DE102013210701A1

DE102013210701A1 - Internally ventilated brake disc

Info

Publication number: DE102013210701A1
Application number: DE102013210701.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dietrich; Michael Faulwasser; Rasmus Leicht; Holger Mauch; Jan Westphalen
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Nach der Erfindung ist eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, mit zwei benachbart zueinander angeordneten Reibscheiben, die durch radial verlaufende, regelmäßig angeordnete Stege miteinander so verbunden sind, dass deren Zwischenräume mit Kühlluft durchströmbare gleich große Kühlkanäle ausbilden, die durch mittig zwischen den Stegen liegende, in radialer Richtung weiter außen beginnende und nach außen verlaufende, weitere Stege oder von jeder Reibscheibe ausgehende, zueinander gerichtete Finnen unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege, in radialer Richtung gesehen, vor den weiteren Stegen oder vor den Finnen eine rampenartige Verdickung besitzen.According to the invention, there is an internally ventilated brake disc for a disc brake, with two friction discs arranged adjacent to one another, which are connected to one another by radially extending, regularly arranged webs in such a way that their interspaces form cooling channels of equal size that can be flowed through by cooling air. In the radial direction further outward and outward-extending further webs or fins starting from each friction disc and directed towards one another are subdivided, characterized in that the webs, seen in the radial direction, have a ramp-like thickening in front of the further webs or in front of the fins.

Description

Die bei einem Bremsvorgang an den Reibelementen einer Radbremse auftretende Reibungswärme muss zur Aufrechterhaltung der Bremswirkung und zur Vermeidung von Beschädigungen der Radbremse nach außen an die Umgebung abgeführt werden. Ansonsten kann es bei wiederholten Bremsvorgängen mit hoher Bremskraft zu einem Nachlassen der Bremswirkung, dem sogenannten Bremsen-Fading kommen. Dies ist, insbesondere bei Fahrten mit hohen Geschwindigkeiten, sowie auf längeren Gefällestrecken, unerwünscht.The frictional heat occurring during a braking operation on the friction elements of a wheel brake must be dissipated to the outside to the environment to maintain the braking effect and to avoid damage to the wheel brake. Otherwise, it can come in repeated braking operations with high braking force to a relaxation of the braking effect, the so-called brake fading. This is undesirable, especially when driving at high speeds, as well as on longer descents.

Es besteht auch ein großes Interesse daran, eine Überhitzung der Reibelemente der Bremse, insbesondere der Bremsscheiben und Bremsbeläge zu verhindern. In diesem Zusammenhang ist es allgemein bekannt, die Reibelemente einer Radbremse zusätzlich zu kühlen, indem beispielsweise Fahrtwind an die Reibelemente geleitet wird.There is also great interest in preventing overheating of the friction elements of the brake, in particular the brake discs and brake pads. In this context, it is generally known to additionally cool the friction elements of a wheel brake, for example, by passing wind to the friction elements.

Zur besseren Wärmeabfuhr werden innenbelüftete Bremsscheiben mit radialen Kühlöffnungen bzw. Stegen versehen, die zwischen beiden Reibflächen liegen. So entsteht bei sich drehender Bremsscheibe eine Zentrifugalkraft, die einen ständigen Luftzug von der Nabe durch die radialen Kühlöffnungen nach außen bewirkt. Dies begünstigt die Wärmeabfuhr. Trotz der höheren Baubreite und des höheren Gewichts hat sich diese Bremsscheibenbauweise für viele PKW durchgesetzt. Dabei gilt generell, je länger die radial angeordneten Stege sind, desto größer ist die Förderlänge des Luftstroms und desto besser ist auch die Kühlung.For better heat dissipation internally ventilated brake discs are provided with radial cooling holes or webs, which lie between two friction surfaces. Thus, when the brake disc rotates, a centrifugal force is created which causes a continuous draft of air from the hub through the radial cooling holes to the outside. This promotes heat dissipation. Despite the larger width and the higher weight, this brake disc design has prevailed for many cars. In general, the longer the radially arranged webs, the greater the conveying length of the air stream and the better the cooling.

Des Weiteren kann die Frequenz der Schwingungen bzw. der Biegung durch eine entsprechende Anordnung und Gestaltung der Stege gezielt verändert werden. Wird folglich die Schubsteifigkeit der Stege verändert, so ändert sich auch die Frequenzlage der Schwingungen und dementsprechend auch der jeweilige entstehende Geräuschpegel.Furthermore, the frequency of the vibrations or the bending can be selectively changed by a corresponding arrangement and design of the webs. Consequently, if the shear stiffness of the webs is changed, so does the frequency position of the vibrations and, accordingly, the respective arising noise level.

Um eine niedrigere Frequenz, also eine weichere Steggestaltung zu bewirken, sollten die Stege in Radialrichtung kürzer sein. Um eine höhere Frequenz zu erreichen, werden die Stege verdickt und somit eine höhere Steifigkeit erreicht.In order to achieve a lower frequency, ie a softer web design, the webs should be shorter in the radial direction. To achieve a higher frequency, the webs are thickened and thus achieved a higher rigidity.

Die DE 43 23 782 A1 beschreibt eine Bremsscheibe eines Kraftfahrzeuges, in welcher Kühlkanäle integriert sind um die Bremsscheibe durch darin einströmende Luft zu kühlen. Dabei erstrecken sich die dazu notwenigen Stege radial von dem inneren zu dem äußeren Bereich. Außerdem sind abwechselnd kürzere und längere Stege angeordnet. Die Stege sind dabei gekrümmt und die Kühlkanäle werden nach außen hin in ihrem Querschnitt breiter.The DE 43 23 782 A1 describes a brake disc of a motor vehicle, in which cooling channels are integrated to cool the brake disc by air flowing therein. In this case, the necessary webs extend radially from the inner to the outer region. In addition, alternately shorter and longer webs are arranged. The webs are curved and the cooling channels are wider towards the outside in their cross section.

Weiteren Stand der Technik zeigt die DE 101 57 284 A1 , mit einer ebenfalls innenbelüfteten Bremsscheibe, welche über Lüftungskanäle aus Stegen zur Kühlung verfügt. Zur Optimierung erstreckt sich jeweils zwischen zwei Stegen vom Außendurchmesser der Bremsscheibe ausgehend mit etwa zwei Drittel der Länge der Stege eine Finne, die im Gegensatz zu den Stegen die beiden Reibscheiben nicht verbindet.Further prior art shows the DE 101 57 284 A1 , with a likewise ventilated brake disc, which has ventilation ducts made of webs for cooling. For optimization, each extending between two webs from the outer diameter of the brake disc, starting with about two-thirds of the length of the webs a fin that does not connect the two friction plates in contrast to the webs.

Bei herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Stege-Geometrien legt sich die durch den Kühlkanal strömende Luft an der Luv-Seite des Kanals an. Damit wird die Leeseite nicht richtig beströmt und kühlt deshalb schlechter als die Luvseite.In conventional web geometries known from the prior art, the air flowing through the cooling channel settles on the windward side of the channel. Thus, the leeward side is not properly flowed and therefore cools worse than the windward side.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine innenbelüftete Bremsscheibe zu schaffen, welche im Hinblick auf Luftdurchsatz und Geräuschverminderung, je nach gewünschter Schwingungsfrequenz eine optimale Lösung ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an internally ventilated brake disc, which is an optimal solution in terms of air flow and noise reduction, depending on the desired oscillation frequency.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten oder des zweiten Anspruchs gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.The object is achieved by the features of the first or the second claim. Further embodiments of the invention describe the dependent claims.

Nach der Erfindung ist eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, mit zwei benachbart zueinander angeordneten Reibscheiben, die durch radial verlaufende, regelmäßig angeordnete Stege miteinander so verbunden sind, dass deren Zwischenräume mit Kühlluft durchströmbare gleich große Kühlkanäle ausbilden, die durch mittig zwischen den Stegen liegende, in radialer Richtung weiter außen beginnende und nach außen verlaufende, weitere Stege oder von jeder Reibscheibe ausgehende, zueinander gerichtete Finnen unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege, in radialer Richtung gesehen, vor den weiteren Stegen oder vor den Finnen eine rampenartige Verdickung besitzen.According to the invention, an internally ventilated brake disc for a disc brake, with two adjacently arranged friction plates, which are connected by radially extending, regularly arranged webs with each other so that their interstices with cooling air flow through the same sized cooling channels formed by lying centrally between the webs, in the radial direction further outward and outwardly extending, further webs or from each friction disc outgoing, mutually directed fins are divided, characterized in that the webs, viewed in the radial direction, before the other webs or before the fins have a ramp-like thickening.

Damit wird vorteilhafterweise eine höhere Steifigkeit und damit eine höhere Frequenz erreicht. Durch eine rampenartige Verdickung der Stege kommt es zu einer Ablenkung der Luft in Richtung Leeseite, so dass sowohl auf der Lee-, wie der Luvseite ein guter Wärmeübergang erzielt werden kann. Durch die optional in der Mitte platzierten kurzen Stege oder Finnen, kann die umgelenkte Luft noch besser geführt werden. Die Verdickung der Stege führt gleichzeitig zu einer Versteifung und damit zu einer modalen Verstimmung gegen Geräusche.This advantageously a higher rigidity and thus a higher frequency is achieved. By a ramp-like thickening of the webs, there is a deflection of the air in the direction of lee side, so that both on the leeward, as the windward side, a good heat transfer can be achieved. With the optional short webs or fins placed in the middle, the deflected air can be guided even better. The thickening of the webs leads at the same time to a stiffening and thus to a modal detuning against noise.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung verlaufen die Stege von nahe eines Außenumfangsrands bis in die Nähe eines Innenumfangsrands der Bremsscheibe. Dabei besitzen die weiteren Stege oder die Finnen in radialer Richtung höchstens die halbe Länge der Stege. Und die radial äußeren Enden der weiteren Stege oder der Finnen und der Stege liegen auf demselben Kreisumfang.In further advantageous embodiments of the invention, the webs extend from near an outer circumferential edge to near an inner circumferential edge of the brake disk. The other webs or the fins have in the radial direction at most half the length of the bars. And the radially outer ends of the other webs or the fins and the webs are on the same circumference.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einer Bremsscheibe ist in der beigefügten Zeichnung schematisch auf das Wesentliche beschränkt dargestellt.A preferred embodiment of the present invention, a brake disc is shown in the accompanying drawing schematically limited to the essentials.

Die einzige Figur zeigt einen Teilquerschnitt einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe im Bereich des Reibrings, mit Stegen und dazwischen liegenden weiteren Stegen.The single FIGURE shows a partial cross section of a brake disk according to the invention in the region of the friction ring, with webs and other webs lying therebetween.

Die Figur zeigt auf der Innenseite einer ersten Reibscheibe 3 eine sich in Umfangsrichtung über deren Kreisringfläche geometrisch regelmäßig wiederholende Stegkombination aus Stegen 1a und weiteren Stegen 1b einer innenbelüfteten Bremsscheibe für Kraftfahrzeuge. Die Stege 1a und weiteren Stege 1b verbinden die erste kreisringförmige Reibscheibe 3 mit einer zweiten, in dem Teilquerschnitt nicht sichtbaren, in axialer Richtung benachbarten Reibscheibe. Die beiden Reibscheiben 3 der Bremsscheibe sind über die Stege 1a und die weiteren Stege 1b miteinander verbunden, wobei die Stege 1a Kühlkanäle 2a begrenzen, die sich in Umfangsrichtung über die Kreisringflächen der Reibscheiben 3 ebenfalls geometrisch regelmäßig wiederholen. Die Kühlkanäle 2a erstrecken sich jeweils von einem Innendurchmesser 8 der Reibscheibe 3, am Beginn der Stege 1a, in der Nähe eines Innenumfangsrands 4, bis zu einem Außendurchmesser 9 nahe an einem Außenumfangsrand 5 der Reibscheibe 3 der Bremsscheibe.The figure shows on the inside of a first friction disc 3 a geometrically regularly repeating web combination of webs in the circumferential direction over the annular surface 1a and further bridges 1b an internally ventilated brake disc for motor vehicles. The bridges 1a and more bridges 1b connect the first annular friction disc 3 with a second, in the partial cross section not visible, in the axial direction adjacent friction disc. The two friction discs 3 the brake disc are over the bars 1a and the other bridges 1b interconnected with the webs 1a cooling channels 2a limit, extending in the circumferential direction over the annular surfaces of the friction plates 3 also repeat geometrically regularly. The cooling channels 2a each extend from an inner diameter 8th the friction disc 3 , at the beginning of the footbridges 1a , near an inner peripheral edge 4 , up to an outside diameter 9 close to an outer perimeter edge 5 the friction disc 3 the brake disc.

Nicht dargestellt ist, dass die Bremsscheibe nach dem Stand der Technik über ihren Innenumfangsrand 4 an einem ebenfalls nicht dargestellten Radflansch einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs festlegbar ist.Not shown is that the brake disc according to the prior art on its inner peripheral edge 4 can be fixed to a likewise not shown wheel flange of a wheel suspension of a motor vehicle.

Zwischen den jeweils gleich langen Stegen 1a der Reibscheiben 3 erstreckt sich jeweils ein kurzer weiterer Steg 1b vom Außendurchmesser 9 nahe des Außenumfangsrands 5 der Reibscheiben 3 in Richtung deren Innenumfangsrand 4. Die weiteren Stege 1b besitzen etwa ein Drittel der Länge der Stege 1a und unterteilen die Kühlkanäle 2a mittig. Alternativ wäre es auch möglich, in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung, dass an der Stelle der weiteren Stege 1b, statt diesen, jeweils zwei Finnen spiegelsymmetrisch zur Mitte der Bremsscheibe, jeweils von einer Reibscheibe 3 ausgehend, in den Zwischenraum zwischen den Reibscheiben 3 hineinragen.Between the equally long bars 1a the friction discs 3 each extends a short further bridge 1b from outside diameter 9 near the outer peripheral edge 5 the friction discs 3 in the direction of the inner peripheral edge 4 , The other bridges 1b own about one third of the length of the webs 1a and divide the cooling channels 2a center. Alternatively, it would also be possible, in a further, not shown embodiment of the invention that at the location of the other webs 1b instead of these, two fins each mirror-symmetrical to the center of the brake disc, each of a friction disc 3 starting, in the space between the friction discs 3 protrude.

Die Stege 1a weisen, in radialer Richtung gesehen, im Wesentlichen über das vordere und hintere Drittel ihrer Länge eine einheitliche Stegbreite auf und sind vorne und hinten abgerundet, während das mittlere Drittel der Stege 1a eine rampenartige Verdickung 6 besitzt.The bridges 1a have, seen in the radial direction, substantially over the front and rear third of their length on a uniform web width and are rounded front and back, while the middle third of the webs 1a a ramp-like thickening 6 has.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4323782 A1 [0006]
DE 10157284 A1 [0007]

Claims

Internally ventilated brake disk for a disk brake, with two friction disks arranged adjacent to one another ( 3 ), which by radially extending, regularly arranged webs ( 1a ) are connected to one another in such a way that their interspaces can be filled with cooling air of equal size ( 2a ), formed by centrally located between the webs, in the radial direction further outward and outwardly extending, further webs ( 1b ), characterized in that the webs ( 1a ), seen in the radial direction, before the other webs ( 1b ) a ramp-like thickening ( 6 ).

Internally ventilated brake disk for a disk brake, with two friction disks arranged adjacent to one another ( 3 ), which by radially extending, regularly arranged webs ( 1a ) are connected to one another in such a way that their interspaces can be filled with cooling air of equal size ( 2a ) into which of each friction disc ( 3 ) starting, in the middle between the webs ( 1a ), in the radial direction farther outward and outwardly extending, mutually facing fins protrude, characterized in that the webs ( 1a ), seen in the radial direction, in front of the fins a ramp-like thickening ( 6 ).

Brake disc according to claim 1 or 2, characterized in that the webs ( 1a ) from near an outer peripheral edge ( 5 ) to the vicinity of an inner circumferential edge ( 4 ) of the brake disc.

Brake disc according to one of claims 1 to 3, characterized in that the further webs ( 1b ) or the fins in the radial direction at most half the length of the webs ( 1a ).

Brake disc according to one of claims 1 to 4, characterized in that the radially outer ends of the further webs ( 1b ) or the Finns and the webs ( 1a ) on the same circumference ( 9 ) lie.