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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbacke, insbesondere eine Bremsbacke für eine Trommelbremse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Anwendung in Kraft- bzw. Nutzfahrzeugen.
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Derartige Bremsbacken sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. So offenbart beispielsweise die
DE 196 02061 A1 eine Bremsbacke für eine Trommelbremse umfassend ein einen Bremsbelag tragendes Bremsband und einen daran befestigten, sich im Wesentlichen nach innen erstreckenden Befestigungssteg wobei Bremsband und Bremssteg in einem nachbearbeitungsarmen Gussverfahren hergestellt werden. Bei bisher bekannten Bremsbacken für. Trommelbremsen ist der Bremsbelag – meist über Mittlerelemente wie Trägerplatten oder Bremsbänder – unlösbar mit dem Bremssteg verbunden und es muss bei Beschädigung oder Erreichen der Abnutzungsgrenze der Bremsbeläge die gesamte Bremsbacke getauscht werden. Dies hat nicht nur einen erheblichen Montageaufwand, sondern auch einen erhöhten Materialverbrauch und damit verbundene sehr hohe Kosten zur Folge, da bei Beschädigung oder Erreichen der Lebensdauergrenze einer Komponente die mit ihr verbundenen und eventuell intakten Komponenten demontiert und entsorgt werden müssen.
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GB 2 191 834 A betrifft eine Bremsbacke für eine Trommelbremse, umfassend Eckbleche welche durch Brückenelemente relativ zueinander in paralleler Stellung gesichert sind und einen Belagträger, welcher Bremsbelagmaterial trägt und in einer trennbaren Verbindung an den Eckblechen festgelegt ist, um im Servicefall auf einfache Weise von den Eckblechen abgenommen zu werden.
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Die
US 3,176,804 A betrifft einen Bremsmechanismus in welchem eine Vielzahl von Bremsreibungselementen angeordnet ist, die demontierbar an einer Bremsbacke festgelegt sind, sodass sie falls nötig ersetzt werden können.
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GB 397 874 A betrifft Bremssysteme, insbesondere sich intern ausdehnende oder extern zusammenziehende Bremsen zum Einsatz in Motorkraftfahrzeugen, umfassend ein T-förmig ausgebildetes Hauptteil und ein Bremsschuhteil mit einer wellig ausgebildeten Oberfläche, welches am Hauptteil über eine Schraubverbindung festgelegt ist.
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Dokument
CA 2 542 346 A1 betrifft Bremsbacken für Trommelbremsen, und insbesondere Bremsbelagblöcke für Kraftfahrzeuge wie beispielsweise LKW oder Busse. Dabei werden einzelne Bremsbelagblöcke auf die Trommelbremsbacke aufgesetzt und über Befestigungselemente an der Bremsbacke festgelegt, wobei sie insbesondere gegen Verlagerung in radialer Richtung gesichert sind.
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Die
WO 2008/070997 A1 betrifft eine Bremseinheit umfassend eine Bremsbackenplattform und eine oder mehrere Bremsbackenplatten, welche an der Bremsbackenplatfform befestigt sind und jeweils einen Bremsbelag aufweisen, wobei die Bremsbackenplattform eine Reihe von über den Umfang verteilten Eingriffsabschnitten aufweist, welche mit auf einer gegenüberliegende Seite angeordneten Rücksprüngen korrespondieren und dazu dienen, die Bremsbackenplatten an der Bremsbackenplatfform festzulegen.
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Die
GB 2 087 995 A betrifft eine Trommelbremse umfassend ein Paar von Bremsschuhkörpern, welche plattenförmig ausgebildet sind und an ihrer Außenseite einen Rücksprungsabschnitt aufweisen, und ein entsprechendes Bremsbelagelement, welches ausgelegt ist mit einer Bremstrommel in Eingriff gebracht zu werden und welches in den Rücksprungabschnitt des Bremsschuhkörpers eingesetzt ist und in dieser Position von einem Fixierelement gehalten wird.
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GB 371 834 A betrifft die Festlegung von Bremsbelägen an Bremsbacken. Dabei wird ein, einen Vorsprung umfassender Bremsbelag in eine zweiteilig ausgebildete Bremsbacke eingelegt und über eine schwalbenschwanzförmige Vorsprung- bzw. Rücksprunggeometrie an der Bremsbacke festgelegt. Die zur Festlegung des Bremsbelagelements dienende Hinterschneidung verläuft dabei mit konstantem Querschnitt in Umfangsrichtung.
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Die
US 3 650 360 A betrifft ein Bremssystem für einen LKW umfassend eine Bremsbacke mit einem halbkreisförmig ausgelegtem Bremsbelagträger mit darauf befestigtem Bremsbelag, welcher über radial nach innen ragende Festlegungsabschnitte an einem Paar kreisabschnittsförmiger Platten mit seiner, nach innen ragenden konkaven Oberfläche aufliegt und an den Platten festgelegt ist. Die nach Innen ragenden Befestigungsabschnitte werden dabei an den Platten über Bolzen- oder Schraubenelemente festgelegt.
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Die
DE 19 602 061 A1 betrifft eine Bremsbacke für eine Trommelbremse, welche aus Leichtmetall gefertigt ist, um die Herstellung besonders preiswert zu gestalten. Es wird dabei vorgeschlagen die Bremsbacke im Druckguss- oder Squeeze-Casting-Verfahren herzustellen und dabei durch lokale Materialanhäufungen eine ausreichende Steifigkeit dünnwandiger Bereiche herzustellen ohne eine erhebliche Gewichtszunahme in Kauf nehmen zu müssen.
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Die
DE 7 501 096 U betrifft eine Bremsbacke für Bremsen insbesondere von Kraftfahrzeugen bestehend aus einem zylindersegmentförmigen Abschnitt auf dessen Innenseite ein sich radial erstreckender Steg angebracht ist, wobei der Abschnitt gegenüber dem Steg mittels Versteigungsrippen abgestützt wird und der Steg und die Versteifungsrippen einstückig aus einem hartelastischen Kunststoff gespritzt werden.
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DE 6 9033 567 T2 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsbauelements für Trommelbremsanordnungen, wobei zunächst eine Bremsbacke mit im Wesentlichen kreisförmiger Form gebildet wird und anschließend ein Reibbelag an die radiale Außenfläche der Bremsbacke angebracht wird, um ein Bremsbauelement zu bilden, und wobei weiterhin eine Aufweitvorrichtung vorgesehen ist, um die Enden der Bremsbacke relativ zueinander zu verlagern, sodass ein Bremswirkung eintreten kann.
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Die
US 5 975 255 A betrifft eine Bremsbacke umfassend zwei Schienen, welche jeweils kreisabschnittsförmig ausgebildet sind und Aufnahmebereiche für Sporn- und Ankerelemente aufweisen und zwei Bremsbelagplatten, welche auf die Schienen montiert werden und entsprechende Anker- und Spornelemente aufweisen, welche über entsprechende Sicherungselemente, welche mit Muttern festgelegt werden, an den Schienen montiert werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsbacke bereitzustellen, bei welcher es möglich ist, einzelne Komponenten oder Baugruppen von der Bremsbacke auf einfache Weise zu ersetzen und so ein Entsorgen der gesamten Bremsbacke im Schadensfall überflüssig zu machen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsbacke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsbacke gemäß Anspruch 9 gelöst Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine Bremsbacke, insbesondere Bremsbacke für eine Trommelbremse, umfassend eine Stegeinheit und eine Bremsklotzeinheit vorgesehen, wobei die Stegeinheit ein Stegelement mit einer zumindest teilweise bogenförmigen Geometrie aufweist, wobei die Bremsklotzeinheit einen bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitt und das Stegelement mindestens einen stegseitigen Verbindungsabschnitt aufweist, wobei der bremsklotzseitige Verbindungsabschnitt und der stegseitige Verbindungsabschnitt derart ausgebildet sind, dass diese zumindest bereichsweise formschlüssig ineinander greifen, so dass der formschlüssige Eingriff eine Verlagerung der Bremsklotzeinheit relativ zum Stegelement in mindestens einer Richtung verhindert. Die Bremsbacke setzt sich somit aus den Hauptbaugruppen Stegeinheit und Bremsklotzeinheit zusammen. Die Stegeinheit dient dabei in erster Linie dazu, die Bremsklotzeinheit räumlich zu fixieren und in bestimmte Richtungen Kräfte auf sie zu übertragen oder von ihr aufzunehmen. Die Stegeinheit umfasst mindestens ein Stegelement, wobei das Stegelement auf zumindest einer Seite eine bogenförmige Geometrie aufweist Bevorzugt ist das Stegelement flach und plattenartig ausgebildet, d. h. in einer seiner drei Haupterstreckungsrichtungen ist die Materialdicke relativ zu den anderen beiden Richtungen dünn. Die bogenförmige Geometrie kann insbesondere eine nach außen hin gekrümmte, konvexe Schnittkante des plattenartigen Stegelements sein. Dabei kann die Schnittkante bevorzugt insgesamt oder nur teilweise kreisförmig und/oder elliptisch ausgebildet sein. In besonders bevorzugter Weise umfasst eine Stegeinheit zwei Stegelemente, die zweckmäßigerweise ähnliche oder kongruierende Abmessungen aufweisen. Die Stegelemente sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet, d. h. die von den beiden Haupterstreckungsrichtungen mit großer Materialdicke aufgespannten Flächen der Stegelemente stehen parallel zueinander. Weiterhin ist bevorzugt, dass senkrecht zu den parallelen Flächen gesehen die Geometrie der Stegelemente fluchtet Der Abstand der Stegelemente voneinander wird bevorzugt durch die Abmessungen der von ihnen zu tragenden Bremsklotzeinheit bestimmt und kann durch Querstützen eingestellt werden. Die Querstützen sind dabei bevorzugt senkrecht zu den parallelen Flächen, zwischen den Stegelementen angeordnet und fest mit diesen verbunden. Bevorzugt sind dafür in den Stegelementen Bohrungen vorgesehen, in welche die Querstützen eingreifen können. Die Querstützen besitzen zweckmäßigerweise zylindrische Geometrie und Ausformungen an ihren Enden, in welchen die Stegelemente gehalten werden. Vorzugsweise werden Schrauben, Bolzen, Hülsen, Stifte, Niete oder beliebige Kombinationen dieser Elemente, bevorzugt aus Metall, bspw. Stahl, hergestellt, als Querstützen verwendet. Ein Herstellungsmaterial der Stegelemente ist bevorzugt Metall. Weiterhin kann aber auch Leichtmetall, wie bspw. Aluminium oder Titan, Kunststoff oder keramischer, faserverstärkter Werkstoff zum Einsatz gelangen. Die Bremsklotzeinheit wird erfindungsgemäß an das mindestens eine Stegelement angelagert und mittels eines Formschlusses gegen Verlagerung in zumindest einer Richtung relativ zum Stegelement gesichert. Die Richtung, in welcher eine Verlagerung bevorzugt verhindert werden muss, ist die, in der eine Bremskraft auf die Bremsklotzeinheit einwirkt und in der die Bremsklotzeinheit diese Kraft an das mindestens eine Stegelement überträgt. Damit die Bremsklotzeinheit die Bremskraft besonders gut aufnehmen kann ist auf seiner nach außen gerichteten, also vom Stegelement wegweisenden Seite eine besonders reibungsunterstützende Oberfläche, bzw. ein Reibbelag vorgesehen. Bevorzugt umfasst die Bremsklotzeinheit zu diesem Zwecke über mindestens ein Belagelement, insbesondere Bremsbelagelement, welches besonders hohe Reibwerte, eine gute Temperaturbeständigkeit und ausreichende mechanische Festigkeit und Zähigkeit zum Übertagen der von ihm aufgenommenen Kräfte besitzt. Zur Aufnahme des Bremsbelagelements umfasst die Bremsklotzeinheit weiterhin ein Trägerelement auf welchem das mindestens eine Bremsbelagelement befestigt ist. Besonders bevorzugt ist das Bremsbelagelement mit einer unlösbaren formschlüssigen Verbindung, beispielsweise durch Niete hergestellt, auf dem Trägerelement befestigt. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Bremsbelagelement mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, bspw. hergestellt durch Kleben oder Löten, oder mittels einer kraftschlüssigen Verbindung am Trägerelement befestigt sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das Bremsbelagelement an seiner zum Trägerelement hin weisenden Seite Ausformungen auf, welche in am Trägerelement vorgesehene Bohrungen eingreifen und so das Bremsbelagelement am Trägerelement fixieren. Diese Ausformungen können zum Beispiel zylindrische Stifte sein, welche in zylindrische Bohrungen am Trägerelement eingreifen. Dabei kann bevorzugt ein plastisch leicht verformbarer Bereich an den zylindrischen Stiften vorgesehen sein, welcher beim Pressen des Stiftes in die Bohrung eine formschlüssige Verbindung mit einer in der Bohrung vorgesehenen Hinterschneidung eingeht. Dank dieser Ausführungsmöglichkeit wird der bisher notwendige Einsatz von Nietverbindungen, zur Befestigung des Bremsbelagelements am Trägerelement, vermieden, da dieses auf einfache Weise und ohne zusätzlich notwendige Maschinen am Trägerelement befestigt werden kann. Wichtig in allen bevorzugten Ausführungsformen ist, dass das Bremsbelagelement gegen Verschiebung relativ zum Trägerelement gesichert ist und die angewendete Verbindungsvariante den hohen Temperaturen und Kräften, die auf Bremsbelagelement und Trägerelement wirken, standhält. Entlang der bogenförmigen Geometrie jedes Stegelements ist erfindungsgemäß zumindest ein stegseitiger Verbindungsabschnitt zur formschlüssigen Verbindung der Stegelemente mit der mindestens einen Bremsklotzeinheit vorgesehen. Bevorzugt ist eine Vielzahl von Bremsklotzeinheiten, besonders bevorzugt aber drei Bremsklotzeinheiten, entlang der bogenförmig ausgebildeten Seite der Stegelemente an der Stegeinheit angelagert. Die Stegelemente verfügen hierfür über eine entsprechende Anzahl von Verbindungsabschnitten, besonders bevorzugt also über drei Verbindungsabschnitte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der formschlüssige Eingriff von Bremsklotzeinheit und Stegeinheit derart trennbar, dass der Verbund aus Bremsklotzeinheit und Stegeinheit demontierbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Bremsklotzeinheit von der Stegeinheit abgenommen werden kann, ohne dass eine stoff- oder kraftschlüssige Verbindung mit aufwendigen Verfahrensschritten gelöst werden muss. Im Umkehrschluss ist zum Montieren der Bremsklotzeinheit an der Stegeinheit kein aufwendiges Herstellen einer stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung unmittelbar nötig. Auf diese Weise können Verfahrensschritte wie zum Beispiel mechanische Trennverfahren, wie Zerspanen oder Schneiden, und thermische Füge- und Trennverfahren wie Schweißen, Löten, Brennschneiden oder Strahlschneiden bei der Herstellung oder Auflösung der Verbindung zwischen Bremsklotzeinheit und Stegeinheit vermieden werden. Es ergibt sich die Möglichkeit auf einfache Weise einzelne Bremsklotzeinheiten zu entnehmen und/oder neue Bremsklotzeinheiten hinzuzufügen. Montage- und Reparaturkosten für Bremsensysteme der beschriebenen Art können auf diese Weise drastisch gesenkt werden. Es versteht sich, dass der formschlüssige Eingriff, d. h. die formschlüssige Verbindung, zwischen Bremsklotzeinheit und Stegeinheit trotz der einfachen Montage- und Demontagemöglichkeit so ausgeführt ist, dass die Funktionsweise der Bremsbacke, also die Kraftübertragung von der Bremsbackeneinheit auf die Stegeinheit, ohne Einschränkungen stattfinden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die formschlüssige Verbindung von Bremsklotzeinheit und Stegeinheit durch mindestens eine Paarung des bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitts mit einem Rücksprung am stegseitigen Verbindungsabschnitt gebildet, wobei die Geometrie des bremsklotzseitigen Verbindungsabschnittes zumindest bereichsweise mit der mit der Geometrie des Rücksprungs kongruiert. Bevorzugt ist an dem Stegelement ein Rücksprung vorgesehen, welcher geeignet ist, den bremsblockseitigen Verbindungsabschnitt aufzunehmen und gegen Verlagerung in mindestens einer Richtung zu sichern. Bevorzugt ist der Rücksprung dabei eine einfache Materialaussparung, die zumindest teilweise kongruent zur Geometrie des Querschnitts des unteren, also zum Stegelement hingewandten, Teils der Bremsklotzeinheit ist.
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Besonders bevorzugt ist die formschlüssige Verbindung von Bremsklotzeinheit und Stegeinheit durch mindestens eine Paarung eines Rücksprungs mit einem Vorsprung gebildet, wobei die Geometrie des jeweiligen Rücksprungs mit der Geometrie des entsprechenden Vorsprungs zumindest bereichsweise kongruiert. Neben einem Rücksprung an einem der beiden Verbindungsabschnitte ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform am jeweils anderen ein Vorsprung vorgesehen. Die Geometrie des Vorsprungs kongruiert dabei zumindest bereichsweise mit der Geometrie des Rücksprungs, in welchen er eingreift. Bevorzugte Querschnittsformen für Vorsprung und entsprechenden Rücksprung sind dabei rechteckig. Bevorzugt sind an einem Verbindungsabschnitt auch mehrere Vor- und/oder Rücksprünge vorgesehen, die mit mehreren jeweils entsprechenden Ausformungen am gegenüberliegenden Verbindungsabschnitt gepaart mehrere formschlüssige Verbindungen zwischen einer Bremsklotzeinheit und einem Stegelement bilden. Die Anzahl, Größe und spezielle Querschnittsgeometrie der Vor- und Rücksprünge soll dabei bevorzugt strukturmechanisch vorteilhafte Eigenschaften hervorrufen, indem zum Beispiel günstiger Kraftfluss von Bremsklotz- zu Stegeinheit mittels Vermeidung von Spannungsspitzen durch Kerbwirkung erreicht wird. Bevorzugt können eine Vielzahl von sehr kleinen ineinander greifenden Vor- und Rücksprüngen nebeneinander liegend vorgesehen sein, um die Verbindungsabschnitte an Bremsklotz- und Stegeinheit möglichst flach halten zu können. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein oder eine Vielzahl von Rücksprüngen am bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitt vorgesehen, wobei die Bremsklotzeinheit, als potentiell am häufigsten zu tauschendes Bauteil, materialsparend ausgelegt ist, während die Stegeinheit in ihren stegseitigen Verbindungsabschnitten jeweils einen oder mehrere Vorsprünge aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist ein oder eine Vielzahl von Rücksprüngen am stegseitigen Verbindungsabschnitt vorgesehen. Bevorzugt sind bei mehreren nebeneinander angeordneten Stegelementen an den Bremsklotzelementen Vor- oder Rücksprünge in entsprechender Anzahl oder in Querrichtung, also die Stegelemente verbindender Richtung, durchgehend vorgesehen.
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In einer vorteilhaften Ausführung weist der Vorsprung und der korrespondierende Rücksprung einen entlang einer ersten Richtung gleichbleibenden Querschnitt auf, so dass ein Einführen in und ein Entnehmen des Vorsprungs aus dem korrespondierenden Rücksprung in dieser Richtung erfolgen kann. Die erste Richtung wird definiert als die Richtung, welche im Raum senkrecht zur Umfangsrichtung und senkrecht zur Radialrichtung der bogenförmigen Geometrie der Stegelemente liegt Diese Richtung kann auch als Axialrichtung bezeichnet werden, da sie in größerem Zusammenhang gesehen, der Axialrichtung einer Fahrzeugachse, bzw. einer rotierenden Fahrzeugnabe, mit welchen die Trommelbremse und die dann enthaltene Bremsbacke verbunden ist, entspricht. In der Axialrichtung sollen die Querschnitte der Vor- und Rücksprünge bevorzugt konstant sein, so dass ein Verschieben eines Vorsprungs relativ zum korrespondierenden Rücksprung in dieser Richtung nicht behindert wird. Auf diese Weise können die Bremsklotzelemente der Bremsbacke seitlich entnommen werden, bevorzugt während die Bremsbacke noch an der Fahrzeugachse montiert ist. Eine Fixierung in Axialrichtung kann zum Beispiel durch das Einführen von Splinten, Stiften oder ähnlichen form- oder kraftschlüssig schließenden Sicherungselementen in dafür an der Bremsbackeneinheit vorgesehene Bohrungen erfolgen. Diese sind bevorzugt leicht einführbar und entnehmbar, damit der Montageaufwand möglichst gering bleibt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rücksprung eine Hinterschneidung entlang einer zweiten Richtung auf, wobei der Vorsprung eine in diese Hinterschneidung vorzugsweise formschlüssig eingreifende Geometrie aufweist, so dass die Bremsklotzeinheit gegen Verlagerung relativ zur Stegeinheit in der zweiten Richtung gesichert ist. Die zweite Richtung wird definiert als Radialrichtung, da sie der Radialrichtung der bogenförmigen Geometrie der Stegelemente, bzw. der Radialrichtung der rotierenden Fahrzeugnabe, entspricht. In dieser Richtung wird eine Hinterschneidung, also eine Querschnittsgeometrie eines Rücksprungs und eines in diesen Rücksprung greifenden Vorsprungs derart gewählt, dass der Vorsprung sich nicht in dieser Richtung gegenüber dem Rücksprung verlagern kann. Die Vielfalt an Formen, die für diese Hinterschneidung gewählt werden können, ist nahezu unbegrenzt, denn es bedarf lediglich einer Querschnittsverengung, bevorzugt sind aber beispielsweise schwalbenschwanzförmige, trapezförmige oder L-förmige Querschnitte. Bevorzugt werden diese Querschnitte in Axialrichtung konstant gehalten, wodurch sich der Freiheitsgrad der Bremsklotzeinheit gegenüber der Stegeinheit auf Translation in Axialrichtung beschränkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der Rücksprung und der Vorsprung achsensymmetrische Querschnitte auf. Bevorzugt bei in Axialrichtung gleichbleibenden Querschnitten der Vor- und Rücksprünge, ist es von Vorteil, die Querschnitte auch symmetrisch zur Radialrichtung als Symmetrieachse auszulegen. Es können bei dieser besonders bevorzugten Ausführung einzelne Bremsklotzeinheiten, die beispielsweise einseitig abgenutzt sind entnommen und seitenverkehrt wieder eingesetzt werden. Weiterhin können einheitliche Bremsklotzeinheiten an beiden Fahrzeugseiten verwendet und untereinander getauscht werden.
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Ferner zweckmäßigerweise verbindet ein Fixierelement die Bremsklotzeinheit und die Stegeinheit zusätzlich. Das Fixierelement kann dabei bevorzugt die Bremsklotzeinheit gegen Verlagerung in radialer Richtung sichern, besonders bevorzugt im Fall, dass die Verbindungsabschnitte an Bremsklotzeinheit und an Stegeinheit keine Hinterschneidung aufweisen. Da die in Radialrichtung auftretenden, die Bremsklotzeinheit von der Stegeinheit weg drückenden Kräfte, als gering zu erwarten sind, kann das Fixierelement bevorzugt kleine Kräfte zwischen Bremsklotzeinheit und Stegeinheit einbringen. Diese reichen bevorzugt dazu aus, die Bremsklotzeinheit zu fixieren und sind klein genug um eine einfache Montage und Demontage der Fixierelemente zu ermöglichen. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist ein als Feder, bzw. Federblatt ausgeführtes Fixierelement, welches zwischen einer Querstütze und einer Bremsklotzeinheit unter Vorspannung angeordnet ist, wobei seine beiden Enden abgewinkelt sind und sich an der Bremsklotzeinheit verhaken und sein mittlerer Abschnitt über die Querstütze, welche ihrerseits mit den Stegelementen verbunden ist, gewölbt ist. Bevorzugtes Herstellungsmaterial für dieses Fixierelement ist zum Beispiel Federstahl. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen können auch Stifte, Federringe, Bolzen, Schrauben oder Einrastvorrichtungen als Fixierelemente vorgesehen sein.
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Weiterhin erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsbacke vorgesehen, bei welchem eine Stegeinheit umfassend ein Stegelement, mit zumindest teilweise bogenförmiger Geometrie und mindestens einem stegseitigen Verbindungsabschnitt, und eine Bremsklotzeinheit, umfassend einen bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitt, bereitgestellt werden und anschließend Stegeinheit und Bremsklotzeinheit derart zusammengefügt werden, dass zwischen dem stegseitigen und dem bremsbackenseitigen Verbindungsabschnitt eine formschlüssige Verbindung entsteht. Das besonders einfache und zeitsparende Herstellungsverfahren beinhaltet bevorzugt nur das Befestigen einer oder mehrerer Bremsklotzeinheiten an den dafür vorgesehenen stegseitigen Verbindungsabschnitten durch Herstellung eines Formschlusses. Zusätzlich können die Bremsklotzeinheiten durch eine Vielzahl von Fixierelementen an den Stegeinheiten fixiert werden.
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Erfindungsgemäß weist ein erster Verbindungsabschnitt einen Rücksprung auf, wobei ein in den Rücksprung formschlüssig eingreifender zweiter Verbindungsabschnitt gegenüber dem Rücksprung ein Übermaß besitzt und wobei die den Rücksprung umfassende Komponente im erwärmten Zustand mit der den zweiten Verbindungsabschnitt umfassenden Komponente zusammengeführt wird, so dass nach Abkühlung der den Rücksprung umfassenden Komponente neben der formschlüssigen auch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Rücksprung und Vorsprung entsteht. In dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches bisher nur einen Formschluss zwischen Bremsklotzeinheit und Stegeinheit umfasst, wird dieser Formschluss durch eine kraftschlüssige Verbindung unterstützt und verstärkt. Dies kann mit Hinblick auf Sicherheitsfragen, besonders im Bereich von Fahrzeugbremssystemen, vorteilhaft sein, da so eine zusätzliche Fixierung der Bremsklotzeinheit auf der Stegeinheit gewährleistet wird. Das Montage- und Demontageverfahren kann aber auch für diese bevorzugte Ausführungsform mit vergleichsweise geringem Aufwand durchgeführt werden, indem zum Beispiel punktuelle Erwärmung einzelner Komponenten mittels Induktion angewendet wird und die so erwärmten Komponenten wie gehabt leicht zusammengefügt und getrennt werden können. Auch kann das Übermaß des in den Rücksprung eingreifenden Verbindungsabschnittes so gering gehalten werden, dass die nötige Erwärmungstemperatur für das Zusammenfügen gering ist und das Trennen der Komponenten durch manuell aufbringbare Kräfte möglich ist.
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Es versteht sich, dass sämtliche weiteren Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Bremsbacke für eine Trommelbremse ebenfalls in das Verfahren zur Herstellung dieser Bremsbacke eingehen können.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsbacke für eine Trommelbremse mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Unterschiedliche Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden. Es zeigen:
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1 eine erste Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsbacke für eine Trommelbremse,
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2 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsbacke,
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3 eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des stegseitigen und des bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitts,
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4a) bis d) vier weitere Schnittansichten weiterer bevorzugter Ausführungsformen des stegseitigen und des bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitts,
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5 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Stegeinheit, wobei die Bremsklotzeinheit mittels einer Strichlinie angedeutet ist und
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6 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Stegeinheit.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform einer Bremsbacke für eine Trommelbremse sind drei Bremsklotzeinheiten 3 in Umfangsrichtung U entlang einer Stegeinheit 2 verteilt angeordnet. Das in dieser und den folgenden Darstellungen gewählte räumliche Koordinatensystem entspricht einem Zylinderkoordinatensystem mit den Achsen A – der Axialrichtung, U – der Umfangsrichtung und R – der Radialrichtung. In 1 ist die Axialrichtung A gleich der Blickrichtung auf die Bremsbacke. Bei der in der Abbildung gezeigten Ausführungsform umfasst die Stegeinheit 2 zwei Stegelemente 21 – eines davon nicht gezeigt, da oberhalb der Schnittebene dieser Schnittansicht liegend – und drei Querstützen 23. Die Stegelemente 21 weisen eine kreisförmig gerundete Geometrie auf und umfassen an ihrer nach außen weisenden Seite nicht gezeigte stegseitige Verbindungsabschnitte 22 an welchen die Bremsklotzelemente 3 angelagert sind und mit einem, an ihrer nach innen gerichteten Seite liegenden, bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitt 31 (nicht gezeigt) zumindest bereichsweise formschlüssig in den jeweiligen stegseitigen Verbindungsabschnitt 22 eingreifen. Die Anzahl an stegseitigen Verbindungsabschnitten 22 ist dabei zweckmäßigerweise gleich der Anzahl der vorgesehenen Bremsklotzeinheiten 3. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bremsklotzeinheiten 3 je ein Trägerelement 32 und ein auf dessen nach außen gerichteter Seite angebrachtes Bremsbelagelement 33, wobei das Bremsbelagelement 33 stoffschlüssig, z. B. durch Herstellen einer Klebverbindung mittels eines Epoxidharzes, oder formschlüssig, z. B. durch eine Nietverbindung, mit dem Trägerelement 32 verbunden ist. Weiterhin sind in dieser bevorzugten Ausführungsform drei Fixierelemente 4 vorgesehen, welche, sich an den Querstützen 23 abstützend, je eine Bremsklotzeinheit 3 in Radialrichtung gegen die Stegelemente 21 pressen. Zu diesem Zweck verfügen die Fixierelemente 4 über eine hakenförmige Geometrie an ihren Enden, welche an den beiden Seiten einer Bremsklotzeinheit 3, in diesem Ausführungsbeispiel an den beiden Seiten des – das Bremsbelagelement 33 seitlich überragenden – Trägerelements 32, einrastet. Wie in der Abbildung dargestellt sind die Außenflächen der Stegelemente 21 und der Bremsklotzeinheiten 3 bevorzugt konzentrisch zueinander angeordnet und besitzen eine kreisrunde Geometrie.
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2 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der Bremsbacke. Die Stegelemente 21 sind dabei entlang ihrer dünnwandigen Seite gezeigt, wobei sich, mit Bezug zu 1, die plattenförmige Geometrie der Stegelemente 21 gut erkennen lässt. Es ist weiterhin zu erkennen, dass die Stegelemente 21 voneinander beabstandet und bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Hieraus ergibt sich eine besonders stabile Lagerung der auf den Stegelementen 21 befestigten Bremsklotzeinheiten 3, wobei der Abstand der Stegelemente 21 voneinander so gewählt sein sollte, das er groß genug ist, die stabile Lagerung der Bremsklotzeinheiten 3 zu gewährleisten, deren Ausdehnung in Axialrichtung A aber nicht überschreitet. Es ist darüber hinaus die bevorzugte rechteckige Form der Bremsklotzeinheiten 3, welche je ein Trägerelement 32 und ein – in der Abbildung darüber liegendes – Bremsbelagelement 33 umfassen, dargestellt. An den in Umfangsrichtung U weisenden Seitenkanten der Bremsklotzeinheiten 3 sind die hakenförmigen Enden der Fixierelemente 4 zu erkennen, welche die Bremsklotzeinheit in Radialrichtung A gegen die Stegelemente nach innen hin gedrückt halten.
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In 3 ist eine erste Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der formschlüssigen Verbindung zwischen einem Stegelement 21 und einer Bremsklotzeinheit 3 dargestellt. Dabei ist an der Unterseite der Bremsklotzeinheit 3 ein bremsklotzseitiger Verbindungsabschnitt 31 vorgesehen, welcher bevorzugt zumindest bereichsweise in einen, an der nach außen weisenden Seite des Stegelements 21 angeordneten stegseitigen Verbindungsabschnitt 22 formschlüssig eingreift. Der stegseitige Verbindungsabschnitt 22 ist in dieser Ausführungsform ein Rücksprung 5, vereinfacht gesagt eine Materialaussparung am Stegelement 21, die geeignet ist, den bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitt 31 und mit diesem verbunden die gesamte Bremsklotzeinheit 3 gegen Verlagerung in Umfangsrichtung U zu sichern. In der gezeigten Ausführungsform kann die Bremsklotzeinheit 3 wahlweise in Radialrichtung R oder in Axialrichtung A mit ihrem bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitt 31 in den stegseitigen Verbindungsabschnitt 22 eingeführt werden, wobei vorausgesetzt wird, dass der Querschnitt der beiden Verbindungsabschnitte 22 und 31 in Axialrichtung A konstant ist.
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In den 4a) bis 4d) sind vier bevorzugte Ausführungsformen der stegseitigen und der bremsklotzseitigen Verbindungsabschnitte 22; 31 gezeigt. Allen vier Ausführungsbeispielen gemein ist, dass die formschlüssige Verbindung von Bremsklotzeinheit 3 und Stegelement 21 jeweils durch mindestens eine Paarung eines Rücksprungs 5 und eines Vorsprungs 6 hergestellt ist und dass dabei die Querschnittsgeometrie des Rücksprungs 5 eine Hinterschneidung in Radialrichtung R aufweist. Diese Hinterschneidung bewirkt, gemeinsam mit der zumindest teilweise kongruierenden Geometrie des eingreifenden Vorsprungs 5, dass die Bremsklotzeinheit 3 nicht nur in Umfangsrichtung U sondern auch in Radialrichtung R gegen Verlagerung relativ zum Stegelement gesichert. In 4a) ist weist das Stegelement 21 einen Rücksprung 5 und die Bremsklotzeinheit einen Vorsprung 5 auf, wobei die Querschnittsgeometrie von Vorsprung 6 und Rücksprung 5 jeweils schwalbenschwanzartig ist. Bei der in 4b) gezeigten Ausführungsform weist das Stegelement 21 einen Vorsprung 5 und die Bremsklotzeinheit 3 einen Rücksprung 5 auf, beide ebenfalls mit schwalbenschwanzartigem Querschnitt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass für die Bremsklotzeinheit 3 im Vergleich zur in 4a) gezeigten Ausführung weniger Herstellungsmaterial benötigt wird, was sich mit Hinblick auf den Austausch von Bremsklotzeinheiten 3 als kostengünstig erweisen kann. In 4c) ist eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt, in der eine Bremsklotzeinheit 3 über zwei Vorsprünge 6 mit den zwei am Stegelement 21 vorgesehenen Rücksprüngen 5 verbunden ist. Diese Ausführungsform kann besonders bei Bremsklotzeinheiten 3 mit großer Erstreckung in Umfangsrichtung U von Vorteil sein, weil die größeren, durch die größere Bremsklotzeinheit 3 aufgenommenen Kräfte verteilt auf eine Vielzahl von Verbindungsabschnitts-Paarungen an das Stegelement 21 übertragen werden können. In der in 4c) gezeigten, bevorzugten Ausführungsform kann die Bremsklotzeinheit 3 auch seitenverkehrt an dem Stegelement 21 angebracht werden, sofern die Geometrie der beiden Verbindungspaare kongruent ist. In 4d) ist eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt, bei welcher sowohl die Bremsklotzeinheit 3 als auch das Stegelement 21 je einen Rücksprung 5 und einen Vorsprung 6 umfassen. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt wiederum darin, größere Kräfte übertragen zu können, wobei die Bremsklotzeinheit 3 in dieser Ausführung nur in einer Richtung an das Stegelement 21 angelagert werden kann. Das kann besonders von Nutzen sein, wenn die Bremsbelagelemente 33 eine Hauptrichtung mit dem höchstmöglichen Reibwert besitzen, und die Bremsklotzeinheiten folglich dieser Hauptrichtung entsprechend angeordnet werden sollen. Es versteht sich, dass über die hier gezeigten Beispiele hinaus auch drei oder mehre Verbindungspaare vorgesehen sein können.
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5 zeigt eine Ansicht der Stegeinheit 2 aus Radialrichtung. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Stegeinheit 2 zwei Stegelemente 21, welche über eine Querstütze 23 miteinander verbunden und durch diese Querstütze 23 auch gleichzeitig von einander beabstandet sind. In dieser bevorzugten Ausführung verfügt die Querstütze 23 über zwei nietenartige Enden, welche einen größeren Durchmesser besitzen als die Bohrungen in den Stegelementen 21 und somit die beiden Stegelemente 21 mittels eines Formschlusses gegen Verlagerung voneinander weg sichern. Auf der Oberseite der beiden Stegelemente 21 ist je ein Rücksprung 5 angedeutet in welchen die mit der gestrichelten Linie dargestellte Bremsklotzeinheit 3 eingebracht wird.
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6 schließlich zeigt eine perspektivische Ansicht der Stegeinheit 2, umfassend zwei Stegelemente 21, eine Querstütze 23 zwischen den Stegelementen 21 und einen stegseitigen Verbindungsabschnitt 22, welcher als Rücksprung 5 mit Hinterschneidung ausgeführt ist. Gestrichelt ist dargestellt, dass die Rücksprünge 5 an den beiden Stegelementen 21 in Axialrichtung A zueinander besonders bevorzugt fluchtend ausgerichtet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Stegeinheit
- 3
- Bremsklotzeinheit
- 4
- Fixierelement
- 5
- Rücksprung
- 6
- Vorsprung
- 21
- Stegelement
- 22
- stegseitiger Verbindungsabschnitt
- 23
- Querstütze
- 31
- bremsklotzseitiger Verbindungsabschnitt
- 32
- Trägerelement
- 33
- Bremsbelagelement
- A
- Axialrichtung
- U
- Umfangsrichtung
- R
- Radialrichtung
