DE102006058174A1

DE102006058174A1 - Feder für eine Verbundbremsscheibe und Verbundbremsscheibe

Info

Publication number: DE102006058174A1
Application number: DE102006058174A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kirschner; Alexander Prahst
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-12-09
Filing date: 2006-12-09
Publication date: 2008-06-12
Also published as: US20080135351A1; DE502007005180D1; EP1930617A2; EP1930617B1; EP1930617A3; US8365882B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feder für eine Verbundbremsscheibe, wobei die Feder einen ebenen, zentralen Bereich (11) mit einem Loch (16) und zwei symmetrisch zueinander ausgebildete Federbereiche aufweist, welche sich an jeweils gegenüberliegenden Seiten an den ebenen, zentralen Bereich (11) anschließen, wobei die Federbereiche jeweils einen Bogen (12a, 12b) und einen Federarm aufweisen. Vorzugsweise weisen die Federarme (13a, 13b) jeweils einen Endbereich (14a, 14b) mit einer gerundeten Auflagefläche auf. Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Feder wird ein einfacher Aufbau einer Verbundbremsscheibe ermöglicht, wobei das Auftreten von Hot Spots und der Effekt des thermischen Rubbelns weitestgehend vermieden werden. Gleichzeitig ist ein funktionsgerechter Sitz der Feder sichergestellt, wobei die Belastung des Topfs (2) durch die Auflagefläche der Feder äußerst gering gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder für eine Verbundbremsscheibe, wobei die Feder einen zentralen Bereich und zwei symmetrisch zueinander ausgebildete Federbereiche aufweist, welche sich an jeweils gegenüberliegenden Seiten an den ebenen, zentralen Bereich anschließen. Die Erfindung betrifft auch eine Verbundbremsscheibe.
Die EP 1 395 760 B1 beschreibt eine Verbundscheibenbremsscheibe mit einem als ringförmiges Bremsband ausgebildeten Reibring und mit einem als Glocke ausgebildeten Topf mit mehreren radialen Vertiefungen um seinen Umfang herum. Zwischen dem Bremsband und der Glocke sind Verbindungsvorrichtungen vorgesehen. Gemäß der EP 1 395 760 B1 sind auf Seite der Glocke im Bereich der Verbindungsvorrichtungen Scheibenfedern angeordnet, wobei Einsätze aus abnutzungsfestem Material zwischen den Scheibenfedern und der den Scheibenfedern zugewandten Stirnfläche der Glocke angeordnet sind.
Bekannte Federn, die in Verbundbremsscheiben verwendet werden, beispielsweise auch die aus der EP 1 395 760 B1 bekannten Scheibenfedern, können das Auftreten von Hot Spots und/oder das Auftreten des so genannten Rubbelns begünstigen.
Unter Rubbeln wird das periodische Auftreten von Bremskraftschwankungen trotz konstanter Betätigungskraft verstanden. Hot Spots sind Hitzeflecken am Reibring, insbesondere an der Bremsscheiben-Oberfläche, welche das Brems- und Lenksystem eines Kraftfahrzeugs zu Schwingungen anregen können. Hot Spots können insbesondere beim Abbremsen eines Kraftfahrzeugs aus hoher Geschwindigkeit auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Feder für eine Verbundbremsscheibe bereitzustellen, die einen einfachen und robusten Aufbau der Verbundbremsscheibe ermöglicht und deren Einsatz zur Vermeidung von Hot Spots sowie zur Vermeidung des Rubbelns der Bremsscheibe beiträgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 15.
Eine Feder der eingangs genannten Art weist erfindungsgemäß zwei symmetrisch zueinander ausgebildete Federbereiche auf, welche sich an jeweils gegenüberliegenden Seiten an den ebenen, zentralen Bereich anschließen, wobei die Federbereiche jeweils einen Bogen und einen Federarm aufweisen. Die erfindungsgemäße Feder erzielt aufgrund ihrer hohen freien Biegelänge und der Ausbildung des Bogens eine sehr flache Kennlinie und zeichnet sich durch eine einfache und kompakte Bauform aus. In ihrer Gesamtheit bedingen die Merkmale der erfindungsgemäßen Feder im Vergleich zu bekannten Federn deutlich verbesserte Eigenschaften für den Einsatz in einer Verbundbremsscheibe, wobei das Auftreten von Hot Spots und der Effekt des thermischen Rubbelns weitestgehend vermieden werden.
Mit Vorteil können die Bögen der Federbereiche jeweils einen Kreisbogen beschreiben, dem ein Winkel von mindestens 180° entspricht.
Mit Vorteil können die Bögen konvex ausgebildet sein und es kann zwischen dem zentralen Bereich und den konvexen Bögen jeweils ein konkaver Übergangsbereich vorgesehen sein. Dadurch wird die Kennlinie der Feder weiter verbessert.
Vorzugsweise können die Übergangsbereiche jeweils einen Kreisbogen beschreiben, dem ein Winkel von bis zu 90° entspricht.
Vorzugsweise können die Übergangsbereiche (15a, 15b) jeweils einen Kreisbogen beschreiben, dem ein Winkel von bis zu 45° entspricht.
Mit Vorteil kann der Radius der Übergangsbereiche mindestens das vierfache der Wandstärke der Feder betragen.
Mit Vorteil können die Federarme jeweils einen Endbereich mit einer gerundeten Auflagefläche aufweisen. Diese Ausbildung der Endbereiche der Federarme stellt in konstruktiv einfacher Weise sicher, dass der Topf einer Verbundbremsscheibe durch die aufliegende Feder nicht beschädigt wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Verbundbremsscheibe mit einem Reibring, mit einem Topf und mit mehreren den Topf und den Reibring verbindenden Verbindungsvorrichtungen, wobei je Verbindungsvorrichtung jeweils eine Feder gemäß der Erfindung oder einer ihrer Weiterbildungen vorgesehen ist, um ein elastisches axiales Spiel zwischen dem Topf und dem Reibring zu erlauben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung und ihrer Weiterbildungen werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Feder,
2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Feder sowie einen Teil einer Verbundbremsscheibe,
3 eine perspektivische Teilansicht einer Verbundbremsscheibe.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Feder 1 für eine Verbundbremsscheibe. Die Feder 1 weist einen ebenen, zentralen Bereich 11 mit einem Loch 16 auf. An den zentralen Bereich 11 schließen sich an jeweils gegenüberliegenden Seiten Federbereiche an. Die beiden Federbereiche sind jeweils durch einen im wesentlichen konkav ausgebildeten Bogen 12a, 12b gekennzeichnet. Im gezeigten Beispiel beschreiben die Bögen 12a, 12b jeweils im Wesentlichen einen Kreisbogen, wobei der dem Kreisbogen entsprechende Winkel mindestens 180°, im gezeigten Beispiel mehr als 180° beträgt. An die Bögen 12a, 12b schließen sich jeweils Federarme 13a, 13b an. Die Federarme 13a, 13b weisen im gezeigten Beispiel gebogene Endbereiche 14a, 14b auf. Die Endbereiche 14a, 14b der Federarme 13a, 13b weisen eine gerundete Auflagefläche auf, wodurch Beschädigungen des Topfs 2 (siehe 2 und 3) der Verbundbremsscheibe auch bei großer Beanspruchung zuverlässig vermieden werden.
2 zeigt einen Schnitt durch eine Feder, wie sie perspektivisch in 1 dargestellt ist, und durch einen Teil einer Verbundbremsscheibe. Eine Verbindungsvorrichtung 5 für den Topf 2 und den Reibring 3 (siehe 3) der Bremsscheibe erstreckt sich durch ein Loch im Topf 2 der Bremsscheibe und durch das in 2 nicht näher bezeichnete Loch 16 (siehe 1) im zentralen Bereich 11 der Feder. Zwischen dem Topf 2 und der Verbindungsvorrichtung 5 kann ein Zwischenelement 6 vorgesehen sein, welches die Verbindungsvorrichtung 5 aufnimmt. Das Zwischenelement 6 kann dabei insbesondere im Bereich des Topfs 2 hülsenartig ausgebildet sein. Die Feder ist vorzugsweise im Gleitsitz angeordnet. Der zentrale Bereichs 11 der Feder kann ein Ende des Zwischenelements 6 berühren bzw. mit dem Zwischenelement 6 zusammenwirkend gelagert sein. Dabei kann das Zwischenelement 6 als Verdrehsicherung für die Feder ausgebildet sein. Auf die Verbindungsvorrichtung 5 ist im gezeigten Beispiel eine Mutter 4 aufgeschraubt. Vorzugsweise ist die Mutter 4 selbst sichernd ausgebildet.
Zwischen den Bögen 12a, 12b und dem zentralen Bereich 11 der Feder sind jeweils Übergangsbereiche 15a, 15b vorgesehen. Die Übergangsbereiche 15a, 15b sind jeweils konkav ausgebildet und beschreiben vorzugsweise einen Kreisbogen, wobei der Winkel, der dem Kreisbogen der Übergangsbereiche 15a, 15b entspricht, deutlich kleiner ist als der Winkel, der dem Kreisbogen der konvexen Bögen 12a, 12b entspricht. Im gezeigten Beispiel beschreiben die Übergangsbereiche jeweils einen Kreisbogen, dem ein Winkel von bis zu 90° entspricht. Der Radius der Übergangsbereiche 15a, 15b kann vorzugsweise ungefähr gleich oder größer sein als das Vierfache der Wandstärke der Feder. Die Feder wird vorzugsweise aus einem einzigen Halbzeug hergestellt und besteht z.B. aus Edelstahl, insbesondere aus einem gebogenen Edelstahlblech.
In 2 ist die Feder in ihrer Einbaulage gespannt dargestellt. Die Federarme in gespannter Lage sind durch die Bezugszeichen 13a, 13b gekennzeichnet. Vergleichsweise ist die entspannte Lage der Federarme in der Zeichnung gestrichelt und mit den Bezugszeichen 13a', 13b' versehen angedeutet. Durch die Beweglichkeit der Feder können thermisch bedingte Lageveränderungen zwischen Topf 2 und Reibring 3 zuverlässig ausgeglichen werden. Das Auftreten des thermisch bedingten Rubbelns kann derart zumindest weitestgehend vermieden werden.
Die in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit Bezugszeichen versehenen, gerundeten Auflageflächen der Endbereiche 14a, 14b (siehe 1) der Federarme 13a, 13b verhindern eine Beschädigung des Topfs 2 der Bremsscheibe. Durch eine derartige Ausbildung der Federarme 13a, 13b kann auf zusätzliche Andruckscheiben und/oder Ausgleichselemente zwischen den Federarmen 13a, 13b und dem Topf 2 verzichtet werden. Dies ist thermisch günstiger und führt zudem zu einer kostengünstigeren und robusteren Konstruktion.
3 zeigt eine Feder für eine Verbundbremsscheibe, wobei die Verbundbremsscheibe einen Reibring 3 und einen Topf 2 aufweist. Auf die in 3 nur ansatzweise erkennbare Verbindungsvorrichtung 5 für den Topf 2 und für den Reibring 3 ist eine Mutter 4 aufgeschraubt. Die Verbundbremsscheibe kann z.B. einen Topf 2 aus Metall, beispielsweise aus Edelstahl oder vorzugsweise aus Leichtmetall, z.B. Aluminium oder Magnesium, aufweisen. Als Material für den Reibring 3 können beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung wie Stahl, z.B. Grauguss, Keramik oder Karbon verwendet werden. Die Verbindungsvorrichtungen 5 können unter Verwendung einer Metalllegierung, z.B. Edelstahl, hergestellt werden.
Die Federarme 13a, 13b der Verbundbremsscheibe liegen auf dem Topf 2 der Bremsscheibe auf, wobei die Federarme vorzugsweise die im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen Endbereiche 14a, 14b mit gerundeten Auflageflächen aufweisen, welche in 3 nicht näher dargestellt sind. Vorzugsweise sind im Topf 2 Vertiefungen 7a, 7b zur Aufnahme der Federarme 13a, 13b vorgesehen. Der Topf 2 und/oder das in Zusammenhang mit 2 beschriebene Zwischenelement 6 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Feder insbesondere in Radialrichtung gehalten wird. Der Topf 2 und/oder das Zwischenelement 6 (siehe 2) können dabei eine Verdrehsicherung für die Feder ausbilden. Vorzugsweise sind dazu Stege 8 am Topf 2 oder an dem Zwischenelement 6 ausgebildet, die bei montierter Feder auf den beiden nicht von den Federbereichen begrenzten Seiten der Feder angeordnet sind.
Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Feder wird ein einfacher Aufbau einer Verbundbremsscheibe ermöglicht, wobei das Auftreten von Hot Spots und der Effekt des thermischen Rubbelns weitestgehend vermieden werden. Gleichzeitig ist ein funktionsgerechter Sitz der Feder sichergestellt, wobei die Belastung des Topfs 2 durch die Auflagefläche der Feder äußerst gering gehalten wird. Durch die Ausgestaltung der Feder mit einem zentralen Bereich 11 und den symmetrisch zueinander ausgebildeten Federbereichen mit den Bögen 12a, 12b und den Federarmen 13a, 13b wird die Kennlinie der Feder funktionsgerecht verbessert und gleichzeitig eine in Umfangsrichtung selbst haltende Feder bereitgestellt, welche ein elastisches axiales Spiel zwischen dem Topf 2 und dem Reibring 3 einer Verbundbremsscheibe ermöglicht.

Claims

Feder für eine Verbundbremsscheibe, wobei die Feder einen ebenen, zentralen Bereich (11) mit einem Loch (16) und zwei symmetrisch zueinander ausgebildete Federbereiche aufweist, welche sich an jeweils gegenüberliegenden Seiten an den ebenen, zentralen Bereich (11) anschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbereiche jeweils einen Bogen (12a, 12b) und einen Federarm (13a, 13b) aufweisen.
Feder nach Anspruch 1, wobei die Bögen (12a, 12b) jeweils einen Kreisbogen beschreiben, dem ein Winkel von mindestens 180° entspricht.
Feder nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen den konvexen Bögen (12a, 12b) und dem zentralen Bereich (11) jeweils ein konkaver Übergangsbereich (15a, 15b) angeordnet ist.
Feder nach Anspruch 3, wobei die Übergangsbereiche (15a, 15b) jeweils einen Kreisbogen beschreiben, dem ein Winkel von bis zu 90° entspricht.
Feder nach Anspruch 4, wobei die Übergangsbereiche (15a, 15b) jeweils einen Kreisbogen beschreiben, dem ein Winkel von bis zu 45° entspricht.
Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Radius der Übergangsbereiche (15a, 15b) mindestens das Vierfache der Wandstärke der Feder beträgt.
Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Federarme (13a, 13b) jeweils einen Endbereich (14a, 14b) mit einer gerundeten Auflagefläche aufweisen.
Verbundbremsscheibe mit einem Reibring (3), mit einem Topf (2) und mit mehreren den Topf (2) und den Reibring (3) verbindenden Verbindungsvorrichtungen (5), wobei je Verbindungsvorrichtung (5) jeweils eine Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist, um ein elastisches axiales Spiel zwischen dem Topf (2) und dem Reibring (3) zu erlauben.
Verbundbremsscheibe nach Anspruch 8, wobei die Federn jeweils in einer als Verdrehsicherung ausgebildeten Aufnahmevorrichtung angeordnet sind.
Verbundbremsscheibe nach Anspruch 9, wobei zumindest ein Teil des zentralen Bereichs (11) von Stegen (8) verdrehsicher gehalten wird.
Verbundbremsscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Federarme (13a, 13b) auf dem Topf (2) der Verbundbremsscheibe aufliegen.
Verbundbremsscheibe nach Anspruch 11, wobei der Topf (2) Vertiefungen (7a, 7b) zur Aufnahme der Federarme (13a, 13b) aufweist.
Verbundbremsscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei sich die Verbindungsvorrichtungen (5) durch Löcher in der Verbundbremsscheibe erstrecken.
Verbundbremsscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Verbindungsvorrichtungen (5) jeweils im Gleitsitz angeordnet sind.
Verbundbremsscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Verbindungsvorrichtungen (5) sich jeweils durch das Loch (16) der zugeordneten Feder erstrecken.