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WO2008055608A1 - Brake disk - Google Patents

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Publication number
WO2008055608A1
WO2008055608A1 PCT/EP2007/009439 EP2007009439W WO2008055608A1 WO 2008055608 A1 WO2008055608 A1 WO 2008055608A1 EP 2007009439 W EP2007009439 W EP 2007009439W WO 2008055608 A1 WO2008055608 A1 WO 2008055608A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake disc
outer ring
disc according
receiving element
ring portion
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/009439
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Maschke
Original Assignee
Thomas Maschke
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 Thomas Maschke filed Critical Thomas Maschke
Publication of WO2008055608A1 publication Critical patent/WO2008055608A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F16D65/125—Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L1/00—Brakes; Arrangements thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D2065/13—Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/1304—Structure
    • F16D2065/1316—Structure radially segmented
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
    • F16D2200/0039—Ceramics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
    • F16D2200/0052—Carbon

Definitions

  • the invention relates to a brake disc which is adapted to be mounted on a wheel hub or a hub shell of a bicycle, comprising an inner ring portion, which is coupled to the hub or hub shell, and an outer ring portion, with a brake pad in frictional contact can occur.
  • Conventional brake discs for bicycles are fastened via their inner ring area with the wheel hub or wheel hub sleeve via a ball bearing.
  • an outer annular region is provided, with which at least one brake pad can come into frictional contact, in order to achieve a braking effect.
  • Inner and outer ring area are connected to each other by a plurality of connecting ribs.
  • Such brake discs are usually made of steel.
  • Object of the present invention is to provide a high-performance and lightweight brake disc available.
  • At least the outer ring region of the brake disk is made of carbon fiber reinforced carbon (CFC) or of ceramic fiber composite material (CMC), in particular of carbon fiber reinforced silicon carbide.
  • CFC carbon fiber reinforced carbon
  • CMC ceramic fiber composite material
  • the two materials are particularly well suited.
  • short fiber reinforced CFC is used as the CFC.
  • CFC, especially short fiber reinforced CFC has the advantages of minimum thermal expansion as well a high tenacity. Zinc phosphate impregnations protect the CFC materials against oxidation.
  • the CFC material also has the advantage that brake discs of very low weight (eg 85 g) can be produced.
  • the carbon fiber reinforced silicon carbide brake disc has the advantage that it has both a very good cold and warm braking behavior.
  • brake pads organic brake pads
  • Further advantages of carbon fiber reinforced silicon carbide ceramics are minimal thermal expansion, good toughness, sufficient strength, high thermal shock resistance, high oxidation resistance, very good wear resistance and low density. Furthermore, no influence of moisture on the braking performance is observed.
  • the disc material is extremely resistant to corrosion and thus insensitive to the effects of food stains.
  • a receiving element which has the inner ring region and to which the outer ring region (made of CFC or CMC) is attached.
  • the receiving element does not have to consist of CFC or CMC, but rather consists of another lightweight material, which does not have to have such a high wear resistance.
  • the receiving element with its inner ring portion is designed so that an ideal concentricity is ensured at the wheel hub or hub shell.
  • the receiving element made of high-strength aluminum or a high-strength aluminum alloy.
  • a material is characterized by its low weight, its corrosion resistance as well as its high strength.
  • the outer ring portion may be secured to the receiving member by means of screws or rivets.
  • a simple assembly of outer ring area and Recording element is guaranteed.
  • the screws or rivets also ensure a secure and permanent connection of the components made of different materials.
  • the outer ring portion may be secured by floaters to the receiving element.
  • Floaters are rivet-type fasteners that, due to their floating support, allow the outer ring portion to move radially to some extent. The extraction and contraction of the material is thereby absorbed, so to speak.
  • the outer ring area can move about 1 mm. This is particularly advantageous for an outer annular region of CMC, which may be relatively brittle. The durability of the outer ring portion is thereby increased. In addition, there is a better response and a delay of the brake disc is prevented.
  • the receiving element may have a central annular region which is arranged around the inner annular region, wherein connecting lips connect the inner and middle annular region, so that a better heat dissipation is achieved.
  • the weight of the receiving element is reduced accordingly by the associated material savings.
  • the receiving element may additionally or alternatively have ventilation holes and / or recesses for weight reduction.
  • fastening straps for attachment to the outer ring area can be provided on the middle ring area.
  • the fastening straps can point outward from the middle ring area and can thus be screwed or riveted in an advantageous manner to the adjacent outer ring area made of CFC or CMC.
  • the fastening straps point to it
  • the outwardly facing fastening tabs may be provided in the region of the respective connecting ribs.
  • the connecting ribs thus simultaneously serve to stabilize the attachment to the outer ring area.
  • the outer side of the central annular region abuts the inside of the outer annular region at least almost, in particular flush, so that a stable and aerodynamically advantageous arrangement is provided.
  • the receiving element may be constructed substantially planar and flush with the top and bottom of the outer ring portion. This can have aerodynamic benefits.
  • the outer ring region may have ventilation holes, which are expediently arranged distributed around the outer ring region.
  • the ventilation holes ensure a quick removal of the frictional heat generated during braking.
  • the outer ring portion may have recesses for weight reduction. These recesses are expediently arranged distributed regularly around the outer ring area. The recesses for weight reduction also serve the ventilation and thus the heat dissipation.
  • the outer ring portion may have an outer diameter of 150 mm - 220 mm, in particular 160 mm - 210 mm.
  • the inner diameter of the outer ring portion is substantially adapted to the outer diameter of the receiving element.
  • the outer ring portion may have a width of 25 mm - 45 mm, in particular 30 mm - 40 mm, on which the brake pad or brake pad can act. An optimal combination of sufficient braking surface and low weight is thus created.
  • the outer ring portion may further have a thickness of 1 mm - 5 mm, in particular 1, 5 mm - 4 mm, in order to have the necessary strength and stability.
  • Fig. 1 is a plan view of a brake disc according to the invention
  • FIG. 2 shows a bottom view of the brake disk according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a perspective view of the brake disc according to Figures 1 and 2.
  • FIG. 4 is a plan view of the receiving element provided in FIG. 1; FIG.
  • FIG. 5 shows a plan view of a further embodiment variant of a brake disk according to the invention.
  • FIG. 6 is a sectional view of the brake disk according to FIG. 5; FIG.
  • Fig. 7 is a plan view of the outer ring portion used in Fig. 5;
  • FIG. 8 shows a plan view of the receiving element according to FIGS. 1 and 5; 9 is a perspective view of the receiving element according to FIG. 8;
  • FIG. 10 is a plan view of a further embodiment of a brake disc according to the invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of the brake disc according to FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a sectional view of the brake disk according to FIG. 10 along the line XII-XII; FIG.
  • Fig. 13 is a plan view of the outer ring portion used in Fig. 10;
  • Fig. 14 is a perspective view of the ring portion of FIG. 13 and
  • Fig. 15 is a plan view of the receiving element used in Fig. 10.
  • Reference numeral 1 denotes the brake disc in its entirety.
  • the brake disk 1 is adapted to be mounted on a wheel hub or a hub shell of a bicycle.
  • the brake disc 1 comprises an inner ring portion 2 which is connected to the wheel hub or the
  • Wheel hub sleeve is coupled, and an outer ring portion 3, with a
  • Brake pad can come into frictional contact to achieve the braking effect.
  • at least the outer ring region 3 is made of carbon fiber reinforced
  • CFC short fiber reinforced CFC is used as the CFC.
  • CFC material has the
  • CMC has a low specific weight, a minimum thermal expansion and a high toughness.
  • CMC has the advantage that it is also a low weight, has a minimal thermal expansion, good toughness and a very good cold and warm braking behavior. In addition, it is characterized by a very good wear resistance.
  • the brake disk 1 has a receiving element 4, which has the inner ring portion 2 and to which the outer ring portion 3 made of CFC or CMC is attached.
  • the receiving element 4 consists of a high-strength aluminum or a high-strength aluminum alloy, which is characterized in each case by a high thermal conductivity.
  • the high thermal conductivity of aluminum or aluminum alloy is important for the removal of heat generated during braking friction.
  • the receiving element 4 can be characterized by this choice of material, e.g. produced by casting.
  • Aluminum also has the advantage of having a low specific gravity.
  • the outer ring portion 3 is fixed to the receiving element 4 by means of rivets 5.
  • the rivets 5 By means of the rivets 5 a simple and quick installation is possible.
  • the rivets 5 also ensure a firm and lasting connection.
  • the outer ring area 3 is fastened to the receiving element 4 by means of floaters 6.
  • the floaters 6 ensure a floating mounting of the outer ring portion 3 on the receiving element 4, so that the outer ring portion 3 can move radially by about 1 mm. A delay of the brake disc 1 is thus counteracted and at the same time ensures better durability.
  • the receiving element 4 has a central annular region 7, which is arranged around the inner annular region 2, wherein connecting ribs 8 connect the inner 2 and middle annular region 7.
  • the connecting ribs 8 and the resulting between the connecting ribs 8 recesses 9 provide a fast heat dissipation.
  • the connecting ribs 8 cause a rigidity or torsional rigidity of the receiving element. 4
  • fastening straps 10 are provided for attachment to the outer ring portion 3 at the middle ring portion 7.
  • the fastening straps 10 are arranged so that the outside of the middle ring portion 7 terminates at least almost flush with the inside of the outer ring portion 3.
  • the outwardly facing fastening tabs 10 are provided in the region of the respective connecting ribs 8.
  • the fastening tabs 10 are thus arranged in extension to the respective connecting ribs 8, which is advantageous for the entire stability.
  • the outside of the central ring portion 7 on the inner side 12 of the outer ring portion 3 at least almost, for example. can be seen in particular from the perspective view of FIG. 3 or the sectional view of FIG. 6. Since the receiving element 4 is formed there but substantially step-shaped, it protrudes partially below the plane of the outer ring portion.
  • the receiving element has a substantially planar construction (see FIG. There are only the floaters 6 above and below.
  • the embodiment of the outer ring portion 3 shown in FIG. 7 has ventilation holes 13, which serve for ventilation and the faster removal of heat to the air.
  • the outer ring portion has recesses 14 for weight reduction.
  • the recesses 14 also serve better ventilation.
  • the outer ring portion 3 has an outer diameter of 150 mm - 220 mm, in particular 160 mm - 210 mm.
  • the outer ring portion has a width of 25 mm - 45 mm, in particular 30 mm - 40 mm and has a thickness of 1 mm - 5 mm.
  • the inner diameter of the outer ring portion corresponds substantially to the outer diameter of the receiving element or is slightly larger. The outer ring area thus provides enough surface for the action of the brake pad and also has the necessary stability and strength.

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Abstract

The invention relates to a brake disk which is suitable for being fastened to a wheel hub or to a wheel hub sleeve of a bicycle, comprising an inner ring region (2) which can be coupled to the wheel hub or to the wheel hub sleeve, and an outer ring region (3) with which a brake pad can come into frictionally engaging contact, wherein at least the outer ring region (3) is composed of carbon-fiber-reinforced carbon (CFC) or ceramic fiber-composite material (CMC), in particular carbon-fiber-reinforced silicon carbide.

Description

Titel: BREMSSCHEIBE Title: BRAKE DISC
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, die dazu geeignet ist, auf einer Radnabe bzw. einer Radnabenhülse eines Fahrrads befestigt zu werden, umfassend einen inneren Ringbereich, der mit der Radnabe bzw. Radnabenhülse koppelbar ist, sowie einen äußeren Ringbereich, mit dem ein Bremsklotz in Reibkontakt treten kann.The invention relates to a brake disc which is adapted to be mounted on a wheel hub or a hub shell of a bicycle, comprising an inner ring portion, which is coupled to the hub or hub shell, and an outer ring portion, with a brake pad in frictional contact can occur.
Herkömmliche Bremsscheiben für Fahrräder sind über ihren inneren Ringbereich mit der Radnabe bzw. Radnabenhülse über ein Kugellager befestigt. Außerdem ist ein äußerer Ringbereich vorgesehen, mit dem mindestens ein Bremsklotz in Reibkontakt treten kann, um somit einen Bremseffekt zu erzielen. Innerer und äußerer Ringbereich sind dabei durch eine Mehrzahl von Verbindungsrippen miteinander verbunden. Derartige Bremsscheiben bestehen meist aus Stahl.Conventional brake discs for bicycles are fastened via their inner ring area with the wheel hub or wheel hub sleeve via a ball bearing. In addition, an outer annular region is provided, with which at least one brake pad can come into frictional contact, in order to achieve a braking effect. Inner and outer ring area are connected to each other by a plurality of connecting ribs. Such brake discs are usually made of steel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hochleistungsfähige und leichte Bremsscheibe zur Verfügung zu stellen.Object of the present invention is to provide a high-performance and lightweight brake disc available.
Diese Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 - 15.This object is achieved by the entire teaching of claim 1. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims 2-15.
Erfindungsgemäß besteht zumindest der äußere Ringbereich der Bremsscheibe aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff (CFC) oder aus keramischem Faserverbundwerkstoff (CMC), insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Siliziumcarbid. Besonders für Mountbikes, bei deren Gebrauch oft starke Bremskräfte einwirken, eignen sich die beiden Materialien besonders gut. Als CFC wird insbesondere kurzfaserverstärkter CFC verwendet. CFC, insbesondere kurzfaserverstärkter CFC, hat die Vorteile einer minimalen Wärmedehnung sowie einer hohen Zähigkeit. Durch Zinkphosphatimprägnierungen lassen sich die CFC- Werkstoffe gegen Oxidation schützen. Das CFC-Material hat außerdem den Vorteil, dass Bremsscheiben von besonders geringem Gewicht (z.B. 85 g) hergestellt werden können. Die kohlenstofffaserverstärkte Siliziumcarbid- Bremsscheibe hat den Vorteil, dass sie sowohl ein sehr gutes Kalt- als auch Warmbremsverhalten hat. Außerdem können herkömmliche Bremsbeläge (organische Bremsbeläge) verwendet werden. Weitere Vorteile der kohlenstofffaserverstärkten Siliziumcarbidkeramik sind eine minimale Wärmedehnung, eine gute Zähigkeit, eine ausreichende Festigkeit, hohe Thermoschockbeständigkeit, hohe Oxidationsbeständigkeit, sehr gute Verschleißfestigkeit und eine niedrige Dichte. Ferner wird kein Einfluss von Feuchtigkeit auf die Bremsleistung beobachtet. Das Scheibenmaterial ist außerordentlich korrosionsbeständig und damit unempfindlich gegenüber Streusalzwirkung.According to the invention, at least the outer ring region of the brake disk is made of carbon fiber reinforced carbon (CFC) or of ceramic fiber composite material (CMC), in particular of carbon fiber reinforced silicon carbide. Especially for mount bikes, which often have strong braking forces when used, the two materials are particularly well suited. In particular, short fiber reinforced CFC is used as the CFC. CFC, especially short fiber reinforced CFC, has the advantages of minimum thermal expansion as well a high tenacity. Zinc phosphate impregnations protect the CFC materials against oxidation. The CFC material also has the advantage that brake discs of very low weight (eg 85 g) can be produced. The carbon fiber reinforced silicon carbide brake disc has the advantage that it has both a very good cold and warm braking behavior. In addition, conventional brake pads (organic brake pads) can be used. Further advantages of carbon fiber reinforced silicon carbide ceramics are minimal thermal expansion, good toughness, sufficient strength, high thermal shock resistance, high oxidation resistance, very good wear resistance and low density. Furthermore, no influence of moisture on the braking performance is observed. The disc material is extremely resistant to corrosion and thus insensitive to the effects of food stains.
Vorteilhafterweise ist ein Aufnahmeelement vorgesehen, welches den inneren Ringbereich aufweist und an dem der äußere Ringbereich (aus CFC oder aus CMC) befestigt ist. Das Aufnahmeelement muss dabei nicht aus CFC oder CMC bestehen, sondern besteht vielmehr aus einem anderen leichten Werkstoff, welcher nicht eine so hohe Verschleißfestigkeit aufweisen muss. Das Aufnahmeelement mit seinem inneren Ringbereich ist dabei so ausgestaltet, dass ein idealer Rundlauf an der Radnabe bzw. Radnabenhülse sichergestellt ist.Advantageously, a receiving element is provided, which has the inner ring region and to which the outer ring region (made of CFC or CMC) is attached. The receiving element does not have to consist of CFC or CMC, but rather consists of another lightweight material, which does not have to have such a high wear resistance. The receiving element with its inner ring portion is designed so that an ideal concentricity is ensured at the wheel hub or hub shell.
Vorteilhafterweise kann das Aufnahmeelement aus hochfestem Aluminium oder einer hochfesten Aluminiumlegierung bestehen. Ein solcher Werkstoff zeichnet sich durch sein geringes Gewicht, seine Korrosionsbeständigkeit als auch seine hohe Festigkeit aus.Advantageously, the receiving element made of high-strength aluminum or a high-strength aluminum alloy. Such a material is characterized by its low weight, its corrosion resistance as well as its high strength.
Der äußere Ringbereich kann an das Aufnahmeelement mittels Schrauben oder Nieten befestigt sein. Eine einfache Montage von äußerem Ringbereich und Aufnahmeelement wird damit gewährleistet. Die Schrauben oder Nieten sorgen außerdem für eine sichere und dauerhafte Verbindung der Bauteile aus unterschiedlichem Werkstoff.The outer ring portion may be secured to the receiving member by means of screws or rivets. A simple assembly of outer ring area and Recording element is guaranteed. The screws or rivets also ensure a secure and permanent connection of the components made of different materials.
Mit besonderem Vorteil kann der äußere Ringbereich mittels Floater an das Aufnahmeelement befestigt sein. Floater sind nietenartige Befestigungselemente, die aufgrund ihrer schwimmenden Lagerung dafür sorgen, dass sich der äußere Ringbereich in einem gewissen Ausmaß radial bewegen kann. Das Ausziehen und Zusammenziehen des Materials wird hierdurch sozusagen aufgenommen. Der äußere Ringbereich kann sich dabei um ca. 1 mm bewegen. Dies ist insbesondere bei einem äußeren Ringbereich aus CMC, welches relativ spröde sein kann, von Vorteil. Die Haltbarkeit des äußeren Ringbereichs wird dadurch erhöht. Außerdem ergibt sich ein besseres Ansprechverhalten und einem Verzug der Bremsscheibe wird vorgebeugt.With particular advantage, the outer ring portion may be secured by floaters to the receiving element. Floaters are rivet-type fasteners that, due to their floating support, allow the outer ring portion to move radially to some extent. The extraction and contraction of the material is thereby absorbed, so to speak. The outer ring area can move about 1 mm. This is particularly advantageous for an outer annular region of CMC, which may be relatively brittle. The durability of the outer ring portion is thereby increased. In addition, there is a better response and a delay of the brake disc is prevented.
Das Aufnahmeelement kann einen mittleren Ringbereich aufweisen, der um den inneren Ringbereich angeordnet ist, wobei Verbindungslippen den inneren und mittleren Ringbereich verbinden, so dass eine bessere Wärmeabfuhr erzielt wird. Außerdem wird durch die damit verbundene Materialeinsparung das Gewicht des Aufnahmeelements entsprechend reduziert. Das Aufnahmeelement kann zusätzlich oder alternativ Lüftungsbohrungen und/oder Ausnehmungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen.The receiving element may have a central annular region which is arranged around the inner annular region, wherein connecting lips connect the inner and middle annular region, so that a better heat dissipation is achieved. In addition, the weight of the receiving element is reduced accordingly by the associated material savings. The receiving element may additionally or alternatively have ventilation holes and / or recesses for weight reduction.
Vorteilhafterweise können am mittleren Ringbereich Befestigungslaschen zur Befestigung am äußeren Ringbereich vorgesehen sein. Die Befestigungslaschen können dabei vom mittleren Ringbereich nach außen weisen und somit in vorteilhafterweise mit dem anliegenden äußeren Ringbereich aus CFC oder CMC verschraubt oder vernietet werden. Die Befestigungslaschen weisen dazuAdvantageously, fastening straps for attachment to the outer ring area can be provided on the middle ring area. The fastening straps can point outward from the middle ring area and can thus be screwed or riveted in an advantageous manner to the adjacent outer ring area made of CFC or CMC. The fastening straps point to it
Bohrungen auf, in welche jeweils eine Schraube oder ein Niet eingeführt werden und mit dem äußeren Ringbereich verbunden werden kann. - A -Holes into which in each case a screw or a rivet can be inserted and connected to the outer ring area. - A -
Die nach außen weisenden Befestigungslaschen können im Bereich der jeweiligen Verbindungsrippen vorgesehen sein. Die Verbindungsrippen dienen somit gleichzeitig der Stabilisierung der Befestigung mit dem äußeren Ringbereich.The outwardly facing fastening tabs may be provided in the region of the respective connecting ribs. The connecting ribs thus simultaneously serve to stabilize the attachment to the outer ring area.
Die Außenseite des mittleren Ringbereichs liegt an der Innenseite des äußeren Ringbereichs zumindest nahezu, insbesondere bündig an, so dass eine stabile und aerodynamisch vorteilhafte Anordnung zur Verfügung gestellt wird.The outer side of the central annular region abuts the inside of the outer annular region at least almost, in particular flush, so that a stable and aerodynamically advantageous arrangement is provided.
Das Aufnahmeelement kann im Wesentlichen plan aufgebaut sein und mit der Ober- und Unterseite des äußeren Ringbereichs bündig verlaufen. Dies kann aerodynamische Vorteile haben.The receiving element may be constructed substantially planar and flush with the top and bottom of the outer ring portion. This can have aerodynamic benefits.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der äußere Ringbereich Lüftungsbohrungen aufweisen, die zweckmäßigerweise regelmäßig verteilt um den äußeren Ringbereich angeordnet sind. Die Lüftungsbohrungen sorgen für einen schnellen Abtransport der beim Bremsen erzeugten Reibungswärme.In an advantageous embodiment variant, the outer ring region may have ventilation holes, which are expediently arranged distributed around the outer ring region. The ventilation holes ensure a quick removal of the frictional heat generated during braking.
Zusätzlich oder alternativ kann der äußere Ringbereich Ausnehmungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen. Auch diese Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise regelmäßig verteilt um den äußeren Ringbereich angeordnet. Die Ausnehmungen zur Gewichtsreduzierung dienen auch gleichzeitig der Lüftung und damit dem Wärmeabtransport.Additionally or alternatively, the outer ring portion may have recesses for weight reduction. These recesses are expediently arranged distributed regularly around the outer ring area. The recesses for weight reduction also serve the ventilation and thus the heat dissipation.
Vorteilhafterweise kann der äußere Ringbereich einen Außendurchmesser von 150 mm - 220 mm, insbesondere 160 mm - 210 mm, aufweisen. Insbesondere ist der Innendurchmesser des äußeren Ringbereichs dem Außendurchmesser des Aufnahmeelements im Wesentlichen angepasst. Der äußere Ringbereich kann eine Breite von 25 mm - 45 mm, insbesondere 30 mm — 40 mm aufweisen, auf welche der Bremsbelag bzw. Bremsklotz einwirken kann. Eine optimale Kombination von ausreichender Bremsfläche sowie geringem Gewicht ist damit geschaffen.Advantageously, the outer ring portion may have an outer diameter of 150 mm - 220 mm, in particular 160 mm - 210 mm. In particular, the inner diameter of the outer ring portion is substantially adapted to the outer diameter of the receiving element. The outer ring portion may have a width of 25 mm - 45 mm, in particular 30 mm - 40 mm, on which the brake pad or brake pad can act. An optimal combination of sufficient braking surface and low weight is thus created.
Der äußere Ringbereich kann ferner eine Stärke von 1 mm - 5 mm, insbesondere 1 ,5 mm - 4 mm, aufweisen, um die notwendige Festigkeit und Stabilität zu besitzen.The outer ring portion may further have a thickness of 1 mm - 5 mm, in particular 1, 5 mm - 4 mm, in order to have the necessary strength and stability.
Die Erfindung ist anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention is explained in more detail with reference to advantageous embodiments in the drawing figures. These show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bremsscheibe;Fig. 1 is a plan view of a brake disc according to the invention;
Fig. 2 eine Unteransicht der Bremsscheibe gemäß Fig. 1 ;FIG. 2 shows a bottom view of the brake disk according to FIG. 1; FIG.
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Bremsscheibe gemäß Fig. 1 und 2;Fig. 3 is a perspective view of the brake disc according to Figures 1 and 2.
Fig. 4 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 vorgesehene Aufnahmeelement;FIG. 4 is a plan view of the receiving element provided in FIG. 1; FIG.
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe;5 shows a plan view of a further embodiment variant of a brake disk according to the invention;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung der Bremsscheibe gemäß Fig. 5;FIG. 6 is a sectional view of the brake disk according to FIG. 5; FIG.
Fig. 7 eine Draufsicht auf den in Fig. 5 verwendeten äußeren Ringbereich;Fig. 7 is a plan view of the outer ring portion used in Fig. 5;
Fig. 8 eine Draufsicht auf das Aufnahmeelement gemäß Fig. 1 und 5; Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des Aufhahmeelements gemäß Fig. 8;8 shows a plan view of the receiving element according to FIGS. 1 and 5; 9 is a perspective view of the receiving element according to FIG. 8;
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe;10 is a plan view of a further embodiment of a brake disc according to the invention;
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Bremsscheibe gemäß Fig. 10;11 is a perspective view of the brake disc according to FIG. 10;
Fig. 12 eine Schnittdarstellung der Bremsscheibe gemäß Fig. 10 entlang der Linie XII-XII;FIG. 12 shows a sectional view of the brake disk according to FIG. 10 along the line XII-XII; FIG.
Fig. 13 eine Draufsicht auf den in Fig. 10 verwendeten äußeren Ringbereich;Fig. 13 is a plan view of the outer ring portion used in Fig. 10;
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Ringbereichs gemäß Fig. 13 sowieFig. 14 is a perspective view of the ring portion of FIG. 13 and
Fig. 15 eine Draufsicht auf das in Fig. 10 verwendete Aufnahmeelement.Fig. 15 is a plan view of the receiving element used in Fig. 10.
Bezugsziffer 1 bezeichnet die Bremsscheibe in ihrer Gesamtheit. Die Bremsscheibe 1 ist dazu geeignet, auf einer Radnabe bzw. einer Radnabenhülse eines Fahrrads befestigt zu werden. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, umfasst die Bremsscheibe 1 einen inneren Ringbereich 2, der mit der Radnabe bzw. derReference numeral 1 denotes the brake disc in its entirety. The brake disk 1 is adapted to be mounted on a wheel hub or a hub shell of a bicycle. As can be seen from the figures, the brake disc 1 comprises an inner ring portion 2 which is connected to the wheel hub or the
Radnabenhülse koppelbar ist, sowie einen äußeren Ringbereich 3, mit dem einWheel hub sleeve is coupled, and an outer ring portion 3, with a
Bremsklotz in Reibkontakt treten kann, um die Bremswirkung zu erzielen. Dabei besteht zumindest der äußere Ringbereich 3 aus kohlenstofffaserverstärktemBrake pad can come into frictional contact to achieve the braking effect. In this case, at least the outer ring region 3 is made of carbon fiber reinforced
Kohlenstoff (CFC) oder keramischem Faserverbundwerkstoff (CMC), insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Siliziumcarbid. Als CFC wird insbesondere kurzfaserverstärkter CFC verwendet. CFC-Werkstoff hat denCarbon (CFC) or ceramic fiber composite material (CMC), in particular of carbon fiber reinforced silicon carbide. In particular, short fiber reinforced CFC is used as the CFC. CFC material has the
Vorteil, dass er ein geringes spezifisches Gewicht, eine minimale Wärmedehnung sowie eine hohe Zähigkeit besitzt. CMC hat den Vorteil, dass es ebenfalls ein geringes Gewicht aufweist, eine minimale Wärmedehnung, eine gute Zähigkeit sowie ein sehr gutes Kalt- als auch Warmbremsverhalten hat. Außerdem zeichnet es sich durch eine sehr gute Verschleißfestigkeit aus.Advantage that it has a low specific weight, a minimum thermal expansion and a high toughness. CMC has the advantage that it is also a low weight, has a minimal thermal expansion, good toughness and a very good cold and warm braking behavior. In addition, it is characterized by a very good wear resistance.
Die Bremsscheibe 1 besitzt ein Aufnahmeelement 4, welches den inneren Ringbereich 2 aufweist und an dem der äußere Ringbereich 3 aus CFC oder CMC befestigt ist. Das Aufnahmeelement 4 besteht dabei aus einem hochfesten Aluminium oder einer hochfesten Aluminiumlegierung, welches sich jeweils durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. Die hohe Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung ist für den Abtransport der bei der Bremsreibung erzeugten Wärme wichtig. Das Aufnahmeelement 4 lässt sich durch diese Werkstoffwahl z.B. im Gussverfahren herstellen. Aluminium hat außerdem den Vorteil, dass es ein geringes spezifisches Gewicht besitzt.The brake disk 1 has a receiving element 4, which has the inner ring portion 2 and to which the outer ring portion 3 made of CFC or CMC is attached. The receiving element 4 consists of a high-strength aluminum or a high-strength aluminum alloy, which is characterized in each case by a high thermal conductivity. The high thermal conductivity of aluminum or aluminum alloy is important for the removal of heat generated during braking friction. The receiving element 4 can be characterized by this choice of material, e.g. produced by casting. Aluminum also has the advantage of having a low specific gravity.
In den Ausführungsvarianten gemäß den Fig. 1 und 5 ist der äußere Ringbereich 3 an das Aufnahmeelement 4 mittels Nieten 5 befestigt. Mittels der Nieten 5 ist eine einfache und schnelle Montage möglich. Die Nieten 5 stellen außerdem eine feste und dauerhafte Verbindung sicher.In the embodiment according to FIGS. 1 and 5, the outer ring portion 3 is fixed to the receiving element 4 by means of rivets 5. By means of the rivets 5 a simple and quick installation is possible. The rivets 5 also ensure a firm and lasting connection.
Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 10 - 12 ist der äußere Ringbereich 3 mittels Floater 6 an das Aufnahmeelement 4 befestigt. Die Floater 6 sorgen für eine schwimmende Lagerung des äußeren Ringbereichs 3 am Aufnahmeelement 4, so dass sich der äußere Ringbereich 3 um ca. 1 mm radial bewegen kann. Einem Verzug der Bremsscheibe 1 wird damit entgegengewirkt und gleichzeitig eine bessere Haltbarkeit sichergestellt.In the embodiment according to FIGS. 10 to 12, the outer ring area 3 is fastened to the receiving element 4 by means of floaters 6. The floaters 6 ensure a floating mounting of the outer ring portion 3 on the receiving element 4, so that the outer ring portion 3 can move radially by about 1 mm. A delay of the brake disc 1 is thus counteracted and at the same time ensures better durability.
Das Aufnahmeelement 4 weist einen mittleren Ringbereich 7 auf, der um den inneren Ringbereich 2 angeordnet ist, wobei Verbindungsrippen 8 den inneren 2 und mittleren Ringbereich 7 verbinden. Die Verbindungsrippen 8 bzw. die zwischen den Verbindungsrippen 8 sich ergebenden Ausnehmungen 9 sorgen für einen schnellen Wärmeabtransport. Außerdem bewirken die Verbindungsrippen 8 eine Steifigkeit bzw. Verwindungssteifigkeit des Aufnahmeelementes 4.The receiving element 4 has a central annular region 7, which is arranged around the inner annular region 2, wherein connecting ribs 8 connect the inner 2 and middle annular region 7. The connecting ribs 8 and the resulting between the connecting ribs 8 recesses 9 provide a fast heat dissipation. In addition, the connecting ribs 8 cause a rigidity or torsional rigidity of the receiving element. 4
Bei den Ausfuhrungsvarianten gemäß der Fig. 1 und 8 sind am mittleren Ringbereich 7 Befestigungslaschen 10 zur Befestigung am äußeren Ringbereich 3 vorgesehen. Die Befestigungslaschen 10 sind dabei so angeordnet, dass die Außenseite des mittleren Ringbereichs 7 mit der Innenseite des äußeren Ringbereichs 3 zumindest nahezu bündig abschließt.In the embodiments according to FIGS. 1 and 8 fastening straps 10 are provided for attachment to the outer ring portion 3 at the middle ring portion 7. The fastening straps 10 are arranged so that the outside of the middle ring portion 7 terminates at least almost flush with the inside of the outer ring portion 3.
Die nach außen weisenden Befestigungslaschen 10 sind im Bereich der jeweiligen Verbindungsrippen 8 vorgesehen. Die Befestigungslaschen 10 sind also in Verlängerung zu den jeweiligen Verbindungsrippen 8 angeordnet, was für die gesamte Stabilität von Vorteil ist.The outwardly facing fastening tabs 10 are provided in the region of the respective connecting ribs 8. The fastening tabs 10 are thus arranged in extension to the respective connecting ribs 8, which is advantageous for the entire stability.
Wie oben bereits erwähnt, liegt die Außenseite des mittleren Ringbereichs 7 an der Innenseite 12 des äußeren Ringbereichs 3 zumindest nahezu an, was z.B. besonders aus der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 3 oder der Schnittdarstellung gemäß Fig. 6 zu erkennen ist. Da das Aufnahmeelement 4 dort aber im Wesentlichen stufenförmig ausgebildet ist, ragt es teilweise unter der Ebene des äußeren Ringbereichs hervor.As already mentioned above, the outside of the central ring portion 7 on the inner side 12 of the outer ring portion 3 at least almost, for example. can be seen in particular from the perspective view of FIG. 3 or the sectional view of FIG. 6. Since the receiving element 4 is formed there but substantially step-shaped, it protrudes partially below the plane of the outer ring portion.
Bei der Ausführungsvariante gemäß den Fig. 10 - 15 dagegen, ist das Aufnahmeelement im Wesentlichen plan aufgebaut (s. Fig. 12). Dort stehen nur die Floater 6 oben und unten hervor.By contrast, in the case of the embodiment variant according to FIGS. 10 to 15, the receiving element has a substantially planar construction (see FIG. There are only the floaters 6 above and below.
Die Ausführungsvariante des äußeren Ringbereichs 3 gemäß Fig. 7 weist Lüftungsbohrungen 13 auf, die der Belüftung sowie dem schnelleren Abtransport der Wärme an die Luft dienen. Außerdem weist der äußere Ringbereich Ausnehmungen 14 zur Gewichtsreduzierung auf. Die Ausnehmungen 14 dienen zudem der besseren Belüftung. Der äußere Ringbereich 3 weist einen Außendurchmesser von 150 mm - 220 mm, insbesondere 160 mm - 210 mm auf. Der äußere Ringbereich weist eine Breite von 25 mm - 45 mm, insbesondere 30 mm - 40 mm auf und hat eine Stärke von 1 mm - 5 mm. Der Innendurchmesser des äußeren Ringbereichs entspricht dabei im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Aufnahmeelements oder ist geringfügig größer. Der äußere Ringbereich bietet somit genügend Fläche für die Einwirkung des Bremsklotzes und besitzt außerdem die notwendige Stabilität und Festigkeit. The embodiment of the outer ring portion 3 shown in FIG. 7 has ventilation holes 13, which serve for ventilation and the faster removal of heat to the air. In addition, the outer ring portion has recesses 14 for weight reduction. The recesses 14 also serve better ventilation. The outer ring portion 3 has an outer diameter of 150 mm - 220 mm, in particular 160 mm - 210 mm. The outer ring portion has a width of 25 mm - 45 mm, in particular 30 mm - 40 mm and has a thickness of 1 mm - 5 mm. The inner diameter of the outer ring portion corresponds substantially to the outer diameter of the receiving element or is slightly larger. The outer ring area thus provides enough surface for the action of the brake pad and also has the necessary stability and strength.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
1) Bremsscheibe1) Brake disc
2) innerer Ringbereich2) inner ring area
3) äußerer Ringbereich 4) Aufnahmeelement3) outer ring portion 4) receiving element
5) Niet5) rivet
6) Floater6) floaters
7) mittlerer Ringbereich7) middle ring area
8) Verbindungsrippe 9) Ausnehmung8) connecting rib 9) recess
10) Befestigungslasche10) fastening strap
H) AußenseiteH) outside
12) Innenseite12) inside
13) Lüftungsbohrung 14) Ausnehmung 13) ventilation hole 14) recess

Claims

SCHUTZ ANSPRÜCHE PROTECTION CLAIMS
1. Bremsscheibe, die dazu geeignet ist, auf einer Radnabe bzw. einer1. brake disc, which is suitable, on a wheel hub or a
Radnabenhülse eines Fahrrads befestigt zu werden, umfassend einen inneren Ringbereich (2), der mit der Radnabe bzw. der Radnabenhülse koppelbar ist, sowie einen äußeren Ringbereich (3), mit dem ein Bremsklotz in Reibkontakt treten kann,Wheel hub shell of a bicycle to be fastened, comprising an inner ring portion (2) which is coupled to the wheel hub or the hub shell, and an outer annular portion (3), with which a brake pad can come into frictional contact,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
zumindest der äußere Ringbereich (3) aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff (CFC) oder keramischen Faserverbundwerkstoff (CMC), insbesondere aus kohlenstofffaserverstärktem Siliziumcarbid, besteht.at least the outer ring region (3) consists of carbon fiber reinforced carbon (CFC) or ceramic fiber composite material (CMC), in particular of carbon fiber reinforced silicon carbide.
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1,2. Brake disc according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
ein Aufnahmeelement (4) vorgesehen ist, welches den inneren Ringbereich (2) aufweist und an dem der äußere Ringbereich (3) befestigt ist.a receiving element (4) is provided which has the inner ring area (2) and to which the outer ring area (3) is fastened.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 2,3. Brake disc according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aufhahmeelement (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.characterized in that the receiving element (4) consists of aluminum or an aluminum alloy.
4. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 2 oder 3,4. Brake disc according to one of claims 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich (3) an das Aufnahmeelement (4) mittels Schrauben oder Nieten (6) befestigt ist.the outer ring area (3) is fastened to the receiving element (4) by means of screws or rivets (6).
5. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 2 oder 3,5. Brake disc according to one of claims 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich (3) mittels Floater (6) an das Aufnahmeelement befestigt ist.the outer ring area (3) is fastened to the receiving element by means of floaters (6).
6. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,6. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
das Aufnahmeelement (4) einen mittleren Ringbereich (7) aufweist, der um den inneren Ringbereich (2) angeordnet ist, wobei Verbindungsrippen (8) den inneren (2) und mittleren Ringbereich (7) verbinden.the receiving element (4) has a central annular region (7) which is arranged around the inner annular region (2), connecting ribs (8) connecting the inner (2) and middle annular region (7).
7. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass7. Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that
am mittleren Ringbereich (7) Befestigungslaschen (10) zur Befestigung am äußeren Ringbereich (3) vorgesehen sind.on the middle ring portion (7) fastening tabs (10) are provided for attachment to the outer ring portion (3).
8. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 6 oder 7,8. Brake disc according to one of claims 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
im Bereich der jeweiligen Verbindungsrippen (8) jeweils eine nach außen weisende Befestigungslasche (10) vorgesehen ist.in the region of the respective connecting ribs (8) in each case an outwardly facing fastening tab (10) is provided.
9. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,9. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Außenseite (11) des mittleren Ringbereichs (7) an der Innenseite (12) des äußeren Ringbereichs (3) zumindest nahezu anliegt.the outer side (11) of the middle annular region (7) at least almost rests on the inner side (12) of the outer annular region (3).
10. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,10. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
das Aufnahmeelement (4) im Wesentlichen plan aufgebaut ist. the receiving element (4) is constructed substantially flat.
11. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,11. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich (3) Lüftungsbohrungen (13) aufweist.the outer ring region (3) has ventilation holes (13).
12. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,12. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich Ausnehmungen (14) zur Gewichtsreduzierung aufweist.the outer ring portion has recesses (14) for weight reduction.
13. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,13. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich (3) einen Außendurchmesser von 150 mm — 220 mm, insbesondere 160 mm - 210 mm, aufweist.the outer ring portion (3) has an outer diameter of 150 mm - 220 mm, in particular 160 mm - 210 mm.
14. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,14. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich (3) eine Breite von 25 mm - 45 mm, insbesondere 30 mm - 40 mm aufweist. the outer ring area (3) has a width of 25 mm - 45 mm, in particular 30 mm - 40 mm.
15. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,15. Brake disc according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der äußere Ringbereich (3) eine Stärke von 1 mm - 5 mm aufweist. the outer ring portion (3) has a thickness of 1 mm - 5 mm.
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