DE102015205819A1

DE102015205819A1 - Innenumgriffene Festsattelscheibenbremse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015205819A1
Application number: DE102015205819.0A
Authority: DE
Inventors: Johann Jungbecker; Paul Linhoff; Georg Halasy-Wimmer; Peter Schack; Hans-Peter Metzen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenumgriffene Festsattelscheibenbremse für ein Personenkraftfahrzeug umfassend ein Bremssatttelgehäuse (9) mit zwei biegesteif verbundenen Gehäuseschenkeln (9a, 9b) umfassend Aktuatoriken für paarweise im Bremssattelgehäuse (9) aufgenommene Reibbeläge (11a, 11b), die im Bremssattelgehäuse (9) axial verschiebbar geführt, sowie in Umfangsrichtung unter Abstützung von Umfangskräften drehfest angeordnet sind, und wobei jeder Reibbelag (11a, 11b) durch eine eigene Aktuatorik direkt betätigbar ist. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besonders effektives und verbessertes, leichtes und gleichzeitig kostenbewusst herstellbares Scheibenbremssystem für die modernen Personenkraftfahrzeuge bereitzustellen, welches für eine Applikation bei Fahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang günstig einsetzbar ist. Die Aufgabe wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Bremssattelgehäuse (9) mit Aktuatorik (18) symmetrisch um eine Mittelachse (7) vom Reibring (4) aus Leichtwerkstoff wie insbesondere Leichtmetallwerkstoff aufgebaut, sowie mit einer Bremssattelhalterung (14) lösbar an einem Chassisbauteil befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine innenumgriffene Festsattelscheibenbremse für ein Kraftfahrzeug nach den Merkmalen vom Oberbegriff vom Patentanspruch 1.
Eine innenumgriffene hydraulische Scheibenbremse vom Faustsatteltyp für Personenkraftfahrzeuge ist aus der DE 84 22 260 A1 bekannt. Aus der WO 2004/0061323 A1 geht ein kombiniertes Rad-Brems-Modul (Corner) umfassend Felge, Nabengehäuse mit drehbar gelagertem Achsstummel einschließlich innenumgreifendes Radbremssystem für ein Nutzkraftfahrzeug hervor. Die Nutzfahrzeugbremse operiert dabei pneumatisch. Zur schnellen, modulartigen Wartung ist dabei der innenumgreifende Bremssattel einstückig am Nabengehäuse befestigt, und das Rad-Brems-Modul ist insgesamt in dry-coupling-Bauweise unter Verwendung von Ventilen einfach lösbar an einer Schnittstelle von einem Achsgehäuse des Chassis demontierbar angeflanscht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besonders effektives und verbessertes, leichtes und gleichzeitig kostenbewusst herstellbares Scheibenbremssystem für die modernen Personenkraftfahrzeuge bereitzustellen, welches für eine Applikation bei Fahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang günstig einsetzbar sowie flexibel adaptierbar ist.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Bremssystem nach dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1 gemeinsam mit den kenn-zeichnenden Merkmalen vom Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor.
In der Zeichnung wird gesamthaft die neuartige Konstruktion des neuartigen Festsattels wie auch dessen Platzierung innerhalb eines neuartigen Fahrzeugrads in mehreren Schnitten und Ansichten dargelegt. Dabei ist ein Reibring mit maximalem Durchmesser radial außen an Felgenkomponenten, wie insbesondere im Bereich von einem Felgenbett, drehfest sowie austauschbar mit Hilfe von Befestigungsmitteln fixiert.
Dieses neuartige Fahrzeugradsystem umfasst mithin ein neuartiges Felgensystem 1. Das Felgensystem 1 beinhaltet Felgenring 2, Felgenstern 3, Reibring 4 und zugehörige Befestigungselemente 5 zwischen Reibring 4 und Felgenring 2.
Das Felgensystem 1 kooperiert eng mit dem neuartigen Festsattelradbremssystem. Dabei kooperiert das Radbremssystem seinerseits optimal eng mit dem drehfest autauschbar am Felgensystem 1 radial außen angeschlagenen, also durch maximalwirksamen Reibdurchmesser gekennzeichneten, vergrößerten, Reibring 4.
Das neuartige Fahrzeugradsystem ermöglicht desweiteren eine besonders günstige Applikation in Verbindung mit FEV (Elektrofahrzeuge) wobei in Bezug auf die Drehachse ax vom Reibring 4/Fahrzeugrad die innenumgriffeneige, also radial innen drehfest angeschlagene, symmetrische Festsattelradbremskonfiguration vorgesehen ist. Also wird bei maximalem Reibringdurchmesser eine maximale Effizienz ermöglicht.
Es folgen nun Einzelheiten der technischen Ausführung des innenumgreifenden (also innenumgriffeneig fix gelagerten) Bremssattels 6.
Der Bremssattel 6 ist im Wesentlichen symmetrisch zur Drehachse vom Reibring 4 einstückig aufgebaut. Ein Bremssattelgehäuse 9 umfasst Bremssattelgehäusehälften 9a, 9b und ist über weitgehend symmetrisch platzierte Befestigungsabschnitte 8 austauschbar anhand einer Bremssattelhalterung 14 an einem fahrzeugfesten Bauteil, Achse oder ähnlichem angeordnet. Vorzugsweise ist der Bremssattel 6 mittels Verschraubungen 15 im Bereich der Bremssattelhalterung 14 lösbar an Chassisbauteilen fixiert. Demzufolge werden Zuspannkräfte einer Aktuatorik optimal umgesetzt, und entstehende Umfangs(reib)kräfte 12 werden weitgehend zentrisch 13 in die Bremssattelhalterung 14 eingeleitet.
Die Aktuatorik kann entweder hydraulisch, elektromechanisch oder kombiniert hydraulisch sowie elektromechanisch ausgebildet sein. Bei Verwendung von hydraulischer Aktuatorik sind stets einander gegenüberliegend vorgesehene, im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnete, Kolben 18a, b paarweise in den Bremssattelgehäusehälften 9a, b verschiebbar geführt angeordnet. Dabei erzeugt die axial (parallel zur Drehachse 7) gerichtete Aktuatorkraft 10 am Reibbelag 11a, b eine tangential (zur Drehachse 7) gerichtete Reibkraft, wobei die Reibbeläge 11a, b im Bremssattelgehäuse 9 drehfest und axial verschiebbar aufgenommen sind. Durch das zentrale einleiten der Umfangskraft 12 in die Bremssattelhalterung 14 werden im Wesentlichen keine Kippmomente 16 um die Drehachse 7 des Bremssattels 6 verursacht, so dass der Bremssattel 6 insgesamt weitestgehend optimal kippmomentenfrei gestaltet und gelagert ist.
Weil die symmetrische Konstruktion und Lagerung einen besonders günstigen Kraftfluss ermöglicht, wird das Geräuschverhalten vom Bremssystem (Bremssattel 6, Reibring 4, Reibbeläge 11a, b günstig beeinflusst. Geräuschemission wird vermieden oder minimiert und die Konstruktion ist dadurch besonders beanspruchungsgerecht, unter Minimierung der Bremssattelgehäusebeanspruchung. Demzufolge wird eine besondere Leichtbaukonstruktion des Bremssattelgehäuses 9 unter Verwendung von Leichtwerkstoffen wie insbesondere Leichtmetallwerkstoff (Aluminiumwerkstoff, Magnesiumwerkstoff oder hochfeste und hitzeresistente zähharte Legierungen derselben) ermöglicht.
Bei Verwendung von hydraulischer Aktuatorik begrenzen die hydraulischen Kolben 18 den jeweils zugeordneten hydraulischen Druckraum 23. Die Kolben 18 sind dabei vorzugsweise aus Leichtwerkstoff wie insbesondere aus Leichtmetall oder Kunststoff ausgebildet sowie axial verschiebbar in Kolbenbohrungen der Bremssattelgehäusehälften 9a, b abgedichtet geführt angeordnet. Zur hydraulischen Abdichtung dieser Kolben 18 in Relation zu Kolbenbohrung bzw. zum Druckraum 23 dienen weitgehend unverschiebbar in Nuten der Bremssattelgehäusehälften 9a, b aufgenommene Dichtungen 19. Dazu liegen die Dichtungen 19 radial elastisch am Außenumfang vom zylindrischen Kolbenhemd an. Weitere benachbarte Bauteile werden durch Aktuatorschutzkappen 20 mit Schmutzschutzfunktion sowie Entlüftungsventile 21 zur hydraulischen Druckmittelbefüllung gebildet. Druckmittelkanäle 22, 25 die auch integral im Bremssattelgehäuse 9, 9a, 9b verlaufen dürfen, erlauben einen Druckausgleich der Aktuatoriken. Die Kanäle 22, 25 können als beid- und/oder wechselseitig eingebrachte, interne Verbindungsbohrungen gestaltet sein, welche die Entlüftungsventile 21 miteinander verbinden. Die Kanäle 22, 25 können die Druckkammern 23 der rechts- und linksseitigen Kolben 18 hydraulisch miteinander verbinden. Die Kanäle 22, 25 können die rechten und linken Druckkammern 23 und einen Druckmittelanschluss 24 des Bremssattels 6 hydraulisch miteinander verbinden.
Zusammenfassend wird durch die vorstehende Gestaltung eines innenumgreifend wirkenden neuartigen Bremssattels 6 vom Festsatteltyp bei maximal gestaltetem Reibwirkungsradius 25 vom Reibring 4 eine besonders günstige konstruktive Ausgestaltung mit einer sehr steifen Sattelgehäuseausbildung bei optimaler Materialausnutzung ermöglicht. Dies wir besonders durch die Integration eine zentral sowie sehr hoch ausgelegten Versteifung 26 (Rippe) ermöglicht, welche Biegetendenzen verhindert und das Biegewiderstandsmoment der Gehäusehälften 9a, 9b zueinander verstärkt. Mit anderen Worten ist die Höhe der zentralen Versteifung 26 (in Radialrichtung r also orthogonal zur Axialrichtung ax betrachtet) für optimale Wirksamkeit maximiert.
Eine weitere und noch besondere Funktionalität in Verbindung mit dem Reibbelagwechsel bei dem neuen Bremssattelsystem stellen besonders gestaltete, neuartige Belagrückhaltefedern 17 in Klammerform dar. In der gezeichneten Ausgestaltung sind diese Belagrückhaltefedern 17 derart ausgebildet, dass diese einer Doppelfunktion nachkommen. Denn die Belagrückhaltefedern 17 verhindern durch Ihre Anwesenheit/Zwischenlage einerseits das unmittelbare Aufeinanderreiben/Verschleiß der Anlagepunkte 27 im Kontakt zwischen einem sogenannten Hammerkopf 28 einer Rückenplatte 29 vom Reibbelag 11a, b und einem gehäuseintegralen Reibbelaglager 32. Gleichzeitig wird über einen federelastisch auffederbaren Haltebügel 30 jeder Reibbelag 11a, b spielfrei sowie elastisch vorgespannt radial einwärts in Richtung auf seine Anlagepunkte 27 in sein Reibbelaglager 32 gedrückt.
Zum Reibbelagwechsel wird die Fixierung vom Bremssattelgehäuse 9 gelöst, und das Gehäuse 9 nach radial innen außer Eingriff vom Reibring 4 gebracht, und ggf. abgelegt oder abgehängt. Dann werden die beteiligten Haltebügel 30 der jeweiligen Belagrückhaltefeder 17 einfach elastisch aufgebogen, um dadurch eine freie radiale Entnehmbarkeit der Reibbeläge 11a, b nach radial außen zu ermöglichen. Zusammen mit der Inbordfixierung vom Bremssattelgehäuse 9 am Chassis, wobei die Reibbelagaufnahme vom Gehäuse 9 nach radial außen völlig offen gestaltet ist, ist es demzufolge sehr einfach und kostengünstig ohne Rad- oder Reibringdemontage ermöglich, verschlissene Reibbeläge 11a, b auszubauen, und zu erneuern. Dabei werden die neuen Reibbeläge 11a, 11b einfach von radial außen in Ihre Auf-nahmen im Gehäuse 9 eingeführt und fixiert.
Weiterhin bevorzugt ist die Belagrückhaltefeder 17 zwecks gehäuseseitiger Befestigung als u-förmige Klammer aus flachem, dünnem Federstahlblech ausgebildet, und mit Hilfe von paarweise ausgebildeten, internen, Federelementen 31 mechanisch am Reibbelaglager 32 fixiert. Dabei ist das Reibbelaglager 32 im Bremssattelgehäuse 9 integral vorgesehen. Zur Fixierung kann am Reibbelaglager 32 eine seitliche Ausnehmung 33 vorgesehen sein, in die ein Federelement 31 nach seiner Montage 34 form- und oder kraftschlüssig eingreift.
Bezugszeichenliste

1: Felgensystem
2: Felgenring
3: Felgenstern
4: Reibring
5: Befestigungselement
6: Bremssattel
7: Drehachse
8: Befestigungsabschnitt
9: Bremssattelgehäuse
9a, b: Bremssattelgehäusehälfte
10: Aktuatorkraft
11a, b: Reibbelag
12: Umfangsreibkraft
13: Zentrum
14: Bremssattelhalterung
15: Verschraubung
16: Kippmoment
17: Belagrückhaltefeder
18: Aktuator/Kolben
19: Dichtung
20: Aktuatorschutzkappe
21: Entlüftungsventil
22: Druckmittelkanal
23: Druckraum
24: Druckmittelanschluss
25: Reibwirkungsradius
26: Versteifung
27: Anlagepunkt
28: Hammerkopf
29: Rückenplatte
30: Haltebügel
31: Federelement
32: Reibbelaglager
33: Ausnehmung
34: Montage
ax: Axialrichtung
u: Umfangsrichtung/Tangentialrichtung
r: Radialrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 8422260 A1 [0002]
WO 2004/0061323 A1 [0002]

Claims

Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Bremssatttelgehäuse (9) mit zwei biegesteif verbundenen Gehäuseschenkeln (9a, 9b) umfassend Aktuatoriken für paarweise im Bremssattelgehäuse (9) aufgenommene Reibbeläge (11a, 11b), die im Bremssattelgehäuse (9) axial verschiebbar geführt, sowie in Umfangsrichtung unter Abstützung von Umfangskräften drehfest angeordnet sind, und wobei jeder Reibbelag (11a, 11b) durch eine eigene Aktuatorik direkt betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssattelgehäuse (9) mit Aktuatorik (18) symmetrisch um eine Mittelachse (7) vom Reibring (4) aus Leichtwerkstoff wie insbesondere Leichtmetallwerkstoff aufgebaut, sowie mit einer Bremssattelhalterung (14) lösbar an einem Chassisbauteil befestigt ist.
Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssattelgehäuse (9) einstückig aus Gusswerkstoff ausgebildet ist.
Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssattelgehäuse (9) zur Verbindung von Bremssattelgehäusehälften (9a, b) eine zentral (13) platzierte Versteifungsrippe (26) aufweist, die parallel sowie fluchtend zur Drehachse (7) arrangiert ist.
Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibbelagrückhaltefeder (17) lösbar an einem Reibbelaglager (32) fixiert, insbesondere aufgeclipst ist, und in eine Reibbelaganlage (27) eingefügt ist.
Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagrückhaltefeder (17) aus Stahlblechwerkstoff als u-förmige Halteklammer mit einem davon ausgehenden elastisch vorgespannten Haltebügel (30) zur Reibbelagbefederung ausgebildet ist.
Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagrückhaltefeder (17) an ihrer Halteklammer mit integrierten Federelementen (31) versehen ist, welche in Ausnehmungen (33) vom Reibbelaglager (32) form- und/oder kraftschlüssig eingreifen.
Innenumgriffene-Festsattelscheibenbremse (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass Rückenplatten (29) der Reibbeläge (11a, b) Hammerköpfe (28) aufweisen, welche von radial außen formschlüssig in die Reibbelaglager (32) vom Bremssattelgehäuse (9) eingreifen.