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Die
Erfindung betrifft einen Bremssattel mit einer Dämpfungs-
und Entkopplungsanordnung für eine Scheibenbremse eines
Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Bremssattel
ist aus der Druckschrift
DE
33 33 670 A1 in Form eines Schwimmsattels bekannt.
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Ferner
geht aus der
DE
000001905643 A ein als Festsattel ausgeführter
Bremssattel mit einer Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung
hervor.
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Danach
wirkt ein karosserieseitig des Kraftfahrzeugs festgelegter Bremssattel
bei einer Bremsung in der Weise mit einer Bremsscheibe zusammen,
dass ein im Bremssattel verankerter Bremsbelag durch Kolben gegen
die rotierende Bremsscheibe gepresst wird. Die Reibung zwischen
dem im Bremssattel verankerten Bremsbelag und der rotierenden Bremsscheibe
erzeugt eine Bremskraft auf den Bremsbelag in Umlaufrichtung der
Bremsscheibe. Diese Bremskraft drückt den Bremsbelag mit
einer seiner Stirnseiten gegen den Bremssattel, der den Bremsbelag
dank seiner festen Verankerung stützt. Durch das Anliegen
des Bremsbelags am Bremssattel können Vibrationen des durch
die rotierende Bremsscheibe angeregten Bremsbelags in den Bremssattel
und weiter in das Fahrwerk bzw. die Kraftfahrzeugkarosserie übertragen
werden. Die Vibrationen können einerseits im niederfrequenten
Bereich als störenden Körperschall in die Fahrgastzelle des
Kraftfahrzeugs abgestrahlt werden, andererseits können
die Vibrationen im höheren Frequenzbereich Luftschall erzeugen,
der als Quietschgeräusch störend empfunden wird.
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Durch
Dämpfungs- und Entkopplungselemente können vom
Bremsbelag auf den Bremssattel übertragene Vibrationen
verringert werden. Die Dämpfungs- und Entkopplungselemente
werden entweder am Bremssattel oder am Bremsbelag oder als separates
Teil dazwischen in der Weise angebracht, dass sie sich zwischen
der durch die Bremskraft mit dem Bremssattel in Anlage gebrachte
Stirnseite des Bremsbelags und der korrespondierenden Anlagefläche
im Bremssattel befinden. Beispiele für Dämpfungselemente
sind Tellerfedern oder Dämpfungsbleche. Letztere bestehen
aus Stahlblechen, die mit einem dämpfenden Material beschichtet
sind. Solche Dämpfungsbleche können auch zu Dämpfungspaketen
bestehend aus mehreren Schichten von Dämpfungsblechen zusammengefasst
werden.
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Für
eine möglichst gute Dämpfung der Vibrationen und
Entkopplung der anliegenden Teile müssen die Dämpfungs-
und Entkopplungselemente möglichst nachgiebig sein. Dadurch
werden die kurzzeitigen Auslenkungen des Bremsbelags in Umlaufrichtung,
wie sie durch die Vibrationen hervorgerufen werden, nicht auf den
Bremssattel übertragen, sondern im Dämpfungs-
und Entkopplungselement absorbiert. Allerdings bringen zu nachgiebige
Dämpfungs- und Entkopplungselemente nicht das nötige Stützvermögen
auf, um eine Übertragung der Bremskraft vom Bremsbelag über
die Dämpfungselemente auf den Bremssattel ohne plastische
Verformung zu überstehen.
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Somit
ist bei der Auslegung von Dämpfungs- und Entkopplungselementen
ein Abgleich zwischen ihrem Dämpfungsvermögen
auf der einen und ihrem Stützvermögen auf der
anderen Seite nötig. Können bei einem Kraftfahrzeug
aufgrund einer starken Motorisierung und der damit verbundenen hohen
Maximalgeschwindigkeit oder aufgrund von hohen Ladegewichten besonders
große Bremskräfte zustande kommen, so sind Dämpfungs-
und Entkopplungselemente für den Bremssattel nötig,
die ein besonders hohes Stützvermögen, also eine
geringe Nachgiebigkeit aufweisen. In einem solchen Fall besteht
der Nachteil, dass die Dämpfungs- und Entkopplungselemente
auch im Fall einer Bremsung bei niedrigen Geschwindigkeiten oder
bei geringem Ladegewicht ebenfalls ein unnötig geringes
Dämpfungsvermögen aufweisen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bremssattel
mit einer Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung für
den Bremsbelag in der Weise weiterzubilden, dass das Dämpfungs-
und Entkoppelvermögen der Anordnung verbessert wird und
zugleich ein ausreichendes Stützvermögen der Dämpfungs-
und Entkopplungsanordnung gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Merkmale der Erfindung gelöst.
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Danach
ist ein Anschlagelement vorgesehen, mit dem der durch die Nachgiebigkeit
eines Dämpfungs- und Entkopplungselements ermöglichte Dämpfungsweg
eines Bremsbelagelements begrenzt wird. Unter dem Dämpfungsweg
ist dabei die Auslenkung eines Bremsbelagelements in Umlaufrichtung der
Bremsscheibe zu verstehen, wie sie durch die auf das Bremsbelagelement
wirkende Bremskraft verursacht werden kann. Das Bremsbelagelement
drückt das Dämpfungs- und Entkopplungselement
dabei höchstens nur soweit ein, bis es auf dem Anschlagelement
aufliegt und so die Bremskraft vom Bremsbelagelement über
das Anschlagelement direkt auf den Bremssattel übertragen
wird.
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Durch
Verwendung eines Anschlagelements wird es möglich, Dämpfungs-
und Entkopplungselemente mit hoher Nachgiebigkeit, d. h. mit hohen Dämpfungsvermögen
zu verwenden. Wird ein solches Dämpfungselement bei einer
starken Bremsung mit einer hohen Bremskraft beaufschlagt, wird durch die
Anschlagelemente verhindert, dass das Dämpfungs- und Entkopplungselement
aufgrund seiner Nachgiebigkeit dauerhaft plastisch verformt wird. Durch
die Verwendung des Anschlagelements wird es möglich, nachgiebige
Dämpfungs- und Entkopplungselemente zur verbesserten Abminderung
von Körperschall bei einer schwachen bzw. normalen Bremsung
zu verwenden und gleichzeitig eine zuverlässige Stützung
des Bremsbelagelements durch den Bremssattel bei einer starken Bremsung
zu gewährleisten.
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Anschlagelemente
können räumlich von den Dämpfungs- und
Entkopplungselementen beabstandet sein, die Dämpfungs-
und Entkopplungselemente seitlich einfassen oder innerhalb der Dämpfungs- und
Entkopplungselemente angeordnet sein.
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Für
den Fall, dass ein Anschlagelement sich innerhalb eines Dämpfungs-
und Entkopplungselements erstreckt, ergibt sich der Vorteil, dass
das Anschlagelement das Dämpfungs- und Entkopplungselement
gegen ein Verrutschen quer zur Wirkungsrichtung der Bremskraft stützt.
Insbesondere bei Dämpfungspaketen aus mehreren Lagen der
oben beschriebenen Dämpfungsbleche, d. h. der mit einem dämpfenden
Material beschichteten Stahlbleche, ist es von Vorteil, wenn zwischen
diesen Dämpfungsblechen auftretende Scherkräfte über
das Anschlagelement abgeleitet werden können. Eine Anordnung
eines Anschlagelements innerhalb der Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung
wird beispielsweise erreicht, indem die Anschlagelemente als zapfenartige Vorsprünge
am Bremssattel oder am Bremsbelagelement ausgebildet werden, die
in entsprechende Ausnehmungen in den Dämpfungs- und Entkopplungselementen
hineinragen.
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Dämpfungs-
und Entkopplungselemente mit entsprechenden Anschlagelementen befinden
sich bevorzugt in Umlaufrichtung der Bremsscheibe gesehen vor und
hinter dem Bremsbelagelement, so dass eine Dämpfungs- und
Entkopplungswirkung sowohl im Fall einer Bremsung bei Vorwärtsfahrt,
als auch bei Rückwärtsfahrt gegeben ist.
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Während
bei einer Bremsung die auf dem Dämpfungs- und Entkopplungselement
in Anlage kommende Stirnseite eines Bremsbelagelements durch den
Anpressdruck der Bremskraft am Vibrieren gehindert wird, kann das
der Stirnseite gegenüberliegende Ende des Bremsbelagelements
frei schwingen. Dies kann ebenfalls zur Entstehung ungewünschter
Bremsgeräusche führen. Wird dagegen ein Bremsbelagelement
mit einer Stirnseite in der Weise mit einem Dämpfungs-
und Entkopplungselement in Anlage gebracht, dass die Stirnseite
lediglich teilweise mit dem Dämpfungs- und Entkopplungselement
in Berührung kommt, so kann bei entsprechender Asymmetrie
der Anordnung erreicht werden, dass bei einer Bremsung ein Drehmoment
auf das Bremsbelagelement wirkt. Dadurch wird das Bremsbelagelement
zusätzlich in radialer Richtung der Bremsscheibe ausgelenkt,
d. h. auch das freie, vibrierende Ende des Bremsbelagelements wird
gegen den Bremssattel gepresst. Durch Anordnung eines Dämpfungs-
und Entkopplungselements an die entsprechende Breitseite des Bremsbelagelements kann
so erreicht werden, dass auch Vibrationen im Bremsbelagelement an
weiteren Stellen des Bremsbelagelements gedämpft werden.
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Ein
vergleichbarer Vorteil kann erzielt werden, indem dasjenige Dämpfungs-
und Entkopplungselement, über das die Bremskraft hauptsächlich übertragen
wird, nicht senkrecht zur Wirkungsrichtung der Bremskraft, sondern
schräg dazu angeordnet wird. Kommt ein Bremsbelagelement
bei einer Bremsung mit einem solchen Dämpfungs- und Entkopplungselement
in Anlage, so wirkt ein Teil der Bremskraft als Schubkraft entlang
der dem Bremsbelagelement zugewandten Oberfläche des Dämpfungs-
und Entkopplungselements. Durch diese Schubkraft wird das Bremsbelagelement
in eine Richtung quer zur Richtung der Bremskraft, also in radialer
Richtung der Bremsscheibe ausgelenkt. Dadurch wird ebenfalls bewirkt,
dass das Bremsbelagelement nicht nur an einer Stirnseite, sondern
auch an wenigstens einer weiteren Stelle mit dem Bremssattel in
Anlage gebracht werden kann, wodurch sich eine verbesserte Dämpfung
von Vibrationen im Bremsbelagelement und eine Entkopplung ergibt.
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Eine
weiter verbesserte Dämpfung der Vibrationen ergibt sich
vor allem dann, wenn an den zusätzlichen Anlagestellen
weitere Dämpfungs- und Entkopplungselemente der Dämpfungsanordnung angebracht
sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch konkrete Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dazu zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Bremssattels zusammen mit einer Bremsscheibe,
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2 eine
weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bremssattels mit asymmetrischer Anordnung von Bremselementen und
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3 eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bremssattels mit einem schräg angeordneten Dämpfungs-
und Entkopplungselement.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung eines karosserieseitig festgelegten
Bremssattels 10 in einer Schnittansicht gezeigt. Der Bremssattel 10 ragt über
eine Bremsscheibe 12, von der in der Figur lediglich der
Umriss in Strichlinien dargestellt ist. Innerhalb des Bremssattels 10 befindet
sich ein Bremsbelag 14, der mit Hilfe von zwei Kolben gegen
die Bremsscheibe 12 gepresst werden kann. In der Figur sind
nicht die Kolben, sondern lediglich deren Auflagefläche
auf dem Bremsbelag 14 als punktierte Kreise dargestellt.
Der Bremsbelag 14 ist zwischen den Dämpfungspaketen
einer Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung 16 angeordnet.
Innerhalb der Dämpfungspakete erstrecken sich Anschlagelemente 18 in
Form von Stiften bzw. zapfenartigen Vorsprüngen. Die Auslenkung
des Bremsbelags 14 in Richtung der Dämpfungspakete
der Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung 16 ist
bei einer Bremsung durch die Anschlagelemente 18 auf einen
maximalen Dämpfungsweg D begrenzt.
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In 2 ist
eine auf einen Bremsbelag 14 wirkende Bremskraft dargestellt,
wie sie bei einer Bremsung zustande kommen. Durch anpressen des Bremsbelags 14 an
eine rotierende Bremsscheibe wirkt eine Bremskraft F in Umlaufrichtung
der Bremsscheibe 12. Da eine Stirnseite 20 des
Bremsbelags 14 lediglich teilweise mit einem Dämpfungspaket 22 der
Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung 16 in Anlage
kommt, wird ein Teil der Bremskraft F in ein Drehmoment M umgesetzt.
Durch dieses Drehmoment M wird bewirkt, dass auch eine Breitseite 26 des
Bremsbelags 14 in Anlage mit einem Dämpfungspaket 28 der
Dämpfungs- und Entkopplungsanordnung 16 kommt.
In 2 sind Anschlagelemente, die sich innerhalb der
Dämpfungspakete 22, 28 erstrecken, nicht
dargestellt.
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In 3 sind
Kräfte F, S, Q dargestellt, die auf einen Bremsbelag 14 bei
einer Bremsung wirkt. Die Dämpfungspakete 23, 24 der
Dämpfungsanordnung 16 weisen Oberflächen 25 auf,
die einen Winkel kleiner als ein rechter Winkel einschließen.
Dadurch ergibt sich eine Umlenkung der Bremskraft F, was in einer
Schubkraft S parallel zur Oberfläche 25 des Dämpfungspakets 24 resultiert.
Die Schubkraft S wirkt auch am der Anlagefläche 25 gegenüberliegenden
Ende des Bremsbelags 14 als Querkraft Q. Somit wird insgesamt
eine Breitseite 26 des Bremsbelags 14 an entsprechend
angeordnete Dämpfungspakete 23, 28 gepresst.
Dabei wird die mechanische Verformung der Dämpfungspakete 23, 24, 28 der Dämpfungs-
und Entkopplungsanordnung 16 durch Anschlagelemente innerhalb
der Dämpfungspakete 23, 24, 28 begrenzt.
Diese Anschlagelemente sind in der Figur allerdings nicht dargestellt.
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Die
in den Figuren dargestellten Ausführungsformen zeigen,
dass sich die übertragenen Vibrationen eines Bremsbelagelements
wirkungsvoll durch Dämpfungs- und Entkopplungselemente
einer Dämpfungsanordnung verringern lassen, ohne dass es
bei einer starken Bremsung zu einer plastischen Verformung der Dämpfungs-
und Entkopplungselemente kommt.
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- 10
- Bremssattel
- 12
- Bremsscheibe
- 14
- Bremsbelagelement
- 16
- Dämpfungsanordnung
- 18
- Anschlagelement
- 20
- Stirnseite
- 22,
23, 24
- Dämpfungselement
- 25
- Oberfläche
- 26
- Breitseite
- 28
- Dämpfungselement
- D
- Dämpfungsweg
- F
- Bremskraft
- M
- Drehmoment
- Q
- Querkraft
- S
- Schubkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3333670
A1 [0001]
- - DE 000001905643 A [0002]