- und kostengünstige Weise durchgeführt werden.
Der Federelemente 38 sind nun einerseits am Reibring 16 und andererseits direkt an den Gewindebolzen 62 federnd abgestützt. Darüber hinaus weisen die Gewindebolzen 62 jeweilige Werkzeugangriffe 70 auf, über welche die Gewindebolzen 62 fest in das Innengewinde 68 eingeschraubt werden können. Bei dem Werkzeugangriff 70 handelt es sich vorliegend um ein Außensechskant. Es versteht sich, dass jedoch auch anderweitige Werkzeugangriffe ohne weiteres möglich sind.
Die 16a bis 17b zeigen eine weitere Ausführungsform der Sicherungselemente 32. Die jeweiligen Sicherungselemente 32 umfassen hierbei einen jeweiligen Gewindebolzen 62 und eine mit dem Gewindebolzen 62 korrespondierende Mutter 72. Die Gewindebolzen 62 weisen ein Außengewinde 67 auf. Damit korrespondierend weisen die jeweiligen Muttern 72 Innengewinde 68 auf.
Die Gewindebolzen 62 sind in radialer Richtung der Bremsscheibe 10 von außen nach innen in die korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 42 eingesteckt und durchdringen jeweilige Durchgangsöffnungen 74 des Radflansches 12. Die jeweils an einer in radialer Richtung nach außen weisenden, ersten Seite des Radflansches 12 abgestützten Gewindebolzen 62 sind über deren Außengewinde 67 und über die Innengewinde 68 der jeweiligen Muttern 72 mit den Muttern 72 verschraubt. Dabei sind die Muttern 72 jeweils an einer in radialer Richtung nach innen weisenden, der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Radflansches 12 abgestützt. Mit anderen Worten sind die Gewindebolzen 62 mittels der Muttern 72 gekontert, wodurch der Reibring 16 und der Radflansch 12 miteinander verschraubt und dadurch miteinander verspannt sind.
Auch dadurch ist eine besonders einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage der Bremsscheibe 10 realisiert. Zum Verschrauben der Gewindebolzen 62 mit den Muttern 72 weisen auch die Muttern 72 einen jeweiligen Werkzeugangriff 76 auf. Vorliegend handelt es sich bei dem Werkzeugangriff 76 um einen Außenvierkant. Es versteht sich jedoch, dass auch anderweitige Werkzeugangriffe möglich sind.
Bezugszeichenliste

10: Bremsscheibe
12: Radflansch
14: Durchgangsöffnungen
16: Reibring
18: Formschlussverbindung
20: erstes Formschlusselement
22: zweites Formschlusselement
24: erste Reibringhälfte
26: zweite Reibringhälfte
28: Beabstandungsmittel
30: Sicherungseinrichtung
32: Sicherungselement
34: Gewindehülse
36: Gewindebolzen
38: Federelement
40: Ausnehmung
42: Aufnahmeöffnung
44: Durchgangsöffnung
46: Kopf
48: erste Seite
50: zweite Seite
52: Werkzeugangriff
54: Grundkörper
56: Federarm
58: Verjüngung
60: Kühlkanalöffnung
61: Kühlkanal
62: Gewindebolzen
64: Außengewinde
66: Einschrauböffnung
67: Außengewinde
68: Innengewinde
70: Werkzeugangriff
72: Mutter
74: Durchgangsöffnung
76: Werkzeugangriff
A: Bereich
B: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20213950 U1 [0002]
DE 10125113 A1 [0003]
WO 02/33280 A1 [0004]
EP 0914483 A1 [0005]
US 6446765 B1 [0006]
WO 2010/028746 A1 [0007]
WO 2009/015786 A1 [0008]

Claims

Bremsscheibe (10), insbesondere für einen Kraftwagen, mit einem Reibring (16), welcher ein Verbindungselement (12), insbesondere einen Bremsscheibentopf, ein Radflansch oder ein Radnabe, außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgibt und welcher mit dem Verbindungselement (12) radial durch eine Formschlussverbindung (18) und axial durch wenigstens ein in einer radial innerhalb des Reibrings (16) verlaufenden Aufnahmeöffnung (42) aufgenommenen Sicherungselement (32) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (32) ein ein Außengewinde (66) aufweisendes Schraubelement (62) umfasst, welches in radialer Richtung von außen nach innen in die Aufnahmeöffnung (42) eingesteckt ist und mittels dessen Außengewinde (66) der Reibring (16) mit Verbindungselement (12) verschraubt ist, wobei zwischen dem Sicherungselement (32) und dem Reibring (16) wenigstens ein einerseits am Sicherungselement (32) und andererseits am Reibring (16) federnd abgestütztes Federelement (38) angeordnet ist, mittels welchem der Reibring (16) relativ zu dem Sicherungselement (32) bewegbar ist.
Bremsscheibe (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (62) über dessen Außengewinde (66) und ein korrespondierendes Innengewinde (68) des Verbindungselements (12) direkt in das Verbindungselement (12) eingeschraubt ist.
Bremsscheibe (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (62) eine korrespondierende Durchgangsöffnung (66) des Verbindungselements (12) durchdringt und über das Außengewinde (66) und ein korrespondierendes Innengewinde (68) eines Konterelements (72) mit dem am Verbindungselement (12) abgestützten Konterelement (72) verschraubt ist.
Bremsscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (38) einerseits an dem Schraubelement (62) abgestützt ist.
Bremsscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (38) in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung zwischen dem Sicherungselement (32) und dem Reibring (16) angeordnet ist.
Bremsscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (16) mittels des Federelements (38) in axialer Richtung relativ zu dem Sicherungselement (32) bewegbar ist.
Bremsscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (10) das Verbindungselement (12) umfasst, welches von dem Reibring (16) außenumfangsseitig zumindest bereichsweise umgeben ist und welches mit dem Reibring (16) radial durch die Formschlussverbindung (18) und axial durch das wenigstens eine in der radial innerhalb des Reibrings (16) verlaufenden Aufnahmeöffnung (42) aufgenommenen Sicherungselement (32) verbunden ist.
Bremsscheibe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) als Bremsscheibentopf oder als Flansch, insbesondere Scheibenflansch oder Radflansch (12), oder als Nabe, insbesondere Radnabe, ausgebildet ist.
Bremsscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (16) zwei über Abstandmittel miteinander verbundene Reibringhälften (24, 26) umfasst, zwischen denen Kühlkanäle (61) einer Innenbelüftungsanordnung angeordnet sind, wobei Formschlusselemente (20, 22) der Formschlussverbindung (18) lediglich an einer der Reibringhälften (24, 26) angeordnet sind oder die Formschlusselemente (20, 22) der Formschlussverbindung (18) teilweise an einer der Reibringhälften (24) und teilweise an der anderen Reibringhälfte (26) angeordnet sind.