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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trägervorrichtung für einen Bremsbelag einer Scheibenbremse und eine Scheibenbremse.
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Um das Restbremsmoment von Scheibenbremsen zu minimieren werden die Bremskolbendichtungen üblicherweise so ausgelegt, dass nach der Rücknahme des Bremsdrucks der Bremskolben um eine gewisse Distanz zurückgestellt wird. Dadurch wird ein Lüftspiel erzeugt, um die Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe zu minimieren. Teilweise werden auch Rückholfedern verbaut um den gewünschten Effekt zu erzielen. Durch Alterung, Verschmutzung und/oder Korrosion verändert sich im Laufe des Produktlebenszyklus das Rückstellverhalten von Bremskolben, sodass das Restbremsmoment nicht immer in gewünschtem Maße verringert werden kann. Außerdem kann ein zu großes Lüftspiel einen ungewollt langen Pedalweg verursachen.
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Aus
EP 1618314 B1 ist eine Zangenbremse, die eine abzubremsende Bremsscheibe am Umfang von beiden Seiten umgreifen und beim Bremsen mit Reibbelägen auf die jeweilige Stirnfläche der Bremsscheibe drücken kann.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Möglichkeit zu schaffen, ein Restbremsmoment einer Scheibenbremse zu reduzieren oder gar zu eliminieren.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe eine Trägervorrichtung für einen Bremsbelag einer Scheibenbremse und eine Scheibenbremse vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Eine Trägervorrichtung für einen Bremsbelag einer Scheibenbremse eines Fahrzeugs, weist eine Expansionskammer auf, welche dazu eingerichtet ist, bei einem Bremsvorgang in Richtung einer Bremsscheibe der Scheibenbremse zu expandieren. Außerdem weist die Trägervorrichtung ein Ventil auf, über welches die Expansionskammer mit einem Fluid befüllbar ist, wobei das Ventil mit der Expansionskammer verbunden ist. Außerdem weist die Trägervorrichtung eine Belagaufnahme auf, welche dazu eingerichtet ist, einen Bremsbelag aufzunehmen, wobei die Belagaufnahme an einer der Bremsscheibe der Scheibenbremse zugewandten Seite der Expansionskammer angeordnet ist.
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Das Fahrzeug ist hierbei ein Landfahrzeug, z. B. ein PKW, NKW o. ä. Der Bremsbelag ist hierbei ein herkömmlicher Bremsbelag einer Scheibenbremse wie er bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Scheibenbremse dient zum Abbremsen eines Rades des Fahrzeugs. Das Wirkprinzip der Scheibenbremse ist aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die Trägervorrichtung weist die Expansionskammer auf. Diese ist als ein Bauelement ausgeformt, welches sein inneres Volumen vergrößern oder entsprechend verkleinern kann. Die Expansionskammer weist dabei eine Leerlaufstellung auf, in welcher diese ihr minimales Volumen aufweist. Weiterhin weist die Expansionskammer eine Bremsstellung auf, in welcher diese ihr maximales Volumen aufweist. Die Expansionskammer kann sich somit von ihrer Leerlaufstellung zu ihrer Bremsstellung ausdehnen bzw. sich von ihrer Bremsstellung zu ihrer Leerlaufstellung zusammenziehen. Vorzugsweise ist die Expansionskammer derart ausgeformt, dass diese feste, stabile Außenwände aufweist, welche beweglich miteinander verbunden sind, so dass eine Expansion bzw. Kontraktion ermöglicht ist.
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Die Expansionskammer ist dazu eingerichtet, bei dem Bremsvorgang in Richtung der Bremsscheibe der Scheibenbremse zu expandieren. Das heißt, dass die Expansionskammer sich von ihrer Leerlaufstellung in ihre Bremsstellung in Richtung der Bremsscheibe der Scheibenbremse ausdehnen kann, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse eines Fahrzeugs verwendet wird, und wenn ein Bremsvorgang mittels der Scheibenbremse durchgeführt wird. Wenn der Bremsvorgang beendet ist, kontrahiert die Expansionskammer wieder, um sich in ihre Leerlaufstellung zurückzubewegen. Diese Kontraktion wird durch die Beweglichkeit der Bremskammerwände begünstigt. Es wirkt dadurch eine Rückstellkraft. Wenn kein Bremsvorgang durchgeführt wird, befindet sich die Expansionskammer in ihrer Leerlaufstellung.
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Die Trägervorrichtung weist das Ventil auf, über welches die Expansionskammer mit dem Fluid befüllbar ist, wobei das Ventil mit der Expansionskammer verbunden ist. Das Fluid ist beispielsweise als eine Bremsflüssigkeit ausgeformt, kann aber auch als eine andere Flüssigkeit oder als ein anderer gasförmiger Stoff ausgeformt sein.
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Das Ventil kann an einer Seite der Expansionskammer angeordnet sein, welche der Bremsscheibe gegenüber liegt, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Alternativ dazu kann das Ventil an einer Seite der Expansionskammer angeordnet sein, welche im Wesentlichen vertikal ist zu der Seite, die der Bremsscheibe gegenüber liegt, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Das Ventil kann aktiv oder passiv ausgeformt sein.
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Das Ventil ist der Expansionskammer verbunden. Dies heißt, dass zwischen der Expansionskammer einerseits und beispielsweise einem Bremskolben oder einer Entlüftungsschraube, welcher/welche andererseits mit dem Ventil verbunden ist, ein Fluidaustausch über das Ventil erfolgen kann, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Das Expandieren der Expansionskammer erfolgt daher durch das Befüllen der Expansionskammer mit dem Fluid. Das Kontrahieren der Expansionskammer erfolgt daher durch das Entleeren der Expansionskammer von dem Fluid.
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Außerdem weist die Trägervorrichtung die Belagaufnahme auf, welche dazu eingerichtet ist, einen Bremsbelag aufzunehmen, wobei die Belagaufnahme an der der Bremsscheibe der Scheibenbremse zugewandten Seite der Expansionskammer angeordnet ist. Die Belagaufnahme ist derart ausgeformt, dass diese einen herkömmlichen Bremsbelag aufnehmen kann. Der Bremsbelag ist somit mit der Expansionskammer an der der Bremsscheibe zugewandten Seite der Expansionskammer verbunden, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Die Belagaufnahme ermöglicht ein festes Verbinden des Bremsbelags mit der Expansionskammer.
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Wird die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet, hat die Belagaufnahme einen Bremsbelag aufgenommen und ist mit diesem verbunden. Wird kein Bremsvorgang durchgeführt, befindet sich die Expansionskammer und somit auch die gesamte Scheibenbremse in Leerlaufstellung. Das heißt, dass die Expansionskammer nicht expandiert ist. Dadurch ist ein Abstand zwischen dem Bremsbelag, der von der Belagaufnahme aufgenommen ist, und der Bremsscheibe der Scheibenbremse vorhanden. Dieser Abstand führt dazu, dass ein mögliches Restreibmoment zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe vermieden wird.
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Wird im Gegensatz dazu ein Bremsvorgang durchgeführt, wird die Expansionskammer so lange mit Fluid befüllt, bis diese sich in ihrer Bremsstellung befindet. In dieser Bremsstellung ist die Expansionskammer so weit expandiert, dass der Bremsbelag die Bremsscheibe der Scheibenbremse kontaktiert. Der Abstand zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag ist geschlossen. Wenn die Bremsstellung erreicht ist, wird durch den steigenden Systemdruck, aufgrund der Befüllung der Expansionskammer mit Bremsflüssigkeit, ein Bremskolben der Scheibenbremse betätigt. Dadurch wird die Normalkraft zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe der Scheibenbremse erhöht und das Bremsen erfolgt.
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Vorteilhaft an der hier dargestellten Trägervorrichtung ist, dass durch die Eliminierung des Restreibmoments (auch Restbremsmoment genannt) die Verlustleistung von Elektro- oder Hybridfahrzeugen deutlich verringert, und somit deren Reichweite vergrößert werden kann.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform weist die Expansionskammer ein Druckkissen auf, welches innerhalb der Expansionskammer angeordnet ist, wobei das Druckkissen mit dem Ventil verbunden ist und über das Ventil mit dem Fluid befüllbar ist. Das Druckkissen ist somit innerhalb des Raums der Expansionskammer angeordnet, welchen diese mit ihren Wänden umschließt.
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Das Druckkissen ist aus einem fluiddichten elastischen Material ausgebildet, welches widerholt reversibel expandieren kann. Das Druckkissen weist eine Öffnung auf, welche mit dem Ventil so verbunden ist, dass das Druckkissen mit dem Fluid befüllt werden kann. Wenn die Expansionskammer ihre Leerlaufstellung einnimmt, ist das Druckkissen und somit auch die Expansionskammer nicht mit Fluid befüllt. Wenn die Expansionskammer ihre Bremsstellung einnimmt, ist das Druckkissen und somit auch die Expansionskammer mit Fluid befüllt. Dadurch, dass das Druckkissen im Inneren der Expansionskammer angeordnet ist, führt ein Befüllen des Druckkissens zu einem Befüllen der Expansionskammer. Wenn die Expansionskammer von ihrer Bremsstellung in ihre Leerlaufstellung zurückkehren will, zieht sich das Druckkissen aufgrund der Elastizität seines Materials wieder zusammen, so dass sich dessen Volumen verkleinert. In anderen Worten wirkt dabei eine Federkraft. Die Expansionskammer kann dadurch kontrahieren, bis die Leerlaufstellung erreicht ist.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist das Ventil mit einem Bremskolben der Scheibenbremse verbindbar. Das heißt, dass das Ventil mit dem Bremskolben der Scheibenbremse verbunden ist, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Diese Verbindung ist derart, dass das Fluid, vorzugsweise die Bremsflüssigkeit, von dem Bremskolben in die Expansionskammer bzw. in das Druckkissen geleitet werden kann. In anderen Worten ist die Expansionskammer bzw. das Druckkissen über das Ventil mit dem Bremskolben verbunden, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird.
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Vorzugsweise ist das Ventil in diesem Fall an der Seite der Expansionskammer angeordnet, welche der Bremsscheibe gegenüber liegt, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Erst wenn das Druckkissen und somit auch die Expansionskammer mit dem Fluid befüllt ist, und sich die Expansionskammer in ihrer Bremsstellung befindet, wird der Bremskolben durch den steigenden Systemdruck betätigt.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist das Ventil mittels einer Leitung mit der Entlüftungsschraube der Scheibenbremse verbindbar. Das heißt, dass das Ventil über eine Leitung mit der Entlüftungsschraube der Scheibenbremse verbunden ist, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Diese Verbindung ist derart, dass das Fluid, vorzugsweise die Bremsflüssigkeit, über die Leitung in die Expansionskammer bzw. in das Druckkissen geleitet werden kann. In anderen Worten ist die Expansionskammer bzw. das Druckkissen über das Ventil mit der Leitung und im weiteren Verlauf mit der Entlüftungsschraube verbunden, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird.
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Vorzugsweise ist das Ventil in diesem Fall an einer Seite der Expansionskammer angeordnet, welche im Wesentlichen vertikal ist zu der Seite, die der Bremsscheibe gegenüber liegt, wenn die Trägervorrichtung in einer Scheibenbremse verwendet wird. Erst wenn das Druckkissen und somit auch die Expansionskammer mit dem Fluid befüllt ist, und sich die Expansionskammer in ihrer Bremsstellung befindet, wird der Bremskolben durch den steigenden Systemdruck betätigt.
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Eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug weist eine Bremsscheibe, zwei Bremsbeläge und zwei Bremskolben auf. Die Scheibenbremse weist zwei Trägervorrichtungen auf, die in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden sind. Die Belagaufnahme einer ersten der zwei Trägervorrichtungen hat einen ersten der zwei Bremsbeläge aufgenommen. Die Belagaufnahme einer zweiten der zwei Trägervorrichtungen hat einen zweiten der zwei Bremsbeläge aufgenommen. Die Bremsbeläge und die Bremsscheibe sind handelsüblich ausgebildet. Das Durchführen eines Bremsvorgangs mit der Scheibenbremse wurde bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Zudem wurde die Leerlaufstellung und die Bremsstellung in der vorherigen Beschreibung beschrieben.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist jedes Ventil der Trägervorrichtungen mit je einem der Bremskolben verbunden, so dass zur Expansion der Expansionskammer der ersten Trägervorrichtung das Fluid von einem ersten Bremskolben in diese Expansionskammer einleitbar ist, und so dass zur Expansion der Expansionskammer der zweiten Trägervorrichtung das Fluid von einem zweiten Bremskolben in diese Expansionskammer einleitbar ist. Das heißt, dass das Fluid erst dann in die erste und/oder in die zweite Expansionskammer eingeleitet wird, wenn ein Bremsvorgang durchführt werden soll. Wenn der Bremsvorgang beendet ist und die Bremsbeläge sich von der Bremsscheibe entfernen sollen, wird das Fluid aus der jeweiligen Expansionskammer über das Ventil hinausbefördert. Das Ventil der ersten Trägervorrichtung ist mit dem ersten Bremskolben der Scheibenbremse verbunden. Das Ventil der zweiten Trägervorrichtung ist mit dem zweiten Bremskolben der Scheibenbremse verbunden.
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Vorteilhaft ist, dass eine herkömmliche Scheibenbremse durch Tauschen der Bremsbeläge und der Bremskolben zu einer Scheibenbremse ohne Restreibmoment umgerüstet werden kann.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist jedes Ventil der Trägervorrichtungen mittels einer Leitung mit einer Entlüftungsschraube der Scheibenbremse verbunden, so dass zur Expansion der Expansionskammer das Fluid über die Leitung in wenigstens eine der Expansionskammern einleitbar ist. Das heißt, dass das Fluid erst dann in die erste und/oder in die zweite Expansionskammer eingeleitet wird, wenn ein Bremsvorgang durchführt werden soll. Wenn der Bremsvorgang beendet ist und die Bremsbeläge sich von der Bremsscheibe entfernen sollen, wird das Fluid aus der jeweiligen Expansionskammer über das Ventil hinausbefördert. Das Ventil der ersten Trägervorrichtung ist über eine erste Leitung mit einer ersten Entlüftungsschraube der Scheibenbremse verbunden. Das Ventil der zweiten Trägervorrichtung ist über eine zweite Leitung mit einer zweiten Entlüftungsschraube der Scheibenbremse verbunden.
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Vorteilhaft ist, dass eine herkömmliche Scheibenbremse durch Tauschen der Bremsbeläge zu einer Scheibenbremse ohne Restreibmoment umgerüstet werden kann.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Scheibenbremse in einer Leerlaufstellung nach einem Ausführungsbeispiel, und
- 2 eine schematische Darstellung des Ausschnitts der Scheibenbremse nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 in einer Bremsstellung.
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1 zeigt schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Scheibenbremse 20 in einer Leerlaufstellung nach einem Ausführungsbeispiel. Hier dargestellt ist nur ein Teil der Scheibenbremse 20, nämlich nur eine Trägervorrichtung 1 und nur ein Bremsbelag 2. Die Scheibenbremse 20 weist üblicherweise zwei Bremsbeläge 2, eine Bremsscheibe 4 und zwei Trägervorrichtungen 1, sowie zwei Bremskolben, welche hier nicht dargestellt sind, auf.
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Die Trägervorrichtung 1 weist eine Expansionskammer 3, ein Ventil 5, ein Druckkissen 9 und eine Belagaufnahme 7 auf. Die Expansionskammer 3 wird mittels Wänden 8 ausgeformt, welche beweglich miteinander verbunden sind und sich durch eine Expansion relativ zueinander bewegt werden können. Die Expansion wird mittels des Druckkissens 9 durchgeführt, welches im inneren der Expansionskammer 3 angeordnet ist. Die Wände 8 der Expansionskammer 3 umschließen in anderen Worten das Druckkissen 9. Das Druckkissen 9 ist aus einem elastischen, fluiddichten Material ausgeformt. Das Druckkissen 9 und somit die Expansionskammer 3 können mit einem Fluid befüllt werden, welches durch das Ventil 5 in das Druckkissen 9 einströmen kann. Dies ist durch den Pfeil angedeutet. Selbstverständlich kann das Fluid durch das Ventil 5 auch aus dem Druckkissen 9 und somit aus der Expansionskammer 3 heraus strömen.
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Die Belagaufnahme 7 der Trägervorrichtung 1 hat den Bremsbelag 2 der Scheibenbremse 20 aufgenommen. Das heißt, der Bremsbelag 2 ist fest mit der Belagaufnahme 7 verbunden. Die Belagaufnahme 7 ist an derjenigen Seite der Expansionskammer 3 angeordnet, die der Bremsscheibe 4 zugewandt ist. An der der Bremsscheibe 4 gegenüberliegenden Seite der Expansionskammer 3 ist das Ventil 5 angeordnet.
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Dargestellt ist die Leerlaufstellung. In der Leerlaufstellung kontaktiert der Bremsbelag 2 nicht die Bremsscheibe 4. Es ist ein Abstand 10 zwischen der Bremsscheibe 4 und dem Bremsbelag 2 vorhanden. In der Leerlaufstellung ist das Druckkissen 9 und daher auch die Expansionskammer 3 nicht mit Fluid befüllt. Die Ausdehnung des Druckkissens 9 ist auf ihrem minimalen Stand. Ebenso weist die Expansionskammer 3 ihr minimales Volumen auf. In der dargestellten Leerlaufstellung kann kein Bremsvorgang erfolgen. Um den Bremsvorgang durchzuführen muss die Expansionskammer 3 in ihre Bremsstellung überführt werden. Diese ist in 2 dargestellt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Ausschnitts der Scheibenbremse 20 nach dem Ausführungsbeispiel aus 1 in einer Bremsstellung. In dieser Bremsstellung ist das Druckkissen 9 und somit die Expansionskammer 3 mit dem Fluid 6, z. B. mit Bremsflüssigkeit vollständig gefüllt. Das Fluid 6 ist durch das Ventil 5 in das Druckkissen 9 geströmt und hat dieses befüllt. Dadurch ist das Druckkissen 9 und somit die Expansionskammer 3 expandiert. Die Expansionskammer 3 nimmt in ihrer Bremsstellung ihre maximale Ausdehnung ein.
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Die Wände 8 der Expansionskammer 3 sind durch die Expansion bewegt worden. Die Wand 8 der Expansionskammer 3, in welcher das Ventil angeordnet ist, weist in der Bremsstellung einen größeren Abstand zu der gegenüberliegenden Wand 8 als in der Leerlaufstellung.
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In der Bremsstellung kontaktiert der Bremsbelag 2, der mit der Belagaufnahme 7 fest verbunden ist, die Bremsscheibe 4. Der Abstand, der in 1 zu erkennen ist, ist nicht mehr vorhanden. Erst nach dem Expandieren der Expansionskammer wird der nicht dargestellte Bremskolben betätigt und somit die Normalkraft zwischen Bremsscheibe 4 und Bremsbelag 2 erhöht. Dadurch kann der Bremsvorgang durchgeführt werden.
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Ist der Bremsvorgang beendet, strömt das Fluid 6 durch das Ventil 5 aus dem Druckkissen 9 und somit aus der Expansionskammer 3 heraus. Durch die Elastizität des Materials des Druckkissens 9 wird die Rückkehr in die Leerlaufstellung begünstigt, da eine Rückstellkraft wirkt. Somit werden der Bremsbelag 2 und die Bremsscheibe 4 voneinander getrennt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trägervorrichtung
- 2
- Bremsbelag
- 3
- Expansionskammer
- 4
- Bremsscheibe
- 5
- Ventil
- 6
- Fluid
- 7
- Belagaufnahme
- 8
- Wand
- 9
- Druckkissen
- 10
- Abstand
- 20
- Scheibenbremse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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