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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug,
welche insbesondere ein deutlich verbessertes Geräuschverhalten
aufweist.
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Scheibenbremsen
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. Bekannte Bauarten sind hierbei Schwimmsattelbremsen, Festsattelbremsen
und Schwimmrahmenbremsen. Ein Bremsbelag (Bremsbelagmaterial bzw.
-masse) der Scheibenbremsen ist üblicherweise auf
einer Rückenplatte
befestigt, welche bei Abnutzung des Bremsbelags als gemeinsames
Bauteil austauschbar sind. Aufgrund des technisch bedingten Spiels
zwischen dem Bremsbelag und einer Betätigungseinrichtung für den Bremsbelag,
wie z.B. einem Kolben und einem Spiel zwischen Belagabstützung und
Bremsenhalter, können
Geräusche
zu Beginn, während
und zum Ende eines Bremsvorgangs auftreten. Insbesondere werden
häufig
unerwünschte
Klapper- bzw. Quietschgeräusche
erzeugt, welche bei einem Fahrer des Fahrzeugs den Eindruck erwecken
können,
dass die Bremsen nicht in Ordnung sind. Kritisch sind dabei speziell
niedriger Druck und niedrige Geschwindigkeiten, da eine instabile
Belagposition zur Scheibe bzw. zum Bremsenhalter in diesem Bereich
gegeben ist. Diese unerwünschten
Geräusche,
insbesondere zu Beginn bzw. gegen Ende eines Bremsvorgangs, treten
insbesondere deshalb auf, weil der Bremsbelag ein gewisses Spiel
in Radialrichtung und insbesondere in Umfangsrichtung aufweist.
Weiterhin wurde festgestellt, dass die unerwünschten Geräusche insbesondere dann auftreten, wenn
die Temperatur der Scheibenbremse gering ist bzw. eine gewisse Schwellenwerttemperatur
nicht erreicht ist.
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Wie
beispielsweise aus der WO 94/29611 A1 offenbart, wird versucht,
die Bremsbeläge
mitsamt der Rückenplatte
mittels Federelementen an einer festgelegten Position in Radialrichtung
zu halten. Aufgrund der Federeigenschaften der Federelemente bewegen
sich jedoch die Bremsbeläge
bei einer Betätigung
der Bremse im Rahmen des vorhandenen Spiels bzw. Federweges in Umfangsrichtung,
so dass die Erzeugung unerwünschter
Geräusche
nicht verhindert werden kann.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Scheibenbremse
für ein
Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass sie eine deutlich reduzierte Geräuschempfindlichkeit und
praktisch keine unerwünschten
Geräusche
im Betrieb verursacht. Insbesondere wird verhindert, dass die Geräusche bei
niedrigen Bremsdrücken
und somit zu Beginn bzw. gegen Ende eines Bremsvorgangs auftreten.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
dass ein Magnetelement vorgesehen ist, welches eine Position des
Bremsbelags relativ zu einer Bremsscheibe fixiert. Mit anderen Worten
ist das Magnetelement vorgesehen, um bei geringen Bremsdrücken den
Bremsbelag in Position zu halten, so dass praktisch keine Geräusche durch
einen sich bewegenden Bremsbelag erzeugt werden. Das Magnetelement
fixiert den Belag so lange, bis er eine definierte Endposition im
Bremsenhalter erreicht hat und definiert auf die Bremsscheibe gedrückt wird.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders
bevorzugt übt
das Magnetelement eine Magnetkraft auf den Bremsbelag derart aus,
dass der Bremsbelag bei relativ geringen Bremsdrücken, insbesondere bis 10 × 105 Pa, relativ zur Bremsscheibe in seiner
Position gehalten ist und bei hohen Bremsdrücken, insbesondere größer als 10 × 105 Pa, nicht mehr durch das Magnetelement
in Position gehalten ist. Ab einem vorbestimmten Grenzwert wird
dann eine Komponente der am Bremsbelag auftretenden Bremskraft,
welche entgegen der Magnetkraft wirkt, größer als die Magnethaltekraft
des Magnetelements. Dadurch bewegt sich der Bremsbelag entsprechend
dem vorhandenen Spiel etwas in Umfangsrichtung, bis er an einem
das Spiel begrenzenden Bauteil definiert anliegt, so dass der Bremsvorgang
ohne Beschädigung
der Bauteile der Bremse und ohne unerwünschte Geräuschentwicklung ausgeführt werden
kann.
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Um
eine besonders kostengünstige
Scheibenbremse bereitzustellen, ist das Magnetelement vorzugsweise
ein Permanentmagnet. Es ist auch möglich, einen Elektromagneten
zu verwenden, welcher insbesondere elektronisch ansteuerbar ist.
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Weiter
bevorzugt ist eine Betätigungseinrichtung
für den
Bremsbelag ein Kolben. Vorzugsweise ist der Kolben innen hohl ausgebildet
und das Magnetelement ist im Inneren des Kolbens angeordnet. Dadurch
kann ein besonders kompakter und platzsparender Aufbau realisiert
werden. Insbesondere kann dadurch auch eine Nachrüstung von
bereits im Betrieb befindlichen Scheibenbremsen ermöglicht werden.
Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben selbst
das Magnetelement.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Bremsbelag
an einer Rückenplatte
angeordnet, wobei die Rückenplatte aus
einem magnetisch anziehbaren Material hergestellt ist. Besonders
bevorzugt ist die Rückenplatte aus
einem Stahl oder einem Feinstanzblech hergestellt. Somit kann ein
einfacher und kostengünstiger Aufbau
realisiert werden und je nach Anwendungsfall ein beliebiges Material
für den
Bremsbelag verwendet werden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
der Bremsbelag aus einem magnetisch anziehbaren Material hergestellt.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass Eisen bzw.
eisenhaltige Verbindungen im Material des Bremsbelags vorgesehen
sind. Dann ist es auch möglich,
ein beliebiges Material für
die Rückenplatte
zu verwenden.
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Weiter
bevorzugt wird das Magnetelement mechanisch, insbesondere mittels
einer Presspassung oder mittels Verstemmen oder mittels Verschrauben
befestigt.
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Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Scheibenbremse
eine Schwimmsattelbremse oder eine Festsattelbremse oder eine Schwimmrahmenbremse.
Die vorliegende Erfindung ist bei allen bekannten Scheibenbremsen
ohne Einschränkung
verwendbar. Ferner ist die erfindungsgemäße Scheibenbremse auch unabhängig von
der Betätigungseinrichtung
bzw. der Art der Betätigung
anwendbar.
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Zeichnung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Ansicht einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 eine Scheibenbremse 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die in 1 gezeigte
Scheibenbremse ist eine Schwimmsattelbremse.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Scheibenbremse 1 ein
Gehäuse 2,
einen Kolben 3, eine Bremsscheibe 4, einen ersten
Bremsbelag 5 und einen zweiten Bremsbelag 6. Die
Bremsbeläge 5 und 6 sind
dabei jeweils an einer Rückenplatte 7 bzw. 8 befestigt
(vgl. 1). Die Rückenplatten 7 und 8 der
Bremsbeläge
sind dabei aus Stahl hergestellt. Der Kolben 3 ist innen
hohl ausgebildet und weist im Wesentlichen eine topfförmige Gestalt
auf.
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Wie
in 1 gezeigt, ist der Kolben 3 in einer im
Gehäuse 2 gebildeten
Fluidkammer 13 angeordnet und gegenüber der Außenseite mittels einer Dichtung 12 abgedichtet. Über eine
Zuleitung 11 wird in bekannter Weise Hydraulikfluid in
die Fluidkammer 13 zugeführt bzw. abgeführt. Wie
weiter aus 1 ersichtlich ist, ist dabei
im Inneren des Kolbens 3 ein erster Permanentmagnet 9 angeordnet.
Gemäß einer alternativen
Ausgestaltung der Erfindung ist z.B. der Kolben aus einem magnetischen
Material oder der Kolben ist Teil eines Elektromagneten. Der erste Permanentmagnet 9 ist
in den hohlzylindrischen Kolben 3 mittels einer Presspassung
eingebracht. An einem dem Kolben 3 an der Bremsscheibe 4 gegenüberliegenden
Gehäusebauteil 2a ist
ein zweiter Permanentmagnet 10 ebenfalls mittels einer
Presspassung in einer im Gehäusebauteil 2a vorgesehenen Ausnehmung
befestigt.
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Wenn
eine Verzögerung
eines mit der Scheibenbremse ausgestatteten Fahrzeugs gewünscht wird,
wird über
die Zuleitung 11 Hydraulikfluid in den Fluidraum 13 zugeführt. Dadurch
bewegt sich der Kolben 3 in Richtung des Pfeils A, so dass
der Bremsbelag 5 gegen die Bremsscheibe 4 gedrückt wird.
Anschließend
wird das beweglich gelagerte Gehäuse 2 entgegen
der Bewegungsrichtung A des Kolbens 3 bewegt, so dass auch
der zweite Bremsbelag 6 im Gehäusebauteil 2a gegen
die Bremsscheibe 4 gedrückt
wird und der Bremsvorgang mit einem relativ niedrigen Bremsdruck
beginnt. Hierbei werden die Bremsbeläge 5, 6 aufgrund
der durch die Permanentmagnete 9 und 10 ausgeübten magnetischen
Kraft noch nicht in Umfangsrichtung mitgenommen, obwohl sie schon
an der Bremsscheibe 4 anliegen. Mit anderen Worten halten
die Permanentmagnete 9 und 10 die Bremsbeläge 5, 6 durch
die magnetische Kraft, indem die aus Stahl hergestellten Rückenplatten 7 und 8 angezogen
werden. Dadurch wird eine Festkörperschwingung
des Belages verhindert und ein Einfluß auf das erste Biegemodul
des Belages erreicht.
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Erst
wenn der Bremsdruck weiter steigt und eine Komponente der Bremskraft
an der Bremsscheibe, die entgegen der Magnetkraft wirkt, größer als
die Magnetkraft der Permanentmagnete 9, 10 wird,
bewegen sich die beiden Bremsbeläge 4 und 5 entsprechend
dem vorhandenen Spiel gemeinsam mit der Bremsscheibe 4 in
Umfangsrichtung in definierter Weise in ihre Endposition, ohne dass
dabei Geräusche
entstehen.
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Somit
kann erfindungsgemäß bei geringen Bremsdrücken verhindert
werden, dass sich die Bremsbeläge
gemeinsam mit der rotierenden Bremsscheibe in Umfangsrichtung bewegen
und zurückschnellen
und die unerwünschten
Geräusche
erzeugen. Wenn die Permanentmagnete 9, 10 aufgrund der
sich ständig
vergrößernden
Bremskraft die Rückenplatten 7, 8 freigeben,
ist die Bremskraft so groß, dass
die Bremsbeläge
in Umfangsrichtung anliegen und keine schlagenden oder quietschenden
Geräusche
mehr auftreten. Dabei halten die Permanentmagnete 9 und 10 die
Bremsbeläge 5 und 6 nur
so lange an einer Position relativ zur Bremsscheibe 4 fest,
bis ein vorbestimmter Bremsdruck überschritten ist. Dieser Bremsdruck
beträgt
vorzugsweise ungefähr
10 × 105 Pa. Die Permanentmagnete 9 und 10 hemmen somit
die Bewegung der Bremsbeläge
in Umfangsrichtung, wodurch die tieffrequenten, unerwünschten Geräusche verhindert
werden können.
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Somit
wird bis zu dem vorbestimmten Bremsdruck eine magnetische Kopplung
zwischen Bremsbelag und Betätigungseinrichtung
aufrecht erhalten und bei Überschreiten
des vorbestimmten Bremsdrucks die magnetische Kopplung gelöst. Somit
kann der Bremsbelag gezielt in eine Belagabstützung im Bremsenhalter in eine
definierte Endposition geführt
werden, wobei die unerwünschten
Geräusche
nicht auftreten.
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Es
sei angemerkt, dass die Permanentmagnete beispielsweise auch mittels
Schrauben o.Ä.
am Kolben 3 bzw. am Gehäusebauteil 2a befestigt
werden können.
Auch wäre
eine Befestigung der Permanentmagnete mittels Kleben denkbar, jedoch
treten während
des Betriebes der Scheibenbremse sehr hohe Temperaturen auf, so
dass bei Verwendung eines Klebstoffs häufig die Gefahr besteht, dass
sich die Permanentmagnete vom Kolben bzw. vom Gehäuse lösen. Daher
ist eine mechanische Befestigung, z.B. mittels einer Presspassung,
mittels Stemmen oder mittels Verschrauben, bevorzugt.