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Die
Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Scheibenbremsen
werden zur Verzögerung von Kraftfahrzeugen eingesetzt,
indem die an einer Achse des Kraftfahrzeuges abgenommene kinetische
Energie in Wärme umgewandelt wird. Eine Scheibenbremse
besteht dabei aus einer Bremsscheibe, welche vom Bremssattel umgriffen
wird, der den oder die Bremsbeläge trägt. Ein
Bremsbelag weist dabei eine Reibfläche auf, vermittels
derer er an die Bremsscheibe gepresst wird. Beim Betrieb einer solchen
Scheibenbremse können Schwingungen angeregt werden, die
zu unangenehmen Geräuschen führen die als NVH
oder Bremsenquietschen bekannt sind. Zur Vermeidung derartigen Bremsenquietschens
wurden bereits verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten der
Scheibenbremse vorgeschlagen.
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So
ist aus der gattungsbildenden
DE 41 40 220 A1 ein Bremsklotz für
Scheibenbremsen bekannt, der mit einem Reibbelag versehen ist dessen Reibfläche
in Bereiche mit unterschiedlichem Reibwert aufgeteilt ist. Dabei
sind die Bereiche im Wesentlichen in Form konzentrischer Ringsegmente
angeordnet, deren Mittelpunkte außerhalb des Bremsklotzes
auf der Bremsscheibenachse liegen. Der vom Mittelpunkt der Ringsegmente
am weitesten entfernte radial äußerste Bereich
weist dabei den kleinsten Reibwert auf.
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In
der
DE 40 03 336 A1 wird
ein aus mindestens zwei Bereichen mit unterschiedlichem Reibwert zusammengesetzter
Bremsbelag vorgeschlagen, wobei die Bereiche derart angeordnet sind,
dass ihre Grenzfläche senkrecht zur gemeinsamen Reibfläche des
Bremsbelags verläuft.
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Die
DE 34 30 599 A1 sowie
die
JP 10318307 A offenbaren
jeweils einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse, bei dem
sich die Dichte des Reibmaterials des Bremsbelags in Drehrichtung
der Scheibenbremse ändert.
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Die
JP 06117465 A stellt
eine Scheibenbremse vor mit einem Bremsbelag der einen Winkel zwischen
Reibfläche und Seitenfläche von größer 90° und
somit eine durch Wölbung vergrößerte
Oberfläche aufweist. Die Bremsscheibe weist eine mit dieser
Wölbung korrespondierende Ausnehmung auf. Damit ergibt
sich eine Vergrößerung des Kontaktbereichs zwischen
Bremsscheibe und Bremsbelag.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Scheibenbremse
vorzuschlagen, die insbesondere dem Bremsenquietschen entgegenwirkt.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen
der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist
wenigstens ein radial randseitiger Bereich der Reibfläche
des Bremsbelags als Rücksetzung vorgesehen, zur Bereitstellung einer
niedrigeren Reibkraft, wobei ein korrespondierender Bereich der
Bremsscheibe derart konfiguriert ist, dass er einen höheren
Verschleiß des Bremsbelags erzeugt. Anders ausgedrückt
stellt die Erfindung eine Scheibenbremse bereit, die stets einen – in
radialer Richtung der Bremsscheibe gesehen – ungleichmäßigen
Verschleißverlauf der Reibfläche des Bremsbelags
sicherstellt. Durch die Rücksetzung (d. h. den größeren
Abstand zur Bremsscheibe) eines randseitigen Bereichs der Reibfläche
liegt bereits zum Einsatzbeginn der Scheibenbremse in diesem Bereich
ein geringerer Anpressdruck zur Bremsscheibe vor, als im übrigen
Bereich der Reibfläche des Bremsbelags. Dieser Unterschied
wird über die weitere Lebensdauer der Scheibenbremse aufrecht erhalten,
indem die mit der oder jeder Rücksetzung der Reibfläche
korrespondierenden Bereiche der Bremsscheibe einen höheren
Verschleiß des Bremsbelags erzeugen. Damit wird der von
Anfang an geringere Anpressdruck also durch einen höheren
Verschleiß auch weiterhin sichergestellt. Durch diese Konstruktion
weist wenigstens ein radial randseitiger Bereich der Reibfläche
des Bremsbelags, d. h. der in radialer Richtung der Bremsscheibe
gesehen innere bzw. äußere Bereich des Bremsbelags,
stets einen geringeren Anpressdruck zur Bremsscheibe auf, als der übrige
Bereich der Reibfläche des Bremsbelags. Es wurde nämlich
erkannt, dass hiermit eine starke Verminderung des Bremsenquietschens
der Scheibenbremse sichergestellt wird.
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Bevorzugt
weist die Reibfläche des Bremsbelags mindestens drei Bereiche
auf, wobei die beiden radial randseitigen Bereiche jeweils als Rücksetzung
vorgesehen sind, und die jeweils korrespondierenden Bereiche der
Bremsscheibe zur Erzeugung eines höheren Verschleißes
des Bremsbelags konfiguriert sind. Damit kann das Auftreten störenden Bremsenquietschens
noch besser verringert werden.
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Es
hat sich herausgestellt, dass eine Rücksetzung der Reibfläche
des Bremsbelags um 0,5 mm bis 0,05 mm und insbesondere um etwa 0,1
mm einen geeigneten Wert darstellt. Anders ausgedrückt liegt,
von der Bremsscheibe aus gesehen, der oder jeder radial randseitige
Bereich der Reibfläche des Bremsbelags um diesen Wert tiefer
als ein mittlerer Bereich der Reibfläche des Bremsbelags.
Die Rücksetzung kann dabei schon bei der Herstellung des Bremsbelags
bzw. der Reibfläche eingebracht werden, oder erst nachträglich
z. B. durch Einfräsen.
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Zudem
wurde erkannt, dass ein akzeptabler Kompromiss zwischen Bremsleistung
und Verminderung des Bremsenquietschens dann erzielt werden kann,
wenn etwa ein Viertel bis die Hälfte der gesamten Reibfläche
des Bremsbelags als Rücksetzung vorgesehen ist.
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Ein
zu einer Rücksetzung der Reibfläche des Bremsbelags
korrespondierender (d. h. gegenüberliegender) Bereich der
Bremsscheibe kann bevorzugt dadurch für einen höheren
Verschleiß konfiguriert sein, dass er partiell oder vollständig
gehärtet bzw. beschichtet ist. Die Härtung kann
beispielsweise als Laserhärtung vorgesehen sein. Produktionstechnisch
einfach ist eine Härtung derart darstellbar, dass in einem
korrespondierenden Bereich eine partielle Härtung in Form
einer oder mehrerer Linien vorgesehen ist. Beispielsweise kann der
Bereich eine Sinuslinie oder getrennte, zueinander parallele Linien
aufweisen.
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Alternativ
ist ein zur Rücksetzung der Reibfläche des Bremsbelags
korrespondierender Bereich der Bremsscheibe derart strukturiert,
dass lokal scharfe Kanten existieren. Insbesondere können hierbei
Sacklochbohrungen vorgesehen sein. Diese können als Muster
aufgebracht sein, beispielsweise in einer Reihe als Sinuswelle hintereinander.
Derartige Sacklochbohrungen schwächen die Strukturfestigkeit
der Bremsscheibe kaum. Als geeigneter Abstand zwischen zwei benachbarten
scharfen Kanten, beispielsweise zwei Sacklochbohrungen, haben sich Werte
zwischen 5 und 50 mm bewährt. Zudem kann ein Versatz zwischen
benachbarten Sacklochbohrungen in radialer Richtung vorgesehen sein,
beispielsweise um einen halben Bohrungsdurchmesser, womit eine scharfe
Kante nicht vollständig im Nachlauf der benachbarten scharfen
Kante liegt. Anstelle von Sacklochbohrungen sind natürlich
alternativ oder zusätzlich auch weitere Strukturierungen
möglich, beispielsweise durchgehende Bohrungen, Schlitze,
runde bzw. eckige Senkungen und so weiter. Zudem sind auch Kombinationen
möglich, z. B. untereinander und/oder mit gehärteten
bzw. beschichteten Bereichen oder generell zwischen zwei oder mehr
verschiedenen Oberflächenbehandlungen die einen unterschiedlichen
Verschleiß des Bremsbelags erzeugen.
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Die
Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher dargestellt.
Dabei zeigt die einzige Fig. schematisch eine besonders bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung.
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Dargestellt
sind im oberen Bereich (a) der Fig. schematisch eine Bremsscheibe 1 und
eine Reibfläche 5 eines entsprechenden Bremsbelags
für ein Rad eines Kraftfahrzeuges.
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Der
feststehende Bremsbelag wird vermittels der Reibfläche 5 gegen
die rotierende Bremsscheibe 1 gepresst, um diese abzubremsen.
Zur Vermeidung von störendem Bremsenquietschen weist die
Bremsscheibe 1 im Bereich der (umlaufenden) Kontaktfläche
mit der Reibfläche 5 des Bremsbelags ein umlaufendes
Muster auf. Das Muster ist dabei in einem ersten korrespondierenden
Bereich als Sinuslinie 2 ausgeführt. In einem
zweiten korrespondierenden Bereich ist das Muster als parallele
Linien 3 ausgeführt.
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Die
im unteren Bereich (b) der Fig. schematisch dargestellte Reibfläche 5 des
Bremsbelags weist zwei Rücksetzungen 2', 3' auf.
Im – durch die Strichlierung visualisierten – Bereich
dieser Rücksetzungen 2', 3' liegt die
Reibfläche 5 des Bremsbelags (von der Bremsscheibe 1 aus
gesehen) jeweils tiefer als im mittleren, nicht strichlierten Bereich.
Die Rücksetzungen 2', 3' werden in dieser
Ausführungsform der Erfindung nach der Herstellung der
Reibfläche durch Einfräsen zu jeweils 0.1 mm Tiefe
eingebracht. Damit wird im Bereich der Rücksetzungen 2', 3' der Reibfläche 5 insbesondere
bei kleinem Bremsdruck eine niedrigere Reibkraft als im übrigen
Bereich bereitgestellt, wenn der Bremsbelag vermittels der Reibfläche 5 gegen
die Bremsscheibe 1 gepresst wird.
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Die
Rücksetzungen 2', 3' der Reibfläche 5 des
Bremsbelags korrespondieren erfindungsgemäß mit
den umlaufenden Mustern 2, 3 der Bremsscheibe 1.
Genauer gesagt korrespondiert der Bereich der Sinuslinie 2 der
Bremsscheibe 1 mit dem radial randseitigen Bereich 2' der
Reibfläche 5 des Bremsbelags, und der radial randseitige
Bereich 3' der Reibfläche 5 des Bremsbelags
korrespondiert mit dem Bereich der parallelen Linien 3 der
Bremsscheibe 1. Damit weisen die radial randseitigen Bereiche 2', 3' der
Reibfläche 5 des Bremsbelags stets einen geringeren
Anpressdruck zur Bremsscheibe 1 auf als die übrigen
Bereiche der Reibfläche 5, womit eine starke Verminderung
des Bremsenquietschens der Scheibenbremse sichergestellt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4140220
A1 [0003]
- - DE 4003336 A1 [0004]
- - DE 3430599 A1 [0005]
- - JP 10318307 A [0005]
- - JP 06117465 A [0006]