DE102021120048B4

DE102021120048B4 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102021120048B4
Application number: DE102021120048.2A
Authority: DE
Inventors: Markus GERHARDINGER; Markus Molnar; Christoph Friedrich; Michael Hidringer; Christian Stöger; Josef Atzinger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2041-08-03
Also published as: DE102021120048A1; WO2023011995A1; CN117795223A

Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (10), der, bezogen auf die Bremsscheibe (2), auf mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger (14) verbundenen Führungsholmen (15) axial verschiebbar gehalten ist, wobei mittels einer einen schwenkbaren Bremshebel (13) und mindestens einen Bremsstempel (4) aufweisenden Zuspanneinrichtung (8) bei einer Bremsung ein aktionsseitiger, im Bremsträger (14) gelagerter Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (2) pressbar ist, ist so ausgebildet, dass der mindestens eine zentrale Bremsstempel (4), bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin geneigt verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Scheibenbremsen kommen insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen zum Einsatz, wobei der auch als Schiebesattel bezeichnete Bremssattel durch Führungsholme, die an einem fahrzeugseitigen Bremsträger befestigt sind, bezogen auf eine Bremsscheibe, axial verschiebbar gelagert ist.
Dabei sind die Führungsholme am Bremsträger üblicherweise durch Verschrauben befestigt und in Gleitbuchsen des Bremssattels so geführt, dass dieser, bezogen auf eine an einer Achse des Fahrzeugs verdrehsicher gehaltenen Bremsscheibe bei einer Bremsung axial verschoben wird.
Im Fahrbetrieb, vornehmlich bei Vorwärtsfahrten, ergeben sich jedoch aus der Vielzahl auftretender Belastungen Momente, die zu einem erhöhten Belagverschleiß in Form eines Schrägverschleißes des aktionsseitigen, d.h. zuspannseitigen Bremsbelages im Bereich der Einlaufseite der Bremsscheibe führen.
Solche Momente ergeben sich beispielsweise bei einem stark außermittigen Kraftangriffspunkt am Bremssattel, wie er sich im Fahrbetrieb einstellen kann.
Auch das Gewicht eines am Bremssattel gehaltenen Bremszylinders trägt zur Ungleichbelastung des aktionsseitigen Bremsbelages bei, die insbesondere bei einer Zuspanneinrichtung auftritt, die einen zentralen Bremsstempel aufweist, wobei dieser Bremsstempel achsparallel zur Rotationsachse der Bremsscheibe ausgerichtet ist.
Aus diesem Schrägverschleiß ergeben sich eine ganze Reihe von Nachteilen sowohl hinsichtlich des Betriebs der Scheibenbremse wie auch hinsichtlich der Standzeit der Bremsbeläge.
Die Summe der genannten sich nachteilig auswirkenden Momente führt letztendlich dazu, dass der aktionsseitige Bremsbelag bei einer Bremsung ungleichmäßig belastet wird, so dass die Bremswirkung nicht in dem möglichen Umfang erreicht wird, woraus sich der genannte Schrägverschleiß ergibt.
Der Schrägverschleiß führt auch dazu, dass zumindest der aktionsseitige Bremsbelag vorzeitig ersetzt werden muss, da der einlaufseitige Bereich des Bremsbelags eine zulässige Verschleißgrenze bereits erreicht hat, wenn der gegenüberliegende, also auslaufseitige Bereich die Verschleißgrenze noch nicht erreicht hat.
In der DE 24 30 782 A1 ist eine Scheibenbremse offenbart, mit einem Bremsstempel, der, entgegen der Gattung, nicht mit einem schwenkbaren Bremshebel betätigbar ist, sondern hydraulisch.
Aus der DE 103 24 424 A1 ist ebenfalls eine Scheibenbremse bekannt, mit einem schwenkbaren, über einen Elektromotor antreibbaren Bremshebel, wobei dieser Bremshebel unmittelbar auf einen Bremsbelag einwirkt.
Der EP 2 339 198 A1 ist eine Scheibenbremse zu entnehmen, bei der die Bremsstempel hydraulisch betätigbar sind, ebenso wie bei der in der US 3 199 634 A thematisierten Scheibenbremse, bei der allerdings lediglich ein Bremsstempel vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Standzeit erhöht und damit die Betriebskosten gesenkt sowie die Funktionssicherheit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wie sich gezeigt hat, wird durch diese konstruktive Ausgestaltung erreicht, dass der zuspannseitige Bremsbelag im Fall einer Bremsung über die Reibfläche verteilt mit gleicher Flächenpressung an die Bremsscheibe gepresst wird. Die Summe der wirksamen Momente wird positiv beeinflusst und ein homogener Belagverschleiß erzielt.
In Konsequenz führt dies dazu, dass die Standzeit des Bremsbelages erhöht wird, woraus sich deutliche Kostenvorteile ergeben, da ein Bremsbelagwechsel nunmehr später erfolgen kann als dies bislang der Fall ist.
Anzumerken ist überdies, dass die Erfindung mit geringem fertigungstechnischem Aufwand zu realisieren ist. Konstruktiv gibt es verschiedene Lösungen um den Bremsstempel bzw. seine Positionierung im Sinne der Erfindung zu gestalten.
Bei Einsatz des Bremsstempels, der als Bestandteil der Zuspanneinrichtung in einer Brücke gehalten ist und der mit einem Innengewinde einer Gewindebohrung der Brücke eine Gewindepaarung bildet, besteht die Möglichkeit, über eine geeignete Bearbeitung der Gewindebohrung die Schrägstellung des Bremsstempels zu erreichen.
Eine weitere Möglichkeit die Neigung des Bremsstempels hin zur Einlaufseite der Bremsscheibe zu erreichen, besteht darin, Führungsbohrungen des Bremssattels, in denen die Führungsholme geführt sind, entsprechend geneigt auszubilden. Da der Bremssattel üblicherweise aus Gusseisen besteht, können die Führungsbohrungen beim Gießen entsprechend modifiziert ausgebildet werden.
Die genannte geneigte Positionierung des Bremsstempels kann auch durch eine entsprechend konfigurierte bremssattelseitige Lagerstelle erfolgen, an der sich ein Bremshebel der Zuspanneinrichtung mit seinem Exzenter abstützt, so dass die gegenüberliegende brückenseitige Lagerung bzw. die Brücke selbst, in der der Bremsstempel verdrehbar gehalten ist, gleichfalls schräg positioniert ist.
Bevorzugt ist der Winkel, mit dem der Bremsstempel geneigt verläuft < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5°, bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe.
An die geneigte Stellung des Bremsstempels kann auch eine mit diesem in Eingriff stehende Nachstelleinrichtung angepasst sein, mit der ein verschleißbedingtes Lüftspiel der Bremsbeläge sowie der Bremsscheibe ausgeglichen wird.
Im Übrigen verläuft die Neigung des Bremsstempels bei montierter Scheibenbremse in einer horizontalen und/oder vertikalen Ebene, so dass die Anordnung des Bremsstempels in vertikaler Ebene unverändert bleibt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik in einer teilweise geschnittenen Draufsicht
2 und 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls in einer teilweise geschnittenen Draufsicht.

In der 1 ist in schematischer Darstellung eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik abgebildet, mit einem eine Bremsscheibe 2 übergreifenden Bremssattel 1, der als Schiebesattel ausgebildet ist und in dem zwei Bremsbeläge 3 angeordnet sind, die bei einer Bremsung gegen die rotierende Bremsscheibe 2 pressbar sind. Die Drehrichtung der Bremsscheibe 2 bei Vorwärtsfahrt ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.
Bei der Bremsung wird zunächst der zuspannseitige Bremsbelag 3 mittels einer Zuspanneinrichtung 8 gegen die Bremsscheibe 2 gepresst, während nachfolgend, aufgrund der Reaktionskräfte durch Mitnahme des sich verschiebenden Bremssattels 1 der reaktionsseitige Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 2 gepresst wird.
Jeder Bremsbelag 3 besteht aus einer Belagträgerplatte 11 und einem darauf befestigten Reibbelag 12, der bei einer Bremsung die Bremsscheibe 2 kontaktiert.
An den Belagträgerplatten 11 ist jeweils eine Belaghaltefeder 9 befestigt, die im Zusammenwirken mit einem Haltebügel 10 die Bremsbeläge 3 unter Vorspannung im einem Bremsschacht des Bremssattels 1 oder eines fahrzeugseitigen Bremsträgers 14 hält.
Bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe 2 ist der Bremssattel 1 auf Führungsholmen 15, die mit dem Bremsträger 14 verbunden sind, axial verschieblich gelagert.
Die Zuspanneinrichtung 8 weist einen Bremsstempel 4 auf, der zentral angeordnet über einen Bremshebel 13 axial verschiebbar gegen den zuspannseitigen Bremsbelag 3 pressbar ist, wobei der Bremshebel 13 über eine Lagerkugel am Bremsstempel 4 anliegt.
Dieser Bremsstempel 4 besteht aus einer Gewindespindel 6, mit der eine Nachstelleinrichtung 5 zum Ausgleich eines Lüftspiels in Verbindung steht, sowie einer als Gewindehülse ausgebildeten Stellspindel 7, die mit einem Innengewinde in ein Außengewinde der Gewindespindel 6 eingreift und die mit ihrer der Belagträgerplatte 11 des zuspannseitigen Bremsbelages 3 zugewandten Stirnseite mit einem plattenförmigen Druckstück 16 fest verbunden ist, das an der Belagträgerplatte 11 in Drehrichtung gesichert anliegt, so dass die Stellspindel 7 verdrehfest gehalten ist.
In der 2 ist in einer teilweise geschnittenen Draufsicht eine Scheibenbremse gemäß der Erfindung dargestellt, mit einem Bremsstempel 4, der in einer Brücke 17 gelagert ist, die mittels des Bremshebels 13 gegen den zuspannseitigen, d.h. aktionsseitigen Bremsbelag 3 verschiebbar ist.
Gemäß der Erfindung ist der Bremsstempel 4, bezogen auf die durch den Pfeil kenntlich gemachte Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe 2 hin geneigt, wobei die Einlaufseite in der Abbildung rechtsseitig ist.
Der Neigungswinkel α des Bremsstempels 4, gekennzeichnet durch eine strichpunktierte Linie Y, beträgt < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5°, im Beispiel etwa 2°, bezogen auf die Rotationsachse X der Bremsscheibe 2.
Im Beispiel nach 2 ist der Bremsstempel 4, der über eine Gewindepaarung verdrehbar in der Brücke 17 gehalten ist, in seiner Neigung hin zur Einlaufseite der Bremsscheibe 2 durch eine entsprechende Gestaltung der Gewindepaarung Bremsstempel 4/Brücke 17 erreicht, wobei die Gewindebohrung der Brücke 17 entsprechend schräg verläuft.
Eine andere Möglichkeit den geneigten Verlauf des Bremsstempels 4 zu erreichen, ist in der 3 verdeutlicht.
Darin ist zu erkennen, dass die Führungsholme 15 entsprechend der erfindungsgemäß vorgegebenen Neigung ausgerichtet sind, was dadurch erreicht wird, dass die Führungsbohrung des Bremssattels 1 und fluchtend eine Gewindebohrung im Bremsträger 14, in die eine Schraube des Führungsholms 15 eingedreht ist, geneigt verläuft.
Bezugszeichenliste

1: Bremssattel
2: Bremsscheibe
3: Bremsbelag
4: Bremsstempel
5: Nachstelleinrichtung
6: Gewindespindel
7: Stellspindel
8: Zuspanneinrichtung
9: Belaghaltefeder
10: Haltebügel
11: Belagträgerplatte
12: Reibbelag
13: Bremshebel
14: Bremsträger
15: Führungsholm
16: Druckstück
17: Brücke

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (1), der, bezogen auf die Bremsscheibe (2), auf mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger (14) verbundenen Führungsholmen (15) axial verschiebbar gehalten ist, wobei mittels einer einen schwenkbaren Bremshebel (13) und mindestens einen Bremsstempel (4) aufweisenden Zuspanneinrichtung (8) bei einer Bremsung ein aktionsseitiger, im Bremsträger (14) gelagerter Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (2) pressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zentrale Bremsstempel (4), bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin geneigt verläuft.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsstempel (4) in eine Gewindebohrung einer Brücke (17) der Zuspanneinrichtung (8) eingedreht ist, wobei die Gewindebohrung entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) ausgerichtet ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsholme (15) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) ausgerichtet sind.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsholme (15) mit dem Bremsträger (14) verschraubt sind, wobei die Gewindebohrungen der Führungsholme (15) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) verlaufen.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Bremsstempels (4) bei montierter Scheibenbremse in einer horizontalen Ebene verläuft.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung (α) des Bremsstempels (4) ≤ 5° beträgt, bezogen auf die Rotationsachse (X) der Bremsscheibe (2).
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremshebel (13) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) gelagert ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrungen im Bremssattel (1) zur Führung der Führungsholme (15) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) ausgerichtet sind.