DE10133579A1 - Scheibenbremse mit integriertem Bremsbelag - Google Patents

Abstract

Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe, einem Bremssattel und Bremsbelägen (2). Der Bremssattel weist einen Belagschacht (18) auf, in dem die Bremsbeläge (2) und gegebenenfalls mindestens eine Druckverteilerplatte mittels Federn (10) niedergehalten werden. Die Niederhaltefedern (10) stützen sich jeweils auf Teilen des Bremssattels (20) und Bremsbelags (2) und gegebenenfalls auf Teilen der mindestens einen Druckverteilerplatte ab. Die Bremsbeläge (2) weisen jeweils eine Trägerplatte (6) und mindestens einen Reibbelag (4) auf, die bei der erfindungsgemäßen Scheibenbremse aus demselben Material gefertigt sind. Die Bremsbeläge (2) weisen weiter Aufnahmeelemente (12) für Niederhaltefedern (10) und mindestens ein Zubehörelement (16) auf. Dabei weist der Bremssattel Aufnahmeelemente oder Leitungselemente oder für das mindestens ein Zubehörelement auf.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Bremsbelag, einen Bremssattel mit integriertem Bremsbelag und eine Scheibenbremse mit diesen Teilen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Bremsbeläge, die eine Trägerplatte und einen Reibbelag und Aufnahmelemente für eine Niederhaltefeder aufweisen.
• Scheibenbremsen setzen sich üblicherweise aus eine Bremsscheibe und einem Bremssattel mit mehreren Bremsbelägen zusammen, Scheibenbremsen werden in Kraftfahrzeugen und in Maschinen eingesetzt, um Wellen oder Räder abzubremsen. Die in dem Bremssattel verwendeten Bremsbeläge bestehen üblicherweise aus einem Trägerelement und einem Reibbelag. Die Hauptvorteile von Scheibenbremsen gegenüber heute teilweise noch übliche Trommelbremsen ist das geringere Gewicht, die bessere Wärmeabfuhr und die leichtere Wartung.
• Solche Bremsbeläge sind z. B. in der Offenlegungsschrift DE 197 05 836 A1 dargestellt. DE 197 05 836 A1 beschreibt einen Bremsbelag, deren Träger einen Sandwichaufbau aufweist, um Gewicht zu sparen und die mechanischen Eigenschaften des Bremsbelags zu verbessern.
• Die Bremsbeläge werden bei hoher Beanspruchung oft durch sogenannte Druckverteilerplatten gleichmäßiger belastet, um ungleichmäßigeren Abrieb der Bremsbeläge zu vermeiden. Die Druckverteilerplatten ermöglichen es außerdem, dünnere und damit leichtere Bremsbeläge zu verwenden. Der Einsatz von Druckverteilerplatten und sogenannten Niederhaltefedern wird bspw. in EP 0 248 385 B1 erläutert. Die EP 0 248 385 B1 verdeutlicht besonders die Verwendung und die Notwendigkeit von Niederhaltefedern. Die Niederhalter dienen zum Fixieren der Bremsbeläge im Bremsenträger.
• Um das Gewicht der Bremsbeläge zu verringern, und das Herstellungsverfahren zu vereinfachen, kann der Bremsbelag und die Trägerplatte aus einem Material hergestellt werden. Dies wird besonders deutlich in der Druckschrift EP 0 745 781 A2 dargestellt. In dieser Schrift werden Bremsbeläge dargestellt, deren Trägerplatte und Reibbelag aus dem selben Material aufgebaut sind. Dieses ergibt den Hauptvorteil, daß der gesamte Bremsbelag in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bremsbelag, einen Bremssattel und eine Scheibenbremse bereitzustellen, die einfach und billig und in wenigen Arbeitsgängen herzustellen sind, Aufnahmevorrichtungen bzw. Versorgungselemente für Niederhaltefedern und Zubehör aufweisen, um den gestiegenen Ansprüchen an Sicherheit und Komfort an eine Bremsanlage Rechnung zu tragen.
• Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung liefert die Erfindung einen Bremsbelag für Scheibenbremsen. Bei dem erfindungsgemäßen Bremsbelag sind die Trägerplatte und der Reibbelag aus dem selben Material hergestellt. Der Bremsbelag weist weiter Aufnahmeelemente für Niederhaltefedern auf. Der Reibbelag, aus dem die Trägerplatte und die Anbauelemente für die Niederhaltefedern bestehen, ist dabei aus dem selben Material gemacht. Dabei werden die Trägerplatte und die Aufnahmeelemente integral in einem Stück gebildet. Damit wird die Fertigung enorm vereinfacht.
• Bevorzugt weist der Bremsbelag weiter mindestens ein Aufnahmeelement für Zubehör auf. Das Zubehör kann eine Verschleißanzeige oder ein Verschleißsensor sein. Das Zubehör kann auch ein Temperatursensor, eine Kühlvorrichtung oder eine Isoliereinrichtung sein. Das Zubehör kann dabei schon während der Fertigung in dem Bremsbelag integriert werden. Das Zubehör kann auch ein Beschleunigungssensor sein, der z. B. Informationen über die momentane Beschaffenheit der Straße, der Unwucht in dem Rad, eventueller Beschädigungen der Bremsscheibe, der Radlager, der Radaufhängung oder des Reifens und/oder der Luftdrucks bereitstellen kann. Ein geeigneter Beschleunigungssensor mit einer entsprechenden Signalverarbeitung, beispielsweise mit Fourieranalyse, ist in der Lage, Schäden rechtzeitig zu erkennen, bevor ein umfangreicher Schaden oder eine Panne entsteht.
• Vorzugsweise sind der Reibbelag, die Trägerplatte und die Aufnahmeelemente integral aus einem Material hergestellt. Dadurch kann eine preisgünstige Produktion des Bremsbelags sichergestellt werden. Das Material kann dabei die mechanischen Eigenschaften des Reibbelags aufweisen. Das Material der Trägerplatte und des Reibbelags kann aber durch eine unterschiedliche Mikro- oder Makro-Struktur oder durch eine unterschiedliche Dichte gekennzeichnet sein. Dasselbe gilt natürlich auch für die Aufnahmeelemente und für die Zubehörteile. Die notwendigen Festigkeitswerte der Aufnahmeelemente können variiert werden, z. B. können die Aufnahmeelemente dicker ausgeführt werden. Eine andere Möglichkeit der Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Aufnahmeelemente ist durch partielle Prozeßführung, das Material, beispielsweise ein Duroplast besonders zu verdichten oder zu vernetzen.
• Bevorzugt wird der Reibbelag und die Trägerplatte aus separaten Teilen zusammengesetzt. Bevorzugt werden die Aufnahmeelemente für Zubehörteile aus einem anderen Material als die Reibbeläge bestehen. Damit kann z. B. eine Verstärkungslage in dem Bremsbelag gemeint sein, die sich in dem Bereich der Aufnahmeelemente erstreckt. Die Aufnahmeelemente können auch als eine gesondertes Bauteil bei der Herstellung in den Bremsbelag eingearbeitet werden. Das Zubehör kann auch direkt in den Bremsbelag mit eingearbeitet werden. So kann z. B. eine Blatt- oder Schraubenfeder (beispielsweise in einem Führungsmittel), ein Temperaturfühler und/oder ein Verschleißsensor bei der Herstellung direkt in den Bremsbelag eingearbeitet werden.
• Der Bremsbelag beziehungsweise der Reibbelag und die Trägerplatte können aus allen, dem Fachmann bekannten Reibbelagsmaterialien bestehen. Typischerweise werden Reibbeläge aus Sintermaterialien oder Duroplasten im Materialverbund hergestellt. Sintermaterialien bestehen meist aus Mischungen von Eisen- und Nichteisenmetallen. Duroplaste können aus Phenolharzen Epoxidharzen usw. hergestellt werden. Die Duroplaste werden zur Optimierung der Materialeigenschaften mit Fasern und anderen Füllstoffen verstärkt. Die Fasern können dabei z. B. Natur-, Mineral-, Polymer-, Metall-, Aramid- und/oder Kohlefasern sein. Die Fasern können entweder faserig, als Hackschnitzel, versponnen, verwoben, verstrickt und/oder beispielsweise als Fließ verarbeitet werden. Metallische Füllstoffe können beispielsweise Eisen- oder Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Fe, Sn, Zn, Ni, Ag, Al, Mn und/oder Mn sein. Nichtmetallische Füllstoffe können beispielsweise Mineralstoffe wie Calciumhydroxid, Schwerspat, Kautschuk und/oder Vermiculit sein.
• Vorzugsweise umfaßt der Bremsbelag weiter eine Wärmeisolation. Diese Wärmeisolation kann direkt in dem Material des Bremsbelag enthalten sein oder sich als eigenständige Schicht in oder auf dem Bremsbelag befinden. Die genaue Form der Wärmeisolierung ist dabei nicht wichtig, sie kann z. B. durch eingearbeitete Lufttaschen, besondere beispielsweise schwammartige Strukturen oder andere Materialien ausgebildet werden.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird des weiteren durch einen Bremssattel für eine Scheibenbremse gelöst. In dem erfindungsgemäßen Bremssattel werden die Bremsbeläge durch Niederhaltefedern davon abgehalten sich innerhalb der Belagschächte zur Aufnahme der Bremsbeläge zu stark zu bewegen, und so die Belagschächte zu beschädigen. Die Bremsbeläge weisen jeweils eine Trägerplatte, mindestens einen Reibbelag und Aufnahmeelemente für die Niederhaltefeder auf, die jeweils aus dem selben Material gefertigt sind. Die Aufnahmeelemente und die Trägerplatte sind dabei integral miteinander verbunden.
• Bevorzugt weisen der Bremssattel und/oder der Bremsbelag weiter Anbauelemente für Zubehör auf. Die Bremsbeläge und/oder die Bremszange weisen dabei Aufnahmevorrichtungen für Zubehör auf. Die Trägerplatte als auch der Reibbelag sind aus dem selben Material gefertigt. Die Bremsbeläge können dabei in einem Stück gefertigt sein. Die Aufnahmevorrichtungen für das Zubehör und die Niederhaltefedern in den Bremsbelägen werden dabei entweder ebenfalls aus dem selben Material, oder aus einem anderen geeigneten Material gefertigt. Die Bremssättel benötigen dabei zur Versorgung des Zubehörs der Bremsbeläge oder für weiteres Zubehör weitere Aufnahme- oder Versorgungseinrichtungen.
• Das Zubehör kann dabei eine Verschleißanzeige des Bremsbelags sein, oder ein Temperaturfühler im Bremsbelag, der vor zu großer Überhitzung oder weiterer Schädigung des Bremsbelags warnt. Weiteres Zubehör kann beispielsweise eine Fluidkühlung für den Bremssattel sein, die Dampfblasenbildung im Bremssystem, oder Schädigungen des Bremssattels oder der Bremsflüssigkeit vorbeugen kann. Des weiteren kann der Bremssattel Versorgungsleitungen für den Verschleißsensor, den Temperaturfühler und dergleichen umfassen.
• Die Aufgabe wird gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung durch Bereitstellen einer Scheibenbremse gelöst, die eine Bremsscheibe, einen Bremssattel und Bremsbeläge aufweist. Dabei weist der Bremssattel einen Belagschacht auf, in dem die Bremsbeläge mittels Federn niedergehalten werden. Die Federn stützen sich auf dem Bremssattel und in an dem Bremsbelag gebildeten Aufnahmeelementen für die Federn abstützen. Die Bremsbeläge umfassen jeweils eine Trägerplatte und mindestens einen Reibbelag. Der Reibbelag, die Trägerplatte und die Aufnahmeelemente sind jeweils aus dem selben Material gefertigt und die Aufnahmeelemente und die Trägerplatte sind integral miteinander verbunden.
• Bevorzugt weist die Scheibenbremse mit Bremssattel und/oder Bremsbelag weitere Anbauelemente für Zubehör auf. Die Scheibenbremse kann weiteres Zubehör in oder an der Bremsscheibe aufweisen, wie Verschleißanzeigen oder Temperaturfühler für die Bremsscheibe. Weiter kann der Bremsbelag sich dadurch auszeichnen, daß in den Bremsbelag Aufnahmevorrichtungen für Zubehör eingearbeitet sind. Das Zubehör kann auch während der Herstellung in den Bremsbelag aufgenommen, bzw. fest mit dem Bremsbelag verbunden werden. Der Bremssattel und eventuell auch die Bremsscheibe können dabei mit Aufnahme- bzw. Versorgungselementen versehen sein, um das oder weiteres Zubehör aufzunehmen, bzw. zu versorgen. Im einfachsten Fall ist das Zubehör eine weitere Niederhaltefeder, die benötigt wird, um die Scheibenbremse beim Einsatz in einer Radaufhängung vor Schädigung zu bewahren. Des weiteren kann das Zubehör ein in den Bremsbelag eingearbeiteter oder an dem Bremsbelag befestigter Verschleißsensor sein, der anzeigt, daß der Bremsbelag ausgewechselt werden muß. Der Vorteil in Fahrzeugen gegenüber den bisher üblichen Verschleißanzeigern besteht darin, dass der Verschleiß erkennbar ist, ohne das Rad demontieren zu müssen. Da der Verschleißsensor je nach Ausführungsform versorgt werden muß oder zumindest eine elektrische Leitung benötigt, um ein Signal weiterzuleiten, muß auch der Bremssattel zumindest mit einem Kabel oder einer anderen Versorgungsleitung versehen werden.
• Weiteres Zubehör, das am Bremssattel befestigt werden kann, sind: ABS-Sensoren, Preßluftkühlung für die Bremsscheibe, eine Telemetrievorrichtung für den Reifendruck oder einen Reifenverschleißsensor usw. Da Bremssättel technisch sehr präzise gefertigte Bauelemente sind, die meist mittels Präzisionsguß hergestellt werden, lassen sich bei der Fertigung die Befestigungselemente für Zubehör leicht integrieren.
• Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Scheibenbremse nach der Erfindung.
• Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Bremsbelag. Der Bremsbelag 2 weist eine Trägerplatte 2, und Reibbeläge 4 auf, welche jeweils aus dem selben Material gefertigt sind. Die Trägerplatte 6 weist an einem Ende Aufnahmeelemente 8 für eine Niederhaltefeder 10 auf. Die Niederhaltefeder 10 ist als eine Blattfeder dargestellt. Die Niederhaltefeder 10 dient dazu, zu verhindern, daß der Bremsbelag 2 bei Bewegungen des Fahrwerks gegen die Führungen 18, 20 des Belagschachts eines Bremssattels schlägt und diese beschädigt. Die in der Zeichnung dargestellte Blattfeder 20 kann z. B. durch Schraubenfederelemente ergänzt werden. Die Trägerplatte 6 weist außerdem Aufnahmeelemente 12 für Zubehör auf. In einem Aufnahmeelement 12 ist ein Verschleißsensor 16 mittels einer Mutter 14 eingeschraubt. Der Verschleißsensor 16 kann auch in dem Reibbelag 4 oder zwischen dem Reibbelag 4 und der Trägerplatte 6 angeordnet sein. Bevorzugt kann das Zubehör auch während der Herstellung von Trägerplatte 6 und Reibbelag 4 in den Bremsbelag 2 integriert werden. Der Aufbau des Bremsbelags 2, bei dem sowohl die Trägerplatte 6 als auch der Reibbelag 4 aus dem selben Material gefertigt ist, weist außerdem den Vorteil auf, dass, selbst wenn der Reibbelag 4 vollständig aufgebraucht ist, die Trägerplatte 6 die Bremsscheibe nicht beschädigt, da sie aus dem selben Material gefertigt ist.
• Die Scheibenbremse, der Bremssattel, die Bremsbeläge können dabei hydraulisch, pneumatisch, elektrisch, magnetisch, elektromechanisch oder auch mechanisch angesteuert werden. Es ist dabei zu bemerken, dass die erfindungsgemäße Scheibenbremse sowohl für Außensattel- als auch für Innensattel-Scheibenbremsen geeignet ist. Bei Außensattel-Scheibenbremsen greift der Bremssattel in bekannter Weise von außen über die Bremsscheibe. Bei Innensattel- Scheibenbremsen greift der Bremssattel in von innen über die Bremsscheibe. Die erfindungsgemäßen Bremsbeläge können sowohl bei Festsattel- als auch bei Schwimmsattel- Scheibenbremsen angewendet werden. Die erfindungsgemäßen Bremsbeläge sind sowohl für Einkolben- als auch für Mehrkolbenbremssättel geeignet. Die Erfindung ist nicht auf den Einsatz mit einer bestimmten Bremsscheibe beschränkt. Der erfindungsgemäße Bremsbelag kann zusammen mit einfachen, durchbrochenen, gefurchten, strukturierten, geschwungenen, und/oder innenbelüfteten Bremsscheiben eingesetzt werden. Die Bremsscheibe kann fest oder schwimmend gelagert sein. Sogar der Einsatz in einer Mehrscheibenbremse ist denkbar. Die vorstehend erwähnten Fluidkühlungen können beispielsweise bei LKW als eine Preßluftkühlung ausgeführt werden, bei der z. B. vom pneumatischen System der Bremsanlage ein gesicherter Speicher gefüllt wird, der bei Bedarf die Bremse, oder Teile der Bremse per Druckluft kühlt. Bei Fahrzeugen ohne pneumatisches Bremssystem können die Bremsen an den vorhandenen oder separaten Kühlkreislauf, wie beispielsweise für Öl oder Kühlwasser angeschlossen werden.
• Die Scheibenbremse, der Bremssattel und der Bremsbelag können in jedem technischen Gebiet eingesetzt werden, in dem Drehbewegungen verzögert werden sollen, nämlich in sämtlichen automotiven Anwendungen, in Land-, Schienen-, Wasser-, Luftfahrzeugen, in denen Wellen und Räder abgebremst werden müssen. Weitere Anwendungen sind Bremsen für Maschinen, Motoren, Rotoren, Windräder, Fahrgeschäfte und so weiter.

Claims (9)

1. Bremsbelag für Scheibenbremsen, mit einer Trägerplatte (6), mindestens einem Reibbelag (4) und Aufnahmeelementen (8) für eine Niederhaltefeder (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (6), der Reibbelag (4) und die Aufnahmeelemente (8) für eine Niederhaltefeder (10) aus dem selben Material gemacht sind, wobei die Aufnahmeelemente (8) und die Trägerplatte (6) integral aus einem Stück gebildet sind.

2. Bremsbelag gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbelag weiter mindestens ein Aufnahmeelement (12) für Zubehör (8) aufweist.

3. Bremsbelag gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (4), die Trägerplatte (6) und die Aufnahmeelemente (8, 12) integral aus einem Material hergestellt sind.

4. Bremsbelag gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (4) und die Trägerplatte (6) aus separaten Teilen zusammengesetzt sind.

5. Bremsbelag nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbelag (2) weiter eine Wärmeisolation aufweist, um den Wärmeübertrag von dem Bremsbelag (2) auf einen benachbarten Bremssattel zu minimieren.

6. Bremssattel, für eine Scheibenbremse, der Bremsbeläge (2) und einen Belagschacht (18) aufweist, in dem die Bremsbeläge mittels Federn (10) niedergehalten werden, wobei die Federn (10) sich jeweils auf dem Bremssattel (20) und in an dem Bremsbelag (2) gebildeten Aufnahmeelementen (8) für die Federn (10) abstützt, wobei die Bremsbeläge (2) jeweils eine Trägerplatte (6) und mindestens einen Reibbelag (4) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (6), der Reibbelag (4) und die Aufnahmeelemente (8) jeweils aus dem selben Material gefertigt sind, und daß die Aufnahmeelemente (8) und die Trägerplatte (6) integral miteinander verbunden sind.

7. Bremssattel gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel und der Bremsbelag weiter Anbauelemente für Zubehör aufweisen.

8. Scheibenbremse, die eine Bremsscheibe, einen Bremssattel und Bremsbeläge (2) aufweist, wobei der Bremssattel einen Belagschacht (18) aufweist, in dem die Bremsbeläge (2) mittels Federn (10) niedergehalten werden, wobei die Federn (10) sich auf dem Bremssattel und in an dem Bremsbelag (2) gebildeten Aufnahmeelementen (8) für die Federn (10) abstützen, wobei die Bremsbeläge (2) jeweils eine Trägerplatte (6) und mindestens einen Reibbelag (4) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (6), der Reibbelag (4) und die Aufnahmeelemente (12) jeweils aus dem selben Material gefertigt sind, und daß die Aufnahmeelemente (12) und die Trägerplatte (6) integral miteinander verbunden sind.

9. Scheibenbremse gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel und der Bremsbelag weiter Anbauelemente für Zubehör aufweisen.