DE102014017684A1

DE102014017684A1 - Bremsbacke für eine Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102014017684A1
Application number: DE102014017684.3A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Jäger; Eugen Kloos
Original assignee: Wabco Europe BVBA
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsbacke (1) für eine Scheibenbremse, insbesondere eine Einstempel-Scheibenbremse, welche zum Einsatz in Nutzfahrzeugen eingerichtet ist, wobei die Bremsbacke (1) einen Druckabschnitt (3b) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, im montierten Zustand der Bremsbacke (1) von einer Zuspanneinrichtung der Scheibenbremse in Richtung einer Bremsscheibe gedrückt zu werden, und einen im montierten Zustand der Bremsbacke bremsscheibenseitig angeordneten Rückenabschnitt aufweist, welcher bremsscheibenseitig einen Bremsbelag (9) aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Bremsbacke einen Grundkörper aufweist, welcher den zuspannseitigen Druckabschnitt (3b) und den bremsscheibenseitigen Rückenabschnitt (3a) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbacke für eine Scheibenbremse, insbesondere eine Einstempel-Scheibenbremse, welche zum Einsatz in Nutzfahrzeugen eingerichtet ist, wobei die Bremsbacke einen Druckabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, im montierten Zustand der Bremsbacke von einer Zuspanneinrichtung der Scheibenbremse in Richtung der Bremsscheibe gedrückt zu werden, und einen im montierten Zustand der Bremsbacke bremsscheibenseitig angeordneten Rückenabschnitt aufweist, welcher bremsscheibenseitig einen Bremsbelag aufweist. Bremsbacken der vorstehend bezeichneten Art kommen in Scheibenbremsen, insbesondere in pneumatischen Scheibenbremsanlagen zum Einsatz. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Bremsbacke für Scheibenbremsen, die nach dem Einstempelprinzip arbeiten, also nur einen Druckstempel zum Bewegen der Bremsbacke beinhalten. Als technischer Vorteil der sogenannten Einstempelbetätigung wird im Allgemeinen eine gewichtsparende Bauweise und kompakte Baumaße angesehen.
Um eine gute Bremswirkung erreichen zu können, ohne die Standfestigkeit der Bremsen zu kompromittieren, kommt es aufgrund der Einstempelausführung zuspannseitig auf eine gleichmäßige Verteilung der Oberflächenpressung an. In der Vergangenheit ist diesem Erfordernis dadurch Rechnung getragen worden, dass die Druckplatte und die Rückenplatte als separate Bauteile ausgeführt wurden, die jeweils durch ausreichende Materialstärke und Härte entsprechend verschleiß- und verformungsresistent waren.
Während sich diese Konstruktionsweise prinzipiell bewährt hat, besteht dennoch Bedarf an weiteren Verbesserungen.
Insbesondere besteht der Bedarf, eine günstige Herstellung zu ermöglichen, möglichst ohne die Leistungsfähigkeit der Bremsbacken zu beeinträchtigen.
Dementsprechend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bremsbacke anzugeben. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bremsbacke anzugeben, die einen vereinfachten Aufbau der Scheibenbremse ermöglicht. Insbesondere lag der Erfindung ferner die Aufgabe zugrunde, eine Bremsbacke anzugeben, mit der die Standfestigkeit der Bremse nicht kompromittiert wird. Zumindest soll mit der Erfindung eine alternative Bremsbacke angegeben werden.
Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe bei einer Bremsbacke der eingangs bezeichneten Art, indem die Bremsbacke einen Grundkörper aufweist, welcher den zuspannseitigen Druckabschnitt und den bremsscheibenseitigen Rückenabschnitt aufweist. Mit anderen Worten schlägt die Erfindung vor, die Funktionen der aus dem Stand der Technik bekannten Druckplatte und die Rückenplatte in ein einziges Bauteil derart zu integrieren, dass der so gebildete Grundkörper eine zerstörungsfreie Trennung des Druckabschnittes und des Rückenabschnittes verhindert.
Durch die Ausbildung des Druckabschnitts und des Rückenabschnitts in einem Grundkörper wird der strukturelle Aufbau der Bremsbacke und mittelbar der Scheibenbremse vereinfacht. Die in den Druckabschnitt des Grundkörpers eingeleiteten Kräfte werden im Betrieb anders als im Stand der Technik nun homogener im Grundkörper verteilt, was an der festen Verbindung des Druckabschnitts mit dem Rückenabschnitt liegt. Somit trägt die Erfindung dazu bei, dass die Standfestigkeit der Scheibenbremse erhöht werden kann. Ferner sinkt der Zeitbedarf für die Montage der Bremsbacke.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bestehen der Druckabschnitt und der Rückenabschnitt in einem einzigen Gussteil. Durch ein entsprechendes, im weiteren Verlauf noch näher erläutertes Verfahren können in einem Gießvorgang höchst ökonomisch die Funktionsweise einer Druckplatte und einer Rückenplatte in der Einheit als Grundkörper in einem Schnitt hergestellt werden.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform stellen bei der erfindungsgemäßen Bremsbacke der Druckabschnitt und der Rückenabschnitt jeweils Einzelteile dar, die stoffschlüssig miteinander zu dem Grundkörper als Verbundbauteil zusammengefügt sind. Aufgrund des Stoffschlusses ist auch der so ausgeführte Grundkörper zerstörungsfrei nicht in eine Rückenplatte und eine Druckplatte zu trennen. Bevorzugte Arten der stoffschlüssigen Verbindung sind insbesondere Schweißverfahren, Lötverfahren und Verbundgussverfahren aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeiten. Das Verbundgießen wird als Stoffschlussverfahren verstanden, weil es bei einer Schichtung mehrerer Grundwerkstoffe in einem Übergangsbereich zu einer Vermischung der Werkstoffe kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Bremsbacke, bei der zwei Einzelteile zu einem Verbundbauteil zusammengefügt werden, sind der Druckabschnitt und der Rückenabschnitt folglich als Verbundgussteil zusammengefügt.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform sind der Druckabschnitt und der Rückenabschnitt jeweils Einzelteile, die reib-, kraft-, oder formschlüssig miteinander zu dem Grundkörper zusammengefügt sind. Der Rückenabschnitt ist dann als Rückenplatte ausgebildet, während der Druckabschnitt als Druckplatte ausgebildet ist.
Weiter vorzugsweise besteht der Druckabschnitt aus einem Material mit einer ersten Härte, und der Rückenabschnitt besteht aus einem Material mit einer zweiten Härte. Besonders bevorzugt ist der Druckabschnitt mit einer höheren Härte versehen als der Rückenabschnitt.
Vorzugsweise bestehen der Druckabschnitt und/oder der Rückenabschnitt aus Gusseisen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Bremsbacke weist der Grundkörper eine oder mehrere Ausnehmungen zur Innenbelüftung auf. Durch die Integration einer Innenbelüftung in den Grundkörper werden zwei Vorteile erreicht. Zum einen wird das Gewicht der Bremsbacke insgesamt gesenkt, und zum anderen trägt die Innenbelüftung wesentlich zur Kühlung der Bremsbacke bei. Obwohl der Grundkörper aufgrund der Ausführung als ein einziges Bauteil eine stärkere Wärmeleitung erwarten lässt als zwei separate Bauteile, werden durch die in Form der einen oder mehreren Ausnehmungen geschaffenen Innenbelüftung beispielsweise auch etwaig an die Bremsbacke angrenzende Bremsenkomponenten wie etwa Schutzkappen gegen Strahlungswärme besser geschützt. Die Standfestigkeit der Bremse insgesamt wird durch die Innenbelüftung erhöht.
Vorzugsweise sind in der Ausnehmung, oder in beziehungsweise zwischen den Ausnehmungen zur Innenbelüftung eine oder mehrere Abstützungen angeordnet. Mittels der Abstützungen werden vorzugsweise Bereiche höherer Festigkeit geschaffen, die einer Kompression der Ausnehmungen in Richtung des Druckaufbaus durch die Zuspanneinheit in der Scheibenbremse entgegenwirken können. Vorzugsweise sind in jenen Bereichen, die aufgrund der eingeleiteten Kräfte besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind, höhere und/oder stabilere Abstützungen vorgesehen als in Bereichen, in denen die erwarteten Kräfte nicht so hoch sind.
Vorzugsweise begrenzen die Abstützungen die Ausnehmungen und beabstanden diese voneinander, sofern mehrere Ausnehmungen vorgesehen sind. In bevorzugten Ausführungsformen ist die beziehungsweise sind die eine oder mehreren Abstützungen aus der Gruppe bestehend aus Stegen, Rippen, Stiften, Noppen oder Kombinationen daraus ausgewählt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen einzelne, mehrere oder sämtliche Abstützungen einen verjüngt zulaufenden Kopfabschnitt auf. Die Verjüngung ist beispielsweise spitz zulaufend, etwa konisch oder pyramidenartig ausgebildet, oder konvex, beispielsweise sphärisch. Durch den verjüngt zulaufenden Kopfabschnitt lässt sich die Abstützfläche der Abstützungen mit dem ihnen gegenüberliegenden Druck- oder Rückenabschnitt – je nach Anordnung der Abstützungen – gezielt beeinflussen, wobei eine größere Abstützfläche eine stärkere Versteifungswirkung hat als eine im Vergleich kleinere Abstützfläche.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist bzw. weisen der Druckabschnitt und/oder der Rückenabschnitt eine oder mehrere Wölbungen auf. Die Wölbung bzw. Wölbungen sind zum zusätzlichen Versteifen des Grundkörpers vorzugsweise als konvexe, insbesondere sphärische Wölbungen ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die bzw. sind die Wölbungen in jenem Bereich angeordnet, wo die Bremskraft von außen eingeleitet wird. Die eine oder mehreren Wölbungen sind in einer ersten Alternative an der zuspannseitigen Oberfläche des Druckabschnitts vorgesehen, und vorzugsweise konvex, insbesondere sphärisch geformt. In einer zweiten Alternative ist bzw. sind die Wölbungen als Vorsprünge in Richtung des Rückenabschnitts vorgesehen und vorzugsweise konvex, insbesondere sphärisch geformt.
Vorzugsweise weist der Druckabschnitt zuspannseitig einen Krafteinleitungsbereich auf, an dem in montiertem Zustand die von der Zuspanneinrichtung ausgeübten Kräfte eingeleitet werden. In dem Krafteinleitungsbereich ist beispielsweise eine Nachstellschraube und/oder ein Druckstempel angeordnet, der zum Drücken des Grundkörpers in Richtung der Bremsscheibe wirkt. Die eine oder mehreren Auswölbungen sind vorzugsweise in dem Krafteinleitungsbereich angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Druckabschnitt benachbart zu dem Krafteinleitungsbereich, insbesondere in Laufrichtung und entgegen der Laufrichtung der Bremsscheibe, sowie vorzugsweise radial (bezogen auf die Bremsscheibe) innerhalb und außerhalb des Krafteinleitungsbereichs, jeweils einen Randbereich auf. Vorzugsweise ist dabei in dem Krafteinleitungsbereich ein Verhältnis von Abstützfläche zu Ausnehmungsfläche ausgebildet, das höher ist als in den Randbereichen. Unter der Ausnehmungsfläche wird diejenige – ggf. projizierte – Fläche in einer Ebene senkrecht zur Krafteinleitungsrichtung verstanden, mit anderen Worten die Leerfläche. Unter der Abstützfläche wird die – ggf. projizierte – Kontaktfläche der Abstützungen mit der Fläche des Druck- oder Rückenabschnitts in derselben bzw. einer parallelen Ebene verstanden, je nachdem, von wo aus sich die Abstützungen erstrecken. Je höher das Verhältnis, desto höher ist in dem Bereich lokal die Steifigkeit des Grundkörpers. Folglich lassen sich durch Platzierung der Abstützungen und Auswahl der Kontaktfläche, sowie durch Auswahl der Größe der durch die Ausnehmungen definierten Ausnehmungsfläche lokale Bereiche mit unterschiedlicher Steifigkeit definieren. Dies ermöglicht die Kombination von ökonomischem Materialeinsatz und hoher Standfestigkeit.
Vorzugsweise sind die einen oder mehreren Ausnehmungen in einer Oberfläche des Druckabschnitts oder des Rückenabschnitts vorgesehen. In einer bevorzugten Alternative sind die einen oder mehreren Ausnehmungen jeweils teilweise in dem Druckabschnitt und dem Rückenabschnitt ausgebildet. Auf diese Weise werden einander zugewandte Innenflächen der Ausnehmungen gebildet, von denen jeweils ein Teil dem Druckabschnitt zugeordnet ist, und der andere dem Rückenabschnitt. Weiter vorzugsweise erstrecken sich die Ausnehmungen vollständig durch den Grundkörper hindurch. Insbesondere sind die Ausnehmungen mit einem rechteckigen Querschnitt, oder mit abgerundeten Ecken, oder oval oder kreisförmig ausgebildet, oder in Mischformen der vorstehenden Querschnitte.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Scheibenbremse, insbesondere eine Einstempel-Scheibenbremse, ferner insbesondere eine pneumatische Scheibenbremse, zum Einsatz in Nutzfahrzeugen, mit einer Bremsscheibe, einer Zuspanneinrichtung zum Drücken einer Bremsbacke in Richtung einer Bremsscheibe, und einer in der Scheibenbremse montierten Bremsbacke zum Aufbau einer Bremskraft, wenn die Bremsbacke gegen eine Bremsscheibe gedrückt wird.
Die Erfindung löst die eingangs bereits beschriebene zugrundeliegende Aufgabe bei einer solchen Scheibenbremse, indem eine Bremsbacke vorgesehen wird, die nach einer der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Scheibenbremse verfügt über dieselben bevorzugten Ausführungsformen und macht sich die gleichen erfindungsgemäßen Vorteile zunutze, wie bereits vorstehend mit Bezug auf die Bremsbacke beschrieben wurde. Deswegen wird insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers einer Bremsbacke.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zum Herstellen des Grundkörpers einer Bremsbacke, insbesondere einer Bremsbacke nach einer der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen das Verfahren die Schritte umfasst:

– Bereitstellen einer Negativform eines Druckabschnitts und eines Rückenabschnitts für einen Gießprozess,
– Eingießen von Gussmaterial in die Negativform, und
– Erstarrenlassen des Gussmaterials zu dem Grundkörper.

Je nach konkreter Ausführungsart des Gussverfahrens werden weitere gusstechnische Maßnahmen durchgeführt. Wesentlich ist am erfindungsgemäßen Verfahren das Erzeugen eines Grundkörpers als Gussteil, der in sich den Druckabschnitt und den Rückenabschnitt vereint. Das derart erzeugte Zwischenprodukt, der Grundkörper, bewirkt bei Verwendung in einer Bremsbacke nach einer der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen die insoweit geschilderten Vorteile und nimmt auch auf die hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen Rückgriff, weswegen auch insoweit auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass die Negativform des Druckabschnitts und des Rückenabschnitts eine einzelne Negativform des herzustellenden Grundkörpers ist. Alternativ wird bevorzugt, dass die Negativform ein oder mehrere Formteile zum Ausbilden von korrespondierenden Ausnehmungen in dem Grundkörper aufweist.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird der Schritt des Eingießens des Gussmaterials in einem Verbundgussverfahren vollzogen. Das Anwenden des Verbundgussverfahrens in der Herstellung des Grundkörpers ist deswegen vielversprechend, weil es einerseits aufgrund des Zusammenfügens der unterschiedlichen Schichten verschiedener Materialien bereits vor dem endgültigen Erstarren des Materials eine sehr starke Bindung zwischen dem Druckabschnitt und dem Rückenabschnitt erzeugt. Zudem sind gezielt bestimmte Materialpaarungen wählbar, die auf die einzelnen mechanischen und/oder thermischen Anforderungen des Druckabschnitts und des Rückenabschnitts Rücksicht nehmen. Bezugsweise wird somit zur Ausbildung des Druckabschnitts ein erstes Material eingegossen, und zur Ausbildung des Rückenabschnitts wird ein zweites Material eingegossen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsbacke für eine Scheibenbremse, insbesondere einer Bremsbacke nach einer der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, umfassend das Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers, welches vorstehend beschrieben wurde, sowie die Schritte:

– Bereitstellen des Grundkörpers, und
– Aufbringen eines Bremsbelags auf eine bremsscheibenseitige Oberfläche des Grundkörpers, insbesondere auf eine bremsscheibenseitige Oberfläche des Rückenplattenabschnitts des Grundkörpers.

Mit Blick auf die erfindungsgemäße Verwendung eines Gussverfahrens, insbesondere des Verbundgussverfahrens zum Herstellen des Grundkörpers der Bremsbacke wird als Vorteil angesehen, dass aufgrund des weitgehenden Entfalls oder jedenfalls der Reduzierung einer spanenden oder sonst materialabtragenden Werkstückbearbeitung der Materialeinsatz in der Fertigung der Bremsbacke reduziert werden kann, was zu einer Verwirklichung von Einsparpotentialen in der Herstellung der Bremsbacken und der Scheibenbremsen führt, ohne dass hierdurch die Leistungsfähigkeit der Scheibenbremse kompromittiert würde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Figuren, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Figuren unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Figuren und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Identische oder ähnliche Teile oder Teile identischer oder ähnlicher Funktion sind, dort wo sinnvoll der Einfachheit halber mit einem gleichen Bezugszeichen versehen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der folgenden Figuren. Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Bremsbacke gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Ansicht einer Bremsbacke gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
3 eine Bremsbacke gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
4a eine schematische Draufsicht auf eine Scheibenbremse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und
4b eine Seitenansicht der Scheibenbremse gemäß 4a,
5a eine räumliche schematische Darstellung einer Bremsbacke gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
5b eine schematische Schnittdarstellung der Bremsbacke gemäß 5a,
6a eine schematische räumliche Darstellung einer Bremsbacke bemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel, teilweise in Schnittdarstellung, und
6b eine schematische Schnittansicht der Bremsbacke gemäß 6a.
In 1 ist eine Bremsbacke 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Bremsbacke 1 weist einen Grundkörper 3 auf. Der Grundkörper 3 besteht aus einem Rückenabschnitt 3a und einem Druckabschnitt 3b. Gemäß einer ersten bevorzugten Variante sind die Abschnitte 3a, b einteilig, aus einem Stück ausgebildet. In einer zweiten Variante sind der Druckabschnitt 3b und der Rückenabschnitt 3a zwei ehemals einzelne Teile, die stoffschlüssig zusammengefügt sind, oder zwei Materialschichten eines Verbundgussteils, die gemeinsam zu dem Grundkörper 3 zusammengefügt sind.
Der Grundkörper 3 weist eine zuspannseitige Oberfläche 4 und eine bremsscheibenseitige Oberfläche 6 auf. An der bremsscheibenseitigen Oberfläche 6 ist an dem Grundkörper 3 ein Bremsbelag 9 befestigt.
Der Grundkörper 3 weist mehrere Ausnehmungen 5a, 5b, 5c, 5d auf. Die Ausnehmungen 5a, 5b, 5c, 5d sind in 1 in seitlicher Richtung beabstandet und begrenzt durch Abstützungen 7a, 7b, 7c. Die Ausnehmungen 5a, 5b, 5c, 5d sind als Innenbelüftung ausgebildet und dienen der Wärmeabfuhr aus dem Grundkörper 3, der sich infolge der Bremswirkung des Bremsbelags 9 mit einer Bremsscheibe im Betrieb erhitzt.
Die Abstützungen 7a, 7b, 7c erstrecken sich von dem Druckabschnitt 3b hin zu dem Rückenabschnitt 3a.
In 2 ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Bremsbacke 10 abgebildet. Die Bremsbacke 10 ist nach den gleichen Prinzipien aufgebaut wie die Bremsbacke 1 gemäß 1. Ein Grundkörper 13 besteht wahlweise aus einem einzigen Material, oder aus mehreren, zusammengefügten, Teilen des gleichen Materials oder unterschiedlicher Materialien. In dem Grundkörper 3 sind der Rückenabschnitt 13a und der Druckabschnitt 13b vereinigt. Der Grundkörper 13 weist mehrere Ausnehmungen 15a, 15b, 15c, 15d auf, die durch Abstützungen 17a, 17b, 17c voneinander getrennt sind. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die Ausnehmungen 15a, 15b, 15c, 15d in dem Rückenabschnitt 13a ausgebildet. Die Ausnehmungen 5a, 5b, 5c, 5d gemäß 1 hingegen sind bei der Bremsbacke 1 jeweils teilweise im Rückenabschnitt 3a und im Druckabschnitt 3b ausgebildet.
Der Grundkörper 13 weist eine zuspannseitige Oberfläche 14 und eine bremsscheibenseitige Oberfläche 16 auf, wobei an der bremsscheibenseitigen Oberfläche 16 ein Bremsbelag 19 befestigt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremsbacke ist in 3 dargestellt. Eine Bremsbacke 20 ist dort zu sehen, die einen Grundkörper 23 aufweist. Der Grundkörper 23 wiederum kann wie auch in den vorigen Ausführungsbeispielen entweder als einteiliger Körper aus einem Material, oder als Körper ausgebildet sein, in dem zwei ehemals separate Teile zusammengefügt wurden. Jedenfalls sind ein Rückenabschnitt 23a und ein Druckabschnitt 23b in dem Grundkörper 23 definiert. Der Grundkörper 23 weist eine zuspannseitige Oberfläche 24 und eine bremsscheibenseitige Oberfläche 26 auf, an welcher ein Bremsbelag 29 befestigt ist. Im Unterschied zu den 1 und 2 ist bei der Bremsbacke 20 eine Innenbelüftung in Form mehrerer Ausnehmungen 25a, 25b, 25c, 25d ausgebildet, welche allerdings in dem Druckabschnitt 23b ausgebildet sind. Mehrere Abstützungen 27a, 27b, 27c erstrecken sich zwischen den Ausnehmungen 25a, 25b, 25c, 25d.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird angemerkt, dass sich vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, die Ausnehmungen 5a, 5b, 5c, 5d, 15a, 15b, 15c, 15d und 25a, 25b, 25c, 25d vollständig durch den Grundkörper 3 hindurch erstrecken. Die Abstützungen 7a, 7b, 7c, 17a, 17b, 17c und 27a, 27b, 27c können, müssen aber nicht, als vollständig durch den Grundkörper 3, 13, 23 verlaufende Stege ausgebildet sein, sondern können auch nur punktuell als Abstützungen fungieren.
Die Bremsbacke 1, 10, 20 gemäß den 1 bis 3 wird vorzugsweise verwendet in Scheibenbremsen, wie sie exemplarisch anhand der 4a, 4b beschrieben werden.
Die in 4a und 4b gezeigte Scheibenbremse 100 weist zwei wesentliche Baugruppen auf. Dies sind der Bremssattel 101 und der Bremsenträger 102. Der Bremssattel 101 ist dazu eingerichtet, auf Führungsbolzen 108, 109 gleitend bewegt zu werden. Die Führungsbolzen 108, 109 sind an dem Bremsenträger 102 vorgesehen.
In der Scheibenbremse 100 sind eine erste Bremsbacke 1 und eine zweite Bremsbacke 1' vorgesehen. Die Bremsbacken 1, 1' werden in dem Bremsenträger 102 axial verschiebbar geführt und abgestützt. Die Bremsbacken sind mittels mehrerer Niederhaltebügel 138 und Niederhaltefedern 137 gehalten. Ein (optionales) Kabelführungsblech 140 erstreckt sich von dem felgenseitigen Bereich zum zuspannseitigen Bereich des Bremssattels. Eine Zuspanneinheit 105 ist dazu eingerichtet, die zuspannseitige beziehungsweise zylinderseitige Bremsbacke 1 in Richtung der in 4a nicht dargestellten Bremsscheibe zu drücken. Die Bremsscheibe würde in einer Bremsscheibenaufnahme 107 zwischen den beiden Bremsbacken 1, 1' angeordnet sein. Die Bremsscheibe, welche sich in eingebautem Zustand in Richtung des Pfeils, markiert mit Buchstabe A, bewegt, wird von der zuspannseitigen Bremsbacke 1 und der gegenüberliegenden felgenseitigen Bremsbacke 1' im Bremsfall ergriffen, und eine Bremswirkung wird aufgebaut. Zumindest die zuspannseitige Bremsbacke 1 ist vorzugsweise gemäß einem der Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 oder der nachfolgend erläuterten 5a, b und 6a, b ausgebildet. Optional zusätzlich ist die Bremsbacke 1' ebenfalls gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 bis 3 oder der nachfolgend erläuterten 5a, b und 6a, b ausgebildet.
Die 5a, b zeigen eine Bremsbacke 30 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Die Bremsbacke 30 weist einen Grundkörper 33 auf. Der Grundkörper 33 besteht aus einem Druckabschnitt 33b und einem Rückenabschnitt 33a, an welchem ein Bremsbelag 39 befestigt ist, nämlich an dessen bremsscheibenseitiger Oberfläche 36.
Der Druckabschnitt 33b weist einen Krafteinleitungsbereich 41 auf, der dazu vorgesehen ist, einen Druckstempel, bzw. eine Nachstellschraube oder dergleichen von der Zuspanneinheit aufzunehmen, wenn die Bremsbacke 30 in Richtung der Bremsscheibe gedrückt wird. Benachbart zu dem Krafteinleitungsbereich 41 sind links und rechts einlauf- und auslaufseitig an den Druckabschnitt 33b jeweils Randbereiche 43a, b angeordnet.
Die Bremsbacke 30 weist eine belastungsoptimierte innere Struktur auf, wie sich insbesondere aus 5b anschaulich ergibt. Zwischen dem Rückenabschnitt 33a und dem Druckabschnitt 33b sind mehrere Ausnehmungen 35, a, b, c vorgesehen. Ferner erstrecken sich mehrere Abstützungen 37a–e von dem Rückenabschnitt 33a zum Druckabschnitt 33b. Ferner weist die Bremsbacke 30 eine im Krafteinleitungsbereich 41 angeordnete Abstützung 32 auf. Die Abstützung 32 könnte beispielsweise als Wölbung in dem Druckabschnitt 33b oder Rückenabschnitt 33a ausgebildet sein und sich von dort in Richtung des jeweils anderen Abschnitts erstrecken. Die zentrale Abstützung 32 und die übrigen Abstützungen 37a–e definieren in einer Schnittebene senkrecht zur Krafteinleitungsrichtung jeweils Abstützflächen. In der gleichen Ebene werden durch die Ausnehmungen 35a–c Ausnehmungsflächen definiert. Im Krafteinleitungsbereich 41 ist das Verhältnis von Abstützfläche zu Ausnehmungsfläche höher als in den Randbereichen 43a, b. Infolge dessen ist der Grundkörper 33 der Bremsbacke im Krafteinleitungsbereich 41 deutlich steifer als in den Randbereichen 43a, b.
Die Abstützungen 37a, b, c sind in Form von Stiften ausgebildet, können beispielsweise aber auch andere Geometrien aufweisen, z. B. in ihren Kopfabschnitten verjüngt zulaufen.
Die Abstützungen 37d, e sind als Stege ausgebildet, die vorzugsweise kreisbogenförmig verlaufen.
In den 6a, b ist eine Bremsbacke 50 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Bremsbacke 50 ähnelt strukturell in vielen Gesichtspunkten der Bremsbacke 30 aus den 5a, b. So weist die Bremsbacke 50 einen Grundkörper 53 auf, der aus einem Druckabschnitt 53b und einem Rückenabschnitt 53a besteht.
Zwischen dem Druckabschnitt 53b und dem Rückenabschnitt 53a erstrecken sich mehrere Abstützungen 57a–e, die stiftförmig (57a–c) oder stegartig (57d, e) ausgebildet sind. In einem Krafteinleitungsbereich 61 ist eine zentrale Abstützung bzw. Materialdichterhöhung vorgesehen, wie auch in 5a bezüglich der Bremsbacke 30 bereits geschehen. Im Vergleich ist die Fläche dieser zentralen Abstützung im Krafteinleitungsbereich 61 allerdings etwas vergrößert und weist keinen kreisförmigen Querschnitt, sondern einen rechteckförmigen Querschnitt auf.
Zwischen dem Rückenabschnitt und dem Druckabschnitt 53a, b sind aber ebenso wie in den übrigen Ausführungsbeispielen mehrere Ausnehmungen 55a–d vorgesehen. Die beiden Ausnehmungen 55b, c erstrecken sich bis an den Krafteinleitungsbereich 61 heran durch die Randbereiche 63a, b hindurch. Aufgrund der Ausnehmungen 55a–d ist die Bremsbacke in den Randbereichen 63a, b nachgiebiger als im Krafteinleitungsbereich 61.
Bezugszeichenliste

1: Bremsbacke, erstes Ausführungsbeispiel
3: Grundkörper
3a: Rückenabschnitt
3b: Druckabschnitt
4: zuspannseitige Oberfläche
5a–d: Ausnehmungen zur Innenbelüftung
6: bremsscheibenseitige Oberfläche
7a–c: Abstützungen
9: Bremsbelag
10: Bremsbacke, zweites Ausführungsbeispiel
13: Grundkörper
13a: Rückenabschnitt
13b: Druckabschnitt
14: zuspannseitige Oberfläche
15a–d: Ausnehmungen zur Innenbelüftung
16: bremsscheibenseitige Oberfläche
17a–c: Abstützungen
19: Bremsbelag
20: Bremsbacke, drittes Ausführungsbeispiel
23: Grundkörper
23a: Rückenabschnitt
23b: Druckabschnitt
24: zuspannseitige Oberfläche
25a–d: Ausnehmungen zur Innenbelüftung
26: bremsscheibenseitige Oberfläche
27a–c: Abstützungen
29: Bremsbelag
30: Bremsbacke, viertes Ausführungsbeispiel
32: zentrale Abstützung
33: Grundkörper
33a: Rückenabschnitt
33b: Druckabschnitt
34: zuspannseitige Oberfläche
35a–d: Ausnehmungen zur Innenbelüftung
36: bremsscheibenseitige Oberfläche
37a–e: Abstützungen
39: Bremsbelag
41: Krafteinleitungsbereich
43a, b: Randbereiche
50: Bremsbacke, fünftes Ausführungsbeispiel
52: zentrale Abstützung
53: Grundkörper
53a: Rückenabschnitt
53b: Druckabschnitt
54: zuspannseitige Oberfläche
55a–d: Ausnehmungen zur Innenbelüftung
56: bremsscheibenseitige Oberfläche
57a–e: Abstützungen
59: Bremsbelag
61: Krafteinleitungsbereich
63a, b: Randbereiche
100: Bremsscheibe
101: Bremssattel
102: Bremsenträger
105: Zuspanneinheit
107: Bremsscheibenaufnahme
108, 109: Führungsbolzen
137: Niederhaltefeder
138: Niederhaltebügel
140: Kabelführungsblech
A: bevorzugte Rotationsrichtung der Bremsscheibe

Claims

Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) für eine Scheibenbremse (100), insbesondere eine Einstempel-Scheibenbremse, welche zum Einsatz in Nutzfahrzeugen eingerichtet ist, wobei die Bremsbacke einen Druckabschnitt (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, im montierten Zustand der Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) von einer Zuspanneinrichtung (105) der Scheibenbremse (100) in Richtung einer Bremsscheibe gedrückt zu werden, und einen im montierten Zustand der Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) bremsscheibenseitig angeordneten Rückenabschnitt (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) aufweist, welcher bremsscheibenseitig einen Bremsbelag aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) einen Grundkörper (3, 13, 23, 33, 53) aufweist, welcher den zuspannseitigen Druckabschnitt (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) und den bremsscheibenseitigen Rückenabschnitt (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) aufweist.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach Anspruch 1, wobei der Druckabschnitt (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) und der Rückenabschnitt (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) in einem Gussteil bestehen.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Druckabschnitt (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) und der Rückenabschnitt (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) jeweils Einzelteile sind, die stoffschlüssig miteinander zu dem Grundkörper (3, 13, 23, 33, 53) zusammenfügt sind.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druckabschnitt (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) und der Rückenabschnitt (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) als Verbundgussteil zusammengefügt sind.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (3, 13, 23, 33, 53) eine oder mehrere Ausnehmungen (5a–d, 15a–d, 25a–d, 35a–d, 55a–d) zur Innenbelüftung aufweist.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach Anspruch 5, wobei in oder zwischen den Ausnehmungen (5a–d, 15a–d, 25a–d, 35a–d, 55a–d) zur Innenbelüftung ein oder mehrere Abstützungen (7a–d, 17a–d, 27a–d, 37a–e, 57a–e) angeordnet sind.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach Anspruch 6, wobei die Abstützungen (7a–d, 17a–d, 27a–d, 37a–e, 57a–e) die Ausnehmungen (5a–d, 15a–d, 25a–d, 35a–d, 55a–d) begrenzen und voneinander beabstanden.
Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die eine oder mehreren Abstützungen (7a–d, 17a–d, 27a–d, 37a–e, 57a–e) aus der Gruppe bestehend aus: Stegen, Rippen, Stiften, Noppen, oder Kombinationen daraus, ausgewählt ist bzw. sind.
Bremsbacke (30, 50) nach Anspruch 8, wobei der Druckabschnitt zuspannseitig einen Krafteinleitungsbereich (41, 61) aufweist, an dem in montiertem Zustand die von der Zuspanneinrichtung ausgeübten Kräfte eingeleitet werden.
Bremsbacke (30, 50) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Druckabschnitt benachbart zu dem Krafteinleitungsbereich (41, 61) jeweils einen Randbereich (43a, b; 63a, b) aufweist, und wobei in dem Krafteinleitungsbereich (41, 61) ein Verhältnis von Abstützfläche zu Ausnehmungsfläche ausgebildet ist, das höher ist als in den Randbereichen.
Bremsbacke (20; 10, 30, 50; 1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die eine oder mehreren Ausnehmungen (25a–d; 15a–d, 35a–d, 55a–d) in einer Oberfläche des Druckabschnitts (23b) oder des Rückenabschnitts (13a, 33a, 53a) vorgesehen sind, oder wobei die eine oder mehreren Ausnehmungen (5a–d) jeweils teilweise in dem Druckabschnitt (3b) und dem Rückenabschnitt (3a) ausgebildet sind.
Scheibenbremse (100), insbesondere Einstempel-Scheibenbremse, zum Einsatz in Nutzfahrzeugen, mit einer Bremsscheibenaufnahme (107), einer Zuspanneinrichtung (105) zum Drücken einer Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) in Richtung einer Bremsscheibe, und einer in der Scheibenbremse (100) montierten Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) zum Aufbau einer Bremskraft, wenn die Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) gegen eine Bremsscheibe gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers (3, 13, 23, 33, 53) einer Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50), insbesondere einer Bremsbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Negativform eines Druckabschnitts (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) und eines Rückenabschnitts (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) für einen Gießprozess, – Eingießen von Gussmaterial in die Negativform, und – Erstarrenlassen des Gussmaterials zu dem Grundkörper.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Negativform des Druckabschnitts (3b, 13b, 23b, 33b, 53b) und des Rückenabschnitts (3a, 13a, 23a, 33a, 53a) eine einzelne Negativform des herzustellenden Grundkörpers (3, 13, 23, 33, 53) ist, und/oder wobei die Negativform ein oder mehrere Formteile zum Ausbilden von korrespondierenden Ausnehmungen (5a–d, 15a–d, 25a–d, 35a–d, 55a–d) in dem Grundkörper (3, 13, 23, 33, 53) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Schritt des Eingießens des Gussmaterials in einem Verbundgussverfahren vollzogen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Bremsbacke (1, 10, 20, 30, 50) für eine Scheibenbremse, insbesondere einer Bremsbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend das Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers (3, 13, 23, 33, 53) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, sowie die Schritte: – Bereitstellen des Grundkörpers (3, 13, 23, 33, 53), und – Aufbringen eines Bremsbelags auf eine bremsscheibenseitige Oberfläche (6, 16, 26, 36, 56) des Grundkörpers (3, 13, 23, 33, 53), insbesondere auf eine bremsscheibenseitige Oberfläche (6, 16, 26, 36, 56) des Rückenplattenabschnitts des Grundkörpers (3, 13, 23, 33, 53).