CN103797264B - 机动车的盘式制动器和制动衬片 - Google Patents

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Abstract

一种机动车、特别是商用车辆的盘式制动器，其具有搭接制动盘的制动卡钳以及能位置固定地固定至车辆的制动器托架（1），其中引导配备有衬片承载板（42）和固定在该衬片承载板上的摩擦衬片的至少一个制动衬片，该制动器托架两个在入口侧和出口侧具有支撑衬片承载板（42）的承载角（2，3），其中制动器托架（1）的入口侧的承载角（3）和衬片承载板（42）的与承载角相邻的支撑面（422）的形状配合地彼此啮合，并且出口侧的承载角（2）与衬片承载板（42）的相应的支承轮廓具有支撑面（21，423），该支撑面在其整体、局部的或至少在制动器托架上的衬片支撑部的径向最高的区域中以倾角相对于Y轴倾斜。此外描述了一种制动衬片（4）。

Description

机动车的盘式制动器和制动衬片
技术领域
本发明涉及一种机动车的盘式制动器以及涉及一种制动衬片。
背景技术
一般的盘式制动器基本上由在运行时随车轴转动的制动盘、至少一个或多个设置在制动盘一侧或优选设置在制动盘两侧的制动衬片、制动卡钳和优选在制动盘的一侧或两侧延伸的制动器托架组成。具有制动器托架的盘式制动器优选具有可相对于制动器移动的滑动卡钳或者枢转卡钳。
为了确保盘式制动器的可靠的功能而需要在制动卡钳或制动器托架中可靠地引导并且支撑制动衬片。
为此，通常已知的制动器托架(并且也包括根据本发明的制动器托架)优选在制动盘的每一侧上都优选具有两个在制动盘的圆周方向上依次设置的承载角，所述承载角通过至少一个支撑件彼此连接并且径向突出于框架，该承载角侧向地限定用于容纳制动衬片的衬槽的边界。在此，根据现有技术，衬片槽还优选地构造成在向外的方向上开放，使得制动衬片能够径向地从外部移入到衬片槽中。在装入之后，制动衬片通过压紧托架径向地固定。可选地，可以设有衬片保持弹簧，尤其是弹性地设置且作用在衬片压紧托架和制动衬片之间的衬片保持弹簧。
制动衬片在工作中承受多种负荷。制动衬片要承受高的热负荷和机械负荷。在a)操作制动器和b)不操作制动器的两种工作状态产生不同的负荷状态。
在操作制动器时，制动衬片承受高的压力和横向力，其中制动衬片可以实现经由摩擦材料将在制动衬片的摩擦面上产生的横向力导入到衬片承载板中并且从那里导入到制动卡钳或制动器托架中。作用于制动衬片上的横向力在此主要由出口侧的承载角、即在制动盘的转动方向上在前方的承载角接收。
此外，制动衬片必须将由制动卡钳产生的压紧力转换成尽可能均匀地在摩擦面上分布的压力。为此，由制动卡钳产生的压紧力必须借助于弯曲刚性的衬片承载板转换成面负荷。
问题是，由于受限的安装空间条件，已知的制动衬片的衬片承载板的、贴靠制动器托架的端侧的细长侧面或支撑面在制动过程中不能够阻止制动衬片的旋转运动。该旋转运动会对空气隙，即摩擦衬片和制动盘之间的间隙有负面影响以及对制动衬片的磨损性能、尤其是成偏斜磨损的形式的磨损性能以及衬片的间隙有负面影响。
将DE 29 26 818 A1视作现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，进一步改进这种类型的盘式制动器，以使得尽可能地避免前述的对运行性能的不利影响。
该目的通过一种机动车盘式制动器来实现。盘式制动器具有搭接制动盘的制动卡钳、能位置固定地固定至车辆的制动器托架，在制动器托架中引导配备有衬片承载板和固定在衬片承载板上的摩擦衬片的至少一个制动衬片，其中制动器托架在制动盘的主转动方向上在入口侧和出口侧具有支撑制动衬片的衬片承载板的承载角，其中制动器托架的入口侧的承载角和衬片承载板的与承载角相邻的支撑面彼此啮合，其特征在于，出口侧的承载角与衬片承载板的相应的支承轮廓具有支撑面，支撑面在其整体、局部的或至少在制动器托架上的衬片支撑部的径向最高的区域中以倾角相对于Y轴倾斜。
在此，将在车辆向前行驶期间制动盘的主转动方向、即制动盘的转动方向上在后方的承载角称作入口侧的承载角。
相应地，将在车辆向前行驶期间制动盘的主转动方向、即制动盘的转动方向上在前方的承载角称作出口侧的承载角。
在此，出口侧的承载角和对应的衬片承载板的轮廓具有分别至少在径向最高的支撑点的区域中以倾角α>0°相对于Y轴倾斜的支撑面，其中设计这些支撑面用于在制动时在主运动方向上彼此抵靠。
为了防止由最高的支撑点A的倾斜位置所造成的制动衬片的切向的打滑脱离，倾角在此优选地小于力导入角与在出口侧的承载角上的支撑点处的摩擦系数μa的反正切的总和。在8°和30°之间的倾角α表明是特别有利的。同样为了确保衬片在承载角的支撑部处不会切向地打滑脱离，优选地得出角度α的数值在最小值8°和最大值30°之间。
在根据本发明的盘式制动器中，其中该盘式制动器的制动器托架的入口侧的承载角和衬片承载体的与承载角相邻的支撑面彼此啮合，制动衬片支撑在出口侧的承载角上的支撑点处，该支撑点在Y方向上位于代表总摩擦力的力作用线之下。
这种在两个承载角上能实现的力分布对制动性能产生有利的效果。
一方面，在制动衬片上得出绕平行于制动盘的旋转轴线的Z轴的、确定的扭矩。通过这个扭矩在入口侧在承载角上也有利地产生支撑力并且因此在制动过程中将制动器托架的这一侧加入到力流中，由此再次实现在制动器托架中实现更有效的力分布或力传导。在常规的制动器托架中不存在制动衬片的入口侧支撑，而与此相比在出口侧的承载角处具有非常大比例的衬片支撑。
因此有利的是，与现有技术相比在制动过程中在两个承载角上存在更加均匀的力分布，这个相对低的最高支撑点(在Y方向上)也显著地有助于该力分布。
这在第一模型研究的基础上进行说明。简单地说，为了描述衬片能够假设一个在周向方向上的短的环形区段的模型(即将周向方向上的覆盖角简化地认为是相对小的)，对此存在力作用线或力作用向量，该力作用向量经过制动衬片在X方向上的重心(垂直于制动盘旋转轴线)。在图2以及其他附图中，该力作用向量在附图中示出的变体中径向精确地或大致地位于制动衬片的中央并且在周向方向上位于制动衬片的中央或大致在制动衬片的中央。相反，—为此参见图3和4并且参见除图1之外的另外的附图—，相对于设定在重心处的力作用向量，优选并且有利地进一步在垂直于制动盘轴向的Y方向上向内部进行制动器托架的出口侧的支撑。这也适用于那些其中没有绘制出制动器托架的附图。
制动衬片在出口侧的承载角上在Y方向上的最高的支撑点A尤其优选地具有至力作用线的间距h，该间距至少为制动衬片在总摩擦力的力作用线的方向上的长度的0.1倍和/或为制动衬片的垂直于总摩擦力的力作用线的方向的宽度的0.1倍和0.25倍之间。如此，力导入和分布在入口侧也是有利的，这还在下面继续详细地阐明。
此外，尤其有利的是，出口侧的承载角和衬片承载板的对应的轮廓分别具有相对于Y轴线倾斜一定倾角α>0°的支撑面，其中为了在制动时彼此支承，沿主行驶方向确定所述支撑面。
为了防止制动衬片由于最高的支撑点A的倾斜姿态而沿切向滑动，倾角在此优选小于力导入角和在出口侧的承载角上的支撑点处的摩擦系数μa的反正切的总和。倾角α在8°和30°之间被证实为是尤其有利的。也为了确保衬片在支撑角的支撑部处不切向地滑走，优选得到最小8°和最大30°之间数值的角度α。
上文详述的考虑方案适用于在前进方向上的制动过程。然而，为了在倒退方向上的制动过程也能够没有功能损害，在前进方向上指向入口侧的的制动承载角必须具有最小高度。在此有利的规则是，制动承载角的高度应当大于衬片摩擦力在周向方向上定向的作用线的高度位置。由此确保，通过制动衬片的支撑在制动衬片上不产生附加的旋出力矩。
根据一个有利的设计变体，制动器托架的出口侧的承载角构成为比入口侧的承载角低。这尤其涉及距制动盘的旋转轴线(Z轴线)的径向距离。相对于出口侧的承载角以径向升高的方式构成的入口侧的承载角尤其确保可靠地稳固和防止制动衬片在入口侧从制动器托架中旋出。
特别地，入口侧的承载角高于力作用线与入口侧的承载角的交点，这也改进了在向后行驶时制动衬片的保持能力。
根据另一设计变体，制动器托架的出口侧的承载角和衬片承载板的与该承载角相邻的支撑面成形为，使得衬片承载板在出口侧从制动器托架中能够径向地枢转远离制动盘的旋转轴线。由此，在提供制动器托架的和为了防止制动衬片的旋转运动的衬片承载板的结构设计的同时，也能够实现制动衬片的简单的装入和拆出。制动衬片在制动器托架中的装入和拆出在此能够以简单的方式通过枢转运动进行。
根据一个有利的设计变体，与制动器托架的入口侧的承载角相邻的衬片承载板的支撑面具有偏移部，该偏移部啮合到入口侧的承载角上的与偏移部相对应的底切中。由此，不仅通过存在的足够的摩擦力而且通过衬片承载板和入口侧的承载件的造型来防止摩擦衬片在入口侧旋出，由此也实现了在入口侧处的相对高的支撑力的重新分配。在此尤其有利的是，偏移部例如这样形状配合地啮合到入口侧的承载角上的底切中，即入口侧的承载角具有头部件，该头部件搭接在衬片承载板的与入口侧的承载角相邻的支撑面的偏移部上。
根据另一优选的设计变体，衬片承载板通过相对于在中央穿过制动衬片并且伸展穿过制动盘的旋转轴线的镜像轴线不对称地构成相应的偏移部来成形。由此也得到多种优点。因此，通过入口侧的以在径向方向作用的方式引入制动衬片来在制动过程期间防止制动衬片的旋转效果。此外，由于不对称性产生了不对称地设置制动衬片的摩擦材料的可能性，例如以用于补偿摩擦材料的偏斜磨损。此外，通过这种非对称构造，在一定程度上排除了将制动衬片错误地装入到制动器托架中的可能性。因此，底切优选作为凸出部沿制动盘的主转动方向的方向延伸并且由衬片承载板在入口侧啮合在下方，使得制动衬片不能够直接径向地相对于制动盘中点从制动器托架中取出。
附图说明
接下来根据附图详细地描述本发明的实施例。
附图示出：
图1示出根据现有技术的保持在制动器托架中的制动衬片的侧向俯视图，
图2示出具有装入制动器托架中的制动衬片的根据本发明的制动器托架的第一设计变体的侧视图，
图3示出具有为了安装和拆卸而枢转的制动衬片的图2中的制动器托架和制动衬片的侧视图，
图4a至4d示出图2中的制动衬片和制动器托架的侧视图，其中示出了制动盘和作用于制动器托架或制动衬片上的不同点上的力，
图5示出图2中的制动衬片和制动器托架的俯视图，其中示出了作用在不同的点上的力，
图6a至6e示出根据本发明的制动衬片的造型的不同的设计变体，
图7示出根据本发明的盘式制动器的第二设计变体的透视图，
图8示出图7中的盘式制动器的设计变体的制动器托架的透视图，
图9示出图7中的盘式制动器的设计变体的制动衬片的透视图，
图10a至10c出根据本发明的制动衬片的摩擦衬片的造型的不同的设计变体，和
图11和12示出具有装入制动器托架中的制动衬片的根据本发明的制动器托架的设计变体的侧视图。
具体实施方式
在下面的附图描述中，术语如上方、下方、左侧、右侧、前方、后方等基本上涉及在相应的附图中选择的示例性的视图以及盘式制动器、衬片承载板和制动器托架在附图中的位置。在另外的装入位置中，用于描述的坐标系也连带地移动。
在笛卡尔坐标系中，Z轴平行于制动盘-旋转轴线(在C处，见图4a和5)，X轴垂直于制动盘旋转轴线(在C处，见图4a)延伸穿过制动盘旋转轴线或者平行于所述直线延伸，并且Y轴垂直于X轴和Z轴延伸。Y轴还优选大致在衬槽的中央(在周向方向上)延伸穿过制动衬片的重心。
在图2中以示意图示出了盘式制动器的细节。在此，制动衬片4的衬片承载件以附图标记42标注，在衬片承载件的图2中不可见的后侧上固定有摩擦衬片41(能够在图5、7或10中识别)。制动衬片4的衬片承载件42安装在位置固定地安装在车辆侧的制动器托架1上并且在制动卡钳侧借助于衬片保持托架6保持在制动器托架1中。
在此，制动器托架1能够如在此示出的那样构成为单独的构件、或构成为制动卡钳8的集成的组成部分。为了将制动器托架1固定在车轴上，该制动器托架通常设有孔7，能够将螺丝或者栓插入到孔中并且将制动器托架保持在车轴上。也能够考虑其他用于固持和/或支撑制动衬片4的支撑元件。
如在图4a、b和7中示出的那样，制动器托架1框架状地搭接或者绷紧制动盘5的径向外部的部段，并且基本上由两个通过桥接件11彼此连接的且在平行于制动盘5的制动面的平面中依次设置的承载角2、3组成，所述承载角侧向地、即在入口侧和出口侧支撑制动衬片4的衬片承载板42。
在图7中示出的制动器托架1在作用侧和反作用侧绷紧制动盘。也能够考虑仅在作用侧或者仅在反作用侧保持制动器衬片的制动器托架的设计变体。在制动盘5的另一侧上设置的制动衬片4在该可选的设计变体中优选直接地保持在制动卡钳8中。制动卡钳8优选是可移动地设置在制动器托架上的制动卡钳。
在此，制动衬片4的衬片承载板42在装入的状态下无间隙地或几乎无间隙地置入在制动器托架1的通过承载角2、3和连接所述承载角的桥接件11形成的、径向向外打开的衬槽中。
在此，制动器托架1的入口侧的承载角3相反于如在图1中的实例中示出的根据现有技术的盘式制动器而不构成为具有朝向制动衬片的直线的支撑面104的承载件102，而是具有底切32，该底切在衬片承载板42的与制动器托架1的入口侧的承载角3相邻的支撑面422处容纳偏移部424。
在此，底切32和在衬片承载板42的与制动器托架1的入口侧的承载角3相邻的支撑面422上的偏移部424成形为，使得制动衬片4能够围绕平行于制动盘5(在图4a中示出)的旋转轴线C的枢转轴线相反于制动盘5的主转动方向HDR枢转。在此，底切32作为凸起在制动盘5的主转动方向HDR的方向上延伸并且由入口侧上的衬片承载板42、尤其前述偏移部424从下方啮合，即制动衬片4不能够直接径向地相对于制动盘中点C从制动器托架1中取出。
制动器托架1的出口侧的承载角2和衬片承载板42的与该承载角相邻的支撑面41相应地成形为，使得制动衬片4能够围绕平行于制动盘5的旋转轴线C的枢转轴线相反于制动盘5的主转动方向HDR枢转。因此，将制动衬片4保持在制动器托架1中，使得在装入和拆出时需要枢转运动或者枢转运动和径向运动的组合，其中径向运动在将制动衬片4从底切32中枢转出之后而将制动衬片4拆出时或者在将制动衬片4枢转到入口侧的承载角3的底切32中之前装入制动衬片4时进行。由此，确保将制动衬片4简单地装入到制动器托架1中或者简单地从其中拆出。
如在图2中可识别的是，衬片承载板42的与制动器托架1的出口侧的承载角2相邻的支撑面41为此具有至少部分搭接承载角2的偏移部43。在此，具有在其上设置有摩擦衬片41的衬片承载板42的偏移部43、44以及制动器托架1的底切32的设计方案和布置使得衬片承载板42还有制动器托架1优选具有不对称的造型，该造型对于装入和拆出制动衬片还有为了将制动衬片或衬片承载板改进地支撑在制动器托架1上而言是有利的。
能够由制动衬片4围绕其枢转的枢转轴线在此优选地在衬片承载板42的与制动器托架1的入口侧的承载角3相邻的支撑面422的区域中位于入口侧的承载角3的头部区域33的附近，优选在入口侧的承载角3的头部区域33附近的20mm(<＝20mm)的区域中。
在根据现有技术的制动器托架和衬片承载板中，制动器托架100(在图1中示出)设计具有分别在入口侧和出口侧支撑衬片承载板105的承载角101、102。为了装入或拆出衬片承载板105，将衬片承载板垂直地插入到两个承载角101、102之间的间隙中，其中承载角101、102延伸至径向外置的边缘或者几乎延伸至衬片保持承载件105的边缘。在此，承载板105的与承载角相邻的支撑面103、104以及承载角的内面101、102构成为平坦的面。特别地，出口侧的承载角101在此必须经受得起在上端部处的高度集中的力，这伴随有承载角的高的负荷和变形以及伴随有在制动衬片的衬片保持承载件105和制动器托架100中的不利的力分布。
与之相反的是，如在图2、3和4a至4d中示出的那样，出口侧的承载角2设计为较低的或平坦的，使得衬片保持承载件42的出口侧的承载角2上的上部的支撑点A不位于支撑面421的上端部上，而是位于描述作用于制动衬片4上的总摩擦力的力作用线FRxges之下，如这尤其在图4b中示出。在此，该力作用线FRxges径向地位于制动衬片的重心的高度上。在此，在制动衬片上，支撑点大致位于支撑面421的中央或者中央之下。由此，在制动过程中，在制动衬片4的衬片保持承载件42上作用有围绕Z轴的限定的转矩。通过该转矩产生一个支撑力，该支撑力也在入口侧的承载角3上作用于底切32和偏移部424上，并进而也在制动过程期间将制动器托架1的入口侧并入到力流中。
出口侧的承载角2和入口侧的承载角3在相应的承载角的根部具有支撑面21、31，这些支撑面彼此平行或优选如在图2中示出那样以相对于平行于进一步在下面限定的坐标系中的y轴的直线成锐角地分离。
在此，侧向地部分地围住衬片保持承载件4的支撑面21、31的长度优选大致为衬片承载板42的高度hB的一半或更小，以便一方面实现将衬片承载板42枢转到制动器托架1中或者从中枢转出并且另一方面将在制动过程期间保持作用在出口侧的承载角2上转矩尽可能小。
相应于衬片承载板4的支撑面41上的偏移部43的设计方案，在出口侧的承载角2的支撑面21之上，支撑面21远离衬片承载板42倾斜，以形成倾斜面22。
相应于衬片承载板4的入口侧的支撑面42的偏移部44的设计方案，在入口侧的承载角3的支撑面31之上，衬片承载板42的支撑面在构成底切32的情况向内倾斜。
由图3示出了将具有衬片承载板42的衬片尤其简单地装入到制动器托架1中或者从制动器托架中简单地拆卸。在此能够良好识别的是，通过简单的枢转运动，使衬片承载板42脱离在入口侧的承载角3的头部33上与底切32的啮合。
在附图4a至4d中，除了构件之外还示出了作用在构件的不同的点上的力的表示力的箭头。在此，制动盘5的旋转轴线以附图标记C示出，该旋转轴线同时限定作为笛卡尔坐标系的Z轴。在C处正交交叉的水平的虚线(X轴)和垂直的虚线(Y轴)用作为坐标系的X轴和Y轴。
如果在平面中更精确地考虑制动衬片4上的力并且如果尤其不再简单地假设衬片的短的覆盖角度而是在周向方向上的覆盖角该覆盖角大致更大(并且优选从圆心观察大于25°、尤其优选大于35°)，那么适用的是(见图4a)：
对于入口侧的衬片半部而言：
在x方向上(在笛卡尔坐标系中观察具有a)作为Z轴的盘片旋转轴线；b)垂直于Z轴并与之交叉的Y轴；和c)垂直地交叉于Y轴的、但是不与Z轴交叉的X轴)：
其中
p：制动衬片的面压强
b：衬片宽度
rm：摩擦半径
μ：衬片摩擦系数
在入口方向或出口方向上的覆盖角
κ：在入口或出口侧的承载角的接触点上的在入口方向或出口方向上的覆盖的角度
FRxe：衬片入口侧的在x方向上的衬片摩擦力分量
摩擦半径rm被假设为在径向方向上位于制动盘或制动衬片的中央。
在x方向上作用的衬片摩擦力必须由出口侧的制动承载角2接收。
在y方向上：
其中
FRye：在y方向进入的衬片侧的衬面摩擦力衬片摩擦力分量
在y方向上作用的衬片摩擦力导致制动衬片从制动器承载槽中抽出。
对于出口侧的衬片半部适用的是：
在x方向上，由于相同的力作用方向，因此能够在没有对入口侧的衬片半部产生变化的情况下来调用该关系式。
在y方向上适用如上关系，然而具有相反的符号。在此，该力导致制动衬片被压入到制动器承载槽中。
其中
FRya：在y方向上离开的衬片侧的衬片摩擦力分量
由于该事实得到在制动衬片上在y方向上的不对称的力作用。
作用在x方向上的总衬片摩擦力是：
其中：
FRxa：在x方向上离开的衬片侧的衬片摩擦力分量
FRxges：在x方向上的总衬片摩擦力
该力必须单独地由出口侧的承载角2接收。
如果现在考虑在出口侧的承载角的接触点A上的点A中的围绕Z轴的力平衡和力矩平衡(图4b)，那么考虑到之前确定的关系式而得到下述公式：
ΣM(A)＝0＝Fey·1-FRxges·h-FRya·1/4 1-FRye·3/4 1
ΣF(x)＝0＝Fax-FRxges
ΣF(y)＝0＝Fay-FRya-FRye-Fey
借助FRya＝-FRye得出：
其中：
Fey：入口侧的承载角在y方向上的支撑力
Fay：出口侧的承载角在y方向上的支撑力
I：制动衬片4的衬片长度
h：力作用线距出口侧的承载角2上的支撑点(A)的间距
从该公式中令人惊讶地得出，通过制动器托架1的相应的造型也能够在入口侧产生支撑力。
为了实现该目的，有利地提出，阻止制动器托架1中的制动衬片4在入口侧旋出。这例如能够通过制动衬片4上的啮合到制动器托架1中的凸起来实现(见图2)。
包括比例h/l的所述公式同样地示出：通过出口侧径向相对低的径向支撑点A能够令人惊讶地并且有利地提高入口侧的承载角3上的支撑力，所述相对低的径向支撑点尤其可以通过将出口侧的承载角2设置为比入口侧的承载角低的方式容易地实现。(h应当尽可能地大；支撑点A尤其是在径向方向上极其高/最高的支撑点A)。
通过所描述的措施，在制动器托架1中实现更为有利的力分布。没有制动器衬片的入口侧的支撑的常规的制动器托架在入口侧的承载角中具有高度集中的衬片支撑力。
在常规的制动器托架中，在y方向上作用的衬片入口侧的摩擦力分量必须主要经由衬片承载板和制动卡钳或压力件之间的摩擦接触而导入到卡钳支承装置中。衬片入口侧的摩擦力分量导致卡钳支承装置的高的负荷。为了避免过早的磨损或失灵，因此需要相对结实的尺寸，进而需要大的安装空间。
此外，存在下述可能性，即在制动衬片和制动卡钳或压力件之间过小的力配合的情况下(例如在存在油脂或油的情况下)会引起制动衬片的旋出进而引起制动器故障。
如之前描述的那样，制动衬片4应当在入口侧悬挂在制动器承载角1中。为了确保简单的安装和拆卸，因此应当通过制动衬片的枢转运动实现装入和拆出。为了实现该目的，出口侧的承载角2和衬片承载件42的相对应的轮廓具有倾斜的支撑面，如在图3和6中示出。
然而，出口侧的支撑角2相对于Y轴的倾角α不能够任意地选择。一方面，通过装入和拆出条件确定最小倾斜位置。另一方面，通过遵守自锁边界来预设所允许的最大倾斜位置。在超过自锁边界的情况下，可能造成制动衬片4的切向滑走。自锁边界决定性地取决于衬片几何形状、衬片支撑部上的摩擦性能和制动衬片4和制动器托架1之间的力传递的方向。
在图4c中示出物理上的关联并且通过下面的公式来确定。
对于力作用角γ适用的是：
Y＝arctan FRay/FRxges
其中，
其中FaN＝FaR/μa以及
FaR＝FaT(自锁的条件)得出：
其中：
γ：出口侧的承载角2上的力作用角
α：出口侧的承载角2上的支撑面的倾角
Fa：出口侧的承载角上的总共的支撑力
FaN：出口侧的承载角上的法向力(垂直于支撑面)
FaT：出口侧的承载角上的切向力(平行于支撑面)
μa：出口侧的承载角上的衬片支撑部处的摩擦系数
上面的公式限定出口侧的承载角2的倾角与支撑点处的摩擦μa和力导入角γ的关系的自锁条件。
为了确保衬片4不在承载角2的支撑部上切向地滑走，所选择的角度α必须显著地小于借助于上面的关系所计算的角度。
在考虑重型商用车的制动衬片的常见的尺寸和承载角上的实际的摩擦条件(μa＝0.1至0.2)的情况下，优选得到最小8°和最大30°之间的值的角度α。
以上实施的检验方法适用于在正向方向上的制动过程。然而，为了在反向方向上的制动过程也能无功能损害地实行，在正向方向上朝向入口侧定向的制动承载角3具有最小高度。在此，如在常规的制动器承载件中常见的状况也是适用于此。有利的是，制动器托架的高度应当大于衬片摩擦力的在周向反向上定向的作用线的径向高度位置。由此确保，通过制动衬片的支撑在制动衬片上不产生附加的旋出转矩。这两个作用线的偏移量v在图4d中可见。
因为在道路车辆中的反向制动通常不那么频繁并且以较小的力来执行，所以用于反向制动的衬片引导装置能够与正向制动相比简化地构成，而没有功能限制。
由于正向制动的上面描述的要求和关于衬片装入和拆出的要求以及关于在反向制动中的衬片支撑的要求，由系统所决定地得到制动衬片4的不对称的几何形状。
对于不对称的衬片和制动器托架几何形状典型的是，在朝向出口侧定向的制动器托架侧上的相对低的支撑角；出口侧的承载角的衬片支撑部的倾斜姿态，其中其倾斜姿态角优选为8°≤α≤30°；制动器托架1的入口侧上的制动器承载角3和制动衬片4之间的彼此啮合(例如通过制动衬片上的凸起和承载角3上的相应的收敛部)以及在朝向入口侧定向的制动器托架侧上的相对高的支撑角3。
在图4b中还限定下述变量：Fey：入口侧的反作用力，l：衬片长度，FR：制动衬片的摩擦力，h：力作用线距衬片支撑部的间距；Fax：衬片支撑力；Fay：出口侧的反作用力。
重要的是，通过承载角2、3的根据本发明的造型和衬片承载板42的支撑面41、41，不再仅是出口侧的承载角2、而且还有入口侧的承载角3都有助于在制动过程中对衬片承载板42的支撑。
如在图5中所示出的，在沿x方向的力作用下，在制动衬片移动时围绕纵轴线(y轴)在制动衬片上的力和力矩适用下述公式：
1.ΣF(z)＝0＝FRa-Fz+FP+FRe
2.ΣF(X)＝0＝Fax-FR
Fz：压紧力
FP：到制动盘上的衬片挤压力
FRa：出口侧的摩擦力
FRe：入口侧的摩擦力
d：衬片厚度
x：压紧力作用线的间距
因此，对于制动衬片或衬片承载板42上的力作用的不对称性适用的是：
对于FRe＝0(入口侧的摩擦力)和FRa＝0(出口侧的摩擦力)以及d＝0(在相同平面上的衬片摩擦力和支撑力)适用的是：
公式1中的Fz＝FP
(理想状态，衬片中的均匀的力分布)
对于在入口侧的摩擦衬片承载角上没有摩擦力的常规的制动衬片而言适用的是：
对于在入口侧的制动承载角3上具有摩擦力的制动衬片4适用上面导出的关系：
因此，在入口侧的制动承载角3上具有摩擦力的制动器托架1具有比没有入口侧的摩擦力的制动衬片多出条件(FReI)的更适当的力分布。
通过衬片承载板42的支撑面421、422上的偏移部423、424和入口侧的承载角3上的底切32能够将衬片承载板42无间隙地或几乎无间隙地置入到制动器托架1中。
也能够考虑在图6a至6e中示例地示出的制动器托架1的承载角2、3的相应的造型和衬片承载板42的设计变体。
因此，在图6a中在衬片承载板上分别在出口侧和入口侧模制具有平行于X轴线伸展的支撑面423、424的矩形的偏移凸起，其中偏移部424的入口侧的面4241支撑在入口侧的承载角3的相应定向的底切32上并且出口侧的支撑面423置于出口侧的承载角2上。
在图6b中示出的设计变体中，偏移凸起423、424成形为倒圆部，所述偏移凸起支撑在入口侧的承载角3的相应成形的底切上和出口侧的承载角2的相应成形的倚靠面22上。
在图6c中示出的设计变体中，在入口侧上将偏移部424成形为半圆形的隆起。偏移部承载板42的入口侧421以用于支撑在出口侧的承载角2上的两个彼此成一定角度伸展的直的面的形式成形。
在图6d、6e和9中示出的衬片承载板4的特征在于，在入口侧将矩形的偏移凸起424设置在以锐角β向外悬垂的侧面422上，所述侧面能够枢转到入口侧的承载角3的相应成形的底切32中。在此，图6d的偏移部424的高度hv小于图6e的偏移部424的高度hv。在出口侧，衬片承载板4的侧面421在中央构成为向外以锐角α悬垂的侧面423。
优选地，为了使得衬片承载板4能够更加容易地转动进入到入口侧的承载角3的底切32中，邻接于上侧428的边缘区域430和邻接于衬片承载板4的下侧427的边缘区域432被轻微平坦地设计。
同样地，矩形的偏移部或偏移凸起424的(在制动衬片4的装入的状态下)指向制动盘5的旋转轴线的方向的面4242设有压平部4243，以使得制动衬片4脱离与制动器托架1的啮合的枢转运动变得容易。
在此，偏移部424根据一个优选的设计变体一件式地模制在衬片承载板42上。可选的是，也能够考虑将衬片424作为单独的构件固定在衬片承载板42上。
图7示出具有两个装入其中的制动衬片4的制动器托架1的设计变体，所述制动器托架设计使用图6d和6e中示出的制动衬片4。图8示出了没有制动衬片的制动器托架1。能够良好识别的是，制动衬片的不对称的结构和制动器托架1的容纳制动衬片4的组成部分，尤其是入口侧的承载角3的头部33的设计方案以及制动器托架的通过承载角2、3形成的制动衬槽的彼此成v形的扩展形式。
设置在制动衬片4上的摩擦衬片41优选相应于衬片承载板42的不对称的造型来成形，如这在图10a和10c中示出。摩擦衬片41的覆盖衬片承载板42的偏移部424的子件413在此优选与摩擦衬片41中的一个子件412一件式地构成，所述摩擦衬片优选分成两个子件411、412；但是，在具有单独构成的偏移部424的制动衬片的设计变体中，所述部分413也可以连同偏移部424一起安装在制动衬片上。也能够考虑的是，在偏移部424上不设置摩擦衬片，如在图10b中示出。
图11和12示出在图7中示出的制动器托架1和制动衬片4的侧向俯视图，其中一方面示出制动衬片的衬片承载板42(图11)并且在一方面示出制动衬片的摩擦衬片41(图12)。但是也能够良好识别的是，出口侧的承载角2相对于制动器托架1的入口侧的承载角3与在中央穿过制动衬片4的且伸展穿过制动盘5的旋转轴线C的镜像轴线不对称地构成。
因此，借助根据本发明成形的衬片承载板4和制动器托架1通过入口以及出口侧的摩擦配合的支撑实现改进的力分布。此外，实现了在制动过程中从制动衬片4传递到制动器托架1中的力的更加均匀的导入，这伴随有在承载制动器托架1的轴上的制动器的固定元件的和制动器托架1的或制动卡钳的更加均匀的负荷。此外，通过制动衬片4在制动器托架1中的更精确的径向引入也降低了咔哒咔哒的噪音。
附图标记列表
1 制动器托架
11 桥接件
2 承载角
21 支撑面
22 倚靠面
23 上侧
24 支撑面
3 承载角
31 支撑面
32 底切
33 头部
34 支撑面
4 制动衬片
41 摩擦衬片
42 衬片承载板
421 支撑面
422 支撑面
423 偏移部
424 偏移部
4241 上侧
4242 下侧
4243 压平部
4244 侧面
425 支撑面
426 支撑面
427 下棱边
428 上棱边
429 用于衬片保持弹簧的凸出部
430 边缘区域
431 支撑面
432 支撑面
5 制动盘
6 衬片保持托架
7 孔
8 制动卡钳
100 制动器托架
101 承载角
102 承载角
103 支撑面
104 支撑面
105 衬片承载板
C 旋转轴线、坐标系中点
A 力作用点
HDR 制动盘的主转动方向
hB 衬片保持板的高度
hTe 入口侧的承载角的高度
hTa 出口侧的承载角的高度
v： 在反向制动时的力作用线的偏移
x： 衬片挤压力相对于衬片支撑点的间距
FR： 总的衬片摩擦力
FRrw： 在反向制动时的衬片摩擦力
Farw： 在反向制动时的衬片支撑力
FZ： 压紧力
FP： 衬片挤压力
FRa： 在出口侧的承载角的支撑面中的摩擦力
FRe： 在入口侧的承载角的支撑面中的摩擦力

Claims (29)

1.一种机动车盘式制动器，所述盘式制动器具有搭接制动盘(5)的制动卡钳(8)、能位置固定地固定至车辆的制动器托架(1)，在所述制动器托架中引导配备有衬片承载板(42)和固定在所述衬片承载板上的摩擦衬片(41)的至少一个制动衬片(4)，其中所述制动器托架(1)在所述制动盘(5)的主转动方向(HDR)上在入口侧和出口侧具有支撑所述制动衬片(4)的所述衬片承载板(42)的承载角(2，3)，其中所述制动器托架(1)的入口侧的所述承载角(3)和所述衬片承载板(42)的与所述承载角相邻的支撑面(422)彼此啮合，其特征在于，出口侧的所述承载角(2)与所述衬片承载板(42)的相应的支承轮廓具有支撑面(21)，所述支撑面在其整体、局部的或至少在所述制动器托架上的衬片支撑部的径向最高的区域中以倾角(α)相对于Y轴倾斜，所述倾角(α)小于力导入角(γ)和在出口侧的所述承载角(2)上的支撑点(A)处的摩擦系数μa的反正切的总和，其中，所述Y轴是坐标系的轴，在所述坐标系中所述制动盘的旋转轴线形成Z轴，并且所述Y轴延伸穿过在周向方向上在衬片槽的中央的所述制动衬片的重心以及垂直于所述制动盘的所述旋转轴线延伸并与所述旋转轴线相交，并且X轴垂直于所述Z轴和所述Y轴。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，对于所述倾角(α)适用的是：8°≤α≤30°。
3.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动衬片(4)支撑在出口侧的所述承载角(2)上的支撑点(A)处，所述支撑点相对于所述制动盘的所述旋转轴线位于代表在所述制动衬片(4)上作用的总摩擦力的力作用线(FRxges)之下。
4.根据权利要求2所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动衬片(4)支撑在出口侧的所述承载角(2)上的支撑点(A)处，所述支撑点相对于所述制动盘的所述旋转轴线位于代表在所述制动衬片(4)上作用的总摩擦力的力作用线(FRxges)之下。
5.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，出口侧的所述承载角(2)构成为比入口侧的所述承载角(3)低。
6.根据权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于，出口侧的所述承载角(2)构成为比入口侧的所述承载角(3)低。
7.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于，在X方向上看，在出口侧的所述承载角(2)处的最高的所述支撑点(A)具有至所述力作用线(FRxges)的间距(h)>0并且位于所述力作用线之下。
8.根据权利要求6所述的盘式制动器，其特征在于，在X方向上看，在出口侧的所述承载角(2)处的最高的所述支撑点(A)具有至所述力作用线(FRxges)的间距(h)>0并且位于所述力作用线之下。
9.根据权利要求7所述的盘式制动器，其特征在于，在出口侧的所述承载角(2)处的所述支撑点(A)至所述力作用线(FRxges)的间距(h)是所述制动衬片(4)在所述力作用线(FRxges)方向上的长度(I)的至少0.1倍。
10.根据权利要求8所述的盘式制动器，其特征在于，在出口侧的所述承载角(2)处的所述支撑点(A)至所述力作用线(FRxges)的间距(h)是所述制动衬片(4)在所述力作用线(FRxges)方向上的长度(I)的至少0.1倍。
11.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于，入口侧的所述承载角(3)高于所述力作用线(FRxges)与入口侧的所述承载角(3)的交点。
12.根据权利要求10所述的盘式制动器，其特征在于，入口侧的所述承载角(3)高于所述力作用线(FRxges)与入口侧的所述承载角(3)的交点。
13.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述衬片承载板(42)的与所述制动器托架(1)的入口侧的所述承载角(3)相邻的所述支撑面(422)具有偏移部(424)，所述偏移部啮合到相应于所述偏移部(424)的、在入口侧的所述承载角(3)上的底切(32)中。
14.根据权利要求12所述的盘式制动器，其特征在于，所述衬片承载板(42)的与所述制动器托架(1)的入口侧的所述承载角(3)相邻的所述支撑面(422)具有偏移部(424)，所述偏移部啮合到相应于所述偏移部(424)的、在入口侧的所述承载角(3)上的底切(32)中。
15.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动器托架(1)的入口侧的所述承载角(3)与所述衬片承载板(42)的与所述承载角相邻的所述支撑面(422)形状配合地彼此啮合。
16.根据权利要求14所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动器托架(1)的入口侧的所述承载角(3)与所述衬片承载板(42)的与所述承载角相邻的所述支撑面(422)形状配合地彼此啮合。
17.根据权利要求16所述的盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器是商用车辆的盘式制动器。
18.一种用于盘式制动器的制动衬片(4)，所述制动衬片具有衬片承载板(42)以及固定至所述衬片承载板的摩擦衬片(41)，其中所述衬片承载板(42)具有侧向的支撑面(421，422)，所述支撑面用于支撑在制动器托架(1)的承载角(3)的侧内壁上或另外的支撑元件上，其中在所述侧向支撑面(421，422)的至少一个上设置有形状配合地固定在所述制动器托架(1)的所述承载角(3)的所述侧内壁中的一个上或所述另外的支撑元件上的偏移部(423，424)，其特征在于，所述衬片承载板在周向上具有用于支承在制动器托架上的出口侧的支承轮廓，并且所述衬片承载板(42)的所述出口侧的支承轮廓具有相对于Y轴以倾角(α)倾斜的支撑面(21)，所述倾角(α)小于力导入角(γ)和在出口侧的所述承载角(2)处的支撑点(A)处的摩擦系数μa的反正切的总和。
19.根据权利要求18所述的制动衬片，其特征在于，所述盘式制动器是根据权利要求1至17中任一项所述的盘式制动器。
20.根据权利要求18所述的制动衬片，其特征在于，所述倾角(α)位于8°和30°之间。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的制动衬片，其特征在于，在入口侧在所述衬片承载板的侧向的支撑面上形成有矩形的偏移部，并且所述入口侧的偏移部形成靠近于所述衬片承载板(42)的底侧(427)。
22.根据权利要求21所述的制动衬片，其特征在于，所述偏移部(423，424)形成为从所述侧向的支撑面(421，422)中突出的凸出部。
23.根据权利要求22所述的制动衬片，其特征在于，所述偏移部设计为梯形的。
24.根据权利要求23所述的制动衬片，其特征在于，所述偏移部是矩形的凸出部。
25.根据权利要求21所述的制动衬片，其特征在于，由于所述偏移部(423，424)使所述衬片承载板(42)不对称地成型。
26.根据权利要求24所述的制动衬片，其特征在于，由于所述偏移部(423，424)使所述衬片承载板(42)不对称地成型。
27.根据权利要求18至20中任一项所述的制动衬片，其特征在于，在周向上由制动衬片摩擦面所覆盖的角度大于25°。
28.根据权利要求26所述的制动衬片，其特征在于，在周向上由制动衬片摩擦面所覆盖的角度大于25°。
29.根据权利要求27所述的制动衬片，其特征在于，所述角度大于30°。
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