Beschreibung

Innenbelüftete Bremsscheibe für Scheibenbremsen

Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe für Scheibenbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige innenbelüftete Bremsscheibe zeigt die EP 1 445 507 B1 , bei der mehrere, in ihrer Sehnenlänge unterschiedliche Stege zwischen zwei axial zu- einander beabstandete Reibscheiben im wesentlichen radial verlaufende Kühlkanäle begrenzen. Die Form der Stege und deren Anordnung bestimmen maßgeblich den spezifischen Durchsatz an Kühlluft bzw. die erzielbare Kühlleistung sowie die erforderliche Steifigkeit und Festigkeit der Bremsscheibe.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsscheibe der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die hinsichtlich der erzielbaren Kühlleistung praktisch ohne Mehraufwand weiter optimiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspru- ches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß erstrecken sich die Stege jeweils entlang eines vorgegebenen Kurvenabschnittes einer eine vorgegebene Kurvenkrümmung aufwei- senden Stegkurve, wobei die einzelnen, voneinander in Umfangsrichtung be- abstandeten und sich insbesondere zwischen einem Außenumfangsrand und

einem Innenumfangsrand der Bremsscheibe bzw. der Reibscheib streckenden Stegkurven jeweils eine im Wesentlichen identische Formgebung bzw. Kurvengeometrie aufweisen, insbesondere die Stegkurven eine S-förmige Krümmungsgeometrie und/oder einen gleichen Abstand voneinander in Bremsscheiben-Umfangsrichtung gesehen aufweisen. Dadurch kann bei einfachem fertigungstechnischen Aufwand eine Bremsscheibe, insbesondere eine innenbelüftete Bremsscheibe für Scheibenbremsen ausgebildet werden, die eine hervorragende Kühlleistung der Bremsscheibe ermöglicht. Durch die identische Stegkurvengeometrie kann dabei der konstruktive Aufwand sowie der Herstellaufwand für die Stege entlang der jeweiligen Stegkurvenabschnitte vorteilhaft reduziert werden.

Insbesondere kann dadurch vorgesehen werden, dass sich wenigstens ein Teil der einzelnen Stege entlang unterschiedlicher Kurvenabschnitte erstreckt, insbesondere die Stege in hinsichtlich ihrer Erstreckungslänge und/oder ihres Kurvenabschnittes unterschiedliche Stege eingeteilt werden können, um eine hervorragende und individuell an die jeweiligen Gegebenheiten anpassbare Kühlleistung einer innenbelüfteten Bremsscheibe auszubilden. Insbesondere wird dies erreicht, durch drei unterschiedliche Gruppen von Stegen, die Primär- stege, Sekundärstege und Tertiärstege ausbilden, die jeweils eine unterschiedliche Länge aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung, die auch separat, d. h. unabhängig von der Ausbildung von identischen Stegkurven beansprucht wird, wird vorgeschlagen, längere Primärstege auszubilden, die bis zum Innenumfangsrand der Reibscheiben geführt sind, jedoch vor deren Außenumfangsrand enden, wobei die demgegenüber weniger langen Sekundärstege in Radialrichtung gesehen etwa mittig bezüglich der Reibscheiben angeordnet sind und vor dem Innenumfangsrand und dem Außenumfangsrand der Bremsscheibe enden. Weiter können noch gegenüber den Sekundärstegen kürzere Tertiärstege vorgesehen sein, die bevorzugt am

Außenumfangsrand der Reibscheiben und in Radialrichtung geseher mittig bezüglich der Reibscheiben enden. Wie die empirischen Versuche weiter gezeigt haben, gelingt es mit diesen Maßnahmen, den spezifischen Durchsatz an Kühlluft bzw. die Kühlleistung der Bremsscheibe in nicht unbeträchtlichem Umfang weiter zu verbessern, wobei die Anzahl der Stege bzw. der fertigungstechnische Aufwand an der Bremsscheibe praktisch gleich bleibt.

In vorteilhafter Weise können zwischen jeweils zwei Primärstegen alternierend fünf Stege aus Sekundärstegen und Tertiärstegen angeordnet sein, insbesondere können dabei jeweils zwei Sekundärstege zwischen drei Tertiärstegen angeordnet sein. Dies ergibt eine besonders steife und robuste Ausgestaltung der Bremsscheibe auch bei hohen Bremskräften und -temperaturen einerseits, sowie andererseits eine strömungsgünstige Vergleichmäßigung der Einström- querschnitte am Innenumfang und der Ausströmquerschnitte am Außenumfang der Bremsscheibe.

Eine weitergehende Optimierung der Kühlungseigenschaften und der Festigkeitskriterien der Bremsscheibe ist erzielbar, wenn die Erstreckungslänge der Primärstege einen negativen (in Drehrichtung der Bremsscheibe) und einen positiven (entgegen der Drehrichtung der Bremsscheibe) Krümmungsabschnitt aufweist, während die Sekundärstege und die Tertiärstege nur positiv gekrümmt ausgeführt sind. Dabei können ferner der Wendepunkt der Krümmungsabschnitte der Primärstege und die radialen Enden der Sekun- därstege im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Kreislinie liegen.

Des weiteren können die radial innenliegenden Enden der Tertiärstege über den etwa mittig der Reibscheiben liegenden Kraftangriffsradius hinausgeführt sein und die radial äußeren Enden der Sekundärstege im Wesentlichen auf einer Kreisbahn liegen, die auch die radial äußeren Enden der Primärstege

einschließt und die um zumindest eine Stegbreite vom Außenumfa Bremsscheibe entfernt liegt.

Zur weiteren Optimierung der Kühlleistung der Bremsscheibe kann der Winkel der Primärstege am Innenumfangsrand der Bremsscheibe gegenüber einem durch diesen Bereich vom Bremsscheibenmittelpunkt ausgehen gelegten Tangentialstrahl zwischen 0 Grad und 20 Grad, insbesondere zwischen 12 Grad bis 17 Grad betragen. Ferner kann der Winkel der bis zum Außenum- fangsrand der Bremsscheibe geführten Tertiärstege gegenüber einem durch diesen Bereich vom Bremsscheibenmittelpunkt ausgehend gelegten Tangentialstrahl zwischen 0 Grad und 30 Grad, insbesondere zwischen 10 Grad und 22 Grad betragen. Schließlich können der Krümmungsradius der radial äußeren, positiven, entgegen der Drehrichtung der Bremsscheibe bei z. B. Vorwärtsfahrt geneigten Krümmungsabschnitte der Primärstege und der Krümmungsradius der Sekundärstege und der Tertiärstege gleich ausgeführt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt einen teilweisen Querschnitt durch die Stege einer innenbelüfteten Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge.

In der Zeichnung ist ein Segment einer innenbelüfteten Bremsscheibe 10 für Kraftfahrzeuge dargestellt, von der jedoch im Wesentlichen nur eine ring- förmige Reibscheibe 12 ersichtlich ist. Die zweite, axial benachbarte Reibscheibe 14 ist lediglich am rechten Zeichnungsrand schematisch angedeutet.

Die beiden Reibscheiben 12, 14 der Bremsscheibe 10 sind mittels Stegen 16 miteinander verbunden, wobei die Stege 16 zwischen sich im Wesentlichen radial verlaufende Kühlkanäle (ohne Bezugszeichen) begrenzen. Die Kühl-

kanäle erstrecken sich jeweils vom Innenumfangsrand 10a zum Auf fangsrand 10b der Bremsscheibe 10.

Ferner sind am Innenumfangsrand 10a der Bremsscheibe 10 Befestigungs- äugen 10c angeformt, in denen Bohrungen eingearbeitet sind, über die die Bremsscheibe 10 an einem nicht dargestellten Radflansch einer Radaufhängung von Kraftfahrzeugen festlegbar ist.

Die Stege 16 der Bremsscheibe 10 sind in einer symmetrischen Anordnung über deren gesamten Umfang verteilt. Dabei erstrecken sich unterschiedlich ausgebildete Primärstege 16a, Sekundärstege 16b und Tertiärstege 16c entlang eines vorgegebenen Kurvenabschnittes einer Stegkurve 17 (strichpunktiert eingezeichnet), die hier eine in etwa S-förmige Kurvengeometrie aufweist. Die Stegkurven 17 weisen jeweils eine identische Kurvenform sowie hier zudem auch bevorzugt in Umfangsrichtung gesehen einen gleichen Abstand voneinander auf.

Die längeren Primärstege 16a erstrecken sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, entlang eines vorgegebenen Kurvenabschnitts der jeweils zugeord- neten Stegkurve 17 bis zum Innenumfangsrand 10a der Bremsscheibe 10, enden jedoch hier in einem Abstand von ca. der Primärstegbreite vor dem Außenumfangsrand 10b der Bremsscheibe 10.

Ferner weisen die Primärstege 16a, die am Innenumfangsrand 10a jeweils in die Befestigungsaugen 10c übergehen, einen Krümmungsabschnitt mit einem negativen Krümmungsradius r-i (in Drehrichtung 24 gekrümmt) und einen radial äußeren Krümmungsabschnitt mit einem positiven Krümmungsradius r ₂

(entgegen die Drehrichtung 24 gekrümmt) auf, die an einem Wendepunkt 18 ineinander übergehen. Die Wendepunkte 18 der Primärstege 16a liegen dabei auf einer gemeinsamen Kreisbahn 18a der Bremsscheibe 10 um deren

Scheibenmittelpunkt 19.

Zwischen jeweils zwei Primärstegen 16a sind drei Tertiärstege 16c und zwei Sekundärstege 16b in gleichen Umfangsabständen angeordnet, wobei zwei Tertiärstege 16c wie ersichtlich jeweils den Primärstegen 16a unmittelbar be- nachbart sind.

Die Tertiärstege 16c erstrecken sich vom Außenumfangsrand 10b der Bremsscheibe 10 radial nach innen und enden etwa mittig der Reibscheiben 12, 14, wobei sie sich aber über den dynamischen Kraftwirkungsradius (strichpunktiert eingezeichnete Kreislinie 20) hinauserstrecken.

Die jeweils zwischen den Tertiärstegen 16c angeordneten, weniger langen Sekundärstege 16b sind etwa mittig der Reibscheiben 12, 14 und symmetrisch zu der Kreislinie 20 angeordnet und enden, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, vor dem Innenumfangsrand 10a und dem Außenumfangsrand 10b der Bremsscheibe 10 in einem Abstand, der ungefähr deren Stegbreite entspricht. Ferner enden die Sekundärstege 16b radial innen etwa im Bereich der Kreislinie 18a der Wendepunkte 18 der Primärstege 16b und radial außen auf einer auch die Enden der Primärstege 16a einschließenden Kreisbahn 22.

Die Stege 16 weisen bevorzugt im Wesentlichen eine einheitliche Stegbreite auf. Ferner sind die Sekundärstege 16b und die Tertiärstege 16c mit dem gleichen, positiven Krümmungsradius r ₂ ausgeführt, wie dies bei dem radial äußeren Krümmungsabschnitt r ₂ der Primärstege 16a der Fall ist.

Dabei sind die Primärstege 16a am Innenumfangsrand 10a der Bremsscheibe 10 und damit die radial inneren Stegkurvenabschnitte so gegenüber einer durch den Kreismittelpunkt 19 und den radial inneren Stegkurvenabschnitt gelegten Gerade als Tangentialstrahl 26a geneigt, dass diese einen Winkel zwischen 0 Grad und 20 Grad, insbesondere von ca. 15 Grad zwischen sich einschließen.

Ferner beträgt der Winkel ß der radial äußeren Tertiärstegendabschnitte der bis zum Außenumfangsrand 10b der Bremsscheibe 10 geführten Tertiärstege 16c gegenüber einer durch den Kreismittelpunkt 19 und den radial äußeren Tertiärstegendabschnitt gelegten Gerade als Tangentialstrahl 26b bevorzugt zwischen 0 Grad und 30 Grad, insbesondere ca. 20 Grad.