DE102021125444A1

DE102021125444A1 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102021125444A1
Application number: DE102021125444.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Stöger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30
Also published as: WO2023052323A1; CN118019923A

Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (1), der, bezogen auf die Bremsscheibe (3), auf mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger (14) verbundenen Führungsholmen (15) axial verschiebbar gehalten ist, wobei mittels einer einen schwenkbaren Bremshebel (13) und einen zentralen Bremsstempel (4) aufweisenden Zuspanneinrichtung (8) bei einer Bremsung ein aktionsseitiger, im Bremsträger (14) gelagerter, eine Belagträgerplatte (11) und einen darauf befestigten Reibbelag (12) aufweisender Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (2) pressbar ist, wobei der Bremsstempel (4) eine Stellspindel (7) und ein, die Belagträgerplatte (11) kontaktierendes Druckstück (16) aufweist, ist so ausgebildet, dass der Kontaktbereich zwischen dem Bremsstempel (4) und der Belagträgerplatte (11), bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin abfallend 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.
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.
Der, gemäß der Erfindung abfallend geneigt verlaufende Kontaktbereich zwischen dem Bremsstempel und der Belagträgerplatte, kann unterschiedlich realisiert werden.
So kann die Belagträgerplatte auf ihrer dem Bremsstempel bzw. dem Druckstück zugewandten Rückseite zumindest bereichsweise schräg ausgebildet sein, entweder als Vertiefung oder ganzflächig, wobei die Dicke der Belagträgerplatte zur Einlaufseite der Bremsscheibe hin abnimmt.
Alternativ oder ergänzend kann das Druckstück auf seiner der Belagträgerplatte zugewandten Kontaktfläche ebenfalls in Richtung der Einlaufseite abfallend geneigt ausgebildet sein, d.h., diese Kontaktseite verläuft abweichend von einem rechten Winkel spitzwinklig zur Längsachse des Bremsstempels.
Aus Festigkeitsgründen wird die partielle Neigung der Belagträgerplatte im Kontaktbereich mit dem Druckstück bevorzugt, wobei die Kontaktfläche mit ihrer Neigungsrichtung in einem spitzen Winkel zur einer Längsachse des Bremsbelages verdreht sein kann. Hierdurch wird erreicht, dass neben der Vermeidung eines tangentialen Schrägverschleißes des Bremsbelages auch ein radialer Schrägverschleiß verhindert wird.
Dieser radiale Schrägverschleiß ergibt sich aus dem Eigengewicht der Zuspanneinrichtung, die in Abhängigkeit von der Montageposition am Fahrzeug in unterschiedliche Richtungen wirken kann. Ebenso können unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Innen- und Außenbereich am Bremsbelag zu einem radialen Schrägverschleiß führen.
Insbesondere dann, wenn die Belagträgerplatte aus einem Gusseisen, vorzugsweise aus einem Sphäroguss gebildet ist, lässt sich die erfindungsgemäße Konfiguration der Belagträgerplatte besonders einfach herstellen.
Im Übrigen kann die Erfindung auch bei bereits im Einsatz befindlichen Scheibenbremsen realisiert werden, da lediglich der zuspannseitige Bremsbelag mit der geneigten Kontaktfläche ausgetauscht werden muss.
Da das Druckstück üblicherweise als separates Teil an der Stellspindel gehalten ist, da eine Drehbewegung der Stellspindel zur Nachstellung erforderlich ist, während das Druckstück gegenüber dem Bremsbelag verdrehfest gehalten ist, kann die Erfindung auch bei einem bestehenden System durch Auswechseln des Druckstücks, insbesondere bei einem Bremsbelagwechsel zum Einsatz kommen.
Bevorzugt ist der Neigungswinkel des Kontaktbereiches < 5°, bevorzugt 0,5° bis 5°, besonders bevorzugt 1°, bezogen auf die dem Bremsbelag zugeordnete Seite der Belagträgerplatte.
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 in einer geschnittenen Draufsicht
4 einen Bremsbelag gemäß der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bremsbelages nach der Erfindung in einer Rückansicht.

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 in 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.
Der 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 Druckstück 16 fest verbunden ist, das an der Belagträgerplatte 11 in Drehrichtung gesichert anliegt, so dass die Stellspindel 7 verdrehfest gehalten ist.
In den 2 und 3 ist jeweils ein Teil der Scheibenbremse in einer schematischen Ansicht abgebildet und zwar der zuspannseitige Bremsbelag 3, die von diesem im Fall einer Bremsung kontaktierte Bremsscheibe 2 sowie der Bremsstempel 4, mit der Stellspindel 7, an deren dem Bremsbelag 3 zugewandtem Ende das Druckstück 16 angeschlossen ist und zwar derart, dass es gegenüber dem Bremsbelag 3 verdrehfest, die Stellspindel 7 jedoch verdrehbar ist.
Gemäß der Erfindung ist der Kontaktbereich zwischen dem Bremsstempel 4 und der Belagträgerplatte 11, bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe 2 hin abfallend geneigt.
Hierzu ist bei dem in der 2 gezeigten Beispiel eine Kontaktfläche 18 der Belagträgerplatte 11 in die der durch den Pfeil gekennzeichneten Drehrichtung der Bremsscheibe 2 entgegengesetzte Richtung geneigt, während die zugeordnete Kontaktfläche 19 des Druckstücks 16 parallel zu der den Reibbelag 12 tragenden Seite der Belagträgerplatte 11, also im rechten Winkel zur Längsachse des Bremsstempels verläuft.
Bei dem in der 3 gezeigten Beispiel ist die Kontaktfläche 19 des Druckstücks 16 in Richtung der Einlaufseite der Bremsscheibe 2 hin abfallend geneigt, wobei die Einlaufseite in den 2 und 3 linksseitig ist.
Gegenüber dem Beispiel nach 2 ist die Rückseite der Belagträgerplatte 11 bei dem in der 3 dargestellten Beispiel durchgehend parallel zur gegenüberliegenden, den Reibbelag 12 tragenden Seite.
In jedem Fall kommt bei einer Bremsung, also bei einem Zuspannen des Bremsbelages 3 zunächst der in Auslaufrichtung liegende Bereich des Druckstücks 16 zur Anlage an der Belagträgerplatte 11, wodurch der Reibbelag 12 im auslaufseitigen Bereich stärker beansprucht wird als im einlaufseitigen Bereich.
Der Neigungswinkel α der Kontaktflächen 18, 19 beträgt < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5°, insbesondere etwa 1°, bezogen auf die den Reibbelag 12 tragende Seite der Belagträgerplatte 11.
In den 4 und 5 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremsbelages 3 als Einzelheit dargestellt.
Dabei ist die Kontaktfläche 18 im Grundriss etwa kreisförmig ausgebildet, mit einem Durchmesser, der etwa dem Durchmesser der Kontaktfläche 19 des Druckstücks 16 entspricht.
Bei dem Bremsbelag 3 nach 4 verläuft die Neigung der Kontaktfläche 18 in Richtung der Längserstreckung des Bremsbelages 3, die mit dem Bezugszeichen a) in der 5 erkennbar ist.
Die Neigung der Kontaktfläche 18 bei dem in der 5 gezeigten Beispiel verläuft hingegen in einem spitzen Winkel β zur Längserstreckung a) der Belagträgerplatte 11. Hierbei ist die Neigungsrichtung durch eine gestrichelte Linie erkennbar. Der Winkel β beträgt vorzugsweise 45°, wie dargestellt, wobei die Kontaktfläche 18, wie erwähnt, auf der dem Reibbelag 12 gegenüberliegenden Seite der Belagträgerplatte 11 angeordnet ist.
Der Winkel β kann auch größer oder kleiner als 45° sein. Ebenso kann die Neigung der Kontaktfläche 18 in die gegenüberliegende Richtung, in der Zeichenebene nach rechts ausgebildet sein, um einem möglichen tangentialen Verschleiß des Reibbelages 12 entgegen zu wirken.
Anstelle der partiell geneigten Ausbildung der Kontaktfläche 18 kann sich die Neigung über die gesamte Länge der Belagträgerplatte 1 erstrecken, wobei diese in Montagestellung des Bremsbelages 3 nach links abfallend geneigt ist.
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
18: Kontaktfläche
19: Kontaktfläche

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (1), der, bezogen auf die Bremsscheibe (3), auf mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger (14) verbundenen Führungsholmen (15) axial verschiebbar gehalten ist, wobei mittels einer einen schwenkbaren Bremshebel (13) und einen zentralen Bremsstempel (4) aufweisenden Zuspanneinrichtung (8) bei einer Bremsung ein aktionsseitiger, im Bremsträger (14) gelagerter, eine Belagträgerplatte (11) und einen darauf befestigten Reibbelag (12) aufweisender Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (2) pressbar ist, wobei der Bremsstempel (4) eine Stellspindel (7) und ein, die Belagträgerplatte (11) kontaktierendes Druckstück (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich zwischen dem Bremsstempel (4) und der Belagträgerplatte (11), bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin abfallend geneigt verläuft.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich eine in die dem Reibbelag (12) abgewandte Seite der Belagträgerplatte (11) eingebrachte Kontaktfläche (18) aufweist, die zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin abfallend geneigt verläuft.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Belagträgerplatte (11) zugewandte Kontaktfläche (19) des Druckstücks (16) zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin abfallend geneigt verläuft.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) der Kontaktflächen (18, 19), bezogen auf die dem Reibbelag (12) zugewandte Seite der Belagträgerplatte (11) < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5°, bevorzugt etwa 1° ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Kontaktflächen (18, 19) in Längsrichtung a) der Belagträgerplatte (11) verläuft.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Kontaktflächen (18, 19) in einem spitzen Winkel zur Längserstreckung a) der Belagträgerplatte (11) verläuft.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18) im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und in ihrem Durchmesser etwa dem Durchmesser des anliegenden Druckstücks (16) entspricht.
Bremsbelag für eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einer Belagträgerplatte (11) und einem darauf befestigten Reibbelag (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Belagträgerplatte (11) auf ihrer dem Reibbelag (12) gegenüberliegenden Seite zumindest bereichsweise in Längserstreckung und/oder quer dazu gegenüber der dem Reibbelag (12) zugeordneten Seite geneigt verläuft.
Bremsbelag nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagträgerplatte (11) auf ihrer dem Reibbelag (12) abgewandten Seite eine Kontaktfläche (18) aufweist, die in Längsrichtung a) und/oder in einem spitzen Winkel (β) dazu geneigt verläuft.
Bremsbelag nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel bezogen auf die dem Reibbelag (12) zugewandte Seite der Belagträgerplatte (11) < 5°, bevorzugt 0,5° bis 5°, besonders bevorzugt etwa 1° beträgt.
Bremsbelag nach Anspruch einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18) kreisförmig ausgebildet ist.
Bremsbelag nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18) zentral angeordnet ist.
Bremsbelag nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (18) oder die dem Reibbelag abgewandte Rückseite der Belagträgerplatte (11) in Montagestellung des Bremsbelages 3 nach links abfallend geneigt ist.
Bremsstempel einer Zuspanneinrichtung (8) einer Scheibenbremse, mit einer Stellspindel (7) und einem an deren Stirnseite angeschlossenen Druckstück (16), das auf der der Stellspindel (7) abgewandten Seite eine Kontaktfläche (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (19) gegenüber der Längsachse der Stellspindel (7) geneigt verläuft.
Bremsstempel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (a), bezogen auf den rechten Winkel zur Längsachse der Stellspindel (7) < 5°, bevorzugt 0,5° bis 5°, besonders bevorzugt 1° beträgt.