DE102011122041A1 - Vehicle brake, has brake pads movably mounted on brake caliper, and brake disk comprising trapezoidal profile in longitudinal section, where profile cooperates with brake pads and inner side of profile is conically tapered at taper angle - Google Patents

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Abstract

The brake (1) has a brake caliper (4) movably mounted with respect to a brake disk (2) along radial direction (R). Brake pads (5, 7) are movably mounted on the brake caliper along axial direction (A) for pressing against top surfaces (6, 8) of the brake disk. A brake lining (11) is attached with the brake caliper and engaged with a peripheral surface (12) of the brake disk. The brake disk comprises a trapezoidal profile along longitudinal section, where inner side of the profile is conically tapered at a taper angle (alpha). The profile cooperates with the brake pads.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse, umfassend eine im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildete Bremsscheibe mit einer Umfangsfläche und einer ersten und zweiten Deckfläche sowie einen relativ zur Bremsscheibe in eine radiale Richtung bewegbar gelagerten Bremssattel, an dem in eine axiale Richtung bewegbar ein erster und ein zweiter Bremsbelag zum Anpressen gegen die erste bzw. zweite Deckfläche der Bremsscheibe angebracht sind.The present invention relates to a vehicle brake comprising a substantially disc-shaped brake disc having a peripheral surface and a first and second top surface and a relative to the brake disc movably mounted in a radial direction caliper, on which in an axial direction movable first and second brake pad for Pressing against the first and second top surface of the brake disc are mounted.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugbremsen mit einer Bremsscheibe und einem Bremssattel, an welchem wenigstens ein Bremsbelag zum In-Eingriff-Bringen mit der Bremsscheibe zum Abbremsen der sich drehenden Bremsscheibe angeordnet ist, in vielfältiger Art und Weise bekannt.Vehicle brakes with a brake disc and a brake caliper on which at least one brake pad is arranged for engagement with the brake disc for braking the rotating brake disc are known in many different ways from the prior art.

Aus der WO 2009/116928 A1 ist eine Fahrzeugbremse mit zwei in axialer Richtung beweglichen Bremsbelägen zum Anpressen gegen eine erste bzw. zweite Deckfläche einer Bremsscheibe bekannt. Zudem offenbart diese Druckschrift einen dritten Bremsbelag, welcher, wenn sich die Bremsscheibe in Ruhe befindet, gegen eine Umfangsseite der Bremsscheibe gepresst werden kann zum Fixieren der Bremsscheibe im ruhenden Zustand. Der dritte Bremsbelag wirkt also als Parkbremse. Auf diese Weise kann das Fahrzeug auf einfache Art und Weise zusätzlich gesichert werden, wenn es abgestellt worden ist.From the WO 2009/116928 A1 is a vehicle brake with two movable in the axial direction brake pads for pressing against a first and second top surface of a brake disc known. In addition, this document discloses a third brake pad, which, when the brake disc is at rest, can be pressed against a peripheral side of the brake disc for fixing the brake disc in the stationary state. The third brake pad thus acts as a parking brake. In this way, the vehicle can be additionally secured in a simple manner when it has been turned off.

Aus dem Stand der Technik bekannte Fahrzeugbremsen sind häufig derart konstruiert, dass sie sich auch für die Durchführung einer sogenannten Notbremsung eignen. Unter Notbremsung ist dabei ein vollständiges Abbremsen der Bremsscheibe innerhalb eines möglichst kurzen Zeitraumes bis zum Stillstand zu verstehen. Eine solche Notbremsung erfordert eine um bis zu 50% höhere Bremsleistung der Fahrzeugbremse gegenüber herkömmlichen Bremsvorgängen, so dass die mechanische und thermische Beanspruchung der Bremsscheibe bei der Notbremsung gegenüber herkömmlichen Bremsvorgängen stark erhöht ist.Vehicle brakes known from the prior art are often designed such that they are also suitable for carrying out so-called emergency braking. Emergency braking means a complete braking of the brake disc within as short a time as possible to a standstill. Such emergency braking requires up to 50% higher braking power of the vehicle brake compared to conventional braking processes, so that the mechanical and thermal stress of the brake disc is greatly increased in emergency braking compared to conventional braking.

Demzufolge müssen Bremsscheiben für Fahrzeugbremsen auch hinsichtlich mechanischer und thermischer Beanspruchung immer derart ausgelegt werden, dass sie für die Durchführung von Notbremsungen geeignet sind, so dass Notbremsungen betriebssicher durchgeführt werden können. Folglich sind derartige Fahrzeugbremsen für die den Regelfall ausmachenden ”normalen” Bremsvorgänge in materialtechnischer Hinsicht überdimensioniert, d. h. die Fahrzeugbremse ist für mechanische und thermische Beanspruchungen ausgelegt, die nur im seltenen Fall einer Notbremsung auftreten, nicht jedoch im Falle von herkömmlichen Bremsvorgängen erreicht werden, die im täglichen Praxis-Einsatz eines Fahrzeugs den Regelfall ausmachen.Consequently, brake discs for vehicle brakes must always be designed in such a way that they are suitable for the implementation of emergency braking, so that emergency braking can be carried out reliable in terms of mechanical and thermal stress. As a result, such vehicle brakes are oversized in material terms for the "normal" braking operations that make up the rule. H. The vehicle brake is designed for mechanical and thermal stresses that occur only in the rare case of emergency braking, but not in the case of conventional braking operations are achieved, which make up the rule in daily practice use of a vehicle.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem allgemeinen Problem, eine Fahrzeugbremse bereitzustellen, die hinsichtlich der erforderlichen mechanischen und thermischen Beanspruchungen im Praxisbetrieb möglichst einfach und damit kostengünstig aufgebaut ist und gleichzeitig den im Falle einer Notbremsung erforderlichen erhöhten mechanischen und thermischen Beanspruchungen gerecht wird.The present invention therefore deals with the general problem of providing a vehicle brake that is as simple and therefore cost-effective in terms of the required mechanical and thermal stresses in practice while meeting the increased mechanical and thermal stresses required in emergency braking.

Oben genanntes Problem wird durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The above-mentioned problem is solved by a device according to independent claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Durch die Ausbildung der Bremsscheibe derart, dass die Bremsscheibe bezüglich eines Längsschnitts in ihrem mit dem ersten und zweiten Bremsbelag zusammenwirkenden Bereich ein trapezförmiges Profil aufweist, welches sich unter einem Verjüngungswinkel nach innen konisch verjüngt, wird bewirkt, dass der erste und zweite Bremsbelag und damit der gesamte Bremssattel einschließlich eines dritten Bremsbelages bei Überschreiten eines vorbestimmten kritischen Anpressdruckes von erstem und zweitem Bremsbelag gegen die Bremsscheibe radial nach innen bewegt werden.Due to the design of the brake disc such that the brake disc has a trapezoidal profile with respect to a longitudinal section in its cooperating with the first and second brake pad area, which tapers conically inwardly under a taper angle, causes the first and second brake pad and thus the entire caliper including a third brake pad are moved radially inward when a predetermined critical contact pressure of the first and second brake pads against the brake disc is exceeded.

Als Folge der Radialbewegung wird der dritte (umfangsseitige) Bremsbelag des Bremssattels gegen eine Umfangsfläche der Bremsscheibe gedrückt und damit aufgrund der zwischen Umfangsfläche und drittem Bremssattel auftretenden Gleitreibung eine zusätzliche Bremskraft erzeugt, so dass der gesamte Abbremsvorgang der Bremsscheibe verstärkt wird.As a result of the radial movement of the third (peripheral) brake pad of the caliper is pressed against a peripheral surface of the brake disc and thus generated due to the sliding friction occurring between the peripheral surface and the third caliper an additional braking force, so that the entire braking operation of the brake disc is amplified.

Demgegenüber verbleiben der erste und zweite Bremsbelag (und damit der gesamte Bremssattel einschließlich des dritten Bremsbelages) bezüglich einer Bewegung in radialer Richtung in Ruhe, solange der o. g. vorbestimmte kritische Anpressdruck nicht überschritten wird.In contrast, remain the first and second brake pad (and thus the entire caliper including the third brake pad) with respect to a movement in the radial direction at rest, as long as the o. predetermined critical contact pressure is not exceeded.

Betriebsmäßig erfolgt ein herkömmlicher Bremsvorgang mittels der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse also derart, dass nur der erste und zweite Bremsbelag des Bremssattels in axialer Richtung gegen die erste bzw. zweite Deckfläche der Bremsscheibe gedrückt werden, Mittels der dabei auftretenden Gleitreibung wird die mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit rotierende Bremsscheibe abgebremst. Der dritte Bremssattel kommt bei herkömmlichen Bremsvorgängen nicht zum Einsatz.Operationally, a conventional braking operation by means of the vehicle brake according to the invention thus takes place such that only the first and second brake pad of the caliper are pressed in the axial direction against the first and second top surface of the brake disc, by means of the sliding friction occurring is braked rotating at a certain rotational speed disc , The third caliper is not used in conventional braking.

Durch eine geeignete Dimensionierung der konischen Ausbildung der Bremsscheibe ist es erfindungsgemäß möglich, den o. g. vorbestimmten kritischen Anpressdruck derart festzulegen, dass im Falle eines herkömmlichen Bremsvorgangs die durch den ersten und zweiten Bremsbelag erzeugte Bremswirkung nicht ausreicht, um eine radiale Bewegung des Bremssattels zu bewirken, so dass der dritte (umfangsseitige) Bremsbelag des Bremssattels nicht gegen die Umfangsfläche der Bremsscheibe gedrückt wird.By a suitable dimensioning of the conical design of the brake disc, it is possible according to the invention, the above-mentioned predetermined set critical contact pressure such that in the case of a conventional braking operation, the braking effect generated by the first and second brake pad is insufficient to cause a radial movement of the caliper, so that the third (peripheral) brake pad of the caliper is not pressed against the peripheral surface of the brake disc ,

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse ist also derart konzipiert, dass für herkömmliche Bremsvorgänge nur der erste und zweite Bremsbelag durch axiales Anpressen gegen die erste und zweite Deckfläche der Bremsscheibe gedrückt wird. Entsprechend können sowohl die Bremsscheibe als auch der erste und zweite Bremsbelag hinsichtlich der zu erwartenden mechanischen und thermischen Beanspruchung derart konzipiert werden, dass ausschließlich herkömmliche Bremsvorgänge betriebssicher durchgeführt werden müssen, d. h. sowohl Bremsscheibe als auch erster und zweiter Bremsbelag müssen nicht dahingehend ausgelegt sein, auch den in Verbindung mit einer Notbremsung auftretenden erhöhten mechanischen und thermischen Belastungen Stand zu halten.The vehicle brake according to the invention is thus designed such that for conventional braking operations, only the first and second brake pad is pressed by axial pressing against the first and second top surface of the brake disc. Accordingly, both the brake disc and the first and second brake pad with respect to the expected mechanical and thermal stress can be designed so that only conventional braking operations must be performed safely, d. H. Both the brake disc and the first and second brake pads need not be designed to withstand the increased mechanical and thermal stresses associated with emergency braking.

Im Falle einer Notbremsung kommt bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse automatisch der (umfangsseitige) dritte Bremsbelag zum Einsatz. Dazu werden der erste und zweite Bremsbelag des Bremssattels in axialer Richtung mit einem besonders hohem Anpressdruck, welcher den o. g. vorbestimmten kritischen Anpressdruck überschreitet, gegen die erste und zweite Deckfläche der Bremsscheibe gedrückt, was aufgrund der konischen Ausbildung der Bremsscheibe zu einer Radialbewegung des Bremssattels nach innen führt. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß der dritte Bremsbelag gegen die Umfangsfläche der Bremsscheibe gedrückt, womit eine für eine Notbremsung erforderliche zusätzliche Bremswirkung bewirkt wird.In the case of emergency braking, the (circumferential) third brake lining is automatically used in the vehicle brake according to the invention. For this purpose, the first and second brake pad of the caliper in the axial direction with a particularly high contact pressure, which the o. G. exceeds predetermined critical contact pressure, pressed against the first and second top surface of the brake disc, which leads due to the conical design of the brake disc to a radial movement of the caliper inward. In this way, according to the invention, the third brake pad is pressed against the peripheral surface of the brake disc, whereby an additional braking effect required for emergency braking is effected.

Mittels der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ist es also möglich, den Bremssattel einschließlich erstem und zweitem Bremsbelag sowie die Bremsscheibe hinsichtlich thermischer und Beanspruchungen derart auszulegen, dass herkömmliche Bremsmanöver (mit Ausnahme von Notbremsungen) betriebssicher durchgeführt werden können, was zu einer erhebliche Einsparung hinsichtlich des erforderlichen Gewichtes der verwendeten Bauteile der Fahrzeugbremse führt, so dass auch die Kosten bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse gesenkt werden können. Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse auch die betriebssichere Durchführung von Notbremsungen durch die Bereitstellung des oben erläuterten Mechanismus, gemäß dem im Falle einer Notbremsung ein dritter (umfangsseitiger) Bremsbelag automatisch gegen die Umfangsfläche der Bremsscheibe gedrückt wird, so dass die Bremswirkung auf die Bremsscheibe wie bei einer Notbremsung erforderlich verstärkt wird.By means of the vehicle brake according to the invention, it is possible to interpret the brake caliper including first and second brake pad and the brake disc with respect to thermal and stresses such that conventional braking maneuvers (with the exception of emergency braking) can be performed safely, resulting in a considerable savings in terms of the required weight of used components of the vehicle brake leads, so that the cost of producing the vehicle brake according to the invention can be reduced. At the same time, the vehicle brake according to the invention also enables the reliable implementation of emergency braking by providing the above-mentioned mechanism, according to which in case of emergency braking, a third (peripheral) brake pad is automatically pressed against the peripheral surface of the brake disc, so that the braking effect on the brake disc as in a Emergency braking is required reinforced.

Vermittels der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse kann im Falle einer Notbremsung die Bremsleistung der Fahrzeugbremse um 40% bis 60%, vorzugsweise um ca. 50%, höchst vorzugsweise um 47% im Vergleich zur Bremsleistung eines herkömmlichen Bremsvorgangs erhöht werden.By means of the vehicle brake according to the invention, in the event of an emergency braking, the braking power of the vehicle brake can be increased by 40% to 60%, preferably by approximately 50%, most preferably by 47% compared to the braking power of a conventional braking operation.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen bezüglich des Längsschnitts der Bremsscheibe der erste und zweite Bremsbelag eine zu der Bremsscheibe komplementäre Negativform auf. Auf diese Weise wird eine Radialbewegung des Bremssattels als Folge der Überschreitung eines vorbestimmten Anpressdruckes des ersten und zweiten Bremsbelags auf die erste und zweite Deckfläche der Bremsscheibe vereinfacht.In a preferred embodiment, with regard to the longitudinal section of the brake disk, the first and second brake linings have a negative mold that is complementary to the brake disk. In this way, a radial movement of the caliper is simplified as a result of exceeding a predetermined contact pressure of the first and second brake pad on the first and second top surface of the brake disc.

Vorzugsweise beträgt der Verjüngungswinkel mindestens 20°. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine Radialbewegung des Bremssattels bei Anpressdrücken vermieden wird, wie sie üblicherweise im Zusammenhang mit herkömmlichen Bremsvorgängen von erstem und zweitem Bremsbelag auf die erste und zweite Deckfläche erzeugt werden.Preferably, the taper angle is at least 20 °. In this way it is ensured that a radial movement of the caliper is avoided at contact pressures, as they are usually generated in connection with conventional braking operations of the first and second brake pad on the first and second top surface.

Zur Erzielung einer besonders effektiven Bremswirkung wird weiterbildend vorgeschlagen, dass der erste und/oder zweite und/oder dritte Bremsbelag aus einem Material hergestellt ist, das eine Haftreibungszahl von etwa 0.3, vorzugsweise von etwa 0.32, aufweist.To achieve a particularly effective braking effect, it is proposed that the first and / or second and / or third brake pad be made of a material having a static friction coefficient of about 0.3, preferably about 0.32.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:In each case show schematically:

1 eine Längsschnitts-Ansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse 1 a longitudinal sectional view of a vehicle brake according to the invention

2 eine entsprechende Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse 2 a corresponding cross-sectional view of the vehicle brake according to the invention

In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Fahrzeugbremse mit 1 bezeichnet. Die Fahrzeugbremse 1 umfasst eine an einem Bremsscheibentopf 14 angebrachte Bremsscheibe 2, welche bezüglich eines Längsschnitts in ihrem mit einem ersten und zweiten Bremsbelag 5, 7 zusammenwirkenden Bereich ein trapezförmiges Profil aufweist, welches sich bezüglich einer radialen Richtung R unter einem Verjüngungswinkel α nach innen zur Drehachse D der Bremsscheibe 2 konisch verjüngt. Die Bremsscheibe 2 kann zusätzlich einen in radialer Richtung R verlaufenden Lüftungskanal 3 aufweisen.In the 1 and 2 is a vehicle brake according to the invention with 1 designated. The vehicle brake 1 includes one on a disc brake cup 14 attached brake disc 2 which is a longitudinal section in its with a first and second brake pad 5 . 7 cooperating region has a trapezoidal profile, which with respect to a radial direction R at a taper angle α inwardly to the axis of rotation D of the brake disc 2 conically tapered. The brake disc 2 can additionally a running in the radial direction R ventilation duct 3 exhibit.

Die Fahrzeugbremse 1 umfasst einen Bremssattel 4. Der Bremssattel 4 umfasst den ersten Bremsbelag 5, der zum Abbremsen der Bremsscheibe 2 durch Bewegen in axiale Richtung A gegen eine erste Deckfläche 6 der Bremsscheibe 2 gedrückt werden kann. In analoger Weise umfasst der Bremssattel 4 den zweiten Bremsbelag 7, welcher durch Bewegen in eine zur axialen Richtung A entgegengesetzte Richtung gegen eine zweite Deckfläche 8 der Bremsscheibe gedrückt werden kann. Die hierzu erforderliche Bewegung des ersten bzw. zweiten Bremsbelags 5, 6 in axialer Richtung A (bzw. entgegengesetzt dazu) erfolgt jeweils mittels eines ersten und zweiten Kolbens 9, 10, die beide an dem Bremssattel 4 angebracht sind.The vehicle brake 1 includes a caliper 4 , The caliper 4 includes the first brake pad 5 , which slows down the brake disc 2 by moving in the axial direction A against a first top surface 6 the brake disc 2 can be pressed. Analogously, the caliper comprises 4 the second brake pad 7 , which by moving in a direction opposite to the axial direction A direction against a second top surface 8th the brake disc can be pressed. The required movement of the first and second brake pad 5 . 6 in the axial direction A (or opposite thereto) takes place in each case by means of a first and second piston 9 . 10 , both on the caliper 4 are attached.

Der Bremssattel 4 ist zudem in radialer Richtung R relativ zur Bremsscheibe 2 mittels einer Lagereinrichtung 13 bewegbar gelagert und umfasst des Weiteren einen dritten Bremsbelag 11, der derart auf dem Bremssattel 4 angeordnet ist, dass er durch Andrücken in eine zur radialen Richtung R entgegengesetzte Richtung (also radial nach innen) gegen eine Umfangsfläche 12 der Bremsscheibe 4 gedrückt werden kann.The caliper 4 is also in the radial direction R relative to the brake disc 2 by means of a storage device 13 movably mounted and further includes a third brake pad 11 , so on the caliper 4 is arranged so that it by pressing in a direction opposite to the radial direction R direction (ie radially inwardly) against a peripheral surface 12 the brake disc 4 can be pressed.

Der erste und zweite Bremsbelag 5, 7 können eine zu der bezüglich eines Längsschnitts trapezartigen Form der Bremsscheibe 2 negative Komplementärform aufweisen. Es sind aber grundsätzlich beliebige geeignete geometrische Formen vorstellbar.The first and second brake pads 5 . 7 may be a trapezoidal with respect to a longitudinal shape of the brake disc 2 have negative complementary form. However, in principle any suitable geometric shapes are conceivable.

Zum Abbremsen der rotierenden Bremsscheibe 2 im Zusammenhang mit einem herkömmlichen Bremsvorgang (d. h. die Bremsscheibe soll nicht im Sinne einer Notbremsung möglichst schnell zum vollständigen Stillstand abgebremst werden) werden der erste und zweite Bremsbelag 5, 7 jeweils mittels des ersten und zweiten Kolbens 9, 10 gegen die erste bzw. zweite Deckfläche 6, 7 der Bremsscheibe 2 gedrückt. Solange ein vorbestimmter kritischer Anpressdruck nicht überschritten wird, bewirkt das Anpressen der ersten und zweiten Bremsbeläge 5, 7 auf die erste bzw. zweite Deckfläche 6, 8 keine Bewegung der ersten und zweiten Bremsbeläge 5, 7 (und damit des gesamten Bremssattels 4) entgegengesetzt zur radialen Richtung R, also radial nach innen. Folglich bleibt bei einem solchen herkömmlichen Bremsvorgang der dritte Bremsbelag 11 außer Eingriff mit der Umfangsfläche 12 der Bremsscheibe 4, das heißt der dritte Bremsbelag 11 trägt nicht zum herkömmlichen Bremsvorgang bei.To brake the rotating brake disc 2 in connection with a conventional braking operation (ie the brake disk should not be braked as quickly as possible to complete standstill in terms of emergency braking) are the first and second brake pad 5 . 7 in each case by means of the first and second pistons 9 . 10 against the first and second top surface 6 . 7 the brake disc 2 pressed. As long as a predetermined critical contact pressure is not exceeded, causes the pressing of the first and second brake pads 5 . 7 on the first or second top surface 6 . 8th no movement of the first and second brake pads 5 . 7 (and thus the entire caliper 4 ) opposite to the radial direction R, ie radially inward. Consequently, in such a conventional braking operation, the third brake pad remains 11 out of engagement with the peripheral surface 12 the brake disc 4 that is the third brake pad 11 does not contribute to the conventional braking process.

Im Gegensatz dazu wird im Falle einer Notbremsung ein kritischer Anpressdruck durch den ersten und zweiten Bremsbelag 5, 7 auf die erste bzw. zweite Deckfläche 6, 8 der Bremsscheibe 4 überschritten, so dass aufgrund der konischen Ausbildung der Bremsscheibe als Folge des Anpressen in axialer Richtung A eine Ausweichbewegung des ersten und zweiten Bremsbelags 5, 7 in eine zur radialen Richtung R entgegengesetzte Richtung erfolgt. Als Folge davon wird auch der Bremssattel 4 in die zur radialen Richtung R entgegengesetzte Richtung, also radial nach innen, bewegt, was ein Anpressen des dritten Bremsbelags 11 gegen die Umfangsfläche 12 der Bremsscheibe zur Folge hat. Auf diese Weise wird die resultierende Bremswirkung auf die Bremsscheibe stark erhöht, so dass die Bremsscheibe im Sinne einer Notbremsung besonders schnell bis zum vollständigen Stillstand abgebremst wird.In contrast, in the case of emergency braking a critical contact pressure by the first and second brake pad 5 . 7 on the first or second top surface 6 . 8th the brake disc 4 exceeded, so that due to the conical design of the brake disc as a result of pressing in the axial direction A an evasive movement of the first and second brake pad 5 . 7 takes place in a direction opposite to the radial direction R direction. As a result, the caliper is also 4 in the direction opposite to the radial direction R, ie radially inwardly, which moves, which is a pressing of the third brake pad 11 against the peripheral surface 12 the brake disc has the consequence. In this way, the resulting braking effect on the brake disc is greatly increased, so that the brake disc is braked particularly fast in the sense of emergency braking to a complete stop.

Nach Abschluss sowohl eines herkömmlichen Bremsvorgangs als auch einer Notbremsung wird mittels geeigneter Rückstellelemente (in der 1 nicht gezeigt) der Bremssattel 4 wieder in radialer Richtung R in seine Ausgangsposition zurückbewegt, so dass der dritte Bremsbelag 11 mit der Umfangsfläche 12 der Bremsscheibe 2 wieder außer Eingriff gebracht wird. Entsprechend werden auch erster und zweiter Bremssattel 5, 7 in ihre Ausgangsposition zum Abschluss des Bremsvorgangs zurückbewegt.After completion of both a conventional braking operation and an emergency braking is by means of suitable return elements (in the 1 not shown) of the caliper 4 moved back in the radial direction R to its original position, so that the third brake pad 11 with the peripheral surface 12 the brake disc 2 is disengaged again. Accordingly, first and second caliper 5 . 7 moved back to its original position to complete the braking process.

Der kritische Anpressdruck, dessen Überschreitung eine Radialbewegung des Bremssattels 4 zur Folge hat, kann über den Verjüngungswinkel α festgelegt werden.The critical contact pressure, exceeding a radial movement of the caliper 4 can result, can be set on the taper angle α.

Im Falle einer Notbremsung muss der Bremssattel 4 erfindungsgemäß in eine Richtung entgegen der radialen Richtung R, also radial nach innen, beschleunigt werden. Die erfordert, dass die in radialer Richtung wirkende Kraft auf den Bremssattel 4 größer ist als die durch die Haftreibung zwischen dem ersten und zweiten Bremsbelag 5, 7 und der ersten und zweiten Deckfläche 6, 8 der Bremsscheibe auftretende Haftreibungskraft.In case of emergency braking, the caliper must 4 According to the invention in a direction opposite to the radial direction R, ie radially inward, to be accelerated. That requires that the radial force acting on the caliper 4 greater than that due to the static friction between the first and second brake pad 5 . 7 and the first and second top surfaces 6 . 8th the friction disc occurring static friction.

Ausgangspunkt bei der Bestimmung des Verjüngungswinkels α ist ein herkömmlicher Bremsvorgang, bei dem Entschleunigungen bis maximal 0,9 g auftreten. In diesem Anpressdruck-Bereich muss die radiale Haftreibungskraft größer als die den Bremssattel 4 in radiale Richtung beschleunigende Radialkraft sein, d. h. aufgrund der Haftreibung des ersten und zweiten Bremsbelags 5, 7 mit der ersten und zweiten Deckfläche 6, 8 der Bremsscheibe 4 erfolgt keine Bewegung des Bremssattels 4 radial nach innen. Für den Verjüngungswinkel α ergibt sich daraus die mathematische Beziehung tanα > VHaftbeiwert, wobei VHaftbeiwert der Haftbeiwert des den ersten bzw. zweiten Bremsbelag 5, 7 bildenden Materials ist. Typischerweise wird für den Haftbeiwert zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag ein Wert von 0.6 angenommen, was gemäß obiger Beziehung zu einem Verjüngungswinkel α von mindestens 30° führt.The starting point in the determination of the taper angle α is a conventional braking process in which decelerations occur up to a maximum of 0.9 g. In this contact pressure range, the radial static friction force must be greater than that of the caliper 4 accelerating in the radial direction Radial force, ie due to the static friction of the first and second brake pad 5 . 7 with the first and second top surfaces 6 . 8th the brake disc 4 there is no movement of the caliper 4 radially inward. For the taper angle α, this results in the mathematical relationship tanα> V adhesion coefficient , where V adhesion coefficient of the coefficient of adhesion of the first and second brake pad 5 . 7 is forming material. Typically, a value of 0.6 is assumed for the coefficient of adhesion between the brake disk and the brake pad, which, according to the above relationship, leads to a taper angle α of at least 30 °.

Bei der Verwendung von Anpressdrücken von ca. 120 bar kann ein zusätzlich verringerter Wert für die Haftbeiwert VHaftbeiwert von 0.4 angenommen werden, der sich im Falle der Annahme eines sehr schnellen Druckaufbaus zusätzlich nochmals auf einen Wert von 0.32 reduzieren lässt. Dies führt nach obiger Gleichung für den Verjüngungswinkel α zu einem Wert von mindestens 17,7°. Unter Berücksichtigung einer Sicherheitstoleranz von 15% reduziert sich dieser Winkel auf α > 20°.When using contact pressures of about 120 bar, an additionally reduced value for the adhesion coefficient V adhesion coefficient of 0.4 can be assumed, which can additionally be reduced again to a value of 0.32 in the case of the assumption of a very rapid pressure build-up. This leads according to the above equation for the taper angle α to a value of at least 17.7 °. Taking into account a safety tolerance of 15%, this angle is reduced to α> 20 °.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ist darin zu sehen, dass aufgrund der konischen Ausbildung der Bremsscheibe 2 die im radialen Außenbereich der Bremsscheibe auftretende zusätzliche Wärmeentwicklung aufgrund der Wechselwirkung mit dem dritten Bremsbelag 11 durch die erhöhte Dicke der Bremsscheibe 2 in einem radialen Außenbereich wieder ausgeglichen werden kann, so dass die gesamte Bremsscheibe 2 eine homogene Wärmeverteilung während einer Notbremsung aufweist. Dies erhöht die Lebensdauer der Bremsscheibe 2 deutlich.A significant advantage of the vehicle brake according to the invention is the fact that due to the conical design of the brake disc 2 occurring in the radial outer region of the brake disc additional heat development due to the interaction with the third brake pad 11 due to the increased thickness of the brake disc 2 in a radial outside area can be compensated again, so that the entire brake disc 2 has a homogeneous heat distribution during emergency braking. This increases the life of the brake disc 2 clear.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009/116928 A1 [0003] WO 2009/116928 A1 [0003]

Claims (4)

Fahrzeugbremse (1), umfassend: – eine im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildete Bremsscheibe (2) mit einer Umfangsfläche (12) und einer ersten und einer zweiten Deckfläche (6, 8), – einen relativ zur Bremsscheibe (2) in eine radiale Richtung (R) bewegbar gelagerten Bremssattel (4), an dem in eine axiale Richtung (A) bewegbar ein erster und ein zweiter Bremsbelag (5, 7) zum Anpressen gegen die erste bzw. zweite Deckfläche (6, 8) der Bremsscheibe (2) angebracht sind, – einen an dem Bremssattel (4) zum Eingriff mit der Umfangsfläche (12) der Bremsscheibe (2) angebrachten dritten Bremsbelag (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (2) bezüglich eines Längsschnitts in ihrem mit dem ersten und zweiten Bremsbelag (5, 7) zusammenwirkenden Bereich ein trapezförmiges Profit aufweist, welches sich unter einem Verjüngungswinkel (α) nach innen konisch verjüngt.Vehicle brake ( 1 ), comprising: - a substantially disc-shaped brake disc ( 2 ) with a peripheral surface ( 12 ) and a first and a second cover surface ( 6 . 8th ), - one relative to the brake disc ( 2 ) in a radial direction (R) movably mounted caliper ( 4 ), on which in an axial direction (A) movable a first and a second brake pad ( 5 . 7 ) for pressing against the first and second top surface ( 6 . 8th ) of the brake disc ( 2 ), - one on the caliper ( 4 ) for engagement with the peripheral surface ( 12 ) of the brake disc ( 2 ) mounted third brake pad ( 11 ), characterized in that the brake disc ( 2 ) with respect to a longitudinal section in its with the first and second brake pad ( 5 . 7 ) has a trapezoidal profit which tapers inwardly at a taper angle (α). Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des Längsschnitts der Bremsscheibe (2) der erste und zweite Bremsbelag (5, 7) eine zu der Bremsscheibe (2) komplementäre Negativform aufweisen.Vehicle brake ( 1 ) according to claim 1, characterized in that with respect to the longitudinal section of the brake disc ( 2 ) the first and second brake pad ( 5 . 7 ) one to the brake disc ( 2 ) have complementary negative form. Fahrzeugbremse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verjüngungswinkel (α) mindestens 26° beträgt.Vehicle brake ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the taper angle (α) is at least 26 °. Fahrzeugbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder/und zweite (5, 7) oder/und dritte Bremsbelag (11) aus einem Material hergestellt ist, das eine Haftreibungszahl etwa 0.3, vorzugsweise von etwa 0.32, aufweist.Vehicle brake ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first and / or second ( 5 . 7 ) and / or third brake pad ( 11 ) is made of a material having a coefficient of static friction of about 0.3, preferably of about 0.32.
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