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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse und insbesondere
einen Bremsbelagsatz für
eine Scheibenbremse.
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Bremsen
dienen im Allgemeinen der Verringerung bzw. Begrenzung der Geschwindigkeit
von bewegten Maschinenteilen oder Fahrzeugen. Die besonders in Fahrzeugen
weitaus am häufigsten
verwendeten Bremsenarten sind die Klotzbremse, die Trommelbremse
und die Scheibenbremse. Sowohl die Scheiben- als auch die Trommelbremsen
dienen dazu, an einer Drehachse abgenommene kinetische Energie in
Wärme umzuwandeln.
Sie werden häufig in
Fahrzeugen wie Personen- und Lastkraftwagen, bei der Eisenbahn,
aber auch in Maschinen und Anlagen eingesetzt, um eine Bewegung
abzubremsen oder eine Drehzahl zu reduzieren.
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Grundsätzlich bestehen
Scheibenbremsen aus einer kraftschlüssig mit dem Rad mitlaufenden Bremsscheibe,
an die von beiden Seiten Bremsklötze
oder Bremsbeläge
gepresst werden. Je nach Konstruktion unterscheidet man zwischen
Ein- und Mehrkolbensätteln
sowie zwischen Fest-, Schwimmsattel- und Schwimmscheibenbremsen.
Einkolbensättel
haben nur einen Bremskolben, sie sind vor allem bei Personenkraftwagen,
sowie kleinen motorisierten Zweirädern oder bei Sportfahrrädern zu
finden; diese Bauweise bedingt einen Schwimmsattel oder eine Schwimmscheibe.
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Bei
Festsattelbremsen ist der Sattel unbeweglich und Bremskolben befinden
sich auf beiden Seiten der Scheibe. Eine Festsattelbremse hat also doppelt
so viele Bremskolben wie eine Schwimmsattelbremse und ist daher
meist teurer.
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Im
Gegensatz zu einer Festsattelbremse benötigt die Schwimmsattelbremse
einen Bremsträger, der
zunächst
am Radlagergehäuse
angeschraubt wird. An diesem Träger
wird dann der Schwimmsattel befestigt. Dieser umgreift die Scheibe
und enthält
die Bremskolben bzw. Zuspanneinheiten mit einem Druckteller, welche
die Bremsklötze
bzw. Bremsbeläge
gegen die Scheibe drücken.
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Schwimmsattelbremsen
haben also einen oder mehrere Kolben nur auf einer Seite der Scheibe, der
beweglich aufgehängte
Sattel überträgt den Druck
mechanisch auf die andere Seite der Bremsscheibe. Ähnlich ist
dies bei der Schwimmscheibenbremse, bei der die Scheibe beweglich
gelagert ist. Vorteile sind geringere Bauhöhe, wodurch die Bremse besser
platziert werden kann und die preiswertere Herstellung.
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Schwimmsattelbremsen
oder Schwimmscheibenbremsen weisen mindestens zwei Bremsbeläge auf,
einen auf der dem Kolben bzw. der Zuspanneinheit der Breme zugewandten
Seite der Bremsscheibe, den sogenannten kolbenseitigen Bremsbelag,
einen auf der dem Kolben bzw. der Zuspanneinheit abgewandten Seite
der Bremsscheibe, den sogenannten faustseitigen Bremsbelag. Die Bremsbeläge bestehen üblicherweise
aus einer Rückenplatte
und einem Reibbelag, es ist jedoch auch möglich, nur einen Reibbelag
einzusetzen.
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Eines
der größten Probleme
in Bezug auf Bremsbeläge
unter anderem im Lastkraftwagenbereich ist die Rissanfälligkeit
der Bremsscheibe. Deswegen wird versucht den Reibbelag so zu gestalten, dass
auf jeden Fall eine noch höhere
Rißbeständigkeit
der Bremsscheibe gewährleistet
wird. Es ist allgemein bekannt, dass eine hohe Belagkompressibilität zu einer
guten Scheibenrissbeständigkeit
führt. Daher
werden Beläge
eingesetzt, die eine relativ hohe Kompressibilität aufweisen. Allerdings ist
im Gegenzug auch bekannt, dass eine hohe Belagskompressibilität mögliche Hub-Probleme
der Bremse mit sich führen
kann. Daher ist die maximale Kompressibilität des Belages dadurch eingeschränkt, dass
mindestens zwei Beläge
eingesetzt werden, bei denen sichergestellt werden muss, dass die
Hubanforderung der gesamten Bremse nicht überschritten wird.
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Bislang
werden nach dem Stand der Technik mindestens zwei Beläge eingesetzt,
die sich in der Form und der Art der Bremsbeläge insbesondere in der Höhe ihres Kompressibilitätswertes
gleichen, damit diese sowohl als faustseitige als auch als kolbenseitige
Bremsbeläge
eingesetzt werden können.
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Jedoch
ist es bei der neuen Generation der Bremsen als Alleinstellungsmerkmal
explizit gewünscht,
dass der faustseitige Belag eine andere Form und/oder andere Eigenschaften
als der kolbenseitige Bremsbelag aufweist.
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Daher
ist es die Aufgabe dieser Erfindung einen Bremsbelagsatz bereitzustellen,
der eine erhöhte
Scheibenrissbeständigkeit
gewährleisten
kann, ohne die Hubanforderungen der Bremse negativ zu beeinflussen
und der das Alleinstellungsmerkmal des kolbenseitigen bzw. des faustseitigen
Bremsbelags erfüllen
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Bremsbelag gemäß Anspruch 1 der vorliegenden
Erfindung gelöst.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bremsbelagssatz
für eine Scheibenbremse
mit einer Zuspannvorrichtung bzw. einem Kolben bereitgestellt. Dieser
Bremsbelagsatz umfasst mindestens einen ersten Bremsbelag, welcher
auf der einen Seite der Bremsscheibe angeordnet ist und einen zweiten
Bremsbelag, welcher auf der anderen Seite der Bremsscheibe angeordnet
ist. Der Reibbelag des ersten Bremsbelags weist eine andere Kompressibilität auf, als
der Reibbelag des zweiten Bremsbelags. Durch eine Anpassung der Kompressibilität der beiden
Bremsbeläge
an die individuellen Gegebenheiten der Bremse kann der Bremsbelag
hinsichtlich seiner Eigenschaften wie z. B. sein Beitrag zum Rissverhalten
der Bremsscheibe optimiert werden. Durch die unterschiedliche Kompressibilität ist auch
das Alleinstellungsmerkmal erfüllt.
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Vorzugsweise
ist die Zuspannvorrichtung der Scheibenbremse eine einseitige Zuspannvorrichtung.
Der erste Bremsbelag ist auf der der Zuspanneinheit abgewandten
Seite der Bremsscheibe angeordnet. Da dieser Bremsbelag auf der
Seite des Schwimmsattels angeordnet ist, der an eine Faust erinnert,
nennt man diesen Bremsbelag auch faustseitigen Bremsbelag. Der zweite
Bremsbelag ist auf der der Zuspanneinheit zugewandten Seite der Bremsscheibe
angeordnet. Daher nennt man diesen Bremsbelag auch kolbenseitigen
Bremsbelag.
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Die
Erfinder haben bei Tests mit Bremsbelägen von Scheibenbremsen herausgefunden,
dass im Wesentlichen immer der der Zuspanneinheit abgewandte bzw.
faustseitige Belag die größerer Risse verursacht
und dass der der Zuspanneinheit abgewandte bzw. kolbenseitige Belag
weniger kritisch in Punkto Rissanfälligkeit der Bremsscheibe ist.
Um eine Scheibenbremse bereitzustellen, die eine erhöhte Scheibenrissbeständigkeit
bei gleichzeitig konstanter Hubanforderung an die Bremse zeigt,
sollte der faustseitige Belag vorzugsweise eine relativ hohe Kompressibilität aufweisen,
wohingegen der weniger kritische kolbenseitige Belag eine niedrigere
Kompressibilität
haben kann. Deshalb weist der Reibbelag des zweiten Bremsbelags
vorzugsweise eine mindestens um 10% geringere Kompressibilität als der
Reibbelag des ersten Bremsbelags auf. Die Kompressibilität des faustseitigen
Belags kann auch eine um 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 oder 75% höhere Kompressibilität als der
kolbenseitige Belag aufweisen.
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Diese
Lösung
bietet also die Möglichkeit
einen Belag auf der Faustseite der Bremse einzusetzen, der eine
außergewöhnliche
hohe Kompressibilität
aufweist. Durch die Kombination mit einem Belag mit niedriger Kompressibilität auf der
Kolbenseite ist gewährleistet,
dass die maximale Hubanforderung der Bremse nicht überschritten
wird. Durch die hohe Kompressibilität des faustseitigen Belags
wird einen wesentlich höhere
Scheibenrissbeständigkeit
erreicht.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann
der Reibbelag des zweiten Bremsbelags eine mindestens um 10% höhere Kompressibilität als der Reibbelag
des ersten Bremsbelags aufweist. Dadurch kann noch genauer auf die
Gegebenheiten innerhalb der Scheibenbremse eingegangen werden.
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Der
Reibbelag des ersten Bremsbelags kann entweder eine größere oder
eine geringer Dicke als der Reibbelag des zweiten Bremsbelags aufweist. Dadurch
kann auf die individuellen Anforderungen an die Scheibenbremse und
ihrer Umgebung eingegangen werden.
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Vorzugsweise
wird der faustseitige Bremsbelag eine größere Dicke wie der kolbenseitige Bremsbelag
aufweisen, da dieser bedingt durch seinen höhere Kompressibilität einem
höheren
Verschleiß ausgesetzt
sein kann und dies durch eine größere Dicke
ausgeglichen werden kann.
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Vorzugsweise
kann der erste Bremsbelag eine andere Form als der zweite Bremsbelag
aufweisen. Ein Beispiel dafür
wäre, dass
der erste Bremsbelag spiegelsymmetrisch zu dem zweiten Bremsbelag
ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme
können die
beiden Bremsbeläge
nicht vertauscht werden und weisen somit ein weiteres Alleinstellungsmerkmal auf.
Dadurch ist es nicht möglich,
dass der Bremsbelag mit der geringeren Kompressibilität auf der
Faustseite der Bremse montiert wird, wodurch es zu einer erhöhten Rissanfälligkeit
der Bremsscheibe kommen könnte,
woraufhin die Bremse eher versagen würde.
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Der
Bremsbelagsatz kann auch mindestens bei dem ersten Bremsbelag oder
dem zweiten Bremsbelag eine Trägerplatte
aufweisen. Vorzugsweise weist der Bremsbelagsatz sowohl bei dem
ersten Bremsbelag als auch bei dem zweiten Bremsbelag eine Trägerplatte
auf. Durch eine Trägerplatte wird
der Anpressdruck des Bremsbelags gleichmäßig über die gesamte Reibefläche verteilt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel weist
die Trägerplatte
des ersten Bremsbelags eine unterschiedliche Dicke als die Trägerplatte
des zweiten Bremsbelags auf. Auch hier lassen sich wieder die besonderen
Erfordernisse jeder einzelnen Bremse individuell anpassen, damit
z. B. die einzelnen Bestandteile der Bremse kraftschlüssig an
einander anliegen.
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Der
Reibbelag des zweiten bzw. des kolbenseitigen Bremsbelags sollte
zum Beispiel eine Kompressibilität
von 70 bis 200 μm,
vorzugsweise eine Kompressibilität
von 100 bis 160 μm
aufweist.
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Dagegen
weist der Reibbelag des ersten Bremsbelags zum Beispiel eine Kompressibilität von 200
bis 330 μm,
vorzugsweise eine Kompressibilität von
240 bis 300 μm
auf. Dadurch könnte
sich in Addition der beiden Kompressibilitäten einen Gesamtkompressibilität der gesamten
Scheibenbremse von ungefähr
400 μm ergeben.
Bei einer Scheibenbremse gemäß Stand
der Technik hätte
dies bedeutet, dass die beiden Reibebeläge der identischen Bremsbeläge, der
auf der Faustseite bzw. der Kolbenseite eingesetzt werden eine Kompressibilität von 200 μm aufweisen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
auch mindestens einer der Bremsbeläge eine Niederhaltefeder aufweisen.
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Vorzugsweise
ist der erfindungsgemäße Bremsbelagsatz
in eine Scheibenbremse eingebaut.
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Mit
den neuen Bremsen Designs kann somit ein faustseitiger Belag mit
einer Kompressibilität
von 270 μm
in Kombination mit einem kolbenseitige Belag mit einer Kompressibilität von 130 μm eine kombinierte
Kompressibilität
von 400 μm
einsetzt werden und dadurch der Rissbeständigkeit der Bremsscheibe wesentlich
erhöht
werden, ohne dass der Bremsenhubbedarf negativ beeinflusst wird.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von beispielhaften Ausführungsformen veranschaulicht.
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1a zeigt
eine Schnittzeichnung einer Scheibenbremse gemäß Stand der Technik;
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1b zeigt
eine Draufsicht eines Bremsbelags gemäß Stand der Technik; der in
der Scheibenbremse von 1a eingesetzt werden kann;
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2a zeigt
eine Schnittzeichnung einer Scheibenbremse mit einem Bremsbelagssatz
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2b zeigt
eine Draufsicht eines Bremsbelagssatz gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, der in der Scheibenbremse von 1a eingesetzt
werden kann.
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1a zeigt
eine Scheibenbremse gemäß Stand
der Technik. Diese umfasst einen Schwimmsattel 12 mit einer
Faustseite 14 und einer Kolbenseite 16. Der Schwimmsattel 12 umgreift
die Bremsscheibe 2, die zwischen den beiden identischen Bremsbelägen 4a und 4b liegt.
Die Bremsbeläge 4a und 4b bestehen
jeweils aus einem identischen Reibbelag 6a bzw. 6b und
einer identischen Trägerplatte 8a bzw. 8b.
Es ist jedoch auch möglich,
dass die Trägerplatte
nicht vorhanden ist und die Bremsbeläge nur aus dem Reibbelag besteht.
Einer der identischen Bremsbeläge 4a liegt
an der Faustseite 14 des Schwimmsattels an und der andere 4b liegt
an dem Kolben 10 an, welcher an der Kolbenseite 16 des Schwimmsattels 12 angeordnet
ist. Wird mit dem Kolben 10 auf den kolbenseitigen Bremsbelag 4b ein Druck
ausgeübt
(dargestellt durch die dicken schwarzen Pfeile), so wird dieser
gegen die Bremsscheibe 2 gedrückt. Zusätzlich überträgt der beweglich aufgehängte Schwimmsattel 12 mittels
der Faustseite 14 mechanisch den Druck auch auf den faustseitigen Bremsbelag 4a.
Durch diese Konstruktion werden die beiden Bremsbeläge gleichmäßig auf
die Bremsscheibe 2 gedrückt.
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1b zeigt
einen der identischen Bremsbeläge 4a bzw. 4b aus 1a.
Diese Bremsbeläge sind
symmetrisch aufgebaut und bestehen jeweils aus einer Trägerplatte 8a bzw. 8b und
einem Reibbelag 6a bzw. 6b, welcher auf die Trägerplatte
genietet, vergossen, verschweißt,
verschraubt oder mittels einer weiteren Fügetechnik miteinander befestigt
wird.
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Die
Bremsbeläge 4a und 4b sind
identisch gearbeitet, sodass sie sowohl als faustseitiger als auch
als kolbenseitiger Bremsbelag eingesetzt werden können. Die
Kompressibilität
der beiden Bremsbeläge
addiert sich und die maximale Hubanforderung der Bremse darf nicht überschritten
werden.
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2a zeigt
eine Scheibenbremse, die mit einem erfindungsmäßigen Bremsbelagsatz ausgestattet
ist. Auch hier umfasst die Scheibenbremse einen Schwimmsattel 12 mit
einer Faustseite 14 und einer Kolbenseite 16.
Der Schwimmsattel 12 umgreift die Bremsscheibe 2,
die zwischen den beiden Bremsbelägen 20 und 22 liegt.
Der Bremsbelag 20 ist hier an der Faustseite 14 des
Schwimmsattels 12 angeordnet und besteht aus einem Reibbelag 24 und einer
Trägerplatte 28.
Der Bremsbelag 22 hingegen ist an der Kolbenseite 16 des
Schwimmsattels 12 angeordnet und besteht aus einem Reibbelag 26 und einer
Trägerplatte 30.
Der faustseitige Bremsbelag 20 umfasst einen Reibbelag 24,
der gegenüber
dem Reibbelag 26 des kolbenseitigen Bremsbelags eine um
mindestens 10% höhere
Kompressibilität
und eine größere Dicke
aufweist. Der faustseitige Reibbelag 24 kann jedoch auch
die gleiche Dicke wie der kolbenseitige Reibbelag 26 aufweisen.
Die äußere Form
des faustseitigen Reibbelags 24 ist spiegelsymmetrisch
zu dem kolbenseitigen Reibbelag 26 ausgebildet. Es ist
jedoch auch möglich,
dass die Form des faustseitigen Reibbelags 24 und des kolbenseitigen
Reibbelags 26 gleich ist oder auf eine andere Weise unterschiedlich
ausgebildet ist. Die Trägerplatte 28 des
faustseitigen Bremsbelags ist spiegelsymmetrisch zu der kolbenseitigen
Trägerplatte 30 ausgebildet.
Es ist jedoch auch möglich,
dass die Form der faustseitigen Trägerplatte 28 und der
kolbenseitigen Trägerplatte 26 gleich
ist oder auf eine andere Weise unterschiedlich ausgebildet ist.
Des Weiteren ist es ist jedoch auch möglich, dass die Trägerplatten
nicht vorhanden sind und der faustseitige Bremsbelag 20 nur
aus dem Reibbelag 24 und kolbenseitige Bremsbelag 22 nur
aus dem Reibbelag 26 besteht.
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Wird
mit dem Kolben 10 auf den kolbenseitigen Bremsbelag 22 ein
Druck ausgeübt
(dargestellt durch die dicken schwarzen Pfeile), so wird dieser gegen
die Bremsscheibe 2 gedrückt.
Zusätzlich überträgt der beweglich
aufgehängte
Schwimmsattel 12 mittels der Faustseite 14 mechanisch
den Druck auch auf den faustseitigen Bremsbelag 20. Durch diese
Konstruktion werden die beiden Bremsbeläge gleichmäßig auf die Bremsscheibe gedrückt und
die Rissanfälligkeit
der Bremsscheibe durch die hohe Kompressibilität des faustseitigen Reibbelags 24 wird
optimiert.
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2b zeigt
den faustseitigen Bremsbelag 20 und den kolbenseitigen
Bremsbelag 22, wie er in einer Scheibenbremse gemäß 1a eingesetzt werden
kann. Diese Bremsbeläge
sind spiegelsymmetrisch aufgebaut. Der faustseitige Bremsbelag 20 besteht
aus einer Trägerplatte 28 und
einem Reibbelag 24 und der kolbenseitige Bremsbelag 22 besteht aus
einer Trägerplatte 30 und
einem Reibbelag 26. Die Trägerplatten 28 und 30 sind
gegengleich ausgeführt,
ansonsten jedoch in Dicke und Art identisch. Sie können jedoch
auch unterschiedlich dick, unterschiedlich beschaffen sein oder
eine unterschiedliche Form aufweisen. Auch die Reibbeläge 24 und 26 sind gegengleich
ausgeführt,
der faustseitige Reibbelag 24 ist dicker als der kolbenseitige
Reibbelag 26 ausgeführt
und weist eine höhere
Kompressibilität
auf. Die beiden Reibbeläge
können
jedoch auch die gleiche Form und die gleiche Dicke aufweisen. Die
Reibbeläge 24 bzw. 26 sind
auf die jeweilige Trägerplatte 28 bzw. 30 genietet,
vergossen, verschweißt,
verschraubt oder mittels einer weiteren Fügetechnik miteinander befestigt.
Es sind jedoch auch Bremsbeläge 20 bzw. 22 möglich, die
nur aus den Reibebelägen 24 bzw. 26 bestehen.
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Als
Beispiel sei eine Scheibenbremse genannt, deren Reibebeläge aufgrund
von Hubanforderungen eine Kompressibilität aufweisen müssen, sodass
sich die Gesamtdicke der Bremsbeläge bei maximaler Bremsleistung
nur um maximal 400 μm
komprimieren lässt.
Bei einer Scheibenbremse gemäß Stand
der Technik ist das nur dann möglich,
wenn sowohl der faustseitige als auch der kolbenseitige Bremsbelag
eine Kompressibilität
aufweisen, bei der sich die Bremsbeläge jeweils nur um maximal 200 μm komprimieren
lassen.
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Mit
dem neuen Bremsen-Design gemäß vorliegender
Erfindung kann man einen faustseitigen Reibebelag mit einer Kompressibilität einsetzen,
bei der sich bei maximalem Bremsdruck um zum Beispiel maximal 270 μm komprimieren
lasst. Wenn dazu ein kolbenseitiger Reibebelag mit einer Kompressibilität eingesetzt
wird, bei der sich bei maximaler Bremsleistung der Reibebelag um
maximal 130 μm
komprimieren lässt,
erhält
man eine kombinierte Kompressibilität beider Bremsbeläge, bei
der sich die Bremsbeläge
bei maximaler Bremsleistung um maximal 400 μm komprimieren lassen. Durch
diese Maßnahme
ist die Rissbeständigkeit
der Bremsscheibe wesentlich erhöht,
ohne dass der Bremsenhubbedarf negativ beeinflusst wird.