DE10133038A1

DE10133038A1 - Schwimmsattel-Scheibenbremse mit Federanordnung

Info

Publication number: DE10133038A1
Application number: DE2001133038
Authority: DE
Inventors: Frank Meyer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwimmsattel-Scheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug sowie eine zugehörige Federanordnung, bei der ein Schwimmsattel (3) verschiebbar an einem fahrzeugfesten Bremshalter (2) gelagert ist. Die Federanordnung umfasst eine Feder (12, 22, 32), die zur klapperfreien Verspannung von Schwimmsattel (3) und Bremshalter (2) am Schwimmsattel (3) lösbar befestigt ist und mit zumindest einem Abschnitt (16, 26, 36) verschiebbar am Bremshalter (2) anliegt. Zur Verbesserung der Verspannung ist genau eine Feder (12, 22, 32), bezogen auf die Bremsscheibenachse, sowohl in tangentialer (11) als auch in radialer Richtung (10) am Bremshalter (2) und am Schwimmsattel (3) abgestützt. Dies gestattet neben einer komfortablen Verspannung von Schwimmsattel (3) und Bremshalter (2) die Einstellung geringer Verschiebekräfte für den Schwimmsattel (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwimmsattel-Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug sowie eine zugehörige Federanordnung, bei der ein Schwimmsattel verschiebbar an einem fahrzeugfesten Bremshalter gelagert ist. Mittels der zugehörigen Federanordnung wird der Schwimmsattel klapperfrei gegenüber dem Bremshalter verspannt.
Aus der DE 196 40 931 A1 ist eine derartige Federanordnung für eine Schwimmsattel-Scheibenbremse bekannt. Die dort beschriebene Schwimmsattel-Scheibenbremse umfasst einen fahrzeugfesten Bremshalter, an dem ein Schwimmsattel in Zuspannrichtung der Bremse verschiebbar gelagert ist. Zur klapperfreien Verspannung des Schwimmsattels am Bremshalter ist eine einteilige bzw. zweiteilige Gehäusehaltefeder vorgesehen, die sich sowohl am Schwimmsattel als auch am Bremshalter abstützt. Dabei ist die Gehäusehaltefeder mit Befestigungsabschnitten an zumindest einer bereits beim Gießen des Schwimmsattels angeformten Ausnehmung bzw. Erhebung lösbar eingehängt. Dies vereinfacht Herstellung und Montage der Schwimmsattel-Scheibenbremse. Die Abstützung der Gehäusehaltefeder am Bremshalter erfolgt, bezogen auf eine zugehörige Bremsscheibe, über tangential sich erstreckende Federarme. Diese Federarme liegen unter radialer Vorspannung jeweils verschiebbar am Bremshalter an. Die radiale Vorspannung gestattet allerdings nur eine unzureichende klapperfreie Verspannung von Schwimmsattel und Bremshalter in tangentialer Richtung. Weiterhin erfordert diese Art der Federanordnung insbesondere bei großen Schwimmsätteln sehr hohe Federvorspannkräfte, was sich nachteilig auf die verschiebbare Lagerung des Schwimmsattels am Bremshalter auswirkt.
Die DE-AS-25 05 879 B2 beschreibt ferner eine Schwimmsattel- Scheibenbremse mit zugehöriger Federanordnung, die sowohl zur Führung als auch zur Verspannung des Schwimmsattels am Bremshalter dient. Dazu sind zwei Drahtfedern vorgesehen, die jeweils mit einem ersten Ende in einer Bohrung am Bremshalter befestigt sind und mit einem zweiten Ende sich am Schwimmsattel abstützen. Dies mag zwar grundsätzlich eine Verspannung von Schwimmsattel und Bremshalter ermöglichen, allerdings bei unerwünscht hohen Verschiebekräften für den Schwimmsattel. Ferner können die Drahtfedern aufgrund des begrenzten Bauraumes nicht frei konstruktiv gestaltet werden, was sich hinsichtlich der erzielbaren Federraten nachteilig bemerkbar macht.
Ausgehend davon ist es die Aufgabe der Erfindung eine Schwimmsattel-Scheibenbremse mit verbesserter Federanordnung anzugeben, die eine funktionale Verspannung des Schwimmsattels an einem fahrzeugfesten Bremshalter erlaubt, ohne die verschiebbare Lagerung des Schwimmsattels am Bremsträger zu beeinträchtigen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schwimmsattel- Scheibenbremse mit Federanordnung für ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1. Danach umfasst die Schwimmsattel- Scheibenbremse im wesentlichen einen fahrzeugfesten Bremshalter, der mit zwei Halterarmen eine Bremsscheibe axial übergreift, und einen Schwimmsattel, der verschiebbar am Bremshalter gelagert ist. Zur klapperfreien Verspannung von Schwimmsattel und Bremshalter ist eine Feder am Schwimmsattel lösbar befestigt ist und liegt mit zumindest einem Abschnitt verschiebbar am Bremshalter an. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass genau eine, insbesondere einteilige Feder bezogen auf die Bremsscheibenachse sowohl in tangentialer als auch in radialer Richtung am Bremshalter und am Schwimmsattel abgestützt ist. Dadurch wird während des Bremsenbetriebs ein Klappern des Schwimmsattels und gegebenenfalls auch der Bremsbeläge wirksam verhindert. Sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung wirkt eine Verschiebung des Schwimmsattels gegen die Kraft der Feder. Damit können die eigentlichen Vorspannkräfte der Feder in ihrem eingebauten Zustand vorteilhaft gering eingestellt werden. Eine negative Beeinflussung der verschiebbaren Lagerung des Schwimmsattels am Bremshalter durch hohe Federvorspannkräfte entfällt.
Eine vorteilhafte Ausführung der Scheibenbremse wird dadurch erreicht, dass die Feder tangential in beiden Richtungen am Schwimmsattel abgestützt ist. In Ergänzung dazu ist es sinnvoll, dass die Feder tangential in beiden Richtungen auch am Bremshalter abgestützt ist. Damit können auf den Schwimmsattel während des normalen Bremsenbetriebs einwirkende Beschleunigungen bzw. Kräfte, z. B. aufgrund von Erschütterungen, tangential in beiden Richtungen von der Feder aufgefangen werden. Ein diesbezügliches Klappern des Schwimmsattels bzw. der Bremsbeläge wird wirksam unterbunden.
Eine bevorzugte Variante der Schwimmsattel-Scheibenbremse mit Federanordnung ergibt sich dadurch, dass die Feder in zumindest einer tangential sich erstreckenden Tasche am Schwimmsattel abgestützt ist. Eine solche Tasche bildet vorteilhaft sowohl axial als auch radial ein Hinterschnitt, in den sich die Feder mit einem Befestigungsabschnitt einrasten lässt. Dies eröffnet die Möglichkeit der besonders einfachen radialen Montage der Feder, wobei die Feder beispielsweise über eine Rampe gleitet, um schließlich radial in die Tasche einzurasten. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Feder in der Tasche auch axial verriegelt ist und somit ein Verlierschutz für die Feder realisiert ist. Insgesamt ist die Feder durch die Rastverbindung innerhalb der Taschen lösbar sowie verliersicher am Schwimmsattel befestigt. Weiterhin können die Taschen fertigungstechnisch günstig unmittelbar beim Gießen des Schwimmsattels angeformt sein. Dies verringert das Ausmaß der mechanischen Nachbearbeitung am Schwimmsattel.
Als sinnvolle Ausführungsform der Federanordnung ist vorgesehen, dass die Feder mit tangential beiderseits sich erstreckenden Federarmen am Bremshalter axial verschiebbar abgestützt ist. Dies gestattet eine symmetrische Gestaltung der Feder, um eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung des Bremshalters bzw. des Schwimmsattels mit einer Federvorspannkraft zu erreichen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Federanordnung ergibt sich dadurch, dass der Federarm über einen S-förmig geschwungenen Federbogen mit einem Federbügel verbunden ist. Dabei verbindet der Federbügel insbesondere die beiden Federarme. Für die gesamte Feder ergibt sich eine geschwungene Form mit stetigen Radienübergängen, d. h. ohne scharfkantige Biege abschnitte. Dies erweist sich für die Herstellung einer derartigen Feder als außerordentlich günstig, da lediglich einfach durchführbare Biegeoperationen erforderlich werden. Insbesondere können auch der Federbügel oder die Federarme mit leichten Biegungen versehen werden, um die gewünschte Nachgiebigkeit der Feder zu bewirken. Die geschwungene Federform ermöglicht insgesamt zunächst einen wirksamen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und darüber hinaus eine äußerst flexible Anpassung der Feder an die jeweiligen Einbaubedingungen je nach Bauform der Schwimmsattel- Scheibenbremse. Vor allem können die gewünschten Federraten gezielt eingestellt werden, beispielsweise auch durch Kombination zweier Federabschnitte mit unterschiedlichen Federeinzelraten. Eine solche Feder lässt sich insbesondere aus geeignetem Federblech herstellen. Gegebenenfalls sind auch Ausführungen aus Federdraht denkbar.
Zur Erleichterung der verschiebbaren Lagerung des Schwimmsattels am Bremshalter kann vorgesehen sein, dass an der Anlagefläche der Federarme am Bremshalter ein niedriger Reibwert ausgebildet ist. Dies erleichtert das Entlanggleiten der Federarme am Bremshalter und reduziert damit insgesamt die Verschiebekräfte des Schwimmsattels. Beispielweise kann zur Reduzierung der Reibung an der Anlagefläche eine Schmierstoffschicht ausgebildet sein, die besonders einfach aufzubringen ist. Als weitere Alternative können geeignet gestaltete Zwischenelemente vorgesehen sein, die einen direkten Reibkontakt zwischen Feder und Bremshalter verhindern und eine geringen Reibwert an der Oberfläche aufweisen.
Weitere sinnvolle Detailmerkmale der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen in den Figuren zu entnehmen und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schwimmsattel-Scheibenbremse mit erfindungsgemäßer Federanordnung;
Fig. 2 eine alternative Ausführung zu einer in Fig. 1 dargestellten Feder;
Fig. 3 eine weitere alternative Ausführung zu einer in Fig. 1 dargestellten Feder.
In Fig. 1 ist eine Schwimmsattel-Scheibenbremse 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt, die im wesentlichen einen fahrzeugfesten Bremshalter 2 sowie einen verschiebbar dazu gelagerten Schwimmsattel 3 umfasst. Der Bremshalter 2 ist beispielsweise über Durchgangslöcher 4 fahrzeugfest verschraubt. Grundsätzlich kann der Bremshalter 2 auch in einen fahrzeugfesten Achsschenkel des Kraftfahrzeuges integriert sein. Der Bremshalter 2 überragt mit zwei achsparallelen Halterarmen 5 den Rand einer Bremsscheibe 6, wobei an den Halterarmen 5 gleichzeitig beiderseits der Bremsscheibe 6 angeordnete Bremsbeläge 7 verschiebbar geführt und abgestützt sind. Während einer Bremsung an den Bremsbelägen 7 auftretende Bremsumfangskräfte werden damit über die Halterarme 5 in den fahrzeugfesten Bremshalter 2 eingeleitet.
Der Schwimmsattel 3 überragt ebenfalls axial die Bremsscheibe 6 und umgreift weiterhin die Bremsbeläge 7. Dabei ist der Schwimmsattel 3 axial verschiebbar am Bremshalter 2 gelagert, beispielsweise mittels nicht gezeigter Bolzenführungen.
Zur klapperfreien Verspannung des Schwimmsattels 3 am Bremshalter 2 ist eine einteilige Feder 12 vorgesehen. Dabei stützt sich die Feder 12 bezogen auf die Bremsscheibenachse sowohl in tangentialer 11 als auch in radialer Richtung 10 am Bremshalter 2 und am Schwimmsattel 3 ab. Damit wird die Feder 12 von im Bremsenbetrieb am Schwimmsattel 3 auftretenden Beschleunigungen bzw. Kräfte in radialer 10 und tangentialer Richtung 11 beaufschlagt. Außerdem ist die Feder 12 über die beiden Befestigungsabschnitte 13 zu beiden Seiten in tangentialer Richtung 10 am Schwimmsattel 3 abgestützt, um in beiden Richtungen entsprechende Beschleunigungen bzw. Kräfte aufnehmen zu können. Die Feder 12 ist lösbar am Schwimmsattel 3 befestigt, indem Befestigungsabschnitte 13 der Feder 12 in zugehörigen tangential sich erstreckenden Taschen 8 des Schwimmsattels 12 eingerastet sind. Die Taschen 8 sind vorzugsweise unmittelbar beim Gießen des Schwimmsattels 3 angeformt, um eine spätere Nachbearbeitung am Schwimmsattel 3 einzusparen. Grundsätzlich können die Taschen 8 natürlich auch mittels einer mechanischen Bearbeitung ausgebildet werden. Die Taschen 8 bilden vorteilhaft sowohl axial als auch radial einen Hinterschnitt in den der Befestigungsabschnitt 13 verliersicher eingreift. Die Montage bzw. Demontage der Feder 12 erfolgt im wesentlichen in radialer Richtung, wobei jeder Befestigungsabschnitt 13 während der Montage vorzugsweise über eine Rampe oder Schräge 9 am Schwimmsattel 3 gleitet bevor der Befestigungsabschnitt 13 in die Tasche 8 einrastet. Im eingebauten Zustand der Feder 12 steht ein zwischen den Befestigungsabschnitten 13 befindlicher Federbügel 14 unter Vorspannung und bewirkt damit den verliersicheren Halt der Feder 12 am Schwimmsattel 3. Infolge der Ausbildung der Tasche als axialer Hinterschnitt wird die Feder 12 zusätzlich axial am Schwimmsattel 3 verriegelt.
Mittels im wesentlichen tangential sich erstreckender Federarme 15 stützt sich die Feder 12 verschiebbar am Bremshalter 2 bzw. am den Halterarmen 5 ab. Die Federarme 15 liegen jeweils mit einem Abstützabschnitt 16 in einer zugehörigen Ausnehmung 20 am Halterarm 5 an, wobei in der Ausnehmung 20 eine entsprechende Anlagefläche 21 ausgebildet ist. Die Abstützabschnitte 16 zusammen mit den entsprechenden Anlageflächen 21 ermöglichen eine radiale sowie tangentiale Abstützung der Feder 12. Dabei liegen die Abstützabschnitte 16 jeweils axial verschiebbar an der Anlagefläche 21 an. Zur Verringerung der Verschiebekräfte ist es sinnvoll den Reibwert an der Anlagefläche möglichst gering auszubilden. Dies erreicht man beispielsweise durch eine auf die Anlagefläche 21 aufgebrachte Schmierstoffschicht. Analog kann an der Anlagefläche 21 ein geeignetes Zwischenelement vorgesehen sein, dass einen direkten Reibkontakt zwischen Feder 12 und Halterarm 5 verhindert und einen geringen Reibwert auf seiner Oberfläche aufweist.
Die Federarme 15 sind vorzugsweise über einen S-förmig geschwungenen Federbogen 17 mit dem Federbügel 14 verbunden, so dass eine einteilige Feder 12 entsteht. Selbstverständlich ist darüber hinaus möglich die Feder 12 aus mehreren geeigneten Einzelteilen zusammenzufügen. Darüber hinaus sind vorzugsweise sowohl die Federarme 15 als auch der Federbügel 14 gewölbt ausgeführt um die gewünschte Federwirkung zu erzielen. Durch die geschwungenen Federform mit stetigen Radienübergängen kann damit die lokale Federrate sehr genau und flexibel eingestellt werden. Dies erlaubt eine sehr exakte Dimensionierung der auftretenden Federvorspannkräfte. Die Federvorspannkräfte vor allem in radialer Richtung können beispielsweise sehr gering ausgelegt werden, so dass sich entsprechend auch die Verschiebekräfte des Schwimmsattels gegenüber dem Bremshalter stark reduzieren. Dies gestattet gegebenenfalls die Verwendung von zugehörigen Bolzenführungen mit nur geringer Führungslänge, was sich günstig auf die notwendigen Verschiebekräfte des Schwimmsattels auswirkt.
Insbesondere können unterschiedliche Federraten beispielsweise des Federarms 15 und des Federbügels 14 je nach Belastungsfall miteinander kombiniert werden. So ist es denkbar bei geringen tangentialen Beschleunigungen des Schwimmsattels 3 zunächst nur den Federarm 15 mit hoher Federrate, d. h. niedrigem Federkennwert, zu beaufschlagen und erst bei hohen Tangentialbeschleunigungen zusätzlich die geringer Federrate, d. h. den großen Federkennwert, des Federbügels 14 zu nutzen.
Weiterhin lassen sich derartig geschwungen gestaltete Federn 12 herstellungstechnisch besonders günstig durch Biegeoperationen herstellen. Als Federwerkstoff eignet sich vor allem Federblech oder Federdraht.
Die Fig. 2, 3 zeigen alternative Ausführungen der Feder 22, 32, deren grundsätzliche Funktionsweise erhalten bleibt. Die weiteren Federausführung 22, 32 sind ebenfalls geschwungen ausgebildet mit stetigen Radienübergängen zwischen den einzelnen Federabschnitten. Beide Federvarianten sind am Schwimmsattel 3 verliersicher einrastbar.
Im einzelnen sind bei der Feder nach Fig. 2 die Befestigungsabschnitte 23 tangential nach außen verlagert, so dass die Feder 22 an entsprechenden Taschen an der tangentialen Außenseite des Schwimmsattels lösbar befestigt werden kann. Die Federarme 25 liegen analog zu Fig. 1 mit Abstützabschnitten 26 am Bremshalter an, wobei die Federarme über einen Federbügel 24 verbunden sind. Die Federausführungen nach den Fig. 1 und 2 zeigen offene Federn 12, 22 mit freien Federenden. Grundsätzlich sind auch geschlossene, schlaufenartige Federformen möglich.
Fig. 3 zeigt eine solche Federvariante die entweder offen oder geschlossen ausgeführt sein kann. Dabei können die Befestigungsabschnitte 33 an den freien Federenden angeordnet sein. Die verschiebbare Abstützung am Bremshalter erfolgt über die Federarme 35, die über den Federbügel verbunden sind. Bei geschlossener, schlaufenförmiger Federform sind die Befestigungsabschnitte 33 mittels eines gestrichelt dargestellten Federabschnitts 38 einteilig verbunden.
Allen dargestellten Federausführungen 12, 22, 32 ist die tangentiale sowie radiale Abstützung am Schwimmsattel 3 und am Bremshalter 2 gemein. Dabei sind die aufgeführten Federvarianten für die Erfindung nicht abschließend. Es sind auch noch weitere geeignet gestaltete Federvarianten mit den Erfindungsmerkmalen möglich.

Claims

1. Schwimmsattel-Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug mit einem fahrzeugfesten Bremshalter (2), der mit zwei Halterarmen (5) eine Bremsscheibe (6) axial übergreift, mit einem Schwimmsattel (3), der verschiebbar am Bremshalter (2) gelagert ist, und mit einer Feder (12, 22, 32), die zur klapperfreien Verspannung von Schwimmsattel (3) und Bremshalter (2) am Schwimmsattel (3) lösbar befestigt ist und mit zumindest einem Abschnitt (16, 26, 36) verschiebbar am Bremshalter (2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Feder (12, 22, 32) bezogen auf die Bremsscheibenachse sowohl in tangentialer (11) als auch in radialer Richtung (10) am Bremshalter (2) und am Schwimmsattel (3) abgestützt ist.

2. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12, 22, 32) tangential in beiden Richtungen (11) am Schwimmsattel (3) abgestützt ist.

3. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12, 22, 32) tangential in beiden Richtungen (11) am Bremshalter (2) abgestützt ist.

4. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12, 22, 32) in zumindest einer tangential sich erstreckenden Tasche (8) am Schwimmsattel (3) abgestützt ist.

5. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12, 22, 32) in der Tasche (8) radial einrastbar ist.

6. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12, 22, 32) in der Tasche (8) axial verriegelt ist.

7. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12, 22, 32) mit tangential beiderseits sich erstreckenden Federarmen (15, 25, 35) am Bremshalter (2) axial verschiebbar abgestützt ist.

8. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (15, 25, 35) über einen S-förmig geschwungenen Federbogen (17, 27, 37) mit einem Federbügel (14, 24, 34) verbunden ist.

9. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anlagefläche (21) der Federarme (15, 25, 35) am Bremshalter (2) ein niedriger Reibwert ausgebildet ist.

10. Schwimmsattel-Scheibenbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anlagefläche (21) eine Schmierstoffschicht ausgebildet ist.