DE102012102585B4

DE102012102585B4 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102012102585B4
Application number: DE102012102585.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Eichler; Paul Haberl-Günthner; Ralf Weber; Igor Nesmjanowitsch
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: CN104271976B; EP2831454A1; US9551390B2; US20150008079A1; WO2013143964A1; EP2831454B1; DE102012102585A1; CN104271976A

Abstract

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit A) einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel (1), B) zwei darin angeordneten, gegensinnig bewegbaren, jeweils eine Belagträgerplatte (4) und einen darauf befestigten Reibbelag (5) aufweisenden Bremsbelägen, C) von denen ein aktionsseitiger mittels einer Zuspanneinrichtung über mindestens einen Bremsstempel gegen die Bremsscheibe (3) pressbar ist, D) sowie mindestens einer Rückstelleinrichtung (7), mit der der Bremssattel (1) nach einem bremsbedingten Verschieben und Lösen der Bremse rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass E) die Rückstelleinrichtung (7) mit einem in Achsrichtung der Bremsscheibe (3) druckbelastet begrenzt verschiebbar im Bremsbelag (2) gelagerten, auch beim Lösen der Zuspannung weiterhin gegen die Bremsscheibe gedrücktes und in einer Nichtfunktionsstellung über den Reibbelag (5) in Richtung zur Bremsscheibe (3) hinausragendes Reibelement (10) versehen ist, F) an dem ein im Bremssattel (1) und/oder Bremsstempel gehaltenes elastisches Druckelement (8) angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Funktionsfall, d. h. bei einer Bremsung, erfolgt eine Zuspannung der Bremsbeläge mittels einer Zuspanneinrichtung zunächst durch Andrücken des zuspannseitigen Bremsbelages gegen die Bremsscheibe und einem nachfolgenden Anpressen des gegenüberliegenden, reaktionsseitigen Bremsbelages.
Während der aktionsseitige Bremsbelag über Bremsstempel der Zuspanneinrichtung gegen die Bremsscheibe gepresst wird, wird zum Andrücken des reaktonsseitigen Bremsbelages der als Schiebesattel ausgebildete Bremssattel entgegen der Zuspanneinrichtung des aktionsseitigen Bremsbelages verschoben.
Nach einem Lösen der Bremse verbleibt bei der bekannten Scheibenbremse der Bremssattel in dieser letztgenannten Position, in der die Bremsbeläge, zumindest aber der reaktionsseitige, zwar drucklos, jedoch schleifend an der Bremsscheibe anliegt. Die dadurch im Fahrbetrieb auftretenden sogenannten Restschleifmomente führen zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs ebenso wie zu einer Verringerung der Standzeit sowohl der Bremsscheibe wie auch der Bremsbeläge.
Ein geringes Lösen der Bremsbeläge erfolgt im Fahrbetrieb durch einen Taumelschlag der Bremsscheibe sowie durch Erschütterungen und Querbeschleunigungen bei Kurvenfahrten. Diese Effekte sind jedoch nicht ausreichend, um das genannte Schleifen wirksam zu verhindern.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist aus der DE 199 46 677 A1 eine Scheibenbremse bekannt mit einer Rückstelleinrichtung, die nach dem Lösen der Bremse, den Bremssattel in seine Ausgangsstellung zurückführt. Insbesondere um den reaktionsseitigen Bremsbelag in Nichtfunktionsstellung aus seinem Kontakt mit der Bremsscheibe zu führen, sind Federsysteme bekannt, die beim Zuspannen der Bremse vorgespannt werden. Nach einem Lösen werden die Bremsbeläge mit der durch die Vorspannung gespeicherten Federenergie zurück gedrückt bzw. weggezogen. Dabei können diese Federsysteme in ortsfesten Bauteilen, z. B. einem Bremsträger, verankert sein.
Allerdings ist die Rückstellung des Bremssattels ausschließlich abhängig vom Federweg des Rückstellelementes, was jedoch eine exakte Zurückführung auf ein immer gleiches Lüftspielmaß zwischen der Bremsscheibe und dem reaktionsseitigen Bremsbelag nicht ermöglicht, sodass die bekannte Scheibenbremse eine eher unbefriedigende Lösung des Problems darstellt.
Dies gilt gleichermaßen dann, wenn der reaktionsseitige Bremsbelag formschlüssig am Bremssattelrücken angebunden ist, da durch die im Gesamtsystem bleibenden Haltekräfte von sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen nach einem Lösen der Bremse diese Bauteile von der Bremsscheibe weggedrückt werden müssen.
In der DE 24 36 541 A1 ist eine Scheibenbremse thematisiert, die ein Rückstellelement aufweist, mit dem ein Bremsbelag nach einem Lösen der Bremse zurückgeholt wird. Dabei ist im Bremsbelag, namentlich der Belagträgerplatte und des Reibbelages eine definiert reibschlüssig gehaltene Spannhülse vorgesehen, in der ein Bolzen achsverschieblich und federbelastet geführt ist.
Die US 3 473 631 A zeigt und beschreibt ebenfalls eine Rückstelleinrichtung zur Rückführung eines Bremsbelages nach dem Lösen der Bremse. Hierzu ist ein relativ zum Bremsbelag axial bewegbares, federbelastetes Distanzelement im Bremsbelag angeordnet, das sich an der Bremsscheibe abstützt, die damit ein Widerlager bildet, so dass sich der Bremsbelag unter Entspannung einer Druckfeder von der Bremsscheibe löst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass eine in Bezug auf das Lüftspiel gleichbleibende Rückstellung des Bremssattels gewährleistet ist, und auftretende Restschleifmomente minimiert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung findet vornehmlich im reaktionsseitigen Bereich der Scheibenbremse Verwendung, ist aber durchaus auch im aktionsseitigen Bereich einsetzbar, und dort in der Funktionseinheit reaktionsseitiger Bremsbelag/Bremsstempel. In jedem Fall wird durch die Erfindung eine Reduzierung des Restschleifmomentes erreicht.
Gemäß der Erfindung ist im Bremsbelag, und zwar im Reibbelag ein in Achsrichtung der Bremsscheibe druckbelastet begrenzt verschiebbar gehaltenes Reibelement vorgesehen, das aus dem gleichen oder verschleißfesteren Material wie der Reibbelag selbst besteht. Zur behinderungsfreien axialen Bewegbarkeit des Reibelementes, ist dies in einer beispielsweise Gleithülse gelagert, die aus Metall- oder Keramik bestehen kann und fest mit dem Reibbelag oder der Belagträgerplatte verbunden ist.
Als weiterer Bestandteil der Rückstelleinrichtung ist ein in der Belagträgerplatte mit dem Reibelement axial verschiebbar gehaltener Stößel vorgesehen, der einerseits mit dem Reibelement fest verbunden ist und andererseits in Korrespondenz mit einem elastischen Druckelement steht, das im Bremssattel gehalten ist und das bevorzugt aus einer Druckfeder in Form von Tellerfedern, Blattfedern oder Schraubenfedern besteht. Denkbar ist allerdings auch als elastisches Druckelement eine Druckpatrone einzusetzen, deren Medium beim Zuspannen unter Druckaufbau komprimiert und beim Lösen der Zuspannung entspannt wird.
Das Druckelement kann unmittelbar auf den Stößel wirken, aber auch über ein Zwischenelement, vorzugsweise eine Kugel, die in der Art positioniert und gehalten ist, dass sie das Druckelement axial im Bremssattelrücken sichert und den Stößel gegen die Begrenzung in der Belagrückenplatte presst. Die Begrenzung ist beispielsweise auf 0,3 Millimeter festgelegt und somit geringfügig weniger als der Hälfte des gewünschten Lüftspiels entspricht. Das Reibelement reibt mit einem geringfügig kleineren Überstand über den Reibbelag hinaus, wobei dieser Überstand kleiner als die Hälfte des genannten theoretischen Lüftspiels sein soll, beispielsweise 0,3 Millimeter.
Bevorzugt sind mehrere, insbesondere zwei abständig zueinander angeordnete Reibelemente vorgesehen, die beim Zuspannen der Bremsen an die Bremsscheibe gepresst und plan mit der Reibbelagfläche positioniert sind, wobei durch die relative Axialverschiebung der Reibelemente und des Bremssattels, einschließlich des Bremsbelages das Druckelement gespannt wird.
Beim Lösen der Zuspannung wird durch die gespeicherte Federkraft das jeweilige Reibelement über den Stößel weiterhin gegen die Bremsscheibe gedrückt. Die Rückstellkraft der Feder bewirkt, dass der verschiebbar gelagerte Bremssattel sowie der verschiebbar gelagerte Bremsbelag von der Bremsscheibe weggeschoben werden. Idealerweise ist der Bremsbelag, also hier der reaktionsseitige Bremsbelag formschlüssig mit dem Bremssattelrücken verbunden.
Zwar bleibt ein geringes Restschleifmoment mit wenig geforderter Reibenergie erhalten, jedoch ist dies vernachlässigbar klein, da die Reibelemente mit sehr kleinen Kontaktflächen an der Bremsscheibe anliegen. Kurze Zeit nach dem Bremsvorgang stellt sich ein Gleichgewicht ein, das frei vom Restschleifen oder annähernd frei davon ist. In jedem Fall ist die verbleibende Andruckkraft derart gering, dass die zum Stand der Technik beschriebenen Probleme nicht mehr auftreten.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse in einer Draufsicht;
2 den Teil der 1 in einer Explosionsdarstellung;
3 einen Schnitt durch die Scheibenbremse gemäß der Linie III-III in 1;
4 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß der Angabe IV in 3.
In den Figuren ist ein Bremssattelrücken 6 eines Bremssattels 1 einer Scheibenbremse dargestellt, in den ein Bremsbelag 2 eingelassen ist, der aus einer Belagträgerplatte 4 und einem darauf befestigten, einer Bremsscheibe 3 zugewandten Reibbelag 5 besteht, wobei bei einer Bremsung der Bremsbelag 2 mit seiner Reibbelagseite an die Bremsscheibe 3 gepresst wird. Hierzu liegt der Bremssattelrücken 6 an der Belagträgerplatte 2 an.
Wie 3 sehr deutlich wiedergibt, ist zur Rückstellung des Bremssattels 1 nach einem Lösen der Bremse eine Rückstelleinrichtung 7 vorgesehen, mit einem Reibelement 10, das in Achsrichtung der Bremsscheibe 3 druckbelastet begrenzt verschiebbar in dem Bremsbelag 2 gehalten ist, wobei das Reibelement 10 unter Druck eines elastischen Druckelementes 8, im Beispiel in Form einer Schraubenfeder, steht. Das Reibelement 10 ist in einer aus Metall oder Keramik bestehenden Gleithülse 12 verschiebbar gelagert, die fest mit dem Reibbelag 5, oder in einer anderen Ausführungsform mit der Belagträgerplatte 4 verbunden ist.
In der 2 ist erkennbar, dass zwei Rückstelleinrichtungen 7 vorgesehen sind, die abständig zueinander angeordnet sind. Der Einfachheit halber wird im Folgenden lediglich eine Rückstelleinrichtung 7 beschrieben, wobei die zweite baugleich ist.
Die Verschiebung des Reibelementes 10 erfolgt durch einen Stößel 11, der in einer Aufnahme der Belagträgerplatte 4 ebenfalls axial beweglich gehalten ist und an einer zugeordneten Stirnseite des Reibelementes 10 damit fest verbunden ist, beispielsweise durch Verkleben oder Verpressen.
Zwischen dem Stößel 11 und dem Druckelement 8 ist gleichfalls im Bremssattelrücken 6 gelagert eine Kugel 9 positioniert, die sich einerseits am Stößel 11 und andererseits am Druckelement 8 abstützt und die eine Wegbegrenzung für das Druckelement 8 bildet, wozu die Ausnehmung, in der die Kugel 9 einliegt, auf der dem Stößel 11 zugewandten Seite einen Einzug 13 aufweist, beispielsweise durch Verstemmen.
In der 4 ist der Bremsbelag 2 in einer Nichtfunktionsstellung, d. h. in ungebremster Position dargestellt. Hierbei ragt das Reibelement 10 über den Reibbelag 5 hinaus, wobei ein Überstand (X), z. B. 0,3 mm, kleiner oder gleich ist dem Abstand (Y) der von der Kugel 9 kontaktierten Auflagefläche des Stößels 11 zur Anlagefläche der Belagträgerplatte 4 am Bremssattelrücken 6. Dieser Abstand ist geringfügig kleiner als die Hälfte des theoretischen Lüftspiels und ist zum Beispiel 0,3 mm. Dieser Abstand von 0,3 mm wird durch die Höhe des Stößel 11 und die Aufnahme in der Belagträgerplatte 4 definiert, wobei die Kugel der Sicherung des Druckelementes 8 dient.
Bei einer Montage des Bremsbelages 2 wird das Druckelement 8 zusätzlich vorgespannt. Im Fall eines mit dem Bremssattelrücken 6 fest verbundenem Bremsbelages 2, z. B. durch eine Schraubverbindung, ist der Überstand wesentlich größer als der definierte Weg des Stößels 11, wie gesagt der 0,3 mm.
Wird der Bremsbelag 2 hingegen nicht am Bremssattel 1 gehalten, darf der Überstand der Kugel 9 nicht größer als der definierte Stößelweg sein, da ansonsten der Bremsbelag über dem Stößel 11 in Richtung Bremsscheibe gedrückt würde.
Beim Lösen der Zuspannkraft drückt die gespeicherte Federenergie über den Stößel 11 das Reibelement 10 weiterhin gegen die Bremsscheibe 3. Die Rückstellkraft des Druckelementes 8 sorgt dafür, dass der verschiebbar gelagerte Bremssattel 1, sowie der verschiebbar gelagerte Bremsbelag 2, von der Bremsscheibe 3 fortgeschoben wird.
Bezugszeichenliste

1: Bremssattel
2: Bremsbelag
3: Bremsscheibe
4: Belagträgerplatte
5: Reibbelag
6: Bremssattelrücken
7: Rückstelleinrichtung
8: Druckelement
9: Kugel
10: Reibelement
11: Stößel
12: Gleithülse
13: Einzug

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit A) einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel (1), B) zwei darin angeordneten, gegensinnig bewegbaren, jeweils eine Belagträgerplatte (4) und einen darauf befestigten Reibbelag (5) aufweisenden Bremsbelägen, C) von denen ein aktionsseitiger mittels einer Zuspanneinrichtung über mindestens einen Bremsstempel gegen die Bremsscheibe (3) pressbar ist, D) sowie mindestens einer Rückstelleinrichtung (7), mit der der Bremssattel (1) nach einem bremsbedingten Verschieben und Lösen der Bremse rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass E) die Rückstelleinrichtung (7) mit einem in Achsrichtung der Bremsscheibe (3) druckbelastet begrenzt verschiebbar im Bremsbelag (2) gelagerten, auch beim Lösen der Zuspannung weiterhin gegen die Bremsscheibe gedrücktes und in einer Nichtfunktionsstellung über den Reibbelag (5) in Richtung zur Bremsscheibe (3) hinausragendes Reibelement (10) versehen ist, F) an dem ein im Bremssattel (1) und/oder Bremsstempel gehaltenes elastisches Druckelement (8) angreift.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (10) aus dem gleichen oder härterem Material wie der Reibbelag (5) besteht.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (10) in einer Gleithülse (12) gelagert ist, die aus Metall oder Keramik besteht und mit dem Reibbelag (5) oder der Belagträgerplatte (4) verbunden ist.
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Reibelement (10) ein Stößel (11) verbunden ist, der in einer Aufnahme der Belagträgerplatte (4) axial verschiebbar gehalten ist.
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (10) in Nichtfunktionsstellung der Bremse in Richtung der Bremsscheibe (3) über den Reibbelag (5) vorsteht und der Stößel (11) über einer Lagefläche der Belagträgerplatte (4) zum Bremssattel (1) mit Abstand in der Belagträgerplatte (4) einliegt
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (X) des Reibelementes (10) kleiner oder gleich dem Abstand (Y) des Stößels (11) zur Anlagefläche der Belagträgerplatte (4) ist.
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Reibelement abgewandten Seite des Stößels (11) das Druckelement (8) oder ein Zwischenelement, vorzugsweise eine Kugel (9) anliegt.
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellweg des Druckelementes (8) durch einen Einzug (13) der Aufnahme für das Druckelement (8) und die Kugel (9) begrenzt ist.
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8) aus einer Druckfeder, insbesondere einer Schrauben-, Teller- oder Blattfeder oder einer Druckpatrone mit einem komprimierbaren Medium gefüllt, besteht.
Scheibenbremse nach einem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (X) des Reibelementes (10) und der Abstand (Y) des Stößels (11) zur Anlagefläche der Belagträgerplatte (4) kleiner ist als die Hälfte des konstruktiven Lüftspiels.